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公開番号2025156949
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2024059732
出願日2024-04-02
発明の名称めっき部材及びその製造方法
出願人日本軽金属株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C23C 28/00 20060101AFI20251007BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】めっきの均一性及び密着性が向上すると共に、めっきを行うための前処理を乾式の方法によって製造することができるニッケルめっきアルミニウム部材(めっき部材)を提供する。
【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材であって、前記アルミニウム基材の表面に、アルミニウム水和酸化物を含む水和酸化物皮膜、及びアルミニウム酸化物を含む酸化物皮膜からなる群よりなる少なくとも一種の皮膜を含む親水性プライマー層と、金属又は金属酸化物からなるめっき触媒を含む触媒層とをこの順で有するアルミニウム部材、及び前記アルミニウム部材の前記触媒層上に形成された前記ニッケルめっき皮膜を備えて、前記親水性プライマー層が表面に形成された前記アルミニウム基材の表面粗さRzが2μm以上15μm以下であるめっき部材である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材であって、
前記アルミニウム基材の表面に、アルミニウム水和酸化物を含む水和酸化物皮膜、及びアルミニウム酸化物を含む酸化物皮膜からなる群よりなる少なくとも一種の皮膜を含む親水性プライマー層と、金属又は金属酸化物からなるめっき触媒を含む触媒層とをこの順で有するアルミニウム部材、及び
前記アルミニウム部材の前記触媒層上に形成された前記ニッケルめっき皮膜を備えて、
前記親水性プライマー層が表面に形成された前記アルミニウム基材の表面粗さＲｚが、２μｍ以上、１５μｍ以下である、
ことを特徴とするめっき部材。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記親水性プライマー層が表面に形成された前記アルミニウム基材の粗面化面積率が、８０％以上、１００％以下である、
請求項１に記載のめっき部材。
【請求項３】
前記めっき部材の断面のＥＤＸ線分析によって得られるアルミニウム、ニッケル、及び酸素の元素プロファイルについて、
アルミニウムの元素プロファイルとニッケルの元素プロファイルが交差する点を前記アルミニウム部材と前記ニッケルめっき皮膜とのＡｌ／Ｎｉ界面とし、
ニッケルの元素プロファイルの強度が平坦な範囲にて検出される酸素の元素プロファイル強度の平均値に対する、前記Ａｌ／Ｎｉ界面にて検出される酸素の強度の最大値の比である酸素強度比が、１．５以上、５０以下である、
請求項１に記載のめっき部材。
【請求項４】
前記親水性プライマー層の厚さが、１ｎｍ以上、１μｍ未満である、
請求項１に記載のめっき部材。
【請求項５】
前記触媒層の厚さが、２ｎｍ以上、１μｍ未満である、
請求項１に記載のめっき部材。
【請求項６】
請求項１に記載のめっき部材において、
前記ニッケルめっき皮膜の厚さが、１μｍ以上、１ｍｍ以下であり、
前記ニッケルめっき皮膜が、前記アルミニウム基材の１又は２以上の部分にのみ形成されており、残余の部分には形成されていない、
バスバーとして用いられるめっき部材。
【請求項７】
前記金属は、金、銀、及び銅からなる貴金属、白金、及びパラジウムからなる白金属、亜鉛、ルテニウム、並びにロジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である、
請求項１～６のいずれか１項に記載のめっき部材。
【請求項８】
前記金属は、亜鉛である、
請求項１～６のいずれか１項に記載のめっき部材。
【請求項９】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材を製造する方法であって、
前記アルミニウム基材の表面にレーザー光を照射して、前記アルミニウム基材の表面を粗面化すると共に、前記アルミニウム基材の表面にアルミニウム水和酸化物を含む水和酸化物皮膜、及びアルミニウム酸化物を含む酸化物皮膜からなる群よりなる少なくとも一種の皮膜を含む親水性プライマー層を形成する表面改質工程と、
前記親水性プライマー層が形成された前記アルミニウム基材の表面に、金属又は金属酸化物からなるめっき触媒を付与して、前記アルミニウム基材の表面に前記めっき触媒を含む触媒層を形成する触媒付与工程と、
前記アルミニウム基材の表面に前記親水性プライマー層と前記触媒層とが形成されたアルミニウム部材にニッケルめっき処理を施して、前記アルミニウム部材の前記触媒層上に前記ニッケルめっき皮膜を形成するめっき処理工程と、を備え、
前記表面改質工程で前記親水性プライマー層が形成された前記アルミウム基材の表面粗さＲｚが、２μｍ以上、１５μｍ以下である、
ことを特徴とするめっき部材の製造方法。
【請求項１０】
前記触媒付与工程は、
前記アルミニウム基材に前記金属の金属化合物を含む触媒溶液又は触媒懸濁液を塗布して、前記アルミニウム基材に前記金属化合物を付着させる塗布ステップと、
前記金属化合物が付着した前記アルミニウム基材を焼成して、前記アルミニウム基材の表面に前記金属化合物から前記金属の酸化物を得ることで、前記めっき触媒を形成する焼成ステップと、を有する、
請求項９に記載のめっき部材の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材、及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 4,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは軽量で導電性に優れ、資源も豊富であることから、最近では自動車の電動化や工場等の設備の電化のニーズ拡大に伴い、従来の銅を代替したバスバーやヒートシンク等への利用が増えている。アルミニウムは表面に酸化皮膜を形成するため、バスバーとしての利用時には主に接触抵抗を低減する目的で、ヒートシンク等で用いる場合ははんだの実装性を向上する目的で、Ｎｉめっき等のめっきが処理される。
【０００３】
アルミニウム及びアルミニウム合金（これらをまとめて単にアルミニウムと言う場合がある）上にめっきを行う際は、前述の酸化皮膜が絶縁性であるために、めっきにおけるアルミニウム表面でのめっき金属イオンの還元反応が進行しにくい。更に、酸化皮膜の上に形成した金属層は密着性に乏しいため、アルミニウムの素材表面には均一で密着性のよいめっきが出来ない。そこで、めっきを行う前処理として、アルミニウム材料をジンケート浴と呼ばれる亜鉛を含んだ強アルカリの浴に浸漬することで、アルミニウム表面の酸化皮膜を溶解すると共に、亜鉛の微粒子を析出させることで、表面を亜鉛によって置換するジンケート処理が行われている。ジンケート処理によって析出した亜鉛の微粒子は、めっき金属イオンの還元反応の触媒となることで還元反応が促進されて、亜鉛上に金属層が析出するので、均一で密着性に優れるめっきが可能となる。
【０００４】
ただし、ジンケート処理を含んだアルミニウム材料へのめっき工程は、処理工程数が多く、各工程間で水洗を必要とするため、銅等のほかの材料へのめっきと比べ排水処理のコストが大きい。特には、亜鉛粒子を均一に成長させるためにジンケート処理を２回行うダブルジンケート処理が行われているが、この場合、水洗の回数も増加して排水処理のコストがさらに大きくなる。具体的には、ジンケート処理を行う際には、それに先駆けて、アルミニウム材料の脱脂やエッチング、デスマットが行われるが、これらの処理ではその都度の水洗が必要となり（脱脂、“水洗”、エッチング、“水洗”、デスマット、“水洗”）、また、亜鉛剥離を介した２回のジンケート処理でもその都度の水洗が必要となってしまう（一次ジンケート、“水洗”、亜鉛剥離、“水洗”、二次ジンケート、“水洗”）。
【０００５】
また、電子部品や大型のバスバーの場合は、めっきが必要な箇所が限定されるので、部分めっきを行うことがある。しかしながら、一般的にアルミニウム材料へのめっきはジンケート処理等の処理工程が多く、各工程の浴は強酸性と強アルカリ性であるため、このような過酷な処理浴への繰り返しの浸漬に耐えるマスキング材料は限られ、加えて大型部材や複雑形状の部材へのマスキングは工程に手間がかかり、高価になってしまうという問題もある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１では、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる基板上に形成されるＮｉめっきとの密着性を高めるための触媒形成として、Ａｌ－Ｚｎ合金からなる下地層をスパッタリングにより形成している。また、この特許文献１では、Ｎｉめっきの密着性を高めるため、下地層形成のために基板表面への酸処理による高粗度化処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１８－０３５４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１では、湿式処理であるジンケート処理に替えて、乾式処理であるスパッタリングによって、Ｎｉめっきのための触媒を形成する。しかしながら、スパッタリングではバッチ処理が必要となるなど、手間が掛かってしまうばかりか、コストも増大してしまう。また、特許文献１では、実際に、硝酸や塩酸、硫酸等の酸を用いた酸処理による高粗度化を行った上で、スパッタリングにより下地層を形成しており、これによりアンカー効果でＮｉめっきとの密着性を得ているが、このような酸処理を行うと廃液のｐＨの調整や、金属やスラッジの回収が必要になるなど、排水処理に手間やコストが掛かってしまい、作業環境を整えるだけでも様々な制約が生じてしまう。
【０００９】
そのため、本発明の目的は、Ｎｉめっきの密着性が向上すると共に、めっきを行うための前処理を乾式の方法によって製造することができる、ニッケルめっきアルミニウム部材（本明細書においては単にめっき部材と言う）を提供することにある。また、本発明の別の目的は、このようなニッケルめっきアルミニウム部材を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材であって、
前記アルミニウム基材の表面に、アルミニウム水和酸化物を含む水和酸化物皮膜、及びアルミニウム酸化物を含む酸化物皮膜からなる群よりなる少なくとも一種の皮膜を含む親水性プライマー層と、金属又は金属酸化物からなるめっき触媒を含む触媒層とをこの順で有するアルミニウム部材、及び
前記アルミニウム部材の前記触媒層上に形成された前記ニッケルめっき皮膜を備えて、
前記親水性プライマー層が表面に形成された前記アルミニウム基材の表面粗さＲｚが、２μｍ以上、１５μｍ以下である、
ことを特徴とするめっき部材。
［２］前記親水性プライマー層が表面に形成された前記アルミニウム基材の粗面化面積率が、８０％以上、１００％以下である、［１］に記載のめっき部材。
［３］前記めっき部材の断面のＥＤＸ線分析によって得られるアルミニウム、ニッケル、及び酸素の元素プロファイルについて、
アルミニウムの元素プロファイルとニッケルの元素プロファイルが交差する点を前記アルミニウム部材と前記ニッケルめっき皮膜とのＡｌ／Ｎｉ界面とし、
ニッケルの元素プロファイルの強度が平坦な範囲にて検出される酸素の元素プロファイル強度の平均値に対する、前記Ａｌ／Ｎｉ界面にて検出される酸素の強度の最大値の比である酸素強度比が、１．５以上、５０以下である、［１］に記載のめっき部材。
［４］前記親水性プライマー層の厚さが、１ｎｍ以上、１μｍ未満である、［１］に記載のめっき部材。
［５］前記触媒層の厚さが、２ｎｍ以上、１μｍ未満である、［１］に記載のめっき部材。
［６］［１］に記載のめっき部材において、
前記ニッケルめっき皮膜の厚さが、１μｍ以上、１ｍｍ以下であり、
前記ニッケルめっき皮膜が、前記アルミニウム基材の１又は２以上の部分にのみ形成されており、残余の部分には形成されていない、
バスバーとして用いられるめっき部材。
［７］前記金属は、金、銀、及び銅からなる貴金属、白金、及びパラジウムからなる白金属、亜鉛、ルテニウム、並びにロジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である、［１］～［６］のいずれか１項に記載のめっき部材。
［８］前記金属は、亜鉛である、［１］～［６］のいずれか１項に記載のめっき部材。
［９］アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材にニッケルめっき皮膜が形成されためっき部材を製造する方法であって、
前記アルミニウム基材の表面にレーザー光を照射して、前記アルミニウム基材の表面を粗面化すると共に、前記アルミニウム基材の表面にアルミニウム水和酸化物を含む水和酸化物皮膜、及びアルミニウム酸化物を含む酸化物皮膜からなる群よりなる少なくとも一種の皮膜を含む親水性プライマー層を形成する表面改質工程と、
前記親水性プライマー層が形成された前記アルミニウム基材の表面に、金属又は金属酸化物からなるめっき触媒を付与して、前記アルミニウム基材の表面に前記めっき触媒を含む触媒層を形成する触媒付与工程と、
前記アルミニウム基材の表面に前記親水性プライマー層と前記触媒層とが形成されたアルミニウム部材にニッケルめっき処理を施して、前記アルミニウム部材の前記触媒層上に前記ニッケルめっき皮膜を形成するめっき処理工程と、を備え、
前記表面改質工程で前記親水性プライマー層が形成された前記アルミウム基材の表面粗さＲｚが、２μｍ以上、１５μｍ以下である、
ことを特徴とするめっき部材の製造方法。
［１０］前記触媒付与工程は、
前記アルミニウム基材に前記金属の金属化合物を含む触媒溶液又は触媒懸濁液を塗布して、前記アルミニウム基材に前記金属化合物を付着させる塗布ステップと、
前記金属化合物が付着した前記アルミニウム基材を焼成して、前記アルミニウム基材の表面に前記金属化合物から前記金属の酸化物を得ることで、前記めっき触媒を形成する焼成ステップと、を有する、［９］に記載のめっき部材の製造方法。
［１１］前記金属化合物が、前記金属の有機酸塩である、［１０］に記載のめっき部材の製造方法。
［１２］前記焼成ステップにおいて、焼成温度が、１８０℃以上、５００℃以下である、［１０］に記載のめっき部材の製造方法。
［１３］前記触媒付与工程は、
前記アルミニウム基材に前記金属又は前記金属の酸化物からなる金属ナノ粒子を含む触媒溶液又は触媒懸濁液を塗布して、前記アルミニウム基材に前記金属ナノ粒子を付着させる塗布ステップと、
前記金属ナノ粒子が付着した前記アルミニウム基材を乾燥させて、前記金属ナノ粒子による前記めっき触媒を形成する乾燥ステップと、を有する、［９］に記載のめっき部材の製造方法。
［１４］前記触媒付与工程は、
前記金属をスパッタリングして、前記アルミニウム基材に前記金属からなる金属皮膜を成膜することで、前記めっき触媒を形成するスパッタステップ、を有する、［９］に記載のめっき部材の製造方法。
［１５］前記めっき処理工程において、前記ニッケルめっき処理が電気めっきである、［９］に記載のめっき部材の製造方法。
［１６］前記金属は、ニッケルめっき浴に溶解しない電位的に貴な金属のうち、ニッケルの還元反応を触媒する金属である、［９］に記載のめっき部材の製造方法。
［１７］前記金属は、金、銀、及び銅からなる貴金属、白金、及びパラジウムからなる白金属、亜鉛、ルテニウム、並びにロジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である、［９］～［１６］のいずれか１項に記載のめっき部材の製造方法。
［１８］前記金属は、亜鉛である、［９］～［１６］のいずれか１項に記載のめっき部材の製造方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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