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JPH0633466B2 - 耐錆性、耐ホイスカー性ならびに半田性に優れた電子機器部品用表面処理鋼板 - Google Patents
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JPH0633466B2 - 耐錆性、耐ホイスカー性ならびに半田性に優れた電子機器部品用表面処理鋼板 - Google Patents

耐錆性、耐ホイスカー性ならびに半田性に優れた電子機器部品用表面処理鋼板

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JPH0633466B2
JPH0633466B2 JP1092075A JP9207589A JPH0633466B2 JP H0633466 B2 JPH0633466 B2 JP H0633466B2 JP 1092075 A JP1092075 A JP 1092075A JP 9207589 A JP9207589 A JP 9207589A JP H0633466 B2 JPH0633466 B2 JP H0633466B2
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JP
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plating
resistance
amount
steel sheet
solderability
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良一 吉原
亮介 和氣
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気製品の電子部品及びシールド材やフレーム
として使用され、耐食性、耐ホイスカー性、半田性等の
性能に優れた特性を有する電子機器部品用表面処理鋼板
に関するものである。
(従来の技術) 一般に電気製品の電子部品並びにシールド材、フレーム
等に使用される表面処理鋼板としては半田付けの要求さ
れないものに対しては電気亜鉛メッキ鋼板が、半田用途
にはブリキ、ターンシートが使用されている。また、一
部加工の厳しいものや溶接されるものに対しては部品の
加工後に鉛−錫やNiメッキを行った鋼板が使用されてい
る。このように電子部品用の表面処理鋼板は既存のメッ
キ鋼板を用途別に使い分けをしている状態であり、特殊
な用途に対しては部品に加工後バレルメッキ等の手法に
より後めっきしているものもある。
近年、電気製品の小型化により電子部品の間隔が狭まり
亜鉛メッキ層及び錫メッキ層から成長した針状の単結晶
(ホイスカー)による回路短絡や絶縁層の破壊等の問題
が発明している。このようなホイスカーの発生防止につ
いては合金メッキ化(特公昭58−2598号公報、特公昭55
-12192号公報、特開昭49-129号公報等)ならびにメッキ
後の後処理(特公昭56-47955号公報、特公昭56-47956号
公報、特開昭59−143089号公報、特開昭62-77481号公報
等)方法が従来より提唱されている。しかしながら、こ
れらの方法は合金メッキ化や後処理による工程増及びコ
ストアップのために殆ど実用化されていないのが実情で
ある。
また、コストダウンの点からでも特に部品加工後の後メ
ッキの省略が必須であり、プレメッキされた表面処理鋼
板提供の強い要請がある。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように電子部品用途としては耐ホイスカー
性、半田性、耐食性を同時に満足する表面処理鋼板が求
められている。
(課題を解決するための手段及び作用) 以下、本発明について詳細に述べる。本発明は現在電子
部品用途として使用されている亜鉛メッキ鋼板(以下E
Gと略す)とブリキの両方の特性(EG:Znの耐食性、
ブリキ:Snの耐食性、半田性)を満足しつつ、更に耐ホ
イスカー性にも優れるものである。これらの目的を達成
するため、ZnめっきをSnメッキ層上に適当量施し、耐食
性、半田性に優れた通常のブリキより耐食性および耐ホ
イスカー性に優れたSn−Zn合金メッキとし、また、メッ
キ被膜の均一性を向上させるNi下地メッキを施した後、
加熱拡散処理を行い、表層から順にSn−Zn,Sn−Ni,Zn
−Ni合金を主体とする合金皮膜を形成し、更に、その合
金皮膜上にオキサイドクロムのみよりなるクロメート皮
膜を形成することにより可能とした。第3図および第4
図に本発明によるメッキ層の構造概念図とGDS(グロ
ー放電発光分光分析)による実際の分析結果を示す。
以下、本発明の請求の範囲に述べた限定範囲について説
明する。
まず、最初にNi量の限定範囲についてであるが、Niメッ
キの目的は前述したようにメッキ皮膜の均一性を向上さ
せるための下地メッキとしての効果がある。従って、Ni
下地メッキとしての効果を十分に発揮するには鋼板の表
面をある程度均一に被覆する必要があるため最低限0.1g
/m2が下限である。また、上限については付着量が増加
するに従って耐食性も良くなるが、当然、コストアップ
につながるためその上限を10.0g/m2に限定する。
次にSn量の限定範囲について述べる。Snメッキは本発明
の基本となるメッキであるが前述したように下地Niメッ
キ量によって耐食性が変化するためNiメッキの多い場合
については微量のSnメッキ量と微量Znの組み合わせで要
求される耐食性を満足する場合があるが、半田性の点か
らSnメッキ量の下限は 3.0 g/mとする。また、上限に
ついてはコストとの関係から12.0g/m2に限定する。
次にZnメッキ量の限定範囲について述べる。Znメッキ量
については本発明の場合、特許請求の範囲に示したよう
に熱拡散後の合金層の形成に関係が深いため、特にSnメ
ッキ量との割合で限定する。
第1図は先に述べた限定範囲内の下地Niメッキ量 0.1〜
10g/m2におけるSnメッキ量 3.0〜12g/m2に対するZnの割
合と錆発生率の関係の一例を示す。図のようにZn量の割
合の増加にしたがってSST 48時間後の赤錆発生は減少
し、Zn比率5〜25%で赤錆の発生は見られなくなる。
Zn=25%を越えると今度は逆に白錆の発生が見られる
ようになり、Zn=90%以上ではZnメッキに近づくため
白錆の発生がかなり増加する。第2図も第1図と同様の
付着量範囲のSn、NiメッキについてSn/Zn比率とホイス
カーの発生との関係の一例を示すものである。図のよう
に亜鉛の割合が高くなるにしたがってホイスカーの発生
は減少してゆき、Zn比率10%以上でホイスカーの発生
は見られなくなる。しかしながらZn比率が80%を超え
ると今度はZnメッキに近づくためまたホイスカーが発生
するようになる。
以上、Znメッキの限定範囲については耐錆性、耐ホイス
カー性の点からSnメッキ量の10〜25%に限定され
る。
加熱処理の条件、方法についてはSn〜Zn間の拡散は常温
でも起こるものであるが、工業的に生産するためには短
時間で行うことが必要であり、その場合の一般的な条件
は加熱温度 150℃〜400 ℃、加熱速度も数℃/SEC〜数百
℃/SECの範囲である。
また、加熱方法についても電気およびガスによる加熱
炉、通電抵抗加熱、高周波誘導加熱あるいはこれらの組
み合わせがあり、本発明では特に限定しない。
最後にクロメート皮膜に関する限定であるが、本発明に
類似する特開昭63−266089号公報のものとはその用途と
ともに大きく異なるものである。本発明は電子部品用途
であるために半田性が要求され、特に、小型電子部品に
ついては溶融半田槽上に短時間浸漬するものであり、例
えばクロム酸を主体とする浴を用いるクロメート処理方
法を無電解方式にして合金皮膜上に形成するクロメート
皮膜を金属Cr換算で20mg/mまでのオキサイドクロム
のみよりなるものとすることにより半田性を確保したこ
とに特徴がある。このオキサイドクロムのみよりなるク
ロメート被膜の量は金属Cr換算で1mg/m以上であれば
耐食性も良好であり、上・下限を1mg/mに限定する。
(実施例) 以下、実施例に基づいて本発明の内容を説明する。
実施例−1 通常の方法で冷間圧延、および焼鈍された低炭素冷延鋼
板に通常の方法で脱脂・酸洗を行った後、順に(1) に示
す処理条件でNiメッキ、(2) に示す処理条件でSnメッ
キ、(3) に示す条件でZnメッキを施した。各メッキの付
着量は第1表中に示す。そして引き続いて通電抵抗加熱
方式によって鋼板表面温度 250〜 350℃で 0.5秒以上の
加熱処理を大気中で実施し、メッキ層表層にSn−Zn二元
合金、メッキ層内部にZn−Ni,Sn−Ni二元合金並びにFe
−Sn合金を形成させた。更に(4) に示す条件でクロメー
ト処理を施した後、各種評価試験に供した。
(1) Niメッキ 浴条件 NiSO4・7H2O: 200〜 300g/ NiCl2・6H2O: 0〜 50g/ H3BO : 40g/ メッキ条件 浴温度 :40〜50℃ 電流密度 : 5〜30A/dm2 (2) Snメッキ 浴条件 硫酸錫 :20〜30g/ フェノ-ルスルフォン酸:20〜30g/ エトキシ化α-ナフト-ルスルフォン 酸: 2〜3g/ メッキ条件 浴温度 :35〜45℃ 電流密度 : 2〜30A/dm2 (3) Znメッキ 浴条件 ZnSO4・7H2O: 200〜 400g/ Na2SO4 : 50〜 150g/ メッキ条件 浴温度 :40〜50℃ 電流密度 : 5〜30A/dm2 (4) クロメート処理 浴条件 CrO3 :50〜 100g/ H2SO : 0 処理条件 浴温度 :40〜50℃ 電流密度 : 0A/dm2 (浸漬のみ5秒程度) 実施例−2 実施例−1においてクロメート処理条件として実施例−
1の(4) に替えて下記に示す(5) とした実施例であり、
その他の項目は実施例−1と同じである。
(5) クロメート処理 浴条件 CrO3 :50〜 100g/ Na2SiF : 0.1〜10.0g/ 処理条件 浴温度 :40〜50℃ 電流密度 : 0 A/dm2 (浸漬のみ5秒程度) 比較例−1 実施例−1においてクロメート処理条件として実施例−
1の(4) に替えて下記に示す(6) とした実施例であり、
その他の項目は実施例−1と同じである。
(6) クロメート処理 浴条件 CrO3 :50〜 100g/ H2SO : 0.1〜 1.0g/ Na2SiF : 0.1〜10.0g/ メッキ条件 浴温度 :40〜50℃ 電流密度 :20〜100A/dm2 Cr付着量 :21〜100mg/m2 比較例−2 片面当りのSnメッキ量が 2.8g/m2、表面に施したクロメ
ート被膜量が全Cr量として金属Cr換算で8mg/m(オキ
サイドCr量8mg/m)の電気メッキブリキ(#25ブリ
キと称す) 比較例−2 片面当りのSnメッキ量が 5.6g/m2、表面に施したクロメ
ート被膜量が全Cr量として金属Cr換算で8mg/m(オキ
サイドCr量8mg/m)の電気メッキブリキ(#50ブリ
キと称す) 比較例−4 片面当りのSnメッキ量が11.2g/m2、表面に施したクロメ
ート被膜量が全Cr量として金属Cr換算で8mg/m(オキ
サイドCr量8mg/m)の電気メッキブリキ(#100 ブリ
キと称す) 比較例−5 片面当りのZnメッキ量が20.5g/m2、表面に施したクロメ
ート被膜量が全Cr量として金属Cr換算で70mg/m(オ
キサイドCr量70mg/m)の電気亜鉛メッキ鋼板(EG20
と称す) 比較例−6 片面当りのNiメッキ量が30.0g/m2、電気ニッケルメッキ
鋼板 以上、本発明実施例、比較例を以下に示す(a)〜(e) の
評価テストに供し、特性を比較した。
(a) 塩水噴霧サイクルテスト 耐錆性を調査するため供試材を打ち抜き加工して塩水噴
霧のサイクルテストを行った。塩水噴霧サイクルテスト
は5%食塩水を35℃で8時間スプレーした後16時間
休止するサイクルを3サイクル行った。評価は目視にて
行い、評価基準は◎赤錆、白錆発生無し、○赤錆、白錆
微小発生、△赤錆発生小または白錆発生中、×赤錆発生
中または白錆発生大、××赤錆発生大とした。
(b) 耐湿テスト 耐湿テストは供試材をそのまま60℃、90%RHの雰囲気中
で 240時間経時させた。評価は目視にて行ない、評価基
準は○赤錆、白錆、変色、黒錆発生無し、△赤錆、白
錆、黒錆発生無し、変色あり、×赤錆、白錆、変色、黒
錆発生ありとした。
(c) 耐ホイスカーテスト 耐ホイスカーテストは供試材をφ100 ×30mmの円筒絞り
加工を行った後に、耐湿テスト同様の60℃、90%RHの雰
囲気中で3〜6ヶ月経時させた。評価は目視および走査
型電子顕微鏡にて行ない、評価基準は○ホイスカー発生
無し、×ホイスカー発生ありとした。
(d) 半田濡れ性テスト 半田濡れ性テストは半田メニスカスの時間変化を記録す
る装置を用いてJIS規定のH63A半田およびフラックス
を使用し、供試材は前処理を行った後、濡れ性を試験し
た。評価は濡れ時間が3秒以内で濡れ面積が95%以上
であるものを○、それ以外のものを×とした。
(e) 半田広がりテスト 半田広がりテストはJIS規定のフラックス入りのH63A
半田を使用し、供試材は前処理エージングを行った後、
規定された温度(200〜230 ℃)に保持しその上に規定量
の半田を乗せ、規定時間後(約20秒)の半田の広がり
径を測定した。評価は広がり直径で規定以上であるもの
を○、それ以下のものを×とした。
以上、テスト結果を第1表にまとめて示した。
(発明の効果) 以上述べたように本発明は電子部品用途としての耐食
性、耐ホイスカー性、半田性等にバランス良く優れた性
能を有するものである。この発明により低コストの電子
部品用表面処理鋼板の供給を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はSnメッキ量に対するZnの割合と錆発生率の関係
の一例を示す図、第2図はSn/Zn比率とホイスカーの発
生との関係の一例を示す図、第3図は本発明により得ら
れる電子部品用表面処理鋼板のメッキ層概念図を示す
図、第4図は第3図に示したメッキ層の表層からの断面
方向の各元素分布をGDSによって解析した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板の表面に、鋼板側から順に 0.1〜10.0
    g/m2のNiメッキ、3.0 〜12.0 g/mのSnメッキ、更に該
    Snメッキ量の10〜25%のZnメッキを施した後、加熱
    処理によって該メッキ層を合金化させて形成した、Sn−
    Zn,Zn−Ni,Sn−Ni,Fe−Ni合金を主体とする合金皮膜
    を有し、この合金皮膜上に金属Cr換算で1〜20mg/m
    のオキサイドクロムのみよりなるクロメート皮膜を有す
    ることを特徴とする耐錆性、耐ホイスカー性並びに半田
    性に優れた電子機器部品用表面処理鋼板。
JP1092075A 1989-04-12 1989-04-12 耐錆性、耐ホイスカー性ならびに半田性に優れた電子機器部品用表面処理鋼板 Expired - Lifetime JPH0633466B2 (ja)

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