JPH108289A - Plating method to metallic base material - Google Patents
Plating method to metallic base materialInfo
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- JPH108289A JPH108289A JP16308896A JP16308896A JPH108289A JP H108289 A JPH108289 A JP H108289A JP 16308896 A JP16308896 A JP 16308896A JP 16308896 A JP16308896 A JP 16308896A JP H108289 A JPH108289 A JP H108289A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属基材へのめっ
き方法に係り、詳しくは、少なくとも２種類のイオンを
含んでなる金属めっき液を用いて合金めっき層を形成す
るためのめっき方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for plating a metal substrate, and more particularly to a plating method for forming an alloy plating layer using a metal plating solution containing at least two kinds of ions. Things.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、鉄や、アルミニウム等の基材
にめっきの施された製品が種々製造されている。当該製
品としては、例えば自動車用バンパー、バックミラー、
反射板、電気・電子部品、精密機械用部品、航空機の構
成部品、エンジン用ピストン、ブスバー、電線等が挙げ
られる。2. Description of the Related Art Conventionally, various products in which a base material such as iron or aluminum is plated are manufactured. Such products include, for example, automotive bumpers, rearview mirrors,
Reflective plates, electric / electronic parts, precision machine parts, aircraft components, engine pistons, bus bars, electric wires, and the like.
【０００３】一般に、金属基材（例えばアルミニウム基
材）にめっきを施す場合には、以下のような工程を経
る。まず、基材とめっき層との間の密着性を確保するた
め、その表面に形成された酸化膜や汚れを除去するため
の前処理工程が必要である。かかる前処理の手法とし
て、従来では、例えば亜鉛置換法なる技術が採用されて
いる。すなわち、まず脱脂工程において、基材の表面が
脱脂され、次いで、エッチング溶液により、アルミニウ
ム基材の表面がエッチングされ、硝酸、ふっ化水素酸、
硫酸等により酸処理が行われる。上記酸処理を工程を経
た基材は、亜鉛置換（又は亜鉛合金置換）工程へと供さ
れる。この置換工程においては、水酸化ナトリウムと酸
化亜鉛とを基本成分とする亜鉛置換液中で、アルミニウ
ム基材が処理される。すると、アルミニウム表面の薄い
酸化皮膜が除去され、新しく露出した活性な表面に亜鉛
が置換析出する。そして、この亜鉛皮膜を硝酸で剥離
し、もう一度亜鉛置換処理を繰り返すと、一層均一な表
面が得られる。Generally, when plating a metal substrate (for example, an aluminum substrate), the following steps are performed. First, in order to ensure adhesion between the base material and the plating layer, a pre-treatment step for removing an oxide film and dirt formed on the surface is required. As a method of such pretreatment, for example, a technique such as a zinc substitution method has been conventionally employed. That is, in the degreasing step, first, the surface of the base material is degreased, and then the surface of the aluminum base material is etched by an etching solution, and nitric acid, hydrofluoric acid,
The acid treatment is performed with sulfuric acid or the like. The base material that has been subjected to the acid treatment is subjected to a zinc substitution (or zinc alloy substitution) step. In this replacement step, the aluminum substrate is treated in a zinc replacement solution containing sodium hydroxide and zinc oxide as basic components. Then, the thin oxide film on the aluminum surface is removed, and zinc is substituted and deposited on the newly exposed active surface. Then, when the zinc film is peeled off with nitric acid and the zinc substitution treatment is repeated once again, a more uniform surface can be obtained.
【０００４】そして、このような複雑な前処理工程を経
た後、基材は、公知の電気めっき工程へと供される。す
なわち、所定のめっき溶液中に基材が浸漬されるととも
に、その状態で、電極間に電圧が印加される。これによ
り、基材の表面に、電気めっき層が形成される。[0004] After passing through such complicated pretreatment steps, the substrate is subjected to a known electroplating step. That is, the substrate is immersed in a predetermined plating solution, and in that state, a voltage is applied between the electrodes. Thereby, an electroplating layer is formed on the surface of the base material.
【０００５】ところで、上記めっき層を形成するに際
し、該めっき層の厚さ方向における基材側と表層側とで
組成を変えたい場合がある。かかる場合、基材は、順次
異なるめっき溶液中に浸漬され、電気めっきが施されて
いた。[0005] When forming the plating layer, it is sometimes desired to change the composition between the substrate side and the surface layer side in the thickness direction of the plating layer. In such a case, the substrate was immersed sequentially in different plating solutions and electroplated.
【０００６】一方、個々の製品毎にめっき層を構成する
金属の組成を変えたい場合もある。この場合、基材は、
それぞれ異なるめっき溶液中に浸漬され、電気めっきが
施されていた。On the other hand, there are cases where it is desired to change the composition of the metal constituting the plating layer for each product. In this case, the substrate is
Each was immersed in a different plating solution and electroplated.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、めっき層の基材側と表層側とで組成を変え
るためには、複数のめっき溶液を必要としていた。この
ため、めっきのための工程が著しく煩雑なものとなっ
て、作業性の悪化を招来していた。また、複数のめっき
用の浴槽を用意しなければならず、コスト的、設置スペ
ース的にも不利益を招いていた。However, in the above-mentioned prior art, a plurality of plating solutions are required to change the composition between the substrate side and the surface layer side of the plating layer. For this reason, the plating process becomes extremely complicated, resulting in deterioration of workability. Further, a plurality of bathtubs for plating must be prepared, which is disadvantageous in terms of cost and installation space.
【０００８】一方、個々の製品毎にめっき層の組成を変
える場合にも、上記と同様、工程増による作業性の悪
化、コスト的、スペース的の不利益を招いていた。本発
明は上記問題点を解決するためになされたものであっ
て、その目的は、少なくとも２種類のイオンを含んでな
る金属めっき液を用いて合金めっき層を形成するに際
し、作業性の向上を図ることができ、コスト的、スペー
ス的不利益を回避することのできる金属基材へのめっき
方法を提供することにある。On the other hand, when the composition of the plating layer is changed for each individual product, the workability is deteriorated due to the increase in the number of processes, and the disadvantages in terms of cost and space are caused as in the above case. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve workability in forming an alloy plating layer using a metal plating solution containing at least two types of ions. It is an object of the present invention to provide a plating method for a metal substrate which can be achieved and avoids disadvantages in cost and space.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、金属基材に合金めっき
を施す方法であって、少なくとも２種類のイオンを含ん
でなる金属めっき液を、ノズル開口部から吹き付けて前
記金属基材の表面に流速をもたせて接触させ、前記金属
めっき液で電気的に接続された前記ノズル及び金属基材
間に電圧をかけることにより前記金属基材の表面に合金
めっき層を形成するとともに、前記流速を制御すること
により、前記合金めっき層の合金組成を制御するように
したことをその要旨としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a method for performing alloy plating on a metal substrate, comprising a metal plating solution containing at least two kinds of ions. Is sprayed from a nozzle opening to contact the surface of the metal substrate at a given flow rate, and a voltage is applied between the nozzle and the metal substrate electrically connected by the metal plating solution to thereby form the metal substrate. The gist is that the alloy composition of the alloy plating layer is controlled by forming the alloy plating layer on the surface of the alloy plating layer and controlling the flow velocity.
【００１０】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の金属基材へのめっき方法において、前記流速
を、前記合金めっき層の厚さ方向に可変制御するように
したことをその要旨としている。According to a second aspect of the present invention, in the method of plating a metal substrate according to the first aspect, the flow rate is variably controlled in a thickness direction of the alloy plating layer. This is the gist.
【００１１】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項２に記載の金属基材へのめっき方法において、前記制
御により、前記合金めっき層の表層側ほど硬度が高くな
るようにしたことをその要旨としている。Further, in the invention according to claim 3, in the method for plating a metal base material according to claim 2, the control is such that the hardness is higher on the surface side of the alloy plating layer. This is the gist.
【００１２】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項２又は３に記載の金属基材へのめっき方法において、
前記制御により、前記合金めっき層の前記金属基材側ほ
ど該金属基材との接合力が高くなるようにしたことをそ
の要旨としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for plating a metal substrate according to the second or third aspect,
The gist of the invention is that, by the control, the bonding force with the metal base material is increased toward the metal base material side of the alloy plating layer.
【００１３】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項２〜４のいずれかに記載の金属基材へのめっき方法に
おいて、前記金属基材はアルミニウムにより構成されて
いることをその要旨としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the method for plating a metal substrate according to any one of the second to fourth aspects, it is preferable that the metal substrate is made of aluminum. And
【００１４】また、請求項６に記載の発明では、請求項
２〜５のいずれかに記載の金属基材へのめっき方法にお
いて、前記合金めっき層は、少なくともニッケル及びリ
ンを含有していることをその要旨としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the method for plating a metal substrate according to any one of the second to fifth aspects, the alloy plating layer contains at least nickel and phosphorus. Is the gist.
【００１５】ここで、上記金属めっき液としては、少な
くとも２種類のイオンを含んでなるめっき液であればい
かなるものでもよく、当該イオンとしては、（Ａ）金属
＋メタロイド金属（半金属）の組合せ［例えばニッケル
＋リン、ニッケル＋ボロン、ニッケル＋リン＋ボロン
や、（Ｂ）金属＋金属の組合せ（ニッケル＋銅、ニッケ
ル＋鉄、金＋バナジウム＋銅）等が挙げられる。Here, the metal plating solution may be any plating solution containing at least two kinds of ions, and the ions may be a combination of (A) metal + metalloid metal (semimetal). [For example, nickel + phosphorus, nickel + boron, nickel + phosphorus + boron, and (B) a combination of metal + metal (nickel + copper, nickel + iron, gold + vanadium + copper), and the like.
【００１６】上記（Ｂ）のような金属だけの組合せの場
合、金属イオンは電析により析出するため、流速が速く
なるほど、析出電位の高い金属の析出量が高くなる。ま
た、上記（Ａ）のような金属とメタロイド金属の組合せ
の場合、金属元素は電析により析出するが、メタロイド
金属の析出は電析ではない。この組合せにおける、流速
の変化による析出量の変化は次のように考えられる。メ
タロイド元素はカソード上に電析により析出した金属に
吸着される。そして、吸着メタロイド元素の回りに金属
が電析し、メタロイド金属を覆い、金属元素とメタロイ
ド金属の合金めっき皮膜が形成するものと考えられる。
流速を速くすることは、カソード上にメタロイド元素を
強制的に供給することになる。そのため、流速が速いほ
ど、メタロイド金属の含有量が高くなる。In the case of the combination of only metals as in the above (B), since metal ions are deposited by electrodeposition, the higher the flow rate, the higher the deposition amount of the metal having a higher deposition potential. In the case of the combination of a metal and a metalloid metal as in the above (A), the metal element is deposited by electrodeposition, but the deposition of the metalloid metal is not electrodeposition. The change in the amount of precipitation due to the change in the flow rate in this combination is considered as follows. The metalloid element is adsorbed on the metal deposited on the cathode by electrodeposition. Then, it is considered that the metal is deposited around the adsorbed metalloid element, covers the metalloid metal, and forms an alloy plating film of the metal element and the metalloid metal.
Increasing the flow rate forces a metalloid element on the cathode. Therefore, the higher the flow rate, the higher the content of metalloid metal.
【００１７】また、本発明（特に請求項１に記載の発
明）においては、金属めっき液を流速をもたせて基材表
面に接触せしめる必要がある。このように、金属めっき
液を流速をもたせて接触させることにより、ノズルから
吹き付けられている金属めっき液によってノズル及び金
属基材間が電気的に接続されることとなる。そして、両
者間に電圧がかけられることにより、金属基材の表面に
金属めっき液中の金属イオン成分が金属となって析出
し、めっき層が形成される。このため、基本的には、金
属めっき液を流速をもたせて基材表面に接触せしめると
いう工程のみで、金属基材に強固なめっき層を形成する
ことが可能となる。Further, in the present invention (especially the invention described in claim 1), it is necessary to bring the metal plating solution into contact with the surface of the base material at a given flow rate. By bringing the metal plating solution into contact with the metal plating solution at a constant flow rate, the nozzle and the metal substrate are electrically connected by the metal plating solution sprayed from the nozzle. Then, when a voltage is applied between the two, the metal ion component in the metal plating solution is precipitated as a metal on the surface of the metal base material, and a plating layer is formed. Therefore, basically, a strong plating layer can be formed on the metal base material only by the step of bringing the metal plating solution into contact with the base material surface at a given flow rate.
【００１８】特に、本発明においては、少なくとも２種
類のイオンを含んでなる金属めっき液の流速が制御され
る。ここで流速が上昇すれば、電極（カソード）への金
属析出電位が高くなる。このため、少なくとも２種類の
イオンのうち、析出電位の高いイオンの方が、それ以外
のイオンに比べてより析出しやすいものとなる。このよ
うに、流速が適宜制御されることによって、合金めっき
層の合金組成が適宜制御される。すなわち、合金組成が
適宜制御された合金めっき層が、上記工程を経るのみ
で、容易に得られることとなる。In particular, in the present invention, the flow rate of the metal plating solution containing at least two kinds of ions is controlled. Here, if the flow rate increases, the metal deposition potential on the electrode (cathode) increases. Therefore, of the at least two types of ions, ions having a higher deposition potential are more likely to be precipitated than the other ions. Thus, by appropriately controlling the flow rate, the alloy composition of the alloy plating layer is appropriately controlled. That is, an alloy plating layer in which the alloy composition is appropriately controlled can be easily obtained only through the above steps.
【００１９】なお、このときの流速は、当初においては
少なくとも金属基材の表面に形成されるめっき層に水素
原子が取り込まれにくい程度の充分な速度を有している
のが望ましい。このように充分な速度を有することによ
り、形成されるめっき層には水素が取り込まれにくくな
り、めっき層の形成後において、水素ガスが放出される
ことにより、めっき層が微視的なポーラス状態となるの
が回避される。すると、めっき層は、むしろ圧縮側の残
存応力を有することとなり、めっき層の界面が、基材に
強固に接合されやすいものとなる。At this time, it is desirable that the flow velocity at this time is initially sufficient to at least make it difficult for hydrogen atoms to be taken into the plating layer formed on the surface of the metal substrate. By having such a sufficient speed, it becomes difficult for hydrogen to be taken into the plating layer to be formed, and after the plating layer is formed, hydrogen gas is released, so that the plating layer is in a microporous state. Is avoided. Then, the plating layer has a residual stress on the compression side, and the interface of the plating layer is likely to be firmly joined to the base material.
【００２０】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明の作用に加えて、前記流速が、合金めっ
き層の厚さ方向に可変制御される。このため、合金めっ
き層の合金組成がその厚さ方向に変化したものが容易に
得られる。According to the second aspect of the invention, in addition to the operation of the first aspect, the flow velocity is variably controlled in the thickness direction of the alloy plating layer. For this reason, the alloy composition of the alloy plating layer which is changed in the thickness direction can be easily obtained.
【００２１】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項２に記載の発明の作用に加えて、前記制御により、前
記合金めっき層の表層側ほど硬度が高いものとされる。
このため、得られるめっき製品自体の耐久性の向上を図
ることが可能となる。Further, according to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect of the present invention, by the control, the hardness of the alloy plating layer becomes higher toward the surface layer side.
Therefore, it is possible to improve the durability of the obtained plated product itself.
【００２２】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項２、３に記載の発明の作用に加えて、前記制御によ
り、前記合金めっき層の金属基材側ほど該金属基材との
接合力が高いものとされる。従って、形成される合金め
っき層は金属基材から剥離しにくいものとなる。In addition, in the invention according to claim 4, in addition to the effects of the inventions according to claims 2 and 3, the control allows the alloy plating layer to be closer to the metal substrate as the metal substrate is closer to the metal substrate. It is assumed that the joining force is high. Therefore, the formed alloy plating layer is difficult to peel off from the metal substrate.
【００２３】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項２〜４に記載の発明の作用に加えて、前記金属基材は
アルミニウムにより構成されている。このため、比較的
大きな流速によって基材自身が塑性変形されやすく、圧
縮側への残留応力を保持しやすい。[0023] In addition, according to the invention described in claim 5, in addition to the functions of the inventions described in claims 2 to 4, the metal base is made of aluminum. For this reason, the base material itself is likely to be plastically deformed by a relatively large flow velocity, and it is easy to maintain residual stress on the compression side.
【００２４】また、金属基材はアルミニウムにより構成
されているが故に、その表面には酸化皮膜が形成されや
すい。従って、酸化皮膜を除去するための工程等を省略
できるという作用が、より効果的に発揮させられること
となる。Since the metal base is made of aluminum, an oxide film is easily formed on the surface thereof. Therefore, the effect that the step for removing the oxide film and the like can be omitted can be exhibited more effectively.
【００２５】また、請求項６に記載の発明では、請求項
２〜５に記載の発明の作用に加えて、前記合金めっき層
は、少なくともニッケル及びリンを含有している。この
ため、合金めっき層の合金組成がその厚さ方向に変化し
たものが確実に得られるとともに、表層側のリンの濃度
が高い場合には、上記請求項３及び４に記載の作用が確
実に得られることとなる。According to the invention described in claim 6, in addition to the effects of the inventions described in claims 2 to 5, the alloy plating layer contains at least nickel and phosphorus. For this reason, the alloy composition of the alloy plating layer in which the alloy composition changes in the thickness direction can be reliably obtained, and when the concentration of phosphorus on the surface layer is high, the effects described in the above-mentioned claims 3 and 4 are surely ensured. Will be obtained.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜４に基づいて説明する。図２は本実施の
形態において基材１表面に形成された合金めっき層２を
示す模式的な断面図である。同図に示すように、アルミ
ニウム製の金属基材（以下、単に「基材」という）１の
表面には合金めっき層２が形成されている。当該合金め
っき層２は、ニッケル及びリンにより構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic sectional view showing the alloy plating layer 2 formed on the surface of the substrate 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, an alloy plating layer 2 is formed on a surface of a metal base material (hereinafter simply referred to as “base material”) 1 made of aluminum. The alloy plating layer 2 is made of nickel and phosphorus.
【００２７】また、本実施の形態における合金めっき層
２は、表層側ほど（図の上側ほど）リンの濃度が高いも
のとなっている。換言すれば、合金めっき層２は、基材
１側ほどニッケルの濃度が高いものとなっている。In the present embodiment, the alloy plating layer 2 has a higher phosphorus concentration toward the surface layer (upward in the figure). In other words, the alloy plating layer 2 has a higher nickel concentration toward the substrate 1 side.
【００２８】次に、上記のようにアルミニウム製の基材
１上に合金めっき層２を形成するためのめっき装置につ
いて説明する。図１に示すように、本実施の形態のめっ
き装置は、内部に攪拌機１１及びヒータ１２を有してな
るタンク１３を備えている。そして、このタンク１３内
には、後述する組成よりなるめっき溶液が貯留されてい
る。また、このタンク１３の上方には、基材１を載置す
るための載置台１４が配設されている。さらに、載置台
１４の上方には、ジェットノズル１５が配設されてい
る。また、ジェットノズル１５には電源１６の陽極が接
続され、載置台１４には電源１６の負極が接続されてい
る。Next, a plating apparatus for forming the alloy plating layer 2 on the aluminum base material 1 as described above will be described. As shown in FIG. 1, the plating apparatus of the present embodiment includes a tank 13 having a stirrer 11 and a heater 12 therein. In the tank 13, a plating solution having a composition described later is stored. A mounting table 14 on which the substrate 1 is mounted is disposed above the tank 13. Further, a jet nozzle 15 is provided above the mounting table 14. An anode of a power supply 16 is connected to the jet nozzle 15, and a negative electrode of the power supply 16 is connected to the mounting table 14.
【００２９】さらに、本実施の形態では、前記タンク１
３とジェットノズル１５とを連結する連通路１７が設け
られており、この連通路１７の途中にはポンプ１８が設
けられている。そして、このポンプ１８が駆動されるこ
とにより、タンク１３内にて加温され、均一に攪拌され
ためっき液が、連通路１７を通ってジェットノズル１５
の方へと導かれる。さらに、そのジェットノズル１５か
らは、噴流（シャワー）状のめっき液が、載置台１４に
載置された基材１表面に当たるようになっている。な
お、前記載置台１４及びジェットノズル１５は、箱状の
ジェットセル１９内に収容されており、噴出されためっ
き液が外部に飛散しないようになっている。Further, in this embodiment, the tank 1
A communication path 17 that connects the nozzle 3 and the jet nozzle 15 is provided, and a pump 18 is provided in the middle of the communication path 17. When the pump 18 is driven, the plating solution heated in the tank 13 and uniformly stirred is passed through the communication passage 17 to the jet nozzle 15.
It is led toward. Further, from the jet nozzle 15, a plating solution in the form of a jet (shower) hits the surface of the base material 1 placed on the mounting table 14. The mounting table 14 and the jet nozzle 15 are housed in a box-shaped jet cell 19 so that the jetted plating solution is not scattered outside.
【００３０】併せて、前記ポンプ１８下流における連通
路１７の途中には、メインバルブ２１が設けられてお
り、このバルブ２１の開度を調整することにより、ジェ
ットノズル１５からのめっき液の噴出量を調整すること
ができるようになっている。また、ポンプ１８の上流側
及び下流側を連通するバイパス通路２２が設けられてお
り、その途中にはサブバルブ２３が設けられている。こ
のバルブ２３の開度を調整することにより、ポンプ１８
の上流側から還流されるバイパス量が調整され、上記同
様ジェットノズル１５からのめっき液の噴出量を調整す
ることができるようになっている。In addition, a main valve 21 is provided in the middle of the communication passage 17 downstream of the pump 18, and by adjusting the opening of the valve 21, the amount of plating solution ejected from the jet nozzle 15 is adjusted. Can be adjusted. In addition, a bypass passage 22 communicating the upstream side and the downstream side of the pump 18 is provided, and a sub-valve 23 is provided in the middle thereof. By adjusting the opening of the valve 23, the pump 18
The amount of bypass returned from the upstream side of the nozzle is adjusted, and the amount of plating solution jetted from the jet nozzle 15 can be adjusted in the same manner as described above.
【００３１】本実施の形態におけるめっき液は、スルフ
ァミン酸ニッケル［Ni(NH2SO4)・4H 2O］（４３０kg／
m3）、塩化ニッケル［NiCl2 ・6H2O ］（１５kg／m3）、
ホウ酸［Ｈ3 ＢＯ3 ］（４５kg／m3）、サッカリン［Ｃ
7 Ｈ5 ＮＯ3 Ｓ］（５kg／m3）が配合されているととも
に、さらに次亜リン酸（Ｈ3 ＰＯ2 ）（０．５kg／m3）
が配合されている。さらに、めっきの条件として、めっ
き液の温度はヒータ１２により３２８Ｋに、ｐＨは２．
０に、電流密度は８０×１０2 Ａ／ｍ2 に、めっき液の
接触時間は４８０秒にそれぞれ設定されている。但し、
これらの数値はあくまでも例示である。The plating solution in the present embodiment is
Nickel aluminate [Ni (NHTwoSOFour) ・ 4H TwoO] (430 kg /
mThree), Nickel chloride [NiClTwo・ 6HTwoO] (15kg / mThree),
Boric acid [HThreeBOThree] (45 kg / mThree), Saccharin [C
7HFiveNOThreeS] (5 kg / mThree)
And further hypophosphorous acid (HThreePOTwo) (0.5kg / mThree)
Is blended. In addition, plating conditions
The temperature of the liquid is adjusted to 328 K by the heater 12 and the pH is set to 2.
0, the current density is 80 × 10TwoA / mTwoAnd the plating solution
The contact time is set to 480 seconds. However,
These numerical values are merely examples.
【００３２】次に、上記のようにして構成されてなるめ
っき装置を用いて、前記合金めっき層２を形成する際の
めっき方法について説明する。まず、載置台１４上に基
材１を載置する。そして、電源１６をオン状態としてポ
ンプ１８を作動させる。但し、この際、サブバルブ２３
及びメインバルブ２１の開状態を適宜調整する。する
と、めっき液は、ポンプ１８から連通路１７を通ってジ
ェットノズル１５から勢いよく噴射され、基材１表面に
当たる。このように、めっき液を比較的速い流速をもた
せて基材１の表面に接触させる。Next, a plating method for forming the alloy plating layer 2 using the plating apparatus configured as described above will be described. First, the substrate 1 is mounted on the mounting table 14. Then, the power supply 16 is turned on and the pump 18 is operated. However, at this time, the sub valve 23
Then, the open state of the main valve 21 is appropriately adjusted. Then, the plating solution is vigorously jetted from the jet nozzle 15 from the pump 18 through the communication path 17 and hits the surface of the base material 1. Thus, the plating solution is brought into contact with the surface of the base material 1 at a relatively high flow rate.
【００３３】また、これとともに、ジェットノズル１５
から吹き付けられている金属めっき液（めっき液）によ
って、同ノズル１５及び基材１間が電気的に接続される
こととなり、ジェットノズル１５がアノードとしての役
割を果たし、基材１がカソードとしての役割を果たす。
このように両者１，１５間に電圧がかけられることによ
り基材１の表面に金属めっき液中の金属イオン成分（ニ
ッケル及びリン）が金属マトリックスとなって析出し、
合金めっき層２が形成される。Also, the jet nozzle 15
The nozzle 15 and the substrate 1 are electrically connected by a metal plating solution (plating solution) sprayed from the jet nozzle 15, which functions as an anode and the substrate 1 serves as a cathode. Play a role.
In this way, when a voltage is applied between the first and the second 15, the metal ion components (nickel and phosphorus) in the metal plating solution precipitate on the surface of the base material 1 as a metal matrix,
An alloy plating layer 2 is formed.
【００３４】このとき、上記めっき液の流速が適宜調整
される。例えば、当初の流速を「１ｍ／ｓ」とし、その
後徐々に流速を上昇させてゆき、最後においては流速を
「６ｍ／ｓ」とする。ここで流速が比較的遅い場合に
は、電極（カソード）への金属析出電位が低くなる。こ
のため、２種類のイオン（ニッケルイオン及びリンイオ
ン）のうち、析出電位の低いイオンの方（ニッケルイオ
ン）が、それ以外のイオン（リンイオン）に比べてより
析出しやすいものとなる。一方、流速が比較的速い場合
には、電極（カソード）への金属析出電位が高くなる。
このため、上記とは逆に、リンイオンが、ニッケルイオ
ンに比べてより析出しやすいものとなる。このように、
流速が適宜制御されることによって、合金めっき層２の
合金組成が適宜制御されるのである。At this time, the flow rate of the plating solution is appropriately adjusted. For example, the initial flow velocity is set to “1 m / s”, and then gradually increased, and finally the flow velocity is set to “6 m / s”. Here, when the flow rate is relatively slow, the metal deposition potential on the electrode (cathode) becomes low. For this reason, of the two types of ions (nickel ion and phosphorus ion), the ion having the lower deposition potential (nickel ion) is more likely to be precipitated than the other ions (phosphorus ion). On the other hand, when the flow rate is relatively high, the metal deposition potential on the electrode (cathode) increases.
Therefore, contrary to the above, phosphorus ions are more easily precipitated than nickel ions. in this way,
By appropriately controlling the flow rate, the alloy composition of the alloy plating layer 2 is appropriately controlled.
【００３５】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （イ）本実施の形態によれば、上述したように、流速を
適宜変更することにより、容易に合金めっき層２の組成
を変更制御できる。このため、複数のめっき溶液を必要
としていた従来技術とは異なり、１つのめっき溶液を用
いるのみで、合金めっき層２の組成を変更制御できる。
その結果、めっきのための工程の著しい簡素化を図るこ
とができ、作業性の飛躍的な向上を図ることができる。Next, the operation and effect of this embodiment will be described. (A) According to the present embodiment, as described above, the composition of the alloy plating layer 2 can be easily changed and controlled by appropriately changing the flow velocity. Therefore, unlike the prior art that requires a plurality of plating solutions, the composition of the alloy plating layer 2 can be changed and controlled only by using one plating solution.
As a result, the process for plating can be remarkably simplified, and workability can be dramatically improved.
【００３６】（ロ）また、複数のめっき用の浴槽を用意
する必要もないことから、コストの低減を図ることがで
きる。これとともに、設置スペースの点からも著しい省
スペース化を図ることができる。(B) Since there is no need to prepare a plurality of plating baths, the cost can be reduced. At the same time, significant space saving can be achieved in terms of installation space.
【００３７】（ハ）さらに、本実施の形態では、流速を
徐変させることにより、合金めっき層２の厚さ方向に金
属組成が連続的に可変制御される。このため、合金めっ
き層２の合金組成がその厚さ方向に連続的に変化したも
のが容易に得られる。すなわち、合金めっき層２自身
が、複数のめっき処理を経ることなく構成されているた
め、複数の層から構成されることがない。その結果、層
間剥離という不具合も回避できる。(C) Further, in the present embodiment, the metal composition is continuously variably controlled in the thickness direction of the alloy plating layer 2 by gradually changing the flow velocity. Therefore, the alloy composition of the alloy plating layer 2 which is continuously changed in the thickness direction can be easily obtained. That is, since the alloy plating layer 2 itself is configured without undergoing a plurality of plating processes, it is not formed of a plurality of layers. As a result, the problem of delamination can be avoided.
【００３８】（ニ）併せて、本実施の形態では、当初の
流速を比較的遅いものとし、その後徐々に流速を上昇さ
せるようにした。このため、基材１側のニッケルの濃度
を高めることができる。従って、基材１と合金めっき層
２との間の接合力を高めることができる。また、その後
流速を上昇させることにより、表層側のリンの濃度を高
めることとした。このため、表層側の硬度を高めること
ができる（リンの濃度が高い方が硬度が高い）。すなわ
ち、本実施の形態によれば、上記のような制御を経るこ
とで、種々の用途、要求される特性等に応じた合金めっ
き層２の組成を容易に得ることができる。(D) In addition, in the present embodiment, the initial flow rate is set to be relatively low, and thereafter the flow rate is gradually increased. For this reason, the concentration of nickel on the substrate 1 side can be increased. Therefore, the bonding strength between the base material 1 and the alloy plating layer 2 can be increased. After that, by increasing the flow rate, the concentration of phosphorus on the surface layer was increased. Therefore, the hardness on the surface layer side can be increased (the higher the phosphorus concentration, the higher the hardness). That is, according to the present embodiment, the composition of the alloy plating layer 2 according to various uses, required characteristics, and the like can be easily obtained by performing the above-described control.
【００３９】（ホ）加えて、本実施の形態によれば、金
属めっき液が流速をもって基材１の表面に接触するの
で、形成される合金めっき層２には水素が取り込まれに
くい。このため、合金めっき層２の形成後において、水
素ガスが放出されることにより合金めっき層が微視的な
ポーラス状態となるのが回避される。従って、合金めっ
き層２は、むしろ圧縮側の残存応力を有することとな
る。このように、合金めっき層が圧縮側の残存応力を有
することは、合金めっき層２の界面が、むしろ基材１に
強固に接合することとなる。その結果、合金めっき層２
形成後における亀裂や剥離の発生を抑制することができ
る。(E) In addition, according to the present embodiment, since the metal plating solution comes into contact with the surface of the substrate 1 with a flow velocity, hydrogen is hardly taken into the formed alloy plating layer 2. For this reason, after forming the alloy plating layer 2, it is avoided that the alloy plating layer becomes microscopically porous due to release of hydrogen gas. Therefore, the alloy plating layer 2 has a residual stress on the compression side. Thus, the alloy plating layer having the residual stress on the compression side means that the interface of the alloy plating layer 2 is strongly bonded to the base material 1 rather. As a result, the alloy plating layer 2
Generation of cracks and peeling after formation can be suppressed.
【００４０】（ヘ）さらにまた、本実施の形態では、基
材１がアルミニウムにより構成されている。このため、
比較的大きな流速によって基材１自身が塑性変形されや
すく、圧縮側への残留応力を保持しやすい。その結果、
上記（ホ）の作用効果をより確実なものとすることがで
きる。また、基材１がアルミニウムにより構成されてい
るが故に、その表面には酸化皮膜が形成されやすい。従
って、酸化皮膜を除去するための工程等を省略できると
いう作用効果が、より効果的に発揮させられることとな
る。(F) Furthermore, in the present embodiment, the substrate 1 is made of aluminum. For this reason,
The base material 1 itself is likely to be plastically deformed by a relatively large flow velocity, and it is easy to maintain the residual stress on the compression side. as a result,
The operation and effect of the above (e) can be made more reliable. Further, since the substrate 1 is made of aluminum, an oxide film is easily formed on the surface thereof. Therefore, the function and effect that the step for removing the oxide film can be omitted can be exhibited more effectively.
【００４１】（確認実験）ここで、上記の作用効果を確
認するべく、以下のような実験を行った。すなわち、上
記アルミニウム製の基材１及び上記組成を有するめっき
液を用いるとともに、上記めっき装置を用いて、噴流速
度を種々変更させて合金めっき層２を形成した場合にお
ける合金めっき層２のリンの濃度を測定した。但し、合
金めっき層の厚みは、６０μｍとした。その結果を図
３，４に示す。なお、図３は、めっき液中の次亜リン酸
（Ｈ3 ＰＯ2 ）の濃度を「０．５kg／m3」とし、図４
は、めっき液中の次亜リン酸の濃度を「５．０kg／m3」
とした場合をそれぞれ示している。(Confirmation Experiment) Here, the following experiment was conducted in order to confirm the above-mentioned effects. That is, while using the aluminum base material 1 and the plating solution having the above composition, and using the plating apparatus and changing the jet velocity variously to form the alloy plating layer 2, the phosphorous of the alloy plating layer 2 is formed. The concentration was measured. However, the thickness of the alloy plating layer was 60 μm. The results are shown in FIGS. FIG. 3 shows the concentration of hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) in the plating solution as “0.5 kg / m 3 ”, and FIG.
Indicates that the concentration of hypophosphorous acid in the plating solution is “5.0 kg / m 3 ”
Are shown.
【００４２】これらの図に示すように、噴流速度が高い
ほど、合金めっき層２中のリンの濃度が高くなることが
わかる。これに対し、噴流速度が低いほど、合金めっき
層２中のリンの濃度が低くなり、ニッケルの濃度が高く
なることがわかる。このことからも、本実施の形態にお
けるめっき方法によれば、合金めっき層２の組成を容易
に制御でき、かかる制御により、所望とする合金めっき
層２を容易に得ることができるといえる。As shown in these figures, it can be seen that the higher the jet velocity, the higher the phosphorus concentration in the alloy plating layer 2. In contrast, it can be seen that the lower the jet velocity, the lower the phosphorus concentration in the alloy plating layer 2 and the higher the nickel concentration. From this, it can be said that according to the plating method in the present embodiment, the composition of alloy plating layer 2 can be easily controlled, and a desired alloy plating layer 2 can be easily obtained by such control.
【００４３】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、例えば次の如く構成してもよい。 （１）前記各実施の形態では、合金めっき層２の金属組
成を厚さ方向に制御するようにした。これに対し、個々
の製品毎に合金めっき層の組成を変える場合にも適用す
ることができる。例えば、ある製品における合金めっき
層を形成する際の流速に対し、それとは異なる製品の合
金めっき層を形成する際の流速を前記流速と異ならせる
ことにより、合金組成の異なった製品を得ることができ
る。Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and may be configured as follows, for example. (1) In each of the above embodiments, the metal composition of the alloy plating layer 2 is controlled in the thickness direction. On the other hand, the present invention can be applied to a case where the composition of the alloy plating layer is changed for each individual product. For example, it is possible to obtain a product having a different alloy composition by making the flow speed at the time of forming an alloy plating layer of a different product different from the flow speed at the time of forming the alloy plating layer in a certain product. it can.
【００４４】（２）前記各実施の形態では、合金めっき
層２の金属組成を厚さ方向に制御するに際し、当初の流
速を比較的遅くし、その後徐々に速くするようにした
が、それとは逆、すなわち、当初の流速を比較的速くし
ておき、その後徐々に遅くするようにしてもよい。或い
は、流速を遅くしたり速くしたりする行為を交互に行っ
たりしてもよい。(2) In each of the above embodiments, when controlling the metal composition of the alloy plating layer 2 in the thickness direction, the initial flow rate is made relatively slow and then gradually increased. Conversely, that is, the initial flow rate may be made relatively high, and then gradually reduced. Alternatively, the action of decreasing or increasing the flow rate may be performed alternately.
【００４５】（３）前記各実施の形態では、めっき液を
ジェットノズル１５から噴出させる構成としたが、例え
ば滝状に当てる等、めっき液を流速をもたせて当てるよ
うにする構成であればいかなる方法を採用してもよい。(3) In each of the above embodiments, the plating solution is ejected from the jet nozzle 15. However, the plating solution may be applied at a constant flow rate, such as a waterfall. A method may be adopted.
【００４６】（４）前記各実施の形態では、金属基材と
してアルミニウム製の基材１に適用したが、金属基材で
あれば、鉄等いかなるものにも適用しうる。(4) In each of the above embodiments, the present invention is applied to the aluminum base material 1 as the metal base material, but any metal base material such as iron can be applied.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の金属基材
へのめっき方法によれば、少なくとも２種類のイオンを
含んでなる金属めっき液を用いて合金めっき層を形成す
るに際し、作業性の向上を図ることができ、コスト的、
スペース的不利益を回避することができるという優れた
効果を奏する。As described above in detail, according to the method for plating a metal base material of the present invention, when forming an alloy plating layer using a metal plating solution containing at least two kinds of ions, it is necessary to carry out an operation. Performance, cost,
This provides an excellent effect that a disadvantage in space can be avoided.
【図１】一実施の形態のめっき装置を示す概略システム
図である。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a plating apparatus according to an embodiment.
【図２】一実施の形態の基材及び合金めっき層を示す断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a base material and an alloy plating layer according to one embodiment.
【図３】実施の形態の作用効果を説明するための図であ
って、流速を変化させたときの合金めっき層中のリンの
濃度を示すグラフである。FIG. 3 is a graph for explaining the function and effect of the embodiment, and is a graph showing the concentration of phosphorus in the alloy plating layer when the flow rate is changed.
【図４】実施の形態の作用効果を説明するための図であ
って、流速を変化させたときの合金めっき層中のリンの
濃度を示すグラフである。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation and effect of the embodiment, and is a graph showing the concentration of phosphorus in the alloy plating layer when the flow velocity is changed.
１…基材、２…合金めっき層、１５…ノズル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 2 ... Alloy plating layer, 15 ... Nozzle.
Claims (6)
であって、 少なくとも２種類のイオンを含んでなる金属めっき液
を、ノズル（１５）開口部から吹き付けて前記金属基材
（１）の表面に流速をもたせて接触させ、前記金属めっ
き液で電気的に接続された前記ノズル（１５）及び金属
基材（１）間に電圧をかけることにより前記金属基材
（１）の表面に合金めっき層（２）を形成するととも
に、前記流速を制御することにより、前記合金めっき層
（２）の合金組成を制御するようにしたことを特徴とす
る金属基材へのめっき方法。1. A method for applying an alloy plating to a metal substrate (1), comprising spraying a metal plating solution containing at least two kinds of ions from an opening of a nozzle (15). The surface of the metal substrate (1) is brought into contact with the surface of the metal substrate (1) by applying a voltage between the nozzle (15) and the metal substrate (1) electrically connected with the metal plating solution. A plating method for a metal substrate, wherein an alloy composition of the alloy plating layer (2) is controlled by forming an alloy plating layer (2) on the metal plating layer and controlling the flow rate.
厚さ方向に可変制御するようにしたことを特徴とする請
求項１に記載の金属基材へのめっき方法。2. The plating method according to claim 1, wherein the flow rate is variably controlled in a thickness direction of the alloy plating layer (2).
（２）の表層側ほど硬度が高くなるようにしたことを特
徴とする請求項２に記載の金属基材へのめっき方法。3. The plating method for a metal substrate according to claim 2, wherein the hardness is increased toward the surface of the alloy plating layer (2) by the control.
（２）の前記金属基材（１）側ほど該金属基材（１）と
の接合力が高くなるようにしたことを特徴とする請求項
２又は３に記載の金属基材へのめっき方法。4. The control method according to claim 1, wherein the bonding force between the alloy plating layer and the metal substrate is higher as the alloy plating layer is closer to the metal substrate. 4. The method for plating a metal substrate according to 2 or 3.
り構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいず
れかに記載の金属基材へのめっき方法。5. The plating method for a metal substrate according to claim 2, wherein the metal substrate is made of aluminum.
ニッケル及びリンを含有していることを特徴とする請求
項２〜５のいずれかに記載の金属基材へのめっき方法。6. The plating method according to claim 2, wherein the alloy plating layer (2) contains at least nickel and phosphorus.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009102674A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Ebara Corp | Plating method and plating apparatus |
| WO2013141915A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Valspar Sourcing, Inc. | Two-coat single cure powder coating |
| US10940505B2 (en) | 2012-03-21 | 2021-03-09 | The Sherwin-Williams Company | Two-coat single cure powder coating |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP16308896A patent/JP3525628B2/en not_active Expired - Fee Related
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