JP2001089900A - 不溶性陽極を使用するめっき方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき液に不足分の金属イオンのみの補給を
行い、それ以外のイオンがめっき液に蓄積しないように
する不溶性陽極を使用するめっき方法及びその装置を提
供する。 【解決手段】 めっき槽１０とは別にめっき金属を溶か
して陽イオンのみの生成を行う電解槽１１を設け、電解
槽１１からめっき槽１０に不足する陽イオンの供給を行
う方法及びその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貴金属めっき、ク
ロムめっき及び亜鉛めっきを除く不溶性陽極を使用する
電気めっきにおいて、めっき槽にめっき処理によって不
足する金属イオンのみを供給するめっき方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】めっきは防蝕、装飾及び金属表面に新た
な機能を付与する目的で、古くから行われている被膜形
成方法である。近年その被膜特性の著しい精密化が求め
られワークに対して均一な厚み、組成等の被膜特性を得
るために陽極形状を工夫し、目的を達成するケースが増
加している。このようなめっき処理においては、一般的
には、図３に示すように、陽極にめっき金属６１、６２
を用い、陰極６３にワーク６４を吊るして電解し、ワー
ク６４に目的金属を析出させると共に、陽極から消費さ
れた分に相当する金属イオンを溶解、補給する方法がと
られていた。なお、６５は電解槽を、６６は電源を、６
７はポンプを、６８はフィルターを、６９は熱交換器
を、７０は温度調節装置をそれぞれ示す。ところが、こ
のような陽極消費型のめっき方法では陽極とめっき対象
物の距離が徐々に変化するので、複雑な形状の対象物に
めっきをする場合にはめっき皮膜の厚みが不均一になる
という問題がある。そこで、より均一なめっき皮膜を得
るためには、めっき対象物に合わせて所定の形状に加工
された不溶性陽極（例えば、白金コーティドチタン等）
を使用し、その形状を一定にしてめっきが行われる。こ
の場合は、めっき槽中でのめっき金属は徐々に薄くなる
ので、消費分は金属塩（例えば、Ｎｉめっきの場合は硫
酸ニッケルやスルファミン酸ニッケル等の化合物、Ｓｎ
めっきの場合は硫酸第一錫等の化合物）で補給してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た不溶性陽極を使用するめっき方法においては、めっき
金属の不足分を金属塩で補給すると、陰イオンが過剰に
なる。例えばＮｉめっきの場合、金属塩として硫酸ニッ
ケルで補給すると、陰イオンの硫酸イオンが過剰にな
り、使用を重ねていくとめっき液比重が増加し、ピット
やめっき厚みのバラツキ拡大等の不具合が発生し、新た
にめっき液を更新しなければならぬという問題があっ
た。特に、高電流密度で大電流で運用するめっき処理に
おいては、頻繁にめっき液を更新せねばならないという
問題があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたも
ので、めっき液に不足分の金属イオンのみの補給を行
い、それ以外のイオンがめっき液に蓄積しないようにす
る不溶性陽極を使用するめっき方法及びその装置を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る不溶性陽極を使用するめっき方法は、めっき槽とは
別にめっき金属を溶かして陽イオンのみの生成を行う電
解槽を設け、該電解槽から前記めっき槽に不足する陽イ
オンの供給を行うことを特徴とする不溶性陽極を使用す
るめっき方法。ここで、本発明に係る不溶性陽極を使用
するめっき方法において、前記めっき槽からめっき液を
前記電解槽に戻して、該電解槽で不足する液の主要部を
補充する循環液路を形成するのが好ましく、これによっ
て、めっき液の経済的な再生が可能となる。

【０００５】また、前記目的に沿う本発明に係る不溶性
陽極を使用するめっき装置は、不溶性陽極を使用するめ
っき槽と、該めっき槽とは別となってめっき金属を溶か
して陽イオンの生成を行う電解槽と、該電解槽から前記
めっき槽に不足する陽イオンの供給を行う液供給手段
と、前記めっき槽の過剰液を前記電解槽に返す液返送手
段とを有している。ここで、この不溶性陽極を使用する
めっき装置において、前記電解槽に陰イオン交換膜で仕
切られた陽極室と陰極室を形成し、該陰極室にはアルカ
リ溶液を、該陽極室には前記めっき槽のめっき液を給液
する構成とすることが可能である。また、この不溶性陽
極を使用するめっき装置において、前記電解槽は、陽極
に前記めっき金属を、陰極に酸素を含むガスを導入し酸
素の還元反応を行うガス拡散電極をそれぞれ用いること
も可能である。

【０００６】なお、本発明に係る不溶性陽極を使用する
めっき方法及び装置においては、貴金属めっき、クロム
めっき及び亜鉛めっきは除かれる。この理由は、貴金属
めっきは、貴金属は標準電極電位が貴であるがゆえに、
めっき液中で電解により溶解されることは難しく、また
良好なめっき被膜を得るためにも、シアノ錯塩等の形で
補給する必要があり、本発明を適用するためには不適切
である。クロムめっきは、通常鉛等の不溶性陽極を使用
するが、無水クロム酸（ＣｒＯ₃）という酸化物が水に
易溶であるため無水クロム酸補給で金属分のみを補給し
たことと同等で本発明を適用する必要がない。そして、
亜鉛めっきも普通不溶性陽極が用いられるが、金属亜鉛
をめっき液で溶解して、補給する方法がとられ、上と同
様、本発明を適用する必要がないためである。

【０００７】本発明は前述の陽極形状維持のための不溶
性陽極使用以外にも、大規模めっき装置で、前処理槽や
めっき槽の連なっているめっき槽上の足場の悪いところ
での重量物の陽極金属交換、補給を行っている場合に
は、めっき槽ではこの作業を廃止し、金属交換、補給を
考慮した補給槽で実施し、補給槽とめっき槽はポンプ等
で連結すればよいから、その作業負担を大幅に軽減し、
作業の安全を容易に確保できる利点がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る不溶性陽極を使用するめっき方法の説明
図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る不溶性陽極
を使用するめっき方法の説明図である。

【０００９】電気めっきには、通常、めっき対象物の表
面に付着した油脂や錆を除去して表面を清浄にするため
の、浸漬脱脂や電解脱脂、ワークのエッチング、中和処
理等の前処理があり、めっきを行った後は、洗浄、乾燥
等の処理があり、めっきの種類や対象物に応じて適宜選
択されている。以下の実施の形態は、この一連の処理に
おけるニッケル電気めっきやニッケル−鉄合金電気めっ
きにおいて本発明の方法及び装置を適用した。なお、貴
金属めっき、クロムめっき及び亜鉛めっきを除く電気め
っきの多くは、この方法及び装置はいずれも適用でき
る。

【００１０】図１に示す本発明の第１の実施の形態に係
る不溶性陽極を使用するめっき方法及び装置について説
明する。本発明に係る不溶性陽極を使用するめっき方法
を実施するための装置には、めっき槽１０の他に電解槽
１１を用いる。めっき槽１０には、陽極に白金コーティ
ドチタン等からなる不溶性陽極１２、１３を用い、陰極
にめっき対象物であるワーク１４が導体からなる支持部
材１５を介して吊るされている。一方、電解槽１１は陰
イオンのみを通過させる陰イオン交換膜１６で仕切られ
て陽極室１７と陰極室１８が形成され、陽極室１７には
陽極としてニッケル板１９が配置されている。また、陰
極室１８には、陰極としてＳＵＳ電極２０が配置されて
いる。陽極室１７によって生成された電解液はポンプ２
１、フィルター２２、熱交換器２３を介してめっき槽１
０に供給され、めっき槽１０に供給された電解液の一部
が電解槽１１に戻されている。なお、ポンプ２１、フィ
ルター２２、熱交換器２３によって液供給手段が、めっ
き槽１０から重力による電解槽１１への流れ込みによっ
て液返送手段が構成されている。

【００１１】陰極室１８にはアルカル溶液の一例である
カセイソーダ水溶液が使用され、陽極室１８では電解に
よりニッケルを溶解させ、めっき槽１０での消費された
ニッケル分を補給する。陰極では水素ガスが発生するが
めっき金属（ニッケル）は、陰イオン交換膜１６を通過
できないので、めっき金属の析出はない。ただし、電解
槽１１の単独運転では、電解によってｐＨの上昇を招
き、ニッケルイオンは水酸化物となって沈殿するので、
めっき槽１０では不溶性陽極１２、１３を使用し、めっ
きを行ってｐＨの下がっためっき液（過剰液）を速やか
に電解槽１１の陽極室１７内に流入し電解槽１１で不足
する液の主要部を補充して、ｐＨの変動が極力少なくな
るようにするのが好ましい。また、電解槽１１に流す電
流はめっき槽１０で流す電流と概略同じにする必要があ
り（シリーズ通電を行うのが好ましい）、陽極室１７で
のｐＨが不必要に上昇するのを防止するのが好ましい。
なお、温度センサー２４がめっき槽１０内に配置され、
温度調節装置２５に入力され、熱交換器２３を制御し、
めっき槽１０内のめっき液が一定の温度を保持するよう
にしている。これによって、不足したニッケルイオンが
電解槽１１から供給され、めっき槽１０では常時安定し
た塩濃度を保持してめっきが行える。また、液中にハロ
ゲン化物を含むワット浴系のめっき液の場合は、不溶性
陽極使用により、陽極から塩素ガスが発生し塩素イオン
が消費されるので、陰極液にカセイソーダ水溶液に塩化
ナトリウム水溶液を混ぜて用いる等、消費塩素イオンの
補給も同時に行う方が好ましい。

【００１２】続いて、図２を参照しながら本発明の第２
の実施の形態に係る不溶性陽極を使用するめっき方法及
びその装置について説明する。なお、図１に説明した装
置と同一の構成要素については同一の番号を付してその
詳しい説明を省略する。この実施の形態ではワーク１４
にニッケル−鉄合金めっきを行うためのものであるが、
めっき槽１０の本質的構造は図１に示すめっき槽１０の
めっきと同じである。電解槽２７では、陽極にニッケル
板２８を、陰極に酸素を含むガスの一例である空気を導
入して酸素の還元反応を行うガス拡散電極２９を用いて
いる。電解槽２７に通電すると、陽極ではニッケル金属
が電解によってイオンとなって液中に溶解する。陰極で
は吹き込んだ空気中の酸素が次の反応を起こし、ニッケ
ルが析出せず、結果としてニッケル濃度が増加する。 Ｏ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ＋４ｅ＝４ＯＨ^- （電極電位 ＋０．４０
１Ｖ） めっき液中のニッケル及び鉄の電位は、Ｎｉ²⁺＋２ｅ^-
＝２Ｎｉ（電極電位は−０．２３６Ｖ）、Ｆｅ²⁺＋２ｅ
^- ＝２Ｆｅ（電極電位は−０．４４０Ｖ）で、酸素の還
元反応より卑であるのでニッケル及び鉄の析出は起こら
ない。

【００１３】ただし、電解槽２７単独では、電解によっ
てｐＨの上昇を招き、ニッケルイオンが水酸化物となっ
て沈殿するので、めっき槽１０では不溶性陽極１２、１
３を使用してめっきを行って、ｐＨの下がっためっき液
が速やかに電解槽２７に流入し、ｐＨの変動を極力少な
くなる構造とする必要があることや、電解槽２７に通電
する電流量はめっき槽１０に流す電流と概略等しくする
のが好ましいことは、前記した第１の実施の形態と同様
である。また、鉄イオンは、第２の電解槽を設置して鉄
イオンの補給を行うのが好ましいが、鉄イオンはニッケ
ルイオンの３〜４％の濃度であるので、ＦｅＳＯ₄ （I
I）又はＦｅＣｌ₂ （II）の水溶液で補充してもよい。
第２の電解槽を設置する場合は、Ｎｉ、Ｆｅイオンの消
費量の割合と略等しくなるよう電流量を配分する。

【００１４】

【発明の効果】請求項１、２記載の不溶性陽極を使用す
るめっき方法、及び請求項３〜５記載の不溶性陽極を使
用するめっき装置においては、めっき槽とは別に電解槽
を設けて陽イオンのみの供給を行っているので、めっき
によって不足する陽イオンを補うことができ、それ以外
の不要なイオンがめっき液に蓄積しないようにできる。
これによって、従来のような足場の悪い場所での重量物
である陽極金属の交換や補給を廃止でき、より作業の軽
便化を図ることができる。更には、不溶性陽極を使用す
るめっき方法においても、めっき金属の化合物の投入に
起因する陰イオンの増加が抑制され、正常なめっき処理
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る不溶性陽極を
使用するめっき方法の説明図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る不溶性陽極を
使用するめっき方法の説明図である。

【図３】従来例に係るめっき方法の説明図である。

【符号の説明】

１０：めっき槽、１１：電解槽、１２、１３：不溶性陽
極、１４：ワーク、１５：支持部材、１６：陰イオン交
換膜、１７：陽極室、１８：陰極室、１９：ニッケル
板、２０：ＳＵＳ電極、２１：ポンプ、２２：フィルタ
ー、２３：熱交換器、２４：温度センサー、２５：温度
調節装置、２７：電解槽、２８：ニッケル板、２９：ガ
ス拡散電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき槽とは別にめっき金属を溶かして
   陽イオンのみの生成を行う電解槽を設け、該電解槽から
   前記めっき槽に不足する陽イオンの供給を行うことを特
   徴とする不溶性陽極を使用するめっき方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の不溶性陽極を使用するめ
   っき方法において、前記めっき槽からめっき液を前記電
   解槽に戻して、該電解槽で不足する液の主要部を補充し
   ていることを特徴とする不溶性陽極を使用するめっき方
   法。
3. 【請求項３】 不溶性陽極を使用するめっき槽と、該め
   っき槽とは別になってめっき金属を溶かして陽イオンの
   生成を行う電解槽と、該電解槽から前記めっき槽に不足
   する陽イオンの供給を行う液供給手段と、前記めっき槽
   の過剰液を前記電解槽に返す液返送手段とを有すること
   を特徴とする不溶性陽極を使用するめっき装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の不溶性陽極を使用するめ
   っき装置において、前記電解槽は陰イオン交換膜で仕切
   られた陽極室と陰極室を有し、該陰極室にはアルカリ溶
   液が、該陽極室には前記めっき槽のめっき液が給液され
   ていることを特徴とする不溶性陽極を使用するめっき装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の不溶性陽極を使用するめ
   っき装置において、前記電解槽は、陽極に前記めっき金
   属を、陰極に酸素を含むガスを導入するガス拡散電極を
   それぞれ用いたことを特徴とする不溶性陽極を使用する
   めっき装置。