KR20200067242A - 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액 - Google Patents

니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액 Download PDF

Info

Publication number
KR20200067242A
KR20200067242A KR1020180009454A KR20180009454A KR20200067242A KR 20200067242 A KR20200067242 A KR 20200067242A KR 1020180009454 A KR1020180009454 A KR 1020180009454A KR 20180009454 A KR20180009454 A KR 20180009454A KR 20200067242 A KR20200067242 A KR 20200067242A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
metal substrate
solid electrolyte
electrolyte membrane
nickel film
Prior art date
Application number
KR1020180009454A
Other languages
English (en)
Inventor
유키 사토
Original Assignee
도요타 지도샤（주）
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타 지도샤（주） filed Critical 도요타 지도샤（주）
Publication of KR20200067242A publication Critical patent/KR20200067242A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/017—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of aluminium or an aluminium alloy, another layer being formed of an alloy based on a non ferrous metal other than aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/002—Cell separation, e.g. membranes, diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/028—Electroplating of selected surface areas one side electroplating, e.g. substrate conveyed in a bath with inhibited background plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/04—Electroplating with moving electrodes
    • C25D5/06—Brush or pad plating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

(과제) 본 발명은, 고체 전해질막을 금속 기재에 접촉시킨 상태에서, 금속 기재의 부식을 억제하면서, 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것을 과제로 한다.
(해결수단) 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것, 및
상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것,
을 포함하는, 니켈 피막의 형성 방법으로서,
상기 염화물 이온의 농도가, 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 인, 니켈 피막의 형성 방법에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있다.

Description

니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액{METHOD OF FORMING NICKEL FILM AND NICKEL SOLUTION USED FOR THE METHOD}
본 발명은 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액에 관한 것이다.
니켈은 우수한 물리적 성질을 갖기 때문에, 다양한 기재의 표면에 니켈 피막이 형성되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 은, 스테인리스강 기재 상에 우드 스트라이크 니켈 도금을 실시하고, 형성된 우드 스트라이크 니켈 도금층 상에 카티온 전착 도장을 실시하는 것을 포함하는, 도장 스테인리스강 부재의 제조 방법을 개시하고 있다.
특허문헌 2 는, 니켈 피막에 한정되는 것은 아니지만, 고체 전해질 및 금속 이온을 함유하는 고체 전해질막을 사이에 두고 배치된 음극 기재와 양극 기재 사이에 전압을 부여함으로써 금속 이온을 환원하여 음극 기재 상에 금속을 석출시키는 공정을 포함하는 금속막 형성 방법을 개시하고 있다.
특허문헌 3 은, 특허문헌 2 의 방법을 니켈 용액을 사용하여 실시했을 때에 발생하는 문제 (즉, 고체 전해질막과 기재 사이에 있어서의 수소 가스의 발생) 를 해결하기 위해, 소정의 pH 를 갖는 니켈 용액을 사용하여 특허문헌 2 의 방법을 실시하는 것을 개시하고 있다.
일본 공개특허공보 2013-253306호 일본 공개특허공보 2012-219362호 일본 공개특허공보 2015-92012호
예를 들어 특허문헌 2 및 3 과 같이, 고체 전해질막을 금속 기재 (특히 알루미늄 기재) 에 접촉시킨 상태에서 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하고자 하면, 금속 기재에 부식이 발생하는 것이 판명되었다.
따라서, 본 발명은, 고체 전해질막을 금속 기재에 접촉시킨 상태에서, 금속 기재의 부식을 억제하면서, 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 금속 기재의 부식의 원인이 니켈 용액에 포함되는 염화물 이온인 것을 발견하였다. 한편, 니켈 용액으로부터 염화물 이온을 제거하면, 니켈 피막의 형성 속도가 현저하게 저하된다는 것도 판명되었다. 그래서, 본 발명자들이, 염화물 이온의 농도에 대해 상세하게 검토한 결과, 니켈 피막의 형성 속도를 유지 또는 향상시키면서, 금속 기재의 부식을 억제할 수 있는 염화물 이온의 농도를 알아냈다. 본 발명자들이 알아낸 염화물 이온의 농도는, 종래의 니켈 피막의 형성 방법에 있어서의 농도와는 크게 상이한 범위였다.
본 발명의 실시형태로서 이하의 것을 들 수 있다.
[1] 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것, 및
상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것,
을 포함하는, 니켈 피막의 형성 방법으로서,
상기 염화물 이온의 농도가 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 인, 니켈 피막의 형성 방법.
[2] 상기 염화물 이온의 농도가 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 인, [1] 에 기재된 니켈 피막의 형성 방법.
[3] 상기 용액의 pH 가 2.5 ∼ 4.25 인, [1] 또는 [2] 에 기재된 니켈 피막의 형성 방법.
[4] 상기 용액의 pH 가 3 ∼ 4 인, [3] 에 기재된 니켈 피막의 형성 방법.
[5] 상기 금속 기재가 알루미늄 기재인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 니켈 피막의 형성 방법.
[6] 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것, 및
상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것,
을 포함하는, 니켈 피막의 형성 방법에 사용하기 위한, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액으로서,
상기 염화물 이온의 농도가 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 인, 용액.
[7] 상기 염화물 이온의 농도가 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 인, [6] 에 기재된 용액.
[8] 상기 용액의 pH 가 2.5 ∼ 4.25 인, [6] 또는 [7] 에 기재된 용액.
[9] 상기 용액의 pH 가 3 ∼ 4 인, [8] 에 기재된 용액.
[10] 상기 금속 기재가 알루미늄 기재인, [6] ∼ [9] 중 어느 하나에 기재된 용액.
본 발명에 의하면, 고체 전해질막을 금속 기재에 접촉시킨 상태에서, 금속 기재의 부식을 억제하면서, 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성할 수 있다.
도 1a 는, 성막 장치 (1A) 의 모식적 단면도를 나타낸다.
도 1b 는, 도 1a 의 성막 장치 (1A) 를 사용하여, 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 공정을 나타낸다.
도 2a 는 비교예 1 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2b 는 비교예 2 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2c 는 실시예 1 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2d 는 실시예 2 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2e 는 실시예 3 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2f 는 실시예 4 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 2g 는 실시예 5 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 나타낸다.
도 3 은 니켈 용액의 염화물 이온 농도와 정상 니켈 피막의 면적률의 관계를 나타낸다.
도 4 는 니켈 용액의 pH 와 니켈의 석출 전류 효율의 관계를 나타낸다.
도 5 는 비교예 1 및 실시예 3 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 잔류 응력의 결과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태는, 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온 (Ni2 +) 과 염화물 이온 (Cl-) 을 포함하는 용액 (이하 「니켈 용액」이라고도 한다.) 을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것 ; 및 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것을 포함하는, 니켈 피막을 형성하는 방법, 그리고 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액에 관한 것이다. 본 실시형태에 있어서, 니켈 용액에 포함되는 염화물 이온의 농도는, 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 이다.
본 실시형태에서는, 양극과 금속 기재 (음극) 사이에 전압을 인가함으로써, 고체 전해질막에 포함되는 니켈 이온이, 고체 전해질막과 접촉한 금속 기재의 표면에 있어서 환원된다. 그 결과, 금속 기재의 표면에 니켈이 석출되고, 니켈 피막이 형성된다. 그 때, 염화물 이온의 농도를 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 로 설정함으로써, 금속 기재의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 니켈 피막을 형성하기 위해 관용되어 온 와트욕 (Watts bath) 에는, 염화물 이온이 1 ㏖/ℓ 정도 포함되어 있다. 그러나, 종래, 와트욕을 사용하여 니켈 피막을 형성해도, 금속 기재에 부식이 발생하는 일은 없었다. 한편, 본 실시형태와 같이, 고체 전해질막을 금속 기재에 접촉시킨 상태에서 니켈 피막을 형성하고자 하면, 금속 기재에 부식이 발생한다. 그 때문에, 이 부식 현상은, 고체 전해질막을 금속 기재에 접촉시키는 방법에 특유의 현상이라고 상정된다. 또, 이 부식 현상의 원인으로는, 금속 기재에 고체 전해질막이 접촉함으로써, 금속 기재의 표면이 활성화되는 것 등이 상정된다.
본 실시형태에서는, 양극으로서, 예를 들어, 니켈 양극, 황 첨가 니켈 양극, 탄소 첨가 니켈 양극, 디폴라라이즈드 니켈 양극을 들 수 있다. 양극은, 용해성 양극이어도 되고, 불용성 양극이어도 된다.
본 실시형태에서는, 금속 기재 (음극) 로는, 예를 들어, 비(卑)금속 기재를 들 수 있다. 비금속으로는, 예를 들어, 알루미늄, 아연, 철을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 알루미늄 기재를 대상으로 한다. 알루미늄 기재를 사용한 경우, 부식 현상이 특히 현저하게 발생하기 때문이다. 또한, 비금속 기재는, 적어도 그 표면에 비금속을 가지고 있으면 된다.
본 실시형태에서는, 고체 전해질막으로서, 예를 들어, 듀폰사 제조의 나피온 (등록상표) 등의 불소계 수지 ; 탄화수소계 수지 ; 폴리아믹산 수지 ; 아사히가라스사 제조의 셀레미온 (CMV, CMD, CMF 시리즈) 등의 양이온 교환 기능을 갖는 수지를 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 고체 전해질막의 두께로서, 예를 들어, 50 ∼ 400 ㎛, 100 ∼ 200 ㎛ 를 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 고체 전해질막은 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 니켈 용액을 포함한다.
본 실시형태에서는, 니켈 용액에 포함되는 니켈 이온의 농도로서, 예를 들어, 0.1 ∼ 8 ㏖/ℓ, 0.3 ∼ 4 ㏖/ℓ, 0.5 ∼ 2 ㏖/ℓ 를 들 수 있다. 니켈 이온원으로는, 예를 들어, 니켈염 (예를 들어, 염화니켈, 황산니켈, 아세트산니켈) 을 들 수 있다. 또, 니켈 양극이 용해되어 발생한 니켈 이온을 이용해도 된다.
본 실시형태에서는, 니켈 용액에 포함되는 염화물 이온의 농도는 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 이지만, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 이다. 이와 같은 농도로 설정함으로써, 정상적으로 형성되는 니켈 피막의 영역을 확대할 수 있다. 염화물 이온원으로는, 예를 들어 염화니켈, 염산, 염화나트륨, 염화칼륨을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 니켈 용액의 pH 는, 바람직하게는 2.5 ∼ 4.25 이며, 특히 바람직하게는 3 ∼ 4 이다. 이와 같은 pH 로 설정함으로써, 니켈의 석출 전류 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 니켈 용액은, 니켈 이온 및 염화물 이온에 더하여, 임의의 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 니켈 용액은, 예를 들어, 용매, pH 완충제를 포함하고 있어도 된다. 용매로는, 예를 들어, 물, 에탄올을 들 수 있다. pH 완충제로는, 예를 들어, 아세트산-아세트산니켈, 숙신산-숙신산니켈을 들 수 있다.
고체 전해질막을 금속 기재 (음극) 에 접촉시킨 상태에서, 양극과 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 금속 기재의 표면에 금속 피막을 형성하는 방법 및 장치는 이미 보고되어 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2012-219362호, 일본 공개특허공보 2015-92012호, 일본 공개특허공보 2014-051701호에 개시된 방법 및 장치를 이용하여, 본 실시형태에 관련된 방법을 실시할 수 있다.
또, 도 1a 및 도 1b 에 나타내는 장치를 이용하여 본 실시형태에 관련된 방법을 실시할 수도 있다.
도 1a 는, 성막 장치 (1A) 의 모식적 단면도이다. 성막 장치 (1A) 는, 양극 (11) 과, 음극으로서 기능하는 금속 기재 (B) 와, 양극 (11) 과 금속 기재 (B) 사이에 배치된 고체 전해질막 (13) 과, 양극 (11) 과 금속 기재 (B) 사이에 전압을 인가하는 전원부 (16) 를 구비하고 있다.
성막 장치 (1A) 는, 하우징 (20) 을 추가로 구비하고 있다. 하우징 (20) 에는, 양극 (11) 과 고체 전해질막 (13) 사이에 니켈 용액 (L) 이 배치되도록, 니켈 용액 (L) 을 수용하는 제 1 수용실 (21) 이 형성되어 있다. 제 1 수용실 (21) 에 수용된 니켈 용액 (L) 은, 고체 전해질막 (13) 과 양극 (11) 에 접촉하고 있다.
제 1 수용실 (21) 에는, 금속 기재 (B) 의 표면 (Ba) 의 크기보다 큰 제 1 개구부 (22) 가 형성되어 있다. 제 1 개구부 (22) 는, 고체 전해질막 (13) 으로 덮여 있고, 니켈 용액 (L) 은, 제 1 수용실 (21) 내에 유동 가능한 상태로 봉지되어 있다.
성막 장치 (1A) 는, 금속 기재 (B) 를 재치 (載置) 하는 재치대 (40) 를 추가로 구비하고 있다. 재치대 (40) 에는, 표면 (Ba) 과 반대측에 위치하는 이면 (Bb) 에, 박막 (43) 을 개재하여 유체 (45) 가 배치되도록, 유체 (45) 를 수용하는 제 2 수용실 (41) 이 형성되어 있다.
제 2 수용실 (41) 에는, 이면 (Bb) 의 크기보다 큰 제 2 개구부 (42) 가 형성되어 있다. 제 2 개구부 (42) 는, 박막 (43) 으로 덮여 있고, 유체 (45) 는, 제 2 수용실 (41) 내에 유동 가능한 상태로 봉지되어 있다.
성막 장치 (1A) 는, 하우징 (20) 의 상부에 가압부 (30A) 를 추가로 구비하고 있다.
도 1b 는, 도 1a 의 성막 장치 (1A) 를 사용하여, 금속 기재 (B) 의 표면 (Ba) 에 니켈 피막 (F) 을 형성하는 공정을 설명하는 것이다.
도 1b 에 나타내는 바와 같이, 금속 기재 (B) 를 재치대 (40) 에 재치한 상태에서, 재치대 (40) 와 하우징 (20) 을 상대적으로 이동시켜, 고체 전해질막 (13) 과 박막 (43) 사이에 금속 기재 (B) 를 끼워 넣고, 고체 전해질막 (13) 을 개재하여 니켈 용액 (L) 을 금속 기재 (B) 의 표면 (Ba) 에 배치한다.
다음으로, 전원부 (16) 에 의해, 양극 (11) 과 금속 기재 (B) 사이에 전압을 인가하고, 고체 전해질막 (13) 에 포함되는 니켈 이온을 금속 기재 (B) 의 표면 (Ba) 에서 환원하고, 표면 (Ba) 에 니켈을 석출시켜, 니켈 피막 (F) 을 형성한다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 사용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위는 이것에 한정되는 것은 아니다.
＜니켈 피막의 형성＞
도 1a 및 1b 에 나타내는 제막 장치를 사용하여 니켈 피막을 형성하였다. 제막 조건은 표 1 에 나타내는 바와 같다.
Figure pat00001
각 실시예 및 각 비교예에 있어서 사용한 니켈 용액의 상세는 표 2 및 표 3 에 나타내는 바와 같다.
Figure pat00002
Figure pat00003
＜니켈 피막의 평가 방법 1＞
정상 니켈 피막의 면적률을, 이하의 식에 기초하여 결정하였다.
[수학식 1]
「정상 니켈 피막의 면적률 (％)」＝ [1 － (「이상 니켈 피막의 면적」/「음극의 처리 면적」)] × 100
「이상 니켈 피막의 면적」이란, 이하의 (1) ∼ (4) 등의 니켈 피막이 정상적으로 형성되어 있지 않은 영역의 합계 면적을 의미한다.
(1) 니켈 피막과 밀착되어 고체 전해질막이 떨어지지 않는 영역 (이하 「밀착 영역」이라고 한다.).
(2) 수산화물 등의 이상 석출에 의해 변색되어 있는 영역 (이하 「변색 영역」이라고 한다.).
(3) 니켈 피막이 형성 (석출) 되어 있지 않은 영역 (이하 「미석출 영역」이라고 한다.).
(4) 금속 기재가 부식되어 있는 영역 (이하 「부식 영역」이라고 한다.).
니켈의 석출 전류 효율을, 이하의 식에 기초하여 결정하였다.
[수학식 2]
「니켈의 석출 전류 효율」＝ [「실 석출 중량 (g)」/「이론 석출 중량 (g)」] × 100
실 석출 중량은, 석출된 니켈 피막을 질산에 전부 용해하고, 유도 결합 플라즈마 (ICP) 발광 분광 분석 장치에 의해, 질산 용액 중의 니켈 농도를 측정하여, 중량으로 환산하였다.
이론 석출 중량은, 이하의 식 (패러데이의 전기 분해의 공식) 으로부터 산출하였다.
[수학식 3]
「이론 석출 중량 (g)」＝ [전류 (A) × 시간 (t)]/[이온 가수 × 패러데이 상수 (C/㏖)] × 니켈 분자량 (g/㏖)
＜평가 결과 1＞
비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 ∼ 5 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 사진 및 상태도를 도 2a ∼ 도 2g 에 나타낸다.
비교예 1 (염화물 이온 농도 : 1.9 ㏖/ℓ) 에서는, 도 2a 에 나타내는 바와 같이, 부식 영역, 밀착 영역, 및 변색 영역이 넓어, 니켈 피막을 정상적으로 형성하는 것은 곤란하였다.
비교예 2 (염화물 이온 농도 : 1 ㏖/ℓ) 에서는, 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 부식 영역이 대폭적으로 증가하여, 니켈 피막을 정상적으로 형성하는 것은 곤란하였다.
실시예 1 (염화물 이온 농도 : 0.1 ㏖/ℓ) 에서는, 도 2c 에 나타내는 바와 같이, 부식 영역, 및 밀착 영역이 존재하지만, 정상적으로 형성된 니켈 피막의 면적이 증가하였다.
실시예 2 (염화물 이온 농도 : 0.06 ㏖/ℓ), 실시예 3 (염화물 이온 농도 : 0.02 ㏖/ℓ), 및 실시예 4 (염화물 이온 농도 : 0.01 ㏖/ℓ) 에서는, 각각 도 2d ∼ 도 2f 에 나타내는 바와 같이, 정상적으로 형성된 니켈 피막의 면적이 대폭적으로 증가하였다.
실시예 5 (염화물 이온 농도 : 0.002 ㏖/ℓ) 에서는, 도 2g 에 나타내는 바와 같이, 변색 영역의 비율이 증가하였다. 변색 영역은, 염화물 이온 농도의 저하에 의해, 양극 (순니켈박) 의 용해가 불충분하게 된 것이 추정된다.
니켈 용액의 염화물 이온 농도와 정상 니켈 피막의 면적률의 관계를 도 3 에 나타낸다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 니켈 용액의 염화물 이온 농도가 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ, 특히 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 이면, 정상적으로 형성되는 니켈 피막의 면적이 증가한다.
니켈 용액의 pH 와 니켈의 석출 전류 효율의 관계를 도 4 에 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 니켈 용액의 pH 가 2.5 ∼ 4.25, 특히 3 ∼ 4 이면, 니켈의 석출 전류 효율이 향상된다.
＜니켈 피막의 평가 방법 2＞
니켈 피막의 잔류 응력을, 일본 접착 학회지, Vol.39, No.1, pp.24-29 (2003) 에 기재된 방법에 따라, 이하의 식에 기초하여 결정하였다.
[수학식 4]
Figure pat00004
σr 는 잔류 응력을 나타내고,
Esds/12·F(m,n)/n(n + 1) 은 피막/기재의 강성비를 나타내고,
1/Ra - 1/Rb 는 곡률 반경을 나타낸다.
＜평가 결과 2＞
비교예 1 및 실시예 3 에 있어서 얻어진 니켈 피막의 잔류 응력의 결과를 도 5 에 나타낸다. 또한, 열응력은, 제막시의 온도와 실온의 온도차 (55 ℃) 와, 니켈 피막의 선팽창 계수와 금속 기재의 선팽창 계수의 차로부터 산출하였다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 비교예 1 (염화물 이온 농도 : 1.9 ㏖/ℓ) 에서는 잔류 응력이 296 ㎫ 인 것에 반해, 실시예 3 (염화물 이온 농도 : 0.02 ㏖/ℓ) 에서는 잔류 응력이 169 ㎫ 였다. 니켈 용액의 염화물 이온 농도를 낮게 함으로써, 잔류 응력을 감소시키는 것이 가능하다.
1A : 성막 장치,
11 : 양극,
13 : 고체 전해질막,
16 : 전원부,
20 : 하우징,
21 : 제 1 수용실,
22 : 제 1 개구부,
30A : 가압부,
40 : 재치대,
41 : 제 2 수용실,
42 : 제 2 개구부,
43 : 박막,
45 : 유체,
L : 니켈 용액,
B : 금속 기재 (음극),
Ba : 금속 기재의 표면,
Bb : 금속 기재의 이면,
F : 니켈 피막

Claims (10)

  1. 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것, 및
    상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것,
    을 포함하는, 니켈 피막의 형성 방법으로서,
    상기 염화물 이온의 농도가 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 인, 니켈 피막의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 염화물 이온의 농도가 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 인, 니켈 피막의 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용액의 pH 가 2.5 ∼ 4.25 인, 니켈 피막의 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용액의 pH 가 3 ∼ 4 인, 니켈 피막의 형성 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 기재가 알루미늄 기재인, 니켈 피막의 형성 방법.
  6. 양극과, 음극으로서 기능하는 금속 기재와, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액을 포함하는 고체 전해질막을, 상기 고체 전해질막이 상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 위치하도록, 또한 상기 고체 전해질막이 상기 금속 기재의 표면에 접촉하도록 배치하는 것, 및
    상기 양극과 상기 금속 기재 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 고체 전해질막과 접촉한 상기 금속 기재의 표면에 니켈 피막을 형성하는 것,
    을 포함하는, 니켈 피막의 형성 방법에 사용하기 위한, 니켈 이온과 염화물 이온을 포함하는 용액으로서,
    상기 염화물 이온의 농도가 0.002 ∼ 0.1 ㏖/ℓ 인, 용액.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 염화물 이온의 농도가 0.01 ∼ 0.06 ㏖/ℓ 인, 용액.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 용액의 pH 가 2.5 ∼ 4.25 인, 용액.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 용액의 pH 가 3 ∼ 4 인, 용액.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 기재가 알루미늄 기재인, 용액.
KR1020180009454A 2017-03-23 2018-01-25 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액 KR20200067242A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-057862 2017-03-23
JP2017057862A JP6760166B2 (ja) 2017-03-23 2017-03-23 ニッケル皮膜の形成方法及び当該方法に使用するためのニッケル溶液

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200008063A Division KR20200012001A (ko) 2017-03-23 2020-01-21 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200067242A true KR20200067242A (ko) 2020-06-12

Family

ID=61094302

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180009454A KR20200067242A (ko) 2017-03-23 2018-01-25 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액
KR1020200008063A KR20200012001A (ko) 2017-03-23 2020-01-21 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200008063A KR20200012001A (ko) 2017-03-23 2020-01-21 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11168405B2 (ko)
EP (1) EP3378974B1 (ko)
JP (1) JP6760166B2 (ko)
KR (2) KR20200067242A (ko)
CN (1) CN108624924A (ko)
BR (1) BR102018001663A2 (ko)
RU (1) RU2694305C1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012219362A (ja) 2011-04-13 2012-11-12 Toyota Motor Corp 固体電解質膜を用いた金属膜形成方法
JP2013253306A (ja) 2012-06-08 2013-12-19 Dipsol Chemicals Co Ltd 塗装ステンレス鋼部材
JP2015092012A (ja) 2013-10-03 2015-05-14 トヨタ自動車株式会社 成膜用ニッケル溶液およびこれを用いた成膜方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2351966A (en) * 1940-10-12 1944-06-20 Hanson Van Winkle Munning Co Nickel depositing bath and method
JPS5121528A (ja) * 1974-08-16 1976-02-20 Furukawa Electric Co Ltd Nitsukerumetsukieki
US4626324A (en) * 1984-04-30 1986-12-02 Allied Corporation Baths for the electrolytic deposition of nickel-indium alloys on printed circuit boards
JPS61147896A (ja) * 1984-12-20 1986-07-05 Nippon Kagaku Sangyo Kk ニツケル及びニツケル系合金電気めつき浴
DE3840310A1 (de) 1987-12-24 1989-07-06 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zum beschleunigten auftragen einer dicken erneuerungsschicht auf einem abgenutzten werkstueck
JP3114253B2 (ja) * 1991-06-26 2000-12-04 東ソー株式会社 金属の電着法
DE19540011C2 (de) 1995-10-27 1998-09-10 Lpw Chemie Gmbh Verfahren zur galvanischen Abscheidung von blendfreien Nickel- oder Nickellegierungsniederschlägen
JP3171117B2 (ja) * 1996-08-14 2001-05-28 上村工業株式会社 ニッケル、コバルト又はニッケル・コバルト合金とリンとの合金めっき浴及びめっき方法
JP3223829B2 (ja) * 1997-01-29 2001-10-29 新光電気工業株式会社 電気ニッケルめっき浴又は電気ニッケル合金めっき浴及びそれを用いためっき方法
US6239948B1 (en) * 1999-07-23 2001-05-29 Headway Technologies, Inc. Non-magnetic nickel containing conductor alloys for magnetic transducer element fabrication
HUP0300706A2 (en) * 2000-05-18 2003-07-28 Corus Aluminium Walzprod Gmbh Method of manufacturing an aluminium product
JP2003193284A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Learonal Japan Inc 電気ニッケルめっき液
JP4085772B2 (ja) * 2002-10-21 2008-05-14 アタカ大機株式会社 水素発生用合金電極およびその製造方法
JP4604463B2 (ja) 2003-06-13 2011-01-05 株式会社村田製作所 導電性ペーストの製造方法、および積層セラミック電子部品の製造方法
KR100871160B1 (ko) * 2006-06-21 2008-12-05 양경준 고압가스용기 제조방법
EP2451997B1 (de) * 2009-07-07 2013-12-25 HSO Herbert Schmidt GmbH & Co. KG Nickelelektrolyt
JP5675303B2 (ja) * 2010-11-30 2015-02-25 日東光学株式会社 ニッケルめっき浴およびこれを用いた電鋳型の製造方法
JP5452458B2 (ja) * 2010-12-14 2014-03-26 メルテックス株式会社 ニッケルめっき液及びニッケルめっき方法
US8969122B2 (en) * 2011-06-14 2015-03-03 International Business Machines Corporation Processes for uniform metal semiconductor alloy formation for front side contact metallization and photovoltaic device formed therefrom
EP2818585B1 (en) 2012-02-23 2019-11-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Film formation device and film formation method for forming metal film
CN102719868B (zh) * 2012-07-20 2015-07-29 滨中元川金属制品（昆山）有限公司 一种不锈钢紧固件的镀镍工艺
JP5803858B2 (ja) 2012-09-06 2015-11-04 トヨタ自動車株式会社 金属被膜の成膜装置および成膜方法
TWI510362B (zh) 2013-04-30 2015-12-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 鍍Ｎｉ鋼板及鍍Ｎｉ鋼板之製造方法
JP6195745B2 (ja) * 2013-06-19 2017-09-13 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター 電気ニッケルめっき液、めっき液の製造方法および電気めっき方法
JP5938426B2 (ja) 2014-02-04 2016-06-22 株式会社豊田中央研究所 電気めっきセル、及び、金属皮膜の製造方法
JP6065886B2 (ja) * 2014-07-22 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 金属皮膜の成膜方法
JP6176235B2 (ja) 2014-12-26 2017-08-09 トヨタ自動車株式会社 金属皮膜の成膜装置およびその成膜方法
JP6162161B2 (ja) * 2015-01-16 2017-07-12 株式会社豊田中央研究所 電気めっきセル及び金属皮膜の製造方法
JP6222145B2 (ja) * 2015-03-11 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 金属皮膜の成膜装置およびその成膜方法
JP6406309B2 (ja) 2016-04-28 2018-10-17 Ｊｆｅスチール株式会社 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012219362A (ja) 2011-04-13 2012-11-12 Toyota Motor Corp 固体電解質膜を用いた金属膜形成方法
JP2013253306A (ja) 2012-06-08 2013-12-19 Dipsol Chemicals Co Ltd 塗装ステンレス鋼部材
JP2015092012A (ja) 2013-10-03 2015-05-14 トヨタ自動車株式会社 成膜用ニッケル溶液およびこれを用いた成膜方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3378974A1 (en) 2018-09-26
BR102018001663A2 (pt) 2018-10-30
RU2694305C1 (ru) 2019-07-11
EP3378974B1 (en) 2023-09-20
JP6760166B2 (ja) 2020-09-23
US20180274115A1 (en) 2018-09-27
JP2018159120A (ja) 2018-10-11
KR20200012001A (ko) 2020-02-04
US11168405B2 (en) 2021-11-09
CN108624924A (zh) 2018-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090311577A1 (en) Corrosion-resistant material and manufacturing method of the same
KR100697354B1 (ko) 금속 산화물 및/또는 금속 수산화물 피복 금속재료와 그제조방법
US10396363B2 (en) Copper foil, negative electrode current collector and negative electrode material for non-aqueous secondary battery
JP4494155B2 (ja) 金めっき構造体およびこの金めっき構造体からなる燃料電池用セパレーター
TW201637527A (zh) 厚銅層與其形成方法
JP4371111B2 (ja) 耐食アルミ導電性材料及びその製造方法
US20160268610A1 (en) Multi-Layer Coating System for Corrosion Protection of Magnesium Cylinder Block Against Coolant
KR20200067242A (ko) 니켈 피막의 형성 방법 및 당해 방법에 사용하기 위한 니켈 용액
JP6930634B2 (ja) ニッケル皮膜の形成方法及び当該方法に使用するためのニッケル溶液
RU2538492C1 (ru) Способ изготовления катодной обкладки танталового объемно-пористого конденсатора
JP5891849B2 (ja) 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
KR101313014B1 (ko) Ｌｅｄ 조명기기용 히트싱크의 표면 처리 방법
CN112501595A (zh) 金属镀膜的形成方法
JP7059698B2 (ja) 銅被膜の製造方法
EP3105369B1 (en) Method of forming metal coating
CN110257878A (zh) 一种制备铝钛复合板微弧氧化膜的方法
KR101709602B1 (ko) 마이크로 아크 전해 산화 처리를 통한 알루미늄 합금 내산화 코팅층 제조방법
TW201518560A (zh) 鍍鉬電解質及形成含鉬鍍層方法
Reid Some experimental and practical aspects of heavy Rhodium plating
JP2018156921A (ja) アルミ導電部材の製造方法及びアルミ導電部材
JP6933116B2 (ja) ニッケル皮膜の製造方法
JP2018003113A (ja) ニッケル被膜の成膜方法
WO2014038389A1 (ja) アルミニウム膜の製造方法
JPH08100290A (ja) 陽極酸化皮膜形成アルミニウムの接着下地処理方法
JP2019127604A (ja) 金属皮膜の成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101000218; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200121

Effective date: 20200923