JP2003041392A - ガラス成形用金型のメッキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型との接着性に優れ、層の厚さが均一で緻
密なメッキ層の形成を可能とするガラス成形用金型のメ
ッキ方法を提供する。 【解決手段】 導電性の金属からなる金型を、金属成分
を含有するメッキ液に浸漬させて、金型への通電によっ
て、金型の表面に金属成分の薄層を形成するガラス成形
用金型のメッキ方法において、金型への通電の際に、メ
ッキ液に超音波振動を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融ガラスを所定
形状に成形するために用いるガラス成形用金型の表面
に、ニッケルや硬質クロムなどの金属の薄層を形成する
ためのメッキ方法に関する。特に、ガラス成形用金型の
表面に電解メッキにより金属の薄層を形成するに際し
て、金型の表面を活性状態に保持しつつメッキを施す方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス成形用金型の型材として加工性、
耐食性に富むステンレス鋼が一般に使用される。このス
テンレス鋼を用いてガラス成形用金型を作製するには、
まず、ステンレス鋼を所定形状に切削加工し、切削面を
均すためにアランダムなどの硬鉱物粉をステンレス鋼の
表面に衝突させるブラスト処理が施される。

【０００３】ブラスト処理が施された金型の表面は、高
温の溶融ガラスと頻繁に接触するところから酸化が進み
易く、耐食性や耐磨耗性あるいは離型性を向上させるた
めに、金型の表面をニッケルや硬質クロムのような金属
の薄層で被覆する電解メッキが施される。

【０００４】電解メッキは、電着を利用して導電体の表
面を金属の薄層で被覆するメッキ方法であって、薄層の
成分である金属をプラス電極とし、メッキが施される導
電体をマイナス電極として、両電極を薄層を形成する金
属のイオンを含む電解質のメッキ液中に浸漬し、両電極
間に直流電流を通電して、マイナス電極である導電体の
表面にメッキ液中の金属のイオンを放電析出させて金属
の薄層を形成するものである。

【０００５】例えば、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ₄）の水
溶液中に浸した金属ニッケル（Ｎｉ）からなるプラス電
極と亜鉛（Ｚｎ）からなるマイナス電極との間に直流電
流を通じると、電解液である硫酸ニッケル水溶液中の２
価のニッケルイオン（Ｎｉ²⁺）がマイナス電極に向かっ
て移動し、マイナス電極に達すると還元されて金属ニッ
ケル（Ｎｉ）となりマイナス電極の表面に析出する。一
方、ニッケルイオン（Ｎｉ²⁺）を失って不安定になった
硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）はプラス電極に向かって移動
し、プラス電極の金属ニッケル（Ｎｉ）を浸食して再び
硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ₄）となって安定状態に戻る。
このようなサイクルが通電中において反復され、マイナ
ス電極である亜鉛（Ｚｎ）表面へのニッケル（Ｎｉ）の
電着が進行する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電解メッキにおいて
は、メッキが施される金属素地の表面状態がメッキの品
質を大きく左右する。金属素地の表面に付着した油汚
れ、塵埃等を除去するために、メッキが施される以前に
様々な前処理が行われる。このような前処理は、通常、
大気中で行われ、その際、金属素地の表面は、空気中に
含まれる酸素などの高活性の分子による影響を受けて金
属酸化物の膜で覆われた状態となり、この酸化被膜が金
属素地の表面への他の物質の接触を拒む、いわゆる不活
性の状態を呈する。このように表面が不活性状態にある
金属素地にメッキを施すと、金属素地の表面に形成され
るメッキ層の厚さが小さくなり、十分な接着強度が得ら
れないばかりか、著しい場合にはメッキ層にピンホール
が生じることもある。さらに、この不活性状態は、金属
素地の表面全体に必ずしも均しく現われるとは限らず、
それゆえ金属素地の表面に形成されるメッキ層の厚さを
不均一なものにする。

【０００７】金属素地は、上記のように前処理の段階で
空気に曝されて表面に酸化被膜が形成されるほか、メッ
キが施される際にメッキ液中に溶存する酸素によっても
表面に酸化被膜が形成され、不活性状態を呈することが
ある。

【０００８】上記のように不活性状態にある金属素地の
表面にメッキ層が形成されたガラス成形用金型を用いて
ガラスのプレス成形を行うと、金型の表面へのメッキ層
の接着強度が不足するために、プレス成形中にメッキ層
が剥離するといった問題を生じる。また、金型の表面に
形成されたメッキ層の厚さが不均一である場合、プレス
成形されたガラスは、メッキ層の厚さの不均一に伴って
生じる熱伝導の差のために、不均一なメッキ層のパター
ンがそのまま表面に転写され、ガラス製品として実用に
適さないものになる。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、金型との
接着性に優れ、層の厚さが均一で緻密なメッキ層の形成
を可能とするガラス成形用金型のメッキ方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題を解決す
るために、本発明のガラス成形用金型のメッキ方法は導
電性の金属からなる金型を、金属成分を含有するメッキ
液に浸漬させて、金型への通電によって、金型の表面に
金属成分の薄層を形成するガラス成形用金型のメッキ方
法において、金型への通電の際に、メッキ液に超音波振
動を付与することを特徴とする。

【００１１】本発明のガラス成形用金型のメッキ方法
は、メッキ液に超音波振動を付与しつつ電解メッキを行
うように構成したので、電解メッキの際に、金型の表面
に酸化被膜が形成されるのが阻止される。この結果、金
型の表面が活性状態に保持され、金型の表面に、十分か
つ均一な厚さのメッキ層が形成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明によるガラス成形用金型の
メッキ方法の一実施例を説明する。

【００１３】図１は、本発明のガラス成形用金型のメッ
キ方法を実施するメッキ槽の構成図、図２は、前処理を
行う第１槽から第４槽およびメッキ処理を行うメッキ槽
とから構成されるガラス成形用金型のメッキ工程の説明
図である。それぞれの図において、１はメッキが施され
る金型、２はメッキ液、３は電極、４は超音波振動子を
示す。

【００１４】まず、所定形状に切削加工され、ブラスト
処理により表面が均されたステンレス鋼からなる金型
に、次のように第１槽から第４槽に至る前処理が施され
る。

【００１５】第１槽では、金型１をアルカリ脱脂剤の液
中に浸漬して、油脂類やブラスト処理の際に付着した硬
鉱物粉を金型１の表面から分離除去する。この後、第２
槽に移行する。

【００１６】第２槽では、金型１をアルカリ脱脂剤の液
中に浸漬した状態で、金型１をプラスに荷電して電解を
行い、金型１の表面に大気中で付着した汚れを分離除去
する。この後、第３槽に移行する。

【００１７】第３槽では、金型１の表面に湯洗水を流
し、第２槽の電解脱脂の際に、金型１の表面に付着した
アルカリ脱脂剤を除去する。この湯洗水洗浄の後、８０
℃に加熱されたエアナイフにより金型１の乾燥と水分の
除去を行う。この後、第４槽に移行する。

【００１８】第４槽では、金型１を表面活性剤の液中に
浸漬し、金型１の表面に形成された酸化被膜を除去して
活性状態にする。この表面活性化処理の後、金型１を表
面活性剤の液中から取出し、８０℃に加熱されたエアナ
イフで乾燥を行う。

【００１９】以上の第１槽から第４槽に至る前処理が完
了した後、金型１は、図１に示すメッキ槽に移され、メ
ッキ液２中に金型１を浸漬した状態でメッキ液２に超音
波振動が付与される。この超音波振動を加えることによ
り、第４槽での表面活性化処理の後、乾燥時に空気暴露
により酸化被膜で被覆され不活性状態になった金型１の
表面が、再びメッキに適した活性状態に戻る。これは超
音波の振動エネルギーが金型１の表面の原子構造に作用
して金型１の表面に形成された酸化被膜を離脱させ、不
活性状態から活性状態に変化させるものと推定される。
さらに、最初のブラスト処理によって金型１の表面に微
小な凹凸が形成されているため、金型１をメッキ液２中
に浸漬した際に、金型１の表面に存在する微小な凹凸に
無数の微小泡が取り込まれるので、その微小泡を脱気し
て金型１の表面から除去する効果を有する。

【００２０】メッキ液２中での１分間の脱気の後、メッ
キ槽内に配置されたプラス電極３と、金型に接続された
マイナス電極３’との間に直流電流を流し、６０分間の
電着が開始される。

【００２１】この電着の際に、メッキ液２に超音波振動
を付与する超音波振動子４は、メッキ槽の底面と側壁と
のそれぞれの複数箇所に配置され、超音波発振手段（図
示省略）に接続されている。超音波振動は、高周波であ
るため媒体中にある障害物の後部に回り込む現象、いわ
ゆる回折現象が生じ難い。従って、上記のようにメッキ
槽の複数箇所に超音波振動子４を配置することで、メッ
キ槽全体に超音波振動を及ぼすことができ、金型１の表
面をより均一な活性状態に保持することができる。

【００２２】超音波発振手段によってメッキ液２に超音
波振動を付与する超音波は２種類の周波数、例えば４０
ｋＨｚと８０ｋＨｚとを１秒間に１回ずつ交互に切替え
る。このように、超音波の周波数を変更することによ
り、超音波振動の定在波の位置を変更させて、定在波に
よるムラを除去する効果が得られる。

【００２３】上記のメッキ処理が終了後、金型１の表面
を湯洗水で洗浄し、乾燥工程を経て、ガラス成形用金型
のメッキが完了する。

【００２４】ガラス成形用金型の表面へのメッキ層の接
着強度は、金型の耐用時間に比例する。

【００２５】本発明のガラス成形用金型のメッキ方法に
よる、すなわち、電解メッキに際し、メッキ液に超音波
振動を付与しつつ、表面に平均厚さ１２μｍのニッケル
のメッキ層を形成させたガラス成形用金型と、従来のメ
ッキ方法により、表面に平均厚さ１２μｍのニッケルの
メッキ層を形成させたガラス成形用金型とを用意した。
両金型のメッキ層の厚さを金型表面の複数箇所で測定し
たところ、前者の金型のメッキ層は、最大厚さ１５μ
ｍ、最小厚さ９μｍであり、後者の金型のメッキ層は、
最大厚さ１８μｍ、最小厚さ３μｍであった。

【００２６】表１は、これらのガラス成形用金型を陰極
線管用ガラスパネルのプレス成形に用いた場合のそれぞ
れの耐用時間を示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】耐用時間は、陰極線管用ガラスパネルのプ
レス成形における平均使用可能時間である。

【００２９】表１により明らかなように、本発明のメッ
キ方法により表面にニッケルのメッキ層が形成されたガ
ラス成形用金型を陰極線管用ガラスパネルのプレス成形
に用いた場合、従来のメッキ方法によって表面にニッケ
ルのメッキ層が形成されたガラス成形用金型を使用した
場合に比べて耐用時間が２倍に延びた。これは、従来の
メッキ方法では、ガラス成形用金型の位置によって表面
に形成されたメッキ層の厚さにバラつきがあり、メッキ
層の厚さが小さい箇所の存在が、金型の耐用時間を短く
している原因になっているものと推察される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した通り、メッキ液に超音波振
動を付与しつつ電解メッキを行う本発明のガラス成形用
金型のメッキ方法によれば、電解メッキの際に、メッキ
が施される金型の表面が活性状態に保持されるため、表
面に形成されるメッキ層の厚さが十分かつ均一になるた
め、金型表面へのメッキ層の接着強度が飛躍的に向上し
て、ガラス成形用金型の耐用時間が大幅に延長される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラス成形用金型のメッキ方法を実施
するメッキ槽の構成図である。

【図２】前処理を行う第１槽から第４槽およびメッキ処
理を行うメッキ槽とから構成されるガラス成形用金型の
メッキ工程の説明図である。

【符号の説明】

１ メッキが施される金型 ２ メッキ液 ３、３’ 電極 ４ 超音波振動子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性の金属からなる金型を、金属成分
   を含有するメッキ液に浸漬させて、該金型への通電によ
   って、該金型の表面に前記金属成分の薄層を形成するガ
   ラス成形用金型のメッキ方法において、前記金型への通
   電の際に、前記メッキ液に超音波振動を付与することを
   特徴とするガラス成形用金型のメッキ方法。
2. 【請求項２】 前記ガラス成形用の金型が、陰極線管用
   ガラスのプレス成形用金型であることを特徴とするガラ
   ス成形用金型のメッキ方法。