JPS59219483A - ステンレス鋼製品に半田性を付与する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ステンレス鋼は、その表面に強固な不動態化皮膜が存在
するため、半田づけが困難であり、従来より直接半田づ
けをすることは不可能視されていた。

しかし、ステンレス鋼表面の不動態化皮膜を弗酸あるい
は弗酸と硝酸の混酸で除去し、この直後に半田づけする
と、辛うじて半田づけできるが、弗酸の残留があって、
半田個所あるいはその周辺を腐蝕させるので、半田づけ
後に水洗を必要とし、実用性にとぼしい。

また、弗酸、硝酸の混酸で前処理を行ない、−’７．テ
ンレス鋼表面に、銅メッキを施（〜、その上に錫あるい
は半ＩＩＪメノギを施し、更に表面を平滑化する／辷め
スキンパス什上を行なって、半田１イ１を付与し，だス
テンレス鋼帯は作成されているが、この方法によると工
程が複雑であり、生産コストか高く、がっ、経時変化に
より表面に酸化物が発生し、十目」性を阻害する素材表
面となる〔・ その他、ステンレス鋼に半田性を伺与する方法と１−．
て’Ｆ！ｌ；子部品の打抜きｔ４料に、Ｎｉメノキを施
ずζとも試みられたが、Ｎ１の経時変化により千Ｅ−Ｅ
ｌ性に極端に低−トするので、事前に酸処理をしない限
り、使用不能に近いものであった。

この発明の発明者は、ステンレス鋼にＮｉＯ薄つけメ，
・キを施し、そのＩＮ後に、Ａｕ，Ａｇ．，Ｐｄの−種
」／ζ−―、これらの合金の極薄メノキを行なうことに
より、従来困難とされていたスデンレス鋼への半Ｈ」づ
けが容易に、がっ、強固にできることを実験的に発見し
た。

この発明の方法によれば、メノキ金属の付着量は極〈微
量であり、貴金属を使用するといえども、厚くメソキす
る半田メノキよりもコストが安く、また特にＡｕに関し
ては、その卓越した耐蝕性から、経時変化がなく、表面
酸化物を形成しないので半田作業に対する信頼性の優れ
た、ステンレス鋼製品に半田性を付与する方法を開発し
たものである。

ステンレス鋼が不銹鋼と称せられるのは鉄とＣｒが合金
化され、その表面に不動態化皮膜が生成されているから
である。

この発明は、不動態化皮膜を生成するＣｒの表面に、Ａ
ｕその他の金属をメノキして覆い、再び不動態化皮膜の
生成を不可能とすることにより、ステンレス鋼に容易に
十田づけを可能とし７た発明である。

先ず、実施例に示す特殊な前処理方法により、ステンレ
ス鋼表面の不動態化皮膜のみを除去しＮ１の薄づけメソ
キを施し、その直後にＡ．ｕその他の金属をメソキする
。（以下、メッヤする金属の種類はＡｕを例にして説明
する。）（この発明に用いるＡ．１１メノキの厚さは、
ＯＯろ）１り、下０００１μ以内が好ましい。）スブン
レス鋼表面のＣｒ原子は、この前処理により、その表ｍ
」の不動態化皮膜が完全に除去され、活性の強い状態と
なるが、この活性力の強イ（’．”．．ｒ表面にＮｉ，
！：Ａｕが選択的にメノキされ、Ｎ＋ＪｒよびＡｕがＣ
ｒ原子を包み俊っだ状態となる，、 従っ−（，Ｃ＋の活性化か抑えられ、鉄と反応できジい
のて、ステンレス特有の不動態化皮膜を再牛成すること
かできない。

この現象は斗記の実験により立証された。即ち、ＳＵＳ
−４５０（Ｃｒ−１８％Ｆｅ−８０％その他）のステン
レス鋼フープ材を、この発明の力法によりＮ１およひＡ
ｕを柿ｆ薄メノキし、これを塩水噴霧機にセノｌ−ＬＪ
ｉ．Ｓ−Ｚ２ろ７１のノ、親格により耐蝕性テストを行
なった結果、このπ．（料ｆａｔ６時間で赤錆の発生が
始まり、１２時間で全面赤錆に農われだ。

との介１錆速度は、鉄と同じ速度の早期発錆現象であり
、ＳＯＳ−４３０に含まれるＣｒのステンレス鋼での合
金効果、すなわち、不動態化皮膜の生成機能を失った状
態となっており、合金中のＣｒの表面に選択的ＫＮｉと
Ａ口がメ，キされたため、鉄分のみが塩水噴霧の雰囲気
に晒された状態であることが判明した。

これに反し、メノキを施さないＳＵＳ−４３０の素材は
、強固な不動態化皮膜が存在するため、塩水噴霧試験で
２４０時間経過しても発錆しなかった。

この現象から判断できるように、Ａｕ、その他の金属を
ステンレス鋼に極く微量メッキずると、Ｃｒの表面に選
択的にメッキされてＣｒの活性化を抑制し、不動態化皮
膜を町生成させず、この表面に半田づけすると点在、あ
るいは網目状に存在するＣｒ上のＮ１とＡｕと不動態化
皮膜のないＦｅあるいはＦｅ−Ｎｉ合金上に容易に、か
つ、強固に半田うけが可能となった。

また、この発明によって得られたステンレス鋼製品が再
び不動態化皮膜を生成し、半田性を阻害するか否かをテ
ストするだめ、ステンレス業界において一般に行々われ
ている、不動態化皮膜生成法である、硝酸浸漬法を試み
だ。

この方法は、ステンレス鋼を切削加工などして地はだが
露出した場合、錆の発生を防ぐために、早期に不動態化
皮膜を生成させる方法であるＯ すなわち、硝酸（６ｓ％）１ｓＶ％の溶液にこの発明に
よって得られたＳＵＳ−５０４フープ拐の試料を２０分
間浸漬し、水洗、乾燥後、半田槽によるフラノクスなし
の半田性テストをしたが、硝酸浸漬前と何等変らない優
れ九半田性があり、不動態化皮膜は、この強制的な方法
でも再生成せず、Ｃｒの活性化が完全に抑制されている
ことが判明した。

実施例１ ＳＩＪＳ−３０４の厚さ０２嘔、幅４０ｍ＋ｎ，長さ８
００ｍのステンレス鋼フープ材を次の工程■乃至■を経
て、Ｎｉの薄づけメソキを行ない、その直後に、Ａｕの
極薄メノキを行なった。

−−−−−一入りノ ■アルカリ脱脂工程 市販されているアルカリ脱脂液をスデンレス槽中で７０
〜８０℃に加温し、上記ステンレス鋼帯を逐次この槽中
を通過させて一次脱脂を行ない、次に４０〜６０℃のア
ルカリ浴中でステンレス鋼板を陽極とし該ステンレス鋼
フープ材を陰極として６ボルトの電圧を印加して直流電
解脱脂を行なった。

■化学研摩工程 続いてこのステンレス鋼フープ材を、塩酸（３５％溶液
）２０容量係、硫酸（８５係溶液）１０容量チ、クエン
酸（粉末）１０重量係、酢酸（９０％溶液）１容量係お
よび硝酸（６８襲溶液）５容量係よりなる混酸に、ポリ
エチレングリコールアルキルエーテル、ホリエチレング
リコール脂肪酸エステルなどの非イオンまだはアミノ酸
類の両性界面活性剤０．２重量係及びアミン系腐食抑制
剤（例えばライオンアーマ社製アーモヒプー２８）０．
１重量係を加えた浴中を通過させ、このステンレス鋼フ
ープ材表面の酸化物及び不純物を除去した。

■電解活性化工程 燐酸（８５％溶液）１０容量係、硫酸 （８５％溶液）１０重量係、クエン酸（粉末）５重量係
、酢酸（９０係溶液）１重量係に、上記と同様の非イオ
ン捷だは両性界面活性剤０２重量係および腐食抑制剤０
１Ｍ量係を加えた浴を６０゜Ｃに加温し、ステンレス鋼
フープＨに（一）電流を、チタン白金メノキ板に（＋）
電流を通じ４ボルトにセントして浴中を通過させてステ
ンレス鋼フープ材の表面の活性化を行なった。

■Ｎｉメノキ工程 硫酸Ｎｉ３００ｇ／ｄ．，塩化Ｎｉ４０．！ｉ’／ｌ、
硼酸３０＆／ｌのメッキ浴で、液温５０℃にセノトし、
ステンレス鋼フープ材に（−）電流を、ニノケル板に（
＋）電流を通じ、６Ａ／Ｄｍ２の電流密度で１５秒間Ｎ
ｉ薄づけメノキを施した。

その結果、ステンレス鋼フープ材の両側に約００５μの
厚さのニソケルメソキ層が形成された。なお、このニソ
ケルメソキ層の厚さ００５μについては実測値ではなく
、ニッケルの付着量を面積で除した平均値であり、目視
したところ、ステンレス鋼単体の色調とニノケル単体の
色調との中間の色調を呈している０ ■Ａｕメノキ工程 クエン酸１２０’／／ｌ，クエン酸ソーダ’＋２０ｊｊ
／ｌ，スルファミン酸ニソケル５０ｇ／ｌ，シアン化金
カリ８＆／ｌのメッキ浴中で電流密度１２Ａ／Ｄｍ２〜
５Ａ／Ｄｍ２の範囲でメッキ液温６５℃で、ステンレス
鋼フープ材に（一）電流を、チタン白金メノキ板に（＋
）電流を通じ２秒間Ａｕメッキを行なった。

その結果、ステンレス鋼フープ材の両側に０．０１μの
厚さのＡｕメソキ層が形成され、この発明のステンレス
鋼フープ材が得られた。

なお、Ａｕメソキ層の厚さ０．０１μについては、実測
値ではなく、Ａｕの付着量を面積で除した平均値であり
、目視したところ、ステンレス鋼単体の色調とＡｕ単体
の色調との中間の色調を呈している。

実施例２ ＳＵＳ−３０４０線径０．１ｗｎのステンレス鋼線拐で
ボビン巻きされたものを、実施例１と同じ］二稈■乃至
■を経て、連続的にＮ１およひＡｕの極薄メノキを行々
つた。

実施例ろ ３１ＪＳ−６３１の厚さ０１即、幅２０覗、長さ７００
ｍ（７）ステンレス鋼フープ材ヲ、下記ノ工程０）乃至
■を経て、Ｎｉの薄づけメノキを行ない、その直後にＡ
ｇの極薄メノキを行なった。

■アルカリ脱脂工程 ■化学研摩二Ｆ，程 ■電解活性化工程 ■Ｎｉメノキ工程 以上いずれも実施例１と同様に行なった。

■アルカリ中和工程 シアン化カリウム（粉末）５重量φの溶液中を通過させ
アルカリ中和を行なっだＯ■Ａｇ極薄メッキ工程 シアン化銀ろ重量係、シアン化銅１５重量チ、シアン化
カリウム６０重量係のメ・ノキ液中で液温２５℃にセッ
トし、ステンレス鋼フープ材に（一）電流を、銀陽極板
に（＋）電流を通じ、１２Ａ／Ｄｍ”の電流密度で２秒
間ストライクメノキを連続的に施した。

実施例４ ＳＵ８−５０４厚さ０．２５ｍｍ，幅３０咽、長さ７０
０ｍのステンレス鋼フープ材を、次の工程■乃至■を経
て、Ｎｉの薄づけメ，ノキを行ない、その直後ＫＰｄの
極薄メノキを行なった。

■アルカリ脱脂工程 ■化学研摩工程 ■電解活性化工程 ■Ｎ１メノキエ程 上記工程はいずれも実施例１と同様に行なったＯ ■Ｐｄメノキ工程 Ｐｄのメタル分として１５ｇ／ｌの中性メノキ液で、液
温を４５℃にセノトし、チタン白金板に（＋）電流を、
ステンレス鋼フープ材に（＝）電流を通じ、５Ａ／Ｄｍ
２の電流密度で３秒間メノキを施しだ。

その結果、ステンレス鋼フープ材の表面に０００７μｍ
の厚さのＰｃｊメノキが形成され、この発明のステンレ
ス鋼フープ材が得られた。

なお、Ｐ（ｌメノキ層の厚さ０００７μｍについては実
測値でなく、Ｐｄの付着量を面積で除した平均値であり
、目視したところ、ステンレス鋼単体の色調と、Ｐｄ単
体の色調との中間の色調を呈している。

実施例５ ＳＵＳ−３［１４線径１０瓢のステンレス鋼線材を次の
工程を経て、Ｎｉ薄づけメノキを行ないＰｄ−Ｎｉ合金
の極薄メノキを行なった。

■アルカリ脱脂工程 ■化学研摩工程 ■電解活性化工程 ■Ｎｉメノキ工程 以上、いずれも実施例１と同様に行なった０■Ｐｄ−Ｎ
ｉ合金メノキ工程 スルフアミン酸８％、Ｐｄメタル分２０９／１，Ｎｉメ
タル分１０＆／ｌの中性溶液で、電流密度８Ａ／Ｄｒｎ
”〜６Ａ−／Ｉ）ｍ２の範囲で、メッキ液温３０゜Ｃで
、ステンレス鋼線材に（−）電流を、チタン白金メノギ
板に（＋）電流を通じ、５秒間、Ｐｄ−Ｎｉ合金メノキ
を行なった。

その結果、ステンレス鋼表面に、約０．０１μのＰｄ−
Ｎｉ合金メッキが施され、この発明のステンレス鋼線材
が得られた。

なお、メノキ層の厚さ０．０１μについては、実測値で
はなく、Ｐｄ−Ｎｉ合金の付着量を面積で除した平均値
であり、目視したところ、ステンレス鋼単体の色調とＰ
ｄ−Ｎｉ合金の色調との中間の色調を呈してレ・る。

この発明の方法によりメ・ノキしたステンレス鋼フープ
材の、物理的およびイし学的性有ヒテストを次の通り行
なった。

■物理的性能 ◎碁盤目剥離テスト この発明によるＮｉとＡｕメノキを施したＳＵＳ−４０
４のフープ材に、経緯幅１岨の碁盤目をカッターで傷つ
け、粘着テープで剥離テストを行なったがＡｕおよびＮ
ｉの剥離は認められなかった。

◎折曲げテスト 上記の試料を１８０度折曲げ、粘着テープで剥離テスト
を行なったが、ＡｕおよびＮ１の剥離がなく、更に折曲
げを繰り返えし破断させてテストしたが、破断面のＡｕ
およびＮｉの剥離もないことが認められた。

■化学的性能 ◎高温多湿テスト この発明による極薄ＮｉとＡｕメノキを施しだＳＵＳ−
５１６−Ｌのフープ材を ＭＩＬ−ＳＴＤ−２０２Ｄ−１０６Ｃの規格である９８
％湿度、６５℃の雰囲気で、゛“″″″゛′″″＋４〜
４″−＼νノ７日間テスト後、半田性のテストを行なっ
たが、半田性は何等低下せず、良好彦半田性が得られた
。

◎熱衝撃テスト この発明による極薄ＮｉとＡｕメソキを施したＳＯＳ−
１０４０線径０．２ａｍの線材を＋８５℃に′５０分間
、−１５℃に３０分間のザイクルを５回繰り返えした後
、半田づけしたがテスト前の試料と同様、良好な半田性
が得られた。

以上の方法によって得られたステンレス鋼製品の半田性
を次の方法によりテストした。

■ンルダーテストによる方法 ＮｉとＡｕの極薄メッキを施しだＳＵＳ−６０４の試料
をテスト機にセントし、半田の「ぬれ」現象を電気的に
検知したが、半田の表面張力による浸漬初期の反発現象
が少なく、極めて良好な「ぬれ」性を計測し、同一条件
でテストしたリン青銅への半田性よシも優れていること
が判明した。

■半田槽によるテスト 錫６：鉛４の半田を半田槽に溶かし、温度２３００Ｇに
セノトし、この発明による極薄Ｎ１とＡｕメ．ｙ＊した
ＳＵＳ−４６０、ＳＵＳ一５０４、ＳＵＳ−ろ１６、Ｓ
ＵＳ−６６１の各製品を、表面をトリクロルエタンで７
ｋ浄し、フラノクスなしの状態で、５秒および５秒の浸
漬時間で半田したが、いずれも良好な半田性を示し、す
べて９５％以上の「半田のり」を認めだ。

■電気半田ゴテによるテスト 市販の電気半田ゴテで、ヤニ入り半田線（錫６：鉛４）
を用い、極薄ＮｉとＡｕメッキしたＳＯＳ一６０４のフ
ープ材と、同じく極薄ＮｉとＡｕメノキしたＳＵＳ−５
１６−Ｌのの０．２ｍｍの線材とを半田づけしたが、半
田性の優れた接合を認め、組成の異なるステンレス鋼の
半田も何等支障のないことを発見した。

■ＳＵＳ−１０４のフープ材に、この発明による極薄Ｎ
１とＡｇメノキした試料と、ＳＵＳ−４３０に極薄Ｎｉ
とＡｕメソキしたフープ材とを、電気半田ゴテを用いヤ
ニ入り半田線で半田しだが、良好な半田性が得られた。

■引張強度テスト 極薄ＮｉとＡｕメノキしたＳＵＳ−３０４のフープ材２
枚を、錫６コ鉛４の半田で半田づけしだものの引氷り強
度は＋２ｏ゜ｃで鉄の３２〜４．５Ｋ９／一に対しろ〜
４．１Ｋｇ／一であったが、＋ｉｏｏ’ｃに於いては鉄
の１．３〜２．４Ｋ，／一に対し１４〜２．６Ｋダ／一
と鉄よりも優れた引張シ強度を示しだ。

■ステンレス鋼フープ材に、Ｎ１の薄づけメソキを施し
た後、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ．．Ｐｄ−ＮｉＸＡｕ−Ａｇ，
Ａｕ−Ｐｄ，Ａｕ−Ｃｕを各々極薄メッキし、２週間放
置後これらの単独、まだはこれ等の２〜６種の製品の結
合半田づけをしだが、Ａ．ｕが最も半田性に優れ、Ａｇ
，’Ａｕ−Ａｇ，Ａｕ−Ｃｕ．．ＡＩＪ−Ｐｄ，Ｐｄ．
．Ｐｄ−Ｎｉ（７）順に半田性が劣って行くことが判っ
た。

以上説明したように、この発明の方法にょると、ステン
レス鋼の持つ抜群の耐蝕性と、銅合金に比し、はね性、
クリープ特性、お・よび強屋に優れ、かつ、安価である
ところから、最犬の欠点であっ／こ半Ｈ」性をイ１］与
し７たことにより、広範な産業分野に応用が開けるもの
である。

すなわら、半田を必夾とする部品であるコネ，クタ−、
ソケノ１・、スイノチ、端子、バノテリーホルダー、ス
プリング、ノアクシミリ用糾１Ｍなどにその利用が可能
となり、−１二業十、極めこ有，権義ｋ発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 塩酸（５５％溶液）１５〜２５容量係、硫酸（８５％溶
   液）５〜１５容量係、クエン酸粉末５〜１５重量係、酢
   酸（９０％溶液）０．５〜１５容量係、硝酸（６８チ溶
   液）４〜６容量係、非イオン塘たは両性界面活性剤０．
   １〜０６重量係、アミン系腐蝕抑制剤０．０５〜０．１
   ５重量係を配合した酸性活性化溶を用いて、ステンレス
   鋼製品を浸漬処理する化学研摩工程と、燐酸（８５係溶
   液）５〜１５容量係、硫酸（８５チ溶液）５〜１５容量
   チ、クエン酸粉末５〜１５重量係、酢酸（９０％溶液）
   ０．５〜１５容量チ、非イオンまだは両性界面活性剤０
   ．１〜０．３重量係、アミン系腐蝕抑制剤０．０５〜０
   １５重量係を配合した陰極電解浴を用いて上記ステンレ
   ス鋼製品を活性化する電解活性化工程と、 酸性ニッケルメッキ浴により、上記ステンレス鋼製品に
   ニッケル薄づけメソキを施す工程と、上記ニッケル薄づ
   けメッキの上に金、銀、パラジウムのうちの一種または
   金、銀、パラジウムのうちの一種の合金の極薄メッキを
   施す工程と、 よシなることを特徴とするステンレス鋼製品に半田性を
   付与する方法。