JP6737035B2 - 金属電着用陰極板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属電着用陰極板及びその製造方法に関する。

従来より、ニッケルメッキのアノード原料として供せられる電気ニッケルは、アノード保持具となるチタンバスケット内に入れられ、ニッケルメッキ槽内に吊るされて使用されている。このとき、アノード原料である電気ニッケルとしては、陰極板に電着された板状の電気ニッケルを切断して小片状としたものを使用していた。

しかしながら、小片状の電気ニッケルは、角部が鋭いためチタンバスケットへ投入する際の取り扱いが困難であった。また、その小片状の電気ニッケルは、チタンバスケットに投入後に角部がチタンバスケットの網目に引っ掛っていわゆる棚吊りを起こし、チタンバスケット内での充填状態が変化して、メッキむらの発生要因となる場合があった。

そこで、角部の取れた丸みのある小塊状（ボタン状）の電気ニッケルの使用が提案されている。小塊状の電気ニッケルは、例えば、複数の円形状の導電部を等間隔に配列している陰極板を用いて、電解によりその導電部にニッケルを析出させた後、導電部から電着したニッケルを剥ぎ取ることにより製造することができる。このような方法によれば、１枚の陰極板から複数の小塊状の電気ニッケルを効率的に製造することができる。

図５は、小塊状の電気ニッケルの製造に用いられる従来の陰極板の一例を示す図である。陰極板１１は、平板状の金属板１２上に導電部１２ａとなる箇所を残して非導電膜１３でマスキングが施されており、陰極板１１では、導電部１２ａが凹部となって、非導電膜１３が凸部となっている。このような陰極板１１を用いることで、その導電部１２ａに適度な大きさのニッケルを電着させ、小塊状の電気ニッケルを製造する。

陰極板１１のように、金属板１２上に非導電膜１３を形成する方法としては、例えば、図６（ａ）に示すように、平板状の金属板１２上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性の非導電性樹脂をスクリーン印刷法により塗布して加熱することで所望のパターンを有する非導電膜１３を形成する方法がある（特許文献１、２参照）。なお、図６（ｂ）は、非導電膜１３を形成した陰極板１１を用いてニッケル（電気ニッケル）１４を導電部１２ａに電着析出させた状態を示すものである。陰極板１１では、ニッケル１４が導電部１２ａから電着析出しはじめ、厚さ（縦）方向だけではなく平面（横）方向にも成長し、非導電膜１３の上部にも盛り上がった状態となる。

また、例えば、図７（ａ）に示すように、金属板２２上に、感光性の非導電性樹脂を塗布し、露光及び現像により導電部２２ａに相当する箇所の非導電性樹脂を除去して、所望のパターンを有する非導電膜２３を形成する方法も提案されている。なお、図７（ｂ）は、非導電膜２３を形成した陰極板２１を用いてニッケル（電気ニッケル）２４を導電部２２ａに電着析出させた状態を示すものである。陰極板２１においても、ニッケル２４は、導電部２２ａから電着析出しはじめ、厚さ方向だけではなく平面方向にも成長していく。

さらに、導電部となる複数のスタッドが等間隔に複数配列されるように組み込まれた金属の構造体の周囲を射出成形法により絶縁性樹脂で固めることによって、非導電部を構成する陰極板を製造する方法も提案されている（特許文献３参照）。

特公昭５１−０３６６９３号公報 特開昭５２−１５２８３２号公報 特公昭５６−０２９９６０号公報

さて、上述したような陰極板を用いて小塊状の電気ニッケルの製造する場合、陰極板に形成される非導電膜（非導電部）の寿命が長いこと、その非導電膜が欠落（劣化）した場合でも容易に整備可能であることが要求される。

図６（ａ）に示したように、金属板１２に非導電性樹脂をスクリーン印刷により塗布して非導電膜１３を形成した場合、非導電膜１３の膜厚は、導電部１２ａに近づくにしたがって徐々に薄くなるため、導電部１２ａとの境界で非常に薄くなる。このような非導電膜１３の膜厚の変化は、非導電性樹脂の塗布量、非導電性樹脂の粘性及び粘性の温度特性、非導電性樹脂の硬化温度、金属表面の表面粗さや表面自由エネルギー等に依存する。そのため、非導電膜１３の膜厚は、導電部１２ａとの境界で非常に薄くなる。

上述したように、図５、図６に示すような陰極板１１を用いて小塊状の電気ニッケルを製造すると、ニッケル１４は、導電部１２ａから電着析出しはじめ、縦方向だけでなく横方向にも成長するため、徐々に非導電膜１３の上にも盛り上がった状態となる。そのため、導電部１２ａとの境界近傍に形成される薄い非導電膜１３の部分においては、電解液の浸透により金属板１２との密着性が低下しやすくなるとともに、ニッケル１４の電着時の応力やその電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃によって欠落しやすくなる。また、一度、非導電膜１３の欠落が発生すると、その周辺の非導電膜１３が金属板１２の表面から浮き上がるため、その間隙にさらに電解液が侵入しやすくなり、その結果、引き続きニッケルを電着させようとすると、金属板１２の表面から浮き上がった非導電膜１３の間隙に電解液が潜り込んでニッケル１４が電着する。そして、その間隙に潜り込んで電着したニッケル１４を剥ぎ取ろうとすると、ニッケル１４が噛み込んでいる非導電膜１３をさらに欠落させてしまう。

このように、従来の陰極板１１においては、連鎖的に非導電膜１３の欠落が発生し、欠落部分が広がっていくと隣接する導電部１２ａから成長したニッケル１４同士が連結しやすくなり、所望の形状の電気ニッケルを得ることができず、不良品となる。したがって、非導電膜１３の欠落が発生する前に、すべての非導電膜１３を剥ぎ取り、再度非導電膜３を形成して陰極板１１を整備する必要が生じる。しかしながら、実際には、数回から１０回未満程度のニッケルの電着を行った段階で陰極板１１の整備を行う必要が生じてしまい、生産性が低下するばかりか整備コストも増大する。

一方、図７（ａ）に示したように、感光性の非導電性樹脂を用いて露光及び現像により非導電膜２３を形成した陰極板２１では、均一な膜厚に非導電膜２３を形成することができる。しかしながら、電着後にニッケル２４を剥ぎ取る際に、そのニッケル２４が凸部を構成する非導電膜２３の段差に引っ掛かり、その非導電膜２３に大きな衝撃が加わりやすくなるため、やはり非導電膜２３の欠落が発生してしまう。

ところが、上述した陰極板１１、２１の非導電膜１３、２３には、寸法安定性、耐薬品性、絶縁性が高い等の理由から、エポキシ樹脂が多用されている。そのため、上述したように、陰極板１１、２１の整備のために、エポキシ樹脂よりなる非導電膜１３、２３を剥ぎ取る場合には、熱濃硫酸等の危険な薬品を使用することが必要となる。エポキシ樹脂よりなる非導電膜１３、２３は、サンドブラストやウオータージェットにより機械的に剥離することも可能であるが、剥離時間に多くの時間を要する。このようなことから、非導電膜１３、２３の欠落が進んでも、陰極板１１、２１の整備を行うことは容易ではなかった。

なお、特許文献３のように射出成形により非導電部を構成する方法では、形成される非導電部の寿命は長くなるものの、陰極板それ自体の製造コストが高くなり、非導電部が劣化した場合の陰極板の整備が困難である。

本発明は、このような従来の事情に鑑み、簡易な整備で繰り返し使用可能な金属電着用陰極板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した解題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、金属板に突起部を設けて導電部とし、突起部以外の金属表面に非導電膜を設け、かつその非導電膜を絶縁層と保護層との積層構造にすることで、簡易な整備で繰り返し使用可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、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、前記非導電膜は、厚みが６０μｍ以上である絶縁層と、前記絶縁層を保護する保護層とを含む、金属電着用陰極板である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記非導電膜の保護層は、アルカリ水溶液で剥離可能なレジスト樹脂からなる、電気ニッケル製造用陰極板である。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記非導電膜は、隣接する前記突起部の中心間を通る位置における最小膜厚が前記突起部の高さと同一以上である、金属電着用陰極板である。

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記非導電膜の絶縁層は、エポキシ系樹脂からなる、金属電着用陰極板である。

（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記突起部の高さは、１００μｍ以上１０００μｍ以下である、金属電着用陰極板である。

（６）本発明の第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明において、隣接する前記突起部の中心間を通る位置における前記非導電膜の最小膜厚と、前記突起部の高さとの差は、２００μｍ以下である、金属電着用陰極板である。

（７）本発明の第７の発明は、第１乃至第６のいずれかの発明において、前記金属板は、チタン又はステンレス鋼からなる、金属電着用陰極板である。

（８）本発明の第８の発明は、第１乃至第７のいずれかの発明において、メッキ用電気ニッケルの製造に使用される、金属電着用陰極板である。

（９）本発明の第９の発明は、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、複数の円盤状の突起部を形成する第１工程と、前記金属板の突起部以外の表面に、絶縁層を形成する第２工程と、前記絶縁層上に保護層を形成し、前記絶縁層と前記保護層とからなる非導電膜を形成する第３工程と、を有する、製造方法である。

本発明によれば、簡易な整備で繰り返し使用可能な金属電着用陰極板及びその製造方法を提供することを目的とする。

陰極板の構成を示す平面図である。 陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。 非導電膜の膜厚が小さい場合の陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。 陰極板の製造方法を説明する要部拡大断面図であり、（ａ）は第１工程を説明する要部拡大断面図、（ｂ）は第２工程を説明する要部拡大断面図、（ｃ）は第３区尾亭を説明する要部拡大断面図である。 従来の陰極板の構成を示す平面図である。 従来の陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。 従来の陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。

以下、本発明の金属電着用陰極板を、電気ニッケルの製造に使用される金属電着用陰極板に適用した実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。

＜１．金属電着用陰極板＞
（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］
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Ｘ」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。

なお、図２では、金属板２の一方の面に突起部２ａを有する例を示しているが、金属板２は、両方の面に突起部２ａを有してもよい。

金属板２の大きさは、特に限定されず、所望の電気ニッケルの大きさや数に応じて適宜選択されればよいが、例えば、一辺１００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下の矩形状の大きさとすることができる。また、金属板２の厚みとしては、突起部２ａを一方の表面に設ける場合には、例えば、１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度であることが好ましく、突起部２ａを両方の表面に設ける場合には、例えば、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度であることが好ましい。金属板２の厚みが過小であると、突起部２ａと平坦部２ｂとによって反りが生じやすくなる傾向がある。また、金属板２の厚みが過大であると、金属板２の重量が増大して取り扱いが困難になる。

金属板２の材質としては、使用する電解液による腐食が小さく、ニッケル等の電着物とゆるい接着しか形成しない金属であれば特に限定されないが、チタン、ステンレス鋼が好ましく挙げられる。

金属板２において、複数の円盤状の突起部２ａは、その表面が後述する非導電膜３から露出して導電部としての機能を果たすとともに、非導電膜３が所定の厚みをもって成膜されるべく、隣接する突起部２ａによって凹状の段差を形成する。以下、突起部２ａのうち、非導電膜３から露出する面を「導電部２ｃ」ということがある。導電部２ｃでは、電解処理によりニッケル４を電着析出する。

円盤状の突起部２ａの大きさは、所望の電気ニッケルの大きさに応じて適宜設定されればよいが、その直径としては、例えば、５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下とすることができる。また、突起部２ａの高さＸは、５０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることがより好ましい。突起部２ａの高さＸが過小であると、金属板２の平坦部２ｂ上に形成される非導電膜３の膜厚が不十分となり、ニッケル４の電着時の応力やその電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃によって欠落しやすくなる。一方、突起部２ａの高さＸが過大であると、例えばスクリーン印刷で非導電膜を形成するとき、塗布回数が多くなり生産性が低下する。また、その高さＸが過大であると、突起部２ａ加工時に金属板２の歪が生じやすくなり、金属板２が反りやすくなるため、非導電膜３の形成が困難になる。なお、金属板２の歪による影響を小さくするため、金属板２の厚みを厚くすることも可能であるが、金属板２の重量が増大して取り扱いが困難になる。

また、金属板２の表面、すなわち、金属板２における円盤状の突起部２ａの表面には、サンドブラストやエッチングにより細かい凹凸を設けてもよい。これにより、突起部２ａに電着したニッケル４が電解処理中に脱落することなく、適度な衝撃で剥ぎ取ることができる。この場合、後述する非導電膜３の膜厚は、金属板２の最大表面粗さＲｚの２倍以上であることが好ましい。非導電膜３の膜厚が金属板２の最大表面粗さＲｚの２倍より小さいと、非導電膜３のピンホールや絶縁不良部分の発生が懸念される。

［非導電膜］
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の表面、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。

ところで、非導電膜３は、図２（ａ）に示すように、厚みが６０μｍ以上の絶縁層３ａと、絶縁層３ａを保護する保護層３ｂとを含んだ積層構造となっており、その保護層３ｂが最表面となっている。なお、絶縁層３ａと保護層３ｂとの間には、その他に任意の層が含まれていてもよい。以下、絶縁層３ａと保護層３ｂについて説明する。

（絶縁層）
絶縁層３ａは、絶縁性を有する層である。絶縁層３ａを構成する材料としては、絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、使用する電解液による腐食が小さく、金属板２との密着性が高い材料であることが好ましい。例えば、さらに成膜が容易であるという観点から、熱硬化樹脂又は光硬化（紫外線硬化等）樹脂により構成することが好ましく、具体的には、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等の絶縁樹脂が挙げられる。

絶縁層３ａは、隣接する突起部２ａによって形成された凹状の段差を有する平坦部２ｂ上に形成されるため、所定の厚みをもって形成されることになる。絶縁層３ａの厚みは、６０μｍ以上である。また、その絶縁層３ａの厚みは、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましい。絶縁層３ａの厚みが６０μｍ未満であると、絶縁層３ａにピンホールが発生してしまい、絶縁性を確保しにくくなる傾向がある。一方で、絶縁層３ａの厚みが過大であると、突起部２ａの高さＸを超えることになり、保護層３ｂを成膜しにくくなる。なお、絶縁層３ａの厚みの上限値は、後述する保護層３ｂの厚みとの関係で適宜設定することが好ましいが、例えば８００μｍ以下とすることが好ましい。

（保護層）
保護層３ｂは、絶縁層３ａ上に形成され、ニッケル４の電着時の応力や電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃から絶縁層３ａを保護する機能を有する。

保護層３ｂは、非導電膜３において絶縁層３ａ上に積層される層であり、陰極板１の表面に露出して電着したニッケル４とも接触する。そのため、保護層３ｂは、ニッケル１４の電着時の応力や電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃を受け、劣化又は欠落が生じやすくなることが予想される。このことから、保護層３ｂにおいては、下層の絶縁層３ａの露出が大きくなる前に再塗布することが好ましく、その点で保護層３ｂを構成する材料としては、必要に応じて絶縁層３ａから剥ぎ取りやすい材料とすることが好ましい。

具体的には、保護層３ｂは、アルカリ水溶液で剥離可能なレジスト材料により構成することが好ましい。アルカリ水溶液で剥離可能なレジスト材料は、熱硬化又は光硬化（紫外線硬化等）による成膜が容易であるとともに、必要に応じて剥離が容易であることから、陰極板１の整備が容易となる。

アルカリ水溶液で剥離可能なレジスト材料としては、めっきレジストとして上市されているものを用いることができ、例えば、瓦応化学工業社製ＰＬＡＳ ＦＩＮＥ ＰＥＲ−３０００、ＰＥＴＥＲＳ社製ＳＤ２１４９ＳＩＴ−ＨＳが挙げられる。

保護層３ｂの厚みは、特に限定されないが、３０μｍ以上であることが好ましい。また、５０μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましく、６０μｍ以上、２００μｍ以下であることが特に好ましい。保護層３ｂの厚みが過小であると、絶縁層３ａを保護することができず、絶縁層３ａの整備が必要となって陰極板１の繰り返し使用が困難となる。一方で、保護層３ｂの厚みが過大であると、その保護層３ｂにより構成される非導電膜３を、突起部２ａの高さＸを大きく超えて成膜しなければならず、実用的ではない。

ここで、上述した絶縁層３ａと保護層３ｂとからなる非導電膜３は、その最小膜厚Ｙが突起部２ａの高さＸと同一以上であることが好ましい。

なお、「非導電膜の最小膜厚Ｙ」は、隣接する突起部２ａの中心間を通る位置における非導電膜３の最小膜厚として定義される。非導電膜３は、図２（ａ）に示すように、隣接する突起部２ａの間では、その表面張力により中央部が盛り上がって形成される。この場合、非導電膜３の最小膜厚Ｙは、突起部２ａの側面と当接する端部の膜厚である。また、非導電膜３は、その膜厚が厚い場合、突起部２ａの表面上に形成されることもある。このときの非導電膜３の最小膜厚Ｙは、突起部２ａの表面上に形成された非導電膜３の膜厚ではなく、平坦部２ｂ上の位置に形成された非導電膜３の膜厚のうちの最小値とする。なお、陰極板１において、選択する突起部２ａの位置によって膜厚に変動はあるものの、そのうちの最小値を最小膜厚Ｙとする。

非導電膜３の最小膜厚Ｙが突起部２ａの高さＸと同一以上であることにより、ニッケル４を陰極板１から剥ぎ取る際に、突起部２ａの周縁部に引っ掛けることなく剥ぎ取ることができる。一方、図３に示すように、非導電膜３の最小膜厚Ｙが突起部２ａの高さＸ未満となる場合には、電着したニッケル４を陰極板１から剥ぎ取る際、例えば、図中の「Ａ」で示す箇所において突起部２ａの周縁部に引っ掛かり、剥ぎ取りづらくなる。

非導電膜３の最小膜厚Ｙの上限は、特に限定されないが、最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差は、２００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。ここで、上述したように、非導電膜３の最小膜厚Ｙは、突起部２ａの高さＸと同一以上であれば特に限定されないが、必要以上に厚くする必要はない。例えば、非導電膜３をスクリーン印刷により突起部２ａの高さＸより２００μｍを超えて塗布することは難しい。スクリーン印刷で突起部２ａの高さＸより膜厚２００μｍ超の非導電膜３を形成しようとすると、複数回に亘ってスクリーン版のパターンのサイズを微調整しながら実施する必要が生じるため、その調整が困難であり生産性が低下してしまう。

なお、スクリーン印刷法によって、金属板２上の平坦部２ｂに非導電膜３を形成する場合、非導電膜３の材料が突起部２ａの表面にも塗布されて導電部２ｃの表面積が減少し、初期の電流密度が増加することがあるが、電着したニッケル４の特性に不具合が発生しなければ問題ない。また、突起部２ａの表面上に付着した非導電膜３は、膜厚が非常に薄いため欠落しやすいが、平坦部２ｂ上に形成される非導電膜３は、膜厚が厚く欠落が抑制されるため問題ない。

（２）陰極板を用いた電気ニッケルの製造
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の表面が導電部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の導電部２ｃより成長したニッケル４同士が接触する前に電着を終了することが好ましい。そして、ニッケル４の電着が終了した後、陰極板１からそのニッケル４を剥ぎ取ることで、１枚の陰極板１より複数の小塊状の電気ニッケルを得ることができる。

上述したように、陰極板１において、非導電膜３は、絶縁層３ａと、絶縁層３ａを保護する保護層３ｂとの積層構造の構成となっている。そのため、保護層３ｂにより保護されている絶縁層３ａは、ニッケル４の電着時の応力及び剥ぎ取りによっても、劣化又は欠落が生じにくい。一方で、保護層３ｂは、ニッケル４の剥ぎ取り等によって劣化又は欠落等が生じやすくなると予想されるが、その保護層３ｂのみの交換（剥ぎ取り、再塗布）という簡易な整備ですむ。したがって、簡易な整備を行いながら、陰極板１を繰り返し使用することができ、絶縁層のみからなる非導電膜を交換して整備する場合に比べ、整備コストの低減、生産性の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態に係る陰極板１は、ニッケル４を電着したが、ニッケルに限定されず、銀、金、亜鉛、錫、クロム、コバルト、又はこれらの合金を電着してもよい。

＜２．金属電着用陰極板の製造方法＞
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以外の表面に絶縁層３ａを形成する第２工程（図４（ｂ））と、絶縁層３ａ上に保護層３ｂを形成する第３工程（図４（ｃ））とを有する。

［第１工程］
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Ｘ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、特に限定されず、例えば、ウェットエッチング加工、エンドミル加工、レーザー加工等により行うことができる。

例えば、平板状のステンレス鋼板をウェットエッチングで加工する場合には、ステンレス鋼板の表面に感光性のエッチングレジストを塗布し、続いて、所望のパターンを描画したフィルムやガラスを通して露光し、エッチングする部分のエッチングレジストを現像処理により除去する。そして、現像処理されたステンレス鋼板をエッチング液（例えば、塩化第二鉄溶液）に付け、エッチングレジストが除去されたステンレス鋼板の一部を除去し、最後にエッチングレジストを剥離することで、所望のパターンに対応した、複数の円盤状の突起部２ａを形成することができる。

なお、突起部２ａは、金属板２の一方の表面のみに形成してもよいし、金属板２の両方の表面に形成してもよい。

［第２工程］
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、絶縁層３ａを形成する。絶縁層３ａの形成方法としては、特に限定されず、スクリーン印刷により行うことができる。絶縁層３ａ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。

［第３工程］
第３工程では、絶縁層３ａ上に保護層３ｂを形成し、絶縁層３ａと保護層３ｂとからなる非導電膜３を形成する。保護層３ｂの形成方法としては、特に限定されず、絶縁層３ａと同様に、スクリーン印刷により行うことができる。保護層３ｂ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。

本実施の形態に係る陰極板の製造方法によれば、上述した簡易な方法により、簡易な整備で繰り返し使用可能な陰極板１を得ることができる。

以下に、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、便宜上、図１乃至図６で示した部材と同一の機能をもつ部材には同一符号を付して説明する。

＜陰極板の作製＞
［実施例１］
図１、図２に示すような陰極板１を作成した。具体的には、まず、２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製の金属板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Ｘ３００μｍとし、隣接する突起部２ａの中心間距離は２１ｍｍとした。

次に、スクリーン印刷法により、熱硬化性エポキシ樹脂を金属板２における平坦部２ｂ上に塗布し、１５０℃６０分の加熱により硬化させ、厚みが約２５０μｍの絶縁層３ａを形成した。続いて、スクリーン印刷法により、アルカリ水溶液で剥離可能な熱硬化性レジスト（ＰＥＴＥＲＳ社製、ＳＤ２１４９ＳＩＴ−ＨＳ）を絶縁層３ａ上に塗布し、１３０℃３０分の加熱により硬化させ、厚みが約６０μｍの保護層３ｂを形成した。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、隣接する突起部２ａの中心間を通る位置における非導電膜３の最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差を任意の１０か所で測定したところ、１０〜２０μｍの範囲であり、したがって、非導電膜３の最小膜厚Ｙは３１０μｍであった。

［実施例２］
金属板２の突起部２ａの高さＸを４００μｍとし、絶縁層３ａと保護層３ｂとが積層されてなる非導電膜３を所定の厚みで平坦部２ｂ上に形成した以外は、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、非導電膜３の最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差を任意の１０か所で測定したところ、１０〜３０μｍの範囲であり、したがって、非導電膜３の最小膜厚Ｙは４１０μｍであった。

［実施例３］
金属板２の突起部２ａの高さＸを１００μｍとし、絶縁層３ａと保護層３ｂとが積層されてなる非導電膜３を所定の厚みで平坦部２ｂ上に形成した以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作成した。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、非導電膜３の最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差を任意の１０か所で測定したところ、１００〜１４０μｍの範囲であり、したがって、非導電膜３の最小膜厚Ｙは２００μｍであった。

［実施例４］
金属板２の突起部２ａの高さＸを５００μｍとし、絶縁層３ａと保護層３ｂとが積層されてなる非導電膜３を所定の厚みで平坦部２ｂ上に形成した以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作成した。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、非導電膜３の最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差を任意の１０か所で測定したところ、−１５０〜−１００μｍの範囲であり、したがって、非導電膜３の最小膜厚Ｙは３５０μｍであった。

［比較例１］
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。このようにして作製した陰極板１１において、レーザー変位計により、絶縁層３ａの膜厚を任意の１０か所で測定したところ、９０〜１１０μｍの範囲であった。

［比較例２］
２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製の平板状の金属板１２に、直径１４ｍｍとなる導電部１２ａを残して、スクリーン印刷法により、アルカリ水溶液で剥離可能な熱硬化性レジスト（ＰＥＴＥＲＳ社製、ＳＤ２１４９ＳＩＴ−ＨＳ）を塗布し、１３０℃４０分の加熱により硬化させて保護層を形成し、陰極板１１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、非導電膜１３（保護層３ｂ）の膜厚を任意の１０か所で測定したところ、３０μｍであった。

［比較例３］
金属板の突起部の高さＸを１００μｍとし、平坦部に絶縁層と保護層とが積層されてなる非導電膜を所定の厚みで形成した以外は、実施例１と同様に、金属電着用陰極板を作成した。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、非導電膜の最小膜厚Ｙと突起部２ａの高さＸとの差を任意の１０か所で測定したところ、１０〜３０μｍの範囲であり、したがって、非導電膜の最小膜厚Ｙは１１０μｍであった。

［比較例４］
２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製の金属板に、ウェットエッチングを施し、高さが２０００μｍとなる突起部（１８個）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。

＜電気ニッケルの製造＞
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、対向させ浸漬した。そして、初期電流密度７１０Ａ／ｍ^２、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。

＜評価＞
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。保護層３ｂを有する陰極板１においては、ニッケル４の電着と剥ぎ取りを２回繰り返す毎に、保護層３ｂをアルカリ水溶液で剥ぎ取り、再度保護層３ｂを形成した。非導電膜の欠落が広がると、隣接する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が得られない。したがって、非導電部が導電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、この時点までの繰り返し回数を評価した。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。

下記表１に、陰極板の構成とともに評価結果を示す。

表１に示すように、金属板２の平坦部２ｂに、絶縁層３ａと保護層３ｂとからなる非導電膜３が形成された陰極板１を用いた実施例１〜３では、保護層３ｂの交換を行いながら、ニッケル４の電着と剥ぎ取りを２０回繰り返したが、使用を中止するまでには至らず、繰り返し利用することができ、効率よく電気ニッケルを得ることができた。

なお、実施例４では、繰り返し使用することができたものの、ニッケル４が突起部２ａの周縁部が引っ掛かり、若干そのニッケル４の剥ぎ取りにくさを感じた。このことから、ニッケル４の剥ぎ取りの点からすると、絶縁層３ａと保護層３ｂとからなる非導電膜３の最小膜厚Ｙは、突起部２ａの高さＸ以上が好ましいことがわかる。

一方、平板状の金属板１２に非導電膜１３（絶縁層）が形成された陰極板を用いた比較例１では、７回程度の使用で、絶縁層が欠落し始めてしまい、十分に繰り返し使用することができなかった。また、平板状の金属板１２に保護層のみが形成された陰極板を用いた比較例２では、ピンホールが発生し、絶縁が十分ではなく、所望の形状の電気ニッケルが得られなかった。また、絶縁層の膜厚が５０μｍと小さい陰極板を用いた比較例３でも、ピンホールが発生し、絶縁が十分ではなく、所望の形状の電気ニッケルが得られなかった。

１ 陰極板
２ 金属板
２ａ 突起部
２ｂ 平坦部
２ｃ 導電部
３ 非導電膜
３ａ 絶縁層
３ｂ 保護層
４ ニッケル

Claims (9)

1. 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、
   前記非導電膜は、厚みが６０μｍ以上である絶縁層と、前記絶縁層を保護する保護層とを含む、
   金属電着用陰極板。
2. 前記非導電膜の保護層は、アルカリ水溶液で剥離可能なレジスト樹脂からなる、
   請求項１に記載の電気ニッケル製造用陰極板。
3. 前記非導電膜は、隣接する前記突起部の中心間を通る位置における最小膜厚が前記突起部の高さと同一以上である、
   請求項１又は２に記載の金属電着用陰極板。
4. 前記非導電膜の絶縁層は、エポキシ系樹脂からなる、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属電着用陰極板。
5. 前記突起部の高さは、１００μｍ以上１０００μｍ以下である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の金属電着用陰極板。
6. 隣接する前記突起部の中心間を通る位置における前記非導電膜の最小膜厚と、前記突起部の高さとの差は、２００μｍ以下である、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金属電着用陰極板。
7. 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乃至６のいずれか１項に記載の金属電着用陰極板。
8. メッキ用電気ニッケルの製造に使用される、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の金属電着用陰極板。
9. 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、複数の円盤状の突起部を配列させて形成する第１工程と、
   前記金属板の突起部以外の表面に、厚みが６０μｍ以上である絶縁層を形成する第２工程と、
   前記絶縁層上に保護層を形成し、前記絶縁層と前記保護層とからなる非導電膜を形成する第３工程と、を有する、製造方法。

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