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JP7624306B2 - Eutectoid plating solution - Google Patents
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Description

本発明は、共析めっき液に関する。 The present invention relates to a eutectoid plating solution.

種々の分野の製品の製造において、部材の表面に皮膜を形成するための技術として、電解めっき及び無電解めっき等のめっき技術が広く用いられている。従来のめっき技術の態様は、特許文献1及び2に開示されている。 In the manufacture of products in various fields, plating techniques such as electrolytic plating and electroless plating are widely used as techniques for forming films on the surfaces of components. Examples of conventional plating techniques are disclosed in Patent Documents 1 and 2.

また、近年では、炭化ケイ素粒子等の耐摩耗性粒子を含むめっき液でめっき反応を行う共析めっきが知られている。このような共析めっきでは、含有される粒子の性質によってめっき被膜に耐摩耗性、潤滑性、耐食性等の新たな機能を付与することが可能であるため、特に自動車や航空機等のエンジン部品や摺動頻度の高いコネクター等、耐摩耗性や硬度が求められる基材に用いられることが多く、かかる共析めっきのための種々の手段が提案されている。 In recent years, eutectoid plating has become known, in which a plating reaction is carried out in a plating solution containing wear-resistant particles such as silicon carbide particles. In this type of eutectoid plating, it is possible to impart new functions such as wear resistance, lubricity, and corrosion resistance to the plated film depending on the properties of the particles contained, so it is often used for substrates that require wear resistance and hardness, such as engine parts for automobiles and aircraft, and connectors that slide frequently, and various means for such eutectoid plating have been proposed.

特許文献3及び4では、水、アミノ基を有する第4族元素系カップリング剤、炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子、及び金属源を少なくとも含有している、共析めっき液が開示されている。 Patent Documents 3 and 4 disclose eutectoid plating solutions that contain at least water, a Group 4 element-based coupling agent having an amino group, silicon carbide particles or silicon oxide particles, and a metal source.

特開2003-027202号公報JP 2003-027202 A 特表2008-516039号公報Special Publication No. 2008-516039 特開2020-180326号公報JP 2020-180326 A 特開2020-117797号公報JP 2020-117797 A

炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子の十分な分散性が得られないと、得られためっき層中で炭化ケイ素粒子が偏在しているか、又はめっき層が良好に形成できないことがあった。特許文献3及び4による手段によれば、炭化ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子の十分な分散性が得られている。 If sufficient dispersibility of silicon carbide particles or silicon oxide particles is not obtained, the silicon carbide particles may be unevenly distributed in the obtained plating layer, or the plating layer may not be formed well. According to the means disclosed in Patent Documents 3 and 4, sufficient dispersibility of silicon carbide particles or silicon oxide particles is obtained.

一方、所望のめっきの性質によっては、pHが高いめっき液を用いることが望ましい場合がある。かかるめっき液を用いた場合、特許文献3及び4による手段によってもなお、共析性に改善の余地が生じることがあった。 On the other hand, depending on the desired plating properties, it may be desirable to use a plating solution with a high pH. When such a plating solution is used, even the measures described in Patent Documents 3 and 4 may still leave room for improvement in eutectoid properties.

そこで、pHが高いめっき液を用いた場合でも、良好な共析性を有するめっき層をもたらすことができる、新規な共析めっき液を提供する必要性が存在する。 Therefore, there is a need to provide a new eutectoid plating solution that can produce a plating layer with good eutectoid properties even when a plating solution with a high pH is used.

本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである:
〈態様1〉水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、ケイ素系粒子、及び金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~8.0である、
共析めっき液。
〈態様2〉前記第4族元素系カップリング剤が、チタンカップリング剤又はジルコニウムカップリング剤である、態様1に記載の共析めっき液。
〈態様3〉前記第4族元素系カップリング剤が、水酸基及びラクテート基又はその塩を有する、態様1又は2に記載の共析めっき液。
〈態様4〉水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を少なくとも含有している、水分散液。
As a result of intensive research, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows:
<Aspect 1> A method for preparing a catalyst for preparing a catalyst containing at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, silicon-based particles, and a metal source, and having a pH of 5.5 to 8.0;
Eutectoid plating solution.
<Aspect 2> The eutectoid plating solution according to aspect 1, wherein the Group 4 element-based coupling agent is a titanium coupling agent or a zirconium coupling agent.
<Aspect 3> The eutectoid plating solution according to aspect 1 or 2, wherein the Group 4 element-based coupling agent has a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof.
<Embodiment 4> An aqueous dispersion containing at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles.

本発明によれば、pHが高いめっき液を用いた場合でも、良好な共析性を有するめっき層をもたらすことができる、新規な共析めっき液を提供することができる。 The present invention provides a novel eutectoid plating solution that can produce a plating layer with good eutectoid properties even when a plating solution with a high pH is used.

《共析めっき液》
本発明の共析めっき液は、
水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、ケイ素系粒子のうちの少なくとも一種、及び金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~8.0である、
共析めっき液である。
<Eutectoid plating solution>
The eutectoid plating solution of the present invention is
The composition contains at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, at least one of silicon-based particles, and a metal source, and has a pH of 5.5 to 8.0.
It is a eutectoid plating solution.

本発明の共析めっき液は、電解めっき液であってもよく、又は無電解めっき液であってもよい。 The eutectoid plating solution of the present invention may be an electrolytic plating solution or an electroless plating solution.

共析めっき液中のケイ素系粒子の含有率は、共析めっき液の質量全体を基準として、0.001質量%以上、0.003質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.05質量%以上、又は0.07質量%以上であってよく、また5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、又は0.2質量%以下であってよい。 The content of silicon-based particles in the eutectoid plating solution may be 0.001% by mass or more, 0.003% by mass or more, 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more, 0.03% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.07% by mass or more, based on the total mass of the eutectoid plating solution, and may be 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, or 0.2% by mass or less.

共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の含有率は、共析めっき液の質量全体を基準として、0.001質量%以上、0.003質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.05質量%以上、又は0.07質量%以上であってよく、また5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、又は0.2質量%以下であってよい。 The content of the Group 4 element-based coupling agent in the eutectoid plating solution may be 0.001% by mass or more, 0.003% by mass or more, 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more, 0.03% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.07% by mass or more, based on the total mass of the eutectoid plating solution, and may be 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, or 0.2% by mass or less.

共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の質量の、ケイ素系粒子の質量の合計に対する比は、1%以上、3%以上、5%以上、10%以上、20%以上、30%以上、50%以上、70%以上、100%以上、130%以上、150%以上、200%以上、250%以上、又は280%以上であってよく、また1000%以下、900%以下、800%以下、700%以下、600%以下、500%以下、400%以下、350%以下、又は330%以下であってよい。 The ratio of the mass of the Group 4 element-based coupling agent in the eutectoid plating solution to the total mass of the silicon-based particles may be 1% or more, 3% or more, 5% or more, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 50% or more, 70% or more, 100% or more, 130% or more, 150% or more, 200% or more, 250% or more, or 280% or more, and may be 1000% or less, 900% or less, 800% or less, 700% or less, 600% or less, 500% or less, 400% or less, 350% or less, or 330% or less.

また、共析めっき液は、他の粒子を含有していてもよい。 The eutectoid plating solution may also contain other particles.

共析めっき液のpHは、5.5以上、5.7以上、5.9以上、又は6.0以上であってよく、また8.0以下、7.5以下、7.0以下、6.8以下、6.6以下、6.4以下、又は6.2以下であってよい。 The pH of the eutectoid plating solution may be 5.5 or more, 5.7 or more, 5.9 or more, or 6.0 or more, and may be 8.0 or less, 7.5 or less, 7.0 or less, 6.8 or less, 6.6 or less, 6.4 or less, or 6.2 or less.

以下では、本発明の各構成要素について説明する。 Each component of the present invention is described below.

〈水〉
水は、イオン交換水、蒸留水等であってよい。
<water>
The water may be ion-exchanged water, distilled water, or the like.

〈第4族元素系カップリング剤〉
第4族元素系カップリング剤は、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤である。ここで、本発明において、「第4族元素系カップリング剤」とは、第4族原子に結合している水酸基又は加水分解性基及び親水性有機官能基を有し、それによって、もともと存在しているか又は加水分解性基が加水分解して得られる水酸基が無機材料と化学結合し、かつ親水性有機官能基が親水性を与える化合物に言及するものである。
<Group 4 Element Coupling Agent>
The Group 4 element coupling agent is a Group 4 element coupling agent having a lactate group or a salt thereof. Here, in the present invention, the "Group 4 element coupling agent" refers to a compound having a hydroxyl group or a hydrolyzable group and a hydrophilic organic functional group bonded to a Group 4 atom, whereby the hydroxyl group that is originally present or obtained by hydrolysis of the hydrolyzable group chemically bonds with an inorganic material, and the hydrophilic organic functional group provides hydrophilicity.

第4族元素は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及びラザホージウムである。第4族元素としては、チタン又はジルコニウム、特にチタンを用いることが、分散性の観点から好ましい。 The Group 4 elements are titanium, zirconium, hafnium, and rutherfordium. From the viewpoint of dispersibility, it is preferable to use titanium or zirconium as the Group 4 element, and especially titanium.

加水分解性基は、例えばアルコキシ基、例えば炭素数1~10の直鎖又は分枝のアルコキシ基であってよく、例えばn-メトキシ基、n-エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、イソペントキシ基、ネオペントキシ基、tert-ペントキシ基、ヘキソキシ基、イソヘキソキシ基等であってよい。 The hydrolyzable group may be, for example, an alkoxy group, for example, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, such as an n-methoxy group, an n-ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentoxy group, an isopentoxy group, a neopentoxy group, a tert-pentoxy group, a hexoxy group, an isohexoxy group, and the like.

ラクテート基は、[-OCH(CH)COOH]の構造を有する。ラクテート基の塩は、例えばラクテートアンモニウム基[-OCH(CH)COO(NH)]等であってよい。 A lactate group has the structure: [-OCH(CH 3 )COOH]. A salt of a lactate group may be, for example, an ammonium lactate group: [-OCH(CH 3 )COO(NH 4 )].

本発明者らは、上記の第4族元素系カップリング剤がケイ素系粒子の表面に吸着して分散剤として作用することにより、これらがめっき液中で分散しケイ素系粒子が良好に分散しているめっき層を形成することができることを見出した。 The inventors have discovered that the Group 4 element-based coupling agent described above adsorbs to the surfaces of silicon-based particles and acts as a dispersant, allowing these particles to disperse in the plating solution, forming a plating layer in which the silicon-based particles are well dispersed.

上記の第4族元素系カップリング剤をめっき液中に分散させることによって、任意の平均粒子径のケイ素系粒子、特に平均粒子径150nm以下のケイ素系粒子を良好に分散させることができ、それによって、めっき層を形成したときに、十分な量のケイ素系粒子をめっき層中に均等に分布させることができる。 By dispersing the above-mentioned Group 4 element-based coupling agent in the plating solution, silicon-based particles of any average particle size, particularly silicon-based particles with an average particle size of 150 nm or less, can be dispersed well, and as a result, when the plating layer is formed, a sufficient amount of silicon-based particles can be evenly distributed in the plating layer.

第4族元素系カップリング剤は、第4族元素に、水酸基及び親水性有機官能基としてのラクテート基又はその塩を有していてよい。この場合、第4族元素系カップリング剤は、1個の水酸基及び3個のラクテート基若しくはその塩、2個の水酸基及び2個のラクテート基若しくはその塩、又は3個の及び1個のラクテート基若しくはその塩を有していてよいが、2個以上の水酸基を有していることが、ケイ素系粒子の分散性を良好にする観点から好ましい。 The Group 4 element coupling agent may have a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof as a hydrophilic organic functional group in the Group 4 element. In this case, the Group 4 element coupling agent may have one hydroxyl group and three lactate groups or a salt thereof, two hydroxyl groups and two lactate groups or a salt thereof, or three hydroxyl groups and one lactate group or a salt thereof, but having two or more hydroxyl groups is preferable from the viewpoint of improving the dispersibility of the silicon-based particles.

水酸基及びラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤としては、商業的に入手可能なものを用いることができ、例えばマツモトファインケミカル社のオルガチックスTC-300、TC-310、ZC-300等を用いることができる。 As a Group 4 element-based coupling agent having a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof, commercially available ones can be used, such as Orgatix TC-300, TC-310, ZC-300, etc., available from Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.

〈ケイ素系粒子〉
ケイ素系粒子は、概して、ケイ素化合物で構成されている粒子である。ケイ素系粒子としては、例えば炭化ケイ素粒子、又は酸化ケイ素粒子であってよい。
<Silicon-based particles>
Silicon-based particles are generally particles composed of silicon compounds, and may be, for example, silicon carbide particles or silicon oxide particles.

ケイ素系粒子の平均粒子径は、10nm以上、20nm以上、30nm以上、40nm以上、50nm以上、60nm以上、70nm以上、80nm以上、90nm以上、又は100nm以上であってよく、また100μm以下、50μm以下、30μm以下、20μm以下、10μm以下、7μm以下、5μm以下、3μm以下、1μm以下、700nm以下、500nm以下、400nm以下、370nm以下、350nm以下、330nm以下、300nm以下、270nm以下、250nm以下、230nm以下、200nm以下、又は150nm以下であってよい。ここでいう平均粒子径とは、対象となる酸化ケイ素粒子の大きさによって適宜選択され、概ね1μm未満の粒子の場合は、動的光散乱法により測定した散乱強度分布によるヒストグラム平均粒子径(D50)の値であり、1μm以上の粒子の場合は、レーザー回折法において体積基準により算出されたD50の値である。特に、平均粒子径が150nm以下である場合には、共析性がより良好になり、その結果、本発明の共析めっき液を用いて得ためっき層の耐摩耗性がより良好になる。 The average particle size of the silicon-based particles may be 10 nm or more, 20 nm or more, 30 nm or more, 40 nm or more, 50 nm or more, 60 nm or more, 70 nm or more, 80 nm or more, 90 nm or more, or 100 nm or more, and may be 100 μm or less, 50 μm or less, 30 μm or less, 20 μm or less, 10 μm or less, 7 μm or less, 5 μm or less, 3 μm or less, 1 μm or less, 700 nm or less, 500 nm or less, 400 nm or less, 370 nm or less, 350 nm or less, 330 nm or less, 300 nm or less, 270 nm or less, 250 nm or less, 230 nm or less, 200 nm or less, or 150 nm or less. The average particle size here is appropriately selected depending on the size of the silicon oxide particles to be treated. For particles less than 1 μm, it is the histogram average particle size (D50) based on the scattering intensity distribution measured by dynamic light scattering, and for particles of 1 μm or more, it is the D50 value calculated on a volume basis by laser diffraction. In particular, when the average particle size is 150 nm or less, the eutectoid property is improved, and as a result, the wear resistance of the plating layer obtained using the eutectoid plating solution of the present invention is improved.

(炭化ケイ素粒子)
炭化ケイ素粒子は、商業的に入手できる炭化ケイ素粒子であってよい。
(Silicon carbide particles)
The silicon carbide particles may be commercially available silicon carbide particles.

(酸化ケイ素粒子)
酸化ケイ素粒子は、商業的に入手できる酸化ケイ素粒子であってよい。ここで、本発明において、「酸化ケイ素粒子」とは、表面の少なくとも一部に酸化ケイ素を含む粒子を意味する。かかる酸化ケイ素粒子としては、例えば純粋な酸化ケイ素粒子、表面の全体又は一部に酸化ケイ素が存在している粒子等が挙げられる。
(Silicon oxide particles)
The silicon oxide particles may be commercially available silicon oxide particles. Here, in the present invention, "silicon oxide particles" means particles containing silicon oxide on at least a part of the surface. Examples of such silicon oxide particles include pure silicon oxide particles, particles having silicon oxide on the whole or part of the surface, etc.

表面の全体又は一部に酸化ケイ素が存在している酸化ケイ素粒子は、例えば炭化ケイ素粒子を酸化することにより得られる。かかる酸化ケイ素粒子における酸化ケイ素の含有率は、0.01質量%以上、0.1質量%以上、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、又は30質量%以上であってよく、また99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、45質量%以下、40質量%以下、又は35質量%以下であってよい。この含有率は、例えば炭化ケイ素の酸化前後における質量変化を測定することにより測定することができる。 Silicon oxide particles having silicon oxide present on the entire or partial surface can be obtained, for example, by oxidizing silicon carbide particles. The silicon oxide content in such silicon oxide particles may be 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, 7% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, or 30% by mass or more, or 99% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 45% by mass or less, 40% by mass or less, or 35% by mass or less. This content can be measured, for example, by measuring the change in mass before and after the oxidation of silicon carbide.

〈金属源〉
金属源は、めっき層とすべき金属、めっきの態様等に応じ、種々の形態であってよい。金属源は、例えば、特に限定されないが、例えばめっき層とすべき金属の金属塩、例えば硫酸塩、塩酸塩、ピロリン酸塩、スルファミン酸等の無機酸塩、シアン化塩等の有機酸塩等を用いることができる。
Metal Source
The metal source may be in various forms depending on the metal to be plated, the mode of plating, etc. The metal source is not particularly limited, but may be, for example, a metal salt of the metal to be plated, such as an inorganic acid salt such as sulfate, hydrochloride, pyrophosphate, or sulfamic acid, or an organic acid salt such as cyanide.

めっき層とすべき金属としては、例えば銅、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、銀、金等であってよい。 Metals to be plated may be, for example, copper, nickel, chromium, zinc, tin, silver, gold, etc.

〈他の成分〉
他の成分としては、例えばpH調整剤、pH緩衝剤、光沢剤等を用いることができる。
Other Ingredients
As other components, for example, a pH adjuster, a pH buffer, a gloss agent, etc. may be used.

また、特に電解めっき液の場合、共析めっき液は、電解質を含有していてよい。 In addition, particularly in the case of electrolytic plating solutions, the eutectoid plating solution may contain an electrolyte.

また、特に無電解めっき液の場合、共析めっき液は、還元剤を含有していてよい。還元剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硫酸塩、塩酸塩、ピロリン酸塩、ホスフィン酸塩、スルファミン酸塩、テトラヒドロホウ酸塩等の無機酸塩、シアン化塩等の有機酸塩等を用いることができる。また、還元剤としては、例えばジメチルアミンボラン、ヒドラジン、三塩化チタン等を用いることができる。 In particular, in the case of electroless plating solutions, the eutectoid plating solution may contain a reducing agent. Examples of the reducing agent that can be used include inorganic acid salts such as sulfates, hydrochlorides, pyrophosphates, phosphinates, sulfamates, and tetrahydroborates of alkali metals or alkaline earth metals, and organic acid salts such as cyanides. Examples of the reducing agent that can be used include dimethylamine borane, hydrazine, and titanium trichloride.

また、特に無電解めっき液の場合、共析めっき液は、錯化剤を含有していてよい。錯化剤としては、例えば酢酸、乳酸、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸等のカルボン酸、グリシン、アラニン、アスパラギン等のアミノ酸等を用いることができる。 In particular, in the case of electroless plating solutions, the eutectoid plating solution may contain a complexing agent. Examples of the complexing agent that can be used include carboxylic acids such as acetic acid, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, malic acid, and tartaric acid, and amino acids such as glycine, alanine, and asparagine.

《水分散液》
水分散液は、水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を少なくとも含有している。この水分散液は、共析めっき液作製用水分散液であってよい。
<Aqueous dispersion>
The aqueous dispersion contains at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles. This aqueous dispersion may be an aqueous dispersion for preparing a eutectoid plating solution.

水分散液は、例えば水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、及びケイ素系粒子を攪拌混合し、そしてこれをビーズミル等により分散させることにより、製造することができる。 The aqueous dispersion can be produced, for example, by mixing and stirring water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon-based particles, and then dispersing the mixture using a bead mill or the like.

水分散液中のケイ素系粒子の含有率は、水分散液の質量全体を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、又は7質量%以上であってよく、また50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、又は13質量%以下であってよい。 The content of silicon-based particles in the aqueous dispersion may be 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, or 7% by mass or more, based on the total mass of the aqueous dispersion, and may be 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20% by mass or less, 15% by mass or less, or 13% by mass or less.

水分散液中の第4族元素系カップリング剤の含有率は、水分散液の質量全体を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.7質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、又は7質量%以上であってよく、また50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、又は13質量%以下であってよい。 The content of the Group 4 element-based coupling agent in the aqueous dispersion may be 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, 0.7% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, or 7% by mass or more, based on the total mass of the aqueous dispersion, and may be 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20% by mass or less, 15% by mass or less, or 13% by mass or less.

〈他の粒子〉
他の粒子としては、例えば、Al、Cr、Fe、TiO、ZrO、ThO、CeO、BeO、MgO、CdO、ダイヤモンド、SiC、TiC、WC、VC、ZrC、TaC、Cr、BC、BN、ZrB、TiN、Si、WSi、MoS、WS、CaF、BaSO、SrSO、ZnS、CdS、TiH、NbC、Cr、UO、CeO、フッ化黒鉛、黒鉛、ガラス、カオリン、コランダム、色素等を用いることができる。また、PTFE、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアニリン、アセチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリビニールブチラール、あるいはコポリマー(メタクリル酸メチルとメタクリル酸とのポリマー)を用いることもできる。また、これらの他の粒子は、単独で又は混合させて用いることができる。
Other particles
Examples of other particles that can be used include Al2O3 , Cr2O3 , Fe2O3 , TiO2 , ZrO2 , ThO2 , CeO2 , BeO2 , MgO, CdO , diamond, SiC, TiC, WC , VC, ZrC, TaC, Cr3C2 , B4C , BN, ZrB2 , TiN , Si3N4, WSi2 , MoS, WS2 , CaF2 , BaSO4 , SrSO4 , ZnS, CdS, TiH2 , NbC , Cr3B2 , UO2 , CeO2 , graphite fluoride, graphite, glass, kaolin, corundum, pigments , etc. Also usable are PTFE, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, polyamide, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyaniline, acetyl cellulose, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, or copolymers (polymers of methyl methacrylate and methacrylic acid). These other particles can be used alone or in combination.

《共析めっき液の製造方法》
共析めっき液は、上記の水分散液と金属めっき液とを混合させることを含む方法により、製造することができる。この場合、水分散液の含有率は、共析めっき液全体の質量を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、又は0.7質量%以上であってよく、また10質量%以下、7質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、又は2質量%以下であってよい。
<Production method of eutectoid plating solution>
The eutectoid plating solution can be produced by a method including mixing the above-mentioned aqueous dispersion with a metal plating solution. In this case, the content of the aqueous dispersion may be 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, 0.5 mass% or more, or 0.7 mass% or more based on the mass of the entire eutectoid plating solution, and may be 10 mass% or less, 7 mass% or less, 5 mass% or less, 3 mass% or less, or 2 mass% or less.

〈金属めっき液〉
金属めっき液は、金属源を少なくとも含有している。また、金属めっき液は、共析めっき液に関して挙げた他の成分を含有していてよい。かかる金属めっき液としては、めっきの用途に応じ、市販されている金属めっき液を、必要に応じて入手先の指示に基づいて、例えば所定の量の蒸留水で、希釈して用いることができる。以下では、「金属めっき液」は、上記の水分散体と混合させる直前の金属めっき液、すなわち希釈を行った場合には、希釈後の金属めっき液を示している。
<Metal plating solution>
The metal plating solution contains at least a metal source. The metal plating solution may also contain other components as listed for the eutectoid plating solution. As such a metal plating solution, a commercially available metal plating solution may be used by diluting it, for example with a predetermined amount of distilled water, according to the instructions of the supplier, depending on the intended use of plating. In the following, the term "metal plating solution" refers to the metal plating solution immediately before being mixed with the above-mentioned aqueous dispersion, i.e., the diluted metal plating solution, if any, is used.

金属めっき液のpHは、5.5以上、5.7以上、5.9以上、又は6.0以上であってよく、また8.0以下、7.5以下、7.0以下、6.8以下、6.6以下、6.4以下、又は6.2以下であってよい。 The pH of the metal plating solution may be 5.5 or more, 5.7 or more, 5.9 or more, or 6.0 or more, and may be 8.0 or less, 7.5 or less, 7.0 or less, 6.8 or less, 6.6 or less, 6.4 or less, or 6.2 or less.

金属めっき液中に、得られるめっき層のリンの含有率が7質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、又は3質量%以下となる量でリンが含有されている場合には、金属めっき液のpHが上記の範囲になりやすい傾向にあることから、本願発明の構成が有益となる。また、この含有率によれば、得られるめっき層の硬度及び耐摩耗性を高くすることができる。この含有率は、0質量%超、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、又は2質量%以上であってよい。 When the metal plating solution contains phosphorus in an amount such that the phosphorus content of the resulting plating layer is 7% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4% by mass or less, or 3% by mass or less, the pH of the metal plating solution tends to be in the above range, and the configuration of the present invention is beneficial. In addition, this content can increase the hardness and wear resistance of the resulting plating layer. This content may be more than 0% by mass, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, or 2% by mass or more.

実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.

《共析めっき液の作製》
〈実施例1〉
炭化ケイ素粒子を酸化して得られた平均粒子径100nmの酸化ケイ素粒子10質量部、ラクテート基含有チタンカップリング剤(TiCP)-Aとして表1で言及しているチタンラクテートアンモニウム塩(オルガチックスTC-300、マツモトファインケミカル社、有効成分44%)1.0質量部、及びイオン交換水89.0質量部を攪拌混合して均一な状態にし、次いでこれを、ペイントシェーカー(0.3mm径のジルコニアビーズ)を用いて分散時間2時間で分散処理して、実施例1の水分散体を作製した。なお、炭化ケイ素粒子を酸化して得られた酸化ケイ素粒子における酸化ケイ素の含有率は、40質量%であった。
<Preparation of eutectoid plating solution>
Example 1
10 parts by mass of silicon oxide particles having an average particle size of 100 nm obtained by oxidizing silicon carbide particles, 1.0 part by mass of titanium lactate ammonium salt (Orgatix TC-300, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 44%) referred to in Table 1 as lactate group-containing titanium coupling agent (TiCP)-A, and 89.0 parts by mass of ion-exchanged water were stirred and mixed to a uniform state, and then this was dispersed using a paint shaker (zirconia beads having a diameter of 0.3 mm) for a dispersion time of 2 hours to prepare the aqueous dispersion of Example 1. The silicon oxide content in the silicon oxide particles obtained by oxidizing silicon carbide particles was 40% by mass.

〈実施例2~11、比較例1~7及び参考例〉
表1に示す構成で、実施例1と同様にして、実施例2~11、比較例1~7及び参考例の水分散体を作製した。
Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 7, and Reference Examples
Using the constitution shown in Table 1, aqueous dispersions of Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 7 and Reference Example were prepared in the same manner as in Example 1.

なお、表1で言及した他の分散剤の詳細は以下のとおりである:
ラクテート基含有TiCP-B:チタンラクテート(オルガチックスTC-310、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分41%)
ラクテート基含有ジルコニウムカップリング剤(ZrCP):ジルコニウムラクテートアンモニウム(オルガチックスZC-300、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分12%)
シリコン系界面活性剤:水系シリコン系界面活性剤(BYK-349、BYK社、有効成分100%)
アニオン系界面活性剤:水系用湿潤分散剤(DISPERBYK-2015、BYK社、不揮発分40%)
アミノ基含有TiCP:チタンジエタノールアミネート(オルガチックスTC-500、マツモトファインケミカル株式会社、有効成分70%)
The details of the other dispersants mentioned in Table 1 are as follows:
Lactate group-containing TiCP-B: Titanium lactate (Orgatix TC-310, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 41%)
Lactate group-containing zirconium coupling agent (ZrCP): zirconium lactate ammonium (Orgatics ZC-300, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 12%)
Silicone-based surfactant: Water-based silicone-based surfactant (BYK-349, BYK, 100% active ingredient)
Anionic surfactant: Wetting and dispersing agent for aqueous systems (DISPERBYK-2015, BYK, non-volatile content 40%)
Amino group-containing TiCP: Titanium diethanol aminate (Orgatix TC-500, Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., active ingredient 70%)

また、表1に記載しているケイ素系粒子の形態に関し、炭化ケイ素粒子を酸化して得られた酸化ケイ素粒子を、「表面酸化」と言及しており、純粋な酸化ケイ素粒子を、「酸化」と言及しており、炭化ケイ素粒子を「炭化」と言及している。 Furthermore, with regard to the morphology of the silicon-based particles listed in Table 1, silicon oxide particles obtained by oxidizing silicon carbide particles are referred to as "surface oxidized," pure silicon oxide particles are referred to as "oxidized," and silicon carbide particles are referred to as "carbonized."

《水分散体中のケイ素系粒子の平均粒子径の測定》
得られた各水分散体中のケイ素系粒子の平均粒子径を、動的光散乱法により測定した。
<<Measurement of the average particle size of silicon-based particles in an aqueous dispersion>>
The average particle size of the silicon-based particles in each of the resulting aqueous dispersions was measured by dynamic light scattering.

《めっき液及びめっき層の作製》
作製した各分散液1質量部を、各々めっき液99質量部と混合して、共析めっき液を作製した。次いで、作製しためっき液のpHを測定した。
<<Preparation of plating solution and plating layer>>
One part by mass of each of the prepared dispersions was mixed with 99 parts by mass of a plating solution to prepare a eutectoid plating solution. The pH of each of the prepared plating solutions was then measured.

ここで、表1において、「高pHめっき液」と言及しているものは、エンプレート NI-426(メルテックス社、得られるめっき層のリン含有率1~3質量%)を所定の量の蒸留水を用いて希釈したものを示しており、「低pHめっき液」と言及しているものは、SC-93-0(日本カニゼン社、得られるめっき層のリン含有率9~10質量%)を所定の量の蒸留水を用いて希釈したものを示している。高pHめっき液及び低pHめっき液のpHは、それぞれ6.2及び4.5であった。 Here, in Table 1, what is referred to as "high pH plating solution" refers to Enplate NI-426 (Meltex, phosphorus content of the resulting plating layer is 1-3% by mass) diluted with a specified amount of distilled water, and what is referred to as "low pH plating solution" refers to SC-93-0 (Nippon Kanigen, phosphorus content of the resulting plating layer is 9-10% by mass) diluted with a specified amount of distilled water. The pH of the high pH plating solution and the low pH plating solution were 6.2 and 4.5, respectively.

作製した各共析めっき液を用い、無電解めっきにより厚さ500μmの鉄基材をめっき層で被覆した。 Using each of the prepared eutectoid plating solutions, an iron substrate was coated with a plating layer having a thickness of 500 μm by electroless plating.

〈共析状態の評価〉
被覆しためっき層の断面を電子顕微鏡により観察し、共析状態を評価した。評価基準は以下のとおりである:
A:十分な量のケイ素系粒子が均等に存在している。
B:十分な量のケイ素系粒子が存在しているが、やや偏在している。
C:ケイ素系粒子が観察されないか、又は存在しているが偏在しているか若しくはその量が十分ではない。
Evaluation of the eutectoid state
The cross section of the coated plating layer was observed by an electron microscope to evaluate the eutectoid state. The evaluation criteria were as follows:
A: A sufficient amount of silicon-based particles are evenly present.
B: A sufficient amount of silicon-based particles is present, but they are somewhat unevenly distributed.
C: Silicon-based particles are not observed, or are present but are unevenly distributed or the amount thereof is insufficient.

実施例及び比較例の構成及び評価結果を表1に示す。なお、表1では、共析めっき液中の第4族元素系カップリング剤の質量の、ケイ素系粒子の質量に対する比を、「D/P」と言及している。 The configurations and evaluation results of the examples and comparative examples are shown in Table 1. In Table 1, the ratio of the mass of the Group 4 element-based coupling agent to the mass of the silicon-based particles in the eutectoid plating solution is referred to as "D/P."

Figure 0007624306000001
Figure 0007624306000001

表1から、pHが高いめっき液を用いた場合には、ラクテート基又はその塩を含有している第4族元素系カップリング剤を用いた実施例1~11の水分散体においては、平均粒子径100μm及び1000μmのケイ素系粒子のいずれを用いた場合にも、ケイ素系粒子が水分散液中に良好に分散しており、かつこの水分散液を市販のめっき液と混合して共析めっき液としたときに、良好な共析性を示していることが理解できよう。 From Table 1, it can be seen that when a plating solution with a high pH is used, in the aqueous dispersions of Examples 1 to 11 using a Group 4 element-based coupling agent containing a lactate group or its salt, the silicon-based particles are well dispersed in the aqueous dispersion, whether the silicon-based particles have an average particle size of 100 μm or 1000 μm, and when this aqueous dispersion is mixed with a commercially available plating solution to form a eutectoid plating solution, it shows good eutectoid properties.

これに対し、シリコン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及びラクテート基又はその塩を含有していない第4族元素系カップリング剤を用いた比較例1~6の水分散体においては、平均粒子径100nm及び1000nmのケイ素系粒子のいずれを用いた場合にも、ケイ素系粒子が水分散液中に良好に分散しておらず、かつこの水分散液を低リンめっき液と混合して共析めっき液としたときに、共析性が良好ではなかった。 In contrast, in the aqueous dispersions of Comparative Examples 1 to 6, which used a silicon-based surfactant, an anionic surfactant, and a Group 4 element-based coupling agent that did not contain a lactate group or a salt thereof, the silicon-based particles were not well dispersed in the aqueous dispersion, regardless of whether the silicon-based particles had an average particle size of 100 nm or 1000 nm, and when this aqueous dispersion was mixed with a low-phosphorus plating solution to form a eutectoid plating solution, the eutectoid property was not good.

なお、比較例7及び参考例の結果を参照すると、pHが低いめっき液を用いた場合には、ラクテート基又はその塩を含有しているチタンカップリング剤を用いると、共析性が良好ではなかったのに対し、アミノ基を含有しているチタンカップリング剤を用いると、共析性が良好であった。 In addition, looking at the results of Comparative Example 7 and Reference Example, when a plating solution with a low pH was used, the eutectoid property was not good when a titanium coupling agent containing a lactate group or its salt was used, whereas the eutectoid property was good when a titanium coupling agent containing an amino group was used.

Claims (4)

水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、炭化ケイ素粒子及び/又は酸化ケイ素粒子並びに金属源を少なくとも含有しており、かつ
pHが5.5~.0である、
共析めっき液。
The composition contains at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, silicon carbide particles and/or silicon oxide particles , and a metal source, and has a pH of 5.5 to 8.0 .
Eutectoid plating solution.
前記第4族元素系カップリング剤が、チタンカップリング剤又はジルコニウムカップリング剤である、請求項1に記載の共析めっき液。 The eutectoid plating solution according to claim 1, wherein the Group 4 element coupling agent is a titanium coupling agent or a zirconium coupling agent. 前記第4族元素系カップリング剤が、水酸基及びラクテート基又はその塩を有する、請求項1又は2に記載の共析めっき液。 The eutectoid plating solution according to claim 1 or 2, wherein the Group 4 element-based coupling agent has a hydroxyl group and a lactate group or a salt thereof. 水、ラクテート基又はその塩を有する第4族元素系カップリング剤、並びに炭化ケイ素粒子及び/又は酸化ケイ素粒子を少なくとも含有している、水分散液
金属源を少なくとも含有している共析めっき液と
を混合させることを含む、請求項1に記載の共析めっき液の製造方法。
an aqueous dispersion containing at least water, a Group 4 element-based coupling agent having a lactate group or a salt thereof, and silicon carbide particles and/or silicon oxide particles;
A eutectoid plating solution containing at least a metal source;
The method for producing the eutectoid plating solution according to claim 1, comprising mixing the above.
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