(57)【要約】【課題】電気鋳造法による高精度な金属微細管の製造方法を提供する。【解決の手段】製造方法は、陰極回転方式による電気鋳造法であり、電鋳メッキ浴の基本配合は、主成分の単純塩、錯塩、ホウフッ酸塩、ピロリン酸塩、スルファミン酸塩またはアミン系塩である金属化合物成分いずれかに、必要に応じ塩化物成分、ｐＨ緩衝剤成分を組成し、更に所定量の塩を含む有機硫黄化合物成分を添加するが、電鋳メッキ浴中で電離した該塩を含む有機硫黄化合物は、電鋳における直流電圧の印加で陰極である母材芯線表面に離型効果となる剥離皮膜の形成、または電鋳物に僅かな圧縮の内部応力を与え剥離を促進させる成分である為、前記、電鋳メッキ浴で母材芯線の両端部を真直に支持し回転させながら該母材芯線表面に均一に金属電着させた電鋳体は、母材である芯線を引き抜くか、または押し出す事で容易に除去し微細孔が作製でき、更に内径及び外径の中心が一致した高い同心度を有す高精度な金属微細管が製造される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造方法は、電鋳メッキ浴に所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加した、陰極回転方式による電鋳法であり、陰極部である円筒形状の母材導電性芯線の両端を真直に支持し、該芯線を中心軸に回転させ所望外径寸法まで外周部に均一に金属電着させ、得られた電鋳体の母材である該芯線を引き抜くか、または押し出す事で除去した貫通孔である微細孔を作製し製造する事を特徴とする電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【請求項２】
前記、製造方法により、母材導電性芯線を、複数本使用し金属電着した電鋳体の、複数の該芯線を引き抜くか、または押し出し除去する事で、必要に応じた複数の貫通孔である微細孔を作製できる事を特徴とする請求項１記載の電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【請求項３】
電鋳メッキ浴の基本配合は、主成分の単純塩、錯塩、ホウフッ酸塩、ピロリン酸塩、スルファミン酸塩またはアミン系塩である金属化合物成分いずれかに、必要に応じ塩化物成分、ｐＨ緩衝剤成分を組成し、更に所定量の塩を含む有機硫黄化合物成分を添加するが、該塩を含む有機硫黄化合物成分は、直流電圧の印加で陰極である母材芯線表面に離型効果となる剥離皮膜の形成または電鋳物に圧縮の内部応力を与える成分である事を特徴とする請求項１、２記載の電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【請求項４】
前記、塩を含む有機硫黄化合物成分は、一種または、二種以上の混合組成で添加する事を特徴とする請求項１、２または３記載の電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【請求項５】
金属微細管は、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、コバルト、タングステン及びそれらの合金からなる群から選ばれた一種である事を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法により製造された事を特徴とする電鋳法による高精度な金属微細管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、所定量の塩を含む有機硫黄化合物の添加により離型効果を得る電鋳メッキ浴を用いた電気鋳造法であり、高精度な金属微細管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】一般に微細管部品は、光通信に使用される光ファイバ接続部品である光フェルール、メカニカルスプライス、微細孔ではないが高い内径精度が要求され光コネクタ同士を突き合わせ接続する管状部品である接続スリーブ、また、医療器関連においては、注射針、カテーテルなどの工業製品に使用されており産業上において高い有用性がある。近年、特に高精度、高品質が要求される光通信部品においては、市場での需要が増大化傾向にあるが、微細孔のある円筒形状体（微細管）を切削、研削または研磨による機械加工を施し、外径、内径、または同心度をミクロンオーダー以下の寸法精度で仕上げ製造されており、機械加工を施すうえで、より優位性の高い高精度である微細管が必要とされ、また簡易で量産化が可能な微細管の製造方法が要望されている。【０００３】微細管の製造方法としては、金型を使用し高温下での焼成により成型する方法、金属板を絞り製造する方法があり、また本製造方法でもある電鋳法においては、母材芯線除去後の貫通孔を微細孔とした製造方法がある。前記、電鋳法における母材芯線除去方法には、母材である芯線外周部に金属電着させ、得られた電鋳体中の該母材芯線を薬品または加熱により溶解し除去する方法、樹脂である母材芯線の表面に無電解により金属被膜を形成し、更にその表面に金属電着させ該金属被膜を残し、樹脂である該母材芯線を引き抜き除去する方法、また、予め母材芯線の表面に離型処理を施し、該母材芯線外周部に金属電着させ、得られた電鋳体中の該母材芯線を引き抜きまたは押し出し除去する方法があり微細管の製造方法とされた。尚、前述の方法により製造された微細管は、最終的に精密な機械加工が施され工業製品に仕上げられる（特許文献１参照、特許文献２参照、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許公開平４−３１１５８９
【特許文献２】特許公開平１１−１９３４８５
【特許文献３】国際公開番号ＷＯ００／３１５７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】微細管である製品は、機械加工では困難とされる長寸で優れた内径精度である微細孔を有し、更には、光通信部品である光フェルールに代表されるように、内径の中心と外径の中心が極めて高精度に一致した高い同心度も要求される。【０００５】微細管の製造方法は、前述したように高温下で焼成し成型する製造方法、金属板を絞る製造方法あるいは電鋳による製造方法があるが、現在、優れた寸法精度が要求される光通信部品である光フェルールの製造には、高温下での焼成により成型したジルコニアセラミックスに、機械加工を施し製造する方法が主流とされているが、硬質であるがゆえに難加工であり、微細孔の研磨加工が必要とされる為、歩留まりの低下をまねき、また、生産工程数の増加、生産性の低下、設備コストがかかるなどの問題もあった。一方、電鋳による製造方法であり母材芯線の表面に離型処理を施し、該母材芯線を引き抜きまたは押し出し除去する方法であれば、加工性に優れた金属素材または硬度が選定でき、生産工程数が少ない、生産性が高い、設備コストも低いという利点があり、また、最も重要とされる寸法精度においては、高い同心度をもつほかに、極めて精度の高い芯線を母材に使用する為、機械加工を要せず高精度な微細孔の作製も可能となり最適な微細管の製造方法といえるが、母材芯線除去においての信頼性に欠ける為、歩留まりの低下をまねくという問題が生じた。【０００６】かかる問題を解決する方法としては、電鋳メッキ浴に所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加し母材芯線除去性の向上を図った陰極回転方式による電鋳法であり、陰極部である導電性芯線の両端を真直に支持し、該芯線を中心軸に回転させ、所望の外径寸法まで金属電着させ電鋳体を作製するが、前記、電鋳体は、陽極及び陰極である母材芯線に直流電圧の印加と同時に、電鋳メッキ浴に配合された塩を含む有機硫黄化合物成分の電離物が、該母材芯線外周部に吸着され剥離皮膜を形成する為、該母材芯線と電鋳物との結合力が低下し、更に、金属電着させた該電鋳物に僅かな圧縮内部応力を与える為、母材芯線との剥離効果を促進させる。つまり、電気化学的に形成された皮膜と物理的な金属の圧縮内部応力の相乗効果により、該母材芯線を引き抜くか、または押し出す事で容易に除去でき、母材芯線除去の信頼性の向上を図るとともに、機械加工を要せずに高精度な微細孔を作製する事ができる。更には、陰極回転方式の電鋳法である為、母材芯線表面には、均一に金属電着物が形成され、内径の中心と外径の中心が一致した高い同心度を得る事で、機械加工による同心度補正の必要のない高精度な金属微細管が製造できる。また、同様な製造方法により複数本の母材芯線を用い電鋳し、複数本の該母材芯線を除去する事で、長尺な電鋳体に必要に応じた複数の高精度な微細孔を作製する事も可能である。【０００７】本発明は、かかる実情に鑑みされたものであり、その目的は、電鋳メッキ浴に所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加し、母材芯線除去の信頼性の向上を図った陰極回転方式による電鋳法であり、極めて外形形状の優れた母材芯線に金属電着させ、該母材芯線を引き抜くか押し出し除去する事による高精度の微細孔または同心度を有す金属微細管の製造方法を提供する事にある。
【発明が解決するための手段】
【０００８】本発明に従えば、電鋳法による金属微細管の製造方法であって、所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加した電鋳メッキ浴による陰極回転方式の電鋳により、母材芯線に金属電着させた電鋳体の該母材芯線を引き抜くかまたは押し出す事で容易に除去でき製造される高精度な金属微細管の製造方法が提供される。
【０００９】本発明の製造方法においては、所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加した電鋳メッキ浴を用いた陰極回転方式の電鋳法であり、真円度、外径寸法及びその表面形状精度の優れた母材芯線の両端部を一定の張力で支持し真直させ、該電鋳メッキ浴中に浸漬し、該母材芯線を中心軸とし回転させながら均一に金属電着させる事で該母材芯線と相似断面形状である円筒形状の電鋳体が得られ、両端に露出した未電着部である該母材芯線の一端を引き抜く事で容易に除去でき、真円度、内径寸法及びその内径表面形状精度の優れた母材芯線外形形状の貫通孔である微細孔または高い同心度を有す微細管が製造され金属微細管の製造方法とする。
【００１０】前記、電鋳体を長さ調整により切断する場合においては、薄刃カッターを使用し所定寸法に切断するが、母材芯線の除去方法は、切断面を研磨加工後に、切断面中心部にある該母材芯線を超硬ピンで押し出す事で除去するか、あるいは押し出しにより他端に突出した芯線を引き抜く事で容易に除去する事ができる。
【００１１】また、母材である導電性芯線を、一本に限らず複数本使用し金属電着した電鋳体であれば、必要に応じ複数の該芯線を引き抜くか、または押し出し除去する事で、貫通孔である微細孔を複数作製する事も可能となる。
【００１２】本発明の製造方法による電鋳メッキ浴は、基本配合とし、主成分の単純塩、錯塩、ホウフッ酸塩、ピロリン酸塩、スルファミン酸塩またはアミン系塩である金属化合物成分のいずれかに、必要に応じ塩化物成分、ｐＨ緩衝剤成分を組成し、所定量の塩を含む有機硫黄化合物成分を添加するが、電鋳メッキ浴中で電離した、前記、塩を含む有機硫黄化合物成分の電離物は、直流電圧の印加により陰極である母材表面に吸着し剥離皮膜が形成され、該母材芯線と電鋳物との結合力を低下させる。更には、電鋳物は僅かな圧縮の内部応力をもつ為、母材芯線との剥離効果を促進させ、該母材芯線を引き抜くか、または押し出す事で容易に除去でき貫通孔である微細孔が作製でき高精度な金属微細管の製造が可能となる。
【００１３】前記、塩を含む有機硫黄化合物成分は、一種または、二種以上の混合組成で電鋳メッキ浴へ添加するが、添加量は電鋳物に著しい金属脆化が起こらない程度であり離型に適した分量を添加する事とする。
【００１４】本発明の製造方法では、微細管の内径寸法は芯線の外径寸法で決定され、微細管の内径表面形状精度もまた芯線の外径表面形状精度で決定される為、高精度である外形形状を有する芯線を母材に用いる事により極めて精度の高い微細孔を有す金属微細管を得る事ができる。
【００１５】母材芯材の材料としては、ピアノ線に用いられる材料、ステンレス、鋼、鋼に諸元素を添加した特殊鋼が好適である。
【発明の効果】
【００１６】本発明の母材芯線除去性に優れた所定量の塩を含む有機硫黄化合物を添加した電鋳メッキ浴を用いた電鋳法による金属微細管の製造方法により、該母材芯線除去の信頼性が向上でき、極めて真円で内径寸法及び表面形状精度の優れた微細孔と、内径の中心と外径の中心が一致した高い同心度を有す高精度な金属微細管が製造された。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１７】以下、本発明の製造方法の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】最初に、本発明の金属微細管を電鋳により製造する装置について図１．陰極回転方式電鋳装置略図を参照しながら説明する。図１に示した装置は、電鋳浴槽１５と、その槽内に充填された電鋳メッキ浴１、また、電鋳メッキ浴加熱ヒーター１４、陽極２及び陰極３を備える。陽極２は、電鋳浴槽１５の底部に設置されたベース１６上に設置する。陰極３は、後述するように、支治具上に設けられており、支治具の上下端部間に張られた芯線５は、電気的に接続されている。支治具に設置した芯線５は駆動モーター１１及びモーターに連動したシャフト１３が回転する事で、ギヤー１２ａ、１２ｂを介し、芯線５を中心軸とし回転する。また、循環、攪拌には、電鋳メッキ浴１をポンプ１７で引き上げ、濾過塔１７を介し、ベース１６上の噴射用ノズル１０から噴射される。
【００１９】電鋳メッキ浴１は、芯線５の周囲に電鋳しようとする金属の素材に応じて決定され、例えばニッケルまたはその合金、鉄またはその合金、銅またはその合金、コバルトまたはその合金、タングステン合金、微粒子分散金属などの電鋳用金属を用いる事ができ、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、スルファミン酸第一鉄、ホウフッ化第一鉄、ピロリン酸銅、硫酸コバルト、硫酸銅、ホウフッ化銅、ケイフッ化銅、チタンフッ化銅、アリカノールスルフォン酸銅、硫酸コバルト、タングステン酸ナトリウムなどの水溶性を主成分とする液またはこれらの液に炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素、酸化ジルコニウム、チッ化ケイ素、アルミナ、ダイヤモンドなどの微粉末を分散させた液が使用される。本法に使用する電鋳メッキ浴１は、電鋳の容易さ、電鋳物の応力が小さい事、化学的安定性、溶接の容易性などの面で好適であるスルファミン酸ニッケルを主成分とし、また母材芯線除去を目的とし塩を含む有機硫黄化合物成分を適量添加し、表１に示す電鋳メッキ浴１により電鋳を行った。
【００２０】
【表１】
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【００２１】電鋳メッキ浴１に配合された塩を含む有機硫黄化合物は、金属結晶の微細化により光沢を向上させる目的においても使用されるが、本電鋳メッキ浴においては、母材と電鋳物との離型が目的で、２．０〜６．０ｇ／Ｌ位の範囲で添加する事が可能であり、電鋳物の離型のほかに光沢、金属脆化の観点から２．３〜３．６ｇ／Ｌの添加量が好適とされる。尚、塩を含む有機硫黄化合物成分の添加量は、メッキ浴の成分または塩を含む有機硫黄化合物配合成分の種類により異なる。
【００２２】電鋳メッキ浴１には、電鋳浴中に濾過精度の高いフィルターを用いて濾過を行い、加温は４５±５℃程度の適正温度範囲に温度コントロールする。また、時々、活性炭処理をして有機不純物を除去する事が好ましく、また、ニッケルメッキした鉄製の波板を陰極、カーボンを陽極にして０．２Ａ／ｄｍ２程度の低電流密度で通電して銅などの金属不純物を浴中の電鋳メッキ浴１から除去する事が望ましい。前述した不純物除去操作後は、塩を含む有機硫黄化合物の配合量を分析により確認したうえで電鋳を行う事とする。
【００２３】陽極２は、電鋳しようとする金属に応じて選択され、ニッケル、鉄、銅、コバルトなどから選定され、板状、球状のものを適宜使用する事ができる。本法では球状のニッケル素材を電極として使用し、チタン製のバスケットに入れ、ポリエステル製の布袋で覆って使用する。
【００２４】支持具について図２．支治具略図を参照しながら詳細を説明する。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は下板１５のＢ−Ｂ’方向から見た断面図である。支治具は、上板８と下板９が２本の支柱７を介して連結されており、上板８と下板９は、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセレート樹脂またはポリエチレン樹脂の電気絶縁材料で製造され、支柱７はステンレス、チタンなどの金属またはプラスチックで製造される。上板８及び下板９は、支柱７とそれぞれ、ネジで固定される。上板８の中央には、陰極３としてのステンレスネジが上板８を貫通するように設けられている。ステンレスネジは、上板８の下面にてステンレス製バネ４の一端の４ａを固定している。下板９の中央には、同様にステンレスネジ６が下板９を貫通して下板９の上面に突出するように設けられている。芯線５の一端５ａは、ステンレス製のバネ４の他端４ｂに引っ掛けられ、両芯線を引っ張ってバネ４を伸ばしながら他端５ｂがステンレスネジ６で保持される。このように芯線５を支治具に取り付ける事により芯線は、垂直方向にまっすぐに張った状態で支持される。
【００２５】図１にもどって、電鋳メッキ浴の循環、攪拌には、噴き出しノズルより電鋳メッキ液を噴射、循環し攪拌を行っているが、その他に、プロペラによる攪拌、また特殊な場合として、超音波照射による攪拌も有効である。
【００２６】芯線５は、市販されている真円度、外径寸法及びその表面形状において精度の高い外径φ０．１ｍｍのＳＵＳ３０４芯線を長さ４００ｍｍに切断し使用するが、前処理として脱脂洗浄を行い支治具に取り付け電鋳槽内に設置する事とする。
【００２７】図１に示した陰極回転式電鋳装置を用いて微細管を電鋳により形成する操作を説明する。電鋳浴槽１５に電鋳メッキ浴１を充填した後、支持具に取り付けられた芯線５は、駆動モーター１１を回転させ、シャフト１３、ギヤー１２ａ、１２ｂを介し、芯線５を中心軸とし１０〜６０ｒｐｍ程度の範囲で一定の速度で回転させ、電流密度は、４〜２０Ａ／ｄｍ２程度になるように陽極２及び陰極３に直流電圧を印加し、芯線５外周部に所定寸法まで金属電着させる。
【００２８】電鋳終了後、支持具を電鋳浴槽１５から取り出し、電鋳物が形成されている芯線の一端５ａと芯線の他端５ｂを支治具から取り外す。
【００２９】上記の電鋳装置の操作により、図３に示すような外径φ１．３ｍｍ位のニッケル素材（ビッカース硬度値５００〜６００ＨＶ）の電鋳体１８が作製される。
【００３０】得られた電鋳体１８であるが、芯線の一端５ａ及び芯線の他端５ｂは挟まれ被覆されていた為に電着物は形成されず、図３に示すように、両端の芯線の一端５ａ及び芯線の他端５ｂが露出した状態で円柱状に形成される。
【００３１】次に、電鋳体中の芯線５の除去であるが、図４に示すように、露出した芯線５の端部を引き抜き除去するが、引き抜き力１８Ｎ以下で除去でき、芯線外形形状の微細孔が作製され金属微細管１９が製造される。
【００３２】また、芯線を一定速度で回転させながら金属電着させる為、芯線表面に均一な金属皮膜が形成されており、内径及び外径の中心が一致した同心度の高い金属微細管１９となる。
【００３３】上記、製造方法により、微細孔の真円度、内径寸法及びその表面形状、並びに同心度がミクロンオーダー以下の精度である高精度な金属微細管が製造される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】  陰極回転方式電鋳装置を示した略図である。
【図２】  支治具を示した略図である。（ａ）側面図（ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図
【図３】  電鋳体を示した図である。
【図４】  芯線除去による微細管作製を示した図である。（ａ）芯線を引き抜く電鋳体（ｂ）芯線除去し微細孔を形成した金属微細管
【符号の説明】
【００３５】  １      電鋳メッキ浴
２      陽極
３      陰極
４      ステンレス製バネ
４ａ    ステンレス製バネの一端
４ｂ    ステンレス製バネの他端
５      母材芯線
５ａ    母材芯線の一端
５ｂ    母材芯線の他端
６      ステンレスネジ
７      支柱
８      上板
９      下板
１０      噴射用ノズル
１１      駆動モーター
１２ａ    ギヤー（上部）
１２ｂ    ギヤー（下部）
１３      シャフト
１４      加熱ヒーター
１５      電鋳浴槽
１６      ベース
１７      濾過塔及び循環ポンプ
１８      電鋳体
１９      金属微細管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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