表面处理钢板及使用该钢板的被覆构件的制作方法

专利名称：表面处理钢板及使用该钢板的被覆构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以抑制产生超过5 U m的晶须的表面处理钢板及使用该表面处理钢板的覆盖构件。
背景技术：
近年来，以笔记本电脑、手机、汽车导航等为代表的电子设备产品日趋小型化、高机能化，伴随于此，为电子设备的要件的印刷基板的配线也因微细化、高集成化而使其配线宽度或配线间隔不断变小。例如，在“高木清，印刷配线板 的表面处理的技术动向，表面技术，Vol. 59，p. 570 (2008) ”亦报告有2013年时最小会达到8 u m0在这些组装了印刷基板或电子电路的电子设备产品中，为了阻断从半导体或电路发出的电磁波向外部泄漏或向邻接电路泄漏，并且不受从外部或邻接电路发出的电磁波的影响，而以覆盖构件、即金属制的壳体或遮罩、框架、片体等覆盖电路、半导体、机构零件等的整体的方式使用。所述覆盖构件多使用铜镍锌合金等铜合金或表面处理钢板等。然而，铜合金由于其存在量小所以非常昂贵，不适合利用于追求通用性的民用电子设备产品，故多使用表面处理钢板。表面处理钢板通常广泛使用马口铁(镀锡钢板)或镀锡合金钢板、镀锌钢板等。镀锌钢板由于耐腐蚀性较马口铁或镀锡合金钢板高，所以就延长配置在金属壳体内的电子零件的寿命方面、在家电的通常使用温度条件下不易产生晶须方面等而言，与其他表面处理钢板相比较为有利。但是，先前的镀锌钢板加工产品及经镀锌产品存在由于在高温下随时间经过的变化而容易产生须状的晶须的问题。该晶须在以耐腐蚀性为目的的领域中几乎不成问题，但是在电子设备、电脑设备等领域中，须状的晶须会从锌皮膜上脱落而游离，在电路中或端子间与对象零件发生短路而导致噪音或绝缘不良，就电子设备的小型化或电脑设备的污染对策的观点而言被视为问题。尤其是，如果组装入车辆中的电子设备的印刷配线基板等的覆盖构件中产生晶须，则因振动引起晶须落下的机会增加，因此谋求其对策。原本，较为理想为在表面处理钢板上不产生晶须，但是由于晶须的产生原因多种多样而不一致，所以事实上难以完全没有晶须，业界正摸索尽可能地抑制晶须的方法。锌晶须具有在75°C以上的环境下急剧加速产生和成长的倾向，相反地马口铁在未达到一般认为容易产生晶须的75°C的环境下难以产生及成长。因此，在通常的家电使用条件中，可以说完全没有暴露于75°C以上的高温下的机会，因此在将表面处理钢板应用于电子设备内部的零件时，仅就耐晶须性的观点来看，与马口铁相比使用镀锌钢板较为理想。但是，关于汽车导航等车载使用的电子设备产品，已知由于车的内部形成密闭空间，所以内部温度超过60°C，而处于促进锌晶须的产生和成长的温度环境下，因此镀锌产品也无例外地容易产生晶须，作为确认镀锌品的耐晶须性的方法，提出了将镀锌品长时间暴露于100 °c环境下的方法。此外，此处所谓晶须是依据JEITA ET-7410 “电气电子零件的晶须确认试验方法”中关于晶须的记述所述的内容。另外，关于容易产生锌和锡的晶须的温度不同的方面，在文献“山本正和，锡晶须成长过程的阐明和对策(R&D计划，2006) ”中有记载。另外，一般认为，晶须是加工时的应力、光泽剂等各种重要因素相互作用而产生的，有时经过数周产生，或有时经过数年后产生。作为与锌晶须的防止方法相关的背景技术，有以下方法 在镀锌后，在惰性气体、还原性气体等中进行热处理，
使用可将镀敷皮膜中的内部应力控制得较低的光泽剂等方法，专利文献I、专利文献2中记载了 通过对所使用的氰化物浴(碱)的组成进行限定，对共析出至镀敷皮膜中的C量、镀敷皮膜的应变量进行规定，可以抑制产生晶须。专利文献3中记载了以下主旨可以通过使用无机系光泽剂而消除氰化物浴(碱)中的晶须的产生。专利文献4、专利文献5中记载了 作为抑制晶须的方法，在制作来自氰化物浴(碱)的镀锌时，周期性地通入反向电流而进行。
背景技术：
文献专利文献专利文献I :日本特开2000-336497号公报专利文献2 :日本专利再公表2002/042519专利文献3 :日本特开2005-240116号公报专利文献4 日本特开2004-124202号公报专利文献5 日本特开2009-79304号公报

发明内容
[发明所要解决的问题]然而，在这些背景技术中，并未设想推进小型化的电子设备的覆盖构件或印刷配线基板的覆盖构件等用途，因此，即便有防止产生晶须的记载，也没有明确不产生数U m的晶须。另外，也没有关于晶须的产生而着眼于控制结晶取向性的技术。因此，本发明的课题在于提供一种可以通过控制锌皮膜的结晶取向性而抑制产生超过5 的晶须的具有锌皮膜的表面处理钢板、使用该表面处理钢板进行加工形成而成的电子设备及印刷配线基板的覆盖构件。[解决问题的技术手段](I)本发明的具有锌皮膜的表面处理钢板是在钢板上形成了锌皮膜的表面处理钢板，其特征在于锌皮膜的(0002)面的结晶取向性指数为2. 5以上。此外，本发明中的锌皮膜中，也可以含有不妨碍使(0002)面的结晶取向性指数成为2. 5以上的程度的微量添加剂或其他金属元素。(2)在所述(I)中，本发明的具有锌皮膜的表面处理钢板在所述锌皮膜上具有保护层。
(3)在所述(I)中，本发明的具有锌皮膜的表面处理钢板在所述锌皮膜和钢板之间，具有含有镍或锡的金属层。(4)本发明的电子设备的覆盖构件是使用所述⑴至(3)中任一项的表面处理钢板进行加工形成而成。(5)本发明的印刷配线基板的覆盖构件是使用所述⑴至(3)中任一项的表面处理钢板进行加工形成而成。[发明的效果]权利要求I中所记载的具有锌皮膜的表面处理钢板可以制成通过使锌皮膜的(0002)面的取向性指数为2. 5以上而防止产生超过5 的晶须的表面处理钢板。另外，权利要求4、5中所记载的使用具有锌皮膜的表面处理钢板进行加工形成而 成的电子设备及印刷配线基板的覆盖构件，不存在因随时间经过的变化而产生的晶须从覆盖构件脱落而造成的在电路中或端子间与对象零件发生短路而导致噪音或者绝缘不良。尤其是，在组装入车辆中的电子设备的印刷配线基板等的覆盖构件中，可以减少因由振动引起的晶须落下而产生的故障。


图I是显示晶须产生观察试样的形态的照片。图2是显示利用扫描型电子显微镜对实施例4中有无产生晶须进行表面观测的结果的照片。图3是显示利用扫描型电子显微镜对比较例I中有无产生晶须进行表面观测的结果的照片。图4是显示利用扫描型电子显微镜对比较例3中有无产生晶须进行表面观测的结果的照片。图5是图4的放大照片。
具体实施例方式以下，对本发明的实施形态进行详细说明。< 基板 >本发明中使用的具有锌皮膜的表面处理钢板可以列举用作电子设备、电脑设备等的壳体或遮罩等的原材料的表面处理钢板。表面处理钢板的基板，优选为厚度为0. 10
I.20_左右的普通钢冷轧钢板。其中，优选为厚度为0. I 0. 5_左右的普通钢冷轧钢板。冷轧钢板中，就加工性等观点而言，优选为将低碳或极低碳铝镇静钢板用作基板。<表面处理>本发明的表面处理钢板的锌皮膜，例如可以列举在基板上通过湿式镀敷法所形成的镀锌。< 镀浴 >用于形成锌皮膜的一例为在基板上实施镀锌，但是作为镀锌所使用的镀浴，是使用利用硫酸盐作为锌离子的供给源，并向其中适当添加硫酸铵、硫酸钠、硫酸等导电辅助盐，以提高镀敷溶液的导电性的镀浴。
镀浴组成的一例可以列举如下。ZnSO4 7H20 :150 300g/LNa2SO4 :20 100g/LH2SO4 5 70g/L有机系添加剂0 (无添加)<镀敷条件>在所述的镀浴中添加酸或碱，而将pH值调节为0. 5 3. 0，并将浴温调节为30 60。。。作为阳极(anode)，使用锌板作为可溶性阳极，或使用表面涂布了钼的钛板等作为不溶性阳极。镀敷电流密度设为5A/dm2 200A/dm2 (直流电解)。未达到5A/dm2时难以形成镀锌皮膜，如果超过200A/dm2那么镀锌皮膜成为粉末状，因此外观性差，另外密合性也变差。通过镀锌而形成在钢板上的镀锌的皮膜厚度优选为0. 5 5. 0 ii m。如果皮膜厚度未达0. 5 U m那么耐腐蚀性差，另外，超过5. 0 y m的皮膜厚度在通过电镀而获得时操作性降低，因此成本大幅增加。因此，就调整耐腐蚀性与成本的平衡性方面而言，优选所述范围。此外，在先前的镀锌处理中，通常采取如下方法通过提高镀浴的搅拌速度、浴温，并尽可能提高镀敷时的电流密度(例如100A/dm2以上)，而实现镀敷时间的缩短，从而提高生产性；镀敷皮膜的结晶结构较大地取决于镀浴的种类(硫酸盐、氯化物盐、氰化盐)、组成(光泽剂等添加剂的添加)、镀敷条件(电流密度、浴温、搅拌速度等)。关于这种背景技术，存在如下倾向由于镀敷时电流密度的上升或对镀浴添加添加材料，而结晶粒变得微细，结晶的取向性整体降低，或(0002)面的结晶取向性降低；关于镀锌皮膜的取向性和外观(白色度)的联系，在文献“中野博昭，关于电镀锌皮膜的结晶形态控制的研究，九州大学博士论文，1999”中有记载，但是关于镀敷皮膜的结晶取向性和晶须的产生状况并无任何提及。此外，为了进一步提高锌皮膜的耐腐蚀性，也可以在不影响锌皮膜的取向性的范围内，在锌皮膜的下层形成含有镍或锡的金属层。〈结晶取向性的控制>通过镀锌时的电沉积过电压控制镀锌皮膜的结晶取向性。此处所谓电沉积过电压，是指理论析出电压与实际电沉积时需要的电压的差，该电沉积过电压越低，(0002)面的结晶取向性越高。为了降低电沉积过电压，有效的是降低电流密度、减慢搅拌速度、提高浴温、提高pH值。<保护层>本实施形态的表面处理钢板可以在镀敷的状态下使用，但是为了提高锌皮膜的耐腐蚀性、耐氧化性、耐指纹性、耐划伤性、散热性等特性，优选在镀锌上形成化成处理皮膜或以有机树脂为主体的皮膜、或者以无机物为主体的皮膜等保护层。化成处理皮膜，例如可以列举使用电解法或浸溃法等，使铬量为I 40mg/m2左右的铬水合氧化物皮膜附着在表面处理钢板的表面。另外，可以列举通过在以钒酸、硅酸盐、锂盐、磷酸盐为主体的无机系处理液中的浸溃或涂布、电解而形成皮膜等。
以有机树脂为王体的皮I旲，可以列举丙稀fe系、聚酷系、氣酷(urethane)系的水系树脂等，为了提高耐腐蚀性、润滑性、耐划伤性、加工性、焊接性、电涂性、涂膜密合性等品质，也可以根据需要使其含有二氧化硅等各种氧化物粒子或各种磷酸盐等无机颜料、蜡粒子、有机硅烷化合物、氟树脂的水分散体盐等。以无机物为主体的皮膜，可以列举通过在以钒酸、硅酸盐、锂盐、磷酸盐为主体的无机系处理液中的浸溃或涂布、电解而形成皮膜等。〈结晶取向性指数〉可以通过所述的表面处理，在基板上形成锌皮膜，且使该锌皮膜的(0002)面的结晶取向性指数成为2. 5以上。关于锌皮膜的结晶取向性指数，利用X射线衍射装置测定各结晶面的衍射强度后，利用所获得的锌皮膜的衍射波峰和标准粉末的衍射波峰，并通过Willson 和 Rogers 的方法“文献 K. S. Willson and J. A. Rogers ；Tech. Proceeding Amer.Electroplaters Soc. , 51,92 (1964) ”,以如下方式算出。、
衍射强度的数据是使用在X射线源的管状灯泡为Cu (K a)的情况下，设为在衍射角度(2 0 )为30 100°C的范围内出现的(0002)面到(2022)面的数据。(0002)面的结晶取向性指数=IF(0002)/IFR(0002)在所述式中，IF (0002)是来自(0002)面的X射线衍射相对强度，IFR (0002)是无取向性的标准锌(锌粉)的X射线衍射相对强度(JCPDS卡No. 04-0831中所记载)。IF(0002) = I (0002)/[I (0002) +I (1010) + …+I (2022)]IFR(0002) = IR(0002) / [IR(0002)+IR(IOlO)+ +IR(2022)]所述式中，I (hkil)为来自(hkil)面的X射线衍射强度，IR(hkil)为来自JCPDS卡(No. 04-0831)中所记载的标准锌粉的(hkil)面的X射
线衍射强度。此外，关于X射线衍射，使用公知的方法即可，除了 CuK a射线以外，也可以使用CoKa射线等作为射线源。<晶须产生的观察>从形成了所述锌皮膜的表面处理钢板切取宽度2mmX长度20mm,并在其中央IOmm处90度弯折，以此作为试样(参照图I)，将其投入热空气箱中，热空气箱中保持被认为促进产生镀锌的晶须的温度100°C的环境，并利用电子显微镜观察1000小时后的表面。该晶须产生的条件是根据“山本正和，锡晶须成长过程的阐明和对策(R&D计划，2006)”的记载。此外，关于晶须的观察方法，使用JEITA ET-7410中所记载的观察方法(扫描型电子显微镜(SEM))。在所述处理后的试样表面，确认有无产生长度方向上的长度超过5 U m的晶须。实施例I在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度5A/dm2
镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):24L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)使用X射线衍射装置，并使用Willson和Rogers的方法算出所获得的表面处理钢板的锌皮膜的结晶取向性指数，结果(0002)面的结晶取向性指数为5.3。此外，作为晶须产生观察用途，从表面处理钢板切取宽度2mmX长度20mm的试样，并将其中央IOmm处90度弯折后，投入100°C的热空气箱中并经过lOOOhr，再利用扫描型电子显微镜(SEM)进行表面观察。利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果未见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。实施例2在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度20A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):36L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加无 镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为3. 6。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果未见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。实施例3在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度20A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板
镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):48L/min镀浴的组成ZnSO4 7H 20 220g/LNa 2S04 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为3. 2。 另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果未见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。实施例4在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度40A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):72L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为2. 5。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果未见长度方向上的长度超过5 的晶须(参照图2)。实施例5在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，实施了镀镍作为底层镀敷后，再使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。〈镀镍条件〉〈镀浴〉硫酸镍200g/L氯化镍40g/L硼酸40g/L〈镀敷条件〉pH 值4.0浴温40°C
电流密度10A/dm2阳极镍板镍底层镀敷皮膜的厚度约0. 7 um(6g/m2)〈镀锌条件〉镀敷电流密度20A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):Pt 蒸镀 Ti 板
镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度)36L/min有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为5. 2。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果未见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。[比较例I]在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度100A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):72L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为1.9。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果可见长度方向上的长度超过5 的晶须(参照图3)。比较例I的镀敷条件中，镀敷电流密度较高，促进了晶须产生，结果形成了较大的晶须。[比较例2]在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度150A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板
镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):72L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L
有机物的添加无镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为1.4。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果可见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。比较例2的镀敷条件中，镀敷电流密度较高，促进了晶须产生，结果形成了较大的晶须。[比较例3]在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度20A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):36L/min镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加4mg/L镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果(0002)面的结晶取向性指数为0. 2。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果可见长度方向上的长度超过5 的晶须(参照图4)。图5是图4的放大照片。比较例3的镀敷条件中，镀敷电流密度较低，镀浴的搅拌速度也较低，但使用了有机添加剂，因此促进了晶须产生，结果形成了较大的晶须。[比较例4]在通过通用方法进行了脱脂、酸洗的铝镇静冷轧钢板上，使用以硫酸锌为主体的酸性镀浴并在以下条件下实施镀锌。镀敷电流密度100A/dm2镀浴温度45±5 °C阳极(anode):涂布Pt的Ti板镀浴的搅拌速度(循环泵的送液速度):36L/min
镀浴的组成ZnSO4 7H20 220g/LNa2SO4 50g/LH2SO4 10g/L有机物的添加4mg/L 镀锌皮膜的厚度约3 um(20g/m2)以与实施例I相同的方式对所获得的表面处理钢板的锌皮膜进行评价，结果
(0002)面的结晶取向性指数为0. I。另外，利用扫描型电子显微镜对有无产生晶须进行表面观测，结果可见长度方向上的长度超过5 ii m的晶须。比较例4的镀敷条件中，镀敷电流密度较高，镀浴的搅拌速度较低，但使用了有机添加剂，因此促进了晶须产生，结果形成了较大的晶须。[表 I]
权利要求
1.一种具有锌皮膜的表面处理钢板，其是在钢板上形成了锌皮膜的表面处理钢板，其特征在于 锌皮膜的(0002)面的结晶取向性指数为2. 5以上。
2.根据权利要求第I项所述的表面处理钢板，其特征在于其在所述锌皮膜上具有保护层。
3.根据权利要求第I或2项所述的表面处理钢板，其特征在于其在所述锌皮膜和钢板之间具有含有镍或锡的金属层。
4.一种电子设备的覆盖构件，其特征在于其是使用所述权利要求I至3中任一权利要求所述的表面处理钢板进行加工形成而成。
5.一种印刷配线基板的覆盖构件，其特征在于其是使用所述权利要求I至3中任一权利要求所述的表面处理钢板进行加工形成而成。
全文摘要
本发明提供一种可以通过控制锌皮膜的结晶取向性而抑制产生超过5μm的晶须的具有锌皮膜的表面处理钢板、使用该表面处理钢板进行加工形成而成的电子设备及印刷配线基板的覆盖构件。本发明涉及一种具有锌皮膜的表面处理钢板，其是在钢板上形成有锌皮膜的表面处理钢板，其特征在于锌皮膜的(0002)面的结晶取向性指数为2.5以上。另外，涉及一种使用所述表面处理钢板进行加工形成而成的电子设备或印刷配线基板的覆盖构件。
文档编号C25D5/26GK102666936SQ20108005174
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月8日 优先权日2009年11月20日
发明者河野俊辅 申请人:东洋钢钣株式会社