CN102051649A - 对碳纤维进行镀覆的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为对碳纤维进行镀覆的装置及方法，所述装置是使用对溶解有镀覆用金属的电解液(10)进行贮液并设置与电源(12)连接的阴极(14)及阳极(16)的镀覆槽(18)，对长状的碳纤维(CF)的表面实施镀覆，使碳纤维CF在以与阴极(14)及阳极(16)均不接触的方式浸渍于电解液(10)中的状态下，在镀覆槽(18)内由阴极侧向阳极侧移动，从而对碳纤维(CF)的表面，在阴极附近(20)实施前处理，此后，在阳极附近(22)进行镀覆用金属的镀覆。

Description

对碳纤维进行镀覆的装置及方法

本发明基于并要求以下专利的优先权：在先的日本专利申请No.2009-245701，公开于2009年10月26日；No.2010-63201，公开于2010年3月18日，本文引用了两个专利的全部内容。

技术领域

本发明涉及一种对碳纤维(carbon fiber)进行镀覆的装置及方法，特别涉及一种以利用了双极(bipolar)电极的通电方法，对碳纤维进行镀覆的装置及方法。

背景技术

碳纤维因轻量且在强度、弹性方面优异，所以在各种产业中被利用。例如日本碳素纤维协会网页(home page)(http://www.carbonfiber.gr.jp)(http://www.carbonfiber.gr.jp/tanso/06.html)中所示。

然而，构成碳纤维的碳素纤维细，并且断裂伸长率很小，至多只有2％，所以因使用而容易发生破损或起毛。变短的单纤维变成飞絮(fly)或粉尘，容易在空气中飞散。因此，例如将连续纤维从线轴(bobbin)取出时，与导向装置(guide)摩擦而发生起毛，如果破损可能变成飞絮。另外，在制作织物、编物、针织品、缝合的预制品(pre-form orpreform)、毛毡(punch felt)等时，因对线进行捋或摩擦，也有可能发生起毛、粉尘、飞絮。

但是，因碳素纤维具有导电性，所以存在如下问题：在如上所述地产生飞絮或线屑时，也有可能成为引起设备等的电气系统的短路的原因。另外，短纤维(short fiber)容易刺到皮肤和粘膜，存在容易对人体产生疼痛和发痒的问题。

对于这样的问题，一直以来试图通过减少所使用的导向装置的数，或者使用旋转导向装置来试图减少纱线张力，减少飞絮、粉尘。

这些问题，可以通过提高碳纤维的强度而解决。但是，在上述以往的解决对策中，没有实施任何用于提高碳纤维本身的强度的对策，因此并不能成为根本的解决对策。

因此，本申请发明的第1目的是提高碳纤维的强度，并且抑制飞絮、线屑的产生。

另一方面，虽然已知一般情况下碳纤维可作为导电性材料，但作为碳素纤维的一种的PAN系碳素纤维的导电性为17～5×10^-6Ω·m，与表1(引自化学手册基础修订5版、社团法人日本化学会、丸善株式会社)所示的金属的比电阻率相比并不能说具有充分的导电性。

表1

为了提高碳纤维的导电性，只要将比碳素纤维的导电性更优的金属混入碳纤维就可以，但简单地向碳纤维中混入金属，碳纤维的重量自然变重。碳纤维的重力若增加，在其制造、运输、利用等方面也不利。

因此，本申请发明的第2目的是并不怎么增加碳纤维的重量就将比碳素纤维导电性更优的金属混入碳纤维，由此提高碳纤维的导电性。

作为将导电性金属混入碳纤维的方法，可以考虑溅射(sputtering)法、非电解镀层法及电镀法。

但是，溅射法适用于以轻量的金属铝(aluminum)等覆盖碳纤维，且用于进行溅射的设备因必须具备真空等的特殊环境而变得昂贵，而且不适于得到微米(μm：1×10^-4cm)单位的薄膜，而是适于得到埃(1×10^-8cm)单位的薄膜的方法。

另外，非电解镀层法能够对与异物接触而容易破损的风险(risk)高的碳纤维没有损伤地进行处理，但因处理速度慢而不能成为面向量产的方法。

另一方面，相对于这些方法，通过将电源与被镀覆物连接而直接设置电触点的电镀法，其设备比较便宜，而且通过设定电流可以控制镀覆处理速度。进而，与非电解镀层法比较，能够获得明显快的处理速度。进而，如同对连接器(connector)等进行的电镀工程，通过导入连续镀覆或多段镀覆处理，可以一边原样维持属于长物的碳纤维的形态一边迅速地实施铜镀覆，因此，电镀法被认为是能够以常规的易于使用的形式向市场提供的面向量产的方法。

但是，如上所述，在电镀法中，因在碳纤维上设置接点，在接点部碳纤维可能破损。另外，碳纤维必须以10μm左右直径的碳纤维以数千条到超过1万条的聚焦状态实施铜镀覆。因此，在聚焦中心部的碳纤维上得不到接点(通电机会)的风险高。

因此，在本发明中，为了避免这些风险，作为使电源与被镀覆物不连接的方法，着眼于利用双极电极的电镀法。

发明内容

鉴于上述情况，本发明中，采取了以下的手段。

即，本发明的第1实施方式，是使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极及阳极的镀覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置及方法，其中，使长状碳纤维在以与阴极及阳极均不接触的方式浸渍于电解液的状态下，在镀覆槽内使其由阴极侧向阳极侧移动，从而对碳纤维的表面，在阴极附近实施前处理，此后，在阳极附近进行镀覆用金属的镀覆。

另外，本发明的第2实施方式，是使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极及第1阳极、与第2电源连接的第2阴极及第2阳极的镀覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置及方法，其中，在镀覆槽中沿着移动碳纤维的移动方向，以第1阴极、第1阳极、第2阴极、第2阳极的顺序进行配置。

接着，使长状的碳纤维在以与阴极及阳极均不接触的方式浸渍于电解液的状态下，在镀覆槽内沿着移动方向移动，从而对碳纤维的表面，在第1阴极附近实施前处理，之后，在第1阳极附近进行镀覆用金属的镀覆，之后，在第2阴极附近剥离在第1阳极附近被镀覆的镀覆用金属的一部分，此后，在第2阳极附近进行镀覆用金属的镀覆。

本发明的第3实施方式，是对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置及方法，其中，镀覆装置具备：对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极而构成的第1槽；对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并具备与电源连接的阳极而构成的第2槽。

接着，使长状的碳纤维在以不与阴极接触的方式浸渍于电解液的状态下向第1槽供给，在阴极附近对碳纤维的表面实施前处理，之后，使碳纤维在以不与阳极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第2槽供给，在阳极附近对碳纤维的表面进行镀覆用金属的镀覆。

本发明的第4实施方式为镀覆装置及镀覆方法，是在第3实施方式的镀覆装置中，进一步具备在第1槽与第2槽之间夹插设置的、对冷却水进行贮液的第3槽。接着，向第3槽供给在第1槽中实施了前处理的碳纤维，通过冷却水冷却，之后，使碳纤维在以不与阳极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第2槽供给。

本发明的第5实施方式，是对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置及镀覆方法。该镀覆装置具备：对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极而构成的第1槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的第2槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极而构成的第3槽，在第1槽及第2槽之间夹插设置的对冷却水进行贮液的第4槽，以及在第2槽及第3槽之间夹插设置的对冷却水进行贮液的第5槽。

接着，使长状碳纤维在以不与第1阴极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第1槽供给，在第1阴极附近对碳纤维的表面实施前处理，之后，向第4槽供给在第1槽中实施了前处理的碳纤维，通过冷却水冷却，之后，使碳纤维在以不与第2阴极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第2槽供给，首先在第2阴极附近对碳纤维的表面实施前处理，接着在第2阳极附近进行镀覆用金属的镀覆，之后，向第4槽供给在第2槽处被镀覆了镀覆用金属的碳纤维，通过冷却水冷却，此后，使碳纤维在以不与第1阳极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第3槽供给，在第2槽中进行了镀覆用金属的镀覆的碳纤维的表面进一步进行镀覆用金属的镀覆。

本发明的第6实施方式，是在本发明的第5实施方式中，在第2槽的电解液中溶解的镀覆用金属，与在第3槽的电解液中溶解的镀覆用金属不同。

本发明的第7实施方式，是对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置及镀覆方法。该镀覆装置具备：对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极及第1阴极、与第2电源连接的第2阳极及第2阴极而构成的第1槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阴极而构成的第2槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阳极而构成的的第3槽，以及在第2槽及第3槽之间夹插设置的对冷却水进行贮液的第4槽。在第1槽中，沿着移动碳纤维的移动方向，以第1阳极、第1阴极、第2阳极、第2阴极的顺序进行配置。

接着，长状的碳纤维在以与第1及第2阳极、第1及第2阴极均不接触的方式浸渍于电解液中的状态下，在第1槽内沿着移动方向移动，从而对碳纤维的表面，在第1阳极附近进行镀覆用金属的镀覆，在第1阴极附近，从碳纤维剥离被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，在第2阳极附近进一步进行镀覆用金属的镀覆，之后，在第2阴极附近剥离该被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，使碳纤维在以不与第3阴极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第2槽供给，在第2槽进一步剥离在碳纤维表面被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，向第4槽供给该碳纤维，通过冷却水冷却，此后，不与第3阳极接触的方式浸渍于电解液中的状态下向第4槽供给，对在第2槽处剥离了镀覆用金属的一部分的碳纤维的表面进一步进行镀覆用金属的镀覆。

本发明的第8实施方式，在第1～5及第7实施方式的任一项中，镀覆用金属为铜，电解液为焦磷酸铜镀覆液(copper pyrophosphate plating solution)。

本发明的第9实施方式，在第1～8实施方式的任一项中，前处理是除去碳纤维表面的污垢、油及氧化膜中至少一种的处理。

通过本发明的利用双极电极的镀覆装置及镀覆方法，使用镀覆对碳素纤维进行金属的薄膜覆盖，从而不仅可以提高碳纤维的强度，还能对碳纤维赋予提高碳纤维的导电性等覆盖金属独有的特性。

在以下的描述中提出了本发明的优点，在某种程度上由描述或者本发明的实施中可明确。采用后面特别提到的设备和组合用于认识和得到本发明的优点。

附图说明

(附图组成了本发明的一部分，表明了本发明，以及以上描述和下面给出实施方式的具体描述，用于解释本发明的原理。)

图1为表示应用了本发明实施例1的利用双极电极的电镀方法的装置的例的示意图。

图2为表示应用了本发明实施例1的利用双极电极的电镀方法的装置其它例的示意图。

图3为表示应用了本发明实施例2的利用双极电极的电镀方法的装置的例的示意图。

图4为表示应用了本发明实施例2的利用双极电极的电镀方法的装置其他例的示意图。

图5为表示应用了本发明实施例3的利用双极电极的电镀方法装置的一例的示意图。

图6为表示应用了本发明实施例4的利用双极电极的电镀方法装置的一例的示意图。

图7为表示应用了本发明实施例5的利用双极电极的电镀方法装置的一例示意图。

图8为表示图7所示的电解装置的构成例子的示意图。

图9为表示图8所示的电解槽中设置的遮蔽板的构成例的示意图。

图10为表示图7所示的电解装置的其他构成例的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的最优选实施方式。

(实施例1)

用图1及图2说明本发明的实施例1。

图1及图2为表示应用了本发明的实施例1的利用双极电极的电镀方法的装置的例的示意图。

所谓双极电极是指，如图1所示，在对溶解有镀覆用金属的电解液10进行贮液并设置与电源12连接的阴极14及阳极16而构成的镀覆槽18内，在以与电极14、16均不接触的方式浸渍于电解液10中的导体(图1时为碳纤维CF)，进行如同电极的作用的现象。

作为镀覆用金属，优选已知具有优异的导电性、耐腐蚀性、强度的铜。镀覆的厚度为0.5μm以下，例如0.2μm。除铜以外，还可以使用例如镍(nickel)、金、银等能够进行电镀的金属。

另一方面，以每条被聚焦成某种程度，例如被聚焦成4000～12000条的状态下，沿着移动方向F向镀覆槽18连续地被供给的碳纤维CF，在阴极14附近部分的阳极电解部20处作为阳极进行作用，在阳极16附近部分的阴极电解部22处作为阴极进行作用。

即，利用双极电极的电镀方法与现有的电镀方法不同，不在被认为与异物的接触而容易发生破损的碳纤维CF上设置接点，而是使作为长物的碳纤维CF连续地通过镀覆槽18，从而在碳纤维CF的表面连续地实施镀覆。

需要说明的是，电解液10相当于镀覆液，实施铜镀覆时优选焦磷酸铜镀覆液，实施金镀覆时优选氰化金镀覆液(gold cyanide plating solution)、亚硫酸金镀覆液(gold sulfite plating solution)，实施银镀覆时优选氰化银镀覆液(silver cyanide plating solution)，实施镍镀覆时优选氨基磺酸镍液(nickel sulfamate plating solution)、硫酸镍液(nickel sulfate plating solution)、氯化镍液(nickel chloride plating solution)，实施合金镀覆时优选Sn-Ni、Sn-Zn、Ni-Co、Sn-Co等。根据目的适当选择覆盖的金属种类。

如上述，在这种利用双极电极的电镀方法中，碳纤维CF上发生阳极电解部20及阴极电解部22。这些是在电子的循环上(电路上)必然性地发生的。在阳极电解部20处发生电化学氧化反应，在阴极电解部22处发生电化学还原反应或电析，形成铜镀覆。

已知通常为了对碳纤维CF进行首尾很好地形成的铜镀覆，必须用于变为容易进行镀覆的前处理，所述前处理是通过对碳纤维CF的表面引起电化学阳极处理，即氧化处理，除去表面的污垢、油或氧化膜。这种电化学阳极处理也被称作前处理或活化处理。另外，已知未实施前处理的铜镀覆与实施了前处理的铜镀覆相比更脆弱。

在利用双极电极的电镀方法中，在必然性发生的阳极电解部20处进行这种前处理。因此，使碳纤维CF沿着移动方向F，例如以每分钟1m左右的速度进行输送，在合适的时机，对碳纤维CF，在阳极电解部20处进行前处理后，在阴极电解部22处进行镀覆处理。

另外，通过以具有将阴极14及阳极16对串联为2段或3段以上的连接构成的装置作为图1所示的装置的变形例，可以进行更细致的前处理及镀覆处理。

例如，如图2所示，在具有将阴极14及阳极16对串联为2段连接的构成的镀覆槽24中，通过进行以下表示的1)～4)的处理，可以实施更可靠，高品质的铜镀覆。

即，通过1)阳极电解部20(#1)处的阳极处理，进行碳纤维CF表面的前处理，通过2)阴极电解部22(#1)处的铜镀覆处理，由铜触击电镀(strike)引起生核。所谓铜触击电镀是指具有对于碳纤维CF使电极沉积铜生核从而促进后续工序所进行的铜镀覆膜的析出的效果的前处理。

之后，通过3)阳极电解部20(#2)处的阳极处理，剥离通过2)的铜触击电镀发生的核的一部分，通过4)阴极电解部22(#2)的阴极处理，进行铜镀覆。

上述1)～4)的反应中，2)及3)作为对难以实施电镀的素材的前处理，相当于通常应用的核的解吸前处理。

接着，对应用了如上构成的本发明实施例1的、利用双极电极用于对碳纤维进行镀覆的电镀方法的装置的操作进行说明。

即，应用了本发明实施例1的电镀方法的镀覆装置可以如图1所示，通过对电解液10进行了贮液并具备与电源12连接的阴极14及阳极16而构成的镀覆槽18而实现。

电解液10相当于镀覆液，实施铜镀覆时优选焦磷酸铜镀覆液，实施金镀覆时优选氰化金镀覆液、亚硫酸金镀覆液，实施银镀覆时优选氰化银镀覆液，实施镍镀覆时优选氨基磺酸镍液、硫酸镍液、氯化镍液，实施合金镀覆时，优选Sn-Ni、Sn-Zn、Ni-Co、Sn-Co等。

在镀覆槽18内，被实施镀覆的碳纤维CF，以每条被聚焦成某种程度，例如被聚焦成4000～12000条的状态，沿着移动方向F向镀覆槽18以不与电源12，即与阴极14及阳极16不直接连接的方式被连续地供给。

如此地向镀覆槽18供给碳纤维CF时，电子的循环上(电路上)，必然性地，碳纤维CF的阴极14附近部分的阳极电解部20作为阳极进行作用，阳极16附近部分的阴极电解部22作为阴极作用。

接着，在阴极电解部20处进行发生电化学的氧化反应，除去表面的污垢、油或氧化膜的所谓的前处理。前处理也被称作活化处理，通过该前处理，能够增强后面进行的铜镀覆处理的可靠性。

碳纤维CF沿着移动方向F被输送，合适的时机在阳极电解部20处进行前处理后，在阴极电解部22处实施铜镀覆，因此能够以高可靠性实施铜镀覆。

如上述，在本实施例中的电镀方法及装置中，根据上述的作用，通过应用利用双极电极的通电方法，与现有的电镀方法不同，不在有可能因与异物的接触而容易破损的长物的碳纤维上设置接点而连续地实施铜镀覆。

另外，向镀覆槽18供给碳纤维CF时，在碳纤维CF的表面上，必然形成进行可提高镀覆处理可靠性的前处理的阳极电解部20以及进行镀覆处理的阴极电解部22，因此，可以提高镀覆处理的可靠性。

并且，所述镀覆槽18，由对电解液进行10贮液并具备与电源12连接的阴极14及阳极16的简单的构成所组成，因此不需要复杂的构成就能够实现。

另外，为了实施可靠性更高、高品质的铜镀覆处理，使装置适当地变形也很容易，例如如图2所示，通过使用具有将阴极14及阳极16对串联为2段连接的构成的镀覆槽24，通过1)阳极电解部20(#1)处的阳极处理，进行碳纤维CF表面的前处理，通过2)阴极电解部22(#1)处的铜镀覆处理，因铜触击电镀引发生核，之后，通过3)阳极电解部20(#2)处的阳极处理，剥离因铜触击电镀而生成的核的一部分，通过4)阴极电解部22(#2)的阴极处理，实施铜镀覆，从而可进行作为对难以实施电镀的素材的前处理通常所应用的核的解吸前处理。

根据本发明的实施例1，如上所述，在碳纤维上能够容易地进行具有导电性的金属的薄膜覆盖，因此，提高碳纤维的强度的同时，最小限度地抑制重量增加，可以有效地赋予导电性。

(实施例2)

作为实施例1的变形例，说明实施例2。

图3及图4为表示应用了本发明的实施例2的利用双极电极的电镀方法的装置的例的示意图。

即，如图3所示的装置，同时具备贮液电解液10的前处理槽26(#1)及镀覆槽26(#2)。进而，在前处理槽26(#1)中设置有与电源12连接的阴极14，在镀覆槽26(#2)中设置有与电源12连接的阳极16。并且，碳纤维CF在以与电极14、16均不接触地浸渍于电解液10的方式，由前处理槽26(#1)向镀覆槽26(#2)连续地被供给。正好图1所示的镀覆槽18为分离成了前处理槽26(#1)和镀覆槽26(#2)的构成。

如所述进行配置的装置中，碳纤维CF在前处理槽26(#1)内，如同图1的阳极电解部20作为阳极进行作用，在镀覆槽26(#2)内，如同图1的阴极电解部22作为阴极进行作用。即，对于碳纤维CF，在前处理槽26(#1)中进行前处理，在镀覆槽26(#2)中实施镀覆处理。

根据这种配置，由于进行前处理的前处理槽26(#1)，及进行镀覆处理的镀覆槽26(#2)相互分离，因此，在前处理中产生的杂质被留在前处理槽26(#1)中，可以阻止被带入镀覆槽26(#2)。其结果，可以提高被镀覆处理的薄膜覆层的纯度。另外，前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间的电子的移动，必须通过碳纤维CF进行，因此，不发生电流损耗(loss of current or current loss)。进而，在前处理槽26(#1)中，可以使用阳极电解时对碳纤维CF不产生不良影响的适合前处理的适当的电解液，不需要必须使用溶解镀覆用金属的电解液10。

但是，由于这样对槽进行分离，因碳纤维CF的高电阻而在前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间产生发热现象。该发热现象使在碳纤维CF上残留的前处理液蒸发，因此在碳纤维CF表面上有可能产生前处理液成分的析出物。这使镀覆质量降低。因此，为了解决这个问题，如图4所示，为了冷却碳纤维CF，溶解及清洗产生的析出物，优选在前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间设置冷却水洗槽28。

因此，即使使用图4所示的构成的装置，也可以产生与实施例1同样的作用效果。

(实施例3)

作为实施例1及实施例2的变形例，说明本发明的实施例3。

图5为表示应用了本发明的实施例3的利用双极电极的电镀方法的装置的一例的示意图。

图5所示的装置是将图1所示的装置及图4所示的装置组合而构成的。即，从碳纤维CF被供给的上游侧，将前处理槽26(#1)、镀覆槽18及镀覆槽26(#2)串联连接而构成。其中，在前处理槽26(#1)及镀覆槽18之间、镀覆槽18及镀覆槽26(#2)之间，分别设置有冷却水洗槽28(#1)及冷却水洗槽28(#2)。

在这种构成的装置中，碳纤维CF首先在前处理槽26(#1)中进行前处理，通过冷却·水洗槽28(#1)进行冷却及析出物的溶解处理后，向镀覆槽18内供给。因此，在该前处理中产生的杂质等不会被带入镀覆槽18。

接着，碳纤维CF在镀覆槽18中，在阳极电解部20处进一步进行前处理，在阴极电解部22处进行触击电镀处理。之后，通过冷却水洗槽28(#2)进行冷却及析出物的溶解处理后，被供给到镀覆槽26(#2)中。因此，镀覆槽18内的前处理中产生的杂质等也不会被带入镀覆槽26(#2)。

之后，碳纤维CF被供给到镀覆槽26(#2)，在镀覆槽26(#2)处实施铜镀覆。

根据这种构成的装置，可以在前处理槽26(#1)及镀覆槽18的阳极电解部20这两处进行前处理，在镀覆槽18的阴极电解部22及镀覆装置26(#2)这两处进行镀覆处理，因此，能够提高单位时间的镀覆处理效率。因此，为了实现同样的镀覆厚度，与实施例1和实施例2的装置相比，用更少的时间就能完成。或者，用与实施例1和实施例2的装置同样的时间，可以实施更厚的镀覆。进而，可以在镀覆槽18及镀覆槽26(#2)这两处实施镀覆，所以，例如为了提高耐腐蚀性，作为镀覆槽18的阴极电解部22处的触击电镀处理镀覆镍，在镀覆装置26(#2)处镀覆铜等，可以镀覆多种金属。

如上所述，通过使用图5所示构成的装置，不仅可以实现实施例1及实施例2中得到的作用效果，也可以得到上述的作用效果。

(实施例4)

作为其他的变形例，说明本发明的实施例4。

图6为表示应用了本发明的实施例4的利用双极电极的电镀方法的装置的一例的示意图。

图6所示的装置为将图2所示的装置与图4所示的装置组合而构成的。即，从碳纤维CF被供给的上游侧，将前处理槽30、前处理槽26(#1)、及镀覆槽26(#2)串联连接而构成。其中，在前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间设置冷却·水洗槽28。另外，在前处理槽30中，电极的顺序与图2所示的镀覆槽24相反。即，在前处理槽30中，从碳纤维CF被供给的上游侧依次设置阳极16(#1)、阴极14(#1)、阳极16(#2)、阴极14(#2)。

在所述构成的装置中，对碳纤维CF首先在前处理槽30的阴极电解部32(#1)处进行铜触击电镀处理，在阳极电解部34(#1)处，剥离由铜触击电镀产生的核的一部分，在阴极电解部32(#2)处再次进行铜触击电镀处理，在阳极电解部34(#2)处，再度剥离由铜触击电镀产生的核的一部分。之后，在前处理槽26(#1)处进一步剥离核的一部分，通过冷却水洗槽28进行冷却及析出物的溶解处理后，供给到镀覆槽26(#2)。之后，碳纤维CF在镀覆槽26(#2)中被实施铜镀覆。

根据这种构成的装置，在前处理槽30及前处理槽26(#1)中，可以仔细地实施前处理。并且，在前处理槽30及前处理槽26(#1)中进行的前处理所产生的杂质等，不会被带入镀覆槽26(#2)。

(实施例5)

作为实施例2的变形例，说明本发明的实施例5。

图7为表示应用了本发明的实施例5的利用双极电极的电镀方法的装置的一例的示意图。

图7所示的装置如下构成：除了送出被镀覆处理的碳纤维CF的送出装置71，及缠绕被镀覆处理的碳纤维CF的缠绕装置79之外，如图4所示的在镀覆装置74的移动方向F上游侧具备浸渍脱脂槽70及电解装置72，在镀覆装置74的移动方向F下流侧具备后处理槽76及干燥装置78。

如上述构成的装置中，由送出装置71，以浸渍脱脂槽70、电解装置72、镀覆装置74、后处理槽76、干燥装置78的顺序连续或半连续地供给碳纤维CF，由缠绕装置79进行缠绕。

在浸渍脱脂槽70中，对表面活性剂和前处理剂等药剂进行了贮液，化学性除去附着于碳纤维CF表面的有机物、上胶(sizing)剂、油、杂质等。

如图8所示，电解装置72在移动方向F上将槽大致等分两部分的位置上，具备设置有由氯化乙烯(vinyl chloride}等绝缘体组成的遮蔽板82的电解槽80。图8中，电解槽80中的，相对于移动方向F，比遮蔽板82更上游侧称作单元(cell)80(#1)，下流侧称作单元80(#2)。在电解槽80中贮液有电解液86。如在图8中由横向方向观察遮蔽板82的图9所示，在大致中心部设置有孔84，通过该孔84，碳纤维CF可以从单元80(#1)向单元80(#2)通过，电解液86可以在单元80(#1)与单元80(#2)之间自由移动。另外，在单元80(#1)的底部以不与碳纤维CF接触的方式设置有与电源88连接的阴极90。在单元80(#2)的底部与不与碳纤维CF接触的方式设置有与电源88连接的阳极92。需要说明的是，也可以在单元80(#1)的底部设置阳极92，在单元80(#2)的底部设置阴极90。

上述构成的电解装置72，在电解槽80内贮液有表面活性剂、各种类金属的镀覆液(例如，焦硫酸钾(potassium pyrophosphate)、焦磷酸镍(nickel pyrophosphate))等充分通电的电解液86。

在上述的电解槽80中，使碳纤维CF与阴极90及阳极92均不接触的方式浸渍于电解液86中时，也作为双极电极进行作用。即，根据与在实施例1中用图1说明的相同原理，发生碳纤维CF在单元80(#1)中作为阳极进行作用，在单元80(#2)中作为阴极进行作用的电化学反应。通过所述的电化学反应或氢气(gas)发生，除去附着于碳纤维CF表面的有机物、上胶剂、油、杂质等，由此进行碳纤维CF表面的电解活性(表面改性)处理。

特别地，该电解槽80具备如图9所示的遮蔽板82，因此，如以下的说明，能够高效率地进行电化学反应。

即，为使碳纤维CF作为双极电极进行作用，由阴极90放出的电子必须向单元80(#1)内的碳纤维CF移动，穿过碳纤维CF向单元80(#2)侧移动，由单元80(#2)内的碳纤维CF向阳极92移动而形成电路。但是，没有图1所示的遮蔽板82时，由阴极14放出的电子的一部分，不是沿着碳纤维CF移动而是直接向阳极16移动。因此，在电解槽80中进行的电化学反应或氢气发生反应的效率会降低。

但是，通过在电解槽80中设置如图9所示的遮蔽板82，能够阻止电子的由阴极90向阳极92的直接移动，电子的移动被强制地限定在碳纤维CF周边，能够使碳纤维CF高效率地作为双极电极进行作用。

图10为电解装置的变形例。该电解装置100与电解槽80同样地贮液了电解液86的电解槽102，通过3个遮蔽板104、106、108被分割成4个单元102(#1)、(#2)、(#3)、(#4)。遮蔽板104、106、108与遮蔽板82同样地具有如图9所示的构成。接着，在单元102(#1)的底部以不与碳纤维CF接触的方式设置与电源110连接的阴极112，在单元102(#2)的底部以不与碳纤维CF接触的方式设置与电源110连接的阳极114。另外，在单元102(#3)的底部以不与碳纤维CF接触的方式设置与电源116连接的阴极118，在单元102(#4)的底部以不与碳纤维CF接触的方式设置与电源116连接的阳极120。需要说明的是，也可以在单元102(#1)的底部设置阳极114，在单元102(#2)的底部设置阴极112，在单元102(#3)的底部设置阳极120，在单元102(#4)的底部设置阴极118。

如上所述，也可以适当地增加单元的数量，设定多个由阴极/阳极构成的对。通过这样适当地增加由阴极/阳极构成的对，能够更加充分地进行在电解槽进行的电化学反应或氢气发生反应。

因镀覆装置74的配置与图4相同，省略关于其构成的说明。在镀覆装置74的镀覆槽26(#2)处被实施了镀覆处理的碳纤维CF，被送到后处理槽76。

后处理槽76贮液有防锈剂、上胶剂77，对在镀覆槽26(#2)处被实施了镀覆处理的碳纤维CF进行防锈处理、聚焦化等。

干燥装置78，对在后处理槽76中进行了防锈处理、聚焦化等的碳纤维CF进行干燥处理。

根据上述构成的装置，使用送出装置71将碳纤维CF送出时，首先在浸渍脱脂槽70中，可以化学除去附着于碳纤维CF表面的有机物、上胶剂、油、杂质等。

接着，在电解装置72的电解槽80中，碳纤维CF通过在单元80(#1)中作为阳极作用，在单元80(#2)中作为阴极作用，作为双极电极进行作用。通过该作用，在碳纤维CF表面发生电化学反应或氢气发生反应，除去附着于碳纤维CF表面的有机物、上胶剂、油、杂质等，由此可以进行碳纤维CF表面的电解活性(表面改性)处理。并且，因电解槽80具备遮蔽板82，可以使碳纤维CF高效率地作为双极电极进行作用。

之后，碳纤维CF被送到镀覆装置74，在前处理槽26(#1)中进行前处理，在镀覆槽26(#2)中实施镀覆处理。因为前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)是分离的，所以前处理产生的杂质被留在前处理槽26(#1)中，不被带入镀覆槽26(#2)中。其结果，可以提高被镀覆处理的薄膜覆层的纯度。另外，前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间的电子的移动，必须经由碳纤维CF进行，因此不产生电流损耗。

需要说明的是，因前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)是分离的，由于碳纤维CF的高电阻，在前处理槽26(#1)与镀覆槽26(#2)之间产生发热现象，但通过使从前处理槽26(#1)送出的碳纤维CF，在被送到镀覆槽26(#2)之前先送到冷却水洗槽28，在冷却水洗槽28中，进行碳纤维CF的冷却、产生的析出物的溶解及清洗。

在后处理槽76中，可以对在镀覆槽26(#2)处实施了镀覆处理的碳纤维CF进行防锈处理、聚焦化等，进而，在干燥装置78中，能够对碳纤维CF进行干燥处理，之后，通过缠绕装置79进行缠绕。

这样，根据本实施例中的装置，能够连续地进行从碳纤维的送出到缠绕的一系列的处理，因此能够提高生产率。

进而，通过适当地改变双极电极用的配线、前处理药液、镀覆液种类、槽的配置、构成等，能够实现根据需要的装置构成。

例如，因高电流密度发生烧焦等不良情况时，通过追加镀覆槽，能够分散对于规定面积的碳纤维CF表面的电负荷，因此，不降低生产率及镀覆质量就能实施镀覆。

另外，通过使用各种的镀覆液，可以实施根据目的不同种金属的层叠多段镀覆(包括触击电镀、用于赋予传导性或提高附着性的打底镀覆等)。进而，作为前处理，可以通过使用镀覆液进行解吸处理。进一步，可以改变前处理时机及镀覆处理时机。

本领域的技术人员可随时发现其他的优点和改进，因此，本发明在更广泛的方面不限制于具体细节和本发明所展示和描述的具体实施例。因此，在不违背由提出的权利要求和与其相同定义的本发明的精神和构思的范围内可以进行修改。

Claims (18)

1.一种镀覆装置，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极及阳极而构成的镀覆槽，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，

使所述长状的碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述镀覆槽内从所述阴极侧向所述阳极侧移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述阴极附近实施前处理，此后，在所述阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆。

2.一种镀覆装置，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极及第1阳极以及与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的镀覆槽，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，

在所述镀覆槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阴极、所述第1阳极、所述第2阴极、所述第2阳极的顺序进行配置，

使所述长状的碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述镀覆槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阴极附近实施前处理，之后，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近，剥离在所述第1阳极附近被镀覆的镀覆用金属的一部分，此后，在所述第2阳极附近，进行所述镀覆用金属的镀覆。

3.一种镀覆装置，其特征在于，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，具备：

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极而构成的第1槽，以及

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液，具备与所述电源连接的阳极而构成的第2槽；

使所述长状的碳纤维在以不与所述阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第1槽供给，在所述阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，使所述碳纤维在以不与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述阳极附近对所述碳纤维的表面进行所述镀覆用金属的镀覆。

4.如权利要求3所述的镀覆装置，其特征在于，进一步具备：

在所述第1槽及所述第2槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第3槽；

向所述第3槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后，使所述碳纤维在以不与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给。

5.一种镀覆装置，其特征在于，对长状碳纤维的表面实施镀覆，具备：

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极而构成的第1槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的第2槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第1电源连接的第1阳极而构成的第3槽，

在所述第1槽与所述第2槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽，以及

在所述第2槽与所述第3槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第5槽；

使所述长状的碳纤维在以不与所述第1阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第1槽供给，在所述第1阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，向所述第4槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后，使所述碳纤维在以不与所述第2阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，先在所述第2阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，接着在所述第2阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，向所述第4槽供给在所述第2槽处镀覆了所述镀覆用金属的碳纤维，以所述冷却水冷却，此后，使所述碳纤维在以不与所述第1阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第3槽供给，对在所述第2槽处镀覆了镀覆用金属的所述碳纤维的表面进一步进行镀覆用金属的镀覆。

6.如权利要求5所述的镀覆装置，其特征在于，

在所述第2槽的电解液中溶解的镀覆用金属，与所述第3槽的电解液中溶解的镀覆用金属不同。

7.一种所述镀覆装置，其特征在于，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，具备：

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极及第1阴极，与第2电源连接的第2阳极及第2阴极而构成的第1槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阴极而构成的第2槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第3电源连接的第3阳极而构成的第3槽，以及

在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽；

在所述第1槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阳极、所述第1阴极、所述第2阳极、所述第2阴极的顺序进行配置，

使所述长状的碳纤维在以与所述第1及第2阳极、所述第1及第2阴极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述第1槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，在所述第1阴极附近，从所述碳纤维剥离所述被镀覆了的镀覆用金属的一部分，之后，在所述第2阳极附近进一步进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近剥离该被镀覆了的镀覆用金属的一部分，之后，使所述碳纤维在以不与所述第3阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述第2槽处进一步剥离在所述碳纤维的表面被镀覆了的镀覆用金属的一部分，之后，将该碳纤维向所述第4槽供给，以所述冷却水冷却，此后，在以不与所述第3阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第4槽供给，对在所述第2槽处剥离了镀覆用金属的一部分的所述碳纤维的表面进一步进行镀覆用金属的镀覆。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镀覆用金属为铜，所述电解液为焦磷酸铜镀覆液。

9.如权利要求1～8中的任一项所述的装置，其特征在于，所述前处理为除去所述碳纤维表面的污垢、油以及氧化膜中的至少任一个的处理。

10.一种镀覆方法，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极及阳极而构成的镀覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆，

使所述长状碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述镀覆槽内使其由所述阴极侧向所述阳极侧移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述阴极附近实施前处理，此后，在所述阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆。

11.一种镀覆方法，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极及第1阳极、与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的镀覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆，

在所述镀覆槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阴极、所述第1阳极、所述第2阴极、所述第2阳极的顺序进行配置，

使所述长状碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述镀覆槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阴极附近实施前处理，之后，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近剥离在所述第1阳极附近被镀覆了的镀覆用金属的一部分，此后，在所述第2阳极附近，进行所述镀覆用金属的镀覆。

12.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，

所述镀覆装置具备：对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极而构成的第1槽，以及，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并具备与所述电源连接的阳极而构成的第2槽；

使所述长状碳纤维在以不与所述阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第1槽供给，在所述阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，使所述碳纤维在以不与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述阳极附近对所述碳纤维的表面进行所述镀覆用金属的镀覆。

13.如权利要求12所述的镀覆方法，其特征在于，将所述第1槽处实施了前处理的碳纤维进行冷却后，向所述第2槽供给。

14.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，

所述镀覆装置具备：对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极而构成的第1槽；对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的第2槽；对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极而构成的第3槽；在所述第1槽与所述第2槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽；以及，在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第5槽；

使所述长状的碳纤维在以不与所述第1阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第1槽供给，在所述第1阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，向所述第4槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后，使所述碳纤维在以不与所述第2阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向第2槽供给，先在所述第2阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，接着在所述第2阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，向所述第4槽供给在所述第2槽处进行了所述镀覆用金属的镀覆的碳纤维，以所述冷却水冷却，此后，使所述碳纤维在以不与所述第1阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第3槽供给，对在所述第2槽处进行了镀覆用金属的镀覆的所述碳纤维的表面，进一步进行镀覆用金属的镀覆。

15.如权利要求14所述的镀覆方法，其特征在于，所述镀覆装置中，在所述第2槽的电解液中溶解的镀覆用金属，与在所述第3槽的电解液中溶解的镀覆用金属不同。

16.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，

所述镀覆装置，具备：

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极及第1阴极、与第2电源连接的第2阳极及第2阴极而构成的第1槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阴极而构成的第2槽，

对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第3电源连接的第3阳极而构成的第3槽，以及

在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽；并且，在所述第1槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阳极、所述第1阴极、所述第2阳极、所述第2阴极的顺序进行设置，

使所述长状的碳纤维在以与所述第1及第2阳极、所述第1及第2阴极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状态下，在所述第1槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，在所述第1阴极附近，从所述碳纤维剥离在所述被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，在所述第2阳极附近进一步进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近剥离该被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，使所述碳纤维在以不与所述第3阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述第2槽处进一步剥离在所述碳纤维的表面被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，向所述第4槽供给该碳纤维，以所述冷却水冷却，此后，不与所述第3阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第4槽供给，对在所述第2槽处剥离了镀覆用金属的一部分的所述碳纤维的表面，进一步进行镀覆用金属的镀覆。

17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述镀覆用金属为铜，所述电解液为焦磷酸铜镀覆液。

18.如权利要求10～17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述前处理为除去所述碳纤维表面的污垢、油、及氧化膜中的至少任一个的处理。

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