(57)【要約】  【課題】  酸化皮膜や不働態化膜が形成されやすい母材金属上に、金などの貴金属めっきを行う場合においても密着性が優れためっき層の形成を低コストで行うことが可能な金属皮膜形成法を提供する。また、順送プレス工程を含む端子金具などのプレスラインにめっき工程をインライン化できる金属皮膜形成製品の製造方法と製造装置を提供する。  【解決手段】  金属皮膜形成法は、母材金属の表面にレーザビームを照射して母材金属の表面活性化を行う表面活性化工程、母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、母材金属の表面に塗布された貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含む。また、母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う。【選択図】  図１
2015067855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成方法であって、
前記母材金属の表面にレーザビームを照射して前記母材金属の表面活性化を行う表面活性化工程、
前記母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、
前記母材金属の表面に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程の前に、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程を有し、
前記表面活性化工程は、さらに、前記母材金属の表面にコーティングされた前記撥液剤を分解除去することにより前記貴金属ナノ粒子分散液の塗布領域を限定するものであることを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属皮膜形成方法において、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程の後で前記貴金属ナノ粒子焼結工程の前に、前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる溶媒乾燥工程を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程は、遠赤外線ヒータを用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程で用いる前記遠赤外線ヒータは、前記貴金属ナノ粒子分散液が放射エネルギーを吸収する波長領域に高い放射エネルギー分布を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程は、波長が５００から５５０ナノメートルのレーザ光を用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項７】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を含む金属皮膜形成製品の製造方法であって、
前記順送プレス工程と、前記金属皮膜形成工程は同一ラインで行われ、
前記金属皮膜形成工程は、
前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程を経た前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程と、
前記撥液剤コーティング工程を経た前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域にレーザビームを照射して表面活性化を行う表面活性化工程と、
前記表面活性化工程を経た前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触方式により塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程を経た前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を遠赤外線ヒータにより蒸発させる溶媒乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記母材金属に位置同定部が設けられており、
前記金属皮膜形成工程における前記表面活性化工程、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程は、前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化工程におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程におけるレーザビーム照射領域が重なるように実施されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の後に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記順送プレス工程で、前記位置同定部として用いるパイロットホールを形成することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の前に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記金属皮膜形成工程の前に、前記位置同定部として用いるパイロットホールを前記母材金属に形成する工程を有することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１１】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
前記順送プレス工程を実施するプレス装置と、
前記プレス装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の表面活性化を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１２】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
母材金属の位置同定部として用いられるパイロットホールを前記母材金属に形成するパイロットホール形成装置と、
前記パイロットホール形成装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記パイロットホール形成装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の表面活性化を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に対して順送プレスを実施するプレス装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の金属皮膜形成製品の製造装置において、
前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置は、同一のケースに設けられ、前記送り装置は、前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置に共用の送り装置であることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属皮膜形成方法並びに金属皮膜形成製品の製造方法及び製造装置に係り、特に、電子機器用のコネクター、スイッチ、メモリーカード、リードフレーム、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)センサーなどに用いられる接点、端子材料への導電性皮膜の形成に好適な金属皮膜形成方法並びに金属皮膜形成製品の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン、ＵＳＢメモリー、ＳＤカードなど用の電気接点は精密で微細な金属プレス加工により成形加工された端子金具が用いられている。電気接点用などの端子金具の製造は、金属プレス加工マシンによりプレス成形加工し、その後、金や銀の部分電気めっきを行っている。プレス加工には順送プレス金型を用いた、高速クランクプレスが通常使用される。複雑で精密な電気接点構造が求められるコネクターでは高速サーボプレスが、また、大電流容量のハイパワーデバイス用コネクターでは鍛造プレスなどが使用される傾向にある。プレス加工と電気めっき加工はライン速度の相違から通常別ラインで行われている。このため、端子金具の生産性向上に限界がある。また、電気めっき加工は、部分めっきを行うために、専用マスク使用や、部分めっきレジストの塗布、現像、めっきレジストの剥離などのプロセスを必要とするために高価となる。また、湿式のめっき方法は、環境汚染の原因となる薬品を多く用いるため、廃液処理、排水処理に要するコストがかかり高価となる。
【０００３】
このような課題を解決するものとして、特許文献１に記載されためっき方法がある。この特許文献１には、金属プレス加工で打ち抜かれた銅合金からなるメス型端子金具に対して、折り曲げ加工する前にインクジェット印刷方式で導電性粒子（金粒子）を含んだインクをオス型端子と接触する部分に印刷し、その後パルスレーザビームを印刷箇所に照射して、端子金具の表面に所望の厚さと大きさのめっき層を形成する方法が記載されている。レーザビーム照射前には溶媒を乾燥させて取り除くようにしている。そして、この特許文献１では、めっき層形成後に折り曲げ加工してメス型端子を製造している。また、特許文献１では、従来の打ち抜き、折り曲げ加工が行われる端子金具の製造ラインに、これらインクジェット装置とパルスレーザビーム照射装置を組み入れて、順送により端子製造が可能であるとしている。
【０００４】
また、特許文献２には、撥液剤被覆層により表面をコートした基板上に、所定の塗布液厚で金属ナノ粒子分散液を塗布し、該塗布液層の表面から、所定の波長のレーザ光を垂直照射し、金属ナノ粒子分散液と接する撥液剤被覆層のレーザ露光領域を選択的に除去し、引き続き、塗布液層に所定の波長のレーザ光を照射し、基板と塗布液層との界面の温度を上昇させ、該基板表面に高い密着性を示す金属ナノ粒子焼結膜を形成させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-２５９６７４号
【特許文献２】特開２００８-１３５８８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、端子金具の材料として銅合金が用いられている。そして、特許文献１では、導電性粒子は、融点が１０６４℃の金粒子であって、銅の融点１０８３℃とほぼ同じであることから、金めっき層を銅母材表面に定着することができると記載されている。また、端子金具に錫めっきが施されている場合には、錫の融点が２３２℃と低いために、金粒子は溶融せず、錫めっき層のみが溶融するために、金粒子は錫めっき層表面にろう付けのように定着されると記載されている。
【０００７】
しかし、特許文献１は、金粒子と銅母材との融点の違いが無いため、実際には母材を溶融損傷なく金めっき層を形成することは困難である。また、金の融点まで加熱するには、レーザ照射時間が長くなる。このため、めっき層を形成する工程のライン速度が、プレス工程のライン速度よりも大幅に遅くなる可能性があり、めっき層を形成する工程の金属順送プレス加工へのインライン化は実際には困難である。また、錫めっき層を有する端子金具の場合には、溶融する錫めっき層中に金粒子が分散し、金めっきの表層を形成できないという課題も生じる。
【０００８】
また、特許文献２においては、銅や銅合金基板などの金属基板を用いることが示されている。レーザ照射による局所加熱が行われ、基板表面の温度上昇に伴う相互拡散により、金属基板表面と金属ナノ粒子焼結膜界面の高い密着が得られる。銅や銅合金は、金や銀などの金属と相互拡散を起こしやすい金属として知られる。このために、密着性に優れた金属ナノ粒子焼結膜が得られるが、金属ナノ粒子焼結膜の厚さが１μｍ以下と薄い場合、表面まで下地銅原子が拡散して表面に銅と金属ナノ粒子焼結膜の合金層を形成する。
【０００９】
このため、最近、コネクターなどの接触端子では合金層形成による電気抵抗の低下を防ぐために、銅や銅合金の表面に、銅の拡散バリア層としてニッケルめっき層を設けるのが一般的である。また、最近では、銅や銅合金の代わりに、より安価なＳＵＳ３０４などのステンレス材料が用いられるようになっている。本発明者等の検討によれば、これらニッケルめっきやステンレスの表面には、強固な不働態化皮膜層を有するために、特許文献１や特許文献２に記載の方法では、密着性に優れためっき層を形成することは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、酸化皮膜や不働態化膜が形成されやすい母材金属上に、金などの貴金属めっきを行う場合においても密着性が優れためっき層の形成を低コストで行うことが可能な金属皮膜形成法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、順送プレス工程を含む端子金具などのプレスラインにめっき工程をインライン化できる金属皮膜形成製品の製造方法と製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成方法であって、母材金属の表面にレーザビームを照射して母材金属の表面活性化を行う表面活性化工程、母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、母材金属の表面に塗布された貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を含む金属皮膜形成製品の製造方法と製造装置であって、順送プレス工程と、金属皮膜形成工程は同一ラインで行われ、金属皮膜形成工程は、母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄工程と、洗浄工程を経た母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程と、撥液剤コーティング工程を経た母材金属の貴金属めっきが施される領域にレーザビームを照射して表面活性化を行う表面活性化工程と、表面活性化工程を経た母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触方式により塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程と、貴金属ナノ粒子分散液塗布工程を経た母材金属に塗布された貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を遠赤外線ヒータにより蒸発させる溶媒乾燥工程と、乾燥工程を経た母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の金属皮膜形成製品の製造方法と製造装置は、好ましくは、母材金属に位置同定部が設けられており、金属皮膜形成工程における表面活性化工程、貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、及び、貴金属ナノ粒子焼結工程は、位置同定部を非接触で検知して、表面活性化工程におけるレーザビーム照射領域、貴金属ナノ粒子分散液塗布工程における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、貴金属ナノ粒子焼結工程におけるレーザビーム照射領域が重なるように実施されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸化皮膜や不働態化膜が形成されやすい母材金属上に、金などの貴金属めっきを行う場合においても密着性が優れためっき層の形成を低コストで行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、順送プレス工程を含む端子金具などのプレスラインにめっき工程をインライン化することが可能となる。
【００１７】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る金属皮膜形成製品の製造設備を示す図。
【図２】プレス成形されたコネクター用の端子金具の形状を示す図。
【図３】電気ニッケルめっきを施したステンレスＳＵＳ３０４の表面活性化処理前後の酸化皮膜の状態をＸ線光電子分光法により分析した結果を示す図。
【図４】位置同定部を用いた金属条（母材金属）の位置決め方法を説明する図。
【図５】本発明の他の実施例に係る金属皮膜形成製品の製造設備を示す図。
【図６】パイロットホール加工を施した金属条の形状を示す図。
【図７】本発明の実施例で用いられる遠赤外線ヒータの分光放射率を示す図。
【図８】本発明の実施例で用いられる遠赤外線ヒータの分光放射発散度曲線を示す図。
【図９】本発明の実施例で用いられる金ナノ粒子分散液の赤外透過スペクトルを示す図
【図１０】プレス成形と貴金属めっきが施されたコネクター用の端子金具の形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００２０】
先ず、本発明に至った経緯について説明する。
【００２１】
本発明は、端子金具などの電気接点に用いられる金や銀などの貴金属めっきとして貴金属ナノ粒子焼結膜を形成する金属皮膜形成方法に関する。
【００２２】
貴金属ナノ粒子焼結膜は、特許文献２に記載のように形成すれば、密着性の優れた金属皮膜である。しかし、ステンレス材料や電気ニッケルめっきを表面に施したリン青銅などの母材金属（基材）上に、貴金属ナノ粒子焼結膜を形成する場合、母材金属の表面に形成される不働態化膜（酸化皮膜）により、密着性に優れた貴金属ナノ粒子焼結膜を形成することが困難である。
【００２３】
すなわち、ステンレス材料の場合、ニッケル、クロムなどを含み、表面にこれらの酸化物主体の不働態化膜を形成する。ステンレス材料はこの不働態化膜の形成によって耐食性が向上するが、湿式の電気めっきによってもステンレス材料への密着性に優れた貴金属めっき膜の形成は困難である。ステンレスの不働態化膜の厚さは、通常１〜１０ｎｍである。この不働態化膜は、非常に緻密で、かつ安定であるために、高耐食性を示す。不働態化膜は、塩酸などのハロゲン元素を含む酸性の水溶液によって、急速に溶解除去される。しかし、貴金属ナノ粒子焼結膜の形成プロセスにおいては、これら化学薬品を用いることなく、ドライプロセスで不働態化膜を除去することが望まれる。しかも、例えば、１００から１０００ｓｐｍ（ｓｐｍ：１分間あたりのプレスショット数（抜き、曲げ、鍛造加工などのプレスパンチ降下による加工回数））の順送プレス金型を用いた高速プレスラインに電気接点用の貴金属ナノ粒子焼結膜の形成プロセス（貴金属めっきプロセス）を導入する場合には、０．０６秒以下の時間で不働態化膜を除去しなければならないが、このような不働態化膜の除去を実現する方法はこれまで考えられていない。
【００２４】
また、電気めっきなどでリン青銅上などに形成されたニッケルめっき膜は、ステンレスと同様に表面に酸化皮膜（酸化ニッケル膜）を形成し、密着性が優れた貴金属めっき膜を形成することが困難である。ニッケルめっき膜に貴金属の電気めっきを施す場合、表面の酸化ニッケル膜を溶解除去できる特殊なウッドニッケル浴（塩酸浴）と呼ばれるめっき浴を用いた電気ニッケル下地めっきが行われる。このウッドニッケル下地めっきは、ストライクニッケルめっきとも通称され、浴電圧が高く、通常０．１μｍ程度のアンカー効果（投錨効果）の高い極薄の電気ニッケルめっきが可能となる。この極薄のストライクニッケルめっき膜の表面に、シアン化合物を含む銀または金めっき液を用いると、ニッケル面が酸化することなく貴金属の電気めっきを行うことができる。しかし、このような電気めっきは、低コスト化が困難であり、また、シアン化合物など、人体に有害な化学薬品や環境汚染に繋がる化学物質を使用することになる。また、このような電気めっきは、例えば、１００から１０００ｓｐｍの順送プレス金型を用いた高速プレスラインに導入することは不可能である。
【００２５】
ステンレス表面や電気ニッケルめっき表面に形成される不働態化膜（酸化皮膜）を、ドライプロセスにより除去できれば、密着性が優れた貴金属ナノ粒子焼結膜を形成することが可能となる。また、不働態化膜（酸化皮膜）を、高速に除去できれば、例えば、１００から１０００ｓｐｍの高速プレスラインに貴金属ナノ粒子焼結膜の形成プロセス（貴金属めっきプロセス）を導入できる可能性がある。
【００２６】
本発明者等は、種々検討の結果、大気中条件下において、レーザビームをステンレスや電気ニッケルめっき膜などの母材金属（基材）に照射することにより、加工範囲（面積）の大きさにもよるが、最短０．０１秒以下の時間で不働態化膜（酸化皮膜）を除去できることを見出した。
【００２７】
すなわち、本発明者等は、金属へのレーザマーキング法を応用することにより、不働態化膜（酸化皮膜）を最短０．０１秒以内の瞬時に除去できることを見出した。これは、例えば、１００から１０００ｓｐｍの順送プレス金型を用いた高速プレスラインに電気接点用の貴金属ナノ粒子焼結膜の形成プロセス（貴金属めっきプロセス）を導入する場合に必要とされる加工時間（０．０６秒以下）を満たすものである。
【００２８】
金属へのレーザカラーマーキングにはＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）およびその第２、第３、第４高調波が用いられている。レーザカラーマーキングは、この特定波長のレーザ光を大気中で金属表面に照射し、金属表面に酸化皮膜や窒化膜をレーザ光照射部のみに部分的に形成させ、その酸化皮膜、窒化膜の厚さにより生ずる干渉色を利用してマーキングを行うものである。この手法は、酸化皮膜、窒化膜の厚さ選定により、干渉色の色彩が変化するために、レーザ着色またはレーザカラーマーキングなどと呼ばれている。
【００２９】
本発明者等は、波長、周波数、出力を調整したレーザ光を大気中で金属表面に照射すると、金属表面の不働態化膜（酸化皮膜）のみを除去でき、しかも大気中でも酸化皮膜や窒化膜を生じさせないことが可能であることを見出した。
【００３０】
また、金属表面に金属ナノ粒子分散液（通常、金属ナノ粒子インク、金属ナノ粒子の導電性ペーストなどと呼ばれる）を塗布して金属ナノ粒子のレーザ焼結を行う場合、特許文献２に記載のように、金属表面に撥液剤をあらかじめ塗布して、インクジェット印刷などによる吐出インク（金属ナノ粒子分散液）の飛散や表面拡張を防止して、安定した形状のパターン印刷を行う手法がとられている。基材との密着性に優れた金属ナノ粒子焼結膜を得るには、不働態化膜と同時に撥液剤を除去する必要がある。本発明者等は、表面の撥液剤とステンレス表面やニッケルめっき表面の不働態化膜を、条件を調整することにより、１回のレーザビーム照射で同時に除去することが可能であることも見出した。
【００３１】
本発明では、この撥液剤と表面の不働態化膜を同時にレーザビーム照射によって除去するとともに、大気中でも新たな不働態化膜を形成することなく、金属表面に瞬時に新生面を形成させ、その新生面上に高密着性の貴金属ナノ粒子焼結膜（レーザ焼結膜）を形成するものである。言い換えれば、本発明では、高密着性の貴金属ナノ粒子焼結膜が形成可能なように、貴金属ナノ粒子分散液を塗布する前に、レーザビーム照射によって母材金属の表面活性化を行うようにしたものである。
【００３２】
本発明では、レーザビーム照射という簡易なドライプロセスによる不働態化膜の除去により、ステンレスやニッケルめっきリン青銅など母材金属に高密着性の貴金属ナノ粒子焼結膜を形成することが可能となる。
【００３３】
また、例えば、１００から１０００ｓｐｍの高速プレスへの貴金属めっき膜形成プロセスのインライン化では、１点を０．６から０．０６秒で貴金属ナノ粒子の焼結を行う必要があるが、非接触式の貴金属ナノ粒子分散液印刷などを組み合わせることによって、端子金具などの電気接点部への選択的な貴金属の部分めっき膜形成プロセスとして端子金具などのプレス成形加工ラインに導入することが可能となる。プレス成形加工と貴金属ナノ粒子焼結膜形成プロセスが一体化され、端子金具などの製造コストも大きく低減できる。
【００３４】
また、本発明の金属皮膜形成方法（貴金属めっき方法）は、湿式の電気めっきと比較して、次のような効果がある。すなわち、人体に有害な化学薬品や環境汚染に繋がる化学物質を使用しないため、安全であり、かつ、地球環境保全に対して有効な製造方法を実現できる。また、プロセスを簡略化でき、しかも湿式の電気めっきにおける廃液処理や洗浄排水の処理装置が不要である。このことから省エネルギー対策に優れ、大幅なＣＯ２の削減が可能で、地球温暖化防止にも貢献できる。また、湿式の部分電気めっきでは、めっきマスクやレジスト膜により部分めっきを行うが、めっきマスクからのめっき液の浸透、めっき液浸漬による部分めっきレジスト剥離などにより、例えば、φ０．１ｍｍからφ０．５ｍｍ程度の微細部分めっきは困難である。本発明では、貴金属ナノ粒子分散液の精密微細印刷を適用することにより、φ０．１ｍｍからφ０．５ｍｍ程度の微細めっきを容易に実現できる。また、湿式の電気めっきにおける機械的マスキング法による部分めっきと比較して、貴金属の使用量（目付量）を１/１０以下に削減することが可能となり、大幅なコストダウンが可能である。
【００３５】
次に、図面を用いて、本発明の実施例の金属皮膜形成製品の製造方法及び製造装置の概要を説明する。
【００３６】
以下に説明する本発明の実施例は、順送プレス金型による高速金属プレス成形加工ラインに、金属表面活性化用のレーザ光照射プロセス、貴金属ナノ粒子分散液塗布プロセス、貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒を高速乾燥させるプロセスを順次配置し、その後連続してレーザ光を貴金属ナノ粒子分散液に照射するプロセスを設けて、金属プレス成形加工品の表面に高密着性の金属皮膜を形成するものである。
【００３７】
図１は、本発明の実施例に係る金属皮膜形成製品の製造設備を示す。金属皮膜形成製品の製造設備は、母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行うように構成されており、母材金属を金属条１として供給する金属条供給装置である巻出しリールスタンド３、順送プレス工程を実施するプレス装置である高速プレスマシン６、プレス工程において母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽７、母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽９、母材金属の貴金属めっきが施される領域の表面活性化を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置１１、母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２、母材金属に塗布された貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータ１４を複数備えた赤外線乾燥炉１３、溶媒が一部蒸発した貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置１５、金属条を巻き取る巻取装置である巻取りリールスタンド１６を備える。
【００３８】
巻出しリールスタンド３には、長さ１００から５００ｍ程度の金属条１を巻き取ったリール２が懸架されている。金属条１は、例えばコネクター用途では、厚さ０．８から１．５μｍ程度の電気ニッケルめっきを施したリン青銅、またはステンレス（ＳＵＳ３０４など）である。金属条１の厚さは０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の範囲であり、コネクターの種類により選定される。金属条１は、高速プレスマシン６における順送プレス金型５の幅に合わせ１０ｍｍから１００ｍｍ程度の幅にスリット加工されている。
【００３９】
巻出しリールスタンド３からガイドロール４を経由して金属条１を高速プレスマシン６に搭載された順送プレス金型５に連続して送り出す。高速プレスマシン６では順送プレス金型５を用いて１００から１０００ｓｐｍ程度の端子金具のプレス成形加工が行われる。
【００４０】
図２にプレス成形されたコネクター用の端子金具の形状の一例を示す。端子金具には、挿入端子金具（雄端子）と挿入端子の受け側となる受け端子（雌端子）とがある。図２は挿入端子金具の例を示す。挿入端子金具は、電気接点部２０、外部接続端子２１からなり、電気接点部２０には、雌端子との接触部分に貴金属の部分めっき処理が施されるめっきエリア２２を有する。貴金属めっきには銀めっき、パラジウムめっき、金めっきなどが用いられるが、価格と接触抵抗の安定性から金めっきが多用されている。コネクターに使用される端子金具の主材料はバネ性の高いリン青銅が多用されるが、最近ではコスト低減のためにステンレスも用いられている。これら主材料への貴金属めっきは、リン青銅の場合には、電気ニッケル下地めっきを行い、その上に貴金属めっきがなされる。電気ニッケル下地めっきは、リン青銅に含まれる銅の貴金属めっき表面への固相拡散を防止するのが目的である。
【００４１】
プレス工程では、表面活性化用レーザ光照射装置１１におけるレーザビーム照射領域、貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、焼結用レーザ光照射装置１５におけるレーザビーム照射領域が重なるように、これらの装置に設けられた送り装置１８ａ，１８ｃを駆動制御する際に用いられる位置同定用のパイロットホール（位置同定部）２３が形成されている。位置同定部を用いた送り装置の駆動制御については後述する。
【００４２】
高速プレスマシン６において、抜き、曲げ、絞り、鍛造などのプレス成形加工が終了した金属条１は、洗浄槽７に導入される。洗浄槽７は、２ｍ程度の長さを有し、浸漬長さを長くするために、槽内で金属条１が上下に蛇行して移動するように複数のガイドロール８が設けられている。洗浄槽７内ではプレス成形加工オイルの洗浄が行われる。プレス加工オイルの洗浄には、例えば炭化水素系の溶剤が用いられる。プレス成形加工オイルの洗浄時間は、洗浄槽の長さ（蛇行による場合、蛇行による増加した浸漬長さ）と高速プレスマシン６における加工速度（または搬送速度）によって決定される。洗浄時間を短縮するために、超音波洗浄を併用しても良い。
【００４３】
洗浄が完了した金属条１は、撥液処理槽９に導入される。撥液処理槽９内では金属条１がガイドロール１０を通過して撥液剤に浸漬し、端子金具の全体に撥液処理が行われる。撥液剤には市販のフッ系やシリコーン系のものが用いられている。撥液処理時間は、端子金具の表面に撥液剤が濡れ広がれば良く１０秒程度の短時間で終了する。
【００４４】
撥液処理が完了した金属条１は、熱線ヒータ１７で撥液剤を乾燥させて、表面活性化用レーザ光照射装置１１に導入される。表面活性化用レーザ光照射装置１１では、波長５００から５５０ｎｍのレーザ光が母材金属である金属条にスポット照射される。このレーザビーム照射により、端子金具表面の撥液処理層および不働態化膜（酸化皮膜）を同時に除去し表面の活性化処理を行う。レーザ光のビーム径は、電気接点部２０のめっきエリア（貴金属めっき処理部）２２の大きさ、形状と同等とし、例えば、φ０．１ｍｍからφ０．５ｍｍ程度とする。波長５００から５５０ｎｍのレーザ光には、例えば波長が１０６４ｎｍのＹＡＧレーザおよびＹＶＯ４レーザの高調波を用いることができる。レーザ光の出力は０．１〜２Ｗの範囲で端子金具用材料の種類、厚さ、およびプレス成形加工形状に合わせて選定する。また、レーザの周波数は１０〜１００ｋＨｚ、パルス幅は１０から１００μｓの範囲とするのが良い。この条件の選定により、撥液処理層とリン青銅の電気ニッケルめっき表面の酸化皮膜が同時に除去される。またステンレス材料の場合には、撥液処理層と不働態化膜が同時に除去される。レーザ出力を必要以上に上げた場合、金属の酸化皮膜や不働態化膜下の母材金属が溶融するので、酸化金属や不働態化膜のみを分解除去することが好ましい。レーザ出力を必要以上に上げ、レーザ照射部の金属が溶融蒸発し、レーザ照射部が凹部となる場合、電気接点用端子金具としての性能に影響を及ぼすためである。具体的には、電気接点部の接触面積が小さくなり、接点部の電気抵抗が大きくなるなどの問題が生ずる。レーザの照射時間は０．０５〜０．１秒程度の範囲で、高速順送プレス加工速度１００〜１０００ｓｐｍに応じて選定する。φ０．１ｍｍからφ０．５ｍｍの領域をレーザビーム照射する場合、同径のレーザビーム径でなく、例えばφ２５μｍ程度のレーザビーム径として、１０μｍピッチ間隔で、ガルバノミラーを用いてレーザ走査しても良い。
【００４５】
図３を用いて本発明におけるレーザビーム照射による活性化処理の効果を説明する。図３は、電気ニッケルめっきを施したステンレスＳＵＳ３０４の表面活性化処理前後の酸化皮膜の状態をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により分析した結果を示す。
【００４６】
金属条（母材金属）は、厚さ０．８から１．５μｍの電気ニッケルめっきを施したステンレス３０４である。金属条（母材金属）の厚さは０．５０ｍｍである。撥液処理後、波長５３２ｎｍのレーザ光を照射した。波長５３２ｎｍのレーザ光には波長１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力は０．５４Ｗ、繰り返し周波数は４０ｋＨｚ、パルス幅は２５μｓとした。φ０．８ｍｍの領域をφ２５μｍのレーザビーム径で、３０μｍピッチ間隔で、ガルバノミラーを用いて走査してレーザ照射し、金属条の表面活性化処理を行った。レーザ光の照射時間は０．０４８秒とした。
【００４７】
日本電子株式会社製光電子分光装置(ＪＰＳ-９０１０ＴＲ)を用い、Ｘ線光電子分光法により、活性化処理前後の電気ニッケルめっき表面の化学結合状態について分析を行った。分析はＮｉ２ｐ３／２スペクトルに注目して行った。
【００４８】
図３は、活性化処理前後の電気ニッケルめっき表面のＮｉ２ｐ３／２スペクトルを示す。縦軸は、Ｎｉ２ｐ３／２スペクトルの強度を任意単位で示したもので、横軸はＮｉ２ｐ３／２結合エネルギー（ｅＶ）を示す。また、下側のスペクトル分布は活性化処理前のスペクトル分布を示し、上側のスペクトル分布は活性化処理後のスペクトル分布を示す。図３より、ステンレスＳＵＳ３０４に施された電気ニッケルめっき表面では、８５２．４ｅＶおよび８５６．５ｅＶにピークが得られており、これらは、それぞれニッケル金属およびニッケル酸化物の結合エネルギーである。活性化処理後にはニッケル酸化物のピークが小さくなり、ニッケル金属のピークが大きくなる傾向にある。また、活性化処理前後のステンレスＳＵＳ３０４に施された電気ニッケルめっき表面の酸素およびニッケルのＸＰＳスペクトルのピーク面積比は、酸素（Ｏ）が８９から７０ａｔ％、ニッケル（Ｎｉ）が１１から３０ａｔ％となった。従って、活性化処理によりステンレスＳＵＳ３０４に施されたニッケルめっき表面の酸化皮膜が除去され、ニッケル金属が占める割合が大きくなったことがわかる。すなわち、波長５３２ｎｍのレーザ光を金属条（母材金属）表面に照射することにより、金属条（母材金属）表面の酸化皮膜の除去および活性化が可能となる。なお、酸化皮膜はレーザビーム照射によるアブレーションによって除去されたものと考えられる。
【００４９】
本発明では、波長、周波数、出力を調整したレーザ光を母材金属表面に照射することにより、金属表面の不働態化膜（酸化皮膜）のみを除去するものであるが、これらの波長、周波数、出力の条件は、上述した範囲を参照して事前に実験を行い、Ｘ線光電子分光法などにより金属表面の状態を確認して適宜決定することができる。
【００５０】
レーザビーム照射は、端子金具に加工されたパイロットホール（位置同定部）２３を基準として位置を決定して行う。図４を用いて金属条（母材金属）の位置決め方法を説明する。
【００５１】
表面活性化用レーザ光照射装置１１には、位置同定部の位置を検出する非接触式の位置検出装置４０が設置されている。位置検出装置４０は、投受光型の小スポットファイバーセンサ４１を用いたものである。パイロットホール（位置同定部）２３が通過する位置に小スポットファイバーセンサ４１の位置が合うように、小スポットファイバーセンサ４１の位置は治具により金属条の送り方向と交差する方向に移動可能になっている。小スポットファイバーセンサ４１により光の遮り状況を検出し、金属条の送り方向の位置を同定できる（金属条を決められた位置に停止できる）。したがって、レーザビーム光の位置（送り方向の位置）を固定すれば、位置同定部を基準として、金属条の決められた位置（電気接点部２０のめっきエリア２２の位置）に金属レーザビームを照射することができる。このような方法によれば、レーザビーム照射をパイロットホール基準±１５μｍ程度の精度で行うことができる。なお、製品ピッチと異なる他の用途のパイロットホールがある場合や、パイロットホールの同一線上に他の形状抜き穴が存在してパイロットホールを基準として製品ピッチで検出できない場合もあるので、そのような場合には、製品形状に基づき位置同定部を設定することができる。例えば、図２における符号２４の箇所を位置同定部として用いることができる。この場合、治具により符号２４の箇所まで小スポットファイバーセンサ４１の位置を移動させる。
【００５２】
なお、例えば、パイロットホール２３に固定ピン（メカ的パイロットピン）を挿入することで、金属条１を常に一定の位置に位置決めすることもできるが、一般的に、メカ的パイロットピンを挿入しての位置決めでは処理速度に限界があるので、位置同定部をセンシングして位置決め（製品停止）を行うことが望ましい。
【００５３】
めっきエリアを活性化した金属条１は貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２に移送される。貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２では、レーザビーム照射で活性化した表面部分に貴金属ナノ粒子分散液を塗布する。貴金属ナノ粒子分散液は、特許文献２に詳しく説明されているので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、貴金属ナノ粒子分散液は、貴金属ナノ粒子の導電性ペーストや、貴金属ナノ粒子インクとも呼称される。貴金属ナノ粒子分散液としては、金ナノ粒子分散液、銀ナノ粒子分散液、パラジウムナノ粒子分散液などが用いられる。貴金属ナノ粒子分散液の塗布には非接触式の塗布装置であるインクジェット印刷、高速ディスペンサーなどを用いることができる。貴金属ナノ粒子分散液の塗布は、前工程の活性化処理のためのレーザビーム照射位置同様に、パイロットホール基準として位置を決定して行う。インクジェットヘッドや、ディスペンサーノズルの位置を固定することで、端子金具のパイロットホール基準±１５μｍの位置精度で貴金属ナノ粒子分散液を塗布することができる。貴金属ナノ粒子分散液の塗布量は、レーザ焼結後の焼結膜厚が得られる塗布量とする。１点（端子金具の電気接点となる１領域範囲）の塗布時間は、非接触式の塗布装置である高速インクジェット印刷ヘッドや高速吐出型のディスペンサーを用いることで、０．０５〜０．１秒以内を達成できる。またレーザビーム照射で活性化処理した部分以外の外周には撥液剤が残存しているために、レーザビーム照射による活性化処理した領域以外に貴金属ナノ粒子分散液が濡れ広がらない効果が得られ、印刷精度は基本的にレーザビーム照射による活性化処理位置で決定される。すなわち、表面活性化用レーザ光照射装置１１において、φ０．１ｍｍからφ０．５ｍｍの領域を活性化すれば、高精度な微細印刷が可能となる。
【００５４】
なお、図１に示す金属皮膜形成製品の製造装置では、表面活性化用レーザ光照射装置１１と貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２は、同一のケースに設けられている。同一ケース内において、表面活性化用レーザ光照射装置１１と貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２を近接配置することにより、表面活性化した効果の消失を抑制できる。また、この場合、送り装置１８ａは、表面活性化用レーザ光照射装置１１と貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２に共用の送り装置となる。
【００５５】
貴金属ナノ粒子分散液が塗布された金属条１は、遠赤外線ヒータ１４を複数備えた赤外線乾燥炉１３に導入される。赤外線乾燥炉１３での金属条１の送り速度は送り装置１８ｂによって調整される。赤外線乾燥炉１３では、塗布した貴金属ナノ粒子分散液の溶媒の一部分を乾燥する。この乾燥工程は貴金属ナノ粒子分散液の溶媒を完全に除去するのが目的ではない。通常、金属ナノ粒子分散液では容積率で８５から９０％の溶媒を含んでいる。したがって、完全な焼結後の貴金属ナノ粒子焼結膜の厚さは、塗布した貴金属ナノ粒子分散液の厚さの１０から１５％となる。この乾燥工程では、おおよそ容積率で５０％程度（貴金属ナノ粒子と溶媒がほぼ同等の容積）の残存溶媒量になるよう乾燥を行う。このような予備乾燥を行うことでレーザ焼結後の貴金属ナノ粒子膜中に空孔などのない焼結膜が得られる。この乾燥工程は、電気炉による乾燥も可能であるが、プレス成形加工ラインに導入する場合には、赤外線乾燥炉が用いるのが望ましい。
【００５６】
赤外線乾燥炉は、例えば、波長が３から２５μｍの遠赤外線を用いる。この赤外線によるトンネル乾燥炉を作り、このトンネル乾燥炉の中に金属条１を通過させるとばらつきの少ない乾燥を行うことができる。遠赤外線ヒータ表面温度が３００から５００℃となるようにし、トンネル乾燥炉の通過時間（加熱時間）を２０秒から１分間程度とすることにより、目的とする予備乾燥が達成できる。貴金属ナノ粒子分散液塗布面の温度は、溶媒の蒸散に必要な蒸発潜熱が奪われることから、３００から５００℃に達することはない。したがって、貴金属ナノ粒子の焼結はこの予備乾燥工程で開始されることはない。貴金属ナノ粒子分散液の溶媒には沸点が２５３℃のテトラデカン（Ｃ１４Ｈ３０）などが用いられる。貴金属ナノ粒子分散液の塗布部分は、蒸発潜熱が奪われることから、溶媒の沸点を超えない温度に維持される。また、貴金属ナノ粒子の表面はアルキルアミンなどの化合物（分散剤）で覆われているために、この予備乾燥工程では焼結が開始されることなく安定に維持される。
【００５７】
塗布された貴金属ナノ粒子分散液が予備乾燥された金属条１は、焼結用レーザ光照射装置１５に導入される。焼結用レーザ光照射装置１５では、予備乾燥された貴金属ナノ粒子分散液中の貴金属ナノ粒子を焼結するために焼結用レーザビームが照射される。焼結用のレーザ光には波長１０６４ｎｍの定常波のＹＡＧレーザおよびＬＤレーザなどを用いることができる。この波長のレーザ光による金や銀の貴金属ナノ粒子の焼結は、端子金具の材質や形状に応じたレーザ出力で照射することにより、０．０１から０．０５秒の短時間で完了させることができる。したがって高速順送プレス成形加工の速度との同期が可能となる。
【００５８】
なお、焼結用レーザをスポット照射する場合、活性化処理のためのレーザビーム照射位置や、金属ナノ粒子分散液の塗布位置と同様に、パイロットホール基準として位置を決定して行う。これにより、表面活性化用レーザ光照射装置１１におけるレーザビーム照射領域、貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、焼結用レーザ光照射装置１５におけるレーザビーム照射領域が重なり、電気接点部に高精度で微細な貴金属めっき膜を形成できる。
【００５９】
本実施例では、焼結用レーザ光照射装置１５の後に画像センサーを用いた検査装置１９を設け、例えば、各端子金具の電気接点部に貴金属めっき膜が正常に形成されているか検査するようにしている。
【００６０】
レーザ焼結工程を経た金属条１は巻取りリールスタンド１６に導いて専用のリール２’に巻き取る。これにより、プレス成形加工と端子金具への貴金属ナノ粒子焼結膜形成が終了する。
【００６１】
本実施例の金属皮膜成形製品の製造装置では、プレス成形加工後の金属条１はプレス加工後も長尺のままであることから、巻取りリール側の張力、または、各所に設けられた搬送用のロール（送り装置１８ａ〜１８ｃなど）によって搬送できる。各工程の搬送速度は、シーケンス制御されたモーター駆動によって、弛みや高い張力によってプレス成形加工品が変形することのないよう搬送速度が制御されている。
【００６２】
図１に示す金属皮膜成形製品の製造装置では、プレス成形加工後に貴金属ナノ粒子焼結膜を形成する方法である（前プレス成形加工法）。本発明は、プレス成形加工前に金属条に貴金属ナノ粒子焼結膜を形成し、その後にプレス成形加工（後プレス成形加工法）によって端子金具を製造する場合にも適用できる。
【００６３】
図５に後プレス成型加工法の金属皮膜成形製品の製造装置の実施例を示す。図１に示す金属皮膜成形製品の製造装置における各装置と同じ機能の装置については詳細な説明を省略する。
【００６４】
図５に示す製造装置の場合、プレス抜き型搭載の小型プレスマシン２５が設けられている。プレス抜き型搭載の小型プレスマシン２５では、表面活性化用レーザ光照射装置１１におけるレーザビーム照射領域、貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、焼結用レーザ光照射装置１５におけるレーザビーム照射領域、および、高速プレスマシン６におけるプレス成型加工位置の位置決めに用いるパイロットホール（位置同定部）が形成される。図６に、パイロットホール６０を形成した金属条１を示す。
【００６５】
その後、パイロットホール加工のプレスオイルを洗浄するために、金属条１を洗浄槽７に導入する。この後、高速プレスマシン６までの各工程は、図１と同様である。なお、各工程は、後続の高速の順送プレス成形加工の速度と同期するように実施される。
【００６６】
焼結用レーザ光照射装置１５においてレーザ焼結が終了した金属条１は、順送プレス金型５を搭載した高速プレスマシン６に導入され、端子金具のプレス成形加工が行われる。プレス成形加工は小型プレスマシン２５で形成したパイロットホールを基準に行われる。プレス成形加工後、炭化水素系の洗浄漕７’を通して最終洗浄を行う。そして、最後に巻取りリールスタンド１６に導いて専用リール２’に巻き取る。これにより、プレス成形加工および端子金具への貴金属ナノ粒子焼結膜形成が終了する。
【００６７】
次に、上述の金属皮膜形成製品の製造装置を用いて実施した製造方法の実施例を説明する。
【実施例１】
【００６８】
本実施例は、前プレス成形加工法であり、図１に示す製造装置を用いて行った。
【００６９】
リール２には長さ１００ｍの金属条１を巻き取ったものを用いた。金属条はコネクター用途であり、厚さ０．８から１．５μｍの電気ニッケルめっきを施したリン青銅である。金属条の厚さは０．１２ｍｍである。金属条１は順送プレス金型５の幅に合わせて３７．７ｍｍの幅にスリット加工されている。
【００７０】
洗浄槽７として長さ１．８ｍのものを用いた。プレス成形加工オイルの洗浄には、炭化水素系の溶剤を用いた。
【００７１】
撥液処理槽９の撥液剤には住友スリーエム株式会社製のフッ素系撥液剤（ＮＯＶＥＣＴＭ１７２０）を用いた。また、撥液剤はハイドロフルオロエーテル溶媒（ＮＯＶＥＣＴＭ７３００）を用いて２％希釈液とし、撥液処理に供した。撥液処理時間は撥液槽への浸漬長さで調整が可能であり、本実施例では１０秒で十分な撥液効果が得られた。
【００７２】
表面活性化用レーザ光照射装置１１のレーザ光として波長５３２ｎｍのレーザ光を用いた。波長５３２ｎｍのレーザ光には波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力は０．３Ｗ、繰り返し周波数は３２ｋＨｚ、パルス幅は３１μｓとした。本実施例での処理条件では、端子金具への熱影響が小さく、端子金具の表面形状を維持しながら活性化処理が可能であり、撥液処理層とリン青銅の電気ニッケルめっき表面の酸化皮膜を同時に除去することができた。φ０．８ｍｍの領域をφ２５μｍのレーザビーム径で、３０μｍピッチ間隔で、ガルバノミラーを用いて走査してレーザ照射し、端子金具表面の活性化処理を行った。レーザ光の照射時間は０．０４８秒とし、高速順送プレス加工速度６００ｓｐｍにおけるプレス成形加工速度に合わせた。レーザ照射は、図２に示すプレス成形加工された端子金具のパイロットホール２３を基準として位置決定した。
【００７３】
貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２で用いる貴金属ナノ粒子分散液には、ハリマ化成株式会社製金ナノ粒子の導電性ペースト（ＮＰＧ-Ｊ：ｌｏｔ．１３０７１７）を用いた。金ナノ粒子の導電性ペースト（金ナノ粒子分散液）に含まれる金ナノ粒子径は７ｎｍ、含有率は５７．０ｗｔ％であり、粘度７．５ｍＰａ・ｓ、比重１．８ｇ／ｍｌである。金ナノ粒子分散液の塗布にはノードソン株式会社製高速ディスペンサー（ＰＩＣＯジェットバルブＬＶ，ノズル径１００μｍ）を用い、塗布量は２２００ｐｌとした。金ナノ粒子分散液の塗布は、前工程の活性化処理のためのレーザ照射位置同様に、パイロットホール基準として位置を決定して行った。１点（端子金具の電気接点となる１領域範囲）の塗布時間は、高速吐出型のディスペンサーを用いることで、０．０５秒を達成できた。
【００７４】
赤外線乾燥炉１３として、図７に示すように、波長が３から２５μｍの遠赤外線領域に分光放射率０．９５を有する遠赤外線ヒータ炉を用いた。図８に本実施例に用いた遠赤外線ヒータの分光放射発散度曲線を示す。図８は、遠赤外線ヒータ温度が１００℃から５００℃における放射エネルギー分布を示している。また、実線が黒体、破線が遠赤外線ヒータの放射エネルギー分布について表している。なお、黒体とは、全ての電磁波を吸収・放出する理想物体(放射率：１)と定義されている。本実施例で使用した遠赤外線ヒータは波長が３〜２５μｍ領域において分光放射率(黒体とのエネルギー比)が０．９５であり、黒体に近い放射率を有している。従って、波長が３〜２５μｍ領域において黒体と同程度の放射エネルギー分布を有する。図８より、遠赤外線ヒータは、波長３μｍ以上の領域に高い熱放射量を有し、ヒータ温度の昇温に伴い短波長側へ放射ピークが移動する傾向にあることがわかる。また、遠赤外線ヒータ温度が５００℃の場合、波長が３から４μｍ領域に放射ピークを有する。一般的に、塗料などの有機物は波長３μｍ以上の領域に固有の振動数を有するため、遠赤外線が照射された場合、その物質の表面近傍で固有振動が励起され温度が上昇する。本実施例で用いた金ナノ粒子分散液は３μｍ以上の領域に吸収波長を有するため、遠赤外線ヒータからのエネルギーの吸収が非常に良く、温度上昇が速い。従って、波長が３μｍ以上の吸収体である金ナノ粒子分散液の乾燥処理に、同波長領域において高い熱放射量を有する遠赤外線ヒータを用いることにより、効率的な加熱が可能となる。
【００７５】
また、図９に本実施例で用いた金ナノ粒子分散液の赤外透過スペクトルを示す。赤外透過スペクトルの測定は、バイオラッド社製赤外分光光度計（ＦＴＳ‐６０００）を用いて行った。図９より、金ナノ粒子分散液は波長３．３から３．５μｍおよび６．８から７．９μｍ領域に吸収ピークを有することがわかる。金ナノ粒子分散液への遠赤外線照射では、吸収ピーク領域における電磁波は金ナノ粒子分散液表面近傍で吸収されて熱に変換され、また、金ナノ粒子分散液表面近傍で吸収されずに浸透した３μｍ以下および３．５から６μｍ領域の電磁波は金ナノ粒子分散液内部で熱に変換される。従って、遠赤外線ヒータを用いた乾燥工程では、金ナノ粒子分散液表面および内部両方からの加熱が可能であり、短時間での乾燥処理が可能となる。ホットプレートなどの熱伝導による加熱方式では、短時間での乾燥処理を目的として昇温を行った場合、基材側から金ナノ粒子分散液への急激な熱伝導により突沸が発生し、乾燥後の金ナノ粒子分散液表面に多数の空洞が発生する可能性がある。本実施例の遠赤外線ヒータを用いた乾燥処理では、金ナノ粒子分散液表面および内部の溶媒が同時に気化するため、強熱した場合においても発泡やクラックは生じない。
【００７６】
本実施例では、遠赤外線ヒータ表面温度は５００℃（端子金具の表面温度は２００℃）とし、１分間乾燥を行った。本実施例の金ナノ粒子分散液の溶媒には沸点が２７８℃のＡＦ７号ソルベントが用いられているが、金ナノ粒子分散液の塗布部分は、蒸発潜熱が奪われることから、この沸点を超えない温度に維持される。また金ナノ粒子の表面はアルキルアミンなどの化合物（分散剤）で覆われているために、この予備乾燥工程では焼結が開始されることなく安定に維持されている。
【００７７】
焼結用レーザ光照射装置１５における焼結用のレーザ光には波長９１５ｎｍのＬＤレーザを用いた。レーザ光の出力は１２Ｗとし、レーザ光のビーム径は電気接点部の貴金属めっき処理部の大きさ、形状と同等とし、φ１．２ｍｍとした。レーザ光の走査速度は１０ｍｍ／秒（照射時間は０．０５秒／１点（端子金具の電気接点となる１領域範囲））とし、高速順送プレス加工速度６００ｓｐｍにおけるプレス成形加工速度に合わせた。この条件では、端子金具との密着性が良好な金ナノ粒子焼結膜を得ることができた。
【実施例２】
【００７８】
本実施例は、前プレス成形加工法であり、図１に示す製造装置を用いて行った。
【００７９】
多くの条件は、実施例１と略同様であり、異なる条件について説明する。
【００８０】
本実施例では、金属条１はコネクター用途（メモリーカード用シールドカバー）であり、ステンレスＳＵＳ３０４のめっき未処理材である。金属条の厚さは０．１５ｍｍであり、この金属条は順送プレス金型５の幅に合わせて４０．０ｍｍの幅にスリット加工されている。
【００８１】
図１０に本実施例においてプレス成形されたコネクター用の端子金具の形状を示す。図１０は受け端子（雌端子）金具の例を示す。受け入端子金具は、電気接点部１００、外部接続端子１０１からなり、電気接点部１００には、雄端子との接触部分に貴金属の部分めっきが施されるめっきエリア１０２を有する。
【００８２】
表面活性化用レーザ光照射装置１１のレーザ光には、実施例１と同様に、波長５３２ｎｍのレーザ光を用い、また、波長５３２ｎｍのレーザ光には波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力は０．３Ｗ、繰り返し周波数は２０ｋＨｚ、パルス幅は５０μｓとした。本発明での処理条件では、端子金具への熱影響が小さく、端子金具の表面形状を維持しながら活性化処理が可能であり、撥液処理層とステンレスＳＵＳ３０４表面の不働態化膜を同時に除去することができた。レーザ照射は、図１０に示すプレス成形加工された端子金具のパイロットホール１０３を基準として位置決定した。その他は、実施例１と同様である。
【００８３】
焼結用レーザ光照射装置１５における焼結用のレーザ光には、実施例１と同様に、波長９１５ｎｍのＬＤレーザを用いた。レーザ光の出力は６Ｗとし、レーザ光のビーム径は電気接点部の貴金属めっき処理部の大きさ、形状と同等とし、φ１．２ｍｍとした。ステンレスＳＵＳ３０４の熱伝導率（１６Ｗ／ｍ・Ｋ）は、リン青銅（６３Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較すると小さく、放熱性に劣る。したがって、レーザ光の出力を必要以上に大きくした場合、端子金具への熱影響が大きく、表面が焦げ付く傾向にあり、また逆に出力が小さい場合には端子金具表面への金ナノ粒子焼結膜の密着性が劣化する傾向にある。この条件では、端子金具との密着性が良好な金ナノ粒子焼結膜を得ることができた。
【実施例３】
【００８４】
本実施例は、後プレス成形加工法であり、図５に示す製造装置を用いて行った。
【００８５】
多くの条件は、実施例１や２と略同様であり、異なる条件について説明する。
【００８６】
本実施例の金属条はステンレスＳＵＳ３０４のめっき未処理材である。金属条の厚さは０．１５ｍｍである。小型プレスマシン２５を用いて、最初に、図６に示すように、パイロットホール６０を形成した。
【００８７】
洗浄槽７や撥液処理槽９の条件は、実施例１と同様である。
【００８８】
表面活性化用レーザ光照射装置１１のレーザ光には、実施例１と同様に、波長５３２ｎｍのレーザ光を用い、また、波長５３２ｎｍのレーザ光には波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力、繰り返し周波数、パルス幅は、実施例２と同様に、それぞれ０．３Ｗ、２０ｋＨｚ、５０μｓとした。その他は、実施例１と同様である。
【００８９】
貴金属ナノ粒子分散液塗布装置１２と赤外線乾燥炉１３の条件も実施例１と同様である。
【００９０】
焼結用レーザ光照射装置１５における焼結用のレーザ光には、実施例１と同様に、波長９１５ｎｍのＬＤレーザを用いた。レーザ光の出力は２０Ｗとし、レーザ光のビーム径は電気接点部の貴金属めっき処理部の大きさ、形状と同等とし、φ１．２ｍｍとした。この条件では、金属条との密着性が良好な金ナノ粒子焼結膜を得ることができた。レーザの照射時間は０．１秒（スポット照射）とし、後続の高速順送プレス成形の加工速度６００ｓｐｍに合わせた。本実施例でのレーザ焼結処理は、レーザ光の連続照射による金ナノ粒子焼結膜の形成も可能であるが、レーザ照射部以外の熱影響を極力小さくしたい場合には、スポット照射が好ましい。
【実施例４】
【００９１】
本実施例は、後プレス成形加工法であり、図５に示す製造装置を用いて行った。
【００９２】
多くの条件は、実施例１〜３と略同様であり、異なる条件について説明する。
【００９３】
本実施例の金属条は厚さ０．８から１．５μｍの電気ニッケルめっきを施したリン青銅である。金属条の厚さは０．２５ｍｍである。
【００９４】
表面活性化用レーザ光照射装置１１のレーザ光には、実施例１と同様に、波長５３２ｎｍのレーザ光を用い、また、波長５３２ｎｍのレーザ光には波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力は０．５４Ｗ、繰り返し周波数は５０ｋＨｚ、パルス幅は２０μｓとした。その他は、実施例１と同様である。本実施例の処理条件では、金属条への熱影響が小さく、金属条の表面形状を大きく変化させることなく活性化処理が可能であり、撥液処理層とリン青銅の電気ニッケルめっき表面の酸化皮膜を同時に除去することができた。
【００９５】
焼結用レーザ光照射装置１５における焼結用のレーザ光には、実施例１と同様に、波長９１５ｎｍのＬＤレーザを用いた。レーザ光の出力は１００Ｗとし、レーザ光のビーム径は電気接点部の貴金属めっき処理部の大きさ、形状と同等とし、φ１．２ｍｍとした。その他は、実施例３と同様である。この条件では、金属条との密着性が良好な金ナノ粒子焼結膜を得ることができた。
【実施例５】
【００９６】
本実施例は、後プレス成形加工法であり、図５に示す製造装置を用いて行った。
【００９７】
多くの条件は、実施例１〜４と略同様であり、異なる条件について説明する。
【００９８】
本実施例の金属条は厚さ０．８から１．５μｍの電気ニッケルめっきを施したステンレスＳＵＳ３０４である。金属条の厚さは０．５０ｍｍである。
【００９９】
表面活性化用レーザ光照射装置１１のレーザ光には、実施例１と同様に、波長５３２ｎｍのレーザ光を用い、また、波長５３２ｎｍのレーザ光には波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザの第２高調波を用いた。レーザ光の出力は０．５４Ｗ、繰り返し周波数は４０ｋＨｚ、パルス幅は２５μｓとした。その他は、実施例１と同様である。本実施例の処理条件では、金属条への熱影響が小さく、金属条の表面形状を大きく変化させることなく活性化処理が可能であり、撥液処理層とステンレス３０４金属条の電気ニッケルめっき表面の酸化皮膜を同時に除去することができた。
【０１００】
焼結用レーザ光照射装置１５における焼結用のレーザ光には、実施例１と同様に、波長９１５ｎｍのＬＤレーザを用いた。レーザ光の出力は６０Ｗとし、レーザ光のビーム径はφ１．６ｍｍとした。その他は、実施例３と同様である。この条件では、金属条との密着性が良好な金ナノ粒子焼結膜を得ることができた。
【０１０１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。
【０１０２】
例えば、上述の実施例では、長尺の金属条として巻出しリールスタンドから巻取りリールスタンドまで搬送しているが、プレス加工後に切断された定尺の短冊の状態として、自動搬送装置により短冊を連続的に搬送しながら、貴金属めっき処理工程の各装置における処理を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【０１０３】
１…金属条、２，２’…リール、３…巻出しリールスタンド、５…順送プレス金型、６…高速プレスマシン、７，７’…洗浄槽、９…撥液処理槽、１１…表面活性化用レーザ光照射装置、１２…貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、１３…赤外線乾燥炉、１４…遠赤外線ヒータ、１５…焼結用レーザ光照射装置、１６…巻取りリールスタンド。
【図１】
2015067855.tif 000003
【図２】
2015067855.tif 000004
【図３】
2015067855.tif 000005
【図４】
2015067855.tif 000006
【図５】
2015067855.tif 000007
【図６】
2015067855.tif 000008
【図７】
2015067855.tif 000009
【図８】
2015067855.tif 000010
【図９】
2015067855.tif 000011
【図１０】
2015067855.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月19日(2014.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成方法であって、
前記母材金属の表面にレーザビームを照射して前記母材金属の表面活性化を行う表面活性化工程、
前記表面活性化を行った前記母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、
前記母材金属の表面に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程の前に、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程を有し、
前記表面活性化工程は、さらに、前記母材金属の表面にコーティングされた前記撥液剤を分解除去することにより前記貴金属ナノ粒子分散液の塗布領域を限定するものであることを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属皮膜形成方法において、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程の後で前記貴金属ナノ粒子焼結工程の前に、前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる溶媒乾燥工程を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程は、遠赤外線ヒータを用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程で用いる前記遠赤外線ヒータは、前記貴金属ナノ粒子分散液が放射エネルギーを吸収する波長領域に高い放射エネルギー分布を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程は、波長が５００から５５０ナノメートルのレーザ光を用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項７】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を含む金属皮膜形成製品の製造方法であって、
前記順送プレス工程と、前記金属皮膜形成工程は同一ラインで行われ、
前記金属皮膜形成工程は、
前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程を経た前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程と、
前記撥液剤コーティング工程を経た前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域にレーザビームを照射して表面活性化を行う表面活性化工程と、
前記表面活性化工程を経た前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触方式により塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程を経た前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を遠赤外線ヒータにより蒸発させる溶媒乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記母材金属に位置同定部が設けられており、
前記金属皮膜形成工程における前記表面活性化工程、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程は、前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化工程におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程におけるレーザビーム照射領域が重なるように実施されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の後に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記順送プレス工程で、前記位置同定部として用いるパイロットホールを形成することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の前に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記金属皮膜形成工程の前に、前記位置同定部として用いるパイロットホールを前記母材金属に形成する工程を有することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１１】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
前記順送プレス工程を実施するプレス装置と、
前記プレス装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の表面活性化を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１２】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
母材金属の位置同定部として用いられるパイロットホールを前記母材金属に形成するパイロットホール形成装置と、
前記パイロットホール形成装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記パイロットホール形成装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の表面活性化を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面活性化された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に対して順送プレスを実施するプレス装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の金属皮膜形成製品の製造装置において、
前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置は、同一のケースに設けられ、前記送り装置は、前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置に共用の送り装置であることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-２５９６７４号
【特許文献２】特開２００９-２８３７８３号
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成方法であって、
前記母材金属の表面にレーザビームを照射して前記母材金属に形成されている不働態膜の分解除去を行う表面活性化工程、
前記不働態膜の分解除去を行った前記母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、
前記母材金属の表面に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程の前に、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程を有し、
前記表面活性化工程は、さらに、前記母材金属の表面にコーティングされた前記撥液剤を分解除去することにより前記貴金属ナノ粒子分散液の塗布領域を限定するものであることを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属皮膜形成方法において、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程の後で前記貴金属ナノ粒子焼結工程の前に、前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる溶媒乾燥工程を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程は、遠赤外線ヒータを用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の金属皮膜形成方法において、
前記溶媒乾燥工程で用いる前記遠赤外線ヒータは、前記貴金属ナノ粒子分散液が放射エネルギーを吸収する波長領域に高い放射エネルギー分布を有することを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の金属皮膜形成方法において、
前記表面活性化工程は、波長が５００から５５０ナノメートルのレーザ光を用いて行うことを特徴とする金属皮膜形成方法。
【請求項７】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を含む金属皮膜形成製品の製造方法であって、
前記順送プレス工程と、前記金属皮膜形成工程は同一ラインで行われ、
前記金属皮膜形成工程は、
前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程を経た前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程と、
前記撥液剤コーティング工程を経た前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域にレーザビームを照射して前記母材金属に形成されている不働態膜の分解除去を行う表面活性化工程と、
前記表面活性化工程を経た前記母材金属の不働態膜が分解除去された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触方式により塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程を経た前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を遠赤外線ヒータにより蒸発させる溶媒乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記母材金属に位置同定部が設けられており、
前記金属皮膜形成工程における前記表面活性化工程、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程は、前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化工程におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布工程における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記貴金属ナノ粒子焼結工程におけるレーザビーム照射領域が重なるように実施されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の後に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記順送プレス工程で、前記位置同定部として用いるパイロットホールを形成することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の金属皮膜形成製品の製造方法において、
前記順送プレス工程の前に前記金属皮膜形成工程が行われ、
前記金属皮膜形成工程の前に、前記位置同定部として用いるパイロットホールを前記母材金属に形成する工程を有することを特徴とする金属皮膜形成製品の製造方法。
【請求項１１】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
前記順送プレス工程を実施するプレス装置と、
前記プレス装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の不働態膜の分解除去を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の不働態膜が分解除去された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１２】
母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、前記母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を同一ラインで行う金属皮膜形成製品の製造装置であって、
母材金属の位置同定部として用いられるパイロットホールを前記母材金属に形成するパイロットホール形成装置と、
前記パイロットホール形成装置に前記母材金属を金属条として供給する金属条供給装置と、
前記パイロットホール形成装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄槽と、
前記洗浄槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液処理槽と、
前記撥液処理槽を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の前記貴金属めっきが施される領域の不働態膜の分解除去を行うレーザビームを照射する表面活性化用レーザ光照射装置と、
前記表面活性化用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属の不働態膜が分解除去された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触で塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布装置と、
前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布された前記貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を蒸発させる遠赤外線ヒータと、
前記遠赤外線ヒータを経た前記金属条が供給され、前記母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した前記貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する焼結用レーザ光照射装置と、
前記焼結用レーザ光照射装置を経た前記金属条が供給され、前記母材金属に対して順送プレスを実施するプレス装置と、
前記プレス装置を経た前記金属条を巻き取る巻取装置を有し、
前記表面活性化用レーザ光照射装置、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置、及び、前記焼結用レーザ光照射装置は、前記金属条を搬送する送り装置が設けられ、前記送り装置は、前記母材金属に設けられた前記位置同定部を非接触で検知して、前記表面活性化用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域、前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置における貴金属ナノ粒子分散液塗布領域、及び、前記焼結用レーザ光照射装置におけるレーザビーム照射領域が重なるように、駆動制御されることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の金属皮膜形成製品の製造装置において、
前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置は、同一のケースに設けられ、前記送り装置は、前記表面活性化用レーザ光照射装置と前記貴金属ナノ粒子分散液塗布装置に共用の送り装置であることを特徴とする金属皮膜形成製品の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成方法であって、母材金属の表面にレーザビームを照射して母材金属に形成されている不働態膜の分解除去を行う表面活性化工程、母材金属の表面に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程、母材金属の表面に塗布された貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明は、母材金属をプレス加工する順送プレス工程と、母材金属の表面に貴金属めっきを行う金属皮膜形成工程を含む金属皮膜形成製品の製造方法と製造装置であって、順送プレス工程と、金属皮膜形成工程は同一ラインで行われ、金属皮膜形成工程は、母材金属の表面に付着したオイルを除去する洗浄工程と、洗浄工程を経た母材金属の表面に撥液剤をコーティングする撥液剤コーティング工程と、撥液剤コーティング工程を経た母材金属の貴金属めっきが施される領域にレーザビームを照射して母材金属に形成されている不働態膜の分解除去を行う表面活性化工程と、表面活性化工程を経た母材金属の不働態膜が分解除去された領域に貴金属ナノ粒子を溶媒に分散させた貴金属ナノ粒子分散液を非接触方式により塗布する貴金属ナノ粒子分散液塗布工程と、貴金属ナノ粒子分散液塗布工程を経た母材金属に塗布された貴金属ナノ粒子分散液中の溶媒の一部を遠赤外線ヒータにより蒸発させる溶媒乾燥工程と、乾燥工程を経た母材金属に塗布され溶媒が一部蒸発した貴金属ナノ粒子分散液にレーザビームを照射して前記貴金属ナノ粒子を焼結する貴金属ナノ粒子焼結工程を含むことを特徴とする。