特許 7495704 めっき部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】めっき部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 28/00 20060101AFI20240529BHJP

   C25D 5/48 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

C23C28/00 A

C25D5/48

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021021219

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123721

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000157049

【氏名又は名称】関東化成工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】森田 洋之

(72)【発明者】

【氏名】望月 俊克

(72)【発明者】

【氏名】吉野 雄二

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０６１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４７８０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ ２４／００－３０／００

Ｃ２５Ｄ ５／００－７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材の表面を覆うクロムめっきと、前記クロムめっきの表面を覆う塗膜と、を有するめっき部品の製造方法であって、
前記基材の表面に前記クロムめっきを形成するめっき工程と、
前記基材に形成された前記クロムめっきの表面を洗浄液により洗浄する洗浄工程と、
洗浄された前記クロムめっきの表面にシランカップリング剤を用いて表面処理することでシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、
前記シランカップリング層の表面に塗装することにより、前記塗膜を形成する塗膜形成工程と、を備え、
前記洗浄工程と前記シランカップリング層形成工程との間において、前記クロムめっきの表面を加熱しない、
めっき部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき部品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、樹脂製の基材と、基材の表面に形成されたクロムめっきと、クロムめっきの表面に形成された塗膜と、塗膜の表面に形成されたトップコート層とを有する車両用のめっき部品が開示されている。塗膜は、着色された塗料により形成されている。トップコート層は透明な塗料により形成されている。

【0003】

特許文献１に記載のめっき部品においては、トップコート層の形成に先立ち、塗膜にレーザ光が照射されることにより、その一部が除去される。これにより、めっき部品には、クロムめっきの金属光沢を有する模様が現出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平３－１４６１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、こうしためっき部品において、クロムめっきと塗膜との密着力が不十分である場合には、めっき部品から塗膜が剥離することがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するためのめっき部品の製造方法は、基材と、前記基材の表面を覆うクロムめっきと、前記クロムめっきの表面を覆う塗膜と、を有するめっき部品の製造方法であって、前記基材の表面に前記クロムめっきを形成するめっき工程と、前記基材に形成された前記クロムめっきの表面を洗浄液により洗浄する洗浄工程と、洗浄された前記クロムめっきの表面にシランカップリング剤を用いて表面処理することでシランカップリング層を形成するシランカップリング層形成工程と、前記シランカップリング層の表面に塗装することにより、前記塗膜を形成する塗膜形成工程と、を備える。

【0007】

本願発明者は、基材の表面へのクロムめっきの形成後、クロムめっきの最表面にはクロム水酸化物が点在すること、及び同最表面におけるクロム水酸化物同士の間には金属クロムが露出する部分が存在することを見出した。

【0008】

上記方法によれば、クロム水酸化物が点在するクロムめっきの表面にシランカップリング層が形成される。このため、シランカップリング剤の水酸基と、クロム水酸化物の水酸基とが化学的に結合される。そして、シランカップリング層の表面に塗膜が形成されることで、シランカップリング剤の有機官能基と塗膜とが化学的に結合される。このように、クロムめっきと塗膜とがシランカップリング層を介して結合されるため、クロムめっきに対して塗膜が剥離しにくくなる。したがって、めっき部品における塗膜の剥離を抑制できる。

【0009】

上記めっき部品の製造方法において、前記洗浄工程と前記シランカップリング層形成工程との間において、前記クロムめっきの表面を加熱しないことが好ましい。
洗浄工程の後に、クロムめっきの表面に残存する洗浄液を乾燥させるために同表面を加熱することが考えられる。

【0010】

本願発明者は、上記洗浄工程と上記シランカップリング層形成工程との間において、洗浄されたクロムめっきの表面を加熱するか否かによって、クロムめっきの表面における金属クロムに対するクロム水酸化物の割合が変化することを見出した。すなわち、洗浄されたクロムめっきの表面を加熱しない場合には、加熱する場合に比べて、クロムめっきの表面における金属クロムに対するクロム水酸化物の割合が増加する。

【0011】

上記方法によれば、クロムめっきの表面を加熱しないことによってクロムめっきの表面におけるクロム水酸化物の数が増加することで、シランカップリング剤の水酸基に対して化学的に結合するクロム水酸化物の水酸基の数を増やすことができる。したがって、クロムめっきとシランカップリング層とが化学的に一層結合されやすくなることから、めっき部品における塗膜の剥離を一層抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、めっき部品における塗膜の剥離を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態におけるエンブレムの断面図。

【図2】めっき工程を示す基材の断面図。

【図3】洗浄工程を示す基材の断面図。

【図4】シランカップリング層形成工程を示す図であって、シランカップリング剤に浸漬された基材の断面図。

【図5】シランカップリング層形成工程を示す図であって、シランカップリング層が形成された基材の断面図。

【図6】塗膜形成工程を示す基材の断面図。

【図7】実施例及び比較例におけるクロムめっき層の表面の断面図。

【図8】実施例及び比較例におけるクロムめっき層の表面の組成を示すグラフ。

【図9】実施例及び比較例における塗膜の密着強度を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図１～図９を参照して、めっき部品の製造方法を車両用のエンブレムの製造方法として具体化した一実施形態について説明する。
各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については実際と異なる場合がある。

【0015】

図１に示すように、エンブレム１０は、基材２０と、基材２０の表面を覆うクロムめっき３０と、クロムめっき３０の表面を覆うシランカップリング層４０と、シランカップリング層４０の表面を覆う塗膜５０とを有している。

【0016】

基材２０としては、例えば、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
図示は省略するが、クロムめっき３０は、例えば、基材２０の表面に形成される下地層と、下地層の表面に形成されるクロムめっき層とを有している。下地層は、例えば、基材２０の表面に形成される銅めっき層、半光沢ニッケルめっき層、光沢ニッケルめっき層、及びマイクロポーラスニッケルめっき層をこの順で含んでいる。すなわち、クロムめっき層は、マイクロポーラスニッケルめっき層の表面に形成されている。

【0017】

シランカップリング層４０は、例えば、アミノ基及びメトキシ基を有する３－アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤４１を含んで構成されている。
塗膜５０は、例えば、ウレタン系の塗料５１を含んで構成されている。

【0018】

次に、エンブレム１０の製造方法について説明する。
図２に示すように、まず、基材２０に導電性を付与すべく、基材２０の表面に無電解めっきを行うことで、基材２０の表面に銅めっき層を形成する。続いて、銅めっき層の表面に電解めっきを行うことで、半光沢ニッケルめっき層、光沢ニッケルめっき層、及びマイクロポーラスニッケルめっき層をこの順で形成する。これにより、基材２０の表面に下地層が形成される。続いて、下地層の表面に電解めっきを行うことで、クロムめっき層を形成する。これにより、基材２０の表面にクロムめっき３０を形成する（めっき工程）。

【0019】

図３に示すように、次に、洗浄装置１００を用いて、クロムめっき３０が形成された基材２０の表面を洗浄液により洗浄する（洗浄工程）。
ここで、洗浄装置１００は、例えば、第１洗浄槽１０１、第２洗浄槽１０２、及び第３洗浄槽１０３を備えている。第１洗浄槽１０１、第２洗浄槽１０２、及び第３洗浄槽１０３に貯留された洗浄液の液面の高さは、この順で低くなるように設定されている。洗浄装置１００では、第１洗浄槽１０１の洗浄液が第２洗浄槽１０２にオーバーフローするとともに、第２洗浄槽１０２の洗浄液が第３洗浄槽１０３にオーバーフローするように構成されている。洗浄液としては、例えば、純水や超純水を用いることができる。

【0020】

洗浄工程では、クロムめっき３０が形成された基材２０を、第１洗浄槽１０１、第２洗浄槽１０２、及び第３洗浄槽１０３の順に浸漬させることで、クロムめっき３０の表面を洗浄液により洗浄する。

【0021】

図４及び図５に示すように、次に、シランカップリング剤４１を含む溶液１１１が貯留された処理槽１１０に基材２０を浸漬させる。これにより、クロムめっき３０の表面にシランカップリング剤４１を用いて表面処理することでシランカップリング層４０を形成する（シランカップリング層形成工程）。

【0022】

溶液１１１には、例えば、水や有機溶剤などが含まれている。シランカップリング剤４１が溶液１１１中で加水分解することで、シランカップリング剤４１の加水分解基であるメトキシ基が水酸基に変化する。これにより、シランカップリング剤４１の水酸基が、クロムめっき３０のクロムめっき層に存在する水酸基と化学的に結合される。

【0023】

シランカップリング層形成工程は、洗浄工程の完了から所定の時間が経過する前に行われる。本実施形態では、洗浄工程の完了後、すなわち第３洗浄槽１０３を用いた洗浄の完了後から１分以内にシランカップリング層形成工程が開始される。

【0024】

ところで、周知のめっき部品の製造方法においては、洗浄工程の後に、めっき部品を加熱して乾燥させる乾燥工程が含まれる場合がある。本実施形態では、洗浄工程とシランカップリング層形成工程との間には乾燥工程が含まれていない。このため、本実施形態では、洗浄工程とシランカップリング層形成工程との間において、クロムめっき３０の表面を加熱しない。換言すると、シランカップリング層形成工程は、洗浄工程の後に、クロムめっき３０の表面を加熱することなく行われる。

【0025】

なお、洗浄工程の後にクロムめっき３０の表面から洗浄液が蒸発することは、上記乾燥工程には含まれない。したがって、洗浄されたクロムめっき３０を常温常圧下において所定の時間放置することは、上記乾燥工程には含まれない。しかしながら、洗浄工程の後にクロムめっき３０を放置することで、クロムめっき３０の表面に酸化物が形成されるおそれがある。こうした酸化物は、シランカップリング層４０と化学的に強固に結合されるものではないため、クロムめっき３０とシランカップリング層４０との結合に寄与するものではない。このため、洗浄工程の後には、所定の時間が経過する前、すなわち上記酸化物が形成される前にシランカップリング層形成工程を行うことが好ましい。上記所定の時間としては、例えば、４時間であることが好ましい。

【0026】

次に、図示は省略するが、基材２０を処理槽１１０から取り出して、基材２０を洗浄及び乾燥させる。こうした基材２０の洗浄及び乾燥の手法については特に限定されないが、例えば、上述した洗浄工程及び乾燥工程に準じた工程を行うことができる。

【0027】

図６に示すように、次に、シランカップリング層４０の表面に塗装する。本実施形態では、塗料５１を噴射するスプレーガン１２０を用いて塗装する。その後、塗料５１を所定の時間乾燥させることにより、シランカップリング層４０の表面に塗膜５０を形成する（塗膜形成工程）。これにより、シランカップリング剤４１の有機官能基であるアミノ基が、塗料５１と化学的に結合される。

【0028】

次に、図７～図９を参照して、実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
実施例は、本実施形態のめっき部品の製造方法により製造しためっき部品である。

【0029】

（比較例）
比較例は、本実施形態のめっき部品の製造方法において、洗浄工程とシランカップリング層形成工程との間に乾燥工程を加えて製造しためっき部品である。なお、乾燥工程は、クロムめっき３０が形成された基材２０を加熱して乾燥させる工程である。比較例の乾燥工程における加熱温度は７０℃であり、加熱時間は３０分である。

【0030】

本願発明者は、周知のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、実施例及び比較例におけるクロムめっき３０の表面分析を行った。その結果、図７に示すように、洗浄工程の直後におけるクロムめっき３０の最表面には、クロム水酸化物を含む被膜３０ａが点在すること、及び同最表面における被膜３０ａ同士の間には金属クロムが露出する露出部３０ｂが存在することが判明した。なお、クロム水酸化物は、シランカップリング剤４１と化学的に強固に結合するＣｒ（ＯＨ）_３を含んでいる。

【0031】

また、図８に示すように、実施例及び比較例では、クロムめっき３０の最表面におけるＣｒに対するＳｉの比率（以下、単に組成比と称する）が異なることが判明した。より詳しくは、実施例の組成比は、比較例の組成比よりも約３．４倍大きいことが判明した。このことから、実施例におけるクロムめっき３０の最表面には、Ｓｉを主成分とするシランカップリング層４０が化学的に結合された部分が比較例よりも多く存在すると考えられる。すなわち、実施例におけるクロムめっき３０の最表面には、比較例におけるクロムめっき３０の最表面よりも、クロム水酸化物が多く存在すると考えられる。

【0032】

以上のことから、洗浄工程とシランカップリング層形成工程との間において、洗浄されたクロムめっき３０の表面を加熱するか否かによって、クロムめっき３０の表面における金属クロムに対するクロム水酸化物の割合が変化することが判明した。すなわち、洗浄されたクロムめっき３０の表面を加熱しない場合には、加熱する場合に比べて、クロムめっき３０の表面における金属クロムに対するクロム水酸化物の割合が増加する。

【0033】

次に、実施例及び比較例に対してプルオフ試験を行った結果について説明する。
プルオフ試験では、まず、試験円筒をめっき部品の塗膜５０の表面に接着剤により接着する。そして、試験円筒を引張試験機により所定の引張速度で引っ張り、塗膜５０が剥離した際の強度を密着強度として測定する。

【0034】

また、めっき部品の耐水性について評価すべく、耐水試験の前後における実施例及び比較例の密着強度を求めた。なお、耐水試験では、めっき部品を４０℃の水に３６０時間浸漬させた。

【0035】

図９に示すように、プルオフ試験によって、実施例における密着強度は、比較例における密着強度と比較して、耐水試験前では約１．０５倍高く、耐水試験後では約２．４２倍高いという結果を得た。

【0036】

以上のことから、上記乾燥工程を行うことなく、洗浄工程の直後にシランカップリング層形成工程を行うことによって、クロムめっき３０とシランカップリング層４０とが結合する割合が増加する。結果として、クロムめっき３０に対するシランカップリング層４０の密着強度、ひいては、クロムめっき３０に対する塗膜５０の密着強度が向上すると考えられる。

【0037】

本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のめっき部品の製造方法によれば、クロム水酸化物が点在するクロムめっき３０の表面にシランカップリング層４０が形成される。このため、シランカップリング剤４１の水酸基と、上記クロム水酸化物の水酸基とが化学的に結合される。ここで、クロムめっき３０の表面を加熱しないことによってクロムめっき３０の表面におけるクロム水酸化物の数が増加することで、シランカップリング剤４１の水酸基に対して化学的に結合するクロム水酸化物の水酸基の数を増やすことができる。したがって、クロムめっき３０とシランカップリング層４０とが化学的に結合されやすくなる。そして、シランカップリング層４０の表面に塗膜５０が形成されることで、シランカップリング剤４１の有機官能基と塗膜５０とが化学的に結合される。このように、クロムめっき３０と塗膜５０とがシランカップリング層４０を介して結合されるため、クロムめっき３０に対して塗膜５０が剥離しにくくなる。

【0038】

本実施形態の効果について説明する。
めっき工程では、基材２０の表面にクロムめっき３０を形成する。洗浄工程では、基材２０に形成されたクロムめっき３０の表面を洗浄液により洗浄する。シランカップリング層形成工程では、洗浄されたクロムめっき３０の表面にシランカップリング剤４１を用いて表面処理することでシランカップリング層４０を形成する。塗膜形成工程では、シランカップリング層４０の表面に塗装することにより、塗膜５０を形成する。洗浄工程とシランカップリング層形成工程との間において、クロムめっき３０の表面を加熱しない。

【0039】

こうした方法によれば、上述した作用を奏することから、エンブレム１０における塗膜５０の剥離を抑制できる。
＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0040】

・基材２０は、ＡＢＳ樹脂に限定されない。他に例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの種々の樹脂材料を用いることができる。また、基材２０として、金属材料を用いることもできる。

【0041】

・洗浄装置１００における洗浄槽の数は、適宜変更できる。洗浄槽の数は、例えば、１つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
・洗浄装置１００は、オーバーフロー形式のものに限定されず、他に例えば、アンダーフロー形式のものであってもよい。

【0042】

・洗浄工程の後に、クロムめっき３０を加熱して乾燥させる乾燥工程を行うようにしてもよい。この場合、めっき工程、洗浄工程、乾燥工程、及びシランカップリング層形成工程、及び塗膜形成工程がこの順で行われる。乾燥工程としては、例えば、クロムめっき３０の表面を４０℃以下の温風によって４時間以上乾燥させることが好ましい。こうした方法であっても、本実施形態におけるめっき部品の製造方法の効果に準じた効果を奏することができる。

【0043】

・シランカップリング剤４１は、３－アミノプロピルトリメトキシシランに限定されない。クロムめっき３０に含まれるクロム水酸化物に結合する加水分解基と、塗料５１に結合する有機官能基とを有するものであれば、種々のシランカップリング剤を用いることができる。

【0044】

・シランカップリング層形成工程では、基材２０の溶液１１１への浸漬に代えて、スプレーガンやコータなどを用いて、溶液１１１をクロムめっき３０の表面に塗布するようにしてもよい。

【0045】

・本実施形態では、めっき部品の製造方法の一例として車両用のエンブレム１０の製造方法を例示したが、同様の方法を、例えば、車両用のラジエータグリルなどの種々のめっき部品に対して適用することもできる。

【符号の説明】

【0046】

１０…エンブレム
２０…基材
３０…クロムめっき
３０ａ…被膜
３０ｂ…露出部
４０…シランカップリング層
４１…シランカップリング剤
５０…塗膜
５１…塗料
１００…洗浄装置
１０１…第１洗浄槽
１０２…第２洗浄槽
１０３…第３洗浄槽
１１０…処理槽
１１１…溶液
１２０…スプレーガン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】