Vol. 63, №8, 2012489

小特集：めっきにおける分析技術（Ⅰ）

ハルセル試験（高速ハルセルを含む）の原理と分析事例
小岩a

仁子 a，山本㈱山本鍍金試験器（〒 151︲0051

渡a

東京都渋谷区千駄ヶ谷 5︲28︲1）

Theory and Evaluation Example of Hull Cell Test Including for High Speed Plating
Kimiko KOIWA a and Wataru YAMAMOTO aa

YAMAMOTO-MS Co., LTD.(5-28-1, Sendagaya, Shibuya-ku, Tokyo 151-0051)
Keywords : Hull Cell, Covering Power, Metal Impurities, High Speed Plating

原因を究明できる。

1 ．はじめにハルセル試験は「めっき液の評価」および「めっき液の管現在マイクロマシン，ナノテクノロジー分野などに，めっ理」の他にも「新しいめっき浴の開発」に利用されているが，きは深く関与する。従来のめっき用途に加え近年のめっき技

ここでは，ハルセル試験の原理や実際の結果を元にした分析術は，現代のハイテク技術に欠かすことのできない重要な要事例についていくつか記す。また，従来と異なるタイプのい素となっている。めっきをするにあたって，製品性能を維持くつかのハルセル試験についても原理などを含め説明する。

するには浴の管理が大変重要である。しかしながら，めっき2 ．ハルセル試験

浴は作業とともに，刻一刻と変化している。そのため，めっき浴に対し様々な試験を行い，常に管理する必要性がある。

2．1

めっき浴の管理方法としては，化学分析や物理化学試験（pH電気めっきを行う場合，陰極にどのように電流が流れるか原理や比重等）などで定量的に管理するものと，ハルセル試験・を示す電流分布が重要な条件の一つとなる。それは電流分布

ハーリング試験など電着試験によって定性的に管理するものが皮膜厚さの均一性に大きく起因するためである。電流分布がある。その中でもハルセル試験は少量の液量を用いて短時には大きく分けて一次電流分布と二次電流分布があるが，一間で簡単に浴状態を観察することができる大変有効な試験方

次電流分布とはめっき液の種類やめっき条件に関係なく，法で，1930 年代から長くめっき現場で使用されている。特めっき槽内の幾何学的条件（被めっき物や槽の形状，電極配に時間がかかり難しい光沢剤や添加剤の分析も，ハルセル試置など）によって決定される。ハルセル水槽ではわざと陰極験では簡単に過不足を判断できる。また試験結果は，浴の能を斜めに設置することで，陽極との極間距離を変化させて電力を皮膜として「記録・保存」する品質管理の物的証拠にも流分布状態に勾配をもたせ（極間距離が近いほど電流密度はなりえる。表 1 にハルセル試験で行える浴評価の例を示す。

高くなる），一度に幅広い電流密度領域の観察をできる構造

特にめっき皮膜の光沢が悪い，高い電流密度部が焦げる，低となっている。ハルセル水槽の 1 次電流分布モデルを図 1 にい電流密度部のめっきが黒色になるなどめっき浴に不調をき示す。皮膜厚さ分布の大体はこの一次電流分布で決定され，たした場合，事前に標準サンプルを作製することで，浴トラ分布状態は数学的な計算などで求めることができる。この電ブル発生の予測をすることが可能であり，また正常なめっき流密度分布の関係式は以下のように表される。
C.D＝I・（C1－C2･log［L］） …………………………（1）

浴から得られたハルセルパターンと比較することで，不調のC.D：電流密度（A/ft2），I：総電流（A）
表1

C1，C2：電解質の性質に係る定数

めっき浴の最適電流密度範囲
限界電流密度を判断するための焦げ（やけ）の範囲
被覆力（どれくらい低い電流密度まで良好なめっきが得られるか）
めっき浴組成のバランス判断
光沢剤，添加剤の過不足
不純物の混入や影響
ハルセル板に研磨傷をつけ，めっきすることによりレベリング作用の評価
合金めっきの場合，合金組成
弱電解処理など，不純物除去の効果判断
活性炭処理，ろ過処理の効果
浴のトラブル発生の予知
各薬液を加える最適なタイミングの予測

Anode123456789101112L：高電流密度側から測った陰極上の距離（inch）

ハルセル試験で可能な評価ポイント

図1

ハルセル水槽および 1 次電流分布モデル図 2）— 15 —

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15

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490

解

表面技術説

ここで，C1，C2 の定数の取り方には種々の方法が提案さてヒーターとポンプを用意する。表の条件は過去の検討かられているものの，定数 C1，C2 の値は多くのめっき液にあて浴管理をする上で不良が現れやすく，比較検討しやすい結果はまる値として，267 mL セルに対し C1 ＝ 27.7，C2 ＝ 48.7を得られるものとなっているが，目的に合わせて適宜条件をが推奨されている 1）。

設定する必要がある。例えばニッケルめっき（ワット浴ベー

2C.D（A/ft ）＝I（A）・（27.7－48.7・log［L（inch）］）……（2）ス）の場合，皮膜の光沢状態などを見る場合には全電流 3 A

以上より単位を ft を dm，inch を cm に置き換えると，次で無撹拌で行うことが望ましいが，銅など金属不純物の有無を確認したい場合は空気撹拌を行いながら全電流 1 A にて試のようなハルセル電流密度の関係式が求まる。
C.D（A/dm2）＝I（A）
・（5.10－5.24・log［L（cm）］）……（3）この関係式は本や文献により種々有るものの験すると，低電流部に不純物に起因する黒色析出が現れるな

2）〜5）

ど違いが分かりやすい。また，実際行っているめっき条件に，一般的近い方が観察しやすい場合もある。通常使用している電流密には（3）式が採用されている。
しかし，実際にめっきを行うとカソード表面に分極現象が度がテストピース中央部になるような全電流を選択し試験を生じ，一次電流分布が乱れ新しい電流分布ができる。これをすると，不良の現れやすい高電流部低電流部側の状態も一度二次電流分布という。二次電流分布を決定する電気化学的特に確認することができる。

性は，陰極（カソード）における分極と浴の伝導度によって決陽極板と陰極板（テストピース）はめっき浴の種類によって定するため，めっき浴の種類，添加剤の種類・量などによっ異なる。一般に亜鉛・銀・銅・カドミウム・鉄・ニッケル・て変化する。陰極電流効率が 100％，または電流密度に関係

コバルト・スズのめっきを行う場合にはそれぞれの金属の板なく一定ならば，ファラデーの法則に従い二次電流分布とを陽極として使用する。例えばニッケルめっきを行いたい場めっき分布は等しくなるが，一般的に電流効率は電流密度に合には陽極はニッケル板を用いる。また，金などの貴金属めっよって変化するため，この電流分布を電流効率で補正したもきにて試験したい場合にはチタン上に白金が施されたものなのが最終的なめっき分布となる。二次電流分布を決定する因

ど不溶性陽極を使用する場合が多い。陰極板に関しては銅・子に関しては電気化学的手法を用いて測定することも可能で黄銅・鉄のいずれかを使用する場合が多い。陰極板の表面があるが 6），電流密度によって電流効率が変化することなど実汚れていた場合，適切な評価ができなくなる恐れがあるため用的な見地から，実際にめっきを行いその皮膜分布を測定す

前処理として脱脂，活性化（酸活性）工程はしっかりと行う必るハルセル試験が簡便であり利用されている。

要がある。脱脂は電解または浸漬にて洗浄を行い，処理溶液

2．2

試験手順

は水酸化ナトリウムやリン酸ナトリウム，界面活性剤からな

ハルセル試験はめっきの種類などによって加温や空気撹拌る。電解洗浄では処理液による化学的な作用とともに水の電の有無など，観察目的に合わせた試験条件にすることで，よ気分解によって発生するガスを利用して表面洗浄を行っていり明確に試験結果を活用することができる。ハルセル試験をる。また浸漬洗浄の場合はアルカリによる油脂の鹸化作用や行うにあたり，表 2 にめっき浴別の主な試験条件例を示す 7）。

界面活性剤による乳化・分散作用により汚れを除去する。浸初めはこの条件を参考に必要な装置を用意すると良い。基本

漬の場合には加温した溶液に陰極板を浸漬するのみだが，電構成はハルセル水槽，電源，陽極板，陰極板で，必要に応じ解の場合では別途対極としてステンレスなどを用意する必要

表2
めっき液の種類

ハルセルの種類

シアン化銅

加温型

銅

硫酸

銅

空気
カクハン型

ニッケル
クロム

ピロリン酸銅ニッケル
スルファミン酸
ニッケル

加温型

クロム

クロム

加温型

陽めっき種類別ハルセル試験条件例
極無酸素銅
含燐銅
チタン
イリジウム
無酸素銅
電解ニッケルSK ニッケル

スズ 5％入鉛

陰極（テストピース）
鉄
黄銅
（真鍮）
黄銅（真鍮）
銅
黄銅（真鍮）
黄銅にニッケル
めっき

亜鉛
スズ
貴金属

シアン化亜鉛
ジンケート
塩化亜鉛

並型

亜鉛

鉄

硫酸スズ並型

スズ

鉄

シアン化銀

並 型
スマートてのり加温型
スマートてのり

銀

ロジウム
アルカリ金
酸性金

チタン白金
カーボン
チタン白金
チタン白金

黄銅にニッケル
めっき

全電流
（A）

使
時間
（分）

2～35 ～ 1021552～355 ～ 102125用

例
温度（℃）
20 ～ 60
20 ～ 55
50 ～ 60
40 ～ 60

拌空 気・カソード
ロッカー
空気

空気／無40 ～ 60

無20 ～ 35

無カソード
ロッカー

20 ～ 30

1518 ～ 20

0.5 ～ 15 ～ 1020 ～ 30

540 ～ 60

1～350 ～ 65

3～520 ～ 50

1

撹カソード
ロッカー

カソード
ロッカー

— 16 —

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ハルセル試験（高速ハルセルを含む）の原理と分析事例

491がある。また，脱脂処理に筆めっき 8）を用いると液量も少な

テストピースの収納には皮膜の保護が重要なため，一枚ずつく，表面を擦るためより洗浄効果が期待できる。酸活性に関袋にいれて行うと良い。写真のアルバムを利用したり，日付しては塩酸または硫酸 5 ～ 10 vol％程度の溶液に浸漬するのや試験条件など書き込める専用の用紙を準備しフォルダに保が一般的である。

管する方法もある。

2．3

評価方法

テストピースの写真を撮る場合には，光沢皮膜の場合黒くめっき皮膜が陰極板上にどのように現れたかを正確に判断写るなどなどして分かりにくいため，金属メッシュや縞模様することが，ハルセル試験で最も重要となる。得られた結果の紙などを反射させて撮影することが有効である。また，皮から，光沢範囲・平滑化能力・不純物の有無など，主に判定

膜状態を図として記録する場合には，図 2 のように符号で記するポイントを以下に示す。ただし，異常が出た場合，原因録する。外観は観察する位置によって変わってくるため，基究明の手がかりになることもあるので，試験中も電圧状態や本的にテストピース下部より約 25 mm 上の 10 mm 幅を観察

気泡発生など浴の観察をすることも忘れてはならない。

面とし，必ず毎回同じ位置の状態を確認する。また，できる

2．3．1

限り実寸で記録すると後々比較しやすい。

外観の観察および記録

2．3．2

テストピース上には，密着不良，ふくれ，焦げ（やけ），光

平滑化能力の観察

沢不良など色々なめっき状態が再現されそれぞれの特長が観ワイヤーブラシなどでテストピース表面に傷を付けて試験察できる。一般的にめっき液に混入した不純物の影響は，低をし，傷の状態を確認することで，平滑化能力の観察もでき

電流密度部および界面や裏面には無機不純物（金属等）が出やる。平滑化とは素地の微視的な凹凸を平滑化するめっき浴のすく，有機不純物や浴バランスの影響は高電流密度部に出や作用のことで，一般に平滑化作用はめっき液の添加物によっすくなる。些細な変化の観察により，限界電流密度の把握・て影響を受けることが多く，そのような添加剤をレベラー

光沢範囲の把握・添加剤の能力や傾向・不純物の有無・ろ過（Leveller）という。試験方法は事前にテストピース表面にワの効果（ざらつきの有無）・めっき浴のバランスなどを読み取イヤーブラシや紙やすり（研磨紙）などでキズを付け，そのキることが可能である。一つの方法として，正常な液と意図的ズへのめっき状態で平滑性を判断する。
2．3．3にバランスを崩した液のハルセル試験を事前に行い比較しておくことで，簡単に違いを読み取ることができるようになる。

伸び性（光沢ニッケルの場合）の観察

電着後テストピースの左下側の隅を裏側に向け，折り曲げてクラックの状態をみることで伸び性を観察する。

結果の記録方法としては，実際のテストピースを保存する

2．3．4

ものと，写真や評価図として記す方法が挙げられる。テスト

素材からの影響物

ピースをそのまま保存をする際には，めっきの種類により変めっき液中に素材からめっきに影響を与える物が抽出され色することがあるので注意が必要である（特に銅めっきや銀ると考えられる時は，その素材および機材をめっき液中に浸めっきなどは変色しやすい）。保存方法としては，①デシケー漬し時間を追ってハルセル試験を行うとその影響を確認する

ター中に保存する，②防錆紙に包んでポリエチレンの袋などことができる。
2．3．5に入れておく，③表面に透明ラッカーを塗っておく，④クロ

めっき膜厚計と併用（1）均一電着性の評価

メート処理をする（薄いクロム液にさっと通す）などがある。
ただし，ラッカーを塗る場合は均一になるようにすることと，ハルセル試験により電着したテストピース上のめっき厚さめっき直後と光沢が変わることがあるので注意が必要である。

を測定し，一次電流分布比と二次電流分布比（析出厚さ比）かパターンの状態を 実際の皮膜形状表す符号パターンの状態を実際の皮膜形状表す符号
光沢

ふくれ

上部から覗き込むと、目がはっきりと反射する
めっき表面

めっき層の一部が素地又は下地と密着しない状態

半光沢

焦げ,やけ

上部から覗き込むと、目がぼやけたりかろうじて反射するめっき表面

荒いめっきで、主に過大な電流密度の場合に生じる表面の変質

無光沢・くもり

樹脂状めっき微視的にも、巨視的にも、光を乱反射あるいは吸収し、滑らかな面のないめっき表面

被めっき物に生じる枝状又は不規則な突起物

条痕,縞ビリ,クラック

水素ガス発生により生じる
縦方向の縞状のめっき表面

めっき被膜の表面に生じる無秩序、無方向の割れ

ピット

無めっき

めっき面に生成される
巨視的な穴めっきが着いてない状態
低電流密度部分などに生じやすい

ざらつき（ザラ）
めっき浴中の固体浮遊物が、めっき層の中に入り込んで生じる小突起

図2

ハルセル試験結果の評価方法（パターン表記例）— 17 —

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492

解

表面技術

説

ら均一電着性（Throwing Power）を求められる。例えば全電流が低電流部に無めっき部が見られた。これは撹拌と光沢剤の1 A の場合，左端（高電流部側）から 1 cm の点 A ではハルセ影響によって被覆力が低下したためと考えられる。また図 422ルの電流密度式により 5.1 A/dm ，6 cm の点 B では 1.02 A/dm（b）は基本浴に金属不純物として亜鉛イオンを 20 ppm 添加となる。この場合，電流配分比は点 A の電流密度 / 点 B のしたものであるが，全体的に（a）と同等の光沢があるものの電流密度のため，およそ 5 になる。また金属析出比は 2 点に液面付近及と低電流部にかけて黒色析出していることが確認

おける皮膜厚さを測定し，析出量 A/B にて算出する。それできる。またこの黒色はテストピースの裏側にも確認できた。

ぞれ求めた電流配分比 P，金属析出比 M をハーリングセル

これは，低電流部において亜鉛が共析したためである。亜鉛試験と同様にフィールド式（4）に当てはめることで，均一電イオンが不純物として浴中に入る要因としては被めっき物着性（％）を導き出すことが可能である。

（亜鉛ダイカストなど）のめっき浴槽への落下し溶出したこと

TP＝
（P－M）
（P＋M－2）/×100 ……………………（4）などが考えられる。普段の管理においてこういった結果が得

TP：均一電着性（%），M：金属析出比，P：電流配分比られた場合，めっき浴槽内の落下物の点検や弱電解処理の実

ただし，ハーリングセルで求めた値とハルセルを利用した施が必要となる。弱電解処理とは通常より低い電流密度で長値では数値が異なるため，結果の比較は同一試験方法にて行

時間ダミー板にめっきすることであり，電流密度の目安は通う必要がある。

常の半分～ 1/10 とする。亜鉛の他にも銅イオンが含まれた（2）合金析出比率場合も同様の結果が得られる。
2．5

蛍光Ⅹ線めっき膜厚計を使用して，厚さと合金比率を測定

工場では特に不良品を生じていない時にでも，ハルセル試

すると，電流密度と合金析出比率が容易に求めることができ験でめっき浴の欠陥を発見することや不調を予見することがる。（はんだめっきの Sn:Pb 比率など）
2．4事

ハルセル試験とめっき現場

例

でき，また 2.4.2 に示したように，不良原因が特定できれば，実際に試験を行った結果を以下に示す。今回使用した浴は対策を講じることも可能である。しかしながら，工場の製品標準的なワット浴ベースのニッケル浴であり，硫酸ニッケルに不良が生じていても，ハルセル試験では何ら異常の出ない6 水和物 240 g/dm3，塩化ニッケル 6 水和物 45 g/dm3，ホウ酸場合もある。その場合は，めっきする品物の素材自体に何ら

3330 g/dm および添加剤（1 次光沢剤 2 g/dm ，2 次光沢剤 0.2 g/かの変更があったり，前処理液の不調，腐食などによる接点dm3）を添加し建浴した。これを基本浴組成として，pH 4.0 に不良などの設備・メンテナンスに問題があるなど，めっき液調整後浴温 50 度にて用いた。

以外の要因が考えられる。これはハルセル試験が定常試験で，2．4．1設備の不良は再現できないためである。しかしこの特長を上ホウ酸が含まれない場合

上記に示した浴組成のうち，ホウ酸のみを含まない浴にて手く使うことで，定期的な試験により現在・過去・未来の浴ハルセル試験を行った結果を図 3（a）に示す。全電流は 3 Aの特性を知ることは，トラブルの予防と早期解決に役立つことし空気撹拌は行わず，めっき時間は 5 分とした。図より，とが考えられる。様々な分析手法をアナログ式の時計とデジ

高電流部の広い範囲での緑色粉末沈着とビリがあらわれたがタル式の時計に例えるのであれば，ハルセル試験がアナログ中～低電流部では光沢がある皮膜となった。緑色粉末は pH時計，化学分析や機器分析がデジタル時計と言える。ハルセ

緩衝剤であるホウ酸が入っていないため，高電流部にて水素ル試験は化学分析とともに工場管理の一手段として現場にあ発生により pH 上昇がおこり，水酸化ニッケル（緑色粉末）がわせ応用することが賢明である。

沈着したと考えられる。また，更に添加剤をも含まないもの

3 ．ハルセルロングタイプ

を図 3（b）に示す。全電流などは（a）と同じである。
（a）と同様，高電流部に緑色粉末の沈着とビリが出たが，中電流部でも光電子機器分野の発展にともない，めっき技術も進化してい沢は出ず縦条痕がみられた。水酸化ニッケル（緑色粉末）の沈る。それに合わせハルセル試験用のセルも従来にないタイプ

着理由は（a）と同じだが，添加剤が含まれなかったため全体も使用されている。例えば合金めっきでは浴組成によって電的に光沢がない皮膜となった。

流密度における合金比率変動が著しく起こるものもあり，よ2．4．2

無機不純物が含まれた場合り細かい電流密度での評価が必要となる。そのような要求に

基本浴組成にて全電流は 1 A，空気撹拌を行いつつ 5 分間

対し，ハルセルロングタイプは陰極が通常の 2 倍長くなるこ

めっきした結果を図 4 に示す。図 4（a）は全面光沢ではあるとでより広範囲な電流密度での状態が観察できる。特に常で(a) 添加剤あり

図3(a) 金属不純物なし(b) 添加剤なし

図4

ワット浴にてホウ酸をまったく含まない浴での結果(b) 金属不純物あり

ワット浴にて金属不純物（亜鉛 20 ppm）の有無— 18 —

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ハルセル試験（高速ハルセルを含む）の原理と分析事例は評価しにくい低電流密度部分が見やすくなるなどの利点がk：金属により固有の定数，t：電解時間ある。電流密度分布などは係数が異なるもの，2.1 で示した

皮膜厚さは基本的に電流密度に比例するため，同じめっき電流分布式（1）に付随する。また，評価方法は通常のハルセ

時間とすると電流密度を大きくすれば皮膜も厚くなる。つまル試験と同様である。

り，高速めっきをするためには電流密度を高くし，析出速度他にもバレルめっきでは回転にともないサンプルが内部にを上げることが考えられるが，実際は電流密度を大きくしすもぐり込み，電流密度がほとんどゼロに近い状態になるなど，ぎると水素還元反応が起こり電流効率は著しく低下する。こ1 つのサンプルに対して幅広い電流密度でのめっき析出があこで電極表面の物質収支を考えると，電極表面での単位時間，る。そのため，バレルめっきの評価にもこのロングタイプは単位面積あたりに析出する金属の量は，ファラデーの法則よ有効であるが，バレルめっきの場合，サンプル同士が接触すり以下のように表せる。

ることで擦れあうため，テストピースが静止状態のハルセル

Ne＝i / n F ……………………………………………（6）

試験とは異なる結果がでる場合がある。また，より低い電流

Ne：析出金属の量，i：電流密度密度での析出があるため，サンプル素材の加工処理によってn：電析金属の原子価，F：ファラデーの定数はハルセルでは現れない水素過電圧の影響がでる場合もある

よって電極表面では，Ne の量の金属イオンが消耗されるので，注意が必要である。
3．1

事ので，電極近傍の金属イオン濃度が低下して濃度勾配が生じ

例る。すると金属イオンは，拡散，泳動，対流などによって溶

ハルセルロングタイプを使用した場合の結果を図 5 に示す。

液の沖合いからめっき面に移動するし，この移動量を次式の浴組成は 2.4 基本浴と同様であるが，図 5（a）光沢剤を添加ように表すことができる。

したもの，図 5（b）は光沢剤を添加していないものとし，めっNd＝D（Co－C）/d…………………………………（7）き条件は全電流 1 A，空気撹拌あり，めっき時間 5 分とした。

Nd：移動量，D：金属イオンの拡散定数

その結果，（a）（b）を比較したところ光沢剤を添加した場合，

Co：沖合いの金属イオン濃度被覆力が低下することが分かる。これは光沢剤の影響である

C：電極表面の金属イオン濃度ことが示唆されるが，通常のハルセル試験よりも顕著に観察

d：拡散層の厚さ定常状態では，析出した分の金属イオンが沖合いから供給することが可能であった。

4 ．高速めっき用ハルセル
4．1

原されるため析出量（Ne）＝移動量（Nd）となる。そのため，（6），（7）式より理

i＝nFD（Co－C）/d ……………………………………（8）ハルセル試験の有効性は前述したが，通常のハルセル試験

ここで析出量＞移動量となった場合，電極表面の金属イオでは強撹拌をともなうめっきや高速めっきなどには撹拌の問ン濃度が低下し，さらに金属イオンが無くなるとめっきは析題から不向きとなる。まず，高速めっきと撹拌の影響につい出しなくなる。この時の電流を限界電流密度（il）と呼ぶ。限て説明する。

界電流密度は界面での金属イオンが 0 つまり C＝0 の時，（8）式から以下の式が導かれる。

実際にめっきが析出するときの反応を考えた場合，電気il＝nFDCo/d …………………………………………（9）

めっきにおいて析出皮膜の厚さは通常電気量に比例して増加

この限界電流密度を超えた場合，著しい水素還元反応が起するため，次のように表される。
dp＝ηkit ………………………………………………（5）

こることで皮膜が析出しなくなることや，焦げ（やけ）と呼ばdp：膜厚，η：電流効率（％），i：電流密度れるような形状が荒くなる異常析出が現れる。この限界電流密度を大きくすることで，高速めっきは可能となるが，それには（9）式より金属イオン濃度（Co）を濃く，拡散定数（D）を大きく（＝液温を高くする），拡散層の厚さ（d）を小さくすれば良い。異常析出の抑制には添加剤も有効であるが，高速めっきをするためには強撹拌が必要である。
このような見解から，通常のハルセルより強撹拌下でのめっき状態を再現でき，高電流密度領域の結果を得ることが(a) 添加剤あり可能な高速めっき用のハルセルが開発された 9）。高速めっき用ハルセルの構成は，二つの水槽（外・内水槽）と回転装置，整流器，陽極板と棒型テストピース（陰極）などからなっている。内側の水槽は，図 6 に示すように通常のハルセル水槽を縦にしたような外観で，通常のハルセル陰極板を棒状にして回転させることで，撹拌速度を速め強撹拌下でのめっきや高速めっきに対応している。例えば 40 rpm の回転数でテストピースを回転させた場合，約 1 m/ 分の陰極揺動をしたこと(b) 添加剤なし
図5になり，同じ撹拌速度（回転数）における陰極電流密度の分布を一つのテストピース上に得ることができる。電流密度分布

ロングタイプを用いた場合の添加剤添加による被覆力の比較— 19 —

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9:04:11494

解表面技術説陰極棒

1cm
低試験の有効な部分

9cm

通常のハルセルと同じ構造（斜線部）

高1cm
陽極

図6

高速めっき用ハルセル外観および内槽構造モデル

1401204．220A

市販のパラジウムめっき浴を用い，試験を行った結果を

15A

8060事

例

図 7 に示す。図 7（a）と（b）では金属濃度が 10 g/L，25 g/L と2電流密度(A/dm )電流密度(A/dm2)

10025Aそれぞれ異なり，テストピース左側が高電流部となる。全電10A

流 5 A として回転数を 400，800，1600，2800 rpm と変化さ5Aせたところ金属濃度が高く，回転数が高いほど光沢皮膜が得

4020られる結果となった。これは（9）式から導きかれる傾向と一00

123456789致する。また他の高速めっきハルセルの結果として，添加剤

10

試験片の先端からの距離(cm)試験片有効範囲先端からの距離(cm)の種類によっては撹拌速度が上昇するとともに効果が減少するものなども見られた。

(1)
(2)

5 ．ま と め(3)

ハルセル試験は，電気めっきに古くから利用されている管理ツールである。日本の表面処理技術は普段からレベルが高く，“Made in Japan”の品質を支えている。背景の一つに，

(4)

図7

有効範囲

有効範囲

(a) 金属濃度 10g/dm3(b) 金属濃度 25g/dm3

長年培った管理技術を常日頃からしっかりと継続することが寄与していると考えられる。今後もよりよい品質保持のためにも，目的にあった試験方法を選択し，続けていくことが重全電流による電流密度グラフおよび高速めっき用ハルセ
ルでの陰極回転数による結果比較（1）400 rpm，（2）800 rpm，（3）1600 rpm，（4）2800 rpm

要である。
（Received May 31, 2012）

文
式は電流分布式（1）に付随し，例としてニッケルめっきでは献₁ ）R. O. Hull ; Proc. Amer. Electroplaters Society, 27, 52（1939）.
₂ ）G. F. Kinney, J. V. Festa ; Plating, 41, 380（1954）.

以下の式として表される。

₃ ）R. H. Rousselot ; Metal Finishing, 57, 56（1959）.

C.D＝I（5.35－2.39 logL） …………………………（10）₄ ）R. Terakado, H. Nagasaka ; Kinzoku Hyomen Gijyutu, 27, 676（1976）.

C.D：電流密度（A/dm2），I：総電流（A）

₅ ）DIN 50957（1958）.

L：高電流密度側から測った陰極上の距離（cm）

₆ ）春山志郎 ; 表面技術者のための電気化学, p.92（丸善㈱, 2001）.

この（10）式は 10 ～ 3000 rpm の範囲内で回転数の影響を受

₇ ）ハルセル技術資料集, p.7（㈱山本鍍金試験器, 2011）.

けず，電流値に比例する。正確には各浴ごとの測定が必要で₈ ）http://www.yamamoto-ms.co.jp/technique/brush.html

あるが，概ね電流効率が 80 ～ 95 % 程度のめっき液では上₉ ）W. Yamamoto, T. Imabayashi, T. Oukawado, T. Yasuzawa, I. Saito, K.
Tamura ; Hyomen Gijyutu, 50, 473（1999）.

記の式が適応できる 10）。

10）高速めっき用ハルセル及びかくはん効果試験器取扱説明書, p.10（㈱山本鍍金試験器, 2005）.

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