(57)【要約】【課題】微粒子の使用量を低減し、且つ電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜、及びこのような特徴を有する分散めっき皮膜を形成するのに適した分散めっき方法を提供する。【解決手段】本発明は、めっき皮膜３中に薄片状微粒子４が分散された分散めっき皮膜２である。分散めっき皮膜２において、薄片状微粒子４が劈開面を有し、めっき皮膜２に対して過半数の薄片状微粒子４の劈開面のなす角が４５°以下である。この分散めっき皮膜２は、劈開面を有する薄片状微粒子４をめっき液に加えて攪拌混合することによって分散めっき液を調製する工程と、分散めっき液中で被めっき材１のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する工程と、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液を鉛直上向きに噴射しながらめっき処理を行う工程とを含む分散めっき方法によって形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき皮膜中に薄片状微粒子が分散された分散めっき皮膜であって、
前記薄片状微粒子が劈開面を有し、前記めっき皮膜に対して過半数の前記薄片状微粒子の前記劈開面のなす角が４５°以下であることを特徴とする分散めっき皮膜。
【請求項２】
前記めっき皮膜が、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ、又はこれらの金属の少なくとも１種を含む合金から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の分散めっき皮膜。
【請求項３】
前記薄片状微粒子の平均粒径が、前記めっき皮膜の厚さよりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の分散めっき皮膜。
【請求項４】
前記薄片状微粒子が、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素及びフッ化黒鉛からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散めっき皮膜。
【請求項５】
劈開面を有する薄片状微粒子をめっき液に加えて攪拌混合することによって分散めっき液を調製する工程と、
前記分散めっき液中で被めっき材のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する工程と、
前記被めっき材のめっき面に対して前記分散めっき液を鉛直上向きに噴射しながらめっき処理を行う工程と
を含むことを特徴とする分散めっき方法。
【請求項６】
分散めっき液を内部に保持するめっき槽と、
前記めっき槽内の前記分散めっき液中で被めっき材のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する手段と、
前記被めっき材のめっき面に対して前記分散めっき液を鉛直上向きに噴射する手段と
を有することを特徴とする分散めっき装置。
【請求項７】
前記分散めっき液を噴射する手段は、前記めっき槽の底部に向けて前記分散めっき液を噴射することにより、前記めっき槽の底部で跳ね返された前記分散めっき液が、前記被めっき材のめっき面に対して鉛直上向きに噴出されることを特徴とする、請求項６に記載の分散めっき装置。
【請求項８】
前記分散めっき液を噴射する手段の噴射口の面積が、前記被めっき材のめっき面の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の分散めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散めっき皮膜、分散めっき方法及び分散めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、めっき皮膜の耐摩耗性を向上させるために、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナなどの微粒子をめっき皮膜中に分散させた分散めっき皮膜が知られている。
しかしながら、分散めっき皮膜の耐摩耗性は、一般に、分散めっき皮膜に分散させる微粒子の量に依存するため、所望の耐摩耗性を得るためには、微粒子の分散量を増大させる必要がある。また、分散めっき皮膜は、耐摩耗性を向上させることができる一方、電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性が低下するという問題があった。
そこで、特許文献１には、耐摩耗性を有する微粒子と共に金属Ｔｉ粉末をめっき皮膜中に分散させることによって耐食性の低下を抑制する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７２９９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法は、めっき皮膜の耐食性の低下を抑制するのには有効であるものの、電気伝導性及び熱伝導性などの他の特性の低下を十分に抑制することができない。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、微粒子の使用量を低減し、且つ電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記のような特徴を有する分散めっき皮膜を形成するのに適した分散めっき方法及び分散めっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、めっき皮膜に分散させる微粒子として劈開面を有する薄片状微粒子を選択し、この薄片状微粒子の過半数をめっき皮膜中で所定の方向に配向させることにより、上記の問題を全て解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、めっき皮膜中に薄片状微粒子が分散された分散めっき皮膜であって、前記薄片状微粒子が劈開面を有し、前記めっき皮膜に対して過半数の前記薄片状微粒子の前記劈開面のなす角が４５°以下であることを特徴とする、分散めっき皮膜である。
【０００６】
また、本発明は、劈開面を有する薄片状微粒子をめっき液に加えて攪拌混合することによって分散めっき液を調製する工程と、前記分散めっき液中で被めっき材のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する工程と、前記被めっき材のめっき面に対して前記分散めっき液を鉛直上向きに噴射しながらめっき処理を行う工程とを含むことを特徴とする分散めっき方法である。
【０００７】
さらに、本発明は、分散めっき液を内部に保持するめっき槽と、前記めっき槽内の前記分散めっき液中で被めっき材のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する手段と、前記被めっき材のめっき面に対して前記分散めっき液を鉛直上向きに噴射する手段とを有することを特徴とする分散めっき装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、微粒子の使用量を低減し、且つ電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜を提供することができる。
また、本発明によれば、上記のような特徴を有する分散めっき皮膜を形成するのに適した分散めっき方法及び分散めっき装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】被めっき材上に形成された分散めっき皮膜の概略断面図である。
【図２】実施の形態３の分散めっき装置の概略断面図である。
【図３】実施の形態４の分散めっき装置の概略断面図である。
【図４】実施の形態５の分散めっき装置の概略断面図である。
【図５】実施例１で形成した分散めっき皮膜の断面の光学顕微鏡写真である。
【図６】実施例１で形成した分散めっき皮膜中のグラファイト微粒子の度数分布図である。
【図７】実施例２で形成した分散めっき皮膜の断面の光学顕微鏡写真である。
【図８】実施例２で形成した分散めっき皮膜中のグラファイト微粒子の度数分布図である。
【図９】比較例１で用いた分散めっき装置の概略断面図である。
【図１０】比較例１で形成した分散めっき皮膜の断面の光学顕微鏡写真である。
【図１１】比較例２で形成した分散めっき皮膜の断面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の分散めっき皮膜、分散めっき方法及び分散めっき装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、被めっき材上に形成された分散めっき皮膜の概略断面図である。図１において、被めっき材１上に形成された分散めっき皮膜２は、めっき皮膜３中に薄片状微粒子４が分散された構造を有する。
ここで、本明細書において「薄片状微粒子４」とは、薄片状の形状を有する微粒子のことを意味する。
薄片状微粒子４は、結晶構造において原子同士の結合力が弱い部分に沿って剥離する性質（劈開）を有する。例えば、層内は結合力が強く（例えば、共有結合による結合）且つ層間は結合力が弱い（例えば、ファンデルワールス力による結合）層状の結晶構造を有する薄片状微粒子４では、結合力が弱い層間で剥離する性質を有する。そして、劈開によって剥離した面は「劈開面」と称される。
劈開を有する薄片状微粒子４は、めっき皮膜３中に分散させることにより、分散めっき皮膜２の摺動時に薄片状微粒子４が劈開して摩擦力を低減し、分散めっき皮膜２の耐摩耗性を向上させるという効果を奏する。
【００１２】
薄片状微粒子４は、劈開を有していれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
薄片状微粒子４の例としては、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ化黒鉛などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１３】
めっき皮膜３中に分散された薄片状微粒子４は、配向状態によって耐摩耗性が変化する。すなわち、めっき皮膜３に対して薄片状微粒子４の劈開面のなす角が小さければ、分散めっき皮膜２の摺動時に薄片状微粒子４が劈開し易くなり、分散めっき皮膜２の耐摩耗性が向上する。このような効果を十分に得る観点から、本実施の形態の分散めっき皮膜２では、めっき皮膜３に対して過半数の薄片状微粒子４の劈開面のなす角が４５°以下となるように薄片状微粒子４を配向させている。めっき皮膜３に対して劈開面のなす角が４５°以下の薄片状微粒子４は、全体中の、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％である。
また、上記のように薄片状微粒子４をめっき皮膜３中に配向させることにより、所望の耐摩耗性を得るのに必要な薄片状微粒子４の含有量を低減することができる。
ここで、本明細書において「めっき皮膜３に対して薄片状微粒子４の劈開面のなす角」は、分散めっき皮膜２の断面の光学顕微鏡写真を撮影し、その光学顕微鏡写真を画像解析することによって測定することができる。また、劈開面のなす角が４５°以下の薄片状微粒子４の割合は、光学顕微鏡写真から得られた度数分布図を解析することによって算出することができる。
【００１４】
めっき皮膜３中の薄片状微粒子４の含有量としては、特に限定されないが、一般的に０．１質量％〜４０質量％、好ましくは３．０質量％〜４０質量％である。
【００１５】
なお、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）又はカーボンナノファイバー（ＣＮＦ）は、グラフェンが単層又は多層で同軸管状になった物質であり、グラファイトと同様に耐摩耗性を有する物質として一般に知られている。しかし、このような物質は、管状構造を有しているため、めっき皮膜３中に分散させても、めっき皮膜３に対して劈開面のなす角が４５°以下となる割合が少ない。したがって、このような物質は、薄片状微粒子４を用いた場合と比べて、耐摩耗性の向上効果が小さい。
【００１６】
薄片状微粒子４の平均粒径としては、特に限定されないが、めっき皮膜３の厚さに応じて決定することが好ましい。具体的には、薄片状微粒子４の平均粒径は、めっき皮膜３の厚さよりも小さいことが好ましい。このように薄片状微粒子４の平均粒径を制御することにより、薄片状微粒子４がめっき皮膜３の表面から突出し難くなるため、めっき皮膜３の表面粗さを低減し、めっき皮膜３の耐摩耗性を向上させることができる。
ここで、本明細書において「平均粒径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。
典型的な実施の形態では、薄片状微粒子４の平均粒径は、好ましくは１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは３μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは５μｍ〜６０μｍ、最も好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。また、めっき皮膜３の厚さは、好ましくは１０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは３０μｍ〜４００μｍ、さらに好ましくは５０μｍ〜３００μｍである。
なお、様々な平均粒径を有する薄片状微粒子４は市販されているため、薄片状微粒子４として適切な市販品を選択して分散めっき皮膜２に用いることが可能である。
【００１７】
めっき皮膜３としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
めっき皮膜３の例としては、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ、又はこれらの金属の少なくとも１種を含む合金から形成される金属めっき皮膜が挙げられる。この金属めっき皮膜は、電気めっき法又は無電解めっき法によって形成することができる。
【００１８】
分散めっき皮膜２が形成される被めっき材１としては、特に限定されず、各種用途に応じて選択される。
被めっき材１の例としては、銅、鉄又はこれらの合金などから形成される各種金属部品が挙げられる。
【００１９】
上記のような特徴を有する分散めっき皮膜２は、めっき皮膜３に対して過半数の薄片状微粒子４の劈開面のなす角が４５°以下となるように薄片状微粒子４を配向させているため、分散めっき皮膜２の摺動時に薄片状微粒子４が劈開し易く、耐摩耗性に優れている。また、薄片状微粒子４を所定の方向に配向させているため、所望の耐摩耗性を得るのに必要な薄片状微粒子４の使用量を低減することができる。
【００２０】
実施の形態２．
本実施の形態の分散めっき方法は、劈開面を有する薄片状微粒子４をめっき液に加えて攪拌混合することによって分散めっき液を調製する工程と、分散めっき液中で被めっき材１のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する工程と、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液を鉛直上向きに噴射しながらめっき処理を行う工程とを含む。
【００２１】
分散めっき液を調製する工程は、劈開面を有する薄片状微粒子４をめっき液に加えて攪拌混合することによって行われる。
劈開面を有する薄片状微粒子４としては、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
めっき液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
めっき液の例としては、銀、ニッケル、銅、スズなどの各種金属を含む金属めっき液が挙げられる。例えば、銀めっき皮膜を形成する場合、シアン化銀カリウム及びシアン化カリウムを純水に溶解させた銀めっき液を用いることができる。
【００２２】
薄片状微粒子４を加えためっき液を攪拌混合する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、薄片状微粒子４を加えためっき液を攪拌混合装置で処理すればよい。
めっき液に加える薄片状微粒子４の量は、作製する分散めっき皮膜２中の薄片状微粒子４の含有量に応じて設定される。一般的に、めっき液に加える薄片状微粒子４の量は、めっき処理を阻害しない量であれば特に限定されない。
【００２３】
グラファイトのように疎水性を示す薄片状微粒子４を用いる場合、薄片状微粒子４をめっき液中に均一に分散させ易くする観点から、薄片状微粒子４を酸処理することによって、親水性を示すように表面改質してもよい。酸処理の方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。
また、めっき液には、薄片状微粒子４をめっき液中に均一に分散させ易くする観点から、界面活性剤を更に加えてもよい。界面活性剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【００２４】
次に、分散めっき液中で被めっき材１のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する。このように被めっき材１を配置する方法としては、特に限定されず、各種固定手段を用いて配置すればよい。
ここで、被めっき材１は、均質な分散めっき皮膜２を形成する観点から、分散めっき液中に被めっき材１を配置する前に、脱脂処理、酸洗処理及び中和処理などの前処理を行うことが好ましい。
脱脂処理は、被めっき材１の表面から有機異物などの表面汚染物を除去し、液ぬれ性を確保するために行われる。脱脂処理に用いられる脱脂処理剤としては、特に限定されず、水酸化ナトリウム系、炭酸ナトリウム系の市販のアルカリ脱脂剤を用いることができる。
【００２５】
酸洗処理は、被めっき材１の表面から無機異物などの表面汚染物及び酸化膜を除去し、活性な金属表面を露出させることで液ぬれ性を確保すると共に、めっき処理で形成される分散めっき皮膜２と被めっき材１との密着性を確保するために行われる。酸洗処理に用いられる酸洗浄剤としては、特に限定されず、硝酸又は硫酸を希釈したエッチング液、市販の酸洗浄剤などを用いることができる。
中和処理は、被めっき材１の表面に残存している酸の痕跡を除去し、被めっき材１の腐食を抑制するために行われる。中和処理に用いられる中和処理剤としては、特に限定されず、シアン化ナトリウムなどのシアン系の中和処理液、水酸化ナトリウム系の中和処理液、希釈調合した洗浄液などを用いることができる。なお、酸洗処理で使用した酸洗浄剤の種類によっては、中和処理を省略することができる。
【００２６】
次に、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液を鉛直上向きに噴射しながらめっき処理を行う。
めっき処理としては、電気めっき処理の他、無電解めっき処理を用いることができる。めっき条件は、特に限定されず、めっき処理の種類に応じて適宜設定すればよい。
被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液を鉛直上向きに噴射する方法としては、特に限定されず、各種噴射手段を用いればよい。
【００２７】
被めっき材１のめっき面に対する分散めっき液の噴射は、めっき皮膜３中で薄片状微粒子４を所定の方向に配向させ易くする観点から、下記式（１）の条件を満たすことが好ましい。
Ｐ≧（ρｓ−ρｆ）Ｖ・ｇ／Ｓ    （１）
【００２８】
式中、Ｐは、薄片状微粒子４が噴射時に被めっき材１のめっき面で受ける鉛直上向きの圧力であり、Ｓは薄片状微粒子４の劈開面の面積であり、ρｓは薄片状微粒子４の密度であり、ρｆは分散めっき液の密度であり、Ｖは薄片状微粒子４の体積であり、ｇは重力加速度である。
上記式（１）の条件を満たさない場合、めっき皮膜３中で薄片状微粒子４が保持され難くなったり、めっき皮膜３中で薄片状微粒子４を所定の方向に配向させ難くなったりすることがある。
【００２９】
上記のような工程を含む本実施の形態の分散めっき方法は、薄片状微粒子４の使用量を低減し、且つ電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜２を形成することができる。
また、微粒子を含む従来の分散めっき皮膜２は、微粒子の存在によって分散めっき皮膜２中にボイドなどの欠陥が生じ易かったのに対し、本実施の形態の分散めっき方法を用いることにより、ボイドなどの欠陥が少ない分散めっき皮膜２を形成することができる。
【００３０】
実施の形態３．
本実施の形態の分散めっき装置は、実施の形態２の分散めっき方法を用いて実施の形態１の分散めっき皮膜２を形成するのに適している。
本実施の形態の分散めっき装置は、分散めっき液を内部に保持するめっき槽と、めっき槽内の分散めっき液中で被めっき材１のめっき面を鉛直下向きとなるように配置する手段と、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液を鉛直上向きに噴射する手段とを有する。
【００３１】
図２は、本実施の形態の分散めっき装置の一例として、電気めっき処理を行うことが可能な分散めっき装置の概略断面図を示す。
図２において、分散めっき装置は、分散めっき液１０を内部に保持するめっき槽１１と、めっき槽１１の底部に設けられた噴流ノズル１２と、めっき槽１１の側部に設けられた孔１３と噴流ノズル１２との間を接続する噴流配管１４と、孔１３からオーバーフローした分散めっき液１０を噴流ノズル１２に送るためのポンプ１５と、分散めっき液１０中で被めっき材１のめっき面を鉛直下向きとなるように配置するめっき治具１６と、電気めっきを行なうための直流電源１７と、直流電源１７に電気的に接続され、めっき槽１１の側部に設けられた陽極１８と、直流電源１７の陰極に電気的に接続され、めっき治具１６に取り付けられた金属板１９と、分散めっき液１０の液温を制御するためのヒーター２０と、分散めっき液１０に含まれる薄片状微粒子４の沈降及び凝集を抑制するための撹拌装置２１とを有する。なお、図２において、矢印は、噴流ノズル１２から噴射された分散めっき液１０の流れ方向を表す。
【００３２】
この分散めっき装置では、めっき処理を行う際に、ポンプ１５を起動させることにより、孔１３からオーバーフローした分散めっき液１０を、被めっき材１のめっき面に対して鉛直上向きに噴流ノズル１２から噴射させることができる。したがって、この分散めっき装置を用いることにより、電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜２を被めっき材１に形成することができる。
【００３３】
分散めっき装置に用いられるめっき槽１１、噴流ノズル１２及び噴流配管１４としては、分散めっき液１０に溶解したり、変形したりしない材料を用いて形成することが好ましい。例えば、めっき槽１１、噴流ノズル１２及び噴流配管１４は、塩化ビニルなどを主成分とする材料を用いて形成することができる。
噴流ノズル１２の個数及び形状は、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液１０を鉛直上向きに噴射させることができれば特に限定されず、被めっき材１の個数及び形状に応じて適宜設定することができる。特に、所望の特性を有する分散めっき皮膜２を安定して得る観点から、上記式（１）の条件を満たすことができるように、被めっき材１の個数及び形状に応じて噴流ノズル１２の個数及び形状を決定することが好ましい。
【００３４】
この分散めっき装置に用いられるその他の部材については、公知の分散めっき装置と同様のものを用いることができる。
例えば、電気銀めっきを行なう場合、陽極１８としては銀板を用いればよい。また、図２では、陽極１８をめっき槽１１の側部に設けた例を示したが、電気めっきをするために適した位置であれば、めっき槽１１のいずれの部分に設けてもよい。さらに、陽極１８は、電気めっきに適する形状であれば、特に限定されず、板状、メッシュ状などの各種形状であり得ると共に、必要に応じて補助陽極を別途設けてもよい。
電気銀めっきを行なう場合、金属板１９としては銅板を用いればよい。また、図２では、金属板１９をめっき槽１１の上方に設けた例を示したが、電気めっきをするために適した位置であれば、いずれの部分に設けてもよい。
【００３５】
この分散めっき装置を用いる際のめっき条件としては、特に限定されず、使用する分散めっき液１０の種類などに応じて適宜設定すればよい。例えば、分散めっき液１０として銀めっき液を用いる場合には、電流密度を１０Ａ／ｄｍ２以下とすることにより、所望の特性を有する銀めっき皮膜を安定して形成することができる。電流密度が１０Ａ／ｄｍ２を超えると、銀めっき皮膜にヤケなどの不良が発生することがある。
【００３６】
なお、上記では、電気めっき処理を行うことが可能な分散めっき装置の一例について説明したが、被めっき材１のめっき面に対して分散めっき液１０を鉛直上向きに噴射することができれば、他の各種手段を用い得ることは言うまでもない。
【００３７】
実施の形態４．
本実施の形態の分散めっき装置は、分散めっき液１０を噴射する手段が、めっき槽１１の底部に向けて分散めっき液１０を噴射することにより、めっき槽１１の底部で跳ね返された分散めっき液１０が、被めっき材１のめっき面に対して鉛直上向きに噴出される点で、実施の形態３の分散めっき装置と異なる。その他については、実施の形態３の分散めっき装置と同一である。そのため、実施の形態３の分散めっき装置と同一の部分については説明を省略する。
実施の形態３の分散めっき装置では、分散めっき液１０に含まれる薄片状微粒子４の沈降及び凝集を抑制するために、撹拌装置２１を用いて分散めっき液１０の撹拌を行わなければならない。そのため、撹拌装置２１を設置するために、分散めっき装置が大型化するという問題がある。そこで、本実施の形態の分散めっき装置では、分散めっき液１０を噴射する手段に、分散めっき液１０の撹拌を行う機能を付与することにより、この問題を解決したことを特徴としている。
【００３８】
図３は、本実施の形態の分散めっき装置の一例として、電気めっき処理を行うことが可能な分散めっき装置の概略断面図を示す。
図３において、分散めっき装置は、めっき槽１１の底面に対して約４５°の角度で分散めっき液１０を噴射する構造を有する噴流ノズル１２が、めっき槽１１の底部に２つ設けられている。
このような噴流ノズル１２を用いる分散めっき装置では、めっき処理を行う際に、ポンプ１５を起動させることにより、孔１３からオーバーフローした分散めっき液１０を、２つの噴流ノズル１２からめっき槽１１の底部に向けてそれぞれ噴射することにより、めっき槽１１の底部に衝突して跳ね返された分散めっき液１０が合流し、被めっき材１のめっき面に対して鉛直上向きの分散めっき液１０の噴流を形成することができる。このとき、分散めっき液１０をめっき槽１１の底部に向けて噴射しているため、めっき槽１１の底部に沈降した薄片状微粒子４を巻き上げて攪拌することができる。したがって、本実施の形態の分散めっき装置は、実施の形態３の分散めっき装置の効果に加えて、撹拌装置２１を設置する必要がないため、小型化が可能になるという効果を更に有する。
【００３９】
実施の形態５．
本実施の形態の分散めっき装置は、分散めっき液１０を噴射する手段の噴射口の面積が、被めっき材１のめっき面の面積よりも大きい点で、実施の形態３の分散めっき装置と異なる。その他については、実施の形態３の分散めっき装置と同一である。そのため、実施の形態３の分散めっき装置と同一の部分については説明を省略する。
分散めっき液１０を噴射する手段の噴射口の面積が、被めっき材１のめっき面の面積よりも小さい場合、被めっき材１の端部では、被めっき材１の中央部に比べて、分散めっき液１０の鉛直上向きの噴流が少なくなることがある。その結果、被めっき材１の端部において、所望の特性を有する分散めっき皮膜２が形成され難くなるという問題がある。そこで、本実施の形態の分散めっき装置では、分散めっき液１０を噴射する手段の噴射口の面積を被めっき材１のめっき面の面積よりも大きくすることにより、被めっき材１の端部においても、被めっき材１の中央部と同様に、分散めっき液１０の鉛直上向きの噴流が得られ易くしたことを特徴としている。
【００４０】
図４は、本実施の形態の分散めっき装置の一例として、電気めっき処理を行うことが可能な分散めっき装置の概略断面図を示す。
図４において、分散めっき装置は、被めっき材１のめっき面の面積よりも大きな噴射口の面積を有する噴流ノズル１２が設けられている。
このような噴流ノズル１２を用いる分散めっき装置では、めっき処理を行う際に、ポンプ１５を起動させることにより、孔１３からオーバーフローした分散めっき液１０を、被めっき材１のめっき面全体に対して鉛直上向きに噴流ノズル１２から噴射させることができる。したがって、本実施の形態の分散めっき装置は、被めっき材１のめっき面全体にわたって、電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜２を形成することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
被めっき材１として、直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状の銅板を用いた。また、分散めっき液１０は、シアン化銀カリウム９０ｇ／Ｌ及びシアン化カリウム６５ｇ／Ｌを溶解した純水に、予め酸処理が行われた平均粒径２０μｍのグラファイト微粒子（薄片状微粒子４）３０ｇ／Ｌを加えて攪拌混合することによって調製した。
まず、界面活性剤を添加した水酸化カリウムを含むアルカリ性の薬液（株式会社ＡＳＡＨＩ製ＳＣ−９０）に被めっき材１を浸漬して脱脂処理を行った。このとき、薬液の温度を６０℃、処理時間を５分とした。脱脂処理後、被めっき材１を純水に浸漬して水洗処理し、次に、希硫酸を含む酸性の薬液（株式会社ＡＳＡＨＩ製サンエースＺ−３１６）に浸漬して酸洗処理を行った。このとき、薬液の温度を２５℃、処理時間を３分とした。酸洗処理後、被めっき材１を水洗処理した。
次に、図２の分散めっき装置のめっき治具１６に被めっき材１を取り付けると共に、分散めっき液１０をめっき槽１１に投入した。めっき槽１１に分散めっき液１０を投入した後、撹拌装置２１によって分散めっき液１０の撹拌を行うと共に、ヒーター２０によって分散めっき液１０の液温を３０℃に調整した。分散めっき装置では、陽極１８として銀板を用い、噴流ノズル１２として内径が４０ｍｍのポリ塩化ビニル製のノズルを用いた。
次に、分散めっき液１０の循環流量を４０Ｌ／分、電流密度を０．９Ａ／ｄｍ２、めっき時間を２時間３０分として電気めっき処理を行うことにより、厚さが約１２０μｍの分散めっき皮膜２を形成した。この電気めっき処理において、式（１）の左辺は２Ｐａ、右辺は０．６１Ｐａであり、式（１）の条件を満たすことを確認した。
【００４２】
次に、分散めっき皮膜２を形成した被めっき材１を樹脂埋めした後、断面研磨を行い、光学顕微鏡を用いて、分散めっき皮膜２の中央部及び端部の断面観察を行った。分散めっき皮膜２の中央部の結果（光学顕微鏡写真）を図５に示す。図５に示されるように、分散めっき皮膜２の中央部では、多くのグラファイト微粒子（薄片状微粒子４）がめっき皮膜３に対して平行に近い状態で配向していることが確認された。また、分散めっき皮膜２の端部でも、中央部と同様の結果が得られた。
次に、図５の光学顕微鏡写真を用いて画像解析を行い、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角を求めた。その結果（度数分布図）を図６に示す。図６に示されるように、分散めっき皮膜２の中央部では、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角が４５°以下である割合は８６％であることが確認された。また、分散めっき皮膜２の端部についても同様の画像解析を行った結果、その割合は７１％であることが確認された。
【００４３】
（実施例２）
実施例２では、図３の分散めっき装置を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件にて電気めっき処理を行った。この分散めっき装置では、噴流ノズル１２として、内径が４０ｍｍのポリ塩化ビニル製のパイプに、めっき槽１１の底面に対して４５°の角度となるように空孔を形成した噴流ノズル１２を用いた。この空孔は、直径４ｍｍとし、２５ｍｍの間隔でチドリ状に形成した。この電気めっき処理によって形成された分散めっき皮膜２の厚さは約１２０μｍであった。また、この電気めっき処理において、式（１）の左辺は１．３Ｐａ、右辺は０．６１Ｐａであり、式（１）の条件を満たすことを確認した。
次に、分散めっき皮膜２を形成した被めっき材１について、実施例１と同様にして、分散めっき皮膜２の中央部及び端部の断面観察を行った。分散めっき皮膜２の中央部の結果（光学顕微鏡写真）を図７に示す。図７に示されるように、分散めっき皮膜２の中央部では、多くのグラファイト微粒子（薄片状微粒子４）がめっき皮膜３に対して平行に近い状態で配向していることが確認された。また、分散めっき皮膜２の端部でも、中央部と同様の結果が得られた。
次に、図７の光学顕微鏡写真を用いて画像解析を行い、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角を求めた。その結果（度数分布図）を図８に示す。図８に示されるように、分散めっき皮膜２の中央部では、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角が４５°以下である割合は８１％であることが確認された。
【００４４】
（実施例３）
実施例３では、図４の分散めっき装置を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件にて電気めっき処理を行った。この分散めっき装置では、噴流ノズル１２として、内径が８０ｍｍのポリ塩化ビニル製のノズルを用いた。この電気めっき処理によって形成された分散めっき皮膜２の厚さは約１２０μｍであった。また、この電気めっき処理において、式（１）の左辺は１．１Ｐａ、右辺は０．６１Ｐａであり、式（１）の条件を満たすことを確認した。
次に、分散めっき皮膜２を形成した被めっき材１について、分散めっき皮膜２の中央部及び端部の断面観察を行った。その結果、実施例１と同様に、多くのグラファイト微粒子（薄片状微粒子４）がめっき皮膜３に対して平行に近い状態で配向していることが確認された。
次に、実施例１と同様にして、光学顕微鏡写真を用いて画像解析を行い、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角を求めた。その結果、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角が４５°以下である割合は、分散めっき皮膜２の中央部で７５％、端部で７３％であることが確認された。この結果から、図２の分散めっき装置を用いた場合に比べて、図４の分散めっき装置を用いることにより、分散めっき皮膜２の中央部及び端部におけるグラファイト微粒子の配向状態を均一化することができることがわかった。
【００４５】
（比較例１）
比較例１では、図９の分散めっき装置を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件にて電気めっき処理を行った。なお、図９の分散めっき装置は、分散めっき液１０中で被めっき材１のめっき面を水平方向となるように配置する点で、図２の分散めっき装置と異なる。この電気めっき処理によって形成された分散めっき皮膜２の厚さは約１２０μｍであった。
次に、分散めっき皮膜２を形成した被めっき材１について、分散めっき皮膜２の中央部の断面観察を行った。その結果（光学顕微鏡写真）を図１０に示す。図１０に示されるように、多くのグラファイト微粒子がめっき皮膜３に対して平行に近い状態で配向している割合が非常に少ないことが確認された。
次に、図１０の光学顕微鏡写真を用いて画像解析を行い、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角を求めた。その結果、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角が４５°以下である割合は５０％であることが確認された。
【００４６】
（比較例２）
実施例１で調製した分散めっき液１０を１Ｌビーカーに投入し、分散めっき液１０中で被めっき材１のめっき面を水平方向となるように配置すると共に、被めっき材１のめっき面と対向するように銀板を配置した。そして、被めっき材１を陰極、銀板を陽極１８に接続して通電し、電気めっき処理を行った。電気めっき処理の際、回転撹拌子を用いて分散めっき液１０を撹拌すると共に、電流密度を０．９Ａ／ｄｍ２、めっき時間を２時間３０分とした。なお、被めっき材１としては、実施例１と同様のものを用いた。この電気めっき処理によって形成された分散めっき皮膜２の厚さは約１２０μｍであった。
次に、分散めっき皮膜２を形成した被めっき材１について、分散めっき皮膜２の中央部の断面観察を行った。その結果（光学顕微鏡写真）を図１１に示す。図１１に示されるように、多くのグラファイト微粒子がめっき皮膜３に対して平行に近い状態で配向している割合が非常に少ないことが確認された。
次に、図１１の光学顕微鏡写真を用いて画像解析を行い、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角を求めた。その結果、めっき皮膜３に対するグラファイト微粒子の劈開面のなす角が４５°以下である割合は５０％であることが確認された。
【００４７】
次に、実施例１〜２及び比較例１〜２で作製した分散めっき皮膜２について、耐摩耗性をピンオンディスク（ＰＯＤ）試験を用いて評価した。ここで、ＰＯＤ試験とは、円盤状のサンプル（ディスク）と、先端に球面加工を施した円柱状のピンとを準備し、ディスクに荷重をかけてピンの球面加工部分を接触させた状態でディスクを回転させて、一定距離を摺動させた後、ディスクの摩耗量からサンプルの耐摩耗性を評価する試験である。この評価では、荷重を４Ｎ、摺動距離を４０００ｍ、摺動速度を４ｍ／秒とした。
その結果、比較例１の分散めっき皮膜２の摩耗量を１００％とした場合に、実施例１の分散めっき皮膜２の摩耗量が６６％、実施例２の分散めっき皮膜２の摩耗量が７０％、比較例２の分散めっき皮膜２の摩耗量が９８％となった。したがって、実施例１及び２の分散めっき皮膜２は、比較例１及び２の分散めっき皮膜２に比べて耐摩耗性に優れていることが確認された。
【００４８】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、微粒子の使用量を低減し、且つ電気伝導性、熱伝導性、耐食性などの特性の低下を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた分散めっき皮膜２を提供することができる。また、本発明によれば、上記のような特徴を有する分散めっき皮膜２を形成するのに適した分散めっき方法及び分散めっき装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  被めっき材、２  分散めっき皮膜、３  めっき皮膜、４  薄片状微粒子、１０  分散めっき液、１１  めっき槽、１２  噴流ノズル、１３  孔、１４  噴流配管、１５  ポンプ、１６  めっき治具、１７  直流電源、１８  陽極、１９  金属板、２０  ヒーター、２１  撹拌装置。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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