JPS6318096A - 超微粉末に金属を被覆する方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は粒径が１μ−以下の超微粉末の周囲を電気めっ
き法によって種々の金属で被覆する方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、数μ−以上の粒径を有するセラミックおよびプラ
スチックの粉末の周囲を無電解めっき法またはＣＶＤ法
などによって、特定の金属を被覆したものは、触媒用、
装飾用、粉末冶金用、粒子分散強化複合材用および電磁
シールド用の導電性付与材などとして使用されている。

これらの用途に粉末が用いられる場合、一般に粒径が小
さいほど表面積が大きく、焼結特性や反応性に優れてい
ることから、超微粉末への種々の材料の被覆技術の開発
が求められている。

しかし、１μｍ以下の粒径の超微粉末は一般に凝集力が
強いために一次粒子に粉砕するのが難しく、超微粉末表
面の凹凸が極めて小さく、エツチング処理による被覆の
密着性向上効果も全く期待できない、また電気伝導性の
ないセラミックおよびプラスチックの＃Ｉ徽粉末に電気
伝導性を付与するためのセンシタイジング処理やアクチ
ベーティング処理を均一に施こすこともほとんど不可能
である。これらのことから、前述したような従来の被覆
方法やスパッタリング法、イオンブレーティング法およ
び真空蒸着法などのＰＶＤ法でこのような超微粉末の周
囲に種々の金属を強固にかつ均一に被覆するのは極めて
難しいといわれ、報告例も全くみられない、一方、電気
伝導性のある数＋μ−以上の粒径の金属粉末を懸濁状態
にして電気めっきし、粉末と同一成分の金属を溶解した
純度の低い電解液中から高純度の金属を粉末周囲に析出
させるという電解精錬法については報告されているが、
電気伝導性のないセラミックやプラスチックなどの超微
粉末をエツチング処理またはプラズマ処理し、センシタ
イジング処理、アクチヘーティング処理および無電解め
っきした後に、種々の金属を電気めっきするという方法
は報告事例がない。

〔発明の目的〕 本発明は、上述の問題点を解決し、１μ鯖以下の粒径の
超微粉末の周囲に種々の金属を強固にかつ均一に被覆す
ることのできる電気めっき方法に関する。

（発明の概要〕 本発明によればセラミックまたはプラスチックの超微粉
末を超音速ガス流と衝突板からなる乾式粉砕処理を行な
った後、空気中でのプラズマ処理による表面活性化処理
を行なう。

次いで、前記超微粉末に対して無電解めっきを施こす。

この無電解めっき法としては公知の方法を採用すること
ができ、金属パラジウム等の触媒体を付着させた後、所
定の無電解めっき液に浸漬することによって無電解めっ
きを行う。

この場合、解媒体付着方法としては、例えば超微粉末を
第一錫塩の酸性溶液に浸漬した後、パラジウム塩の酸性
溶液に浸漬する方法（いわゆるセンシタイジング−アク
チベーテイングプロセス）第一錫塩とパラジウム塩とを
含むいわゆるコロイドパラジウム溶液に浸漬した後、酸
洗する方法、パラジウム塩の酸性溶液に浸漬した後還元
剤溶液に浸漬する方法、あるいはこれらを組み合せて用
いる方法またはｒ−アミノプロピルトリエトキシシラン
とＰｄＣ＃　！との反応を利用した方法などの適切な方
法が採用し得るが、つき回りなどの点でセンシタイジン
グーアクチベーティングプロセスが好ましく、特にこの
方法を２〜３回繰り返すことが望ましい。

無電解めっきの種類は、金属被覆ｆｌ微粉末に要求され
る機能によって選定され、銅、ニッケル、コバルト、錫
、銀、金、白金、ニッケル合金、コバルト合金など所望
の無電解めっきが施される。

なお、本発明においては無電解めっきは酸性、中性、ア
ルカリ性のいずれのめっきでもさしつかえない、また、
めっき温度、還元剤の種類等も制限されない。

無電解めっき皮膜の厚さも用途によって適当な膜厚に選
定し得るが、次工程で行なう電気めっき時の電気伝導性
付与効果から考えて好ましくは、１００〜２００人程度
が望ましい。

このように、無電解めっきによって電気伝導性を付与さ
れた超微粉末を超音波ホモジナイザー又はサンドミルや
アトライターなどによって分散処理しつつ、陰イオン又
は陽イオン交換膜あるいは各種材質のフィルターで仕切
られた電気めっき槽の陰極室に送入して懸濁状態で超微
粉末の表面に電気めっきを行なう。この分散処理と電気
めっきとを連結した装置内で繰り返し行なうという一連
のプロセスによって上記の目的が達成される。

この際の電気めっきは、銅、ニッケル、クロム、亜鉛、
錫、鉛、銀、ラジウム、白金、パラジウム、ルテニウム
および鉄−錫、錫−鉛、錫−亜鉛などの合金めっきが可
能である。

本発明で用いられるセラミック超微粉末は「通電加熱蒸
発法」、「ハイブリッドプラズマ法」、「揮発性金属化
合物加水分解法」、［高融点化合物反応法」などの気相
法によるもののほか、「噴霧乾燥法」、「凍結乾燥法」
、「溶媒乾燥法」、「アルコキシド加水分解法」および
「沈殿法ｊなどの湿式法によって作られた＾１２０３、
Ｃｒｙ’ｓ、ＺｎＯ１ＧｅＯ１，１００，、Ｙ２Ｏ１、
Ｍｏｏｔｚ　ＳｉＯ２、ＰｂＯ１ＺｒＯ，、ＷＯ３、Ｆ
ｅ１Ｏｓ、ＢａＴｉＯ３、Ｔａｘｅｓ、コージェライト
、ゼオライト、ソフトフェライト、部分安定化ジルコニ
アなどの酸化物、５ｉＣｓ　Ｃｒ３Ｃ１、ＷＣ。

ＴｉＣ，Ｂ４Ｃ，ＺｒＣ，ＭＯＣ％　Ｆｅ５Ｃｓ　Ｔａ
Ｃ，Ｃｏ５Ｃ。

Ｎ１５Ｃ，ＮｂＣ１グラファイト、カーボンブランクな
どの炭化物、Ｂ１３Ｎ４、ＢＮ、　ＴｉＮ、　ＡＡ’Ｎ
、　ＺｒＮ。

ＴａＮ、　ＣｒＮ、　ＷＪ、　ＮｂＮ、などの窒化物、
Ｃｒｕｇ、ＺｒＢ１、ＦｅｚＢ、　Ｎ１ＪＳＮｂＢ、　
ＡＬＢｔ、ＣａＢ、、ＭＯ！Ｂなどのホウ化物、Ｃｄ５
５　ＣｕｚＳ、　Ｍｏ５ｔ、Ｔａ５ｚ、ＳｒＳなどの硫
化物、リン化物、ケイ化物、炭窒化物および水酸化物な
どを使用することができる。

また、プラスチック超微粉末は「乳化重合法」、「懸濁
重合法」、「ソープレス重合法」および「非水分散重合
法」などによって作られたポリオレフィン樹脂ポリアミ
ド樹脂　（ナイロン）、ポリ塩化ビニール樹脂、アクリ
ル樹脂、メタクリル樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、
ポリアクリロニトリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ化ビ
ニリデン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹
脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびこれらの共
重合体などを使用することができる。

粉末の形状としては、球状、針状、棒状、角状、板状、
不定形状、クラスター状、ウィスカー状、中空状および
多孔質のいずれでも使用できる。

電気めっきによる皮膜の厚さは１００人から１μｍ好ま
しくは５００人から０．２μｍが適当であり、薄すぎる
と皮膜の特性が発揮しにりく、厚すぎると製造コストが
高価となる欠点がある。

本発明は超微粉末の周囲に均一に被覆しても良いし、局
部的に被覆することも可能である。

また、本発明によってセラミックやプラスチックの超微
粉末に金属を被覆した後、他の材料を無電解めっき法、
イオン化傾向を利用した置換めっき法およびＣＶＤ法な
どによってさらに多層被覆することも可能である。２層
以上の多層被覆を行った後、加熱、拡散処理を行なって
合金皮膜とすることも可能である。

なお、本発明はその材質に応じた適切な前処理を行うこ
とによって金属超微粉末も懸濁電気めっきによって被覆
することができる。例えば、銅粉、鉄粉などにおいては
脱脂、酸洗処理を施こし、またアルミニウム粉などにお
いては公知の亜鉛置換処理を行ない、次いでシアン化銅
ストライクめっきを行なうなどの前処理を採用すること
によって、セラミックおよびプラスチック超微粉末と同
様に懸濁電気めっきすることが可能である。

〔発明の実施例〕

次に図面を参照し、実施例により本発明を具体的に例示
する。

第１図は本発明の実施例のための装置を示す断面の概念
図である。

市販の平均粒径が０．２μ−のα−アルミナ超微粉末（
住人化学工業■製）の１００ｇを圧縮空気流に乗せ、超
音速ノズルおよび衝突板からなるジェットミル（日本ニ
ューマチソク工業■製のラボジェ空気中で５分間プラズ
マ処理（三協電業■製のプラクティブラインＡＣＣ−Ｉ
ＡＩ型を使用）を施こした。

この前処理ずみのα−アルミナ超微粉末を、塩化第１錫
溶液１１　（５ｎＣ１ｚ　４２Ｈｚ０１５８ｇ／　ｌ　
ｐＨ２，０）を用いて室温で２分間センシタイジングを
行ない、水洗後場化パラジウム溶液１４！　（ＰｄＣＩ
ｇ　０．２ｇ／ｆｐ８２．０）中で４０℃で３分間アク
チベーションを行い、水洗する。上記のセンシタイジン
グおよびアクチヘーシッン処理を再度繰り返した後、上
材工業■製の無電解ニッケルめっきｒＢＥＬニッケルめ
っき」　（還元剤ニジメチルボラザン、析出膜ニホウ素
１％以下のＮ１−Ｂからなる）を６０℃で２０秒間行い
、超微粉末に約１００人の無電解ニッケルーホウ素膜を
形成する。これを水洗し第１図に示す装置を用い、下記
条件により電気銅めっきを施した。

陰極室貯槽１内の電気めっき液（硫酸銅２２０ｇ／　Ｉ
ｔ硫酸６０ｇ／　ｆｉの組成）中に上記の無電解ニッケ
ルーホウ素めっきを行った超微粉末２を投入・撹拌する
。この粉末混合めっき液を液送ポンプで超音波ホモジナ
イザー３に移送する。この超音波ホモジナイザーは発振
機４、Ｐ−Ｚ−Ｔ・ボルト締電歪型振動素子５．５ＵＳ
３０４ステンレス鋼製のチップ６および反響壁７で構成
されているじゅんかん式の装置（日本精機製作所■、Ｒ
ＵＳ　−１２００）で出力１２００Ｗ、発振周波数１５
ＫＨｚ　±２ＫＨｚの条件で行った。超音波分散された
粉末懸濁めっき液は冷却槽８で液温調整した後、じゅん
かんパイプ９で電解槽１０に再び戻した。この電解槽は
陰イオン交換膜（デュポン社製、「ナフィオン」）１１
で陽極室１２と陰極室１３に仕切られており、陽極板１
４および陰極板１５はいずれも含リン銅板を用いた。

めっきは液量ＩＥ１温度２５℃、陰極電流密度３０Ａ／
ｄａ”　、電圧２０Ｖ、無電解ニッケルーホウ素被覆ア
ルミナ超微粉末の濃度１００ｇ／　１、めっき時間５０
分間の条件で行い、Ｃｕのめっき膜厚５００人を得た。

両極室の液はインペラー撹拌機１６で撹拌した。特に陰
極室の撹拌は超微粉末が沈降しない程度に強く撹拌した
。銅めっきされた超微粉末１７の懸濁液はオーバーフロ
ーパイプ１８を通じて再び陰極室貯槽に戻され、再び上
記のプロセスをへてじゅんかんされる。めっき液のじゅ
んかん液量は３０１／分で行った。

上述した方法で得られた超微粉末の構造を示す断面の拡
大図を第２図に示す。図から平均粒径０．２μ−のα−
アルシナ超微粉末１９の周囲に無電解ニッケルーホウ素
めっき皮膜２０と５００人厚０銅めっき皮膜２１が形成
されていることを示している。

このように超微粉末の周囲に銅めっき皮膜が均一に電着
しており、粒子が陰極であるめっき板に確実に接触し、
均一な電着物を得ることができることがわかった。

この装置を用いて同様の方法で表１に示すような実施例
２から実施例８の各種被覆超微粉末を作成した。

これらの被覆１ｆｆｉ粉末は表中に示す広範囲の用途に
使用することができた。

第１表 巾※は被覆後、加熱・拡散処理を行って合金皮膜とした
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による超微粉末の電気めっき
方法は、セラミックおよびプラスチックの種々の材質か
らなる超微粉末を一次粒子に粉砕した後、超微粉末表面
のプラズマ処理、錫化合物によるセンシタイジング処理
、パラジウム化合物によるアクチベーション処理および
電気伝導性を付与するための無電解めっきを行い、さら
に超微粉末の懸濁水溶液を用いた電気めっきと超音波に
よる分散処理とを繰り返し行う方法であり、本実施例で
得られた電気めっき皮膜は密着性が強固で、コスト的に
も安価であり、種々の用途に効果的に用いることができ
る。

このような被覆は、従来から行われてきた無電解めっき
法、イオン化傾向を利用した置換めっき法、ＣＶＤ法お
よび真空蒸着法などのＰＶＤ法ではほとんど不可能であ
る。その上、懸濁電気めっきによる被覆方法はかなりの
種類の純金属および合金を被覆できることから、超微粉
末と皮膜の材料の組み合わせを種々変えることによって
新しい機能を有する多種類の被覆超微粉末を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の電気めっき装置の一例である
。 １−陰極室貯槽 ２　無電解ニッケルーホウ素めっき超微粉末３−超音波
ホモジナイザー ６−３ＵＳ３０４ステンレス鋼製のチップ７−反響壁 ８−冷却槽 ９−じゅんかんパイプ １〇−電解槽 １１　　陰イオン交換膜 １２−陽極室 １３−陰極室 １４−陽極板 １５−一陰極板 １６−　インペラー撹拌機 １７−銅めっき被覆超微粉末 １８−オーバーフローパイプ 第２図は本発明の実施例１によって得られた被覆超微粉
末の構造を示す断面の拡大図である。 １９−α−アルミナ超微粉末 ２０−１００人厚０無電解ニッケルーホウ素めっき皮膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粒径が１００Åから１μｍの範囲のセラミックおよ
   びプラスチックの超微粉末の周囲に電気めっきによって
   金属を被覆する方法であって、超微粉末を一次粒子に粉
   砕した後、超微粉末表面のプラズマ処理、錫化合物によ
   るセンシタイジング処理、パラジウム化合物によるアク
   チベーティング処理および電気伝導性を付与するための
   、無電解めっきを行い、さらに超微粉末の懸濁水溶液を
   用いた電気めっきと超音波による分散処理とを繰り返し
   行なうことを特徴とする超微粉末に金属を被覆する方法
   。 ２　特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、セン
   シタイジング処理とアクチベーション処理を、繰り返し
   行なうことを特徴とする方法。