(57)【要約】      （修正有）【課題】表面が平滑で、コイル状に巻き付けた際における巻きずれを有効に防止することができ、連続生産性が高い表面処理基材を製造するための方法を提供する。【解決手段】基材１０の上下面に、はんだめっき４０を施すための下地となる下地めっき層２０，３０を形成する下地めっき層形成工程と、端面に前記基材が露出した状態で、前記基材の上下面に形成された下地めっき層上に溶融はんだめっきを施すことで、はんだ層４０を形成するはんだ層形成工程と、を有することを特徴とする表面処理基材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の上下面に、はんだめっきを施すための下地となる下地めっき層を形成する下地めっき層形成工程と、
端面に前記基材が露出した状態で、前記基材の上下面に形成された下地めっき層上に溶融はんだめっきを施すことで、はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、を有することを特徴とする表面処理基材の製造方法。
【請求項２】
前記基材が、純アルミニウム、またはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１に記載の表面処理基材の製造方法。
【請求項３】
前記はんだ層形成工程の前に、前記下地めっき層を形成した前記基材をスリットすることで、端面に前記基材を露出させるスリット工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板の表面に、めっき層等の表面処理層が形成された表面処理基材が求められている。
【０００３】
このような金属板の表面に表面処理層が形成された表面処理基材として、たとえば、特許文献１では、鋼板の表面に溶融亜鉛めっきをして亜鉛層を形成する技術が開示されている。しかしながら、このような特許文献１に記載された技術では、溶融亜鉛めっきを施す際に、めっき浴から引き上げた後の鋼板の端部に余剰の溶融金属が付着する、いわゆるエッジビルドアップが発生するという問題が挙げられている。特に、このようなエッジビルドアップが発生した表面処理基材は、ロールへ巻き取った際に、端部の余剰金属の厚みが蓄積され、コイルが局所的に盛り上がってしまい、これにより、巻きずれが生じてしまい、そのため、製造時における連続生産性が低下してしまうという問題も挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０３３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、はんだ層を形成した場合に、表面が平滑で、コイル状に巻き付けた際における巻きずれを有効に防止することができ、連続生産性が高い表面処理基材を製造するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上述の目的を達成すべく鋭意検討した結果、基材の上下面（厚み方向と垂直な面）に、はんだめっきを施すための下地めっき層を形成し、基材の端面（厚み方向を形成する面）が露出した状態で、下地めっき層上に溶融はんだめっきを施すことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、基材の上下面に、はんだめっきを施すための下地となる下地めっき層を形成する下地めっき層形成工程と、端面に前記基材が露出した状態で、前記基材の上下面に形成された下地めっき層上に溶融はんだめっきを施すことで、はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、を有することを特徴とする表面処理基材の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の製造方法において、前記基材が、純アルミニウム、またはアルミニウム合金からなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の製造方法において、前記はんだ層形成工程の前に、前記下地めっき層を形成した前記基材をスリットすることで、端面に前記基材を露出させるスリット工程をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面が平滑であり、これにより、コイル状に巻き付ける際の巻きずれが有効に防止された表面処理基材の製造方法を提供することができる。特に、本発明の製造方法によれば、コイル状に巻き付ける際の巻きずれを有効に防止することができるため、連続生産性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態の製造方法により製造される表面処理基材の構成を示す図である。
【図２】図２は、端面についてはＡｌ基材１０が露出しているとともに、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０がＡｌ基材１０の上下面にのみに形成されてなる下地めっき材の構成を示す図である。
【図３】図３は、別の製造方法により製造される表面処理基材の構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る表面処理基材の断面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の製造方法により製造される表面処理基材１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の製造方法により製造される表面処理基材１００は、Ａｌ基材１０の両面に、Ｎｉめっき層２０、Ｓｎめっき層３０、およびはんだ層４０が、この順に形成されてなる。
【００１４】
＜Ａｌ基材１０＞
Ａｌ基材１０を構成するアルミニウム板としては、特に限定されず、純アルミニウム板や、ＪＩＳ規格の１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のいずれのアルミニウム合金板も用いることができるが、なかでも、１０００系のＯ材が特に好ましい。Ａｌ基材１０の厚みは、特に限定されず、電子機器の部品としての用途に応じて、適した厚みとすればよいが、好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
【００１５】
＜Ｎｉめっき層２０＞
Ｎｉめっき層２０は、はんだめっきを施すための下地めっき層であるＳｎめっき層３０を良好に形成するために設けられる層であり、Ａｌ基材１０上に、Ｎｉめっきを施すことにより形成される。Ａｌ基材１０上に、Ｎｉめっき層２０を形成する方法としては、特に限定されないが、Ａｌ表面上にＮｉめっき層２０を直接設けることは困難であるため、あらかじめ、Ｚｎ層を置換めっきによって形成した後、その上にＮｉめっき層２０を形成するのが好ましい。以下、Ｚｎ層を形成する方法について、説明する。
【００１６】
まず、Ａｌ基材１０を構成する純アルミニウム板またはアルミニウム合金板について、脱脂処理を行ない、次いで、酸性エッチングおよびスマット除去を行った後、Ｚｎの置換めっきを行なう。Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理、第一Ｚｎ置換処理、硝酸亜鉛剥離処理、第二Ｚｎ置換処理の各工程を経る、ダブルジンケート処理を施すことにより行なわれる。この場合、各工程の処理後には水洗処理を実施する。なお、第一Ｚｎ置換処理および第二Ｚｎ置換処理により形成されるＺｎ層は、Ｎｉめっきを施す際にわずかに溶解する。Ｚｎ層は、良好なＮｉめっき層２０を形成するために、Ｎｉめっき後の状態における皮膜量が、好ましくは５〜５００ｍｇ／ｍ２の範囲、より好ましくは３０〜３００ｍｇ／ｍ２の範囲となるように形成することが望ましい。なお、Ｚｎ層の皮膜量は、処理液中のＺｎイオンの濃度および第二Ｚｎ置換処理において処理液中に浸漬する時間を適宜選択することで調整することができる。なお、Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理を実施した後、第一Ｚｎ置換処理の工程のみを実施する、シングルジンケート処理を施すことにより行ってもよい。この際においては、Ｚｎ層の皮膜量は、処理液中のＺｎイオンの濃度および第一Ｚｎ置換処理において処理液中に浸漬する時間を適宜選択することで調整することができる。
【００１７】
次いで、Ｚｎ層の上に、Ｎｉめっきを施すことで、Ｎｉめっき層２０を形成する。Ｎｉめっき層２０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。Ｎｉめっき層２０の厚みは、好ましくは０．２μｍ以上であり、より好ましくは０．２〜３．０μｍ、さらに好ましくは０．５〜２．０μｍである。
【００１８】
＜Ｓｎめっき層３０＞
Ｓｎめっき層３０は、はんだ層４０を形成するための下地めっき層であり、Ｎｉめっき層２０上に、Ｓｎめっきを行なうことにより形成される。Ｓｎめっき層３０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。Ｓｎめっき層３０の厚みは、好ましくは０．５〜３．０μｍである。Ｓｎめっき層３０の厚みを上記範囲とすることにより、はんだ濡れ性が向上し、良好なはんだ層４０を形成することが可能となる。
【００１９】
＜はんだ層４０＞
はんだ層４０は、Ｓｎめっき層３０上に、溶融はんだめっきを施すことにより形成される。なお、本実施形態においては、端面にＡｌ基材１０が露出した状態で、Ａｌ基材１０の上下面にのみにＮｉめっき層２０、Ｓｎめっき層３０、およびはんだ層４０が形成される。
【００２０】
＜表面処理基材１００の製造方法＞
次いで、本実施形態の表面処理基材１００の製造方法について、説明する。
【００２１】
まず、Ａｌ基体１０を構成するためのアルミニウム板を準備し、Ａｌ基体１０上にＮｉめっきを施すことにより、Ｎｉめっき層２０を形成する。なお、Ａｌ表面上にＮｉめっき層２０を直接設けることは困難であるため、あらかじめ、Ａｌ基体１０に、上述したダブルジンケート処理、またはシングルジンケート処理を施すことによりＺｎ層を形成し、Ｚｎ層上にＮｉめっき層２０を形成することが好ましい。この際において、Ｎｉめっき層２０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。
【００２２】
次いで、形成したＮｉめっき層２０上に、Ｓｎめっきを施すことで、Ｓｎめっき層３０を形成する。Ｓｎめっき層３０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。
【００２３】
本実施形態においては、Ａｌ基材１０上にＮｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を形成し、図２に示すような下地めっき材を得る。すなわち、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０が形成されたＡｌ基材１０において、端面についてはＡｌ基材１０が露出しているとともに、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０がＡｌ基材１０の上下面にのみに形成されてなる下地めっき材を得る。
【００２４】
ここで、図２に示す構成、すなわち、端面についてはＡｌ基材１０が露出しているとともに、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０がＡｌ基材１０の上下面にのみに形成された構成とする方法としては、特に限定されないが、たとえば、Ａｌ基材１０上にＮｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を形成した後、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０が形成されたＡｌ基材１０をスリットする方法が挙げられる。このようなスリットを行う方法によれば、端面（すなわち、スリット面）についてはＡｌ基材１０が露出しているとともに、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０がＡｌ基材１０の上下面にのみに形成された下地めっき材を得ることができる。特に、スリットを行う方法を用いれば、Ａｌ基材１０の端面にＮｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０が形成された場合であっても、スリットを行うことにより、上記の下地めっき材が得られる。
【００２５】
なお、上述したスリットを行う場合におけるスリット幅は、表面処理基材１００として必要な幅に応じて調整すればよい。
【００２６】
また、スリットを行う方法としては、特に限定されないが、たとえば、Ａｌ基材１０として、ロール状のものを用い、ロール状のＡｌ基材１０について、連続的にＮｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を順次形成した後、スリッターを用いてスリットする方法などが挙げられる。
【００２７】
次いで、図２に示す下地めっき材に溶融はんだめっきを施し、下地めっき材のＳｎめっき層３０上にのみにはんだ層４０を形成する。ここで、下地めっき材は、Ａｌ基材１０の端面が露出しており、端面には、下地めっき層としてのＳｎめっき層３０が実質的に形成されていないため、このような下地めっき材に溶融はんだめっきを施すことで、Ａｌ基材１０の端面は露出した状態のまま、下地めっき層としてのＳｎめっき層３０上にのみにはんだ層４０が形成されることとなる。特に、はんだはＳｎには付着し易く、Ａｌには付着し難いという特性を有しており、そのため、Ａｌ基材１０の端面を露出させたままで、溶融はんだめっきを施すことで、はんだが付着し易いＳｎめっき層３０上に選択的にはんだ層４０が形成することができる一方で、はんだが付着し難いＡｌ基材１０が露出した部分には、はんだ層４０が形成されず、そのため、はんだ層４０を形成した後においても、端面において、Ａｌ基材１０が露出したままの状態とすることができる。そして、これにより、図１に示すような、端面にＡｌ基材１０が露出しているとともに、Ａｌ基材１０の上下面にのみにＮｉめっき層２０、Ｓｎめっき層３０、およびはんだ層４０が形成された表面処理基材１００が得られる。
【００２８】
なお、はんだ層４０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温は、好ましくは１４０〜３５０℃であり、より好ましくは１８０〜３００℃である。そして、溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間は、好ましくは３〜１５秒である。溶融はんだめっきの浴温や、溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間が上記範囲である場合には、良好な厚みのはんだ層４０が形成され、また、はんだ層４０に含まれるＳｎ成分が、Ａｌ基材１０まで拡散してしまうこともないため、Ａｌ基材１０とＳｎとの間で発生する固溶硬化を防ぐことができる。
【００２９】
はんだ層４０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは片面あたり１０〜５０μｍ、より好ましくは１５〜４０μｍである。
【００３０】
本実施形態の製造方法によれば、Ａｌ基材１０の上下面に、下地めっき層としてのＳｎめっき層３０を形成した後、例えばスリットすることでＡｌ基材１０の端面が露出した状態で、Ｓｎめっき層３０上に溶融はんだめっきを施すものであるため、図１に示すように、表面が平滑な表面処理基材１００を得ることができ、これにより、コイル状に巻き付ける際の巻きずれを有効に防止することができる。また、得られる表面処理基材１００はコイル状に巻き付ける際の巻きずれが発生しないため、連続生産性に優れたものである。
【００３１】
一方、別の製造方法によれば、図３に示すように、Ａｌ基材１０ａの全表面にＮｉめっき層２０ａ、Ｓｎめっき層３０ａ、およびはんだ層４０ａが形成された表面処理基材１００ａが得られ、このような構成の表面処理基材１００ａでは、端部付近において、余剰のはんだが付着するエッジビルドアップが発生してしまう。そのため、このような表面処理基材１００ａをコイル状に巻き付けた際に、このエッジビルドアップの影響により、巻きずれが生じてしまい、これにより、製造時における連続生産性が低下してしまうという問題がある。
これに対し、本実施形態によれば、得られる表面処理基材１００は、表面が平滑であることから、コイル状に巻き付けた際における巻きずれを有効に防止することが可能となり、連続生産性に優れたものである。
【００３２】
なお、本実施形態の表面処理基材１００は、実質的に、端面にＡｌ基材１０が露出していると判断できるようなものであればよく、たとえば、表面処理基材１００の端面にＮｉめっき層２０、Ｓｎめっき層３０や、あるいは、はんだ層４０が、わずかに形成されていてもよい。具体例を挙げると、端面を露出させた状態で、上下面にのみＳｎめっき層３０を形成したＡｌ基材１０に対し、溶融はんだめっきを施す際に、はんだがＳｎめっき層３０の端面に回り込んで、結果として、Ａｌ基材１０の端面にはんだ層４０が、若干形成されたとしても、実質的に、端面において、Ａｌ基材１０が露出していると判断できるような態様であればよい。
【００３３】
また、本実施形態における表面処理基材１００は、表面が平滑であり、コイル状に巻き付ける際の巻きずれを有効に防止することができる構成であれば、はんだ層４０の厚みは必ずしも均一である必要はなく、たとえば、Ａｌ基材１０の端部近傍において、Ａｌ基材１０の端部（エッジ部分）に向かって、はんだ層４０が徐々に薄くなるような態様で形成されたような構成であってもよい。
【００３４】
なお、上述した例では、Ａｌを用いる例を示したが、基材としては、はんだに濡れにくい金属板であれば、特に限定されず、たとえば、上述したＡｌ基材１０に代えて、ベリリウム銅、鉄鋳物、銅合金、ゲルマニウム、インコネル、コバール、マグネシウム、モネル、ニクロム、ロジウム、鋼、ステンレス、亜鉛、亜鉛ダイキャストなどを用いてもよい。これらのはんだに濡れにくい材料であれば、エッジビルドアップを防止する効果を有する。
【００３５】
また、上述した例では、はんだ層４０を形成するための下地めっき層として、Ｓｎめっき層３０を用いる例を示したが、下地めっき層としては、その上に良好にはんだ層４０を形成することができるものであれば、特に限定されず、たとえば、上述したＳｎめっき層３０に代えて、Ｓｎ−Ｎｉ合金層、Ｓｎ−Ｃｕ合金層などを用いてもよい。また、Ａｌ基材１０と、下地めっき層との間には、任意の層を形成してもよいし、Ａｌ基材１０上に、直接下地めっき層を形成してもよい。
【００３６】
本実施形態の製造方法により製造される表面処理基材のサイズは、溶融はんだめっきが可能なサイズであれば特に限定されず、適宜設定すればよい。
【００３７】
なお、図１に示すはんだ層４０を有する表面処理基材１００をスリットすることで、太陽電池のインターコネクタ材料として使用することが可能である。スリット幅は、通常、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜６ｍｍである。
【実施例】
【００３８】
以下に、実施例を挙げて、本実施形態についてより具体的に説明するが、本実施形態は、このような実施例に限定されない。
【００３９】
＜実施例１＞
Ａｌ基材１０を形成するための材料として、Ａｌの含有割合が９９．６重量％、Ｃｕの含有割合が０．１重量％、残部がＭｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ等であるアルミニウム板を準備した（厚さ０．３ｍｍ、幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍ）。そして、Ａｌ基材１０を、アルカリ液で脱脂し、エッチング処理し、次いで硫酸中で脱スマット処理を施し、水酸化ナトリウム：１５０ｇ／Ｌ、ロッシェル塩：５０ｇ／Ｌ、酸化亜鉛：２５ｇ／Ｌ、塩化第一鉄１．５ｇ／Ｌを含む処理液中に浸漬してＺｎ置換処理を行うことで、１００ｍｇ／ｍ２の皮膜量で、Ａｌ基材１０上にＺｎ層を形成した。
【００４０】
次いで、Ｚｎ層を形成したＡｌ基材１０について下記条件にてニッケルめっきを行い、Ｚｎ層上に、厚さ０．５μｍのＮｉめっき層２０を形成した。
浴組成：硫酸ニッケル２５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ほう酸３０ｇ／Ｌ
ｐＨ：３〜５
浴温：６０℃
電流密度：１〜５Ａ／ｄｍ２
【００４１】
次いで、Ｎｉめっき層２０を形成したＡｌ基材１０について、下記条件にてスズめっきを行い、Ｎｉめっき層２０上に、厚さ０．５μｍのＳｎめっき層３０を形成した。
浴組成：硫酸第一錫３０ｇ／Ｌ、硫酸７０ｍｌ／Ｌ、適量の光沢剤および酸化防止剤
ｐＨ：１〜２
浴温：４０℃
電流密度：２．５〜１０Ａ／ｄｍ２
【００４２】
次いで、Ｓｎめっき層３０を形成したＡｌ基材１０を、幅１００ｍｍでスリットすることで、上下面にのみに、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０が形成され、端面はＡｌが露出しているＡｌ基材１０を得た。
【００４３】
次いで、スリットして得たＡｌ基材１０について、浴温を２３０℃に調整したＳｎ−４０％Ｐｂはんだからなる溶融はんだめっき槽に、３秒間浸漬し、１２．０ｍｐｍの速度で引き上げることで、はんだ層４０を形成し、図１に示す表面処理基材１００を製造した。
【００４４】
ここで、製造した表面処理基材１００の断面の写真を図４に示す。図４に示すように、製造した表面処理基材１００は、Ａｌ基材１０の端面が露出するとともに、Ａｌ基材１０の上下面にのみＮｉめっき層２０、Ｓｎめっき層３０、およびはんだ層４０が形成され、その結果として、端部付近における、はんだのエッジビルドアップが抑制され、表面が平滑な構成となっていることが確認できる。
【００４５】
なお、図４に示す表面処理基材１００においては、Ａｌ基材１０の端部近傍において、Ａｌ基材１０の端部（エッジ部分）に向かって、はんだ層４０が徐々に薄くなるような態様で形成されているが、表面が平滑な構成となっているため、コイル状に巻き付けた際における巻きずれを有効に防止することができ、また、連続生産性に優れたものである。
【００４６】
したがって、本発明の製造方法によれば、はんだ層を有するアルミ基材からなるアルミ部品を連続生産性に優れる製造方法で製造することが可能となる。
このアルミ部品としては、電子部品用のコネクタ材料や配線材料、またはその前駆体に用いることができる。
【００４７】
加えて、本発明の製造方法により得られたアルミ部品である表面処理基材１００を、さらにスリットすることで、太陽電池用のインターコネクタ材料を得ることもできる。この際におけるスリット幅は、通常、０．５〜１０ｍｍである。
【符号の説明】
【００４８】
１００…表面処理基材
１０…Ａｌ基材
２０…Ｎｉめっき層
３０…Ｓｎめっき層
４０…はんだ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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