JP2013159820A - 電気メッキ方法および電気メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ液中にガスを吹き込みながら電気メッキをする際に発生する悪臭を減少させ得る電気メッキ方法および電気メッキ装置を提供し、もって、作業環境を保持するために必要なエネルギー消費を大幅に低減させる。
【解決手段】メッキ液１０中に空気等の酸素を含むガスを吹き込みながらメッキ処理をする電気メッキ方法において、メッキ液１０に吹き込む酸素を含むガスを、炭酸ガスを含まないガスとしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解銅メッキ等の電気メッキ方法および電気メッキ装置に関し、特にメッキ液中に空気等の酸素を含むガスを吹き込みながらメッキ処理を行う電気メッキ方法および電気メッキ装置に関する。

従来から、電気メッキにおいて、メッキ液に空気を吹き込みながらメッキ処理をする際に、悪臭が生じる場合がある。たとえば、アノードに銅電極を用いた電解銅メッキの場合、メッキ液中に空気を吹き込み、アノードから生じる１価の銅イオンを酸化して２価の銅イオンとし、アノードに生じるスラッジ等を防止しているが、メッキ処理中に悪臭が発生し、作業環境が悪い。
作業環境を保持するためには、空調によって頻繁に換気を行う必要があり、空調に要するエネルギー消費が増大するという問題があった。特に、クリーンルームでの作業では、完全に臭いをなくそうとすると、莫大な換気量を必要とすることとなる。

本発明者らは、この悪臭原因について、メッキ液に吹き込む空気に着目し、空気中に含まれる何らかのガス成分がメッキ液中の成分と反応しているのではないかと検討を加え、本発明に至った。
なお、このような空気を吹き込みながらメッキ処理を行う技術は一般的な技術であるが、たとえば、特許文献１に記載にされている。

ＷＯ２００７／０８６４５４号公報

本発明の目的は、メッキ液中にガスを吹き込みながら電気メッキをする際に発生する悪臭を減少させ得る電気メッキ方法および電気メッキ装置を提供し、もって、作業環境を保持するために必要なエネルギー消費を大幅に低減させることにある。

本発明者らは、メッキ液に空気を吹き込む代わりに、炭酸ガスを除去した空気を吹き込むことにより、悪臭の発生を低減することが可能であることを見出した。
すなわち、本発明は、メッキ液中に酸素を含むガスを吹き込みながらメッキ処理をする電気メッキ方法において、
メッキ液に吹き込む前記酸素を含むガスを、炭酸ガスを含まないガスとしたことを特徴とする。
ここで、炭酸ガスを含まないガスとは、炭酸ガスの濃度が完全にゼロという意味ではなく、メッキ処理後に悪臭が生じなくなる程度まで炭酸ガスが除去されていればよく、実質的に炭酸ガスを含まないという意味である。

メッキする金属は、特に限定されるものではないが、電解銅メッキの場合に有効である。
メッキ液に吹き込む酸素を含むガスとしては、炭酸ガスを除去した空気を使用してもよいし、純酸素を用いてもよいし、酸素を不活性ガスで希釈したガスを用いてもよい。
空気からの炭酸ガスの除去は、アルカリ性の溶液に炭酸ガスを吸収させることにより行
うことができる。

また、本発明の電気メッキ装置は、メッキ液が収納されたメッキ槽と、メッキ液中に設けられたアノードと、被めっき物が設けられるカソードと、メッキ液中に酸素を含むガスを吹き込むガス吹き込み手段と、を備えた電気メッキ装置において、
前記酸素を含むガスから炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去手段を備えたことを特徴とする。
炭酸ガス除去装置は、炭酸ガスを含むガスをアルカリ性の溶液に吸収させる構成とすることができる。

本発明によれば、メッキ液中に吹き込む酸素を含むガスとして、炭酸ガスを含まないガスを用いることにより、悪臭を低減することができ、悪臭を低減するための空調に要するエネルギー消費を大幅に低減することができる。
特に、酸素を含むガスとして空気を利用し、空気から炭酸ガスを除去するようにすれば、既存の空気吹き込み装置に炭酸ガス除去装置を付加するだけでよいので、簡単に悪臭低減を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るメッキ方法が適用されるめっき装置の概略構成図である。

以下に本発明の実施の形態に係る電気メッキ方法について、電気銅メッキを例にとって説明する。
図１は、本発明の電気メッキ装置の概念図である。
すなわち、銅メッキ液１０が収納されたメッキ槽２０と、メッキ液１０中に設けられた可溶性のアノード３０と、カソードとなる被めっき物４０と、メッキ液１０中に酸素を含むガスとしての空気を吹き込む空気吹き込み装置５０と、メッキ液１０中に吹き込まれる空気から炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去装置６０とを備えている。

銅メッキ液１０の組成は、一般的な電解銅メッキ液が用いられるもので、１．銅イオン供給源、２．有機酸、無機酸から選ばれた少なくとも一種の酸成分を基本とし、この基本的なメッキ液に従来公知の各種添加剤が添加されたものである。
添加剤としては、３．塩化物イオン、４．ポリエーテル系非イオン界面活性剤であるメッキ抑制剤、５．含硫黄化合物系メッキ促進剤、６．含窒素化合物、７．変質防止剤としての有機物系添加剤等が適宜添加される。

１．銅イオン源
銅イオン源としては、特に制限は無く、硫酸銅、酸化銅、塩化銅、炭酸銅、ピロリン酸銅、アルカンスルホン酸銅、アルカノールスルホン酸銅、有機酸銅等が使用できる。
銅イオン濃度ついては、特に限定はないが、１０−８０［ｇ／Ｌ］の濃度が使用できる。
２．酸成分
メタンスルホン酸等のアルカンスルホン酸、アルカノールスルホン酸等の有機酸、硫酸等の無機酸を１種あるいは２種以上使用することができる。

３．塩化物イオン
塩化物イオンとしては、塩酸、塩化ナトリウム等から供給され、濃度は２−１００［ｍｇ／Ｌ］程度で使用される。
４．ポリエーテル系非イオン界面活性剤
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール、あるいは、これらの共重合体を用いることができる。
これらの濃度は、０．０１−１０［ｇ／Ｌ］程度で使用される。

５．含硫黄化合物（ブライトナー）
通常ブライトナーと呼ばれるメッキ促進剤で、３−メルカプトプロパンスルホン酸、及びそのナトリウム塩、ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィド、およびそのナトリウム塩等が使用される。その濃度は、０．０１−２００［ｍｇ／Ｌ］程度で使用される。
６．含窒素有機化合物（レベラー）
通常レベラーと呼ばれる成分で、フェナジン化合物、サフラニン化合物、ポリアルキレン、チオ尿素誘導体、ポリアクリルアミド等が、０．１−２００［ｍｇ／Ｌ］の濃度で使用される。

７．変質防止剤
変質防止剤としては有機物系添加剤が使用される。
有機物系添加剤としては、アルキン化合物、アルケン化合物（ＷＯ２００７／０８６４５４に記載）が挙げられている。この有機物系添加剤は、ブライトナーの変質を抑制し、アノードのスラッジ発生防止の観点で添加される。
アルキン化合物としては、プロパルギルアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピン−３−アミノブチン−３−オール等が使用される。 アルケン化合物としては、ビニルスルホン酸ナトリウム、ブテン−３−オール、ブテン−４−オール、１−プロペン−３オール等が使用される。
これらは１［ｍｇ］−１００［ｇ］の濃度で使用される。
なお、上記した添加剤としては、具体的なメッキ処理条件に応じて適宜選択されるものであり、すべて必要ということではない。

空気吹き込み装置５０は、めっき液１０中に浸漬された管５３を通して空気５２をバブリングし、メッキ液中に酸素を供給するものである。酸素を供給する意味は、可溶性のアノード３０から溶出した銅は１価であり、それをさらに酸化して２価にするためである。吹き込まれる空気は、空気供給源５１から供給される空気から、炭酸ガス除去装置６０によって炭酸ガスを除去してから吹き込まれる。
炭酸ガス除去装置６０は、この例では、ガス洗浄瓶を用い、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液に炭酸ガスを吸収させて除去している。炭酸ガスを除去する手段としては、ガス洗浄瓶に限定されるものではなく、たとえば、ゼオライトを用いる方法、ハニカム状に成形した酸化カルシウムからなる吸着剤を用いる方法、固体アミンを用いた真空加熱再生方式、バラライムやソーダライムをシリカで粒状にしたものを用いる方法等、公知の種々の方法をとることができる。

なお、本発明では、空気から炭酸ガスを除去してバブリングする構成となっているが、バブリングするガスは、炭酸ガスを含まなければよく、純酸素、不活性ガスで希釈された酸素ガス等を使用することもできる。このような純酸素や不活性ガスを用いる場合には、特に炭酸ガス除去装置は不要である。
ここで、炭酸ガスを含まないガスとは、炭酸ガスの濃度が完全にゼロという意味ではなく、多少含まれていても、バブリングした際に、悪臭が生じない量であればよく、実質的に炭酸ガスを含まないという意味である。具体的には、空気中の炭酸ガスの量、０．０１％（ＷＴ％）より小さければ臭いは感じられない。

以下に、本発明の実施例１について説明する。
・メッキ液の組成
硫酸銅五水和物 １００［ｇ／Ｌ］
硫酸 １００［ｇ／Ｌ］
塩酸 ７３ｐｐｍ
ポリエチレングリコール４００ ６００ｐｐｍ
ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィド １０ｐｐｍ
ヤヌスグリーンＢ ３０ｐｐｍ
プロパルギルアルコール １０ｐｐｍ
・アノード
含リン銅ボール（リン含有率０．０４％）
・カソード
銅板

・メッキ条件
メッキ液の全体量 ５００［ｇ］
空気の吹き込み場所 アノード側
空気の吹き込み速度 ２００［ｍｌ／ｍｉｎ］
陽極電流密度 １．５［Ａ・ｄｍ^２］
陰極電流密度 ３．０［Ａ・ｄｍ^２］
液温度 ２５°Ｃ
メッキ時間 ５時間

・炭酸ガスの除去方法
３０％ＮａＯＨ溶液２００ｍｌ入りガス洗浄瓶で空気を通して炭酸ガスを除去した。除去後の空気中の残留炭酸ガスは、０．０１％（ＷＴ％）であった。
・排ガスを室温の水５０ｍｌに吸収した（以下、排ガス吸収液と称する）。

［比較例］
炭酸ガスを除去しないで、メッキした以外は、実施例１と同様に行った。
［官能試験結果］
官能試験は、メッキ処理後の、実施例１及び比較例それぞれの、メッキ液と、排ガス吸収液を試験サンプルとし、１０人の被験者が臭気を感じるかどうかで判定した。

試験の結果、表１に示すように、炭酸ガスを除去しない比較例では、排ガス吸収液だけでなく、メッキ液自体も臭うようになった。排ガス吸収液は、酸性の液となり、酸の生成を示している。
これに対して、炭酸ガスを除去した空気を用いた実施例１では、排ガス吸収液、メッキ液共に悪臭が無くなった。悪臭物質を特定するところまでは至っていないが、炭酸ガスが影響していることは明らかである。排ガス吸収液のＰＨは６．８と、ほぼ中性である。 以上に示す通り、酸と推定される悪臭物質が、炭酸ガスを除去した空気を吹き込むメッキ
方法では発生せず、作業者にやさしい環境を提供することができる。
従って、メッキ作業がクリーンルーム内で行なわれたとしても、炭酸ガスをメッキ液に入れないときは悪臭が低減されるので、換気回数を大きくする必要がなく、また、空調に大きなエネルギーを注ぎ込む必要がなく、省エネルギー効果がきわめて高い有用なメッキ方法を実現できる。

なお、本実施の形態では、電解銅メッキに本発明を適用した場合について説明したが、電解銅メッキに限定されるものではなく、酸素を含むガスをメッキ液中に吹き込みながらメッキ処理を行う場合に、悪臭が生じるような、たとえば、Ｎｉメッキ等、各種電気メッキに適用することが可能である。

１０ 銅メッキ液
２０ メッキ槽
３０ アノード
４０ 被めっき物
５０ 空気吹き込み装置
６０ 炭酸ガス除去装置

Claims (4)

1. メッキ液中に酸素を含むガスを吹き込みながらメッキ処理をする電気メッキ方法において、
   メッキ液に吹き込む酸素を含むガスを、炭酸ガスを含まないガスとしたことを特徴とする電気メッキ方法。
2. 前記メッキ液は電解銅メッキ液である請求項１に記載の電気メッキ方法。
3. 前記メッキ液に吹き込む酸素を含むガスとして、炭酸ガスを除去した空気を使用する請求項１に記載の電気メッキ方法。
4. メッキ槽内に収納されたメッキ液と、メッキ液中に設けられたアノードと、メッキ液中に設けられた被めっき物と、メッキ液中に酸素を含むガスを吹き込むガス吹き込み手段と、を備えた電気メッキ装置において、
   前記酸素を含むガスから炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去装置を備えたことを特徴とする電気メッキ装置。

Images