(57)【要約】【課題】電解めっき処理方法および装置において、少ないめっき液量でかつ短い時間で、緻密かつ膜厚の大きいめっき被膜をめっき基材に形成することができるようにする。【解決手段】めっき基材３０にめっき液１中の金属イオンによるめっき被膜を形成する電解めっき処理方法において、めっき処理時に生成されるガスが拡散できる経路をめっき被膜形成箇所と分離して形成した状態でめっき処理を行う。具体的には、一方の極に帯電した円筒状の電極ローラー２１の周面にめっき液１が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材２２を卷装しためっき液保持部材２０を、その一部がめっき液１に入り込んだ状態で配置し、他方の極に帯電した基材３０を前記保液材２２に接触させた状態でめっき処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材にめっき液中の金属イオンによるめっき被膜を形成する電解めっき処理方法であって、めっき処理時に生成されるガスが拡散できる経路をめっき被膜形成箇所と分離して形成した状態でめっき処理を行うことを特徴とする電解めっき処理方法。
【請求項２】
一方の極に帯電した円筒状の電極ローラーの周面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を卷装しためっき液保持部材を、その一部がめっき液に入り込んだ状態で配置し、他方の極に帯電した基材を前記保液材に接触させた状態でめっき処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電解めっき処理方法。
【請求項３】
基材としてめっき処理時に生成されるガスが拡散できる凹溝または空孔を備えた基材を用いることを特徴とする請求項２に記載の電解めっき処理方法。
【請求項４】
一方の極に帯電した平板電極の表面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を積層しためっき液保持部材を、前記保液材にめっき液が含浸した状態で配置し、他方の極に帯電した平板状でありかつめっき処理時に生成されるガスが拡散できる凹溝または空孔を備えた基材を前記保液材に接触させた状態でめっき処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電解めっき処理方法。
【請求項５】
基材に電位を与える電極として、空孔を備えた平板電極を用いることを特徴とする請求項４に記載の電解めっき処理方法。
【請求項６】
形成するめっき被膜の厚さに応じて、厚さおよび／または空隙量の異なる保液材を用いることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の電解めっき処理方法。
【請求項７】
保液材として、織布、不織布、パルプ、濾紙、またはスポンジのいずれかを用いることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の電解めっき処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載の電解めっき処理方法を実施するための装置であって、めっき液槽と、一方の極に帯電した円筒状の電極ローラーとその周面に卷装しためっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材とからなるめっき液保持部材と、めっきされる基材を他方の極に帯電させる電極と、を少なくとも備えることを特徴とする電解めっき処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電解めっき処理方法を実施するための装置であって、一方の極に帯電した平板電極の表面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を積層しためっき液保持部材と、前記保液材にめっき液を供給する手段と、めっきされる基材を他方の極に帯電させる平板電極と、を少なくとも備えることを特徴とする電解めっき処理装置。
【請求項１０】
前記基材を他方の極に帯電させる平板電極は、多数の空孔を備えることを特徴とする請求項９に記載の電解めっき処理装置。
【請求項１１】
保液材として、織布、不織布、パルプ、濾紙、またはスポンジのいずれかを用いることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の電解めっき処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解めっき処理方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属が溶けてイオン化している電解めっき液中に、陰極に帯電した被処理物（基材）を浸して、金属イオンを被処理物（基材）表面に移動・析出させてめっき被膜を形成する電解めっき処理方法は知られている。電解めっきは多くの分野で用いられており、めっき部材の電気特性の向上を目的に、銅めっきや金めっきを含む貴金属めっきも行われる。金めっきの一例として、燃料電池用セパレータに金めっきを施すことが行われており、特許文献１には、チタン基材に金の電解めっき処理を施してセパレータとすることが、また特許文献２にはステンレス鋼板の表面に金の電解めっき処理を施してセパレータとすることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９７０８８号公報
【特許文献２】特開２００３−９２１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の電解めっき処理は、金属が溶けてイオン化している電解めっき液中に被処理物（基材）を浸漬する、いわゆる浸漬めっき法により行われる。浸漬めっきの場合、基材とめっき液との界面でガス（Ｈ２）が生成されることがあり、そのガス（Ｈ２）が拡散せずに基材表面に付着し、図１１に模式的に示すように、その領域での金属イオン（Ａｕ）の付着・析出を阻害する。高電流でめっき処理を行うと、この弊害が顕著となることから、使用する電流量に限度があり、短時間で緻密かつ膜厚の大きい良好なめっき被膜を形成することができず、膜厚の大きいめっき被膜を要する場合には、長い処理時間を必要とする。また、水素が多く発生するとアルカリ性のめっき液の場合、基材（ワーク）周辺のｐＨ値が低く（酸性）なり、金属錯体（例えばＡｕ錯体）が不安定となる。結果として、密度の低い（スカスカの）金属（Ａｕ）が被覆される恐れがある。
【０００５】
さらに、浸漬めっき処理では、基材の必要な箇所にのみめっき被膜を形成することが容易でない。また、めっき終了後、基材（ワーク）にめっき液が大量に付着し、洗浄時に大きなロスとなる。このことから、結果として、持ち出しめっき液量が必要以上に大きくなり、コストが高騰する。
【０００６】
本発明は上記の不都合を解消した電解めっき処理方法および装置を開示することを課題とし、より具体的には、高電流でめっき処理を行っても、緻密かつ膜厚の大きい良好なめっき被膜を形成することができ電解めっき処理方法および装置を開示することを第１の課題とする。また、必要な箇所のみに容易にめっき被膜を形成することができる電解めっき処理方法および装置を開示することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、多くの実験を行うことにより、めっき処理をめっき処理時に生成されるガスがめっき被膜形成箇所から容易に外気へ拡散できるような手段を施すことによって、上記第１の課題を解決できることを知った。また、その手段を施すことにより、結果として上記第２の課題をも解決できることを知った。
【０００８】
従って、本発明による電解めっき処理方法は、基材にめっき液中の金属イオンによるめっき被膜を形成する電解めっき処理方法であって、めっき処理時に生成されるガスが拡散できる経路をめっき被膜形成箇所と分離して形成した状態でめっき処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
この処理方法では、めっき処理時に発生する例えば水素である生成ガスを確実にめっき被膜形成箇所から外気へ拡散させることができるので、めっき処理時に高電流を用いることが可能となり、結果として、緻密かつ膜厚の大きい良好なめっき被膜を短時間で形成することができる。
【００１０】
本発明の方法を実施するより具体的な態様は、一方の極に帯電した円筒状の電極ローラーの周面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を卷装しためっき液保持部材を、その一部がめっき液に入り込んだ状態で配置し、他方の極に帯電した基材を前記保液材に接触させた状態でめっき処理を行うことを特徴とする電解めっき処理方法である。この態様では、円筒状であるめっき液保持部材とそこに接する基材との間に形成される空間が、前記した「めっき処理時に生成されるガスが拡散できる経路」を形成する。
【００１１】
より好ましい態様では、基材としてめっき処理時に生成されるガスが拡散できる凹溝または空孔を備えた基材を用いる。この態様では、前記円筒状であるめっき液保持部材とそこに接する基材との間に形成される空間に加えて、基材が有する凹溝または空孔によつて、基材側にもガス拡散経路が形成されるので、めっき処理時に生成されるガスの拡散は一層確実となる。また、基材における前記めっき液保持部材に接する領域のみをめっき処理できるので、無駄なめっき液の使用を回避することができる。
【００１２】
本発明の方法を実施するための、他のより具体的な態様は、一方の極に帯電した平板電極の表面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を積層しためっき液保持部材を、前記保液材にめっき液が含浸した状態で配置し、他方の極に帯電した平板状でありかつめっき処理時に生成されるガスが拡散できる凹溝または空孔を備えた基材を前記保液材に接触させた状態でめっき処理を行うことを特徴とする。この態様でも、基材としてめっき処理時に生成されるガスが拡散できる凹溝または空孔を備えた基材を用いることにより、その凹溝または空孔から生成ガスが確実に拡散する。さらに、この態様でも、基材における前記めっき液保持部材に接する領域のみをめっき処理できるので、無駄なめっき液の使用を回避することができる。
【００１３】
上記の態様において、基材に電位を与える電極として、空孔を備えた平板電極を用いることもできる。この態様では、平板電極の有する空孔がガス拡散経路として機能するので、ガスの拡散は一層確実となる。
【００１４】
本発明による方法において、形成するめっき被膜の厚さに応じて、厚さおよび／または空隙量の異なる保液材を用いることができる。それにより、所望の厚さのめっき被膜を有するめっき基材を容易に作ることができる。
【００１５】
本発明による方法において、保液材はめっき液を含浸保持することができかつ非導電性の材料を任意に用いることができる。例えば、織布、不織布、パルプ、濾紙、スポンジを例として挙げることができる。
【００１６】
本発明は、さらに、上記の方法を実施するための装置として、めっき液槽と、一方の極に帯電した円筒状の電極ローラーとその周面に卷装しためっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材とからなるめっき液保持部材と、めっきされる基材を他方の極に帯電させる電極と、を少なくとも備えることを特徴とする電解めっき処理装置を開示する。
【００１７】
さらに、一方の極に帯電した平板電極の表面にめっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材を積層しためっき液保持部材と、前記保液材にめっき液を供給する手段と、めっきされる基材を他方の極に帯電させる平板電極と、を少なくとも備えることを特徴とする電解めっき処理装置をも開示する。この装置において、前記基材を他方の極に帯電させる平板電極は、多数の空孔を備えることは好ましい。
【００１８】
上記装置において、保液材はめっき液を含浸保持することができかつ非導電性の材料を任意に用いることができる。例えば、織布、不織布、パルプ、濾紙、スポンジを例として挙げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による方法および装置を採用することにより、少ないめっき液量でかつ短い時間で、緻密かつ膜厚の大きい良好なめっき被膜を基材に形成することができる。また、必要な箇所のみにめっき被膜を形成しためっき基材を容易に形成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の方法を実施するのに好適な装置の一例を示す図であり、図２はめっき処理時の状態を説明する拡大図である。図３と図４は本発明を実施するさらに他の態様を示す図２に相当する図である。図５と図６は本発明の方法を実施するのに好適なさらに他の装置の例を示す図である。
【００２１】
図１に示す装置Ａは、メッキ液１を収容しためっき液槽１０と、一方の極に帯電した円筒状の電極ローラー２１とその周面に卷装しためっき液１が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材２２とからなるめっき液保持部材２０と、めっきされる基材３０を他方の極に帯電させるローラー電極２５とで構成される。メッキ液１は、金属（この例ではＡｕ）が溶けてイオン化している溶液であり、従来のＡｕの電解めっきで使用されるものと同様であってよい。保液材２２は、織布、不織布、パルプ、濾紙等を例として挙げることができる。
【００２２】
めっき液保持部材２０の一部はメッキ液１内に入り込んでおり、その過程で、めっき液１は保液材２２の空隙内に含浸する。保液材２２に含浸したメッキ液１は、めっき液保持部材２０が矢印方向に回転することにより、基材３０に向けて揚上する。基材３０は、裏面側をめっき液保持部材２０の保液材２２に接触し、表側を矢印の方向に回転するローラー電極２５に接した状態で矢印方向に送られる。
【００２３】
送られる過程で、基材３０の下面側は、保液材２２との接点のみでＡｕめっきされ、めっき時に発生するガス（例えばＨ２ガス）は、図２に示すように、基材３０の裏面とめっき液保持部材２０との隙間を拡散経路として、外気へ拡散していく。そのために、高電流でメッキ処理を行っても、発生したガスにより、Ａｕ錯体が基材３０のめっき箇所に付着・析出するのが阻害されることはない。結果として、高電流（従来の浸漬めっきの数十倍〜数百倍）でのめっきが可能となり、緻密で膜厚の大きなＡｕめっき層を基材３０の裏面に形成することができる。また、付着量はめっき液保持部材２０のローラー径や回転速度を制御することでも制御可能である。
【００２４】
図３は、めっきすべき基材３０として、多数の凹溝３１を有するものを用いる場合を説明している。この場合には、その凹溝３１がさらに発生するガスの拡散経路として機能するので、めっき処理時に生成されるガスの拡散は一層確実となる。また、図示のように、基材３０の凸条３２の先端領域のみが前記した保液材２２と接するので、その領域のみに緻密で膜厚の大きなめっき層を形成することができる。図４は、めっきすべき基材３０として、エキスパンドメタルのような多くの空孔３３を有するものを用いる場合を示している。この場合にも、空孔３３が前記したガスの拡散経路として機能するので、めっき処理時に生成されるガスの拡散は確実となる。また、この場合も、エキスパンドメタルの裏面側の一部のみが保液材２２と接するので、その領域のみに緻密で膜厚の大きなめっき層を形成することができる。
【００２５】
なお、図３および図４に示すような、一部の領域のみがＡｕめっきされためっき基材３０は、例えば、燃料電池スタックを構成するセパレータとして、有効に用いられる。セパレータとして機能するときに、金メッキの必要な箇所のみにめっき層が形成されているので、従来の浸漬めっきによりこの種のセパレータを製造する場合と比較して、Ａｕの有効利用が可能となる。
【００２６】
図５は、本発明による電解めっき処理装置の他の例であり、ローラー電極でなく平板電極を用いている。この処理装置Ａ１では、めっき液保持部材２０Ａは、一方の極に帯電した平板電極２１Ａと、その表面に積層した、めっき液が含浸できる空隙を備えた非導電性の保液材２２Ａとで構成され、前記保液材２２Ａには、めっき液を供給するための手段（不図示）からメッキ液１が供給される。保液材２２Ａの材料は、図１で説明した保液材２２の材料と同じであってよい。めっきされる基材３０は、この例で、めっき面側に凹溝３１を有しており、他方の面には、他方の極に帯電した平板電極２５Ａが配置されている。なお、めっき液保持部材２０Ａと基材３０の位置関係は、上下逆であってもよい。また、基材３０は、凹溝３１を有しない多孔体であってもよい。
【００２７】
メッキ処理にあたっては、メッキ液１を含浸した保液材２２Ａに基材３０を押し付けることによって行う。この形態でも、めっき時に発生するガスは、基材３０の裏面に形成した凹溝３１を拡散経路として、外気へ拡散していく。基材が多孔体の場合には、その多孔内を拡散経路として、外気へ拡散していく。そのために、発生したガスにより、金属錯体が基材３０のめっき箇所に付着・析出するのが阻害されることはない。
【００２８】
図６に示す装置Ａ２は、図５に示した装置Ａ１の他の例であり、ここでは、平板電極２５Ａが格子状であり、多数の空孔２６を備えている。また、基材３０も多数の空孔３３を備えた多孔体である。この形態では、多数の空孔３３に加えた、平板電極２５Ａが有する多数の空孔２６が、さらにめっき時に発生するガスの拡散経路として機能するので、ガスの外気へ拡散はさらに確実となる。
【００２９】
本発明による電解めっき処理方法において、保液材２２（２２Ａ）として、任意の空隙量のものを用いることができるが、空隙量の多い保液材はより多くのめっき液を含浸させることができるので、より効果的である。前記したように、本発明による電解めっき処理方法および装置では、めっき処理を、めっき処理時に生成されるガスが拡散できる経路をめっき被膜形成箇所と分離して形成した状態で行うようにしており、高電流（従来の浸漬めっきの数十倍〜数百倍）でのめっきが可能となる。その場合、電流を大きくするとめっき反応速度が速くなるが、図７（ｂ）に示すように、保液材２２として、空隙量の少ないものを用いる場合には、電流を大きく（反応速度を早く）しても、メッキ液量が少ないと反応速度に対応できず、めっき膜厚（Ａｕ膜厚）は大きくならずに途中で収束する。しかし、図７（ａ）に示すように、空隙量の大きな保液材２２を用いる場合には、多量のメッキ液が保持されているので、早い反応速度に対応しながら、めっき膜厚を大きくすることができる。
【００３０】
図８、図９は、本発明者らが図１で説明した装置Ａを用い、保液材２２の空隙量を変えてＡｕメッキ処理の実験を行ったときの結果を示している。図８に示すように、いずれの場合も、高電流でのメッキ処理が可能であるが、保液材２２の空隙量が、小→中→大となるに従い、ローラー１パス当たりのＡｕ膜厚が厚くなっていることが示される。また、図９に示すように、空隙量（めっき液の保液量）が大きくなると、ローラー１パス当たりのＡｕ膜厚が大きくなっているが、電流値が大きくなれば、その増加率はさらに大きくなることがわかる。
【００３１】
図１０は、図４に示したように、図１の装置Ａを用い、基材３０としてエキスパンドメタルを用いた場合のＡｕめっき結果を示す写真であり、図１０（ａ）はその突部（頂部３４）を、図１０（ｂ）は凹部（底部３５）を示している。写真が示すように、突部（頂部３４）では充分なＡｕ被膜が形成されており、凹部（底部３５）にはＡｕ被膜が形成されていない。このように、本発明による電解めっき処理方法および装置を採用することにより、必要な箇所のみに選択的にめっき被膜を形成することが可能であり、低コスト化が可能となることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の方法を実施するのに好適な装置の一例を示す図。
【図２】めっき処理時の状態を説明するための拡大図。
【図３】本発明を実施する他の態様を示す図２に相当する図。
【図４】本発明を実施するさらに他の態様を示す図２に相当する図。
【図５】本発明の方法を実施するのに好適な他の装置の例を示す図。
【図６】本発明の方法を実施するのに好適なさらに他の装置の例を示す図。
【図７】本発明における保液材の空隙量の大小による保液材の状態を説明する図。
【図８】電流とローラー１パス当たりのめっき膜厚の関係を示す第１のグラフ。
【図９】電流とローラー１パス当たりのめっき膜厚の関係を示す第２のグラフ。
【図１０】本発明の方法によりめっき処理された基材の２つ部分を示す写真。
【図１１】従来の浸漬電解メッキ処理での状態を説明するための図。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ，Ａ１，Ａ２…電解めっき処理装置、１…メッキ液、１０…めっき液槽、２０，２０Ａ…めっき液保持部材、２１…円筒状の電極ローラー、２２，２２Ａ…保液材、２５…ローラー電極、２５Ａ…平板電極、２６…平板電極が備える多数の空孔、３０…めっきされる基材、３１…すべき基材が有する凹溝、３２…めっき基材の凸条、３３…めっ基材が有する空孔、３３…めっき基材が有する空孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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