説明

プラスチック表面への金属めっき方法

【課題】めっき工程に過マンガン酸を含む酸性のエッチング液で処理する工程がある場合であっても、めっき処理中のめっき皮膜とプラスチック表面の良好な密着性や生産性が得られるプラスチック表面への金属めっき方法を提供すること。
【解決手段】プラスチック表面を過マンガン酸を含む酸性のエッチング液でエッチング処理し、次いで、プラスチック表面に触媒付与処理および触媒活性化処理し、最終的に電気金属めっきを行うプラスチック表面への金属めっき方法であって、何れかの処理の後にプラスチック表面を温水溶液で処理することを特徴とするプラスチック表面への金属めっき方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラスチック表面への金属めっき方法に関し、更に詳細には、プラスチック表面と金属めっき皮膜の密着性が向上する金属めっき方法に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで種々のプラスチック表面にめっき皮膜が形成され、半導体、自動車等の部品等として利用されている。このような部品等に用いられるプラスチック表面とめっき皮膜との密着性はあまり高くないので、めっき前にプラスチック表面のエッチング処理が行われている。しかし、このエッチング処理でよく用いられているクロム酸エッチング液には有害な6価クロムが多量に含まれており、環境対応等の面からその代替品が望まれていた。
【0003】
現在では、クロム酸エッチング液の代替品として、過マンガン酸を含む酸性のエッチング液について多数の報告がされている(特許文献1等)。一般的に過マンガン酸を含む酸性のエッチング液はプラスチック表面の強い改質効果が得られるものの、めっき処理中は密着性が弱く、各処理液や水洗水の温度差、めっき皮膜の応力などにより密着不良(めっき皮膜の膨れ)を引き起こすことがあり、特にこの不良は銅めっき後に、最終的なニッケル、クロム等の電気めっきを行った場合には顕著であったため実用化には至っていなかった。
【0004】
密着不良対策としては、無電解めっき上がりにて加工部品を乾燥(アニール)させることも有効な手段と考えられるが、その場合、その後のめっき工程において析出不良や外観不良、金属の不導体化による密着不良など新たな問題が発生し、また生産性が著しく低下するという問題もあった。
【特許文献1】WO2007/122869号国際公開パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、本発明は、めっき工程に過マンガン酸を含む酸性のエッチング液で処理する工程がある場合であっても、従来のクロム酸エッチング液による処理の場合と同等なめっき皮膜とプラスチック表面の良好な密着性や生産性が得られるプラスチック表面への金属めっき方法を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、従来の過マンガン酸を含む酸性のエッチング液で処理する工程を含むプラスチック表面への金属めっき方法において、エッチング後、最終的な電気金属めっきを行うまでにプラスチック表面を温水溶液で処理することにより、上記課題を解決可能なことを見出し、本発明を完成させた。
【0007】
すなわち、本発明はプラスチック表面を過マンガン酸を含む酸性のエッチング液でエッチング処理した後、プラスチック表面に触媒付与処理および触媒活性化処理し、最終的に電気金属めっきを行うプラスチック表面への金属めっき方法であって、何れかの処理の後にプラスチック表面を温水溶液で処理することを特徴とするプラスチック表面への金属めっき方法およびこの方法により得られるめっき製品である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、プラスチック表面に金属めっきする際に、過マンガン酸を含む酸性のエッチング液を用いた場合であっても、プラスチック表面を温水溶液で処理するだけの簡単な方法により、密着性や生産性が従来のクロム酸を含むエッチング液を用いた場合と同様なものとなり、実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明のプラスチック表面への金属めっき方法(以下、「本発明方法」という)は、プラスチック表面を過マンガン酸を含む酸性のエッチング液でエッチング処理し、次いで、プラスチック表面に触媒付与処理および触媒活性化処理し、最終的に電気金属めっきを行うプラスチック表面への金属めっき方法であって、何れかの処理の後にプラスチック表面を温水溶液で処理する方法である。なお、本明細書において、上記「何れかの処理」には、最終的な電気金属めっきは含まれない。
【0010】
本発明方法で金属めっきされるプラスチックとしては、特に制限されないが、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)、ポリカーボネート/アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(PC/ABS)、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート(ASA)、シリコン系複合ゴム−アクリロニトリル−スチレン(SAS)、ノリル、ポリプロピレン、ポリカーボネート(PC)、アクリロニトリル・スチレン、ポリアセテート、ポリスチレン、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエチレンテフタレート、ポリブチレンテフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、液晶ポリマー等や上記各ポリマーのコポリマー等が挙げられる。これらプラスチックの中でも、特にABSおよびPC/ABSが好ましい。
【0011】
本発明方法においてエッチング処理は、過マンガン酸を含む酸性のエッチング液を用いて行われる。このエッチング液を用いたエッチング処理は、特に限定されないが、例えば、上記エッチング液の液温を0〜100℃、好ましくは35〜70℃とし、それにプラスチックを1〜30分間、好ましくは5〜15分間浸漬することにより行われる。
【0012】
上記エッチング液に含有される過マンガン酸塩としては、特に限定されないが、例えば、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム等の過マンガン酸の金属塩が挙げられる。この過マンガン酸塩のエッチング液中の濃度は0.0005mol/L以上であり、好ましくは0.005〜0.5mol/Lである。また、上記エッチング液のpHは2.0以下、pH1.0以下が好ましい。
【0013】
また、上記エッチング液は、上記過マンガン酸塩を水等の溶媒に溶解し、その後エッチング液のpHを調整することにより調製される。pHの調製には、無機酸または有機酸を特に制限無く用いることができ、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸や、酢酸、有機スルホン酸等の有機酸が挙げられる。
【0014】
なお、上記エッチング処理後には、必要によりプラスチック表面の中和・還元処理を行ってもよい。この中和・還元処理には、一般にめっき工程の中和・還元処理に用いられる中和・還元処理液を特に限定なく使用することができるが、還元剤を含むものが好ましい。この中和・還元処理は、中和・還元処理液の液温を10〜80℃、好ましくは30〜70℃とし、それにプラスチックを1〜20分間、好ましくは2〜5分間浸漬させることにより行われる。
【0015】
上記のように処理されたプラスチックは、次に、触媒付与処理および触媒活性化処理を行う。触媒付与処理は、触媒付与処理液でプラスチック表面を処理することにより行われる。この触媒付与処理には、一般にめっき工程の触媒付与に用いられる触媒付与処理液を特に限定なく用いることができるが、触媒として貴金属を含むものが好ましく、パラジウムを含むものがより好ましく、特にパラジウム/すず混合コロイドを含むものが好ましい。本発明において触媒付与処理は、触媒付与処理液の液温を10〜60℃、好ましくは20〜50℃とし、それにプラスチックを1〜20分間、好ましくは2〜5分間浸漬させることにより行われる。
【0016】
また、触媒活性化処理は、その後に続くめっき処理の種類によって異なるが、例えば、触媒活性化処理後に通常のめっき処理(無電解めっき工程)を行うのであれば、触媒活性化処理は、0.5mol/L以上、好ましくは1〜4mol/Lの塩酸または硫酸を含有する活性化処理液で処理することにより行われる。この触媒活性化処理は、活性化処理液の液温を0〜60℃、好ましくは30〜45℃とし、それにプラスチックを1〜20分間、好ましくは2〜5分間浸漬させることにより行われる。一方、触媒活性化処理後にダイレクトプレーティングを行うのであれば、触媒活性化処理は、銅イオンを含有するpH7以上、好ましくはpH12以上の活性化処理液で処理することにより行われる。この活性化処理液に含有される銅イオンの由来は特に制限されず、例えば、硫酸銅等が挙げられる。活性化処理液にてプラスチック表面を処理するには、活性化処理液の液温を0〜60℃、好ましくは30〜50℃とし、それにプラスチックを1〜20分間、好ましくは2〜5分間浸漬させ処理すればよい。
【0017】
触媒活性化処理後に無電解めっき工程を行う場合、触媒活性化処理後は、無電解金属めっき処理および電気銅めっき処理を行い、その後最終的な金属めっきを行う。
【0018】
この無電解めっき工程における無電解金属めっき処理は、公知の無電解ニッケルめっき液、無電解銅めっき液、無電解コバルトめっき液等の無電解金属めっきを用いて常法に従って行うことができる。具体的に、無電解ニッケルめっき液でプラスチック表面にめっき処理を行う場合には、pH8〜10で30〜50℃の液温の無電解ニッケルめっき液にプラスチックを5〜15分間浸漬させ処理すればよい。この無電解金属めっき処理の後には、必要により常法のストライクめっき処理を行っても良い。このストライクめっき処理は、一般的に用いられるものであれば特に限定されないが、例えば、ニッケルワット浴、硫酸銅浴、ピロリン酸銅浴等を用い、その液温を0〜60℃、好ましくは30〜50℃とし、これにプラスチックを浸漬し、0.5〜5A/dmで1〜10分間処理することにより行われる。
【0019】
また、この無電解めっき工程における電気銅めっき処理は、常法に従って行うことができ、例えば、硫酸銅浴等の汎用の電気銅めっき浴を用い、これにプラスチックを浸漬し、1〜5A/dmで5〜60分間処理することにより行われる。
【0020】
更に、この無電解めっき工程における最終的な電気金属めっきは、銅を除く金属の電気めっきであり、好ましくは電気ニッケルめっきおよび/または電気クロムめっきであり、より好ましくは半光沢ニッケルめっきおよび/または光沢ニッケルめっきおよび/または光沢クロムめっきが挙げられる。この最終的な電気金属めっきは、目的に応じて公知の各種電気めっき浴を用い、常法に従い行うことができる。
【0021】
一方、触媒活性化処理後にダイレクトプレーティングを行うのであれば、触媒活性化処理後は、電気銅めっき処理を行い、その後最終的な電気金属めっきを行う。
【0022】
このダイレクトプレーティングにおける電気銅めっき処理は、硫酸銅浴等の汎用の電気銅めっき浴に浸漬し、通常の条件、例えば、1〜5A/dmで5〜60分間処理することにより行われる。
【0023】
また、このダイレクトプレーティングにおける最終的な電気金属めっきは、上記した無電解めっき工程における最終的な電気金属めっきと同様にして行うことができる。
【0024】
上記した無電解めっき工程およびダイレクトプレーティングの後には、更に、目的に応じてクロムめっきや金などの貴金属めっき、塗装など各種処理を行うことも可能である。
【0025】
本発明方法においては、エッチング処理後から最終的な電気金属めっきを行う前までの何れかの処理の後においてプラスチック表面を温水溶液で処理する。この処理に用いられる温水溶液は、プラスチックやプラスチック上のめっき触媒、めっき皮膜を侵すものでなければ特に限定されないが、好ましくは水である。また、温水の温度は40〜100℃、好ましくは50〜90℃である。更に、プラスチック表面を温水で処理するには、プラスチック表面を温水に10秒〜30分、好ましくは1〜20分接触させる。この温水の接触方法は特に限定されないが、例えば、温水浴中にプラスチックを浸漬する方法や温水をプラスチック表面に噴霧する方法等が挙げられる。
【0026】
上記した本発明方法で得られるプラスチック表面にめっき皮膜が施されためっき製品は、金属めっき皮膜とプラスチック表面の密着性が向上しているので、例えば、半導体、自動車等の部品等に好適である。
【実施例】
【0027】
以下、本発明方法を実施例等を挙げて詳細に説明をするが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【0028】
参 考 例 1
従来めっき方法によるプラスチック表面への金属めっき:
試料として50×100×3mmのABS樹脂(3001M:UMGABS株式会社製)を用い、これを下記に示す酸性の過マンガン酸エッチング液またはクロム酸エッチング液を68℃に加温したものに10分間浸漬した。次に、これを35℃の中和・還元処理溶液(ENILEX−RD:荏原ユージライト株式会社製)に2分間浸漬し、表面を中和・還元した。
【0029】
<過マンガン酸エッチング液>
過マンガン酸カリウム:0.07mol/L
硫酸:3.0mol/L
pH:1.0以下
<クロム酸エッチング液>
無水クロム酸:3.5mol/L
硫酸3.6mol/L
pH:1.0以下
【0030】
中和・還元された試料を、25℃の1.2mol/Lの塩酸からなるプレディップ液に1分間浸漬した。この試料を、35℃のパラジウム/すず混合コロイド触媒溶液(CT−580:荏原ユージライト株式会社製)に4分間浸漬し、ABS樹脂上に触媒を付与した。
【0031】
触媒が付与された試料を1.2mol/Lの塩酸からなる35℃の触媒活性化処理液に4分間浸漬し、触媒を活性化させた。次いで、35℃の無電解ニッケルめっき液(ENILEX NI−5:荏原ユージライト株式会社製)に10分間浸漬し、ABS樹脂上に無電解ニッケルめっきを施した。
【0032】
その後、25℃の酸活性溶液(V−345:荏原ユージライト株式会社製)に1分間浸漬し、次いで45℃のワット浴に2A/dmで3分間浸漬してニッケルストライクを行った。更に、25℃の硫酸銅めっき液(EP−30:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで40分間、膜厚が20μmとなるように硫酸銅めっきを施した。
【0033】
電気銅めっき後、更に、最終的な電気金属めっきとして、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっきおよび光沢クロムめっきを行った。まず、55℃の半光沢ニッケルめっき液(CF−24T:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで20分間、膜厚が10μmとなるように半光沢ニッケルめっきを施した。その後、50℃の光沢ニッケルめっき液(#88:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで20分間、膜厚が10μmとなるように光沢ニッケルめっきを施した。最後に、40℃の光沢クロムめっき液(E−40:荏原ユージライト株式会社製)中で、10A/dmで5分間、膜厚が0.25μmとなるように光沢クロムめっきを施した。なお、上記した電気銅めっき後各工程間においては25℃の水で洗浄を行った。
【0034】
硫酸銅めっき処理後の密着強度を、引っ張り強度試験機(AGS−H500N:株式会社島津製作所製)を用いて測定した。また、光沢クロムめっき処理後のめっき外観を目視で以下の評価基準に従って評価した。その結果を表1に示した。
【0035】
<めっき外観評価基準>
(評価) (内容)
○ : 良好
× : 膨れ箇所有り
【0036】
【表1】

【0037】
表1の結果から、酸性の過マンガン酸エッチング液ではめっき処理中の密着強度が低いため、最終工程(光沢クロムめっき)まで行うと、密着不足に起因する不良が発生した。なお、JIS H8630付属書6に従って硫酸銅めっき処理後に70℃で1時間アニールをした後の密着強度を上記と同様にして測定したところ、共に1.0kgf/cmであった。このことはアニールの工程を行えば、酸性の過マンガン酸およびクロム酸のどちらでエッチングを行っても変わらないことを示した。
【0038】
実 施 例 1
本発明方法によるプラスチック表面への金属めっき(1):
上記参考例1の金属めっき工程の、エッチング処理後、中和還元処理後、触媒付与処理後、触媒活性化処理後、無電解ニッケルめっき処理後、ニッケルストライク処理後、硫酸銅めっき処理後、半光沢ニッケルめっき後、光沢ニッケルめっき後または光沢クロムめっき後の何れかにおいて65℃の温水へ5分間浸漬する温水で洗浄する工程(以下、この工程を「温水洗」ということもある)を行った。この温水洗の工程を行い、硫酸銅めっき処理まで行った後の密着強度を、参考例1と同様にして測定した。また、光沢クロムめっき処理後のめっき外観を参考例1と同様にして評価した。それらの結果を表2に示した。
【0039】
【表2】

【0040】
以上の結果より、エッチング処理後、中和還元処理後、触媒付与処理後、触媒活性化処理後、無電解ニッケルめっき処理後、ニッケルストライク処理後および硫酸銅めっき処理後の何れか、すなわち、エッチング処理後から最終的な電気金属めっき(半光沢ニッケルめっき〜光沢クロムめっき)を施す前までに温水洗を行うことで密着強度が向上し、光沢クロムめっき後の外観も良好になることが分かった。また、電気ニッケルめっきを施している最中もしくはそれ以降に温水洗を行っても効果がないことが分かった。
【0041】
実 施 例 2
本発明方法によるプラスチック表面への金属めっき(2):
エッチング液の組成を下記のものにする以外は上記実施例1と同様にしてめっき処理および温水洗の工程を行った。また、この温水洗の工程を行い、硫酸銅めっき処理まで行った後の密着強度を、参考例1と同様にして測定した。また、光沢クロムめっき処理後のめっき外観を参考例1と同様にして評価した。それらの結果を表3に示した。
【0042】
<過マンガン酸エッチング液>
過マンガン酸カリウム:0.07mol/L
硝酸:4.0mol/L
pH:1.0以下
【0043】
【表3】

【0044】
以上の結果より、エッチング液に含まれる酸を硫酸から硝酸に代えても、エッチング処理後、中和還元処理後、触媒付与処理後、触媒活性化処理後、無電解ニッケルめっき処理後、ニッケルストライク処理後および硫酸銅めっき処理後の何れか、すなわち、エッチング処理後から最終的な電気金属めっき(半光沢ニッケルめっき〜光沢クロムめっき)を施す前までに温水洗を行うことで密着強度が向上し、光沢クロムめっき後の外観も良好になることが分かった。また、電気ニッケルめっきを施している最中もしくはそれ以降に温水洗を行っても効果がないことが分かった。
【0045】
実 施 例 3
本発明方法によるプラスチック表面への金属めっき(3):
試料として50×100×3mmのABS樹脂(3001M:UMGABS株式会社製)を用い、これを下記に示す酸性の過マンガン酸エッチング液を68℃に加温したものに10分間浸漬した。次に、これを35℃の中和・還元処理溶液(ENILEX−RD:荏原ユージライト株式会社製)に2分間浸漬し、表面を中和・還元した。
【0046】
<過マンガン酸エッチング液>
過マンガン酸カリウム:0.07mol/L
硫酸:3.0mol/L
pH:1.0以下
【0047】
中和・還元された試料を、25℃の1.2mol/Lの塩酸からなるプレディップ液に1分間浸漬した。この試料を、35℃のパラジウム/すず混合コロイド触媒溶液(D−POP ACT−MU:荏原ユージライト株式会社製)に4分間浸漬し、ABS樹脂上に触媒を付与した。
【0048】
触媒が付与された試料を45℃の銅イオンを含有するpH12以上の触媒活性化処理液(D−POP ME:荏原ユージライト株式会社製)に3分間浸漬し、触媒を活性化させた。次いで、25℃の硫酸銅めっき液(EP−30:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで40分間、膜厚が20μmとなるように硫酸銅めっきを施した。
【0049】
電気銅めっき後、更に、最終的な電気金属めっきとして、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッケルめっきおよび光沢クロムめっきを行った。まず、55℃の半光沢ニッケルめっき液(CF−24T:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで20分間、膜厚が10μmとなるように半光沢ニッケルめっきを施した。その後、50℃の光沢ニッケルめっき液(#88:荏原ユージライト株式会社製)中で、3A/dmで20分間、膜厚が10μmとなるように光沢ニッケルめっきを施した。最後に、40℃の光沢クロムめっき液(E−40:荏原ユージライト株式会社製)中で、10A/dmで5分間、膜厚が0.25μmとなるように光沢クロムめっきを施した。
【0050】
なお、上記金属めっき工程の、エッチング処理後、中和還元処理後、触媒付与処理後、触媒活性化処理後、硫酸銅めっき処理後、半光沢ニッケルめっき後、光沢ニッケルめっき後または光沢クロムめっき後の何れかにおいて65℃の温水へ5分間浸漬する温水洗の工程を行った。この温水洗の工程を行い、硫酸銅めっき処理まで行った後の密着強度を、参考例1と同様にして測定した。また、光沢クロムめっき処理後のめっき外観を参考例1と同様にして評価した。それらの結果を表4に示した。
【0051】
【表4】

【0052】
以上の結果より、エッチング処理後、中和還元処理後、触媒付与処理後、触媒活性化処理後および硫酸銅めっき処理後の何れか、すなわち、エッチング処理後から最終的な電気金属めっき(半光沢ニッケルめっき〜光沢クロムめっき)を施す前までに温水洗を行うことで密着強度が向上し、光沢クロムめっき後の外観も良好になることが分かった。また、電気ニッケルめっきを施している最中もしくはそれ以降に温水洗を行っても効果がないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明方法は、プラスチック表面を温水溶液で処理するだけの簡単な方法により、プラスチック表面とめっき皮膜との密着性や生産性が、従来のクロム酸を含むエッチング液を用いた場合と同等なものとなり、実用的なものである。

以 上

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラスチック表面を過マンガン酸を含む酸性のエッチング液でエッチング処理し、次いで、プラスチック表面に触媒付与処理および触媒活性化処理し、最終的に電気金属めっきを行うプラスチック表面への金属めっき方法であって、何れかの処理の後にプラスチック表面を温水溶液で処理することを特徴とするプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項2】
温水溶液による処理が、プラスチック表面を40〜100℃の温水に10秒〜30分接触させるものである請求項1記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項3】
エッチング処理後に、プラスチック表面の中和・還元処理を行うものである請求項1または2記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項4】
過マンガン酸を含む酸性のエッチング液が、pH2.0以下のものである請求項1ないし3の何れかに記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項5】
触媒活性化処理後に、無電解金属めっき処理および電気銅めっき処理を行い、最終的な金属めっきとして銅を除く金属の電気めっきを行うものである請求項1ないし4の何れかに記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項6】
触媒活性化処理後に、電気銅めっき処理を行い、最終的な金属めっきとして銅を除く金属の電気めっきを行うものである請求項1ないし4の何れかに記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項7】
銅を除く金属の電気めっきが、電気ニッケルめっきおよび/または電気クロムめっきである請求項1ないし6の何れかに記載のプラスチック表面への金属めっき方法。
【請求項8】
請求項1ないし7の何れかに記載の金属めっき方法により得られるめっき製品。

【公開番号】特開2009−228083(P2009−228083A)
【公開日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−76995(P2008−76995)
【出願日】平成20年3月25日(2008.3.25)
【出願人】(000120386)荏原ユージライト株式会社 (48)
【Fターム(参考)】