(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に酸化被膜または硫化物被膜を有する被めっき固体金属を、溶融めっき金属が入った浴槽に接触させ、液体と固体の界面活性作用で前記被めっき固体金属にめっきを施す金属材料のめっき方法であって、前記溶融めっき金属を炭素系材料に接触させるために、容器内に炭素系材料を設けることを特徴とする金属材料のめっき方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが炭素系材料からなる容器とすることである金属材料のめっき方法。
【請求項３】
請求項１記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが前記溶融めっき金属と接触するように炭素系材料を前記容器内に入れることである金属材料のめっき方法。
【請求項４】
請求項１記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが前記溶融めっき金属表面に炭素系材料を浮遊させることである金属材料のめっき方法。
【請求項５】
請求項１記載の金属材料のめっき方法において、前記溶融めっき金属はＣｕであることを特徴とする金属材料のめっき方法。
【請求項６】
請求項１記載の金属材料のめっき方法において、前記溶融めっき金属はＳｎであることを特徴とする金属材料のめっき方法。
【請求項７】
請求項１、２又は３記載の金属材料のめっき方法において、前記被めっき固体金属が鉄であることを特徴とする金属材料のめっき方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化被膜を有する被めっき金属材料への、めっき金属の濡れ性を利用した金属材料のめっき方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のめっき工程では、被めっき金属材料の表面の酸化被膜を除去した状態でめっきを行うのが通常である。すなわち、めっき工程ではいかに酸化被膜を除去するかがキーポイントである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のめっき工程では被めっき金属材料の表面の酸化被膜を除去する必要があるので、工数が増加し、めっき作業に要する時間が長くなり、その分、効率が低下するといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、酸化被膜を積極的に活用することにより、工数を低減し、めっき作業に要する作業時間を短縮することにより作業効率の向上を図ることができる金属材料のめっき方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕表面に酸化被膜または硫化物被膜を有する被めっき固体金属を、溶融めっき金属が入った浴槽に接触させ、液体と固体の界面活性作用で前記被めっき固体金属にめっきを施す金属材料のめっき方法であって、前記溶融めっき金属を炭素系材料に接触させるために、容器内に炭素系材料を設けることを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが炭素系材料からなる容器とすることである。
【０００７】
〔３〕上記〔１〕記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが前記溶融めっき金属と接触するように炭素系材料を前記容器内に入れることである。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の金属材料のめっき方法において、前記容器内に炭素系材料を設けることが前記溶融めっき金属表面に炭素系材料を浮遊させることである。
【０００９】
〔５〕上記〔１〕記載の金属材料のめっき方法において、前記溶融めっき金属はＣｕであることを特徴とする。
【００１０】
〔６〕上記〔１〕記載の金属材料のめっき方法において、前記溶融めっき金属はＳｎであることを特徴とする。
【００１１】
〔７〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の金属材料のめっき方法において、前記被めっき固体金属が鉄であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本願発明者らは、鋼材料の熱間圧延において、鉄の表面に銅や錫等の不純物が斑点状に出現する不具合のメカニズムを研究し、酸化被膜と溶融めっき金属との濡れ性を実験する過程で、ある条件下では溶融めっき金属が酸化被膜にはい上がる現象が起こることを見いだした。
【００１４】
ここで、めっきの進行メカニズムを詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明にかかるめっきの進行メカニズムの説明図である。
【００１６】
この図において、１は被めっき材、２は液体である。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、液−固界面（ここでは、溶融めっき金属と被めっき材１）では、σliquidとσsolid とσliquid+solidの三つの力が釣り合っている。σliquidは、液体２中に溶けている界面活性な物質（ここでは酸素Ｏ又は硫黄Ｓ）の濃度が大きいほど低くなる。図２に溶存酸素Ｏ又は硫黄Ｓとσliquidの特性を示している。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、被めっき材１表面の酸化被膜から酸素Ｏが溶け出すと、溶融めっき金属中の酸素濃度が増加し、σliquidが下がる。
【００１９】
次いで、図１（ｃ）に示すように、σliquidが低下したため、釣合いが破れ、溶融めっき金属が被めっき材１表面をはい上がってゆく。こうしてめっきが進行する。
【００２０】
図３は本発明の第１実施例を示す液−固界面現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき工程図である。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、カーボン容器１１からなる浴槽１２に溶融めっき金属である銅を溶融し、図３（ｂ）に示すように、酸化被膜が付いた鉄１３を、溶融した銅に接触させると、その酸化被膜が付いた鉄１３全体に銅めっきが形成される。すなわち、銅が炭素系材料と接触することで、カーボンと酸素が反応し、銅の酸素含有量が低下する。それにより鉄１３表面の酸化被膜が還元され、その界面活性作用で銅の濡れが進行する。なお、溶融めっき金属は、酸素の溶解度を持っものであればよく、銅に限らない。
【００２２】
なお、容器はカーボン（内径５０ｍｍ、深さ約４０ｍｍ）からなり、電熱・ガス・誘導等で加熱する。この実験ではカーボン容器にヒータを巻いた。
【００２３】
図４は本発明の第２実施例を示す液固界面現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき法の説明図である。
【００２４】
この図において、２１は炭素系材料からなる容器、２２はＳｎを含む液体、２３はアルミナロッド、２４はそのアルミナロッドの先端に設けられる被めっき金属としての酸化膜を有する鉄である。
【００２５】
なお、溶融めっき金属の表面の酸化を防ぐためには不活性雰囲気（例えば、アルゴンガス）中でめっきを行う、または溶融めっき金属表面に炭素系材料を浮遊させるのがよい。
【００２６】
このように、本発明の効果は、酸化膜を有する鉄２４へのＳｎめっきでも確認できた。
【００２７】
図５は本発明の第３実施例を示す液固界現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき法の説明図である。
【００２８】
この図において、３１はカーボン板、３２はＳｎ又はＣｕの液状ドロップ、３３はアルミナロッド、３４はそのアルミナロッドの先端に設けられる被めっき金属（螺子状の酸化膜を有する鉄）である。
【００２９】
そこで、カーボン板３１をヒータ（図示なし）上にのせ、ＳｎまたはＣｕの液状ドロップ３２を作り、被めっき金属３４を接触させるようにした。
【００３０】
このように、溶融めっき金属は一瞬で被めっき固体金属の表面をはい上がりめっきを完成させるので、被めっき固体金属の全身をめっき浴槽中に漬ける必要はなく、一部だけを接触させるようにしてもよい。
【００３１】
また、被めっき金属３４へのＳｎまたはＣｕめっきも確認できた。
【００３２】
図６は本発明の第４実施例を示す溶液めっき金属の浴槽の各種構成図である。
【００３３】
酸素の溶解度がある溶融めっき金属を作るには、溶融めっき金属を炭素系の材料に接触させる必要がある。そのためには、炭素系の材料からなる容器を浴槽として用いる。または溶融めっき金属浴の中または上に炭素系材料を置く。これにより脱酸現象が起こり酸素含有量が低下する。
【００３４】
以下、この点について詳細に説明する。
【００３５】
（１）図６（ａ）に示すように、炭素系材料からなる容器４１を溶融めっき金属４２を入れる浴槽とする。
【００３６】
（２）図６（ｂ）に示すように、容器５１内に炭素系材料５２を入れておき、これを溶融めっき金属５３を入れる浴槽とする。
【００３７】
（３）図６（ｃ）に示すように、容器５１内に、溶融めっき金属５５と接触するように炭素系材料５４入れる。
【００３８】
（４）図６（ｄ）に示すように、容器５１内の溶融めっき金属５７表面に炭素系材料５６（カーボンの粉体または小固形物）を浮遊させる。以上により、溶融めっき金属の表面の酸化を防ぐことができる。
【００３９】
図７は本発明の第５実施例を示す各種めっき法の説明図である。
【００４０】
（１）図７（ａ）に示すように、炭素系材料からなる容器６１に溶融めっき金属６２を入れた浴槽内に、ロッド６３の先端にセットした製品６４を浸漬する。
【００４１】
（２）図７（ｂ）に示すように、容器６１内に溶融めっき金属６２を入れた浴槽内に、ロッド６３の先端にセットした製品６４を一部接触させる。
【００４２】
（３）図７（ｃ）に示すように、容器６１内に溶融めっき金属６２を入れた浴槽内に、ロッド６３の中間に製品６４をセットし、ロッドの先端６５を突出させておく。ここでは、ロッドの先端６５は製品にはしない。このように、最終的に製品にしない部分を溶融めっき金属に接触させて、製品６４をめっきするようにしてもよい。
【００４３】
なお、上記したように、溶融めっき金属は被めっき金属より融点が低いことが条件であるが、鉄、ニッケル、銅、ステンレスへの銅、錫、銀のめっきがこの方法で可能となる。さらに、被めっき物体の全身をめっき液に浸漬する必要がなく、その先端がめっき液に触れるだけで良い。また、最終的には製品にしない部分を取り付けて、めっき液に接触する方法も採用可能である。従って、複雑な形状へのめっき加工にも応用可能であり、めっき後の洗浄工程も大幅に簡略化できる。硫化物被膜のついた被めっき金属の場合も、溶融めっき金属が硫黄の溶解度を持つものであれば、同様にめっきが可能である。
【００４４】
本発明により、熱延鋼板での一貫めっき工程の変革が期待できる一方、小型部品の表面処理にも活用が期待される。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４７】
（Ａ）被めっき材料表面の酸化膜の除去が不要（めっきが進行する際に、勝手に酸化膜が還元されてゆく）になる等、処理工程が少ない。
【００４８】
（Ｂ）被めっき材料をめっき材料に完全に浸漬しなくてもめっきすることができるため、めっき材料の量が少なくても良い。
【００４９】
（Ｃ）複雑形状にも対応でき、均一にめっきすることができる。
【００５０】
（Ｄ）めっきは一瞬で進行するので、所要時間が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるめっきの進行メカニズムの説明図である。
【図２】溶存酸素Ｏ又は硫黄Ｓとσliquidの特性を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す液固界現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき法の工程図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す液固界現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき法の説明図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す液固界現象を利用した酸化被膜を有する被めっき金属材料へのめっき法の説明図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す溶液めっき金属の浴槽の各種構成図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す各種めっき法の説明図である。
【符号の説明】
１    被めっき材
２    液体
１１    カーボン容器
１２    浴槽
１３    酸化被膜が付いた鉄
２１，４１，６１    炭素系材料からなる容器
２２    Ｓｎを含む液体
２３，３３    アルミナロッド
２４    酸化膜を有する鉄
３１    カーボン板
３２    Ｓｎ又はＣｕの液状ドロップ
３４    被めっき金属（螺子状の酸化膜を有する鉄）
４２，５３，５５，５７，６２    溶融めっき金属
５１，６１    容器
５２，５４，５６    炭素系材料
６３    ロッド
６４    製品
６５    ロッドの先端
【図１】
0003540269.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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