(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不溶性陽極及び被処理物に接続された電源と、めっき液を収容しためっき液槽とを備え、該めっき液槽から被処理物にめっき液を送給すると共に、上記不溶性陽極及び被処理物に電圧を印加することによって、該被処理物にめっき処理を施すめっき処理装置であって、上記めっき処理装置に、上記めっき液槽にめっき液を送給する補給槽と、該補給槽にめっき原料を供給する原料供給装置とを設け、該原料供給装置から補給槽にめっき原料を供給してめっき液中に溶解させ、このめっき液は上記補給槽と上記めっき液槽との間を循環するように構成したことを特徴とするめっき処理装置。
【請求項２】
上記補給槽と上記めっき液槽との間の循環は、上記補給槽からポンプを介して配設した配管により上記補給槽を上記めっき液槽に連結し、上記ポンプによってめっき液を圧送して上記補給槽から上記めっき液槽に送給するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のめっき処理装置。
【請求項３】
上記補給槽と上記めっき液槽との間の循環は、上記めっき液槽からオーバーフローによってめっき液が上記補給槽に戻ることによってめっき液が循環するように構成したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のめっき処理装置。
【請求項４】
上記原料供給装置から上記補給槽に供給される原料の量を調整する補給量制御装置を備え、上記電源及び原料供給装置に該補給量制御装置を連結すると共に、上記めっき液槽にはＰＨメーターを配設し、該ＰＨメーターも上記補給量制御装置に接続し、上記補給量制御装置に、電源から積算通電量のデータを取り込み、このデータからめっき処理に費やした金属イオンの消費量を算出し、この金属イオンに相当するめっき原料の量のデータを原料供給装置に送り、該原料供給装置からこの消費された分のめっき原料を補給槽に補給すると共に、上記めっき液槽の中のＰＨをＰＨメーターによって検出し、その値が一定範囲内に収まるように上記原料供給装置を制御するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のめっき処理装置。
【請求項５】
上記補給槽に超音波撹拌装置を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のめっき処理装置。
【請求項６】
上記めっき原料として炭酸ニッケルを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のめっき処理装置。
【請求項７】
上記請求項１〜６のいずれかに記載されためっき処理装置を用いてめっき処理を行うことを特徴とするめっき処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸ニッケルによって中空状の被処理物に電気めっきを施す場合に、効率良くニッケルイオンをめっき液槽に補給できるめっき処理装置及びこの装置を用いためっき処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中空状に形成された被処理物の内面に電気めっきを施すめっき処理装置には、特開平７−３０５１９８号公報に開示されているように、可溶性陽極物質としてニッケルペレットを用い、該ニッケルペレットを供給することによってニッケルイオンを補給するようにした補給装置を備えたものがある。
しかし、上記めっき処理装置は以下の点で問題があった。
１）上記ニッケルペレットを供給する補給装置は複雑な構造を有するため、コストが高かった。
２）また、ニッケルペレットが消費されて小さくなった場合には、ペレット間に隙間が発生しやすくなり、ニッケルペレットの溶解が不均一となってニッケルイオン濃度が低下するおそれがあった。
３）ニッケルペレットから、不溶性の粒状物質であるスライム（陽極泥さともいう）が生成して浴中に浮遊するおそれがあった。このスライムはめっき不良の原因となるために除去する必要がある。
【０００３】
従って、陽極に不溶性陽極を使用し、ニッケルイオンの補給を炭酸ニッケル粉末を溶解させることによる方法が好ましいが、高速でめっきをする場合、炭酸ニッケルの溶解が間に合わず、炭酸ニッケル粒子がめっき皮膜中に共析されてしまうという問題があった。これに対して、めっき液槽に濾過器を配設する方法も考えられるが、ＳｉＣ粒子を分散させためっき液は使用することができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、不溶性陽極を用いて高速めっき処理を行う場合でも、めっき液中にめっき原料が十分に溶解するめっき処理装置及びこの装置を用いためっき処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るめっき処理装置は、上記目的を達成するため、不溶性陽極及び被処理物に接続された電源と、めっき液を収容しためっき液槽とを備え、該めっき液槽から被処理物にめっき液を送給すると共に、上記不溶性陽極及び被処理物に電圧を印加することによって、該被処理物にめっき処理を施すめっき処理装置であって、上記めっき処理装置に、上記めっき液槽にめっき液を送給する補給槽と、該補給槽にめっき原料を供給する原料供給装置とを設け、該原料供給装置から補給槽にめっき原料を供給してめっき液中に溶解させ、このめっき液を補給槽から上記めっき液槽に送給するように構成している。
【０００６】
上記めっき処理装置によれば、陽極としてコストが安価な不溶性陽極を用いているため、陽極のメンテナンスがほとんど不要になり、めっき処理の処理能力が大幅に向上する。また、めっき液槽とは別に補給槽を設けているため、めっき原料を十分にかつ確実に溶解させることが可能になり、例えばめっき原料に炭酸ニッケル粒子を用いた場合、高速でめっき処理を行っても、該炭酸ニッケル粒子がめっき被膜中に共析することがない。上記被処理物としては、例えば内部が中空状に形成されたシリンダー等であり、不溶性陽極を該被処理物の内部に配設することによって、被処理物の内面にめっきを施すことが可能である。
また、本発明に係るめっき処理装置の一態様では、上記電源及び原料供給装置に補給量制御装置を連結し、該補給量制御装置に、電源から積算通電量のデータを取り込み、このデータからめっき処理に費やした金属イオンの消費量を算出し、この金属イオンに相当するめっき原料の量のデータを原料供給装置に送り、該原料供給装置からこの消費された分のめっき原料を補給槽に補給するように構成している。
上記めっき処理装置によれば、めっき液中における金属イオン濃度を常に均一に保持できるため、めっき品質が安定する。
【０００７】
さらに、本発明に係るめっき処理装置の別の態様では、上記補給槽に超音波撹拌装置を配設している。
この超音波撹拌装置で超音波撹拌を行うことにより、めっき原料をめっき液中に素早く溶解するため、大きな電流密度でめっき処理を施す場合にも、金属イオンの補給を迅速に行える。このため、金属イオンの供給不足から生じるめっきヤケ等のめっき不良を防ぐことができ、品質の安定につながる。また、大きな電流密度でのめっき処理が可能になるため、短時間でめっきを行うことができる。
なお、本発明に係るめっき処理装置の更に別の態様では、上記めっき原料として炭酸ニッケルを用いている。
また、本発明に係るめっき処理方法は、上記のめっき処理装置を用いてめっき処理を行う方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るめっき処理装置及びこの装置を用いためっき処理方法について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係るめっき処理装置は、中空状に形成された被処理物、例えばシリンダ等の内面にめっき液を循環させて大きな電流密度で高速めっきする場合、陽極に不溶性陽極を用いて該陽極をメンテナンスフリーにすると共に、炭酸ニッケル粉末がめっき皮膜中に共析されないように、めっき液槽とは別に補給槽を設け、該補給槽にて炭酸ニッケルを溶解するものである。
【０００９】
図１は本発明に係るめっき処理装置１の全体を示す概念図である。このめっき処理装置１は、大別すると、めっき装置３、めっき液槽５及び補給装置７を備えている。
まず、めっき装置３について説明する。このめっき装置３の外側は、上部フレーム８、側部フレーム９、及び下部フレーム１０によって囲まれている。該下部フレーム１０の上部には、絶縁板１２を介して正の電極板１３が配設されており、この正の電極板１３の上部には、別の絶縁板１５を介して負の電極板１７が配設されている。また、該負の電極板１７の上部には、内部が中空に形成された被処理物であるシリンダ２０が載置されており、このシリンダ２０の上部には、パッキング２２を介して上部治具２４が配設されている。これらの絶縁板１２から上部治具２４までの各部材の中央には、シリンダ２０の内部の穴と同一の径を有する穴がそれぞれの部材に貫通して穿設されており、かつ、これら複数の穴の中心は全て同一軸線上に位置するように構成されている。
【００１０】
一方、上部フレーム８の上部にはエアシリンダ３０が下方に向けて設けられ、該エアシリンダ３０の先端には、押圧板３２を有する押圧ロッド３３が伸縮可能に取り付けられている。そして、該エアシリンダ３０を作動させて押圧板３２を上部治具２４に押し付けることによって、シリンダ２０を下方に押さえて固定することができる。
また、直流電源３５の正極３７は、上記正の電極板１３に接続され、負極３９は負の電極板１７に接続されている。この正の電極板１３の電極支持部４１には、略筒状に形成された不溶性陽極４３が、絶縁板１２から上部治具２４まで貫通して設けられた内部空間４５の略中央部に配設されている。該不溶性陽極４３としては、例えばチタン、黒鉛、白金族金属又はそれらの酸化物等を好適に用いることができ、この不溶性陽極４３を使用することにより、陽極のメンテナンスがほとんど不要になり、メッキ処理の処理能力が向上する。
【００１１】
上述しためっき装置３にめっき液４７を供給するめっき液槽５には、計４本の配管５０〜５３が連結されており、このうちの２本５０，５１はめっき装置３に接続されており、他の２本５２，５３は補給槽６０に接続されている。即ち、めっき液槽５から陽極４３の下端部に配設された液流入部６１に向かってポンプ６２を介して一方の配管５０が接続されており、他方の配管５１は、上部治具２４の側部に配設された液流出部６５に接続されている。また、めっき液槽５と補給槽６０を結ぶ配管は、補給槽６０に向かって配設された配管５２と、該補給槽６０からポンプ６６を介して配設された配管５３である。さらに、めっき液槽５内の下部にはＰＨメーター６９が配設されており、該ＰＨメーター６９は、後述する補給量制御装置を構成する演算処理装置（パソコン）７２に接続されている。
【００１２】
補給装置７は、図３にも示すように、炭酸ニッケルを溶解しためっき液４７が収容された補給槽６０と、該補給槽６０内に炭酸ニッケル粉末を補給する粉末フィーダ７７と、該補給槽６０内に供給される炭酸ニッケル粉末の溶解を促進させる超音波撹拌装置８０と、上記粉末フィーダ７７から補給槽６０に供給される炭酸ニッケル粉末の量を調整する補給量制御装置８１とを備えている。
上記補給槽６０は、上述したように、配管５２，５３を介してめっき液槽５に連結されており、該めっき液槽５にポンプ６６によってめっき液４７を圧送すると共に、該めっき液槽５からオーバーフローによってめっき液４７が補給槽６０に戻ることによってめっき液４７が循環している。この補給槽６０に炭酸ニッケル粉末が供給され、めっき液４７に溶解することによって、めっきで消費されるめっき液４７中のニッケルイオンの補給をすることができる。なお、炭酸ニッケル粉末は補給槽６０内での撹拌とポンプ６６の圧送時の撹拌によってめっき液４７中に溶解する。
【００１３】
上記粉末フィーダ７７の上部は投入口８６であり、側部には斜め下方に向けて排出口８８が配設されているため、この投入口８６に炭酸ニッケル粉末を入れ、排出口８８から該炭酸ニッケル粉末を補給槽６０に供給することができる。
上記超音波撹拌装置８０は、補給槽６０の底面に設けられた超音波発振子９０と、該超音波発振子９０に配線９１を介して接続され、補給槽６０の外部に配設されたコントローラ９３とを備えている。この超音波発振子９０は、コントローラ９３において超音波発振の設定条件を変えることによって、発振される超音波の周波数や振幅等を変えることができる。この超音波撹拌装置８０によって、補給槽６０のめっき液４７中への炭酸ニッケル粉末の溶解が更に促進されるため、めっきを高速で行う場合に非常に有効である。
【００１４】
上記補給量制御装置８１は、上記直流電源３５と粉末フィーダ７７に配線９４，９５を介して接続されたパソコン７２から構成されている。炭酸ニッケルの供給量はめっきの通電量からニッケルイオンの消費量を換算して行う。つまり、まず、めっき処理によって積算された電流量（アンペア×時間）のデータを直流電源３５からパソコン７２に取り込んで、ニッケルイオンの消費量を算出する。次いで、この消費された分のニッケルイオン量に相当する量の炭酸ニッケル粉末量を算出し、粉末フィーダ７７にデータを送る。この粉末フィーダ７７もパソコン７２によって制御されており、該粉末フィーダ７７から所定の炭酸ニッケル粉末が補給槽に供給され、めっき液中のニッケルイオン濃度を一定に保持することができる。
基本的には、上述した制御方法によってニッケルイオン濃度を保持できるが、これ以外にも、めっき液槽５の中のＰＨをＰＨメーター６９によって検出し、その値が一定範囲内に収まるように粉末フィーダ７７を制御することによって、ニッケルイオン濃度を更に安定して保持することができる。
【００１５】
上記構成を有するめっき処理装置１によるめっき液４７の流れを以下に簡単に説明する。
まず、めっき液槽５からポンプ６２によってめっき液４７を液流入部６１に圧送する。このめっき液４７は、図１，２の矢印で示すように、めっき装置３の内部空間４５を上方に向かって流れ、液流出部６５から配管５１を介してめっき液槽５に戻る。このようにして、めっき液槽５とめっき装置３との間をめっき液４７は常に循環しているが、シリンダ２０の内面にめっきを施すとめっき液４７の濃度が徐々に薄くなるため、高い濃度のめっき液４７を補給槽６０からめっき液槽５に供給する。この供給方法は、上述したように、配管５２，５３を介してめっき液４７を補給槽６０とめっき液槽５との間を循環させることによって行う。また、補給槽６０には、粉末フィーダ７７から炭酸ニッケル粉末が供給される。この補給槽６０内では、超音波発振子９０が超音波振動をし、この振動がめっき液４７に伝達されるため、上記炭酸ニッケル粉末がめっき液４７に容易にかつ確実に溶解させることができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、陽極のメンテナンスがほとんど不要になり、めっきの処理能力も向上する。また、めっき液の濃度もほぼ均一にできるため、安定しためっき品質を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るめっき処理装置全体を示す概略図である。
【図２】図１のめっき装置を拡大した概略図である。
【図３】図１のめっき液槽と補給槽を拡大した概略図である。
【符号の説明】
１  めっき処理装置
３  めっき装置
５  めっき液槽
８  上部フレーム
９  側部フレーム
１０  下部フレーム
１２，１５  絶縁板
１３，１７  電極板
２０  シリンダ
２２  パッキング
２４  上部治具
３０  エアシリンダ
３２  押圧板
３３  押圧ロッド
３５  直流電源
３７  正極
３９  負極
４１  電極支持部
４３  不溶性陽極
４５  内部空間
４７  めっき液
５０，５１，５２，５３  配管
６０  補給槽
６１  液流入部
６２，６６  ポンプ
６５  液流出部
６９  ＰＨメーター
７２  パソコン
７７  粉末フィーダ
８０  超音波撹拌装置
８１  補給量制御装置
８６  投入口
８８  排出口
９０  超音波発振子
９１，９４，９５  配線
９３  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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