JPS5937354B2 - 金合金電気めっき浴および金合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金合金の電着に関し、更に詳しくは遠隔通信及
びコンピューター装置等の電子装置に用いられているよ
うな電気コネクター及びコンタクトの製造に特に有用な
金合金電気めつき浴及び電気めつき方法に関する。

遠隔通信及びコンピユータｉ装置のように、高度の信頼
性を必要とする電子低エネルギーシステムに卦ける分離
コネクターの摺動型コンタクト用のコンタクト材料とし
て、金電着物（電着金）が広く用いられている、このこ
とは、金はその化学的安定性のために、その接触面に腐
食や他の表面被膜がないように保つからである。

最適なはんだ付け能力、多孔性のないこと及び低接触抵
抗（即ち接触面の電気抵抗）の観点からすれば、純粋２
４カラツト金電着物は最も好ましい。

しかしながら、コネクターが相手方部材と絶えず動くこ
とによつて電着した被膜が早く摩耗することと又純粋２
４カラツト金電着物は軟質ですクむけやすく又は焼付け
を起すことから純金電着物は摺動型コンタクトには好ま
しくない。この理由で、摩耗及び摺動の特性を改良する
ために、コバルト又はニツケルと合金された金のめつき
が、遠隔通信及びコンピユータ一分野において長年コネ
クターとコンタクト用に使用されているのである。長時
間に亘ジ、特にそれらの部品が高い周囲温度の下で操作
される時に、常に低接触抵抗を維持することが必要であ
るので、該金−コバルト及び金一ニツケル合金は、この
ような状態に卦いては、接触抵抗が著しく増加するので
、好ましくないことが知られている。

それに加えて、０．１５〜０．３％濃度のコバルト又は
ニツケルと金との合金電着物は、困難な・・ンダ付け問
題を提示しそして多孔性であるという傾向を有している
。英国特許明細書第１４６１４７４号は金−コバ〃ト合
金の薄い（５ミクロン未満）めつきに当面する問題に関
するものであり、金に対し合金金属として０．１〜５重
量％を含有せしめたことを特徴とする金−カドミウム、
金一スズ、又は金−アンチモン合金を用いることを改良
案として提示している。

前記明細書においては最も望ましい合金は金−カドミウ
ム合金であり、しかも銅の上に直接めつきする時、特に
効果的であると述べている。しかしながら、前記明細書
第１４６１４７４号は金−カドミウム合金が適当な亜硫
酸金ベースの溶液からめつきされたことを明らかにして
いる。しかしながらこのような亜硫酸ベースの電気めつ
き浴から得られた金−カドミウム電着物は軟質であジ、
摺動性および耐摩耗性に劣つている、このために電着さ
れた金一コバルト合金にはこの点において太刀打ち出来
ない。このように、亜硫酸金浴から電着された金一カド
ミウム合金は摺動運動を受ける電気コネクタには実用的
ではない。亜硫酸金電気めつき浴を開示している他の刊
行物として米国特許第３８８３４０９号が挙げられる。
米国特許第２９６７１３５号はアミンを含有するシアン
化金及びシアン化金合金電気めつき浴を開示している。
金又は金合金めつき浴にこれらのアミンを加えることに
ついて記述されている目的の一つは電着物の光沢と硬度
を改善することである。開示されたアミンのいくつかは
アルキルポリアミン類である。前記米国特許に開示され
ていることは広く金合金類を包含しているが金一カドミ
ウム合金は詳しくは述べられていない。又゛ブレーティ
ング″１９６９年１０月号の第１１５１〜１１５７頁「
電気めつき中の重合体と金との共電着」というジービ一
・ミユーニアによる論文もその中に記載されている方法
が金めつきにおける重合体汚染度の尺度として炭素定量
を発表しているから、興味があるのである。

我々は現在少量の炭素が金一カドミウム合金の中に存在
すると、このような金一カドミウム一炭素合金の電着物
は、意外にも安定した低接触抵抗を持つことを発見した
。

この低接触抵抗は、既知の金−コバルト及び金−ニツケ
ル合金と異なり、長時間にわたり昇温下に卦いてすら実
質的に一定である、この性質は電子機器に用いられるべ
きコネクター及びコンタクトの製造において、かかる合
金を特に有利にする。又上述の有利な性質を持つ金−カ
ドミウム−炭素合金電着物はアミン又はイミンを混合し
たシアン化金一カドミウム電気めつき浴によつて得るこ
とが出来ることを見出した。このアミン又はイミンを含
有する浴はこれらを含有しない浴の陰極の効率と比較し
て１５％以上浴の陰極効率を減少させる。こういう事実
から見れば、亜硫酸金一カドミウム電気めつき浴でこの
ようなアミン又はイミンを用いてもこのような金一カド
ミウム一炭素合金は形成し得ないものである。このよう
に本発明の一面によれば電気コネクター又はコンタクト
のための電導性のある基板の上に金合金を電着させるた
めの使用に適した水溶性の電気めつき浴を提供し、前記
浴は可溶性シアン化金、浴の可溶性カドミウムの化合物
、錯化合物又はキレートとして０．０１ｆ１／ｌ〜１．
０９／ｌのカドミウム及び電気めつき間の陰極効率を１
５（：Ｆ６以上下げるに充分な量のアミン又はイミンを
含有するものである。本発明の他の一面によれば、本発
明における水性電気めつき浴から０．１〜５重量％のカ
ドミウム及び０．１〜０．７重量％の炭素を含有する金
−カドミウム炭素合金を電導性のある基板に電着させる
ことを特徴とする電気コネクター又はコンタクトを製造
する方法を提供することである。

本発明のさらに別の面によれば０．１〜５重量％のカド
ミウム、０．１〜０．７重量％の炭素及び付随元素と不
純物を別として残部金を必須成分として含有する新規な
金合金を提供することである。

前記電着合金の炭素含有量は０．１〜０．７５重量％で
ある。この範囲の炭素含有量を得るには、シアン化金−
カドミウム浴の陰極効率を１５％以上下げそして前記望
ましい炭素含有量を確保するに充分な量のアミン又はイ
ミンをシアン化金一カドミウム電気めつき浴に加えれば
よい。好ましい炭素量の範囲は０．２〜０．３５％であ
る。さらに好ましくは合金が約０．３％の炭素を含有す
ることである。本発明に卦いて有用なアミンまたはイミ
ンとは、シアン化金−カドミウム浴の陰極効率を１５％
以上、好ましくは２５％たけ下げることができまた下げ
るものでかつ該浴中に可溶のものであり、たとえばアル
キルポリアミン、ポリアルキレンイミン等である。

このようにして、例えばシアン化金と、硫酸カドミウム
を包含する電気めつき浴が１００パーセントに近い陰極
効率を持つているとしても、添加されたアミン又はイミ
ンは陰極効率を少くとも約８５パーセントへ下げること
ができる。もちろん浴の操作が実行出来なくなる程度ま
で陰極効率を下げてはならないが、その効率を極めて低
くすることは出来る。例えば金一シアン化錯化合物とし
て１０９／ｌの金と硫酸カドミウムとして０．２５ｇ／
ｌのカドミウムとを包含する浴にポリエチレンイミンが
５ｍ１／ｌ使用される時、陰極効率が約２８パーセント
に下けられる。しかしながら、実際的理由からすれば、
より高い陰極効率で操作することが有利である、それ故
、陰極効率を約７５〜８０％に下げるトリエチレンテト
ラミン、ならびにテトラエチレンペンタミンのようなア
ルキルポリアミンが好ましい。他の好ましいアミンとし
ては、テトラエチレンペンタミンのようなアミンとエピ
ハロヒドリンとの反応生成物である。これらの形態の反
応生成物は、それらは酸素を含んでいるとしても、ここ
で用いられているアミン、イミン、アルキルポリアミン
及びポリアルキレンイミンという語の範囲に入るものと
する。シアン化金−カドミウム浴に添加されるアミン又
はイミンの量は０．１〜０．７重量％の炭素を含有する
金一カドミウム電着物を生じさせるために充分な量でな
ければならない。

２２９／ｌのトリエチレンテトラミン又はテトラエチレ
ンペンタミン或は５ｍ１／ｌのポリエチレンイミンを使
用することによつて、約０．３％の炭素を含有する金−
カドミウム合金が製造されるものである。

本発明における合金を製造するために必要なアミン又は
イミンの正確な量は通常の実験によつて決定することが
出来る、すなわち使用される該金−カドミウム浴．使用
されるアミン又はイミン、リン酸塩有機リン化合物のよ
うな他の添加剤、操作状況などによるのである。一般的
には５〜８０９／ｌのアミノ又はイミンが存在すればよ
い。電着合金のカドミウムの含有量は０．１〜５重量％
であり、好ましくは０．７〜２重量％でありそして最も
好ましいものとしては約１重量％である。

本発明の浴中の金の含有量は、金シアン化アルカリ金属
として好ましくは金シアン化カリウム又は金シアン化ア
ンモニウムとして２〜５０９／ｌである。従来業界でよ
く知られているように、カドミウムは浴可溶性カドミウ
ム化合物、錯化合物又はキレートとして、０．０１〜１
．０ｇ／ｌの量で存在すべきである。例えば、カドミウ
ムは、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、リン、ま
たはアミノ−リン化合物との硫酸塩または塩化物として
あるいは錯化合物又はキレートとして浴内【存在すれば
よい。本発明の電気めつき浴は、所望の金−カドミウム
−炭素合金の製造を妨害しない限り他の物質を包含出来
る。

電気めつき浴の導電率は例えばホウ酸及び二水素リン酸
カリウムといつた既知の電導性のある化合物を添加する
こと５Ｃよつて高めることが出来る。それらの化合物は
必要であれば飽和まＣのいかなる量が存在してもよい。
有機リン化合物又はそれらの水溶性塩もまた伝導性のあ
る化合物として作用するので、電気めつき浴の中に存在
することは有利であるが、しかしさらに重要なことには
これらがめつき浴に、その操作中に浴内に蓄積するかも
知れない金属不純物に対しより一層の耐性を持たせるこ
とである。

該有機リン化合物は、リン原子に直接結合した炭素原子
を５より多く含有する炭化水素基を含まないものである
ことが望ましい。浴内に存在してもよい有機リン化合物
は一般式によつて示されるものから選択される、即ち（
上式中Ｒ竹水素又はＣ１ョアルキル基であり、ＲはＣ１
−５アルキレン基、そしてｎは１から３までの整数であ
る）、またはアルキレンジアミノテトラ（アルキレンホ
スホン酸）、または１−ヒドロキシアルキリデン一１，
１−ジホスホン酸（これら化合物のアルキレン卦よびア
ルキリデン基は１〜１２の炭素原子を有する）またはそ
れらの水溶性塩である。

このような有機リン化合物の例はエチレンジアミンテト
ラ（メチレンホスホン酸）アミノトリメチレンホスホン
酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸
及びジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸
）である前記有機リン化合物に代わるものとして、例え
ばニトリロトリ酢酸、グリシン、シユウ酸、グルコン酸
、クエン酸、又はスルハミン酸のような従来の錯化剤を
使つてもよい。

該電気めつき浴のＰＨは、６から９までの範囲、好まし
くは６．５〜８の範囲が有利であり、かかるＰＨまで調
整すればよい。本発明の浴においては、遊離シアン化物
の含量が高くなることは一般に避けるべきである。

遊離シアン化合物の含量が約５９／ｌ以下に好ましくは
ほとんど含有しない（０．９／２に近い）程度に維持さ
れる時、更に有利な結果が得られた。該電気めつき工程
は、３０℃〜８０℃の従来行われている温度及び従来の
０．１〜５０Ａ／Ｄｍ２の陰極電流密度で行うことが出
来る。本発明によジ得られた合金電着物の上昇温度に訃
ける安定した接触抵抗のほか、該合金電着物は圧力下に
ストレスを加えることにより自然的にストレスによる割
れを生じさせないようにする。

又前記合金電着物は従来の金−ニツケル及び金−コバル
ト酸シアン化物浴で得られた電着物が保有しているもの
より優れた又は少くとも同等の優れた耐摩耗性を示す。
合金の主成分である金、カドミウム及ひ炭素は実際には
合計して１００％にならなくてもよいということを注意
しなければならない。

次の実施例に記載されているように製造された合金電着
物に関し、これらの僅かの差異は窒素、酸素、カリウム
、ナトリウム、鉄及び鉛のような不純物の存在によつて
生じる。銀、鉛、スズ、銅又は亜鉛のような他金属は、
これらがいくらか光沢を改良するので、慎重に考慮の上
少量を浴に添加してもよい。セレン及びビスマスのよう
な他の元素が少量存在することは、それらが本発明の合
金に殆ど明らかな影響がないとしても、差支えない。次
の実施例は本発明を例示するものである。

実施例 １水性電気めつき浴は、蒸留水中に次の成分を
溶解させることによつて調製した。

該浴のＰＨは水酸化カリウムを添加することによ！）Ｐ
Ｈ７．Ｏに調整された。

次いで前記の電気めつき浴は白金被覆したチタンの陽極
を備えたハルセルが使われ、５５〜６０℃の温度におい
て、激しくかきまぜ、そして５分間０．５Ａの電流を通
じることによつて、標準ハルセルのパネルの表面に光沢
ある金合金電着物を形成するために用いられた。

１Ａ／Ｄｍ２の陰極電流密度において、陰極効率は約７
５ｆ）であつた、そして光沢ある金合金電着物は２０μ
の厚さまで形成された。

この電着物は分析によつて９８０重量％の金、１．０重
量％のカドミウム及び０．３重量％の炭素を含有してい
ることが分かつた。

゛゜ポストオフィスタイププローブエンドプラグ（ＰＯ
ｓｔＯｆｆｉｃｅｔｙｐｅｐｒＯｂｅａｎｄｐｌａｑｕ
ｅ）’’を用いる２００１の荷重の下に４ｃｍの軌道に
沿い２５０回の反覆循環を電着物に受けさせることによ
つて、それ自体に対する電着物の耐摩耗性を試験した。

電着物の厚さについては検鏡用薄切片によつても測定で
きるほどの減少は見られなかつた。接触抵抗は高温にお
いてかつ同温度に長時間にわたシさらしても実質的に一
定であつた。例えば、本実施例の方法によつて製作され
た電気コンタクトは１０００時間１２５作Ｃの温度の下
に置かれた時、接触抵抗の上昇は無視してよいものであ
つた。合金電着物は、２００９の荷重の下で約２ミリオ
ームの接触抵抗およびビツカースピラミツドナンバー硬
度計（ＶＰＮ）によシ約１６０の硬度を有した。実施例
２ 水性電気めつき浴は、蒸留水中に次の成分を溶解させる
ことによつて調製された。

該浴のＰＨは水酸化カリウムの添加によつて、ＰＨ７．
Ｏに調整された。

浴の陰極効率は、ＩＡ／Ｄｍ２において７５％であつた
。この浴は、実施例１に記載された方法で使用された時
は、光沢のある金−カドミウム合金電着物を生じた。

実施例 ３ 水性電気めつき浴は、蒸留水中に次の成分を溶解させる
ことによつて調製された。

該浴のＰＨは水酸化カリウムの添加によつて、ＰＨ７．
Ｏに調整された。

浴の陰極効率は、ＩＡ／Ｄｍ２において７５％であつた
。この浴は、実施例１に記載された方法で使用された時
は、光沢のある金−カドミウム合金電着物を生じた。

実施例 ４ 水性電気めつき浴は、蒸留水中に次の成分を溶解させる
ことによつて調製された。

該浴のＰＨは水酸化カリウムの添加によつて、ＰＨ７．
Ｏに調整された。

その陰極効率は、ＩＡ／Ｄｍ２において７０％であつた
。上記の浴は、実施例１に記載された方法で使用された
時は、光沢のある金−カドミウム合金電着物を生じた。

実施例 ５ 水性電気めつき浴は、蒸留水中に次の成分を溶解させる
ことによつて調製した。

この電気めつき浴は、５５℃の温度下、ＩＡ／Ｄｍ２の
陰極電流密度において使用された時は、十分に輝きのあ
る電着物を生じた。

またこの時の陰極効率は５０％であつた。実施例２，３
，４及び５のおのおのにおい一（得られた金電着物は、
実施例１の電着物の中に含有された金、カドミウム、炭
素の量と同様のものを含有していた、そして製造された
電気コネクターは実施例１において述べられたと実質的
に同じ有利な特性を持つていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気コネクターまたはコンタクト用のコンタクト材
   料として適した安定な低接触抵抗を有する金−カドミウ
   ム−炭素合金であつて、０．１〜５重量％のカドミウム
   、０．１〜０．７重量％の炭素および、付随元素や不純
   物を別として、残部金を必須成分として含有する金−カ
   ドミウム−炭素合金。 ２ 電気コネクターまたはコンタクト用のコンタクト材
   料として適した安定な低接触抵抗を有する金−カドミウ
   ム−炭素合金を電着するために使用する水性電気めつき
   浴であつて、可溶性シアン化金と、浴可溶性カドミウム
   の化合物、錯化合物またはキレートとしてのカドミウム
   ０．０１〜１．０９／ｌと、電気めつき時の陰極効率を
   少なくとも１５％だけ低下させ、それにより該電着合金
   に０．１〜０．７重量％の炭素を含ましめるのに十分な
   量の該低下能力を有するアルキルポリアミンおよびポリ
   アルキレンイミンより選ばれるアミンまたはイミンとを
   含有することを特徴とする前記電気めつき浴。 ３ 前記アミンがトリエチレンテトラミン、テトラエチ
   レンペンタミン、またはトリエチレンテトラミンもしく
   はテトラエチレンペンタミンとエピハロヒドリンとの反
   応生成物である、前記特許請求の範囲第２項記載の電気
   めつき浴。 ４ 前記アミンまたはイミンが５〜８０ｇ／ｌの量で存
   在する、前記特許請求の範囲第２項または３項記載の電
   気めつき浴。 ５ 前記可溶性シアン化金が２〜５０ｇ／ｌの量で存在
   する金シアン化アルカリ金属または金シアン化アンモニ
   ウムである、前記特許請求の範囲第２〜４項のいずれか
   １つに記載の電気めつき浴。 ６ 前記シアン化金が金シアン化カリウムである、前記
   特許請求の範囲第５項記載の電気めつき浴。 ７ 前記浴のｐＨが６〜９である、前記特許請求の範囲
   第２〜６項のいずれか１つに記載の電気めつき浴。 ８ 有機リン化合物またはその水溶性塩をさらに含有す
   る、前記特許請求の範囲第２〜７項のいずれか１つに記
   載の電気めつき浴。 ９ 前記有機リン化合物が、リン原子に直接結合する炭
   素原子数が５より多い炭化水素基を含有しない化合物で
   ある、前記特許請求の範囲第８項記載の電気めつき浴。