超臨界二酸化炭素を利用したナノプレイティングに関する研究
【研究分野】反応工学・プロセスシステム
【研究キーワード】
電気めっき / ナノ組織金属 / 超臨界流体 / 二酸化炭素 / エマルジョン / 界面活性剤 / 硬度 / 面粗度 / めっき / 超臨界二酸化炭素 / ピンホール / 結晶粒径 / ビッカース硬度 / 超臨界ナノプレーティング / SNP
【研究成果の概要】
超臨界二酸化炭素は電解質溶液とは混合しないが、少量の界面活性剤を添加することによりエマルジョン化が可能であることを見いだした(特開2003-321791)。このエマルジョン化により液面が上昇し、系全体が通電し、プレイティングが均一に行われることを発見した(Chem.Lett.,1086-1087,(2002))。この方法は、超臨界流体技術とめっき技術を融合させたものであり、低環境負荷型超臨界流体ナノプレーティングシステム(SSNP)と命名した。SSNP技術は超臨界二酸化炭素の持つ洗浄及び乾燥効果と、界面活性剤を用いて電解質溶液を1/5以下に減少させるエマルジョン効果を利用した完全クローズドシステム化した新規な表面処理システムである。
本研究開発においては、SSNP法により得られたニッケル金属皮膜は従来のめっき法で作製された膜と異なり、ピンホールが無くレベリングも高く、更に金属粒径が10nmと非常に細かく緻密であり硬度も高いのでドライプロセスのように薄膜化が可能となることが明らかとなった。具体的には、通常の方法で560Hvの硬度の皮膜を生成させるニッケルめっき液でSSNP法を行ったところ、680Hvの硬度のニッケル皮膜が得られた。また、通常電気めっきは面粗度が悪化する方向に皮膜成長が行われるのに対し、面粗度が33nmの基板の上にSNP法によるめっきを行うと、面粗度20nmを達成する均一な高性能膜が生成することをわかった。(Surf.Coat.Tech.173,285-292(2003))
また、超臨界ナノプレーティング法を、パラジウムめっきにも応用した。この結果、通常粒状に析出しやすいパラジウムめっき液も超臨界ナノプレーティング法を用いることにより、ピンホールのない均一な皮膜が得られ、硬度も50Hvから120Hvにも向上した。
以上のように、SSNP法により、既存の電気めっき法では作成不可能な高品質の金属皮膜を作成可能であることを明らかにした。
【研究代表者】