化学還元めっき

化学還元めっきとは金属塩を水に溶解させてイオン化させ、これに還元剤(電子を放出しやすい試薬)を添加することでめっき反応を起こさせる方法。
金属塩溶液と還元剤からなる浴に被めっき材を浸漬する。
この還元剤から金属イオンが電子を奪い、基板金属表面にめっき膜として析出される(表面がきれいなら金属は金属を受け入れる=前処理が重要)。
還元電位が近い場合や被めっき材料の方が貴な金属である場合に用いられる。
主な特徴
  • 基板金属とめっき金属との還元電位が近くもしくは逆であっても外部電源を用いずにめっき可能
  • 還元剤を添加した時点で浴全体に反応を起こすことも可能(この場合、基板上へのめっきではなく、金属粉末として生成される)
  • 故に表面のみで反応を起こさせるために錯化剤を添加
  • 錯体が安定になるようにpHを調整
  • 基板金属表面に触媒特性を持たせれば、金属表面だけで還元反応(めっき反応)が起こる
  • この組み合わせを調整したものが無電解めっき液
  • ただし組み合わせは限られており、析出できる金属は限定
  • 浴槽を用いずに、還元剤を溶解した溶液と金属塩を溶解した溶液とを同時にスプレーで被めっき体表面に噴霧しながら複雑な形状の表面にめっきする方法もある
  • Ni,Co,Pdに還元剤として次亜リン酸ナトリウムや水素化ホウ素ナトリウムなどを用いると合金化可能(Ni-Pã‚„Ni-B等)
  • 上記においてPã‚„Bの濃度は、還元剤の濃度や浴のpH変化で調整可能
  • 基板金属よりも貴な金属をこの方法でめっきする場合、初期には置換めっきが行われている場合もある
  • 基板表面に何らかの化学物質が吸着している場合は触媒特性がなくなる可能性もある
  • 上記の場合、瞬間的に通電して電気めっきをするか、接触めっきをしてめっきを開始させる(イニシエーション(接種))
  • 電流を外部から流さないので電位勾配によって電極表面に金属イオンを引き付けることができない
  • 故に濃度を増やすか撹拌によって成長させる必要がある
  • 故に電気めっきよりも成長速度は遅い(数十nm/分)
  • 基板表面(触媒特性有)がめっき膜で覆われても、めっき膜自身がめっき反応の触媒(自己触媒)となって成長を続ける
  • めっき膜の密着性は基盤表面の微細な穴とめっき膜との機械的な引っ掛かり効果(アンカー効果)による
  • つまり基盤とめっき膜との化学的な結合力はほとんどない(めっき膜は金属結合、基板は他の化学結合、化学的な結合機構が異なる)
化学還元めっきの流れ(セラミックスやプラスチックスなどの触媒性のない物質の場合)
  • 非電導性の基盤表面をエッチング(基盤表面に微細な穴を無数にあける処理)
  • 塩化スズ溶液に浸漬させる(微細な穴に塩化スズが入る)
  • 塩化パラジウム溶液に浸漬させる(塩化スズが還元剤となって塩化パラジウムが還元⇒パラジウム金属が微細な穴の表面に析出)
  • 適当に洗浄
  • 無電解めっき液に浸漬(パラジウム金属微粒子が触媒となって反応開始⇒めっき膜が形成されるとそれが自己触媒となってさらに成長)
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