JP2011084774A - ニッケル合金電鋳ブレードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを、破損させることなく製造する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴であり、更に砥粒３を含むめっき浴を用いて、めっき浴２２中に浸漬した２つの電極２３、２４のうち一方の電極２４の一面２４ａを他方の電極２３に向けて配置してから、２つの電極２３、２４間に通電して、一方の電極２４の一面２４ａ側に砥粒３が分散されたニッケル合金電鋳膜２を形成するニッケル合金電鋳ブレードの製造方法を用いることにより、上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニッケル合金電鋳ブレードの製造方法に関するものである。

電鋳技術（めっき手法）を用いて形成される電鋳膜であって、ダイヤモンド砥粒や硬質のセラミックス粒子を分散させた膜は、耐摩耗性に優れた膜として知られている。そのため、前記電鋳膜は、セラミックス、超硬合金、各種エレクトロニクス関連素材の研削および切断を行う研削装置のブレードなどに用いられている。

たとえば、特許文献１〜３には、半導体素子や電子部品の超精密切断加工に用いられる電鋳ブレードが開示されている。この電鋳ブレードは、極薄のニッケルめっき膜によってダイヤモンド砥粒を保持した円板状のものであり、ダイヤモンド砥粒を分散したニッケルめっき溶液中に台金を配置して、ダイヤモンド砥粒を取り込みつつ台金上に電解めっきによってニッケルめっき膜を析出させることにより砥粒層を形成し、所定の厚さになったところで台金から剥離して砥粒の目立てを施したものである。

また、特許文献４には、半導体ウェーハ等の表面をＣＭＰ装置のパッドによって研磨する際に、この研磨パッドをコンディショニングするＣＭＰコンディショナとして、コンディショナ本体の表面に、やはりダイヤモンド砥粒をニッケルめっき膜によって固着した砥粒層を形成したものが提案されている。なお、かかる研削工具はこのようなエレクトロニクス関連の素材の加工以外にも、例えばフェライトの加工やレンズの芯取り加工などの精密加工や、あるいは超硬合金製のロールの溝加工などに用いられたりもする。

前記電鋳膜は、その硬度が高いほど、ブレードの耐摩耗性を向上させるとともに、ブレードの研削および切断能力を向上させることができる。そのため、近年、高硬度の電鋳膜に対する需要が高まっている。

前記電鋳膜は、通常、めっき浴（めっき液）に浸漬した２つの電極間を通電して、前記めっき浴中の金属成分を一方の電極の表面に堆積して形成する。前記めっき浴としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケルおよびホウ酸を主成分とするニッケルめっき浴（ワット浴）が知られており、この方法により、ニッケル電鋳膜を作製することができる。ニッケル（Ｎｉ）を構成材料として用いた電鋳膜は、高硬度の膜とすることができる。
しかし、高硬度の電鋳膜は高応力の膜となる傾向が高く、電極から剥がすときに電鋳膜に割れが生じたり、粉々になる場合があった。

特許文献５はニッケルベルト及びその製造方法、感光体並びに画像形成装置に関するものであり、特許文献６は光ディスク用スタンパの製造方法に関するものである。特許文献５および特許文献６には、スルファミン酸ニッケル浴を用いることにより、Ｎｉ電鋳膜の応力を低くできることが開示されている。
しかし、特許文献５および特許文献６に記載のスルファミン酸ニッケル浴には、緩衝成分としてホウ酸が含まれている。ホウ酸を含むめっき浴は排水処理が困難であるという問題があった。

特許文献７は、電気ニッケルめっき浴に関するものであり、硫酸ニッケル：２００〜３６０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル：３０〜９０ｇ／Ｌ、クエン酸ニッケル：２４〜４２ｇ／Ｌを含み、ｐＨ：３〜５である電気ニッケルめっき浴が開示されている。特許文献７に記載の電気ニッケルめっき浴は、ホウ酸を含まないめっき浴であり、前記排水処理の問題を有しない。
しかし、特許文献７に開示された純Ｎｉからなる電鋳膜は、硬度が十分ではなかった。

従来のめっき浴にＰ源やＢ源を添加して、リン（Ｐ）やホウ素（Ｂ）などとのニッケル合金からなる電鋳膜を作製した場合、純ニッケルを用いた場合よりも高硬度の膜とすることができる。
しかし、この方法を特許文献７に開示された方法に適用すると、電鋳膜の応力を低くできず、めっき中に電鋳膜に割れが生じたり、めっき後に電極から剥がすときに、電鋳膜に割れが生じたり、粉々になるという問題が発生した。

特開２００２−１８７０７１号公報 特開２００３−２２５８６７号公報 特開２００５−２８８６１４号公報 特開２００４−６６４０９号公報 特開２００７−１００１５６号公報 特開平９−３５３３７号公報 特許第３２６１６７６号

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを、破損させることなく製造する方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであり、更に砥粒を含むめっき浴を用いて、前記めっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とする。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記一方の電極の一面上に、金属または合金からなる基板を、前記基板の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の一面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成した後、前記一方の電極の一面上に、前記基板の他面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の他面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とする。
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記砥粒とともに、前記めっき浴にセラミックス粒子またはフッ素系樹脂からなるフィラーを分散させることを特徴とする。
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記一方の電極の中心軸を中心として、前記一方の電極を回転させた状態で、ニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とする。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記合金材料供給源が亜リン酸であり、前記亜リン酸の濃度が３．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いることを特徴とする。
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記合金材料供給源がトリメチルアミンボランであり、前記トリメチルアミンボランの濃度が０．５〜３．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いることを特徴とする。
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記めっき浴に光沢剤および／または界面活性剤が含まれていることを特徴とする。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記めっき浴のｐＨが３〜５であることを特徴とする。
本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を、不活性雰囲気下、２００℃〜４００℃の温度範囲で３０分以上熱処理することを特徴とする。

上記の構成によれば、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを、破損させることなく製造する方法を提供することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであり、更に砥粒を含むめっき浴を用いて、前記めっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成する構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができ、製造工程で破損させることがなく、また、製造後の剛性も高く維持することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記一方の電極の一面上に、金属または合金からなる基板を、前記基板の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の一面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成した後、前記一方の電極の一面上に、前記基板の他面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の他面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成する構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記砥粒とともに、前記めっき浴にセラミックス粒子またはフッ素系樹脂からなるフィラーを分散させる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記一方の電極の中心軸を中心として、前記一方の電極を回転させた状態で、ニッケル合金電鋳膜を形成する構成なので、均一の膜厚で、砥粒および／またはフィラーの濃度分布を均一にして、ニッケル合金電鋳膜１０の硬度のバラつきを低減し、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記合金材料供給源が亜リン酸であり、前記亜リン酸の濃度が３．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のＮｉＰ合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、前記合金材料供給源がトリメチルアミンボランであり、前記トリメチルアミンボランの濃度が０．５〜３．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のＮｉＢ合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法で用いるめっき浴の断面模式図である。 本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法により製造されるニッケル合金電鋳ブレードの一例を示す図であって、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は拡大断面図である。 本発明のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法により製造されるニッケル合金電鋳ブレードの別の一例を示す拡大断面図である。 ニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真であって、図４（ａ）は実施例１のニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真であり、図４（ｂ）は比較例５のニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレードの製造方法は、スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであり、更に砥粒を含むめっき浴を用いて、前記めっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に砥粒を含むニッケル合金電鋳膜からなるニッケル合金電鋳ブレードを形成する方法である。

まず、スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴に砥粒を分散させて、砥粒を含むめっき浴を調整する。

＜スルファミン酸ニッケル＞
スルファミン酸ニッケルは、めっき浴のニッケルイオンの主供給源である。
めっき浴中のスルファミン酸ニッケルの濃度は、２５０〜６００ｇ／Ｌとすることが好ましい。スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０ｇ／Ｌ未満の場合には、陰極の表面に十分なニッケルイオンを供給することができない。また、スルファミン酸イオンの分解が起こりやすくなり、めっき浴の安定性に問題がある。スルファミン酸ニッケルの濃度が６００ｇ／Ｌ超の場合には、めっき浴の粘度が高くなり、ピットなどの欠陥が発生しやすくなる。また、めっき浴に沈殿が発生しやすくなり、めっき浴の安定性に問題がある。たとえば、スルファミン酸ニッケルは、４５０ｇ／Ｌとする。

＜クエン酸＞
クエン酸は、めっき浴のｐＨ緩衝剤として用いられ、めっき浴のｐＨを所望の範囲とすることができる。
クエン酸の濃度は、８４〜１４７ｇ／Ｌとすることが好ましい。この範囲とすることにより、ニッケル合金電鋳膜２の応力を低減でき、電極から剥がしたときに破損させることなく、高硬度のニッケル合金電鋳膜を製造することができる。クエン酸が８４ｇ／Ｌ未満の場合には、陰極の表面近傍のｐＨの変動を所望の範囲に抑制することができない。そして、膜の応力を低下させることができず、膜がめくれる場合がある。また、クエン酸が１４７ｇ／Ｌ超の場合には、水酸化ニッケル等の沈殿が生じる場合があり、めっき浴の安定性に問題がある。

＜合金材料供給源＞
合金材料供給源は、ニッケル合金としてニッケルに組み合わせる材料を供給するものである。たとえば、リン（Ｐ）を含むニッケル合金電鋳膜（ＮｉＰ合金電鋳膜）を製造するためには、前記合金材料供給源としてＰを含む材料（Ｐ源）である亜リン酸などを用いることができる。また、ホウ素（Ｂ）を含むニッケル合金電鋳膜（ＮｉＢ合金電鋳膜）を製造するためには、前記合金材料供給源としてＢを含む材料（Ｂ源）であるトリメチルアミンボラン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ ｂｏｒａｎｅ：ＴＭＡＢ）などを用いることができる。

前記合金材料供給源の濃度は０．５〜８．５ｇ／Ｌとすることが好ましい。前記合金材料供給源の濃度をこの範囲とすることにより、めっきを厚付けした場合に応力による皮膜割れが無く、また電極からはがしたときに破損する恐れのない、高硬度のニッケル合金電鋳膜を製造することができる。
亜リン酸の濃度は３．５〜８．５ｇ／Ｌとすることが好ましく、４〜８ｇ／Ｌとすることがより好ましい。亜リン酸が３．５ｇ／Ｌ未満の場合には、電鋳膜中に高硬度化に十分な量のリンを共析させることができない。また、亜リン酸が８．５ｇ／Ｌ超の場合には、めっき浴中に沈殿が発生しやすくなり、めっき浴の安定性に問題が生じる。亜リン酸の濃度を、４〜８ｇ／Ｌとすることにより、高硬度の膜を安定的に析出させることができる。
ＴＭＡＢの濃度は０．５〜３．５ｇ／Ｌとすることが好ましく、１〜３ｇ／Ｌとすることがより好ましい。ＴＭＡＢが０．５ｇ／Ｌ未満の場合には、電鋳膜中に高硬度化に十分な量のホウ素を共析させることができない。また、ＴＭＡＢが３．５ｇ／Ｌ超の場合には、めっき浴中に沈殿が発生しやすくなり、めっき浴の安定性に問題が生じる。ＴＭＡＢの濃度が、１〜３ｇ／Ｌとすることにより、高硬度の膜を安定的に析出させることができる。

＜砥粒＞
前記砥粒の濃度は１〜２０ｇ／Ｌとすることが好ましい。前記砥粒の濃度を前記範囲とすることにより、ニッケル合金電鋳ブレードを製造したときに、前記砥粒の濃度をニッケル合金電鋳膜に対して５〜４０ｖｏｌ％の範囲内とすることができる。
また、前記砥粒の粒径（平均粒径）は０．３μｍ〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。
前記めっき浴に前記砥粒を分散させることにより、前記砥粒を分散させたニッケル合金電鋳ブレードを形成することができ、ブレードの研削能力を向上させることができる。
砥粒としては、例えば、ダイヤモンドを用いる。

＜フィラー＞
前記めっき浴には、セラミックス粒子またはフッ素系樹脂からなるフィラーを添加してもよい。
前記セラミックス粒子としては、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４などの硬質の粒子を用いることができる。
また、前記フッ素系樹脂としては、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソールコポリマー（ＴＦＥ／ＰＤＤ）、ニチレン・テトラフルオロエチレンポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフロオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を挙げることができる。特に、ポリテトラフルオロエチレンは、潤滑性に加えて、耐熱性や耐薬品性に優れ、比較的安価であるので、好ましい。

フィラーの濃度は０．５〜４０ｇ／Ｌとすることが好ましい。この範囲とすることにより、ニッケル合金電鋳ブレードを製造したときに、フィラーの濃度をニッケル合金電鋳膜に対して５〜４０ｖｏｌ％の範囲内とすることができる。
また、フィラーの粒径（平均粒径）は０．１μｍ〜７０μｍの範囲とすることが好ましい。
砥粒とともに、フィラーを分散させたニッケル合金電鋳ブレードを形成することにより、ブレードの研削能力をより向上させることができる。

＜光沢剤、界面活性剤＞
前記めっき浴には、光沢剤および／または界面活性剤を添加してもよい。
光沢剤および／または界面活性剤を加えることにより、形成した金属膜の表面を平滑で光沢のあるものとすることができる。また、膜質を緻密なものとするとともに、凸部（ピット）や凹部（ピンホール）などの欠陥を少なくすることができる。
光沢剤として、アルキンジオールなどを用いることができる。アルキンジオールとしては、硬度上昇剤でもある２−ブチン−１，４−ジオールなどを挙げることができる。

また、光沢剤として、サッカリンを用いることができる。サッカリンとしては、応力減少剤でもあり、サッカリンナトリウムなどを挙げることができる。さらに、光沢剤として、応力減少剤でもあるアリルスルホン酸ナトリウムを用いることができる。また、界面活性剤としては、ピット防止剤でもあるラウリル硫酸ナトリウムを挙げることができる。
また、前記めっき浴は、その他の微量な不可避成分を含んでいてもよい。
以上の材料をそれぞれ所定の量だけ混合してめっき浴（めっき液）を調整する。

次に、砥粒を分散させためっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面を、他方の電極に向けて配置した後、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成する。

図１は、本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレードの製造方法で用いるめっき浴の一例を示す断面模式図である。
図１に示すように、めっき槽２１には、前工程で調整しためっき浴２２を満たしている。めっき浴２２には、砥粒３とフィラー４とが分散されている。
めっき槽２１の底面側には、円板状の台部２７が浸漬されている。台部２７は、めっき浴２２に浸漬された棒状の回転軸２６の一端側に取り付けられている。台部２７の中心軸ｎは、回転軸２６の中心軸ｍと同軸とされている。
台部２７の一面２７ａには、台金とされる円環状の板材からなる陰極（以下、陰極板）２４が配置されている。陰極板２４と離間して、かつ、他面２３ｂが陰極板２４の一面２４ａに対向するように、対極とされる円環状の板材からなる陽極（以下、陽極板）２３が配置されている。陽極板２３の形状及び大きさは、陰極板２４とほぼ同一とされている。

陽極板２３と陰極板２４はともにめっき浴２２に浸漬されている。
また、陽極板２３と陰極板２４はそれぞれ電源に接続されており、陽極板２３と陰極板２４の間に通電できる構成とされている。
また、回転軸２６を回転させて、台部２７を回転させることにより、台部２７の一面に配置した陰極板２４を回転させることができる構成とされている。
たとえば、陽極板２３としてはニッケル板を用い、陰極板２４としてはＳＵＳ板を用いる。

電源を操作して、陽極板２３と陰極板２４の間を通電すると、めっき浴２２へ溶解されている金属イオンが、めっき浴陰極板２４の一面２４ａに金属となって析出・堆積してニッケル合金電鋳膜２が形成される。このとき、めっき浴２２中に分散された砥粒３およびフィラー４がめっき槽２１の底面側に配置された陰極板２４の一面２４ａ上に沈降し、ニッケル合金電鋳膜２に取り込まれる。
なお、めっき浴２２の電流値および電流印加時間は、形成するニッケル合金電鋳膜２の膜厚に応じて適宜設定する。

めっき浴２２のｐＨは３〜５とすることが好ましい。めっき浴２２のｐＨが３未満の場合には、スルファミン酸イオンが分解する。逆に、めっき浴２２のｐＨが５超の場合には、めっき浴２２中に沈殿が発生しやすくなり、めっき浴２２の安定性に問題が生じる。

前記通電の際、陰極板２４の中心軸ｍを中心として陰極板２４を回転させることが好ましい。陰極板２４を回転させることにより、陰極板２４の一面２４ａ上にニッケル合金電鋳膜１０を均一の膜厚で形成することができる。また、陰極板２４を回転させることにより、めっき浴２２中で砥粒３およびフィラー４を均一に分散させて沈降させて、砥粒３およびフィラー４の濃度分布を均一にすることができ、ニッケル合金電鋳膜２の硬度のバラつきを低減できる。
なお、前記回転は一定の速度で一定の時間回転させる条件に限られるものではなく、たとえば、一旦回転を停止した後、再び回転させる条件としてもよい。

陰極板２４上に所定の膜厚のニッケル合金電鋳膜２を形成した後、通電を止め、陰極板２４からニッケル合金電鋳膜２を剥がすことによって、砥粒３およびフィラー４が分散されたニッケル合金電鋳膜２からなる円環状のニッケル合金電鋳ブレード１１を製造することができる。

なお、上記工程で製造したニッケル合金電鋳ブレード１１を、不活性雰囲気下、２００℃〜４００℃の温度範囲で３０分以上熱処理（アニール処理）を行ってもよい。これにより、ニッケル合金電鋳ブレード１１の硬度をより高めることができる。

図２は、本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレードの製造方法により製造されたニッケル合金電鋳ブレードの一例を示す図であって、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
図２（ａ）に示すように、ニッケル合金電鋳ブレード１１は、軸線ｍ’を中心とした外径が３０〜１５０ｍｍの円環状の板材からなるブレードである。その内径部が切断装置の主軸に取り付けられて上記軸線ｍ’回りに回転されつつ該軸線ｍ’に垂直な方向に送り出されることにより、ニッケル合金電鋳ブレード１１の外周縁部によって、被処理基板や被処理部品を精密に切断加工できる。
また、図２（ｂ）に示すように、ニッケル合金電鋳ブレード１１は、厚さＴが０．０１〜０．５ｍｍとされ、ニッケル合金電鋳膜２と、ニッケル合金電鋳膜２に分散された砥粒３とフィラー４とから構成されている。
砥粒３の濃度は、ニッケル合金電鋳膜２に対して５〜４０ｖｏｌ％の範囲内とすることが好ましい。また、フィラー４の濃度は、ニッケル合金電鋳膜２に対して５〜４０ｖｏｌ％の範囲内とすることが好ましい。なお、フィラー４の形状は塊状、ブロック状、あるいは表面に凹凸を有する形状とされている。

ニッケル合金電鋳ブレード１１は、リンまたはホウ素を有するニッケル合金からなるので、その膜の硬度を６８０Ｈｖ以上とすることができる。
また、ニッケル合金電鋳ブレード１１は、クエン酸の緩衝効果のため、低応力の膜として形成できる。そのため、たとえその厚さを１００μｍ程度と厚く形成しても、めっき中に割れが生じることもない。また、めっき後に陰極板２４から容易に剥がすことができ、ニッケル合金電鋳膜１０に割れを生じさせたり、粉々にすることはない。

図３は、本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレードの製造方法により製造されたニッケル合金電鋳ブレードの別の一例を示す拡大断面図である。
図３に示すように、ニッケル合金電鋳ブレード１２は、金属または合金からなる基板８と、基板８の一面８ａおよび他面８ｂにそれぞれ形成されたニッケル合金電鋳膜２、２’と、ニッケル合金電鋳膜２、２’にそれぞれ分散された砥粒３、３’とフィラー４、４’とから構成されている。

ニッケル合金電鋳ブレード１２は、例えば、次にように製造する。
まず、砥粒を分散させためっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面上に、円環状の金属または合金からなる基板を、前記基板の一面を他方の電極に向けて配置する。次に、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に配置された前記基板の一面上に砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成する。次に、前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成した基板をめっき浴から取り出した後、前記一方の電極の一面上に、前記基板の他面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に配置された前記基板の他面上に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成する。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであり、砥粒３を含むめっき浴２２を用いて、めっき浴２２中に浸漬した２つの電極２３、２４のうち一方の電極２４の一面２４ａを他方の電極２３に向けて配置した後、２つの電極２３、２４間に通電して、一方の電極２４の一面２４ａに砥粒３が分散されたニッケル合金電鋳膜２を形成する構成なので、砥粒が分散され、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳膜からなるニッケル合金電鋳ブレードを提供することができる。低応力の膜であるため、めっき中、ニッケル合金電鋳膜に割れを生じさせたり、粉々にすることはない。また、電極から剥がすときに、破損させることなく、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。
また、前記合金材料供給源がホウ素を含まない場合には、めっき浴の排水中のホウ酸やホウ素の除去処理を行わなくてもよいので、製造工程を容易とすることができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１２の形成方法は、一方の電極２４の一面２４ａ上に、金属または合金からなる基板８を、基板８の一面８ａを他方の電極２３に向けて配置してから、２つの電極２３、２４間に通電して、基板８の一面８ａに砥粒３が分散されたニッケル合金電鋳膜２を形成した後、一方の電極２４の一面２４ａ上に、基板８の他面８ｂを他方の電極２３に向けて配置してから、２つの電極２３、２４間に通電して、基板８の他面８ｂに砥粒３が分散されたニッケル合金電鋳膜２を形成する構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを提供することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、砥粒３とともに、めっき浴２２にセラミックス粒子またはフッ素系樹脂からなるフィラー４を分散させる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、一方の電極２４の中心軸ｍを中心として、一方の電極２４を回転させた状態で、ニッケル合金電鋳膜２を形成する構成なので、ニッケル合金電鋳膜２の膜厚を均一とすることができるとともに、砥粒３およびフィラー４の濃度分布を均一にして、ニッケル合金電鋳膜２の硬度のバラつきを低減し、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、前記合金材料供給源が亜リン酸であり、前記亜リン酸の濃度が３．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴２２を用いる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のＮｉＰ合金ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、前記合金材料供給源がトリメチルアミンボランであり、前記トリメチルアミンボランの濃度が０．５〜３．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いる構成なので、低応力で、かつ、高硬度のＮｉＢ合金ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、めっき浴２２に光沢剤および／または界面活性剤が含まれている構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、めっき浴２２のｐＨが３〜５である構成なので、低応力で、かつ、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

本発明の実施形態であるニッケル合金電鋳ブレード１１、１２の形成方法は、砥粒３が分散されたニッケル合金電鋳膜を、不活性雰囲気下、２００℃〜４００℃の温度範囲で３０分以上熱処理する構成なので、低応力で、かつ、より高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
＜めっき浴の調製＞
まず、スルファミン酸ニッケル四水和物（スルファミン酸Ｎｉ）４５０ｇ／Ｌ、緩衝剤としてクエン酸一水和物（クエン酸）を１０５ｇ／Ｌ、Ｐ源として亜リン酸を４ｇ／Ｌ、水に溶解した。さらに、添加剤として、ニッケルめっき用添加剤（アトテック社製）を所定濃度加えて、めっき浴を調製した。ｐＨの調整には炭酸ニッケルおよびアミド硫酸を用いた。
次に、粒径が６〜１２μｍのダイヤモンド砥粒を前記めっき浴に１０ｇ／Ｌ分散させた。

＜めっき工程＞
次に、めっき槽に前記めっき浴を入れた後、ＳＵＳ陰極板（試験板）およびニッケル陽極板を挿入した。
めっき浴条件は、初期ｐＨを４とし、めっき浴温度を５０℃とし、電流密度を５Ａ／ｄｍ^２とした。この条件下、前記試験板および前記ニッケル陽極板に、２０分間通電して、前記試験板を１００ｒｐｍで回転させながらめっきを行うことにより、前記試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳膜を得た。
次に、前記試験板からニッケル合金電鋳膜を剥離して、これをニッケル合金電鋳ブレード（実施例１）とした。

＜評価＞
次に、硬度計を用いて、ニッケル合金電鋳ブレード（実施例１）の硬度（ビッカース硬度）評価を行った。ニッケル合金電鋳ブレード（実施例１）の硬度は、７０５Ｈｖであった。また、皮膜状態に割れが発生したかどうかを目視で評価した。
次に、すきまゲージが入るかどうかで判断して、反り量を測定した。
次に、光学顕微鏡観察で１００μｍ×１００μｍの範囲にある砥粒の数を数えて、ダイヤモンド砥粒の分散性を算出した。
次に、ニッケル合金電鋳ブレード（実施例１）の光学顕微鏡写真を撮影した。

（実施例２）
前記めっき浴中に亜リン酸の代わりに、Ｂ源としてトリメチルアミンボラン（ＴＭＡＢ）を３ｇ／Ｌ加えたほかは実施例１と同様にして、膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例２）を得た。
その後、硬度計を用いて、ニッケル合金電鋳ブレード（実施例２）の硬度評価を行った。ニッケル合金電鋳ブレード（実施例２）の硬度は、８３０Ｈｖであった。また、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例３）
実施例２で得られたニッケル合金電鋳ブレード（実施例２）に、窒素雰囲気下、３００℃の熱処理温度で１時間熱処理を加えて、ニッケル合金電鋳ブレード（実施例３）を得た。
その後、硬度計を用いて、ニッケル合金電鋳ブレード（実施例３）の硬度評価を行った。ニッケル合金電鋳ブレード（実施例３）の硬度は、１０５２Ｈｖであった。また、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例４、５）
前記めっき浴中のクエン酸の濃度を８４ｇ／Ｌ（実施例４）、１４７ｇ／Ｌ（実施例５）と変えたほかは実施例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例４、５）を得た。
また、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例６〜８）
前記めっき浴中のＴＭＡＢの濃度を０．５ｇ／Ｌ（実施例６）、１ｇ／Ｌ（実施例７）、３．５ｇ／Ｌ（実施例８）と変えたほかは実施例２と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例６〜８）を得た。
また、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例９〜１１）
前記めっき浴中の亜リン酸の濃度を、３．５ｇ／Ｌ（実施例９）、４ｇ／Ｌ（実施例１０）、８．５ｇ／Ｌ（実施例１１）と変えたほかは実施例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例９〜１１）を得た。
また、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例１２）
１００分間通電したほかは実施例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約１００μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例１２）を得た。皮膜状態は割れがなく、良好であった。
また、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（実施例１３〜１６）
熱処理温度を１００℃（実施例１３）、２００℃（実施例１４）、４００℃（実施例１５）、５００℃（実施例１６）としたほかは実施例３と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約１００μｍのニッケル合金電鋳ブレード（実施例１３〜１６）を得た。
皮膜状態を観察するとともに、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（比較例１）
前記めっき浴中に亜リン酸を加えなかったほかは実施例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル電鋳ブレード（比較例１）を得た。
その後、硬度計を用いて、ニッケル電鋳ブレード（比較例１）の硬度評価を行った。ニッケル電鋳ブレード（比較例１）の硬度は、５４０Ｈｖであった。また、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（比較例２）
前記めっき浴中にクエン酸の代わりにホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）を３０ｇ／Ｌ加えたほかは比較例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル電鋳ブレード（比較例２）を得た。
その後、硬度計を用いて、ニッケル電鋳ブレード（比較例２）の硬度評価を行った。ニッケル電鋳ブレード（比較例２）の硬度は、５５０Ｈｖであった。また、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。

（比較例３〜７）
前記めっき浴中のクエン酸の濃度を２１ｇ／Ｌ（比較例３）、６３ｇ／Ｌ（比較例４）、１６８ｇ／Ｌ（比較例５）、１８９ｇ／Ｌ（比較例６）、２１０ｇ／Ｌ（比較例７）と変えたほかは実施例１と同様にして、めっきを行うことにより、試験板上に膜厚約２０μｍのニッケル合金電鋳ブレード（比較例３〜７）を得た。
また、硬度、反り量およびダイヤモンド砥粒の分散性を測定した。
さらに、ニッケル合金電鋳ブレード（比較例５）の光学顕微鏡写真を撮影した。
表１は実施例１〜１６および比較例１〜７のめっき浴の条件および状態であり、表２は膜厚および評価結果である。

なお、表１において、めっき浴で沈殿が発生しなかったものを安定なめっき浴状態とした。また、表２において、皮膜状態は、試験板上に形成されたニッケル合金電鋳膜の状態を目視観測したものであり、「割れ」は割れが発生したものであり、「一部割れ」は一部のみに割れが発生したものであり、「端部焼け」は皮膜の端部が光沢の無い黒色の膜となったものであり、「一部焼け」は皮膜の一部分が光沢の無い黒色の膜となったものであり、「良好」はこれらの異常が生じなかったものである。更に、表２の比較例３は、皮膜状態が「割れ」状態となったため、硬度、分散性及び反り量は未評価となった。

実施例１、４、５は、めっき浴状態が安定であり、低応力の膜となり、皮膜状態が良好であった。また、比較例４、５は、めっき浴状態は安定であるが、皮膜状態が「一部割れ」、「一部焼け」であった。なお、比較例３、４は、クエン酸の濃度が低かったため、皮膜状態が「割れ」、「一部割れ」となったと思われる。

図４は、ニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真であり、図４（ａ）は実施例１のニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真であり、図４（ｂ）は比較例５のニッケル合金電鋳ブレードの光学顕微鏡写真である。
実施例１のニッケル合金電鋳ブレードと比較して、比較例５のニッケル合金電鋳ブレードでは、針状結晶が多く見られた。分析の結果、これらの針状結晶は、比較例６、７で観察された沈殿を構成する結晶と同一のものであった。このような針状結晶が多く発生したために、ニッケル合金電鋳膜内にダイヤモンド砥粒が分散されず、硬度を向上させることができなかったと推察した。

本発明は、ニッケル合金電鋳ブレードの製造方法に関するものであって、高硬度のニッケル合金電鋳ブレードを製造・利用する産業において利用可能性がある。

２、２’…ニッケル合金電鋳膜、３、３’…砥粒、４、４’…フィラー、８…基板、８ａ…一面、８ｂ…他面、１１、１２…ニッケル合金電鋳ブレード、２１…めっき槽、２２…めっき浴、２３…陽極（陽極板）、２３ｂ…他面、２４…陰極（陰極板）、２４ａ…一面、２６…回転軸、２７…台部、２７ａ…一面、ｍ、ｍ’、ｎ…中心軸。

Claims (9)

1. スルファミン酸ニッケルと、クエン酸と、合金材料供給源とを含み、前記スルファミン酸ニッケルの濃度が２５０〜６００ｇ／Ｌであり、前記クエン酸の濃度が８４〜１４７ｇ／Ｌであり、前記合金材料供給源の濃度が０．５〜８．５ｇ／Ｌであり、更に砥粒を含むめっき浴を用いて、
   前記めっき浴中に浸漬した２つの電極のうち一方の電極の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記一方の電極の一面側に砥粒を含むニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とするニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
2. 前記一方の電極の一面上に、金属または合金からなる基板を、前記基板の一面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の一面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成した後、
   前記一方の電極の一面上に、前記基板の他面を他方の電極に向けて配置してから、前記２つの電極間に通電して、前記基板の他面に前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
3. 前記砥粒とともに、前記めっき浴にセラミックス粒子またはフッ素系樹脂からなるフィラーを分散させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
4. 前記一方の電極の中心軸を中心として、前記一方の電極を回転させた状態で、ニッケル合金電鋳膜を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
5. 前記合金材料供給源が亜リン酸であり、前記亜リン酸の濃度が３．５〜８．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
6. 前記合金材料供給源がトリメチルアミンボランであり、前記トリメチルアミンボランの濃度が０．５〜３．５ｇ／Ｌであるめっき浴を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
7. 前記めっき浴に光沢剤および／または界面活性剤が含まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
8. 前記めっき浴のｐＨが３〜５であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。
9. 前記砥粒が分散されたニッケル合金電鋳膜を、不活性雰囲気下、２００℃〜４００℃の温度範囲で３０分以上熱処理することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のニッケル合金電鋳ブレードの製造方法。

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