JP6500937B2 - 金属電着用陰極板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)陰極板の構成
本実施の形態に係る陰極板1は、図1に示すように、複数の円盤状の突起部2aが配列している金属板2と、金属板2の突起部2a以外の表面に形成される非導電膜3とを有する。陰極板1は、後述するように、例えばニッケルを含む電解液や陽極を収容する電解槽内に吊下げ部材5により吊下げられて使用され、その表面に所望とする形状のニッケルを電着析出させる。
金属板2は、図1及び図2(a)に示すように、平板状の金属の板であり、複数の円盤状の突起部2aを有する。ここで、金属板2において、突起部2a以外の表面を、突起部2aに対して「平坦部2b」という。また、「突起部の高さL1」は、金属板2における平坦部2bの表面からの突出高さとする。
非導電膜3は、図2に示すように、金属板2における突起部2a以外の表面である平坦部2b上に形成され、これにより、金属板2上に複数配列している突起部2aの上面、すなわち導電部2cが露出された状態となる。そして、このような金属板2の導電部2cにニッケル4が電着析出することにより、そのニッケル4は小塊状の形状に個々に分割されて形成される。
上述した構成からなる陰極板1では、図2(b)に示すように、非導電膜3から露出する突起部2aの上面が導電部2cとなって、ニッケル4を電着析出させる。陰極板1において、ニッケル4は、厚さ方向だけではなく平面方向にも成長するため、非導電膜3の上部に盛り上がった状態になる。このことから、隣接する突起部2aにおいて導電部2cから成長したニッケル4同士が接触する前に電着を終了することが好ましい。
本実施の形態に係る陰極板1の製造方法は、図4に示すように、金属板2の少なくとも一方の表面に複数の円盤状の突起部2aを形成する第1工程(図4(a))と、金属板2の突起部2a以外の表面に非導電膜3を形成する第2工程(図4(b))とを有する。
第1工程では、金属板2の表面に、複数の円盤状の突起部2aを形成する。例えば、平板状の金属板2に対して、突起部2a以外の部分を削って、高さL1となる突起部2aを残し、平坦部2bを形成する。加工方法としては、ウェットエッチング加工あるいはエンドミル加工が好ましく、大面積を加工するにはウェットエッチング加工がより好ましい。
第2工程では、金属板2の突起部2a以外の表面となる平坦部2bに、非導電膜3を形成する。非導電膜3の形成方法としては、特に制限されず、スクリーン印刷により行うことができる。非導電膜3の材料が熱硬化樹脂又は光硬化樹脂である場合には、必要に応じて熱硬化又は光硬化を行えばよい。
[実施例1]
図1、図2に示すような陰極板1を作製した。具体的には、まず、200mm×100mm×4mmのステンレス鋼製(冷間圧延材)の金属板2に、ウェットエッチングを施し、円盤状の突起部2a(18個)を形成した。このとき、突起部2aの大きさは、直径14mm、高さL1を300μmとし、隣接する突起部2aの最小中心間距離は21mmとした。レーザー変位計で形状を測定したところ略垂直部2dの高さL2は平均120μm、傾斜部2eの高さL3は平均180μm、傾斜部2eの長さL4は平均420μmであった。
金属板2の突起部2aの高さL1を500μmとした以外は、実施例1と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ平均で200μm、傾斜部2eの高さL3は平均300μm、傾斜部2eの長さL4は平均650μmであった。
金属板2の突起部2aの高さL1を60μmとした以外は、実施例1と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ平均で45μm、傾斜部2eの高さL3は平均15μm、傾斜部2eの長さL4は平均20μmであった。
金属板2の突起部2aの高さL1を200μmとした以外は、実施例1と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ平均で90μm、傾斜部2eの高さL3は平均110μm、傾斜部2eの長さL4は平均240μmであった。
ラジアスエンドミルドリルを使用して、円盤状の突起部を形成したこと以外は、実施例1と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ平均で100μm、傾斜部2eの高さL3は平均200μm、傾斜部2eの長さL4は平均220μmであった。
比較例1では、図5、図6に示すような従来の陰極板11を作製した。具体的には、200mm×100mm×4mmのステンレス鋼製(冷間圧延材)の平板状の金属板12に、直径14mmとなる導電部12a(18個)を残して、スクリーン印刷法により、熱硬化性エポキシ樹脂を塗布し、150℃60分の加熱により硬化させて非導電膜13を形成し、陰極板11を作製した。
金属板2の突起部2aの高さL1を40μmとした以外は、実施例1と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ平均で30μm、傾斜部2eの高さL3は平均10μm、傾斜部2eの長さL4は平均50μmであった。
200mm×100mm×4mmのステンレス鋼製(熱間圧延材)の金属板2を使用したこと以外は、実施例4と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところその一部は20μm程度、傾斜部2eの高さL3は平均180μm、傾斜部2eの長さL4は平均300μmであった。このような略垂直部2dの高さL2が低い箇所は、熱間圧延材の製造工程で形成される表面の凹凸の凹部で形成される。
フラットエンドミルドリルを使用して、円盤状の突起部2aを形成したこと以外は、実施例4と同様に、陰極板1を作製した。このようにして作製した陰極板1において、レーザー変位計により、略垂直部2dの高さL2を測定したところ200μmであり、傾斜部はなかった。
実施例1と同様に、金属板にウェットエッチングを施し、高さL1が2000μmとなる突起部を形成した。しかしながら、金属板の反りが大きく、スクリーン印刷による非導電膜の形成が困難であった。
各実施例及び比較例にて作製した陰極板を用いて、電解処理により電気ニッケルを製造した。具体的には、塩化ニッケル電解液を収容した電解槽中に、陰極板と、200mm×100mm×10mmの電気ニッケルからなる陽極板とを、対向させて浸漬した。そして、初期電流密度710A/m2、電解時間3日間の条件で、陰極板の表面にニッケルを電着させた。電解後、陰極板上に析出した電気ニッケルを剥ぎ取り、小塊状のメッキ用電気ニッケルを得た。
電解処理に使用した陰極板を、そのまま繰り返し利用できる回数を評価した。非導電膜の欠落が広がると、隣接する突起部、導電部で電着したニッケル同士が連結し、所望の形状の電気ニッケルを得られないことがある。したがって、非導電膜が突起部との境界から平坦部方向に1mm以上に亘って欠落した場合には、使用を中止し、その時点までの繰り返し回数を評価した。また、ニッケルの電着と剥ぎ取りは、最大20回まで繰り返した。また、非導電膜が欠落し、導電部の径が1mm以上拡大した場合にも、使用を中止し、この時点までの繰り返し回数を評価した。
2 金属板
2a 突起部
2b 平坦部
2c 導電部
2d 略垂直部
2e 傾斜部
3 非導電膜
4 ニッケル
Claims (5)
- 厚さが3mm以上10mm以下であり、少なくとも一方の表面に複数の円盤状の突起部が配列している金属板と、
前記金属板の突起部以外の表面に形成される非導電膜と、を有し、
前記突起部は、その側面が、略垂直部と傾斜部とからなる形状であり、
前記突起部の高さL1は、50μm以上500μm以下であり、
前記突起部の外周縁から外側に20μm離れた位置Xから垂直に下ろした垂線と前記側面との交点をYとするとき、XからYまでの長さL2は40μm以上、0.8×L1μm以下である、金属電着用陰極板。 - 前記金属板は、チタン又はステンレス鋼からなる、
請求項1に記載の金属電着用陰極板。 - メッキ用電気ニッケルの製造に使用される、
請求項1又は2に記載の金属電着用陰極板。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の金属電着用陰極板の製造方法であって、
金属板の少なくとも一方の表面に、ウェットエッチング加工又はエンドミル加工によって、円盤状の前記突起部を複数形成する、金属電着用陰極板の製造方法。 - 上記エンドミル加工では、ラジアスエンドミルを使用する、
請求項4に記載の金属電着用陰極板の製造方法。
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