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JP3149285B2 - Ni−B系無電解めっき液、めっき建浴もしくは補充液及びめっき方法 - Google Patents

Ni−B系無電解めっき液、めっき建浴もしくは補充液及びめっき方法

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JP3149285B2
JP3149285B2 JP35794092A JP35794092A JP3149285B2 JP 3149285 B2 JP3149285 B2 JP 3149285B2 JP 35794092 A JP35794092 A JP 35794092A JP 35794092 A JP35794092 A JP 35794092A JP 3149285 B2 JP3149285 B2 JP 3149285B2
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JP
Japan
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plating
thiodiethanol
replenisher
solution
boron
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廣一 近藤
芳弘 賀来
克弘 竹内
孝弘 宮地
克茂 岩松
豊 中岸
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Taiho Kogyo Co Ltd
Okuno Chemical Industries Co Ltd
Original Assignee
Taiho Kogyo Co Ltd
Okuno Chemical Industries Co Ltd
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18456725&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3149285(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Ni−B系無電解めっ
き液に関するものであり、さらに詳しくのべるならば、
Ni−B系無電解めっき皮膜の欠陥を少なくすることが
できる無電解めっき液に関する。また本発明はこのめっ
き液の建浴または補充液ならびにめっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Ni−B系めっきはHv=700〜90
0というアルミニウム合金よりは非常に高い硬さを有し
かつNi−Pめっき層などよりは耐摩耗性に優れ、一方
硬さが高い割りにはなじみ性、潤滑性などの摺動特性が
優れているためにコンプレッサーのベーンなどの軽量化
の必要上アルミニウム合金が用いられている機械部材の
表面処理として使用されている。
【0003】Ni−Bめっきは、硫酸ニッケル、ジメチ
ルアミンボランなどを含有するめっき液に通常の脱脂・
洗浄処理を経たベーンなどの素材を浸漬する無電解めっ
き処理により行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のNi−B系めっ
き皮膜にはNi−P系めっき皮膜に比較してめっき欠陥
が多発していた。本願発明者による鋭意研究の結果、こ
れは前者のめっき析出速度が後者のめっき析出速度に対
し遅く、水素ガス等や分解有機物、分解無機物といった
めっき反応の副生成物、老廃物などを多く巻き込むこと
に起因すると考えられる。
【0005】また、Ni−B系めっきは、めっき析出速
度が遅いために、めっき条件や素材の表面状態など変動
によるめっき析出状況の影響が大きく、この結果めっき
皮膜の粗さが大きい。そのため摺動部材としてはNi−
Bめっき皮膜の粗さが大き過ぎるために、めっき皮膜を
砥石研磨しその後バレル研磨により粗さを調整すること
が行われている。ところが、粗さを調整しめっき皮膜の
表面が平坦になると上記しためっき欠陥が顕在して、バ
レル研磨後に所望の粗さ以上の膨れまたは凹みが発生し
た。さらに、従来のめっき法ではめっきを繰り返して行
うと不良率が非常に高くなってしまうので、その時点で
めっき液を廃棄していたために資源の無駄が大きかっ
た。したがって、本発明は上記した問題点を解決するこ
とができるNi−B系めっき技術を提供することを目的
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるNi−B
系無電解めっき液は、硫酸ニッケル、錯化剤、ホウ素含
有有機還元剤を含んでなり、さらに54mg/l〜90
0mg/lの2,2´チオジエタノール及びチオジグリ
コール酸からなる群から選択された1種以上を含有する
ことを特徴とし、またこのNi−B系無電解めっき液の
建浴用または補充用液は、ニッケルイオン濃度100重
量部に対して2,2´チオジエタノール及びチオジグリ
コール酸からなる群から選択された1種以上を0.9〜
4.0重量部含有することを特徴とする。さらに本発明
にかかるNi−B系無電解めっき方法は、硫酸ニッケ
ル、錯化剤、ホウ素含有有機還元剤を含んでなり、さら
に54mg/l〜900mg/lの2,2´チオジエタ
ノール及びチオジグリコール酸からなる群から選択され
た1種以上を含有するめっき液と被処理部材と接触させ
るとともに、ニッケル及びホウ素の消耗に応じて硫酸ニ
ッケル及びホウ素含有有機還元剤を補充し、さらに2,
2´チオジエタノール及びチオジグリコール酸からなる
群から選択された1種または2種を補給することを特徴
とする。以下、本発明の構成を説明する。
【0007】硫酸ニッケルは、無電解によりニッケルを
析出させるために必要な安定性と易還元性を兼ね備えた
成分である。錯化剤は、アルミニウムなどの金属素地を
適度に活性化したり、その他の成分を液中で安定させて
保持するものである。錯化剤としては、オキシカルボン
酸、モノカルボン酸、アミノカルボン酸などを好ましく
使用することができる。
【0008】ホウ素含有有機還元剤は硫酸ニッケルを還
元するとともにホウ素を放出してNi−B系めっき層を
析出させるものであり、ジメチルアミンボラン、ジメチ
ルアミンジボラン、ジメチルアミントリボランなどを使
用することができる。その他各種ホウ素含有有機還元剤
を用いることができるが、前記ジメチルアミンボランが
好ましい。これらの成分の量は特に制限はないが、上記
した反応が良好に進行するように定める必要がある。被
処理部材に接触させるめっき液中の好ましい含有量は、
硫酸ニッケルがニッケルイオン濃度として1〜10g/
l、好ましくは5〜7g/lであり、建浴用または補充
用液中では10〜150g/l、このましくは50〜1
20g/lである。錯化剤は1種又は数種添加され、そ
の含有量は通常通り所定量配合すればよいが、めっき液
中に合計で2〜15g/lとするとよい。めっき浴中の
ホウ素含有有機還元剤は1〜10g/lとなるように含
有させるとよい。
【0009】本発明が最も特徴とするのは、54mg/
l〜900mg/lの2,2´チオジエタノール及び/
またはチオジグリコール酸を含有することであり、54
mg/l未満ではめっき欠陥の発生が多く、900mg
/lを超えると、めっき反応が極めて遅くなり、この反
応抑制のしすぎによりめっきとして実用的でなくなって
しまう。好ましくは60mg/l〜540mg/l、特
に好ましくは80mg/l〜300mg/lである。な
おめっき液中で2,2´チオジエタノール及び/または
チオジグリコール酸は上記の下限量以上であると、微量
めっき面に吸着して老廃物などの析出を妨げていると考
えられる。チオジグリコール酸は本発明の液中では2,
2´チオジエタノールを生成すると思われ同等の作用が
得られる。めっき液中の2,2´チオジエタノール含有
量は電気泳動分析装置等により求めることができる。建
浴の2,2´チオジエタノールは、通常の方法では、め
っきを析出させてもめっき液中でほとんど濃度変化はな
い。本発明では、補充液に所定量の2,2´チオジエタ
ノール等を配合しているため、めっき液中の濃度を増加
させることができる。
【0010】無電解めっき条件は、温度35℃以上、弱
酸性たとえばpH=5.8〜6.8の条件で行うことが
好ましい。まためっき操作はバレル方式、浸漬方式、ス
プレー方式などあらゆる方式が採用できる。
【0011】無電解めっき液は、上記全成分が存在する
とNi−Bめっきの析出が起こり易いので、めっき液の
補充液あるいは建浴液は、単独成分を含有するか一部の
複数成分のみを含有するものとすることが必要である。
本発明者らは、2,2´チオジエタノール及び/または
チオジグリコール酸を含有させる補充液あるいは建浴液
につき検討した結果、硫酸ニッケルと共存させることが
好ましいことを見出した。この2,2´チオジエタノー
ル−硫酸ニッケル系溶液を使用すると2成分が同時に供
給できまた2,2´チオジエタノールの分解防止の点で
好ましい。これらの各成分の濃度は特に制限がないが、
ニッケルイオン濃度100重量部に対して2,2´チオ
ジエタノールを0.9〜4.0重量部であるとめっき液
の成分濃度管理が正確になる。ホウ素含有有機還元剤は
上記した補充液あるいは建浴液とは別の液として錯化剤
と共存させて置き、安定化を図るとともに保存中に還元
反応を起こさないようにすることが必要である。錯化剤
の他に必要に応じて安定化剤、アンモニアまたはアンモ
ニウム塩などを添加することもできる。
【0012】また、本発明に係るめっき方法は、硫酸ニ
ッケル、錯化剤、ホウ素含有有機還元剤を含んでなり、
さらに54mg/l〜900mg/lの2,2´チオジ
エタノール及びチオジグリコール酸からなる2群から選
択された1種または2種を含有するめっき液と被処理部
材を接触させるとともに、ニッケル及びホウ素の消耗に
応じて硫酸ニッケル及びホウ素含有有機還元剤を補充
し、さらに2,2´チオジエタノール及びチオジグリコ
ール酸からなる群から選択された1種以上を補給するこ
とを特徴とする。この方法はニッケル及びホウ素の消耗
に応じて硫酸ニッケル及びホウ素含有有機還元剤を補充
してこれらの成分をほぼ一定量に保つ点では従来法と同
じであるが、これらの成分のようには消耗しない2,2
´チオジエタノール及び/またはチオジグリコール酸を
補給することによりめっき操業中にこの成分の濃度が次
第に高くなるという点では従来法と大きく異なってい
る。これにより、不良率が低いめっき操業を、建浴時の
液に補充を繰り返しながら、液を廃棄することなく長期
にわたり継続することができる。しかし2,2´チオジ
エタノールやチオジグリコール酸の濃度が上記の900
mg/lを越えるとめっき速度が低下するなどの問題が
起こる。
【0013】
【作用】以上説明したように、所定量の2,2´チオジ
エタノール及び/またはチオジグリコール酸を無電解め
っき液に添加することにより、めっき層の欠陥を防止
し、また研磨した後の膨れ、凹みなどを極めて少なくす
ることが可能になった。以下、実施例により本発明をよ
り詳しく説明する。
【0014】
【実施例】ロータリーコンプレッサーに使用されるアル
ミニウム製ベーンをアルカリ脱脂、水洗、乾燥した後N
i−B系無電解めっきを行った。 めっき方法1(比較例) 錯化剤を含有する水溶液をめっき槽中に用意し、次に、
硫酸ニッケル及び2,2´チオジエタノール(ニッケル
イオン濃度100重量部に対し0.75重量部)を含有
する補充液(1)及び錯化剤とジメチルアミンボランを
含有する補充液(2)をめっき槽中に加え所定量の水で
希釈して建浴した。この結果メッキ液中の濃度は、硫酸
ニッケル6.0g/l、2,2´チオジエタノール45
mg/lジメチルアミンボラン4.5g/lとなった。
錯化剤はオキシカルボン酸とモノカルボン酸を用い、メ
ッキ浴中の合計濃度を約10g/lとした。このめっき
液に被処理部材としてベーンを浸漬させることにより厚
さが30ミクロンのめっきを行った。めっき温度は60
℃、pHは6.4であった。なお補充液(2)には、微
量の安定剤を添加しておいた。また、めっき液中のNi
が所定量減少した都度補充液(1)を補充してNi濃度
を元に戻し、かつ同時に補充液(2)を所定の濃度に見
合うように補充した。連続使用ではこれを繰返す。以
下、6g/l相当のNiを使用した場合を、簡便のため
1ターンと呼ぶこととする。
【0015】めっき法2 2,2´チオジエタノールの建浴しためっき液中の濃度
を90mg/l(すなわち2倍の補充液(1A))で建
浴とした以外は補充液(1)の2,2´チオジエタノー
ルの濃度を含め、めっき法1と同じ条件でめっきを行っ
た。建浴で用いた補充液(1A)は、ニッケルイオン濃
度100重量部に対し、2,2´チオジエタノールの濃
度が1.5重量部であった。
【0016】めっき法3 2,2´チオジエタノールの濃度を112.5mg/l
(すなわち2.5倍)とした以外は同じ条件で建浴し、
補充液(1)は1.5ターンまで、すなわちめっき液中
のNiを通算9g/l消費するまではめっき法1と同じ
0.75重量部のチオジエタノールを含むものを用い、
その後2.0ターンまでは2,2´チオジエタノールを
1.25倍増量(0.9375重量部)の補充液(1
B)を使用した他はめっき法1と同じ条件で補充を行っ
た。2,2´チオジエタノールのメッキ浴中の濃度は、
1.5ターン時で約180mg/l、2ターン時で約2
08mg/lとなった。
【0017】めっき法4 2,2´チオジエタノールの濃度を112.5mg/l
(すなわち2.5倍の補充液(1C)で建浴)とした以
外は同じ条件で建浴し、めっき液中のNiが減少したと
き補充する補充液としては、2,2´チオジエタノール
を2倍増量(1.5重量部)とした補充液(1A)を使
用した他はめっき法1と同じ条件で補充を行った。2,
2´チオジエタノールのめっき浴中の濃度は1.5ター
ン時で約247mg/l、2ターン時で約292mg/
lとなった。なお、建浴で用いた補充液(1C)は、ニ
ッケルイオン濃度100重量部に対し、2,2´チオジ
エタノールの濃度が、1.875重量部であった。
【0018】以上のめっき後に砥石研磨及びバレル研磨
を行い、めっきの膨れや凹みがない部分での表面粗さを
Rz0.5ミクロンとし、さらに5倍の拡大鏡でめっき
面を観察し1枚のベーンにつき1個以上の膨れや凹みが
あったものは不良品として、不良率を求めた。
【0019】図には以上の試験結果を示している。この
図より本発明法によるとめっきの不良率が著しく減少す
ることが明らかである。
【0020】さらに、他の実施例として、ニッケルイオ
ン濃度100重量部に対し、3.75重量部の2,2´
チオジエタノール(すなわち5倍)の濃度の補充液(1
D)を用いて建浴し、Ni消費時の補充にも同じ補充液
(1D)を用いてNi−Bめっきを3ターンまで行って
みた。3ターン時の、2,2´チオジエタノールのめっ
き浴中の濃度は、約900mg/lであった。不良率
は、めっき法4と同程度で極めて低いものであった。
2,2´チオジエタノールに代え、硫酸ニッケル液にチ
オジグリコール酸を配合した補充液を用い上記めっき法
2〜4を行ったところ、ほぼ同等の結果が得られた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、Ni−B系めっき
はめっき欠陥が発生し易いために、製品の不良が多いと
いう問題があったが、2,2´チオジエタノールを添加
しためっき液を使用することにより不良を非常に少なく
することができる。また、2,2´チオジエタノールを
補給することにより、めっき液の老化を防止し、連続使
用を可能にする。このように本発明は歩留向上、省資源
の面で非常に利点が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】無電解めっきによる不良率を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 賀来 芳弘 愛知県豊田市緑ケ丘3丁目65番地 大豊 工業株式会社内 (72)発明者 竹内 克弘 愛知県刈谷市神明町6丁目100番地 株 式会社サーテツクカリヤ内 (72)発明者 宮地 孝弘 愛知県刈谷市神明町6丁目100番地 株 式会社サーテツクカリヤ内 (72)発明者 岩松 克茂 大阪府大阪市中央区道修町四丁目7番10 号 奥野製薬工業株式会社内 (72)発明者 中岸 豊 大阪府大阪市中央区道修町四丁目7番10 号 奥野製薬工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−19472(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 18/00 - 18/54

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸ニッケル、錯化剤、ホウ素含有有機
    還元剤を含んでなり、さらに54mg/l〜900mg
    /lの2,2´チオジエタノール及びチオジグリコール
    酸からなる群から選択された1種または2種を含有する
    ことを特徴とするNi−B系無電解めっき液。
  2. 【請求項2】 ニッケルイオン濃度100重量部に対し
    て2,2´チオジエタノール及びチオジグリコール酸か
    らなる群から選択された1種または2種を0.9〜4.
    0重量部含有することを特徴とするNi−B系無電解め
    っき液建浴または補充液。
  3. 【請求項3】 硫酸ニッケル、錯化剤、ホウ素含有有機
    還元剤を含んでなり、さらに54mg/l〜900mg
    /lの2,2´チオジエタノール及び及びチオジクリコ
    ール酸からなる群から選択された1種以上を含有するめ
    っき液と被処理部材を接触させるとともに、ニッケル及
    びホウ素の消耗に応じて硫酸ニッケル及びホウ素含有有
    機還元剤を補充し、さらに2,2´チオジエタノール及
    びチオジグリコール酸からなる群から選択された1種ま
    たは2種を補給することを特徴とするNi−B系無電解
    めっき方法。
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