JP2009197257A

JP2009197257A - ローラーめっき法、ローラーめっき装置

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Publication number: JP2009197257A
Application number: JP2008037653A
Authority: JP
Inventors: Kurato Maeda; 蔵人前田; Shin Yoshida; 慎吉田; Hajime Hasegawa; 元長谷川; Katsuhiro Mizuno; 勝宏水野; Kenji Dewaki; 謙治出分
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Nippon Chemical Denshi Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Nippon Chemical Denshi Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】本発明の目的は、金属基材の表面に形成されるめっき膜を均一に形成することができるローラーめっき法及びローラーめっき装置を提供することにある。
【解決手段】金属基材１８の両面を挟持する一対のめっきロール１０を回転させるとともにめっきロール１０にめっき液１２を給液し、金属基材１８を鉛直方向に移動させながら金属基材１８の両面に電気めっきを施すローラーめっき法であって、めっきロール１０へのめっき液１２の給液は、めっきロール１０の少なくとも一部をめっき槽１４内に収容されためっき液１２に浸漬させるか又はめっきロール１０に隣接するロールの少なくとも一部をめっき槽１４内に収容されためっき液１２に浸漬させ、前記隣接するロールを回転させることにより行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属基材に対するローラーめっき法及び金属基材にローラーめっきするローラーめっき装置の技術に関する。

金属基材に導電性、耐食性等を付与するために、金属基材にめっき処理等をして、めっき膜を形成する場合がある。一般的に、めっき膜の形成方法として、次のような方法が知られている。まず、金属基材にめっき膜を形成すべき領域のみが露出するように、金属基材にマスキングを施す。そして、金属基材をめっき液に浸漬（どぶ漬け）させ陰極とし、陽極には他の金属を用いて、陽極と陰極との間に電流を流すことによって、金属基材上へめっき膜を形成する方法である。しかし、このように金属基材をめっき液にどぶ漬けするようなめっき処理では、金属基材にめっき膜を形成すべき領域以外にマスキングを施す必要があるため、作業工程が煩雑となる。

例えば、燃料電池用セパレータでは、他部材との電気的接触部（例えば、燃料電池用セパレータ上に形成される凸部）にめっき処理をする必要があるため、電気的接触部である凸部以外の場所にマスキングを施さなければならず（例えば、特許文献１参照）、めっき処理の作業工程が煩雑となる。また、多孔質体のような金属基材では、その表面のみにめっき膜を形成しようとしても、多孔質体をめっき液にどぶ漬けした際に、多孔質体内部にまでめっき液が侵入し、多孔質体表面以外にもめっき膜が形成されてしまう。その結果、めっき液の使用量が増え、製造コストが高くなる。

金属基材の表面にめっき膜を形成する方法としては、ローラーめっき法がある。例えば、特許文献２，３には、金属基材の両面を挟持する一対のロールを回転させるとともに該ロールにめっき液を給液することにより、金属基材を移動させながら金属基材の両面に電気めっきを施すローラーめっき法が開示されている。このようなローラーめっき法を用いれば、効率的に金属基材の表面にめっき膜を形成することができる。

特開２００５−３２５９４号公報特開昭５７−１７１６８８号公報特開平６−１４６０６６号公報

しかし、特許文献２のローラーめっき法では、金属基材の両面を挟持する一対のロールの一方は、ロールの芯側よりめっき液が給液されるものであり、特許文献３のローラーめっき法では、金属基材の両面を挟持する両方のロールとも、ロールの芯側よりめっき液が給液されるものであるため、ロール表面に付着しためっき液の厚さにムラができ、金属基材の表面に形成されるめっき膜の厚さにもムラができ易い。

本発明は、金属基材の表面に形成されるめっき膜を均一に形成することができるローラーめっき法及びローラーめっき装置を提供することにある。

本発明は、金属基材の両面を挟持する一対のめっきロールを回転させるとともに、前記めっきロールにめっき液を給液し、前記金属基材を鉛直方向に移動させながら前記金属基材の両面に電気めっきを施すローラーめっき法であって、前記めっきロールへのめっき液の給液は、前記めっきロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させるか又は前記めっきロールに隣接するロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させ、前記隣接するロールを回転させることにより行われる。

また、前記ローラーめっき法において、前記めっきロールを前記金属基材の厚さ方向に移動させて、前記めっきロールとの接触部における前記金属基材に掛かる荷重を調整することが好ましい。

また、本発明は、金属基材の両面を挟持する一対のめっきロールと、前記めっきロールに給液されるめっき液を収容するめっき槽と、を有し、前記めっきロールにめっき液を給液し、前記めっきロールの回転により前記金属基材を鉛直方向に移動させながら前記金属基材の両面に電気めっきを施すローラーめっき装置であって、前記めっきロールへのめっき液の給液は、前記めっきロールの少なくとも一部を前記めっき槽内に収容されためっき液に浸漬させるか又は前記めっきロールに隣接する給液ロールを備え、前記給液ロールの少なくとも一部を前記めっき槽内に収容されためっき液に浸漬させ、前記給液ロールを回転させることにより行われる。

また、前記ローラーめっき装置において、前記めっきロールは、前記金属基材の厚さ方向に移動させることができ、前記めっきロールとの接触部における前記金属基材に掛かる荷重を調整することができるものであることが好ましい。

本発明によれば、金属基材の表面に形成されるめっき膜を均一に形成することができるローラーめっき法及びローラーめっき装置を提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すように、ローラーめっき装置１は、一対のめっきロール１０と、めっき液１２を収容するめっき槽１４と、電源１６とを備える。また、電源１６とめっきロール１０、めっき膜が形成される金属基材１８と電源１６とは、導線２０によって接続され、めっきロール１０は陽極、金属基材１８は陰極となる。

めっきロール１０は、駆動機構（不図示）によって所定速度で回転し、金属基材１８を移動させることができる。めっきロール１０の回転速度は、駆動機構によって自在に制御できる。めっきロール１０の少なくとも一部が、めっき槽１４内のめっき液１２に浸漬されることにより、めっきロール１０にめっき液１２が給液され、めっきロール１０の回転により、めっきロール１０表面に所定の厚さのめっき液層が形成される。

めっきロール１０の表面に形成されためっき液層が、金属基材１８に接触したときに、めっきロール１０と金属基材１８間にめっき液層を介して電流が流れると、金属基材１８上にめっき膜が形成される。本実施形態では、金属基材１８を挟持する一対のめっきロール１０の表面にめっき液層が形成されるため、金属基材１８の両面にめっき膜を一度に形成することができ、片面ずつめっき処理する方法よりめっき処理時間を短縮することができる。また、めっきロール１０へのめっき液１２の給液は、めっきロール１０の一部をめっき液１２に浸漬させることにより行われるため、めっきロール１０表面には均一なめっき液層が形成され易い。その結果、金属基材１８上にも均一なめっき膜が形成され易くなる。このような本実施形態に係るローラーめっき装置（及びローラーめっき法）は、金属基材の表面にめっき膜を形成する場合、例えば、燃料電池用セパレータに形成される凹凸部（ガス流路）のうちの凸部の頂面にめっき膜を形成するような場合、多孔質体の表面にめっき膜を形成するような場合に用いることが好ましい。

めっきロール１０の表面にめっき液層が形成されてからめっきロール１０上のめっき液層が金属基材１８に接触するまでの間において、図１に示すように、めっきロール１０と所定の間隔を介して配置される補助ロール２２を設けても良い。めっきロール１０と補助ロール２２との間隔を調整することにより、めっきロール１０表面のめっき液層の量、厚み等を調整することができるため、金属基材１８に形成されるめっき膜の厚みを調整することができる。

めっきロール１０の回転による金属基材１８の移動方向は、鉛直方向である。ここで鉛直方向とは、垂直方向又は略垂直方向である。したがって、金属基材１８は、下から上へ向かう垂直方向若しくは略垂直方向、又は上から下へ向かう垂直方向若しくは略垂直方向に移動する。また、めっきロール１０の回転方向（例えば図１に示す矢印）は、時計回り、反時計回り等特に制限されるものではない。金属基材１８を鉛直方向に移動させることによって、金属基材１８の両面に均等にめっき膜を形成することができる。

本実施形態に用いられる金属基材１８は特に制限されるものではなく、例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４等のステンレス、Ｔｉ、Ａｌ、又はこれらの合金等が挙げられる。特に、ステンレスは、耐熱性、耐食性、耐強度性等の点で優れているため、車輌部品、食器、燃料電池用セパレータ等、種々な分野で使用される。

陽極となるめっきロール１０は、金属等の導電性材料から構成されている。また、めっきロール１０は、その表面に樹脂繊維からなる多孔質シート等を被せ、めっきロール１０の表面にめっき液を付着し易くしたものであってもよい。補助ロール２２は、使用するめっき液１２に対して耐食性を有するものであれば、その材料は特に制限されるものではない。

ローラーめっき装置（方法）により形成されるめっき膜は、使用される金属基材１８の用途に応じて選択されればよい。例えば、燃料電池用セパレータの場合には、燃料電池用セパレータと他部材との接触抵抗を低減させるため、耐食性等を付与するために、金めっき膜、ニッケルめっき膜、亜鉛めっき膜等が形成される。また、例えば、食器関係等の場合には、ニッケルめっき膜等が形成される。

めっき液１２の組成としては、特に制限されるものではなく、目的に応じて公知のめっき液の組成の中から適宜選択することができる。めっき膜として金めっき膜を製造する場合、例えば、水溶性シアン化金塩と水溶性リン酸化合物とアルカリを含むめっき液（ｐＨ４．５〜６．５、約２５℃）等を使用することができる。また、めっき膜としてニッケルめっき膜を製造する場合、例えば、硫酸ニッケル、ほう酸、サッカリンナトリウム及びラウリル硫酸ナトリウムを含むめっき液（ｐＨ１〜３、約２５℃）等を使用することができる。また、例えば、めっき膜として亜鉛めっき膜を製造する場合、例えば、硫酸亜鉛、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムを含むめっき液（ｐＨ１〜３、約２５℃）等を使用することができる。

めっき処理条件は、特に制限されるものではないが、例えば、電流密度０．１Ａ／ｄｍ^２〜１００Ａ／ｄｍ^２の範囲、好ましくは０．１Ａ／ｄｍ^２〜１０Ａ／ｄｍ^２の範囲で且つ電解量０．０１Ａｓ／ｄｍ^２以上、めっきロール１０の回転速度１ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓとすることが好ましい。

金属基材１８表面に形成されるめっき膜の量、厚みは、例えば、めっきロール１０の回転速度、めっき液１２の金属イオン濃度（０．５ｇ／ｌ〜２０ｇ／ｌ）、めっきロール１０上のめっき液層を介して流れる電流の電流密度、めっきロール１０との接触部における金属基材１８に掛かる荷重（すなわち、めっきロール１０の押し付け圧力）、めっきロール１０と補助ロール２２との間隔等を調整することにより制御することができる。しかし、めっき膜は、めっきロール１０上のめっき液層と金属基材１８とが接触する際に形成されるものであるため、一度の接触で形成されるめっき膜の厚さは限られる。図２は、本発明の他の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。図２に示すローラーめっき装置２は、図１に示すローラーめっき装置１を下から上へ向かう鉛直方向に複数重ねたものである。これにより、金属基材１８のめっき処理回数を増やすことができ、金属基材１８表面に形成されるめっき膜の厚みを厚くすることができる。また、図２に示すようなローラーめっき装置２では、例えば、金属基材１８の一方の面に接触するめっきロール１０ａと他方の面と接触するめっきロール１０ｂとの間で、電源１６と接続するめっきロールの数を異ならせることにより、金属基材１８の一方の面と他方の面とで異なる膜厚のめっき膜を形成することができる。例えば、金属基材１８の一方の面に接触する全てのめっきロール１０ａと電源１６とを接続させ、他方の面に接触するめっきロール１０ｂにおいては、一つ置きに電源１６と接続させることによって、一方の面に形成されるめっき膜を他方の面に形成されるめっき膜より厚くすることができる。

図３は、本発明の他の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。図３に示すように、ローラーめっき装置３は、一対のめっきロール１０と、給液ロール２４と、めっき液１２を収容するめっき槽１４と、電源１６とを備える。図３に示すローラーめっき装置３において、図１に示すローラーめっき装置１と同様の構成については、同一の符合を付し、その説明を省略する。

図３に示すように、給液ロール２４は、一対のめっきロール１０に隣接し、めっきロール１０の回転に伴って回転するものである。また、給液ロール２４の少なくとも一部が、めっき槽１４内に収容されるめっき液１２に浸漬されることにより、給液ロール２４にめっき液１２が給液される。給液ロール２４が回転し、給液ロール２４上のめっき液１２がめっきロール１０に接触することにより、めっきロール１０にめっき液１２が給液される。そして、上記同様にめっきロール１０表面にめっき液層が形成される。このように、めっきロール１０へのめっき液１２の給液をめっきロール１０に隣接する給液ロール２４により行っても、めっきロール１０表面には均一なめっき液層が形成される。また、上記同様にめっきロール１０表面に形成されためっき液層が、金属基材１８に接触したときに、めっきロール１０と金属基材１８間にめっき液層を介して電流が流れると、金属基材１８の両面にめっき膜が形成される。

図１〜３に示すような本実施形態に係るローラーめっき装置では、めっきロール１０との接触部における金属基材１８に掛かる荷重（すなわち、めっきロール１０の押し付け圧力）が大きいと、めっきロール１０と金属基材１８との接触部において、めっき液１２の液切れによりスパークが発生したり、多孔質体の金属基材１８では、多孔質体内部にまでめっき膜が形成される場合がある。また、金属基材１８に掛かる荷重（又はめっきロール１０の押し付け圧力）が小さいと、多孔質体の金属基材１８では、めっき液層との接触面圧がばらつくおそれがあり、面内でめっき厚さがばらつく可能性がある。したがって、金属基材１８を挟持する一対のめっきロール１０は、金属基材１８の厚さ方向に移動させることができ、めっきロール１０との接触部における金属基材１８に掛かる荷重を調整することができるものであることが好ましい。金属基材１８に掛かる荷重を調整することができることにより、スパークの発生、多孔質体内部へのめっき膜の形成、めっき厚さのばらつきを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係るローラーめっき装置及びローラーめっき法において、めっきロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させるか又はめっきロールに隣接する給液ロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させ、給液ロールを回転させることにより、めっきロールにめっき液を給液することにより、金属基材の表面に均一なめっき膜を形成することができる。

本発明の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。本発明の他の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。本発明の他の実施形態に係るローラーめっき装置の構成の一例を示す模式断面図である。

符号の説明

１〜３ローラーめっき装置、１０，１０ａ，１０ｂめっきロール、１２めっき液、１４めっき槽、１６電源、１８金属基材、２０導線、２２補助ロール、２４給液ロール。

Claims

金属基材の両面を挟持する一対のめっきロールを回転させるとともに、前記めっきロールにめっき液を給液し、前記金属基材を鉛直方向に移動させながら前記金属基材の両面に電気めっきを施すローラーめっき法であって、
前記めっきロールへのめっき液の給液は、前記めっきロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させるか又は前記めっきロールに隣接するロールの少なくとも一部をめっき槽内に収容されためっき液に浸漬させ、前記隣接するロールを回転させることにより行われることを特徴とするローラーめっき法。
請求項１記載のローラーめっき法であって、前記めっきロールを前記金属基材の厚さ方向に移動させて、前記めっきロールとの接触部における前記金属基材に掛かる荷重を調整することを特徴とするローラーめっき法。
金属基材の両面を挟持する一対のめっきロールと、前記めっきロールに給液されるめっき液を収容するめっき槽と、を有し、前記めっきロールにめっき液を給液し、前記めっきロールの回転により前記金属基材を鉛直方向に移動させながら前記金属基材の両面に電気めっきを施すローラーめっき装置であって、
前記めっきロールへのめっき液の給液は、前記めっきロールの少なくとも一部を前記めっき槽内に収容されためっき液に浸漬させるか又は前記めっきロールに隣接する給液ロールを備え、前記給液ロールの少なくとも一部を前記めっき槽内に収容されためっき液に浸漬させ、前記給液ロールを回転させることにより行われることを特徴とするローラーめっき装置。
請求項３記載のローラーめっき装置であって、前記めっきロールは、前記金属基材の厚さ方向に移動させることができ、前記めっきロールとの接触部における前記金属基材に掛かる荷重を調整することができるものであることを特徴とするローラーめっき装置。