JP2013249525A - 部分めっき装置及び部分めっき方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォームめっき法を使用し、移送管5中でめっき液の泡沫8を移動させる装置において、該移送管5の一部に所定形状の開口部11を設け、被めっき物のめっきを施す部分を該開口部11において露出させ、泡沫の流れの中でフォームめっき法による部分めっきを行う。
【選択図】図1
Description
以上のことから、めっき漏れやめっきムラのない均一な部分めっきを、高精度に、しかも低コストで達成できるような、新たな部分めっきのための装置の開発が強く望まれていた。
本発明は、このような優れためっき法である「フォームめっき法」を、部分めっきに適用するための手段の提供を目的とする。具体的には、めっき漏れやめっきムラの原因となる被覆材又はシール材を用いず、かつ高圧噴出用ポンプなどの加圧手段、吸引ポンプも不要な、簡便かつ低コストであって、しかも精度高く均一な部分めっきを実現させる技術を提供するためになされたものである。
[1]所定形状の開口部を備えた管状の泡沫移送管を有しており、該泡沫移送管の一方の端に界面活性剤を含むめっき液を内部に保持し泡沫発生フィルターを底部付近に備えた泡沫発生部が設けられ、かつ他方の端に消泡装置が設けられた、部分めっき用湿式めっき装置であって、
被めっき物の一部が、前記開口部において前記泡沫移送管内に露出され、前記泡沫移送管内を移送されるめっき液の泡沫との接触によりめっきされることを特徴とする、装置。
[2]被めっき部分の形状に合わせて被めっき物を設置できるようにしたパッキングを有する開口部が設けられていることを特徴とする、[1]に記載の装置。
[3]湿式めっきが電気めっきであり、開口部の近傍に設置された正極を有することを特徴とする、[1]又は[2]に記載の装置。
[4]湿式めっきが無電解めっきであることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の装置。
[5]泡沫化しためっき液が連続的に流れる管状の泡沫移送管の途中に設けられた開口部において、被めっき物のうち目的被めっき部分のみが前記泡沫移送管内に露出され、泡沫の流れにさらされることによりめっきが施されることを特徴とする、部分めっき方法。
[6]泡沫移送管が分岐を有するものであり、該分岐の部分に設けた開口部においてパッキングを介して被めっき物を設置し、めっきを施す部分のみを泡沫移送管内に露出せしめることを特徴とする、[5]に記載の方法。
[7]湿式めっきが電気めっきであり、開口部付近に設置された正極と被めっき部分の間で電気めっきを施すことを特徴とする、[5]又は[6]に記載の方法。
[8]湿式めっきが無電解めっきであることを特徴とする[5]又は[6]に記載の方法。
本発明における湿式めっきとは、電気めっき及び無電解めっきのいずれかを意味するものである。
本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを表すものではない。
具体的には、めっき液の表面張力が、(界面活性剤をめっき液に添加した場合の臨界ミセル濃度における表面張力+15mN/m)以下となるまで界面活性剤を添加することが好ましい。
泡沫移送管5の断面形状は、被めっき物9のめっきを施す部分の形状に応じて適宜変更できる。例えば、めっきを施す部分が平面の場合、断面方形(四角形には限定されない)で、その1以上の側面に開口部11を備えた泡沫移送管5が採用される。また、めっきを施す部分が曲面の場合、該曲面と一致する形状の側面を有し、該曲面と一致する形状の側面部分に開口部11を備えた泡沫移送管5が採用される。
泡沫を発生させるための気体(窒素ガス等)は、気体供給部2から気体供給管4及び泡沫発生フィルター6を介して泡沫発生部7へと導かれる。気体供給量は気体供給部2において調整される。
なお、複数の泡沫移送管5を並列して設置することも可能であり、その場合にはめっき液供給部1、気体供給部4、消泡装置12、めっき液調整槽13、めっき液輸送管14などの一部もしくは全てを共用の設備とすることもできる。
図2は、開口部11において被めっき物9の一部を、開口部11の形どおりに部分めっきする実施態様を示している。図において泡沫8は開口部11に対して斜めに移送され、被めっき物と接触するよう示されているが、流路の方向と被めっき物9の被めっき部分との角度は任意であり、適宜変更できる。被めっき部分に対して移送される泡沫8が垂直に接触する態様も可能であるが、泡沫移送管5中を泡沫8がスムーズに流れ、ムラのないめっきを施すためにはある程度斜め方向から接触することが望ましい。接触角度が任意であることは、図3〜5など、本発明の実施態様において共通して言えることである。
図3は図2の実施態様の一変形であり、開口部11における被めっき物の面の一部をパターン状にめっきするための実施態様を示している。開口部11においてめっきが不要である部分は、泡沫移送管5中に設けた被覆物15によって適宜被覆できる。
図4は、パイプ状の被めっき物9の内径をめっきする場合の実施態様を示している。この場合、被めっき物9の内径の断面形状と開口部11における泡沫移送管5の断面形状とは一致したものとなる。
図5は、棒やニードルの先端、棒の端面等、立体的な形状を示す被めっき物9の部分へめっきする場合の実施態様を示している。泡沫移送管5は開口部11において分岐しており、めっきすべき部分の形状に合わせた開口部が設けられている。分岐させた泡沫移送管5は、経路末端に至るまでの移送経路中、又は消泡装置12の任意の部分で再度合流させることができる。
本実施の形態では、めっき液として、無電解めっき、電気めっき共に、所定の溶媒に、一種又は二種類以上の金属の塩、有機電解質、リン酸等の酸、アルカリ物質等の各種電解質を溶解させたものが用いられる。
溶媒は、極性溶媒であれば特に限定されない。具体例として、水;メタノール、エタノール等のアルコール類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の直鎖状カーボネート類又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。
溶媒の主成分である水には、めっき液の泡沫の寿命を制御するため種々の添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、エチレングリコールまたはそのオリゴマー、グリセリン等のアルコール類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の直鎖状カーボネート類等が挙げられる。
また、例えば、ポリアクリル酸等の陰イオン系電解質;ポリエチレンイミン等の陽イオン系電解質;クマリン、サッカリン(1,2−ベンゾイソチアゾール−3(2H)−オン1,1−ジオキシド)(10mg/L)、2−ブチン1,4−ジオール(5mg/L)等の添加剤等を添加してもよい。
めっき液には、泡沫の見かけ密度の変化を防ぐ安定化剤として、0.1〜0.2重量%程度のグリセリンを添加することが好ましい。
めっき液中の界面活性剤の濃度が過度に低い場合は、めっき液の連続的な気泡層が形成されない傾向がある。また、めっき液中の界面活性剤の濃度が低い場合は、泡沫が生じても消泡速度が大きく泡沫が不安定となる傾向が認められる。一方、めっき液中の界面活性剤の濃度が過度に高い場合は、めっき液がゲル状となり、流動性が低下するのみならず、界面活性剤がめっき皮膜中に不純物として取り込まれる可能性がある。また、めっき液中の界面活性剤の濃度が過度に高い場合は、泡沫の膜が安定なために水素ガスの電極上の気泡が泡沫の膜に拡散しにくくなり、ピンホールやピットの形成抑制効果が低減する傾向を示す。
以上の事情から、泡沫8の泡沫移送管5中の開口部付近の移動速度において、5〜50m/分、好ましくは10〜40m/分、更に好ましくは、15〜30m/分となるよう窒素ガスの供給量を調節する。
泡沫発生部7は、内側の表面がめっき液に侵食されない親水性の部材で構成される。例えば、ガラスが挙げられる。
本発明におけるその他の用語や概念は、当該分野において慣用的に使用される用語の意味に基づくものであり、本発明を実施するために使用する種々の技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能である。また、本明細書中に引用した技術文献、特許公報及び特許出願明細書中の記載内容は、本発明の記載内容として参照されるものとする。
なお、実施例又は比較例中の部及び%は、特にことわらない限り、総て重量基準である。
4cm×6cm×0.1cmのアルミ板を、洗剤洗浄、電解脱脂、アルカリ脱脂を各5分間行ない、純水中で5分間超音波洗浄を行なった後、泡沫の流れでめっきする試験片はそのままめっきを施すこととし、溶液中で無電解めっきを施す試験片と同じく溶液中で電気めっきを施す試験片については、住友スリーエム株式会社製の耐蝕テープを用いて中央の2cm×3cmの部分を残してマスキングしてめっきを施すこととした。
マスキングした試験片のめっきには、奥野製薬工業株式会社製のニッケル無電解めっき液、トップニコロンF−153Aを水1Lに対し100mLで溶解した溶液を用い、泡沫の流れを用いてめっきを施す場合には、これに界面活性剤として、ラウリル硫酸ナトリウムを溶液に対して0.1wt%添加したものを用いた。
水1000部に、硫酸ニッケル240部、塩化ニッケル45部及び硼酸30部を溶解し、光沢剤(奥野製薬工業株式会社製アクナNCF−MU)を添加し、pH4〜5に調整した溶液をマスキングした試験片のめっきに用いた。また、泡沫の流れを用いてめっきする場合には、この組成のめっき液に界面活性剤としてラウリル硫酸ナトリウムを溶液に対して0.1wt%添加したものを用いた。
溶液中でめっきする場合には、めっき液の温度を所定の温度に保ち、充分に攪拌しながらめっきを行なった。
泡沫の流れを用いてめっきを行なう場合には、泡沫発生部における液面の高さを一定に保つようにし、泡沫発生部の底の部分に有効長さ5cm、孔径20μmのステンレス製フィルターを設置した泡沫発生フィルターに、0.4L/minの流量で空気を送り、ここで発生した泡沫を、斜め上を向いた泡沫移送管内の流路に送る。ここで、大部分の泡の径は0.4mm以下であり、平均径サイズは約0.2mmであって、発生する泡沫の10秒間における体積減少率が50%以下である。この流路は泡沫層の長さが約10cmの位置で矩形流路を水平となり、その後は斜め下方に向き、泡沫を液化する消泡装置へと泡沫を導く。水平部分の上部には2cm×3cmの開口部があり、この開口部の大きさに合わせたエチレン・プロピレン系サーモプラスチックエラストマーに高密度ポリエチレンを10重量%混合した材料からなるパッキング材が設置されている。ここに被めっき物のめっきを施す部分を軽く押し当てた後、泡沫を発生させ、泡沫が被めっき物のめっきを施す部分が5m/分以上の流速の泡沫の流れにさらされる状態でめっきを行なう。
電気めっきの場合には、この水平部分の下部に、2cm×2cmのニッケル板をおいてアノードと、定電流電源を用い、電流密度2A/dm2でめっきを行なった。
先に用意したマスキングしてない試験片を泡沫の流路の開口部に押し当て、めっき液及び泡沫の温度を85℃に保つようにし、約1時間、無電解めっきを行ったのち、試験片を水洗、乾燥した。めっきは10回行なったが、いずれの試験片もめっき漏れは認められず、開口部の形状に従っためっきが施されていた。めっき部分では厚みムラはほとんど無く、綺麗な金属光沢を示した。また、ピットやピンホールは認められず、下記の比較例の場合と比べて、ピットやピンホールの発生は明確に抑制されていた。
先に用意したマスキングしてない試験片を泡沫の流路の開口部に押し当て、めっき液及び泡沫の温度を50℃に保つようにし、約15分間、電流密度2A/dm2で電気めっきを行ったのち、試験片を水洗、乾燥した。めっきは10回行なったが、いずれの試験片もめっき漏れは認められず、開口部の形状に従っためっきが施されていた。めっき部分では厚みムラは±7%程度と良好で、綺麗な金属光沢を示した。また、ピットやピンホールは観察されず、下記の比較例の場合と比べて、ピットやピンホールの発生は明確に抑制されていた。
先に用意したマスキングした試験片を、無電解めっき液を充分に攪拌しながら、85℃で約1時間、無電解めっきを行ったのち、試験片を水洗、乾燥した。めっきは10回行なった。中央の2cm×3cmの部分はきれいにめっきされていたが、いずれの試験片もマスキングはほとんどはがれ、その部分にもまだらにめっきされていた。また、僅かだがピンホールが観察された試験片が3枚あった。
先に用意したマスキングした試験片を、電気めっき液を充分に攪拌しながら、50℃で約15分間、電気めっきを行ったのち、試験片を水洗、乾燥した。めっきは10回行なった。中央の2cm×3cmの部分はきれいにめっきされていたが、いずれの試験片もこの部分の周辺のマスキングが部分的にはがれ、マスキングがはがれた部分にもまだらにめっきされていた。厚みムラが±15%程度あり、光沢はやや鈍く、また、いずれの試験片にも数個のピンホールが観察された。
2:気体供給部
3:めっき液供給管
4:気体供給管
5:泡沫移送管
6:泡沫発生フィルター
7:泡沫発生部
8:泡沫
9:被めっき物
10:パッキング
11:開口部
12:消泡装置
13:めっき液調整槽
14:めっき液輸送管
15:被覆物
Claims (8)
- 所定形状の開口部を備えた管状の泡沫移送管を有しており、該泡沫移送管の一方の端に界面活性剤を含むめっき液を内部に保持し泡沫発生フィルターを底部付近に備えた泡沫発生部が設けられ、かつ他方の端に消泡装置が設けられた、部分めっき用湿式めっき装置であって、
被めっき物の一部が、前記開口部において前記泡沫移送管内に露出され、前記泡沫移送管内を移送されるめっき液の泡沫との接触によりめっきされることを特徴とする、装置。 - 被めっき部分の形状に合わせて被めっき物を設置できるようにしたパッキングを有する開口部が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 湿式めっきが電気めっきであり、開口部の近傍に設置された正極を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の装置。
- 湿式めっきが無電解めっきであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の装置。
- 泡沫化しためっき液が連続的に流れる管状の泡沫移送管の途中に設けられた開口部において、被めっき物のうち目的被めっき部分のみが前記泡沫移送管内に露出され、泡沫の流れにさらされることによりめっきが施されることを特徴とする、部分めっき方法。
- 泡沫移送管が分岐を有するものであり、該分岐の部分に設けた開口部においてパッキングを介して被めっき物を設置し、めっきを施す部分のみを泡沫移送管内に露出せしめることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 湿式めっきが電気めっきであり、開口部付近に設置された正極と被めっき部分の間で電気めっきを施すことを特徴とする、請求項5又は6に記載の方法。
- 湿式めっきが無電解めっきであることを特徴とする、請求項5又は6に記載の方法。
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