(57)【要約】【課題】  めっき槽中に配置した攪拌機、熱交換器等にめっきが形成されることを防止するとともに、めっき品質が優れためっき層を形成する。【解決手段】  めっき方法において、めっき槽中に配置した被めっき材以外の金属製部材の少なくとも接液部は、めっき浴中において陽分極した際に不導態化する金属材料を用いるとともに、めっき槽の陽極と同電位、もしくは陽極の電位よりも貴な電位に設定してめっきを行うめっき方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき方法において、めっき槽中に配置した被めっき材以外の金属製部材の少なくとも接液部は、めっき浴中において陽分極した際に不導態化する金属材料を用いるとともに、めっき槽の陽極と同電位、もしくは陽極の電位よりも貴な電位に設定してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項２】
めっき浴が微粒子を分散した分散めっき浴であることを特徴とする請求項１記載のめっき方法。
【請求項３】
被めっき材が電極基材であって、電極基材上に電極触媒層を形成することを特徴とする請求項１または２記載のめっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき方法に関し、被めっき部以外にめっきが形成されることを防止しためっき方法に関するものであり、とくにめっき浴成分として粒子を分散した分散めっき浴に好適なめっき方法に関するものであり、電極基材上に電極触媒を形成するために好適なめっき方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
めっき方法においては、被めっき材に対して均一な厚みのめっきが形成され、めっき浴中において不要な部分にめっきが形成されることがないようにするために、めっき槽の構造を工夫したり、めっきが形成されにくい材料を使用したり、あるいはマスキングを行う等の方法が行われている。
【０００３】
めっきは各種の目的で使用されているが、被めっき材の金属表面を耐食性の金属で被覆する目的に限らず、基材上に各種の機能性層を形成する目的でも行われており、例えば、電気分解用の電極基材上に電極触媒物質層を形成する目的でも行われている。
電極触媒物質層をめっきによって形成する方法には各種の方法があるが、なかでも微粒子を分散した分散めっきが食塩水等の電気分解用の陰極の作製に適用されている。
【０００４】
例えば、食塩水電気分解用低水素過電圧陰極として用いられるラネーニッケル系陰極を、分散めっきで製造する場合には、めっき槽中で攪拌機によって微粒子の分散状態を保持した状態でめっきをすることが必要となる。
この方法は、めっき槽中に攪拌機を備え付け、被めっき材をめっき槽中に垂直方向に浸漬し、めっき浴中の流れに対してめっき面が垂直になるように設置し、所定量のラネーニッケル合金をめっき浴中に分散させ、攪拌しながらめっきをするという方法であり、この方法で得られためっき表面は、十分な量の電極触媒層の析出と、食塩電解槽に組みこむのに十分な平坦度を有していることが求められている。
【０００５】
ラネーニッケル合金をめっき浴中に分散させ、攪拌しながら分散めっきをおこなうと、分散めっきの初期の数バッチは良好なめっき皮膜が得られていたが、めっき操作を繰り返し行うと、皮膜の表面に鱗片上のめっき片が析出するようになってきた。
食塩電解槽用の陰極は、表面が平坦であることが求められるが、分散させているラネー粒子以外の析出物によって表面に凹凸が生じことがあった。凹凸はイオン交換膜にピンホールを発生させる要因になり得る。したがって、鱗片上のめっき片は皆無としなければならない。
【０００６】
析出物の発生源を調査した結果、温度調節のための熱交換用配管や、攪拌機のプロペラ、シャフト部分に、ニッケルめっきが形成され、これらのニッケルめっきが運転の経過と共に剥離し、剥離しためっき片が被めっき材上に付着することがわかった。
被めっき材以外の金属部分にめっきが形成される現象は、金属材料の様な導電性部材の場合には、外部から通電されていない部分ではあってもめっき浴中の電流の流れによっては複極として作用するバイポーラ現象が発生し、陰分極した部分にニッケル等が析出することが原因と考えられる。
一方、攪拌器等を合成樹脂材料等の電気絶縁性材料で形成することも考えられるが、合成樹脂製の熱交換器は熱交換性能に問題があり、また合成樹脂製の攪拌器では長期間にわたる安定した動作の点では問題があり、とくに微粒子を分散しためっき浴中では摩耗が大きくその耐久性は不充分なものであった。
【０００７】
このように、めっき浴中に浸漬された被めっき材以外の部分にめっきが形成された場合には、めっき槽の運転の経過とともに被めっき材の表面から剥離した固形物が製品上に付着して充分な平坦度が得られないという問題点があった。また、被めっき材以外の部分に析出したニッケル等は無駄になるとともに、攪拌機への析出量が多くなると攪拌効率が低下し、熱交換器の表面への析出量が多くなると、熱交換効率が低下するという問題点があった。
このため、被めっき材以外へ析出した金属成分等が多くなるとこれらを除去することが不可欠であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、めっき槽中に設けた攪拌機、熱交換機等にめっきされることを防止し、長期間にわたり安定しためっき動作が可能なめっき方法を提供することを課題とするものであり、めっき浴中から微粒子を分散しためっき層を形成する分散めっき方法における問題点を防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題は、めっき方法において、めっき槽中に配置した被めっき材以外の金属製部材の少なくとも接液部は、めっき浴中において陽分極した際に不導態化する金属材料を用いるとともに、めっき槽の陽極と同電位、もしくは陽極の電位よりも貴な電位に設定してめっきを行うめっき方法である。
また、めっき浴が微粒子を分散した分散めっき浴である前記のめっき方法である。
被めっき材が電極基材であって、電極基材上に電極触媒層を形成する前記のめっき方法である。
また、被めっき材以外の金属製部材がチタン、ジルコニウム、およびそれらの合金から選ばれる少なくとも一種である前記のめっき方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のめっき方法によれば、めっき槽中に陰極以外の金属製部材が配置されていても、それらの金属製部材は陽極と同電位あるいは陽極よりも貴な電位に陽分極されているので、金属製部材にはめっきが形成されることがないので、これらの金属製部材への金属の析出と剥離によって被めっき材が悪影響を受けることはなく、被めっき材に対して表面性状が優れためっきを施すことができる。さらに、めっき槽中の熱交換器、攪拌機からの析出金属の除去作業が不要となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、電極触媒活性層の形成を電気めっきによって形成する際に、電極触媒層の表面が不均一なものとなったり、あるいは鱗片状の金属片が形成されるのは、めっき槽中に配置した金属製の部材の表面にバイポーラ作用によって析出した金属の剥離と再析出が主な原因であって、熱交換器、攪拌機等の金属製部材としてめっき浴中において陽分極した場合に不導態化する金属材料を使用し、これらの金属製部材をめっき槽の陽極と同電位もしくは陽極よりも貴な電位に分極することによって、これらの金属製部材に陽極よりも電位が低い部分が生じることを防止してめっき浴中の金属の析出防止が可能であることを見出したものである。
【００１２】
本発明のめっき方法では、めっき槽内に配置する熱交換器、攪拌機等としては、陽分極した場合に不働態被膜を表面に形成する薄膜形成性金属と称されるチタン、ジルコニウム、タンタル等の金属あるいはそれらの合金を用いることができる。
めっき槽内に配置する熱交換器、攪拌機等は、その全部を薄膜形成性金属あるいは合金で形成しても良いが、接液部のみをこれらの金属材料で形成したものであっても良い。
【００１３】
薄膜形成性金属で形成されたこれらの部材が陽分極されると、表面に形成された被膜によって保護される。その結果、これらの部材を薄膜形成性金属の表面に不働態化被膜が形成される電位であって、陽極と同電位、あるいは陽極よりも貴な電位とすることによって表面にめっきされることを防止することができる。
【００１４】
一方、薄膜形成性金属の表面に形成される不働態化被膜は、印加される電位があまりにも大きくなると、不働態化被膜が破壊されて金属が溶出する可能性があるのでそのような事態は避けなければならない。
したがって、金属部材には、そのすべての部分に安定した不働態化被膜が形成される最小限度の電位であって、陽極と同電位あるいは陽極よりも貴な電位とすることが好ましい。
【００１５】
めっき槽内に配置する熱交換器、攪拌機等の金属製部材を陽分極するために印加する電流としては、陽極への電流を供給して陽極の電位と同一の電位としても良いが、熱交換器、攪拌機等の形状、大きさ等によっては、単に陽極と同電位とした場合には、充分に陽分極をしない部分が生じる可能性がある。
したがって、めっき槽内に配置する熱交換器、攪拌機等の金属製部材のすべての部分を確実に陽分極をさせるためには、めっき電源とは別に専用の補助電源を設け、所定の電圧および電流を供給することが好ましい。また、これらの複数の金属製部材には、その種類、構造、配置場所等に応じて好適な電圧、電流を設定して供給しても良い。
【００１６】
補助電源による電流の供給は、めっき電源の陽極側に負極側を結線し、正極側を熱交換器、撹拌機と結線する方法、負極側を陰極と直接接続する方法が挙げられるが、負極側を陰極と直接接続する方法により、めっき電流とは独立して電流を供給することができる。
また、熱交換器、撹拌機には、それぞれ独立して調整可能な電源を設けて電流を供給可能としても良い。これによって、めっき槽内での設置位置、あるいは構造に応じて供給電流の調整がより詳細に行うことができる。
【００１７】
以下に、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のめっき方法を実施するめっき装置の一実施例を説明する図である。
図１に示しためっき装置の図は、めっき装置の一部の断面を説明する図である。
めっき装置１は、分散めっき用のめっき槽２を有しており、めっき槽２内には被めっき材３に対向して陽極４が配置されており、被めっき材３と陽極４にはめっき電源５からめっき電流が供給される。
また、めっき槽２内には、めっき浴の温度を調節する熱交換器６および均一な被膜が被めっき部材に形成されるようにめっき浴を流動させて濃度分布を均一とする攪拌機７が設けられている。これらの熱交換器６、攪拌機７はいずれも接液部はチタンから作製されている。
【００１８】
熱交換器６、攪拌機７と、被めっき材３との間には、補助電源８から保護電流電流が供給されており、熱交換器６および攪拌機７の電位を陽極の電位よりも貴に設定している。
その結果、めっき電流を通電しても熱交換器６および攪拌機７は、バイポーラ現象によって金属析出電位となることはなく、熱交換器６あるいは攪拌機７表面にはめっき浴中から金属成分等が析出したり、析出物の剥離によって生じた浮遊物の再析出等による被めっき物の劣化を防止することができる。
【００１９】
熱交換器６、攪拌機７の電位は、陽極よりも０．３〜１．０Ｖ高い電位として陽分極することが好ましい。電圧が０．３Ｖよりも低い場合には、部分的には陽極の電位よりも卑な領域が生じる可能性があるので、付着防止の効果が不充分なものとなる。また、１．０Ｖよりも高い場合には、被めっき材へのめっきに対して影響を生じる場合があるとともに、大きな電流が流れることとなるので好ましくない。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
【実施例１】
【００２０】
縦１１００ｍｍ×横３３０ｍｍで厚さ１ｍｍの多孔性ニッケル板を、めっきの前処理として脱脂、エッチングを行なった後に、めっき槽の給電用基材に取りつけ、多孔性ニッケル板の板面を垂直となるように装着した。
多孔性ニッケル板に対向して、陽極を配置した。陽極は、ニッケル板、ニッケルチップをチタン製網で包んだものを給電用基材に取りつけたものを用いた。
また、めっき槽内には、接液部がチタン製の攪拌機を取り付けるとともに、めっき槽底部には、めっき液の温度調整用のチタン管から構成した熱交換器を配置した。
【００２１】
塩化ニッケル六水塩３００ｇ／ｌ、塩化アルミニウム六水塩７５ｇ／ｌ、ホウ酸３８ｇ／ｌ、ｐＨ＝２．２に調整した、容量２．３ｍ3 のめっき浴中にラネーニッケル分散剤（和光純薬工業株式会社製）を５５０ｇ投入した。
温度５０℃において、電流密度５Ａ／ｄｍ2 、回転数６４ｒｐｍで分散めっきを行なった。めっき時には補助電源から攪拌機の接液部および熱交換器が、陽極よりも０．５Ｖ貴となる電圧を印加した。また、攪拌機によって被めっき材の板面に対してめっき浴が直交に流動するようにした。
めっき終了後のめっき表面には電極触媒層が形成され、その被覆の厚さは均一であった。
同様の条件で１００回繰り返しめっきを行なったが、配管や攪拌機にはめっき層は形成されなかった。
【００２２】
比較例１
撹拌機と熱交換器に対して補助電流を通電しない点を除いて実施例１と同様にめっきを繰り返し行ったところ、５回目のめっき操作から、攪拌機、熱交換器にめっきが着き、まためっきを継続すると攪拌機や熱交換器に形成されためっき層が剥離し、陰極上に析出するようになった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の方法によれば、めっき槽中に陰極以外の金属製部材が配置されていても、陽極よりも貴な電位に陽分極されているので、金属製部材にはめっきが形成されることがなく、これらの金属製部材への金属の析出と剥離によって被めっき材が悪影響を受けることはなく、被めっき材に対して表面性状が優れためっき施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…めっき装置、２…めっき槽、３…被めっき材、４…陽極、５…めっき電源、６…熱交換器、７…攪拌機、８…補助電源
【図１】
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