(57)【要約】  本発明は、少なくともクロム（ＩＩＩ）イオン及び硫黄含有有機化合物を含む電気メッキ浴によって得られる、ワークピース上に電解析出したクロム仕上げの明度Ｌ＊を調整する方法であって、前記浴組成物の少なくとも一部を活性炭フィルタに通すことによって前記浴中の前記硫黄含有有機化合物の濃度が調整される方法に関する。更に、本発明は、析出した硫黄含有有機化合物の規定の濃度勾配を含む暗色クロムコーティングに関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース上に電解析出したクロム仕上げの明度Ｌ＊を調整する方法であって、
ａ）クロム（ＩＩＩ）イオン及び硫黄含有有機化合物を含む電気メッキ浴であって、前記電気メッキ浴の少なくとも一部を活性炭フィルタに通すことによって前記浴中の前記硫黄含有有機化合物の濃度が調整される電気メッキ浴を提供することと、
ｂ）前記ワークピースを前記電気メッキ浴に入れることと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記活性炭が、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ９２７７：２０１０に従って測定される０．１ｍ２／ｇ超且つ２，０００ｍ２／ｇ以下の活性表面積を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記活性炭が、ＤＩＮ  ＥＮ  １２９０２に従って測定される５５０ｍｇ／ｇ以上且つ１，４００ｍｇ／ｇ以下のヨウ素価を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記活性炭フィルタの、メソ細孔の合計細孔体積に対する体積比が０．２５以上且つ０．８以下である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記硫黄含有有機化合物が、置換又は非置換の、Ｃ２〜Ｃ３０の、アルキル又はアリールの、硫黄含有有機化合物からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記硫黄含有有機化合物が、少なくとも１つのＮ−ヘテロ原子を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記硫黄含有有機化合物が、置換又は非置換の、Ｃ２〜Ｃ３０の、アルキル又はアリールの、チオシアナート、チアゾール、チオヒダントイン、アミノチオウレア、ロダニン、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記硫黄含有有機化合物が、置換又は非置換の、アミノベンゾチアゾール、２−メチル−チオヒダントイン、２−メルカプト−２−チアゾリン、２−フェニルアミノ−５−メルカプト−１，３，４−チアジアゾール、ベンゾチアゾール、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記硫黄含有有機化合物が、２−メルカプト−２−チアゾリンである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気メッキ浴中にホウ酸及び／又は硫酸イオン及び／又は塩化物イオンが更に存在する請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気メッキ浴が、ＫＳＣＮを更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記仕上げが装飾コーティングであるとき、前記電解析出したクロム仕上げの厚みが１００ｎｍ〜５００ｎｍである請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記仕上げが硬質クロムコーティングであるとき、前記電解析出したクロム仕上げの厚みが５μｍ〜５０μｍである請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電解析出したクロム仕上げのＬ＊値が４０以上且つ９０以下の範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電解析出したクロム仕上げのＬ＊値が４５以上且つ８５以下の範囲である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記硫黄含有有機化合物の分子量が６０ｇ／ｍｏｌ〜１，０００ｇ／ｍｏｌである請求項５に記載の方法。
【請求項１７】
前記硫黄含有有機化合物の分子量が１００ｇ／ｍｏｌ〜５００ｇ／ｍｏｌである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ワークピース上の暗色電気メッキ三価クロム層であって、前記電気メッキ層の下から上に向かう方向に負の硫黄濃度勾配を含み、前記硫黄濃度勾配が、電気メッキ中に三価クロム電解液を活性炭インライン濾過することによって得られることを特徴とする暗色電気メッキ三価クロム層。
【請求項１９】
前記硫黄濃度勾配における硫黄含量の差が、前記電気メッキ三価クロム層の下から上に向かって１０モル％以上且つ８０モル％以下である請求項１９に記載の暗色電気メッキ三価クロム層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ワークピース上に電解析出した三価クロム仕上げの明度Ｌ＊を調整する方法に関する。更に、本発明は、一般的に、暗色三価クロムコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の機能性及び／又は審美性についての消費者の最初の印象は、製品の表面の外観によって大きく影響を受ける。かかる基本的な印象は、特に、自動車及び消費者製品の業界で重要である。製品の表面の特徴を変更及び改善することができる様々な製造プロセスが存在する。確立されている表面改質プロセスの中でも、特に電解析出した金属仕上げについては、耐食性、輝度、耐磨耗性、耐久性、及び特定の表面着色等の更なる製品便益を提供するためのものである。表面改質プロセスなしに製品自体によってこれら有益な特徴は得られない、又は少なくとも必要な程度には得られない。消費者製品及び自動車分野のための独特且つ環境に優しい装飾コーティングは、例えばクロム仕上げを使用して得ることができる。近年、装飾黒色クロム（ＩＩＩ）仕上げが消費者の注目を集めるようになってきている。暗色コーティングは、原則として、様々な三価クロム電気メッキ浴からの電解析出を介して得ることができる。文献には、暗色コーティングを得るための幾つかの異なるアプローチが引用されている。
【０００３】
イオン性液体、塩化コリン、及び塩化リチウムを利用して電解析出した暗色クロム層を得るための１つの方法が、非特許文献１に記載されている。Ｃｒ３＋イオンと組み合わせてコバルトイオン及びヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）を含む浴を利用して暗色クロムメッキ層を得るための別の方法は、非特許文献２に開示されている。これら参照文献は、その全体が参照によって本明細書に援用される。
【０００４】
更に、参照によって本明細書に援用される特許文献１には、特に暗色三価クロム仕上げを得るために、特殊な分子構造Ｉ又はＩＩの硫黄含有化合物を使用することが教示されている。
【化１】
2018528327.tif 000002
【０００５】
これら先行技術の各プロセスは暗色三価クロムコーティングを与えることはできるが、様々な等級の明度が市場に要求されていることがメッキ業界にとって不都合である。メッキされた析出物におけるありとあらゆる消費者の望む等級の明度のために特殊な電解液処方を開発、生産、及び配達しなければならない。この状況は、様々な相手先商標製造会社（ＯＥＭ）が様々な暗色クロムのブランドカラーを確立したがっているＯＥＭの場合に一般的である。かかる開発には大きな労働力を要し、ロジスティクスが複雑化し、コストが高くなる。これには、各製品用にメッキされる析出物に必要な明度の量に応じて、製造業者が多種多様な製品を入手可能であることが必要である。更に、ある電解液からある特定の表面コーティングしか得られず、また、異なる明度のコーティングが必要になった場合には、浴を交換し、槽を洗浄しなければならないことがメッキ業界にとって不都合である。
【０００６】
したがって、本発明の試みは、メッキされた析出物において所望の明度を提供するための信頼でき且つフレキシブルな電気メッキプロセスを提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２  １５０１９８  Ａ２号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｂｂｏｔｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｔａｌ  Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ，１９８２，１０７−１１２
【非特許文献２】Ａｂｄｅｌ  Ｈａｍｉｄ  ｅｔ  ａｌ．  Ｓｕｒｆａｃｅ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２０３，２００９，３４４２−３４４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、完全に電解液を交換する必要なしに、得られる三価クロム析出物の明度を調整することができる三価クロム電解液浴を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、Ｃｒ（ＩＩＩ）イオン及び硫黄含有有機化合物を含む三価クロム電解液浴を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、三価クロム電解液の少なくとも一部を活性炭フィルタに通すことにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、規定の濃度勾配の硫黄含有有機化合物を含む暗色クロム層を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的のために、本発明は、一般的に、ワークピース上に電解析出したクロム仕上げの明度Ｌ＊を調整する方法であって、
ａ）クロム（ＩＩＩ）イオン及び硫黄含有有機化合物を含む電気メッキ浴であって、前記電気メッキ浴の少なくとも一部を活性炭フィルタに通すことによって前記浴中の前記硫黄含有有機化合物の濃度が調整される電気メッキ浴を提供することと、
ｂ）前記ワークピースを前記電気メッキ浴に入れることと
を含む方法に関する。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、本発明は、また、ワークピース上の暗色電気メッキ三価クロム層であって、前記電気メッキ層の下から上に向かう方向に負の硫黄濃度勾配を含み、前記硫黄濃度勾配が、電気メッキ中に三価クロム電解液を活性炭インライン濾過することによって得られる暗色電気メッキ三価クロム層を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、所望の色合いの暗色クロム析出物を提供するために複数の電解液を提供しなければならないという製造業者の問題を解決する。本発明を用いると、クロム（ＩＩＩ）イオン及び硫黄含有有機化合物を含む単一の電解液を使用して、電解析出したクロム仕上げの明度Ｌ＊の調整を制御することができる。浴中の硫黄含有有機化合物の濃度は、浴組成物の少なくとも一部を活性炭フィルタに通すことによって調整される。驚くべきことに、他の浴の特徴を変化させることも乱すこともなしに、濾過工程によって電気メッキ前にクロム（ＩＩＩ）電解液中の硫黄含有有機化合物の濃度を制御及び調整できることが見出された。その結果、本発明者らは、単一の電解液を使用して様々な明度の高品質三価クロムコーティングを実現することができた。
【００１６】
理論に束縛されるものではないが、これは、暗色クロム析出物の明度に影響を与える浴中の硫黄含有有機化合物の濃度を選択的に低下させることによってなし得ていると考えられる。電解液浴から硫黄含有有機化合物を除去すると、高含量の硫黄含有有機化合物を含む未濾過の浴組成物の暗色コーティングと比べてより明色の電気メッキコーティングが得られる。したがって、電解液組成物の少なくとも一部を濾過することによって電気メッキ前に別の濃度に調整される、標準的な濃度の硫黄含有有機化合物を含む標準電解液組成物を１つだけ利用することができる。
【００１７】
標準的な出発濃度の硫黄含有有機化合物から得られるコーティングと比べて、メンテナンス及びクリーニングに起因して電解液が変化したり生産効率が下がったりすることなしに、メッキされる析出物の明度を調整することができる。析出物の明度の変化度は、濾過される電解液の全体量及びフィルタユニットの効率によって決定される。本発明のプロセスを使用することによって、電解液から硫黄含有有機化合物を完全に除去し、標準的なクロムコーティングの析出色を得ることもできる。特に驚くべきは、濾過工程後に、他の浴成分の濃度及び機能は影響を受けず、三価クロムコーティングの明度のみが影響を受けることである。
【００１８】
理論に束縛されるものではないが、この選択的除去機構は活性炭の機能であると考えられる。活性炭によって、硫黄含有有機化合物に対する本発明の選択性が可能になる。他の浴種は活性炭フィルタに殆ど又は全く吸収されない。本発明の方法の別の利点は、前記方法が、サッカリン、チオシアニド、チオウレア、アリルスルホナート、又は三価クロム析出物のための合金金属、例えば、鉄、ニッケル、銅、インジウム、リン、スズ、及びテルル等の他の色に影響を与える剤に適合する点である。
【００１９】
浴及びフィルタユニットにおいて硫黄含有有機化合物を使用することによって、析出するクロム層の明度Ｌ＊を調整することが可能である。明度Ｌ＊は、Ｌａｂ色空間の明度成分であり、０〜１００の範囲である。Ｌ＊＝０は、最も暗い黒色を表し、Ｌ＊＝１００は、最も明るい白色を表す。原理的に、広範なＬ＊値、例えば、３０以上且つ９５以下のＬ＊を得ることが可能である。本明細書に提供される方法を使用することにより得られる析出物の目的のために、４０以上且つ９０以下の範囲のＬ＊値を得ることができる。より好ましくは、本発明の方法を使用して４５以上且つ８５以下のＬ＊が得られる。
【００２０】
三価クロムイオン源（Ｃｒ３＋、トリクロム又はクロム（ＩＩＩ））は、酸化状態＋ＩＩＩのクロムを含む任意のクロム化合物であってよい。好ましくは、三価クロムイオン源は、塩化クロム、硫酸クロム、硝酸クロム、リン酸クロム、リン酸二水素クロム、酢酸クロム、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物である。特に好ましいのは硫酸クロム及び塩化クロムであるが、その理由は、電解液中に存在するとき、これら塩が望ましい析出物の特徴及び安定なコーティング結果を示すためである。
【００２１】
アノードにおける三価クロムの酸化を防ぐために、グラファイト又は複合アノード及び添加剤を使用して塩化物又は硫酸塩ベースの電解液によって、電解析出クロム仕上げを得ることができる。また、遮蔽アノードを使用する硫酸塩ベースの電解液と、三価クロムの酸化を防ぐ電極電位レベルを維持する不溶性触媒アノードを使用する硫酸ベースの浴とを使用することも可能である。析出する仕上げの厚みは、装飾仕上げ用の数ｎｍから硬質クロム用途の数百μｍまで変動し得る。したがって、本発明の方法を使用する厚みは、１０ｎｍ〜１，０００ｎｍ、好ましくは装飾コーティング用の１００ｎｍ〜５００ｎｍ、及び硬質クロムメッキ用の１μｍ〜１５０μｍ、好ましくは５μｍ〜５０μｍであってよい。
【００２２】
本発明の方法に好適なワークピースは、任意の好適な金属又は非金属基材であってよい。ワークピースは、ニッケルコーティング等、ワークピースの表面特性を更に変化させるための更なるコーティングを含んでいてもよい。
【００２３】
本発明の電解液は、Ｃｒ（ＩＩＩ）イオン源と、バッファ、錯化剤、無機酸又は有機酸、触媒、他の金属イオン、湿潤剤、更なる光沢剤又は色変更剤、及び導電性塩等の更なる好適な化合物とを含む。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態において、電解液は六価クロムを本質的に含まず、ここで、三価クロムの六価クロムに対するモル比（Ｃｒ（ＩＩＩ）／Ｃｒ（ＶＩ））が１００よりも大きい、好ましくは１，０００よりも大きい、更により好ましくは１０，０００よりも大きい場合、前記電解液は六価クロムを本質的に含まない。
【００２５】
電解液組成物中には、硫黄含有有機化合物が存在する。硫黄化合物は、元々含まれている化合物として又は化合物の化学的若しくは電気化学的に改質されたバージョンとして、三価クロム析出物と同時に析出し得る。好適な硫黄含有有機化合物は、同一分子内に少なくとも２個の炭素原子及び１個の硫黄原子を含む。電解液中の硫黄含有有機化合物の分子量は、６０ｇ／ｍｏｌ〜１，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは８０ｇ／ｍｏｌ〜８００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは１００ｇ／ｍｏｌ〜５００ｇ／ｍｏｌ、最も好ましくは１００ｇ／ｍｏｌ〜２００ｇ／ｍｏｌであり得る。
【００２６】
好適な硫黄化合物は、適切な水溶解度を示し、効率的な暗色クロム層を実現し、且つ活性炭フィルタによって有効且つ選択的に濾過される。更に、前記化合物は、硫黄ヘテロ原子の他に、炭素及び窒素原子と組み合わせてＯ、Ｎ、ハロゲン等の更なるヘテロ原子、又は二価硫黄の他の化学基、例えば、−ＳＣＮ等の官能基を含んでいてもよい。
【００２７】
「標準」（即ち、初期浴組成物）の電解を開始する前に浴組成物の少なくとも一部をフィルタユニットによって濾過するので、電解液中の硫黄含有有機化合物の濃度が低下する。本発明の意味における低下は、電解液中の硫黄含有有機化合物の初期濃度に対して、浴中の硫黄含有有機化合物の濃度が少なくとも１０％、好ましくは１５％、より好ましくは２０％低下した場合に達成される。かかる濃度変化は、所望のメッキ結果が変化したり、全ての電解液化合物が枯渇したりすることなしに、メッキプロセスの過程で硫黄化合物が標準的に消費されることによって達成されるものではない。
【００２８】
硫黄含有有機化合物を除去するためのフィルタユニットは、活性炭フィルタである。前記フィルタは、粉末状ブロックフィルタ（粉末状活性炭（ＰＡＣ）を含む）、固体炭素フィルタ（押出固体炭素ブロック（ＣＢ）を含む）、粒状活性化フィルタ（粒状活性炭（ＧＡＣ）を含む）、及びこれらの組合せを含む群から選択され得る。炭素ブロックフィルタが好ましいが、その理由は、硫黄含有有機化合物に対してより有効且つ選択的であるためである。かかるフィルタタイプにおける炭素の表面積を増大させることによって、より有効になる。濾過材は、瀝青炭、褐炭、木材、ヤシ殻等に由来する天然材料で作製してよく、水蒸気及び他の手段によって活性化され得る。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によれば、フィルタユニットは、硫黄含有有機化合物を選択的に濾過する。本発明におけるかかる選択的濾過は、硫黄含有有機化合物に対する活性炭の吸着挙動が他の電解液構成成分と比べて少なくとも２倍高い場合に達成される。この相対的選択性は、電解液をフィルタユニットに１回通した後に残る前記電解液の成分の濃度を測定することによって評価することができる。理論に束縛されるものではないが、高い糖蜜数（Ｍｏｌａｓｓｅｓ  ｎｕｍｂｅｒ）を含む炭素フィルタが硫黄含有有機化合物に対する高い選択性の指標となることが見出された。これは、糖蜜数が高いと活性炭のメソ細孔含量が高いことに起因している可能性があり、このことは、次に、より大きな有機分子の吸着に有利に働く。
【００３０】
本発明の別の態様では、活性炭は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ９２７７：２０１０に従って測定される０．１ｍ２／ｇ超且つ２，０００ｍ２／ｇ以下の活性表面積を有する。十分なフィルタ効率及び吸着容量を得るために、活性炭ではこの範囲の活性表面積が有用であると証明されている。この範囲内では、短時間で又は浴の一部のみを濾過することによって、硫黄含有有機化合物の濃度が所望の通り低下する。電解液をフィルタユニットに数回通すことは望ましくない。電解液に必要な濾過が１回だけである場合、全体のプロセス時間が短縮される。活性表面積がより大きいと好ましくないが、その理由は、より小さな浴構成成分が非選択的に濾過されるリスクが増大するためである。より小さな活性表面積を有する活性炭では、必要な吸着容量が足りない。
【００３１】
本発明の別の実施形態によれば、活性炭は、ＤＩＮ  ＥＮ  １２９０２に従って測定される５５０ｍｇ／ｇ以上且つ１，４００ｍｇ／ｇ以下のヨウ素価を有する。活性炭の該ヨウ素範囲は、電解液浴から硫黄含有有機化合物を選択的に濾過し、他の浴成分を無影響で残すために好ましい活性範囲の炭素を含む。したがって、硫黄含有有機化合物の濃度を有効に低下させることができる。より大きなヨウ素価は好適でない場合があるが、その理由は、他の浴成分の濃度が影響を受け得るためである。ヨウ素価がより小さいと、濾過性能が不十分になることがある。好ましくは、ヨウ素価は８００ｍｇ／ｇ以上且つ１，３００ｍｇ／ｇ以下であり、より好ましくは、８５０ｍｇ／ｇ以上且つ１，２５０ｍｇ／ｇ以下である。
【００３２】
好ましい実施形態では、活性炭フィルタは、０．２５以上且つ０．８以下の、メソ細孔の合計細孔体積に対する体積比を有する。ＩＵＰＡＣによれば、活性炭における細孔分布は、マイクロ細孔（ｒ＝０．２ｎｍ〜１ｎｍ）、メソ細孔（ｒ＝１ｎｍ〜２５ｎｍ）、及びマクロ細孔（ｒ＝＞２５ｎｍ）で構成され得る。メソ細孔含量の高い活性炭は、濾過材として非常に好適であることが見出された。これは、硫黄含有有機化合物がこのサイズの細孔に特に吸収されるという事実に起因している可能性がある。メソ細孔の比率がより少ないと、より高比率のマイクロ細孔又はマクロ細孔を含む活性炭が得られ得るので、その結果、他の電解液構成成分が非特異的に吸着される。マイクロ細孔の量が多いと、多く吸着し過ぎるリスクがあり、マクロ細孔の量が多いと、濾過が不十分になる。様々な細孔クラスの体積比は、単一活性炭粒子表面の電子顕微鏡観察（ＲＥＭ、ＡＦＭ）によって評価することができる。更に、好ましい活性炭ブラックは、ＩＵＰＡＣに従ってＩＶ型吸着等温線を含む（Ｋ．Ｓ．Ｗ．Ｓｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  ｐｈｙｓｉｓｏｒｐｔｉｏｎｓ  ｄａｔａ  ｆｏｒ  ｇａｓ／ｓｏｌｉｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  ｓｐｅｃｉａｌ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｒｅａ  ａｎｄ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ」，Ｐｕｒｅ  ＆  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，（ＩＵＰＡＣ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ａｎｄ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ  １９８４），１９８５，Ｖｏｌ．５７（Ｉｓｓｕｅ  ４），ｐ．６０３−６１９）。好ましい濾過材は、ＩＶ型吸着等温線を含む。
【００３３】
本発明の別の実施形態は、硫黄含有有機化合物が置換又は非置換の、Ｃ２〜Ｃ３０の、アルキル又はアリールの、硫黄含有有機化合物からなる群から選択される方法に関する。これら硫黄含有有機化合物から、メッキプロセスにおいて暗色クロム析出物が得られることが見出されており、この群の化合物は、本明細書に記載される活性炭フィルタで効率的且つ選択的に濾過可能である。析出物の色の変化は、他の電解液成分を変化させずに又は無視できる程度にしか減少させずに、硫黄化合物を除去するためにごく一部の電解液浴のみを交換することにより達成され得る。より多くのＣ原子を含む硫黄含有有機化合物は好ましくないことがあるが、その理由は、より高分子量において活性炭フィルタの濾過効率が低下し得るためである。
【００３４】
別の態様では、本発明は、硫黄含有有機化合物が少なくとも１個のＮヘテロ原子を含む方法に関する。理論に束縛されるものではないが、少なくとも窒素及び硫黄を含む有機分子は、均質な暗色クロムコーティングを得るのに特に適しており、且つ活性炭フィルタによって電解液から選択的且つ効率的に除去されることが見出された。したがって、この方法を使用して広範な異なるクロム色が入手可能であり、析出物の色調を容易に変化させることができる。これは、浴の中断時間（ｄｏｗｎｔｉｍｅ）を短縮し、全体の生産性を増大させる。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、硫黄含有有機化合物は、置換又は非置換の、Ｃ２〜Ｃ３０の、アルキル又はアリールの、チオシアナート、チアゾール、チオヒダントイン、アミノチオウレア、ロダニン、及びこれらの混合物からなる群から選択され得る。この特殊な群の硫黄含有有機化合物では、低濃度で均一且つ暗色のクロム析出物を得ることができ、メッキプロセスの過程で望ましくない分解生成物が生じにくい。更に、環状構造の存在、及び前記環状構造に結合しているか又は前記環状構造内の幾つかのヘテロ原子の存在に起因して、活性炭フィルタを使用して硫黄含有有機化合物を有効に濾過できることが見出された。
【００３６】
本発明の別の実施形態では、硫黄含有有機化合物は、置換又は非置換の、アミノベンゾチアゾール、２−メチル−チオヒダントイン、２−メルカプト−２−チアゾリン、２−フェニルアミノ−５−メルカプト−１，３，４−チアジアゾール、ベンゾチアゾール、及びこれらの混合物からなる群から選択され得る。そのまま又は更なる芳香族若しくは非芳香族構造に更に結合している５員環状構造にＮ−又はＳ−ヘテロ原子を組み込むことによって、優れた加工挙動及び濾過性が得られる。これは、硫黄含有有機化合物の電解液自体への溶解度及び活性炭のメソ細孔に吸着される化合物の適切な立体化学に起因している可能性がある。濾過プロセスの効率が増大し、硫黄含有有機化合物の濃度を迅速且つ有効に変化させることができる。
【００３７】
更なる好ましい実施形態では、硫黄含有有機化合物は、２−メルカプト−２−チアゾリンである。２−メルカプト−２−チアゾリンは良好な色プロファイルを構成し、活性炭フィルタによって有効に濾過されることが見出されている。理論に束縛されるものではないが、この挙動は、分子のサイズ、及びこの分子における３個の近接して位置するヘテロ原子の炭素表面との相互作用／炭素表面による吸収に起因している可能性がある。したがって、２−メルカプト−２−チアゾリンは、溶液から優先的に濾過され、迅速且つ容易な色調整が可能になる。
【００３８】
更に、本発明の更なる態様は、ホウ酸及び／又は硫酸イオン及び／又は塩化物イオンが電気メッキ浴中に存在する方法を包含する。驚くべきことに、電解液中にこれらアニオン及び／又は酸が存在することにより、得られる析出物の品質が改善することが見出された。更に、濾過工程の過程でこれら物質の濃度低下は殆ど又は全く検出できない。これによって、安定な電解液浴が得られ、析出物の色を数回調整することができる。
【００３９】
本発明の別の態様では、チオシアン酸カリウム（ＫＳＣＮ）が電気メッキ浴中に存在する。電解液浴中にＫＳＣＮが存在することによって、暗色クロムメッキにおいてより均一に色が分布することが見出された。驚くべきことに、浴中のＳＣＮ−量は濾過工程によってそれほど影響を受けない。したがって、電解液浴中にＫＳＣＮを維持し、本発明の方法における硫黄含有有機化合物を選択的に濾過することができる。
【００４０】
電気メッキ層の下から上に向かう方向に負の硫黄濃度勾配を含む、ワークピース上の暗色電気メッキクロム層も本発明の範囲内である。硫黄濃度勾配は、電気メッキプロセス中にメッキ浴を活性炭インライン濾過することによって得られる。硫黄含有有機化合物を選択的に濾過することによって電解液中の硫黄含有有機化合物の濃度を制御可能に減少させて、所望の析出物を得ることができる。メッキプロセスの開始時には高濃度の硫黄含有有機化合物が析出し、その結果、層の底部に比較的暗色の析出物が生じ、メッキプロセスの過程で硫黄含有有機化合物の濃度が規定の方式で減少して、それほど暗色ではない析出物が得られる。この方法を使用することによって、電解液の消費によって引き起こされる硫黄含有有機化合物の標準的な減少から生じるものと比べて、析出する層により大きな色変化を生じさせることができる。析出物の光学的外観は析出物の最外層によって決定されるだけではなく、表面に近接する層によっても決定されるという事実から、硫黄含有有機化合物が均質に分布する標準的な析出物と比べて、異なる光学的外観を得ることができる。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態では、電気メッキされたワークピースは、電気メッキ層の下から上に向かって硫黄含量に差を有し得る。この差は、メッキ層の下から上に向かって１０モル％以上且つ８０モル％以下である。層深さの関数として硫黄含有有機化合物の析出量がこのように大きく変化することにより、標準的なプロセスによって得ることができる析出物と比べて、異なる光学的外観を示す暗色クロム層が析出する。この効果は、絶対析出量、層の厚み、及び確立された濃度勾配の関数として調整することができる。析出物における濃度勾配は、空間分解Ｘ線解析によって分析的に決定することができる。
【００４２】
本発明の方法の任意の及び全ての態様及び特徴は、本明細書に提供される方法を使用して得られる本発明の析出物に適用可能であると考えられ、開示されるべきである。更に、特に断りのない限り、特許請求の範囲及び／又は明細書に開示される少なくとも２つの特徴の全ての組合せが本発明の範囲内である。
【実施例】
【００４３】
実施例１：２−アミノベンゾチアゾール
【化２】
2018528327.tif 000003
市販されている電解液ＴＲＩＬＹＴＥ  Ｆｌａｓｈ  ＳＦ（Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．から入手可能）を使用してハルセル設定（Ｈｕｌｌ  ｃｅｌｌ  ｓｅｔ−ｕｐ；５分間、５Ａ、６０℃、ｐＨ３．７）で光沢ニッケル表面に一連の様々なトリクロム析出物をメッキした。様々な量の２−アミノベンゾチアゾールを添加することによって析出物の色及び明度を調整し、得られた層をＳｐｅｋｔｒａｌｐｈｏｔｏｍｅｒ  ＣＭ−７００ｄ／ＣＭ−６００ｄ（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ）を使用して評価した。読み取り結果を表Ｉに示す。
【表１】
2018528327.tif 000004
【００４４】
析出物の色彩色差的評価から、硫黄含有有機化合物の量を増加させると、より暗色の析出物が生じると推測することができる。更に、本発明の濾過工程は、硫黄含有有機化合物を著しく低減することができ、その結果、標準的な電解液と比べて本質的に同一品質の且つ非常に類似する色を呈する析出物が生じる。したがって、２−アミノベンゾチアゾールを用いる本発明の方法を使用することによって、析出物の明度Ｌ＊を６８．７から８１．８まで調整することができる。
【００４５】
実施例２：チオヒダントイン
【化３】
2018528327.tif 000005
ＴＲＩＬＹＴＥ  Ｆｌａｓｈ  ＣＬ（Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．から入手可能）を使用してハルセル設定（５分間、５Ａ、３５℃、ｐＨ３．３）で光沢ニッケル表面に一連の様々なトリクロム析出物をメッキし、様々な量のチオヒダントインが添加された。得られた層をＳｐｅｋｔｒａｌｐｈｏｔｏｍｅｒ  ＣＭ−７００ｄ／ＣＭ−６００ｄ（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ）を使用して評価した。読み取り結果を表ＩＩに示す。
【表２】
2018528327.tif 000006
【００４６】
析出物の色彩色差的評価から、硫黄含有有機化合物の量を増加させると、より暗色の析出物が生じると推測することができる。更に、本発明の濾過工程は、硫黄含有有機化合物を著しく低減することができ、その結果、標準的な電解液と比べて本質的に同一品質の且つ非常に類似する色を呈する析出物が生じる。したがって、チオヒダントインを用いる本発明の方法を使用することによって、析出物の明度Ｌ＊を７０．２から７８．８まで調整することができる。
【００４７】
実施例３：１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジチオール
【化４】
2018528327.tif 000007
ＴＲＩＣＯＬＹＴＥ  ４（５分間、５Ａ、３０℃、ｐＨ２．９）（Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．から入手可能）を使用してハルセル設定で光沢ニッケル表面に一連の様々なトリクロム析出物をメッキし、様々な量の１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジチオールが電解液に添加された。得られた層をＳｐｅｋｔｒａｌｐｈｏｔｏｍｅｒ  ＣＭ−７００ｄ／ＣＭ−６００ｄ（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ）を使用して評価した。読み取り結果を表ＩＩＩに示す。
【表３】
2018528327.tif 000008
【００４８】
析出物の色彩色差的評価から、硫黄含有有機化合物の量を増加させると、より暗色の析出物が生じると推測することができる。更に、本発明の濾過工程は、硫黄含有有機化合物を著しく低減することができ、その結果、標準的な電解液と比べて本質的に同一品質の且つ非常に類似する色を呈する析出物が生じる。したがって、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジチオールを用いる本発明の方法を使用することによって、析出物の明度Ｌ＊を６６．１から７５．３まで調整することができる。
【００４９】
実施例４：２−メルカプト−２−チアゾリン
【化５】
2018528327.tif 000009
ＴＲＩＬＹＴＥ  ＤＵＳＫ（５分間、５Ａ、３３℃、ｐＨ３．３）（Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．から入手可能）を使用してハルセル設定で光沢ニッケル表面に一連の様々なトリクロム析出物をメッキし、様々な量の２−メルカプト−２−チアゾリンが電解液に添加された。得られた層をＳｐｅｋｔｒａｌｐｈｏｔｏｍｅｒ  ＣＭ−７００ｄ／ＣＭ−６００ｄ（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ）を使用して評価した。読み取り結果を表ＩＶに示す。
【表４】
2018528327.tif 000010
【００５０】
析出物の色彩色差的評価から、硫黄含有有機化合物の量を増加させると、より暗色の析出物が生じると推測することができる。更に、本発明の濾過工程は、硫黄含有有機化合物を著しく低減することができ、その結果、標準的な電解液と比べて本質的に同一品質の且つ非常に類似する色を呈する析出物が生じる。したがって、２−メルカプト−２−チアゾリンを用いる本発明の方法を使用することによって、析出物の明度Ｌ＊を４６．５から５９．２まで調整することができる。
【００５１】
実施例５：２−メルカプト−２−チアゾリン＋ＫＳＣＮ
【化６】
2018528327.tif 000011
Ｔｒｉｌｙｔｅ  Ｆｌａｓｈ  ＳＦ（５分間、５Ａ、６０℃、ｐＨ３．７）（Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｉｎｃ．から入手可能）を使用してハルセル設定で光沢ニッケル表面に一連の様々なトリクロム析出物をメッキし、様々な量の２−メルカプト−２−チアゾリン及び５ｇ／Ｌ  ＫＳＣＮが電解液に添加された。得られた層をＳｐｅｋｔｒａｌｐｈｏｔｏｍｅｒ  ＣＭ−７００ｄ／ＣＭ−６００ｄ（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ）を使用して評価した。読み取り結果を表Ｖに示す。
【表５】
2018528327.tif 000012
【００５２】
析出物の色彩色差的評価から、硫黄含有有機化合物の量を増加させると、より暗色の析出物が生じると推測することができる。更に、本発明の濾過工程は、硫黄含有有機化合物を著しく低減することができ、その結果、標準的な電解液と比べて本質的に同一品質の且つ非常に類似する色を呈する析出物が生じる。したがって、２−メルカプト−２−チアゾリン及び５ｇ／Ｌ  ＫＳＣＮを用いる本発明の方法を使用することによって、析出物の明度Ｌ＊を６０．０から７２．６まで調整することができる。この試験シリーズにおいて、電解液中のＫＳＣＮ濃度は濾過工程によって影響を受けないことに留意すべきである。これは、本発明の方法が広範な種々の浴組成に適合することを実証する。
【国際調査報告】
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