JP2012102348A - 無電解ニッケルめっき液の再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、簡易な設備で効率よく老化液中の亜リン酸イオンを効率よく回収することを課題とするものである。
【解決手段】 この発明の無電解ニッケルめっき液の再生方法は、ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を原液とした無電解めっき工程で副生した亞リン酸イオンを含む老化液を、陰イオン交換膜のみで仕切られた電気透析槽の前記陰イオン交換膜で仕切られた１区画おきに供給する（以下老化液が供給される区画を「供給室」という。）と共に、前記電気透析槽に交流電流を印加し、亜リン酸イオンを前記陰イオン交換膜を透過して、前記老化液が供給しない濃縮室に移動させ、この濃縮室において、前記陰イオン交換膜を透過した亜リン酸イオンを固定化することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっきにおけるめっき老化液の再生方法及び装置に関するものである。

無電解ニッケルめっきにおいては、めっき原液としてニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を使用することが一般的である。
無電解めっきにおいては、処理工程において還元剤の酸化分解により副生物が生成され、この副生物によってめっき液の寿命が制約されている。無電解ニッケルめっきでは、処理工程でＮｉ２＋が減少し、亜リン酸ナトリウム、硫酸ナトリウムなどの副生物が生成される。Ｎｉ２＋は処理の過程において適宜補給するが、副生物が増加を続ける。そして、副生物が増加するとＮｉ２＋が適量含まれていてもめっき品質は低下する。そのために、数ターン毎に老化した原液（老化液）を交換しなければならない。なお、１ターンとはめっき１バッチをいい、めっき槽内のニッケルイオン、次亜リン酸などが消費され亜リン酸が副生され濃度が上昇する。

ところで、原液を交換しようとすると、老化液を廃棄しなければならないが、亜リン酸を含む老化液の廃棄は多くの規制があり困難である。
そこで、老化液から亜リン酸を除去する方法が提案されている。例えば、電気透析法による亜リン酸ナトリウム及び硫酸ナトリウムの脱塩や、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのカルシウム塩の添加による亜リン酸イオンの沈殿除去などである。

例えば特開２００１−１９２８４９号には、炭酸カルシウム又は水酸化カルシウムをニッケルめっき液に添加し、次亜リン酸塩の酸化により無電解ニッケルめっき液中の亜リン酸塩を亜リン酸カルシウムとして酸化沈殿させてこれを分離し、これが除去されためっき液を再使用する技術が開示されている。
特開２００１−１９２８４９

上記特許文献の発明を含む従来のカルシウム塩を用いた沈殿分離技術においては、老化液に直接カルシウム塩を添加している。そのために再生処理されためっき液中にＣａが残留し、めっきに悪影響を及ぼす。また硫酸ニッケルを原料とするめっき液には適用できない。
また、従来の電気透析法は、電気透析槽に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配設し、透析槽の両側には直流電極を配設した装置を用いて行っている。
しかしながら、直流電源を用いる方法においては、商用電源である交流を直流に変換する必要があり、また脱亜リン酸側の陰イオン交換膜近傍に境膜が生成されるので、負荷電流が低下する。

この発明は、不純物が可及的に少ない再生めっき液を得ることにより、めっき特性を向上させると共に、ニッケル及びキレート等の有用成分のロスを防止し経済性を向上させること、及び直流電源を使用することによる上記問題点を解決し、簡易な設備で効率よく老化液中の亜リン酸イオンを効率よく回収することを課題とするものである。

この発明の無電解ニッケルめっき液の再生方法は、ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を原液とした無電解めっき工程で副生した亞リン酸イオンを含む老化液を、陰イオン交換膜のみで仕切られた電気透析槽の前記陰イオン交換膜で仕切られた１区画おきに供給する（以下老化液が供給される区画を「供給室」という。）と共に、前記電気透析槽に交流電流を印加する。
この操作により、亜リン酸イオンは前記陰イオン交換膜を透過して、前記老化液が供給しない区画（以下「濃縮室」という。）に移動して濃縮される。
この濃縮室において、前記陰イオン交換膜を透過した亜リン酸イオンを固定化することを特徴とするものである。
前記濃縮室における亜リン酸イオンの固定化は公知の手法により行うものであるが、Ｃａ・Ａｌなどの亜リン酸イオンと結合する化学物質を液中に溶解させる方法、イオン交換樹脂などのイオン交換物質を濃縮室に配設する方法、、イオン液体を濃縮室に添加する方法などが代表的である（請求項２）。要は亜リン酸イオンが他のイオンと結合して化学物質として固定化されることにより、前記陰イオン交換膜を透過できない状態となればよい。

請求項３の発明は上記再生方法を実施するための装置であり、以下のように構成する。
ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を原液とした無電解めっき槽に、その老化液を処理する交流電流が印加される電気透析槽を接続する。
前記電気透析槽には陰イオン交換膜を所定間隔で配設し、前記陰イオン交換膜で仕切られた１区画おきに前記老化液の供給管を接続し、前記陰イオン交換膜で仕切られた老廃液の供給管が接続されないに区画（濃縮室）に亞リン酸イオンを固定化する物質を配設するようにして構成する。
上記において、陰イオン交換膜に、一価イオンのみを選択的に透過させる１価イオン選択透過膜を用い、亜リン酸を分離した濃縮室のｐＨを６以上に保てば、Ｈ２ＰＯ３−（１価）がＨＰＯ３２−（２価）に変換し、分離した亜リン酸の供給室への逆流を防ぐことができる。

この発明において、老化液を供給室に供給すると、老化液に含まれる亜リン酸イオンは陰イオン交換膜を透過して濃縮室へ移動し、濃縮される。ところで、この発明では交流を使用するので、電気透析槽に印加される電流の正負が入れ替わり、供給室に供給された老化液中の亜リン酸イオンは図２中、左方へも右方へも移動できるが、左方、右方いずれかの濃縮室に移動することとなり、濃縮室には亜リン酸イオンが濃縮される。
濃縮室において、Ｃａ・Ａｌなどの化学物質を液中に溶解させる方法、イオン交換樹脂などのイオン交換物質を濃縮室に配設する方法、イオン液体を濃縮室に添加する方法などによって亜リン酸イオンを固定化する。亜リン酸イオンはイオンとして液中に存在するときには、交流電流を受けてイオン交換膜を透過して自由に電気透析槽中を左右に移動することができるが、固定化されることによりイオン交換膜を透過することはできなくなる。
したがって、濃縮室には亜リン酸イオンが固定化された物質が沈殿し、供給室には亜リン酸イオンが除去された再生液が得られる。上記過程によって硫酸イオンも同様に濃縮室で固定化されるので、硫酸イオンも除去できる。

この発明によれば以下の効果が得られる。
交流電源を使用しているので、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源を用いることができ、装置が簡素化される。そして、交流であるからイオンの透析方向が常時入れ替わるので、直流電源を使用したときに問題となる境膜の生成を回避することができ、電流効率が高い。そして、ニッケル及びキレート等の有用成分は陰イオン交換膜を透過しないので供給室に止まり、廃液として排出されることがなく有効成分のロスが防止できる。

以下この発明の実施例を説明する。

図１において、符号１はめっき槽、２は電気透析装置、３は老化液の供給管。４は濃縮液の回収管である。
前記電気透析装置は、電気透析槽５に陰イオン交換膜６を等間隔で配置し、前記陰イオン交換膜で区画された区画一つおきに前記老化液の供給管３が接続された供給室７と、濃縮液の回収管が接続された濃縮室８とが形成してある。そして、電気透析槽５の両側に交流電極９，９が配置してある。

上記のように構成された装置を用いて、供給管３から供給室７にめっき槽１から老化液を供給する。ここで交流電極９に交流を印加すると、老化液に含まれる亜リン酸イオンはイオン交換膜６を透過して濃縮室８へ移動する。
交流電源であるから、図２に示す供給室７ａに供給された老化液に含まれる亜リン酸イオンの一部は左側の濃縮室８ａに移動し、一部は右側の濃縮室８ｂに移動する。そして、濃縮室８において亜リン酸イオンは固定化されるのであるが（後述）、固定化されずに残る亜リン酸イオンはさらにイオン交換膜を透過して隣接する供給室７を経て、これに隣接する濃縮室８へ移動する。これを繰り返すことにより、供給室に供給された亜リン酸イオンのほとんどは固定化され、供給室７では亜リン酸イオンのほとんどが除去された再生液が生成される。

前記濃縮室８における亜リン酸イオンの固定化は、Ｃａ・Ａｌなどの亜リン酸イオンと結合する化学物質を液中に溶解させる方法、イオン交換樹脂などのイオン交換物質を濃縮室に配設する方法、イオン液体を濃縮室に添加する方法などにより行う。

３ターン後の無電解ニッケルめっきの原液中、ニッケル、次亜リン酸及び亜リン酸の量は１リットル（Ｌ）あたり以下のとおりであった。
Ｎｉ ６．５ｇ
次亜リン酸 ３２ｇ
亜リン酸 １９４ｇ

処理後のニッケルめっき液中では１リットル（Ｌ）あたり以下のように改善された。
Ｎｉ ８ｇ
次亜リン酸 １０ｇ
亜リン酸 ６０ｇ

上記において硫酸イオンの量は測定していないが、硫酸イオンもイオン特性が亜リン酸と同じであるから、同様に減少しているものと推測できる。

この発明によれば、無電解ニッケルめっきにおける老化液から副生物を除去できると共に、副生物が除去された全量を再生液として再利用することができるものであり、老化液の処理技術として、産業上きわめて有益なものである。

この発明の装置の説明図

１ めっき槽
２ 電気透析装置
３ 老化液供給管
４ 濃縮液回収管

Claims (3)

1. ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を原液とした無電解めっき工程で副生した亞リン酸イオンを含む老化液を、
   陰イオン交換膜のみで仕切られた電気透析槽の前記陰イオン交換膜で仕切られた１区画おきに供給すると共に、
   前記電気透析槽に交流電流を印加し、
   前記陰イオン交換膜で仕切られた老化液が供給されない区画で、前記陰イオン交換膜を透過した亜リン酸イオンを固定化することを特徴とする、
   無電解ニッケルめっき液の再生方法
2. 分離された亞リン酸イオンの固定化は、Ｃａ・Ａｌなどの化学物質、イオン交換樹脂・イオン液体などのイオン交換物質でおこなう、請求項１記載の無電解ニッケルめっき液の再生方法
3. ニッケルイオン（Nｉ2＋）を含有する次亜リン酸水溶液を主成分とする無電解ニッケルめっき液を原液とした無電解めっき槽にその老化液を処理する交流電流が印加される電気透析槽が接続され、
   前記電気透析槽には陰イオン交換膜が所定間隔で配設され、
   前記陰イオン交換膜で仕切られた１区画おきに前記老化液の供給管が接続されれ、
   前記陰イオン交換膜で仕切られた老廃液の供給管が接続されないに区画に亞リン酸イオンを固定化する物質が配設するようにした、
   無電解ニッケルめっき液の再生装置