JP2009024242A - Plating device for metal pipe, and plating method for metal pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は金属パイプの内面に均一な電気めっきを施すめっき装置およびめっき方法に関するものである。 The present invention relates to a plating apparatus and a plating method for performing uniform electroplating on the inner surface of a metal pipe.
金属パイプの内面の電気めっき方法として、従来、直流電源の陽極側に接続しためっき材としての亜鉛棒と、陰極側に接続したワーク材としての屈曲した鋼パイプを浸漬し、この鋼パイプの内側に、前記補助電極の可撓な電極線に真鍮製リングと合成樹脂性リングを交互に嵌め込んだ陽極側に接続した補助電極を配置するとともに、鋼パイプの内側に亜鉛イオンを含む電解液を送り込む還流ポンプを設置し、補助電極と鋼パイプ内面との短絡を防止して、鋼パイプの内面をめっきする方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for electroplating the inner surface of a metal pipe, a zinc rod as a plating material connected to the anode side of a DC power source and a bent steel pipe as a work material connected to the cathode side are immersed in this method. In addition, an auxiliary electrode connected to the anode side in which brass rings and synthetic resin rings are alternately fitted to the flexible electrode wire of the auxiliary electrode is disposed, and an electrolytic solution containing zinc ions is disposed inside the steel pipe. A method of plating a steel pipe inner surface by installing a reflux pump for feeding and preventing a short circuit between the auxiliary electrode and the steel pipe inner surface is disclosed (for example, see Patent Document 1).
金属のワーク材に電気めっきする原理は、めっき材(電極)を陽極に、ワーク材を陰極に接続に接続して、陽極ではめっき材の金属をイオン化して電解液中に供給し、陰極では電解液中の前記金属イオンに電子を供給して、めっき金属を析出させている。この陰極で析出する金属の量、すなわちめっきの厚みは、電解液中を通過する電気量に比例する。 The principle of electroplating a metal workpiece is that the plating material (electrode) is connected to the anode, the workpiece is connected to the cathode, the metal of the plating material is ionized at the anode, and supplied to the electrolyte. Electrons are supplied to the metal ions in the electrolytic solution to deposit plated metal. The amount of metal deposited at the cathode, that is, the thickness of the plating is proportional to the amount of electricity passing through the electrolyte.
一般に電解液中の電極においては、直流電源から遠い部位は近い部位に比べて電極の抵抗の分だけ電圧が低下する。すなわち直流電源から遠い部位にセットされた導波管の内面部位は、近い部位に比べ電解液中を通過する電気量が低下する。 In general, in an electrode in an electrolytic solution, a voltage at a portion far from a DC power source is lowered by an amount corresponding to the resistance of the electrode as compared with a near portion. That is, the amount of electricity passing through the electrolytic solution is lower in the inner surface portion of the waveguide set in a portion far from the DC power source than in the closer portion.
従来の金属パイプの内面の電気めっき方法では,金属パイプ内面に挿入する補助電極が一本だけであり、かつ該当補助電極の片側だけに電源が接続されていたので,補助電極に生じる電圧降下の為に、導波管の内面のめっき厚みに差異が生じるという問題があった。また、従来の金属パイプの内面の電気めっき方法では、金属パイプ内面から外に出た補助電極部分が露出しているため、この部分から流れる電流は金属パイプ内面に到達せず距離的に近い金属パイプ外面に流れ、その結果金属パイプの外面と内面のめっき厚みの差異が拡大するという問題もあった。また、従来の金属パイプの内面の電気めっき方法では、金属パイプの内面と外面のめっき処理を同時に行っていたので、金属パイプ形状や設定条件によって金属パイプ内面と外面に流れる電流が変わり、金属パイプ内外の膜厚比が大きく異なるという問題があった。 In the conventional electroplating method for the inner surface of a metal pipe, only one auxiliary electrode is inserted into the inner surface of the metal pipe and the power source is connected to only one side of the corresponding auxiliary electrode. Therefore, there is a problem that a difference occurs in the plating thickness on the inner surface of the waveguide. Further, in the conventional electroplating method of the inner surface of the metal pipe, the auxiliary electrode portion that has been exposed from the inner surface of the metal pipe is exposed, so that the current flowing from this portion does not reach the inner surface of the metal pipe and is close to the distance There is also a problem that the difference in plating thickness between the outer surface and the inner surface of the metal pipe increases as a result of flowing to the outer surface of the pipe. Further, in the conventional electroplating method of the inner surface of the metal pipe, the inner and outer surfaces of the metal pipe are plated at the same time. Therefore, the current flowing on the inner and outer surfaces of the metal pipe changes depending on the shape of the metal pipe and the setting conditions. There was a problem that the film thickness ratios inside and outside were greatly different.
本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、貫通孔を有する金属パイプをめっきするめっき装置において、金属パイプ内外の膜厚比を同程度とし、補助電極に生じる電圧降下によるめっき厚みの不均一を解消し、金属パイプの内面に均一なめっき厚みを形成するめっき装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and in a plating apparatus for plating a metal pipe having a through hole, the thickness ratio between the inside and outside of the metal pipe is set to the same level, and the plating thickness is caused by a voltage drop generated in the auxiliary electrode. An object of the present invention is to provide a plating apparatus that eliminates the non-uniformity and forms a uniform plating thickness on the inner surface of a metal pipe.
本発明による導波管内面のめっき装置は、電解液が満たされためっき槽と、直流電源と、前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第一電極側に接続されるめっき材としての金属電極と、前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第二電極側に接続され、ワーク材として貫通孔を有する金属パイプと、前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第一電極側に接続され、前記金属パイプの両端から各々挿入されて前記金属パイプの内側に配置される2本の補助電極とから構成される。 The plating apparatus for an inner surface of a waveguide according to the present invention is a plating tank filled with an electrolyte, a DC power supply, and a plating material that is in the plating tank and connected to the first electrode side of the DC power supply. A metal pipe connected to the second electrode side of the DC power source and having a through-hole as a work material, and in the plating tank, The two auxiliary electrodes are connected to the first electrode side, inserted from both ends of the metal pipe, and arranged inside the metal pipe.
本発明によれば、1箇所以上屈曲した導波管内面に貫通するよう、フレキシブル補助電極を導波管の両側から2本挿入するようにしたので、補助電極が1本の場合に比べ直流電源から遠い部位における電圧降下による電気量の低下が小さく、従って導波管内面に適切な電流分布が形成され、導波管内面に均一な厚みのめっきを施すことができる。 According to the present invention, two flexible auxiliary electrodes are inserted from both sides of the waveguide so as to penetrate through the inner surface of the waveguide bent at one or more places. Therefore, the amount of electricity at the part far from the electrode is less decreased by a voltage drop, and therefore, an appropriate current distribution is formed on the inner surface of the waveguide, and plating with a uniform thickness can be applied to the inner surface of the waveguide.
以下、この発明の好適な実施の形態に関し図面に基づき説明する。なお、各実施の形態同士で同様の構成には互いに同一番号を付し、重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected mutually to the same structure in each embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
実施の形態1では、貫通孔を有する金属パイプの一例としてコの字型導波管を挙げ、コの字型導波管に対してめっき処理を行う。
図1は、実施の形態1のコの字型導波管内面をめっきするめっき装置の構成図である。このめっき装置のめっき槽1の中には、電解液2が満たされ、この電解液2の中には、電流切替えスイッチ4を有する直流電源3の陽極側に接続されためっき材としての金属電極5と、陰極側に接続されたワーク材としてのコの字型導波管6が浸漬されている。電解液として、例えば、銀、金、銅、ニッケルめっき等が挙げられる。
コの字型導波管6の管内には、陽極側に接続されフレキシブルに屈曲可能な構造をもつフレキシブル補助電極7、8が導波管6の両端から各々挿入される。フレキシブル補助電極7、8は柔軟性を持つ電極線で、導波管6の端から挿入すると導波管6の形状にならって管内に入る。フレキシブル補助電極7、8の各々は、導波管6の両端から導波管6の長手方向のほぼ半分の位置まで挿入されており、導波管の長手方向のほぼ中央付近で重なる。なお、管内に挿入された2本のフレキシブル補助電極7と8の間は、後で述べる絶縁物としての絶縁体のリング14により絶縁され、先端同士が短絡することがない構造となっている。
In
FIG. 1 is a configuration diagram of a plating apparatus for plating the inner surface of a U-shaped waveguide according to the first embodiment. The
In the tube of the
このめっき装置には還流ポンプ9が設置され、吸入側パイプ11で吸い上げた電解液2を、前記導波管6の内面に挿入された吐出側パイプ10の先端から、導波管6の内面に供給することでめっき金属イオンを供給している。なお、陽極が第一電極に対応し、陰極が第二電極に相当する。
図1では、吸入側パイプ11で吸い上げた電解液2を、前記導波管6の内面に挿入された吐出側パイプ10の先端から導波管6の内面に対して供給しているが、還流ポンプ9の吐出側パイプ10と吸入側パイプ11の設置位置を入れ替えて、吸入側パイプ11が導波管6の内面側から電解液2を吸引し、吐出側パイプ10の先端から吐出するようにしてもよい。いずれの場合によっても、電解液2が導波管6の内側を通り巡回することができる。
In this plating apparatus, a
In FIG. 1, the
図2は、前記フレキシブル補助電極7、8を導波管6(点線で示す)内に挿入し設置したときの断面図である。このフレキシブル補助電極7、8は陽極側に接続され、絶縁物としての絶縁体のリング14を所定間隔で接着している。
FIG. 2 is a cross-sectional view when the flexible
前記フレキシブル補助電極7、8には、図1、2に示すように、フレキシブル補助電極7を内に通した絶縁体のリング14が所定間隔、例えば5mm程度の間隔で接着している。この絶縁体のリング14は例えば合成樹脂製のリングやセラミック製のリングであり、絶縁性を有する材質からなるリングであればよい。この絶縁体のリング14により、フレキシブル補助電極7、8の金属部と導波管6の内面との短絡を防止することができる。特に導波管6の内面に接触しやすい屈曲部では、絶縁体のリング14により、導波管6の内面とフレキシブル補助電極7、8の金属部とが接触することによる短絡を防止している。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
図1に示したように、前記フレキシブル補助電極7、8は1箇所以上屈曲した導波管6の両側から挿入されており、直流電源から遠い部位における電圧降下による電気量の低下を小さくして、導波管6の内面に適切な電流分布が形成されている。
As shown in FIG. 1, the flexible
また、前記フレキシブル補助電極7、8は、導波管6から外に出て電解液中に露出する部位に絶縁カバー12、13を有している。絶縁カバー12、13は、例えばポリプロピレン等の材質のものであり、電解液中に露出しているフレキシブル補助電極から距離的に近い導波管6の外側に電流が流れることを防止する。これにより導波管6の内面の電解液中を通過する電流ロスを低減できるため、短時間で導波管6の内面へ十分な量の金属析出が可能となる。
なお、この絶縁カバー12、13は電解液中に露出するフレキシブル補助電極12、13を全て覆うことが望ましいが、電解液中にフレキシブル補助電極が露出するような場合であっても、露出箇所は図2に示すように、導波管6の端から10mm程度以内に収めたほうがよい。
In addition, the flexible
The insulating covers 12 and 13 preferably cover all the flexible
また、フレキシブル補助電極7、8の先端には、フレキシブル補助電極7、8の先端と導波管6内面とが接触することを防止し、また、フレキシブル補助電極7、8の先端同士が接触することを防止するために、絶縁体のリング14より小径の絶縁体のリング15を設けている。
なお、この絶縁体のリング15は、絶縁体のリング14がフレキシブル補助電極7、8から抜け落ちることを防止する役割も果たしている。
Further, the tips of the flexible
The
このように実施の形態1のめっき装置によれば、導波管6の内面のフレキシブル補助電極は、このように導波管6の開口部両側から挿入されているため、直流電源から遠い部位における電圧低下を抑制し、導波管6内面の電解液中を通過する電気量を均一にすることができる。
さらに還流ポンプ9により電解液2を、導波管6の内面に挿入された吐出側パイプ10の先端から、導波管6の内面に供給することでめっき金属イオン供給を活発にすることができる。
これにより、導波管内面に適切な電流分布が形成され、導波管内面に、短時間で、均一な厚みのめっきを施すことができる。
As described above, according to the plating apparatus of the first embodiment, the flexible auxiliary electrode on the inner surface of the
Furthermore, by supplying the
Thereby, an appropriate current distribution is formed on the inner surface of the waveguide, and plating with a uniform thickness can be applied to the inner surface of the waveguide in a short time.
次に、本めっき装置によるめっき方法を図を用いて説明する。
図1に示したように、本めっき装置には電流切替スイッチ4を有する直流電源3が配置されており、金属電極5あるいはフレキシブル補助電極7、8への印加状態を制御している。
図3は、このめっき装置によるめっき処理を説明するフロー図である。まず、めっき開始初期段階においては導波管6にめっきする金属と電解液中の金属との置換反応を防止するために金属電極5およびフレキシブル補助電極7、8に同時印加する(ステップS01)。所定時間、導波管6の外面、内面をめっきする(ステップS02)。
その後、通常はめっき厚が薄くなる導波管6の内面に短時間で集中的にめっきを付けるために補助電極7、8のみに電流を流す(ステップS03)。所定時間、導波管6の内面をめっきする(ステップS04)。
このように、金属電極5あるいはフレキシブル補助電極7、8に流れる電流を各々単独で印加したり、あるいは金属電極5とフレキシブル補助電極7、8に同時に印加することで導波管6の内面と外面の膜厚比を小さくすることができる。
なお、導波管6の外側に厚くめっきを付けたい場合は金属電極5のみに電流を流すようにすればよい。
Next, a plating method using the present plating apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a direct current power source 3 having a current changeover switch 4 is disposed in the present plating apparatus, and the application state to the metal electrode 5 or the flexible
FIG. 3 is a flowchart for explaining a plating process by the plating apparatus. First, in the initial stage of starting plating, the metal electrode 5 and the flexible
Thereafter, in order to apply the plating intensively in a short time to the inner surface of the
As described above, the current flowing through the metal electrode 5 or the flexible
In addition, when it is desired to apply a thick plating to the outside of the
実施の形態2.
実施の形態2では、貫通孔を有する導波管の一例としてL字型導波管のめっき処理を行う。図4は、実施の形態2のL字型導波管内面をめっきするめっき装置の構成図である。
実施の形態2では、陰極側に接続されたワーク材としてのL字型導波管16が浸漬されている。L字型導波管16の管内には、陽極側に接続されたフレキシブル補助電極7、8がL字型導波管16の両端から挿入される。両端から挿入されたフレキシブル補助電極7、8の各々は、L字型導波管16の管の長さのほぼ半分の位置まで、導波管16の片端から挿入されており、導波管の長手方向のほぼ中央付近で重なり合っている。
In the second embodiment, an L-shaped waveguide is plated as an example of a waveguide having a through hole. FIG. 4 is a configuration diagram of a plating apparatus for plating the inner surface of the L-shaped waveguide according to the second embodiment.
In the second embodiment, an L-shaped
また、このめっき装置には、還流ポンプ9が設置され、吸入側パイプ11で吸い上げた電解液2を、前記導波管6の内面に挿入された吐出側パイプ10の先端から、導波管16の下側端より内面に供給することでめっき金属イオンを供給している。なお、このめっき装置下には図示しない濾過装置が設置されており、めっき液はめっき槽の下方から上方に緩やかに流れている。この緩やかな流れに沿うように、還流ポンプ9は導波管16の下側端より電解液を供給している。
Further, in this plating apparatus, a
このように、実施の形態2によれば、ワーク材がL字型導波管であっても導波管の内面に均一なめっき厚みを形成することができる。 As described above, according to the second embodiment, a uniform plating thickness can be formed on the inner surface of the waveguide even if the workpiece material is an L-shaped waveguide.
なお、実施の形態2ではワーク材をL字型導波管としたが、より複雑に複数箇所が屈曲した構造をもつワーク材であってもよい。フレキシブル補助電極はワーク材の両端からワーク材の形状にならってワーク材内部に挿入され、ワーク材の内面に対して短時間で、均一な厚みのめっきを施すことができる。 In the second embodiment, the workpiece material is an L-shaped waveguide, but it may be a workpiece material having a more complex bent structure. The flexible auxiliary electrode is inserted into the workpiece material in the shape of the workpiece material from both ends of the workpiece material, and can be plated with a uniform thickness on the inner surface of the workpiece material in a short time.
実施の形態3.
実施の形態1、2では、導波管内のフレキシブル補助電極7、8には図2に示すような絶縁体のリング14を所定間隔で接着したが、絶縁体のリングの代わりに、絶縁性の網目をレキシブル補助電極の周囲に被せるようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the
図5は、実施の形態3のフレキシブル補助電極の断面図である。
フレキシブル補助電極7は、図5に示すようにフレキシブル補助電極7の周囲に絶縁材からなり、網目状の網目ネット30を備える。網目ネット30は例えばゴム製であり、フレキシブル補助電極7が導波管6にならって挿入されるように柔軟性を有する。網目ネット30は接着材などによりその一部がフレキシブル補助電極7に固定されている。
これにより、挿入時においてもフレキシブル補助電極7、8の金属部と導波管6の内面との短絡を防止することができる。また、網目ネット30は網目状を有しており、その空隙により、導波管6の内面に適切な電流分布が形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the flexible auxiliary electrode of the third embodiment.
As shown in FIG. 5, the flexible
Thereby, the short circuit with the metal part of the flexible
このように、実施の形態3によれば、網目状のネットをフレキシブル補助電極7の周囲に設け、このフレキシブル補助電極をワーク材である導波管の両端から挿入して導波管内に設置することで、導波管内面に適切な電流分布が形成され、導波管内面に、短時間で、均一な厚みのめっきを施すことができる。
As described above, according to the third embodiment, a net-like net is provided around the flexible
なお、本発明はすべての金属めっきに適用することができる。実施の形態1乃至3では、めっき材としての金属電極と補助電極を陽極側に、ワーク材を陰極側に接続したが、電解液の種類により、めっき材としての金属電極と補助電極を陰極(第二電極)側に、ワーク材を陽極(第1電極)側に接続する場合であっても同様の効果を奏する。また、実施の形態1、2では、ワーク材としての金属パイプの一例として導波管を用いて説明したが、貫通孔を有する構造であれば、ワーク材は導波管に限られるものではなく、他の金属パイプでも適用することができる。 The present invention can be applied to all metal plating. In the first to third embodiments, the metal electrode and the auxiliary electrode as the plating material are connected to the anode side, and the workpiece material is connected to the cathode side. Even when the workpiece is connected to the anode (first electrode) side on the second electrode) side, the same effect is obtained. In the first and second embodiments, the waveguide is used as an example of the metal pipe as the work material. However, the work material is not limited to the waveguide as long as the structure has a through hole. It can also be applied to other metal pipes.
1 めっき槽、2 電解液、3 直流電源、4 電流切替スイッチ、5 金属電極、6 コの字型導波管、7 フレキシブル補助電極、8 フレキシブル補助電極、9 還流ポンプ、10、11 金属パイプ、12、13 絶縁カバー、14 絶縁体のリング、15 絶縁体のリング(リング抜け落ち防止用)、16 L字型導波管、30 網目ネット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
直流電源と、
前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第一電極側に接続されるめっき材としての金属電極と、
前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第二電極側に接続され、ワーク材として貫通孔を有する金属パイプと、
前記めっき槽の中にあって、前記直流電源の第一電極側に接続され、前記金属パイプの両端から各々挿入されて前記金属パイプの内側に配置される2本の補助電極と、
からなることを特徴とする金属パイプのめっき装置。 A plating tank filled with an electrolyte,
DC power supply,
In the plating tank, a metal electrode as a plating material connected to the first electrode side of the DC power supply,
In the plating tank, connected to the second electrode side of the DC power supply, a metal pipe having a through hole as a work material,
In the plating tank, connected to the first electrode side of the DC power supply, two auxiliary electrodes respectively inserted from both ends of the metal pipe and disposed inside the metal pipe,
A metal pipe plating apparatus comprising:
前記直流電源を前記金属電極と前記補助電極の両方に接続して、所定時間、前記金属パイプの外面と内面をめっきする第1の工程と、
第1の工程の後に、前記直流電源を前記補助電極のみに接続して、所定時間、金属パイプの内面をめっきする第2の工程とを備えることを特徴とする金属パイプのめっき方法。 A plating tank filled with an electrolytic solution, a DC power source, a metal electrode as a plating material connected to the first electrode side of the DC power source, and a plating electrode in the plating tank. A metal pipe connected to the second electrode side of the DC power source and having a through hole as a work material, and in the plating tank, connected to the first electrode side of the DC power source, Two auxiliary electrodes inserted from both ends and disposed inside the metal pipe, and a changeover switch for switching a partner to which the DC power source is connected to the auxiliary electrode or both the metal electrode and the auxiliary electrode A plating method for plating a metal pipe using a plating apparatus comprising:
A first step of connecting the DC power source to both the metal electrode and the auxiliary electrode, and plating the outer surface and the inner surface of the metal pipe for a predetermined time;
A metal pipe plating method comprising: a second step of connecting the DC power source only to the auxiliary electrode and plating the inner surface of the metal pipe for a predetermined time after the first step.
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