JPH0987885A - 電気めっき三元系亜鉛合金とその方法 - Google Patents

電気めっき三元系亜鉛合金とその方法

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JPH0987885A
JPH0987885A JP18775396A JP18775396A JPH0987885A JP H0987885 A JPH0987885 A JP H0987885A JP 18775396 A JP18775396 A JP 18775396A JP 18775396 A JP18775396 A JP 18775396A JP H0987885 A JPH0987885 A JP H0987885A
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ミカエール ユーナン マリー
Takeo Oki
猛雄 沖
Akira Kawamoto
昌 川本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性、耐摩耗性、耐擦傷性に優れた電気め
っき三元系亜鉛合金めっきとそれを安定に得るめっき方
法を提供する。 【構成】 重量%で、亜鉛:70〜90%、ニッケル:9〜
20%、鉄:0.5 〜10%の組成割合とする。その製造に際
しては、亜鉛、ニッケル、および鉄のそれぞれの金属か
らそれぞれ電極を構成し、めっき浴によって各金属の析
出比に応じた給電溶解を行い、所定割合の金属イオンの
存在下で電解を行ってめっきする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気めっきを行う
ことで得た三元系亜鉛合金およびその電気めっき方法に
関する。より詳述すれば、本発明は、亜鉛、ニッケル、
および鉄から成る三元系亜鉛合金の電気めっき合金とそ
れを得る電気めっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、耐食めっき皮膜として電気め
っき亜鉛は工業的にも広く実施され、利用されており、
そのすぐれた経済性から応用分野はますます拡大の一途
を辿っている。
【0003】しかしながら、その適用分野が拡大すると
更に高度な特性が要求されることになり、現在ではより
優れた耐食性が、そしてまためっき皮膜の損傷防止のた
めにより優れた耐摩耗性、耐擦傷性が求められるように
なってきている。かかる今日的要求を満足させるための
一つの解決手段としてめっき皮膜を多元系合金化するこ
とが考えられる。
【0004】これまでにも、二元系亜鉛合金めっきとし
てはすでに多数のものが知られており、そのうち亜鉛−
鉄合金や亜鉛−銅合金、亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−コ
バルト合金などは実際に実用化されている。
【0005】さらに三元系亜鉛合金めっきとして、これ
までにも例えば装飾用としては錫−銅−亜鉛合金めっき
が知られており、また、耐食性めっき鋼板として17%Ni
−0.3 %Co−Znめっき鋼板が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
これらの二元および三元系亜鉛合金めっき皮膜は、表面
硬度が低く、またそのめっき方法としても次のような問
題があった。 電気めっきに際してめっき浴中の金属イオン濃度を一
定に保つことが困難であり、析出金属比率を均一にでき
ないか、または困難であった。
【0007】多元金属を含む溶液から平滑で光沢のあ
る電解析出めっき皮膜を得るためには、多量の有機添加
剤を用いなければならず、したがってめっき浴における
有機化合物の分解生成物の浄化を定期的に行う必要があ
り、発生する排水は環境汚染の要因となる、などの問題
があった。
【0008】本発明の目的は、上述のような従来技術上
の問題を解決できる手段を開発することである。さらに
具体的には、本発明の目的は、より耐食性の優れた、ま
ためっき皮膜の損傷防止のためにより優れた耐摩耗性、
耐擦傷性に優れた亜鉛合金電気めっき皮膜とそれを安定
に得る電気めっき方法を開発することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的の解決手段としてめっき皮膜の多元化に着目して種々
検討を重ねた結果、従来の亜鉛めっきと比較して、例え
ば重量%で、亜鉛:80%、ニッケル:15%、鉄:5%の
組成割合を有する三元系亜鉛合金電気めっき皮膜が、表
面硬度400Hv 以上を示し、また中性塩水噴霧試験による
耐食性が従来の亜鉛めっき皮膜の5〜10倍というような
予想外の改善がなされることを知り本発明を完成した。
【0010】ここに、本発明は、重量%で、亜鉛:70〜
90%、ニッケル:9〜20%、鉄:0.5 〜10%の組成割合
を有する電気めっき三元系亜鉛合金である。また、別の
面からは、本発明は亜鉛、ニッケル、および鉄のそれぞ
れの金属からそれぞれ電極を構成し、めっき浴によって
各金属の析出比に応じた給電溶解を行い、所定割合の金
属イオンの存在下で電解を行ってめっきすることを特徴
とする亜鉛、ニッケル、および鉄の三元系亜鉛合金電気
めっき方法である。
【0011】ここに、「電気めっき三元系亜鉛合金」と
は、電気めっき方法によって形成される三元系亜鉛合
金、つまり具体的には三元系亜鉛合金から成るめっき皮
膜の意味である。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のめっき方法の略
式説明図であり、図中、めっき槽10には三本の可溶性電
極12が設けられており、各めっき金属にそれぞれ相当す
る金属からなる可溶性電極が設けられ、めっき皮膜にお
ける析出比に相当する比率でそれぞれ整流器14、16、18
を介して給電溶解されている。
【0013】めっき槽10内のめっき浴12には、例えば鉄
製自動車部品である被めっき物20が吊り下げられてお
り、必要に応じて回転などの運動が与えられている。次
に、本発明においてめっき合金組成および製造条件を上
述のように限定した理由についてその作用とともに詳述
する。なお、本明細書において合金組成を示す「%」は
特にことわりがない限り「重量%」である。
【0014】ニッケル:9%未満では表面硬度の向上が
見られず、所期の効果が発揮できず、一方20%超ではこ
れ以上の耐食性の改善は見られず、かえってコスト的に
高価なめっきになってしまう。好ましくは、15〜20%で
ある。
【0015】亜鉛:本発明にかかるめっき皮膜は基本的
には亜鉛の有する耐食性を利用するものであり、そのた
めには亜鉛含有量は70〜90%とする。好ましくは、75〜
82%である。
【0016】鉄:第三構成金属として鉄を0.5 〜10%添
加する。0.5 %未満では析出合金めっき皮膜の十分な光
沢が得られず、10%を上回る場合は耐食性において優位
性を減じてしまうばかりでなく、めっき液中に安定に共
存させることが困難になり、沈澱を生じめっき液の安定
性を損なう。好ましくは 1.0〜7.0 %である。
【0017】浴温度:処理浴の温度は30〜50℃が望まし
く、30℃未満では電着速度が遅く電流密度が上がられな
い、50℃超では液の蒸発が激しく、めっき浴の組成バラ
ンスを崩してしまうので好ましくない。
【0018】建浴:本発明にかかる三元系亜鉛合金めっ
きは、各構成金属元素をイオンの形態で含むめっき浴を
使用することで電解めっきを行えば得られるのであり、
その限りにおいてめっき浴組成自体制限はないが、本発
明において効果的に利用できるめっき浴は、例えば、最
初各金属の塩化物をほう酸、酢酸ソーダを利用してpH
を調整した水溶液に溶解して調製したものである。その
他のめっき浴も各金属イオンが均一に溶解している限り
特に制限されない。
【0019】本発明の一つの態様によれば、個別給電溶
解法によりめっき浴の調整を行う。また、従来にあって
は、浴中に添加剤、例えばポリアミン誘導体/アルキル
またはアリルエトキシレート/環状アルデヒド等を使用
していたが、本発明の場合にはそのような添加剤を使用
する必要はない。
【0020】また、従来は、一般的には単独電極で給電
しており、二元であってもそれぞれ個別に電流コントロ
ールして溶解量をコントロールすることはなかった。合
金であっても金属塩の形態での供給が主であった。
【0021】しかしながら、本発明の好適態様によれ
ば、三種の金属をそれぞれの消耗に併せて個別に溶解電
流を設定しコントロールする。例えば、亜鉛:80%、ニ
ッケル:15%、鉄:5%のめっき皮膜の場合を例にとる
と、亜鉛:2.3A/dm2、ニッケル:0.5A/dm2、鉄:0.2A/d
m2である。
【0022】このように、本発明によれば、浴中に有機
添加剤が含まれない故に、めっき期間中に浴中に分解生
成した不純物の蓄積が少ないため、めっき浴の浄化を必
要とせずに長期に渡って安定使用が可能である。この
点、従来法では電解による分解物の蓄積が起こるため、
定期的な浄化処理が必要となり、操業が煩瑣となるばか
りか清浄化処理により発生する廃棄物の処理など環境対
策も大きなコスト増の要因となっていた。かくして、本
発明にかかる電気めっき三元系亜鉛合金は、以下のよう
な耐食性および表面硬さを有する。
【0023】 耐食性* めっき皮膜硬度 光 沢 従来の亜鉛めっき (100%Zn) 100 時間 c.a 100Hv 有 (有機添加剤あり) 従来の亜鉛・ニッケル合金めっき (95%Zn, 5%Ni) 1000時間 c.a 400Hv 有 (有機添加剤あり) 三元系亜鉛合金めっき (80%Zn,15%Ni,5%Fe) 1000時間 c.a 500Hv 有 (有機添加剤なし) (注): * SST試験の結果。
【0024】また、その製造方法に関しても、次のよう
な効果が見られる。 イ) 従来のめっき浴組成が金属塩に有機添加剤を加えた
ものであったが、三元系合金とすることで、予想外にも
これらの有機添加剤を用いなくても均一な電解析出皮膜
が得られる。
【0025】ロ) 合金の組成を継続的に保つために、三
種類 (亜鉛、ニッケル、鉄) の金属供給用電極を浴中に
保ち、それぞれ別個に通電 (析出組成に対応する溶解電
流) することで所定の浴中金属濃度を保つことができ
る。 次に、本発明の作用効果についてその実施例によってさ
らに具体的に説明する。
【0026】
【実施例】
(従来例)従来例として下記浴組成のめっき浴を使って電
気めっきを行った。 従来例1 塩化亜鉛浴 塩化亜鉛 40 g/l 塩化アンモン 200 g/l メタスZB627A * 30 ml/L 〃 ZB627G * 1 ml/L pH 5.5 陰極電流密度 3 A/dm2 浴温度 30 ℃。
【0027】 従来例2 アルカリ合金浴 酸化亜鉛 15 g/l (Zn/Ni) 苛性ソーダ 130 g/l メタスAN-NI * 100 ml/L (Ni含有) 〃 AN-A * 20 ml/L 〃 AN-B * 10 ml/L 陰極電流密度 3 A/dm 浴温度 20 ℃。
【0028】 従来例3 アルカリ合金浴 酸化亜鉛 25 g/l (Zn/Fe) 苛性ソーダ 120 g/l メタスAFZ-1 * 120 ml/L (Fe含有) 〃 AZA-5 * 25 ml/L 〃 AZB-10* 2 ml/L 陰極電流密度 3 A/dm2 浴温度 20 ℃ (注) * : ユケン工業社製の光沢剤 (レベリング剤) 。
【0029】(実施例)本例では、図1のめっき装置を使
って、鉄製自動車部品に対して亜鉛:70〜90%、ニッケ
ル:9〜20%、鉄:0.5 〜10%のめっき皮膜構成を有す
る三元系合金電気めっきを施した。
【0030】まず、酸性〜中性で亜鉛の塩酸塩 (塩化亜
鉛) 、ニッケルの塩酸塩 (塩化ニッケル) 、ほう酸、酢
酸ソーダによってめっき浴を構成し、浴温度45℃にて亜
鉛−ニッケル−鉄の三元系亜鉛合金めっきを行った。
【0031】浴のコントロールは、亜鉛、ニッケル、鉄
をそれぞれ被めっき物の対極とする電極とし、それぞれ
別個に給電できるように閉回路を形成した給電システム
を採用した。比較例の浴組成は次の通りであった。
【0032】 比較例 三元系合金めっき浴 塩化亜鉛 55 g/l 塩化ニッケル 95 g/l 塩化ナトリウム 146 g/l ほう酸 31 g/l 酢酸ソータ゛ ・3H2O 41 g/l また、本発明例の浴組成は表2に示す通りであった。
【0033】表3に結果をまとめて示す。以上のように
実施例の三元合金は、従来の亜鉛めっき、亜鉛・ニッケ
ルおよび亜鉛・鉄合金めっきで得ることができなかった
400Hv 以上の硬度と、析出めっき皮膜としての光沢と、
塩水試験にて1000時間以上の耐食性という3種のめっき
特性を同時に得ることができることが解る。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明によれ
ば、高硬度で、かつ耐食性が従来の亜鉛めっきに比較し
て5〜10倍も改善されためっき皮膜が得られ、特に有機
添加剤を必要とすることがないことから今日求められて
いる環境対応型の亜鉛合金めっきとして適用できるな
ど、本発明の実際上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の略式説明図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、亜鉛:70〜90%、ニッケル:
    9〜20%、鉄:0.5〜10%の組成割合を有する電気めっ
    き三元系亜鉛合金。
  2. 【請求項2】 亜鉛、ニッケル、および鉄のそれぞれの
    金属からそれぞれ電極を構成し、めっき浴によって各金
    属の析出比に応じた給電溶解を行い、所定割合の金属イ
    オンの存在下で電解を行ってめっきすることを特徴とす
    る亜鉛、ニッケル、および鉄の三元系亜鉛合金電気めっ
    き方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006257492A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Nec Corp 合金めっき方法および合金めっき装置
US7442286B2 (en) 2004-02-26 2008-10-28 Atotech Deutschland Gmbh Articles with electroplated zinc-nickel ternary and higher alloys, electroplating baths, processes and systems for electroplating such alloys
JP2013248645A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 高強度および高耐食性を有する熱間プレス成形部材

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