CN100500948C - 线材的电镀方法、电镀装置及电镀线材 - Google Patents

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Abstract

一种线材电镀方法，将在电镀液内移动的被镀线材(A)作为阳极，去除被镀线材表面的氧化物之后，将被镀线材作为阴极进行电镀；重复进行所述两个工序，在线材表面上形成电镀覆膜。通过此方法，对铝等非常容易氧化的线材，也能够连续进行电镀。

Description

线材的电镀方法、电镀装置及电镀线材
技术领域
本发明涉及一种在线材上电镀(electroplating)各种金属的方法、装置及电镀线材，尤其有效利用铝线轻的这一特点，进一步提高导电性、耐热型、耐蚀性等诸性能，以使其在电器领域、与汽车相关的电器部件方面得到应用及有效利用。
背景技术
铝的比重与铜、铁等比较大约为它们的1/3，与钛比较大约为其1/2，是有代表性的轻量化金属。此外，铝柔软，加工性好，而且导电性也好，目前广泛应用于有关电传输及轻量化设备领域。但是，铝线材的最大的缺陷，是不能在其表面连续电镀其他金属材料，其结果不能谋求进一步提高其性能。其原因是，由于铝是非常容易氧化的金属，一接触氧就立刻氧化，生成氧化铝(alumina)，该氧化膜破坏导电性，使不易进行电镀。特别是在使铝线材在电镀液内移动的状态下进行镀膜处理时，处理时间为数分钟～数秒钟的短时间，要完全去除坚固的氧化铝是极为困难的。所以，不能对铝线材施行连续电镀法。
发明内容
本发明是针对上述问题而提出的，目的是提供一种对铝等非常容易氧化的线材也能够连续进行电镀的方法、装置及电镀线材。
如上所述，在铝线的表面上生成坚固的氧化铝(aluminum oxide，即alumina)，如要去除氧化铝，需要用强酸长时间(十几分钟以上)处理，或用大电流进行阳极处理。在通常的线的连续电镀法中，其预处理时间在数秒～数分钟，通电电流也限制在数A/d m2～数十A/dm2。
因此，本发明流通大电流(数十A/d m2～数百A/d m2)，使线材在正极(plus)侧带电，在该正极侧带电的区域(zone)完全去除氧化铝(阳极处理)，将露出干净表面的线材直接送入在负极(minus)带电的区域，在该区实施电镀。通过重复这样的操作，在线材上形成电镀覆膜。
即，本发明如下：
(1)一种线材的电镀(electroplating)方法，
重复进行将在电镀液内移动的被镀线材作为阳极去除被镀线材表面的氧化膜的工序、和将被镀线材作为阴极进行电镀的工序，而在线材表面形成电镀覆膜，其特征在于：
在电镀液内，沿被镀线材的移动路径，交替配置阴极电极体和阳极电极体，并且，分别与第2次之后的阴极电极体对置地配置阳极辅助电极体，各阳极辅助电极体的内部形成被镀线材可移动的形状；
在被镀线材在与最初的阴极电极体相对着的地方移动、被镀线材成为阳极时，进行最初去除被镀线材表面的氧化物的工序；在被镀线材在上述阳极辅助电极体内移动、被镀线材成为阳极时，进行第2次之后的去除被镀线材表面的氧化物的工序。
根据此方法，反复进行通过阳极处理去除氧化膜后形成电镀覆膜的操作，因此，能够对易形成氧化膜的线材连续实施电镀。
(2)如(1)中记载的方法，其特征在于：被镀线材为铝线。
以往，不能对铝线材连续电镀，但利用本方法，能够有效利用铝线轻的特点，进一步提高导电性、耐热型、耐蚀性等诸性能，谋求其在电器领域、相关汽车的电器部件方面得到应用及有效利用。
(3)如(1)记载的方法，阳极辅助电极体实质上与形成在被镀线材表面的电镀覆膜是相同的材料。
如(1)中记载的方法，利用置换·浸渍法，预先在被镀线材的表面上被覆与电镀覆膜不同材质的覆膜。
通过并用置换·浸渍法，形成与电镀覆膜不同材质的镀膜，因此，既不易形成氧化膜，又能容易实施本发明方法。
通过采用阳极辅助电极体，使其成为牺牲阳极，在阳极处理时能够防止电镀溶解分离。具体是，在阳极处理时，由于电镀覆膜从被镀线材的表面再次在溶液中溶出，为了极力防止并降低该作用，采用阳极辅助电极体作为阳极。例如，将被镀线材和阳极辅助电极体电接触地配置，该阳极辅助电极体负责溶出。若将阳极辅助电极体的形状作成筒状，特别是圆筒状，只要作成线材能从其中通过的结构，则线材的表面积与圆筒状的表面积的比率就会变得很大，由此，从线材的溶出变少，对线材的电镀达到完整。
通过采用相同的材料，从阳极辅助电极体流出离子到电镀液中，能够尽量减少从被镀线材表面的电镀覆膜流出镀膜。此外，在电镀区域能够补充由于向被镀线材表面析出而损失的溶液中的金属离子。
此时，最好向电镀液施加超声波振动。特别是在高电流密度下进行电镀时，容易形成多孔(porous)的镀膜，但是通过给与超声波振动，能够防止此种现象发生。阴极电极体的材料最好为耐酸性优良的铅。
此外，电镀液相对于移动的被镀线材的流速优选设定在30～100m/分钟。通过设定该流速，特别是在高电流密度电镀时，能够防止形成多孔的镀膜。
此外，在这些电镀(electroplating)方法中，为了通过阳极处理去除被镀线材表面的氧化膜，去除氧化物的工序优选电流密度大于等于50A/dm2。如果电流密度过高，担心电镀覆膜形成多孔，通过将电流密度设定为大于等于50A/dm2且小于等于300A/dm2来进行，能够协调进行阳极处理和电镀覆膜的形成。此外，在被镀线材在与阴极电极体对应的地方移动、被镀线材成为阳极时，进行去除氧化物的工序。这样，通过将被镀线材作为阳极，能够电去除氧化物。
一种阳极辅助电极，其在(1)～(3)中的任一种方法中的去除被镀线材表面的氧化物的工序中使用，其形成为被镀线材可在其内部移动的筒状形状，材料与被镀线材实质上相同。
通过采用该阳极辅助电极体，使阳极处理时镀膜的流出尽量少，并能够谋求本发明方法的实际效果。
阳极辅助电极体相对于在其中移动的被镀线材的面积比优选为大于或等于25倍。通过设定该面积比，能够特别有效地防止镀膜流出。阳极辅助电极体相对于沿其中移动的被镀线材的面积比，特别优选大于等于25倍且小于等于150倍。若将阳极辅助电极体的面积比增大，则必须加大电镀槽，因此，兼顾两者来设定上限。
(4)一种电镀装置，具有填充电镀液的电镀槽，使被镀线材在电镀液内移动，从而在被镀线材表面上形成电镀覆膜，该电镀装置构成为：与被镀线材的移动路径对应交替配置阳极电极体和阴极电极体，在被镀线材在与阴极电极体对应的地方移动时，进行被镀线材的阳极处理，来去除被镀线材表面的氧化物；在被镀线材在与上述阳极电极体对应的地方移动时，在被镀线材表面形成电镀覆膜，在进行被镀线材的阳极处理的区域，配置了阳极辅助电极体，该阳极辅助电极体具有被镀线材可在其内部移动的形状。
利用该装置，能够有效实施本发明方法。
通过采用该阳极辅助电极体，使阳极处理时的镀膜的流出尽量少，能够谋求本发明方法的实际效果。此时，阳极辅助电极体的材质最好与被镀线材相同。此外，阳极辅助电极体，如上所述，相对于被镀线材的面积比为大于等于25倍，最好为大于等于25倍且小于等于150倍。
(5)如(4)记载的电镀装置，其阳极电极体的形状为板状或筒状。将阴极电极体可以作成板状与被镀线材对置地配置，但也可以作成将被镀体可在其内移动的筒状形状，或者将阴极电极体作成筒状，在其中配置筒状的阳极辅助电极体，使被镀线材在该阳极辅助电极体中移动。
(6)一种电镀线材，用(1)～(5)中任何一种方法在表面形成电镀覆膜的电镀线材。
附图说明
图1是表示本发明的电镀装置的说明图。
图2是用于图1所示装置的阳极辅助电极体的放大图。
图3是用于本发明的电镀装置的其他的阳极电极体及阴极电极体的说明图。
具体实施方式
图1表示本发明的电镀装置的一例。该装置在装入电镀液的电镀槽10内，形成被镀线材A(例如铝线材)的移动路径，与该移动路径相对、以一定间隔平行地交替配置了板状阳极电极体20和板状阴极电极体30。在被镀线材A的移动路径上，在与阴极电极体30对峙的位置配置有阳极辅助电极体40。阳极辅助电极体40，如图2中放大所示，形成圆筒状，被镀线材可沿其内部移动，通过用接点棒50将被镀线材和阳极辅助电极体40电连接，使阳极辅助电极体40起到阳极的作用。此外，在该阳极辅助电极体的周面上，形成多个液流通孔42，以使镀液经该孔流通。
然后，使被镀线材在该电镀装置的电镀液内移动。此时，在被镀线材在正极带电时，通过阳极处理去除被镀线材表面的氧化物，在负极带电时进行电镀。即，首先，在阴极电极体和被镀线材(起到阳极的作用)之间流通高电流密度的电流(大于等于100A/dm2、小于等于500A/dm2)，通过阳极处理去除形成在被镀线材表面上的氧化物。接着，在阳极电极体和被镀线材(具有作为阴极的功能)之间流通高电流密度的电流，用大电流进行电镀。并且，通过依次反复进行这样的处理，形成所要求厚度的电镀覆膜。此外，阳极辅助电极体是用于在阳极处理时去除表面的氧化膜，同时，极力减少溶出的电镀金属离子的构件，但实质上与为进一步发挥其功能而将材料形成在被镀线材表面上的电镀覆膜相同，阳极辅助电极体相对于被镀线材的面积比优选设定在大于等于25倍且小于150倍。此外，为了在以高电流密度进行电镀时电镀膜也不形成多孔状，最好施加超声波振动，使相对于移动的被镀线材的电镀液的相对流速设定为30～100m/分钟。
此外，在本发明中，如图1所示，对被镀线材的供电以无接点的方式通入大电流。因此，完全不用担心火花(spark)。
此外，在电镀之前，通过在利用离子化倾向的铝表面上预先析出锌及锡等金属体(置换·浸渍法)，来谋求电镀前的表面的活性化，然后，实施本发明方法也可以。
此外，举出一例实际作业中使用的电镀装置如下，并列设置多个长约1m的电镀槽，在规定位置设置并列多个长度约100mm、直径约50mm的阳极辅助电极体，阳极板及阴极板的长度约为100mm，将其以20mm间隔交替配置。
此外，在上述实施方式中，阳极电极体20及阴极电极体30制成板状，但也不局限于板状，例如图3所示，也可以是圆筒状。此外，也可以是筒状与板状的组合。阳极电极体20如与被镀线材是相同的材料，则成为电镀金属离子的供应源，是合适的。
实施例
通过小型设备(miniature plant)(结构如图1所示)，对1.0mΦ的铝线实施了镀铜。电流密度为10A/dm2～100A/dm2、线速度为15～50m/分钟、电镀液的相对流速为30～100m/分钟，电镀液采用通常用于镀铜的电镀液。相对于电镀液、铝线的阳极辅助电极体的面积比设定为25倍。其结果示于表1。此外，为了比较，进行了利用通常的接触通电方式的电镀(不进行阳极处理的电镀)。其结果列于表1。
表1
从上表中可看出在本发明中，通过使用高电流密度，其氧化铝去除效果显著，Cu的析出量增加。
此外，本发明适用于线材，但也有效地适用于连续电镀带状材等的工序、装置及金属材。此外，根据要电镀的镀膜的厚度、装置的结构等，也可以通过只进行一次将在电镀液内移动的被镀线材作为阳极去除被镀线材表面的氧化物的工序、及以被镀线材作为阴极进行电镀的工序，来形成规定的电镀覆膜。此外，在将被镀线材作为阴极进行电镀的工序后，进行将穿过电镀液内的被镀线材作为阳极去除被镀线材表面的氧化物的工序，通过反复进行此操作也能实施本发明。此外，最终工序可以是将穿过电镀液内的被镀线材作为阳极去除被镀线材表面的氧化物的工序，或将被镀线材作为阴极进行电镀的工序中任一个。
如以上说明，根据本发明，即使对铝等非常容易氧化的线材，也能够连续进行电镀。

Claims (5)

1.一种线材的电镀方法，重复进行将在电镀液内移动的被镀线材作为阳极去除被镀线材表面的氧化物的工序、和将被镀线材作为阴极进行电镀的工序，而在被镀线材表面形成电镀覆膜，其特征在于：
在电镀液内，沿被镀线材的移动路径，交替配置阴极电极体和阳极电极体，并且，分别与第2个以后的阴极电极体对置地配置阳极辅助电极体，各阳极辅助电极体的内部形成为被镀线材可移动的形状；
在被镀线材在与最初的阴极电极体相对着的地方移动、被镀线材成为阳极时，进行最初去除被镀线材表面的氧化物的工序；在被镀线材在上述阳极辅助电极体内移动、被镀线材成为阳极时，进行第2次之后的去除被镀线材表面的氧化物的工序。
2.如权利要求1记载的方法，其特征在于：被镀线材为铝线。
3.如权利要求1记载的方法，其特征在于：阳极辅助电极体实质上与在被镀线材表面上形成的电镀覆膜是相同的材料。
4.一种电镀装置，具有填充了电镀液的电镀槽，被镀线材在电镀液内移动，在被镀线材表面上形成电镀覆膜，其特征在于：与被镀线材的移动路径对应交替配置阳极电极体和阴极电极体，在被镀线材在与阴极电极体对应的地方移动时，进行被镀线材的阳极处理，来去除被镀线材表面的氧化物；在被镀线材在与上述阳极电极体对应的地方移动时，在被镀线材表面形成电镀覆膜，
在进行被镀线材的阳极处理的区域，配置了阳极辅助电极体，该阳极辅助电极体具有被镀线材可在其内部移动的形状。
5.如权利要求4记载的电镀装置，其特征在于：阳极电极体的形状是板状或筒状。
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