JPS625238B2

JPS625238B2 -

Info

Publication number: JPS625238B2
Application number: JP3587383A
Authority: JP
Inventors: Masami Kobayashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1987-02-03
Also published as: JPS59162295A

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
に半田すると、辛うじて半田づけできるが、弗酸
の残留があつて、半田個所あるいはその周辺を腐
蝕させるので実用化はされていない。

また、弗酸、硝酸の混酸で前処理を行ない、ス
テンレス鋼表面に、銅メツキを施し、その上に錫
あるいは半田メツキを施して、半田性を付与した
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、生産コストが高く、且
つ経時変化により表面に酸化物が発生し、半田性
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付与する方法
として電子部品の打抜き材料に、Niメツキを施
すことも試みられたが、Niの経時変化により半
田性は極端に低下し、使用不能に近いものであつ
た。

この発明の発明者は、ステンレス鋼に直接金メ
ツキを施し半田性を付与する研究を重ね、長期間
に亘る試行錯誤の結果、特殊な表面処理方法とそ
の処理後に極めて薄い金、銀、パラジユウム及び
これらの合金等を直接ステンレス鋼にメツキする
ことが、半田性を付与する最良の方法であること
を実験的に発見した。

この発明の方法によれば、メツキ金属の付着量
は極く微量であり、貴金属を使用するといえど
も、厚くメツキする半田メツキよりもコストが安
く、また特に金に関しては、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に優れた、半田可能
なステンレス鋼製品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、金その他の金属をメツキして覆い、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半田づけを可能とした発明で
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、
その直後に金その他の金属をメツキする。（以
下、メツキする金属の種類は金を例にして説明す
る。）（この発明に用いる金メツキの厚さは、0.05μ
以下0.001μ以内が好ましい。）ステンレス鋼表面のCr原子は、この前処理に
より、その表面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Cr表面に金
が選択的にメツキされ、金がCr原子を包み覆つ
た状態となる。

従つて、Crの活性化は金によつて押えられ、
鉄と反応できないので、ステンレス特有の不動態
化皮膜を再生成することができない。

この現象は下記の実験により立証された。即
ち、SUS―430（Cr―18％ Fe―80％その他）の
ステンレス鋼フープ材を、この発明の方法により
金を極薄メツキし、これを塩水噴霧機にセツトし
JIS―Z2371の規格により耐蝕性テストを行なつ
た結果、この試料は６時間で赤錆の発生が始ま
り、12時間で全面赤錆に覆われた。

この発錆速度は、鉄と同じ速度の早期発錆現象
であり、SUS―430に含まれるCrのステンレス鋼
での合金効果、即ち不動態化皮膜の生成機能を失
つた状態となつており、合金中のCrの表面に選
択的に金がメツキされたため、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、メツキを施さない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つた。

この現象から判断できるように、金、その他の
金属をステンレス鋼に極く微量メツキすると、
Crの表面に選択的にメツキされてCrの活性化を
抑制し、不動態化皮膜を再生成させず、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上の金と不動態化皮膜のないFeあるいはFe
―Ni合金上に容易に且つ、強固に半田づけが可
能となつた。

金メツキの上の半田性に就いて、アメリカ、ベ
ル研究所のＦ，Gordon Foslerが、半田づけの
際、半田の中に４％以上の金が入ると半田が脆く
なり、機械的強度が低下し、更に20％以上の金濃
度になると、決定的に強度低下を招くと発表して
いる。

これは、ステンレス鋼への半田づけは従来殆ん
ど試されていないので、専ら銅合金上の金メツキ
への半田性を指したものであるが、大量の金をメ
ツキすることは、却つて半田性を低下させると指
摘している。

大量生産が可能で、安価であり、経時変化のな
い半田性に優れたステンレス鋼のフープ材あるい
は線材等は、従来技術的に製造が困難視されてい
たが、本発明の極薄メツキ法により、この製造を
可能とし、性能的に優れた半田性が立証され、厚
づけ金メツキが半田性に悪影響を与えるという上
記発表を裏づけ、各種の実験の結果、ステンレス
鋼に対しては、極薄メツキが半田づけに最良の方
法であることを発見した。

しかも、ステンレス鋼への金の極薄メツキは金
がステンレスの中へ拡散しないので、長期間半田
性を持続するが、仮に銅合金上に、この発明のよ
うに、金の厚づけメツキでなく、金の極薄メツキ
を施しても、短時間に金は銅合金に拡散し表面か
ら消滅してその効果は失われる。

また、この発明によつ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ため、ステンレス業界に
於いて一般に行なわれている、不動態化皮膜生成
法である、硝酸浸漬法を試みた。

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。

即ち、硝酸（68％）15V％の溶液にこの発明に
よつて得られたSUS―304フープ材の試料を20分
間浸漬し、水洗、乾燥後、半田槽によるフラツク
スなしの半田性テストをしたが、硝酸浸漬前と何
等変らない優れた半田性があり、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 SUS―304の厚さ0.2mm、幅40mm、長さ800ｍの
ステンレス鋼フープ材を次の工程を経て、直接に
極薄の金メツキを行なつた。

アルカリ電解脱脂工程市販されているアルカリ脱脂液をステンレス
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
を行なつた。

化学研摩工程続いて該ステンレス鋼フープ材を、塩酸（35
％溶液）20容量％、硫酸（85％溶液）10容量
％、クエン酸（粉末）10重量％、酢酸（90％溶
液）１容量％及び硝酸（68％溶液）５容量％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、ポ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たはアミノ酸類の両性
界面活性剤0.2重量％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ブー28）
0.1重量％を加えた浴に600ワツトの超音波を照
射しながら通過させ、該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％、硫酸（85％溶
液）10重量％、クエン酸（粉末）５重量％、酢
酸（90％溶液）１重量％に、上記と同様の非イ
オンまたは両性界面活性剤0.2重量％及び腐食
抑制剤0.1重量％を加えた浴を60℃に加温し、
ステンレス鋼フープ材に（−）電流を、チタン
白金メツキ板に（＋）電流を通じ４ボルトにセ
ツ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つた。

金メツキ工程クエン酸120ｇ／、クエン酸ソーダ120ｇ／
、スルフアミン酸ニツケル30ｇ／、シアン
化金カリ８ｇ／のメツキ浴中で電流密度
10A／Ｄm²〜3A／Ｄm²の範囲でメツキ液温35
℃で、ステンレス鋼フープ材に（−）電流を、
チタン白金メツキ板に（＋）電流を通じ３秒間
金メツキを行なつた。

その結果、ステンレス鋼フープ材の両側に
0.01μの厚さの金メツキ層が形成され、この発
明のステンレス鋼フープ材が得られた。

なお、金メツキ層の厚さ0.01μについては、
実測値ではなく、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
体の色調と金単体の色調との中間の色調を呈し
ている。

実施例２ SUS―316の線径0.04mmのステンレス鋼線材で
ボビン巻きされたものを、実施例１における工程
と同じ工程を経て、連続的に直接、極薄の金メツ
キを行なつた。

実施例３ SUS―430の厚さ0.1mm、幅50mm、長さ1000ｍの
ステンレス鋼フープ材を次の工程を経て連続的
に、直接、極薄の銀メツキを行なつた。

アルカリ電解脱脂工程市販されているアルカリ脱脂液をステンレス
槽中で70〜80℃に加温し、上記ステンレス鋼フ
ープ材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
脱脂を行なつた。

電解活性化工程硝酸（68％濃度のもの）20％、弗化水素酸
（55％濃度のもの）３％、残部水の溶液中にチ
タン白金メツキ板に（＋）電流を、ステンレス
鋼フープ材に（−）電流を通じ、10A／Ｄm²の
電流密度の通電を行なつて連続的に表面の活性
化を行なつた。

アルカリ中和工程シアン化カリウム（粉末）５重量％の溶液中
を通過させ、アルカリ中和を行なつた。

銀ストライクメツキ工程シアン化銀３重量％、シアン化銅15重量％、
シアン化カリウム60重量％のメツキ液中で液温
25℃にセツトし、ステンレス鋼フープ材に
（−）電流を、銀陽極板に（＋）電流を通じ、
5A／Ｄm²の電流密度で５秒間ストライクメツ
キを連続的に施した。

実施例４ SUS―304の厚さ0.1mm、幅20mm、長さ1000ｍの
ステンレス鋼フープ材を次の工程を経て連続的
に、直接、パラジウム・ニツケル合金メツキを行
なつた。

アルカリ電解脱脂工程実施例１と同様に行なつた。

化学研摩工程実施例１と同様に行なつた。

電解活性化工程実施例１と同様に行なつた。

パラジウム・ニツケル合金メツキ工程スルフアミン酸８％、Pdメタル分20ｇ／
、Niメタル分10ｇ／の中性溶液で、電流
密度0.8A／Ｄm²〜0.6A／Ｄm²の範囲で、メツ
キ液温30℃で、ステンレス鋼フープ材に（−）
電流を、チタン白金メツキ板に（＋）電流を通
じ、７秒間、Pd―Ni合金メツキを行なつた。

その結果、ステンレス鋼表面に、約0.01μの
Pd―Ni合金メツキが施され、この発明のステ
ンレス鋼フープ材が得られた。

なお、メツキ層の厚さ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Pd―Ni合金の色調との中
間の色調を呈している。

実施例５ SUS―631の線径0.1mmのスプリング用硬線を実
施例１における工程と同じ工程を経て、連続的に
極薄の金メツキを行なつた。

実施例６ SUS―304の厚さ0.25mm、幅24mm、長さ700ｍの
打抜き加工されたリード・フレームの中心に、直
接、幅12mmの極薄金メツキを次の工程を経て行な
つた。

マスキング工程幅方向の両端より６mmの非メツキ部分が存在
するように、シリコンゴムで押えてマスキング
を行なう。

アルカリ電解脱脂工程実施例１と同様に行なつた。

化学研摩工程実施例１と同様に行なつた。

電解活性化工程実施例１と同様に行なつた。

金メツキ工程実施例１と同様に行なつた。

この発明によるステンレス鋼製品の、物理的及
び化学的性能テストを次の通り行なつた。

物理的性能 ◎碁盤目剥離テストこの発明による金メツキを施したSUS―304
のフープ材に、経緯幅１mmの碁盤目をカツター
で傷つけ、粘着テープで剥離テストを行なつた
が金の剥離は認められなかつた。

◎折曲げテスト上記の試料を180度折曲げ、粘着テープで剥
離テストを行なつたが、金の剥離がなく、更に
折曲げを繰り返えし破断させてテストしたが、
破断面の金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金メツキを施したSUS―
316―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、７日
間テスト後、半田性のテストを行なつたが、半
田性は何等低下せず、良好な半田性が得られ
た。

◎熱衝撃テストこの発明による極薄金メツキを施したSUS―
304の線径0.2mmの線材を＋85℃―30分間、−15
℃―30分間のサイクルを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。

以上の方法によつ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。

ソルダーテストによる方法金の極薄メツキを施したSUS―304の試料を
本テスト機にセツトし、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
銅への半田性より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
230℃にセツトし、この発明による極薄金メツ
キしたSUS―430、SUS―304、SUS―316、
SUS―631の各製品を、表面をトリクロルエタ
ンで清浄し、フラツクスなしの状態で、３秒及
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」を認めた。

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、極薄金メツキしたSUS―
304のフープ材と、同じく極薄金メツキした
SUS―316―Ｌのφ0.2mm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―304のフープ材に、この発明による極
薄銀メツキした試料と、SUS―430に極薄金メ
ツ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たが、良好な半田性が得
られた。

引張強度テスト極薄金メツキしたSUS―304のフープ材２枚
を、錫６：鉛４の半田で半田づけしたものの引
張り強度は＋20℃で鉄の3.2〜4.5Kg／mm²に対し
３〜4.1Kg／mm²であつたが、＋100℃に於いては
鉄の1.3〜2.4Kg／mm²に対し1.4〜2.6Kg／mm²と鉄
よりも優れた引張り強度を示した。

ステンレス鋼フープ材に、Au、Ag、Pd、Pd
―Ni、Au―Ag、Au―Pd、Au―Cuを各々極薄
メツキし、２週間放置後これらの単独、または
これ等の２〜３種の製品の結合半田づけをした
が、Auが最も半田性に優れ、Ag、Au―Ag、
Au―Cu、Au―Pd、Pd、Pd―Niの順に半田性
が劣つて行くことが判つた。

以上説明したように、この発明のステンレス製
品はステンレス鋼の持つ抜群の耐蝕性と、銅合金
に比し、ばね性、クリープ特性、及び強度に優
れ、且つ、安価であるところから、最大の欠点で
あつた半田性をこれに付与したことにより、広範
な産業分野に応用が開けるものである。

即ち、半田を必要とする部品であるコネクタ
ー、ソケツト、スイツチ、端子、バツテリーホル
ダー、スプリング、フアクシミリ用細線などにそ
の利用が可能となり、工業上、極めて有意義な発
明である。

Claims

【特許請求の範囲】

１金、銀、パラジウムのうちの一種またはその
合金をステンレス鋼製品に直接極薄メツキし、メ
ツキすべき上記金属またはその合金の付着量は、
ステンレス鋼の色調と上記金属またはその合金の
色調との中間の色調を呈する程度であることを特
徴とする半田性を付与したステンレス鋼製品。