JP4246327B2 - 電解金属箔の製造方法及び電解金属箔製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解金属箔の製造方法及びこれに用いられる電解金属箔製造装置に関し、より詳しくは、生産性に優れ、高品質の金属箔を連続的に製造することができる電解金属箔の製造方法及びこれに用いられる電解金属箔製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属箔、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、鉄など又はこれらを含む合金箔を製造するにあたっては、一般に圧延法、電解法が知られている。圧延法は、複数の加圧ロールを用いて金属塊を順次延伸し、所定の厚さの金属箔を得るものである。
【0003】
一方、電解法は、一般に図2に示すような装置が使用され、薄い金属箔を連続的にしかも、比較的安価に製造することができる。特にプリント配線板用電解銅箔を製造するために広く使用されている。
【0004】
図2は、従来の電解金属箔製造装置の概略断面説明図である。この装置は、定速回転する陰極ドラム1と、断面半円弧状の下部陽極2とからなっている。この陰極ドラム1及び下部陽極2に囲まれた間隙6に、目的とする金属箔4を得るための金属イオンを含む電解液を電解液供給管3から所定量送液しながら両極間に直流を通電すると、陰極ドラム1の表面に金属が電着する。この電着した金属箔4を剥がし、金属箔巻取ロール5に連続的に巻き取ることにより電解金属箔が得られる。この装置を用いた電解金属箔の製造においては、目的とする金属箔の種類に応じて電解液組成、必要に応じて加えられる添加剤、液温、陰極材、陽極材、ドラム周速などを適宜選択し、所要の厚さの金属箔を製造する。
【0005】
図2に示す従来の電解金属箔製造装置を用いて金属箔の生産性を高めるには、通電電流を増大させることが考えられる。これにより同一厚さの金属箔を得る場合、通電電流の増大に見合った分、金属析出量も増え、陰極ドラムの周速を上げることができ、単位時間あたりの生産量を容易に増大させることができる。
【0006】
しかしながら、この対応には次のような問題点がある。すなわち、陰陽極の面積を変えないで電流を増大させるのであるから、当然、通電電流増大分が陰陽極電流密度の増大となり、金属箔の品質にも変動を与え、品質の悪化をもたらすことがある。例えば、電解銅箔の場合、適正な電流密度の範囲を超えると、銅箔面に縞模様の筋が発生する。これは一般に過度な電流による「ヤケ」と呼ばれる現象である。また、表面あらさの不均一、厚さの不適合などの不良が発生する。
【0007】
これらの品質悪化に対しては、電解液組成、電解液濃度、電解液温度、電解液流速(送液量)などの基本的な製造条件を変更し、良品を得るための適正な条件を確立することが必要となる。これらの製造条件変更による適正条件の確立には、多大な時間が消費される。加えて、陰陽極電流密度の増大は、陰陽極材料の消耗度合いを高めるなどの支障となり、陰極ドラム、陽極などの保守点検、その交換頻度が多くなり、作業工数が増え生産性が悪化することにもなる。
【0008】
また、新規に同一装置を増設すると、装置設置のためのスペースが必要となるほか、新規装置及びこれに付帯する設備への負担が増大する支障も生じることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来から使用されている装置を小幅に改良するだけで、金属箔を生産性よく製造することができる電解金属箔の製造方法を提供することにある。
【0010】
本発明の他の目的は、上記の電解金属箔の製造に好適に使用できる電解金属箔製造装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記する目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、新規な構造の陽極を採用することにより、陽極を小幅に改良するだけで他の製造条件を大幅に変更しなくても、生産性よく電解金属箔を製造できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明は、 回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置の陰極ドラム及び陽極に囲まれた間隙に電解液を供給し、陰極ドラムと陽極の間に直流電流を通電して陰極ドラム表面に金属箔を析出させる電解金属箔の製造方法において、断面円弧状の陽極として円弧の大きさが円周の1/2より大きいものを用いることを特徴とする電解金属箔の製造方法を提供するものである。
【0013】
本発明はまた、回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置において、断面円弧状の陽極が断面半円弧状の下部陽極と、半円弧の両端に沿ってパッキング部材を介して下部陽極に密接された2つの断面劣弧状の上部陽極とからなり、前記陰極ドラムが上方に着脱できるように断面劣弧状の上部陽極が開閉可能となっていることを特徴とする電解金属箔製造装置を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の電解金属箔製造装置の一例を図1に基づいて説明する。陰極ドラム1はドラム形状の陰極であり、回転軸7を軸に回転し、ドラムの外周表面に金属を電着させる。陰極の材質としては、例えば、チタン、ステンレスなどが用いられる。陰極ドラム1の下半分の外周面に対向させて、断面半円弧状の下部陽極2が設けられている。下部陽極2には、その断面半円弧状の両端に沿って、劣弧状の2つの上部陽極10がパッキング部材9を介して密接されており、陰極ドラム1の外周面と下部陽極2と2つの上部陽極10とからなる断面円弧状の陽極との間には、一定の幅の間隙6が設けられている。この間隙の幅は通常1〜10mmである。陽極の材質としては、例えば、鉛、鉛合金、白金族系酸化物などが用いられる。下部陽極2と上部陽極10は図1においては蝶番11により両端部が接続され、上部陽極10は開閉可能となっており、後記する陽極開閉手段8の作動に伴って、外側に開いたり、閉じたりすることができ、陰極ドラム1を上方に着脱できるようになっている。
【0015】
下部陽極2と上部陽極10との間に介在するパッキング部材9としては、絶縁性、耐食性を有する部材、例えば、厚さ2〜10mmのBR(ブタジエンゴム)、SBR(スチレンブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)などの弾性部材が好ましく用いられる。このパッキング部材9は、電解液供給口3から電解液が送液され、間隙6を満たし通過して上方へ溢流する際、下部陽極2と上部陽極10間に密着性を与え、電解液の漏洩が防止される。
【0016】
上部陽極10の外側の面には、この上部陽極10を開閉するための陽極開閉手段8の一端が取り付けられている。他の一端は本装置に近接して独立する支柱(図示せず)に固着されている。この陽極開閉手段8は、主に陰極ドラム1を必要時、例えばドラムを交換する際などに上部陽極10を開閉させて陰極ドラム1を着脱できるようにするためのものであり、更には、下部陽極2にはさみ込まれるように配設された電解液供給管3を構成する配管部材などを交換する場合、又はこれらの保守点検時に上部陽極10を開閉させるためのものである。この陽極開閉手段8は伸縮自在な機構を有するエアシリンダ、油圧シリンダなどによって可動させるものであり、少なくともその一端を上部陽極10の両端部に取付けることが好ましい。
【0017】
本発明の電解金属箔の製造方法は、断面円弧状の陽極として円弧の大きさが円周の1/2以上、好ましくは円周の70〜90%のものを用いているので、金属箔の性能面、外観面などの品質を同等に維持しながら通電電流を増大させることが可能となり、電流増に見合った生産量を得ることができる。
【0018】
また、本発明の装置は、図1に示されているように陰極ドラム1に対向して下部陽極2と、陽極開閉手段8を取付けた上部陽極10を設けてあるので、図2に示される従来の下方略半分の位置に陰極ドラム1と対向した下方略半分に設けた半円弧状の下部陽極2からなる電解金属箔製造装置に比べて、陰極ドラムの1の外周面の面積に対して好ましくは40〜80%、陽極の面積を増大させることができる。これにより金属箔の性能面、外観面などの品質を同等に維持しながら通電電流を増大させることが可能となり、電流増に見合った生産量を得ることができる。例えば、図2に示される従来のものに比べて本発明の装置を使用することにより2倍弱の生産量を確保することができる。
【0019】
また、金属箔の品質向上のため、下部陽極及び上部陽極を更に分割又は形状変更するなどを行い、各陽極ごとに電流密度を変えて、通電することも可能であり、各種用途に適合する金属箔を容易に得ることもできる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0021】
実施例1
図1に示すように、本実施例の装置では、回転軸7を有する直径1mのチタン製陰極ドラム1と対向させて、酸化イリジウム被覆チタン基材からなる断面半円弧状の下部陽極2及び2つの断面劣弧状の上部陽極10からなる断面円弧状の陽極を設けた。下部陽極2と上部陽極3の端部間には、厚さ2mmのNBRゴム材からなる絶縁性のパッキング部材9を敷設介在させた。前記する下部陽極2と上部陽極10の接合部には、それぞれ蝶番9を取付けるとともに、前記上部陽極10の外側の面の両端部に上部陽極開閉手段8として、伸縮自在なエアシリンダの一端を取付け、他の一端は本装置外に立設した支柱(図示せず)に固着した。
【0022】
また、下部陽極2及び2つの断面劣弧状の上部陽極10からなる断面円弧状の陽極の円弧の大きさを円周の75%になるようにし、陽極面積が下部陽極2及び上部陽極10を合わせて、陰極ドラム1の外周面面積に対して75%となるようにした。また、陰極ドラム1と下部陽極2及び上部陽極10との間隙6は5mmとした。
【0023】
なお、上記する本実施例の装置では、図3に示すように上部陽極10が陽極開閉手段8によって必要時に開閉させることが可能であり、例えば陰極ドラム1の保守点検時、本装置上方に設けたクレーン(図示せず)によって上部陽極10を開口状態にさせて着脱させることができる。このとき、エアシリンダによって上部陽極10が外側に開口角度30°になるように設定した。
【0024】
本発明の装置を使用して、電解液供給管3から電解液を間隙6に満たして両極(2,10及び1)に通電し、金属箔を得るにあたり、硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として、下記に示す条件を適用して厚さ18μmの電解銅箔を製造した。
電解液組成
硫酸銅五水和物・・300g/リットル
硫酸・・100g/リットル
にかわ・・3mg/リットル
電解条件
電流密度(上部・下部陽極)・・80A/dm2
電解液温度・・50℃
電解液送液量・・120リットル/分
通電電流・・26,400A
得られた銅箔の特性等を表1に示した。
【0025】
比較例1
図2に示される従来の電解金属箔製造装置を使用して、陽極2の面積が陰極ドラム1外周面の面積に対して50%であったこと、電流密度が実施例1と同様になるように通電電流が17,600Aであったこと以外は実施例1と同様の条件を適用して電解銅箔を連続製造した。得られた電解銅箔の特性を表1に示した。
【0026】
比較例2
比較例1と同様の電解金属箔製造装置を使用して、通電電流を実施例1と同様にし、電流密度が120A/dm2であったこと以外は実施例1と同様の条件を適用して電解銅箔を連続製造した。得られた電解銅箔の特性を表1に示した。
【0027】
【表1】
なお、引張強さ、伸び率、表面あらさ(マット面)は、JIS C 6515に準拠して測定した。外観は目視により判定した。
【0028】
実施例1は本発明の装置を使用した事例であり、比較例1に基づいて適正電流密度の範囲の中で通電電流を増大させると、比較例1(従来例)の生産量比率を100%にした場合、150%に向上した。また、銅箔特性の品質も実用上プリント配線板用として良好であった。
【0029】
一方、比較例2は、生産量比率が実施例1と同様に向上するものの電流密度の増大により、銅箔面に筋状の縞模様(ヤケ)が発生し、外観不良が多発し、銅箔特性の悪化も著しく、品質の低下が認められた。
【0030】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば高品質の金属箔を生産性よく製造することができる。また、本発明の装置は省スペースで本発明の製造方法に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解金属箔製造装置の概略断面説明図。
【図2】従来の電解金属箔製造装置の概略断面説明図。
【図3】本発明の電解金属箔製造装置の使用態様を示す概略断面説明図。
【符号の説明】
1 陰極ドラム
2 下部陽極
3 電解液供給管
4 金属箔
5 金属箔巻取ロール
6 間隙
7 回転軸
8 開閉手段
9 パッキング部材
10 上部陽極
11 蝶番
Claims (1)
- 回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置において、断面円弧状の陽極が断面半円弧状の下部陽極と、半円弧の両端に沿ってパッキング部材を介して下部陽極に密接された2つの断面劣弧状の上部陽極とからなり、前記陰極ドラムが上方に着脱できるように断面劣弧状の上部陽極が開閉可能となっていることを特徴とする電解金属箔製造装置。
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