JP2014162945A - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型部品用の表面処理装置で小物部品を生産する際においても、小物部品の生産効率や品質を損なわず、投入取出し作業が容易にできる汎用性の高い表面処理方法を提供する。
【解決手段】導電性を有する筒状電極の外側に、絶縁性材料からなる内筒を設け、前記内筒の外周面には、前記筒状電極と導通状態にて配置される接点部を設け、前期内筒から所定の間隔をもって外側に配置される絶縁性材料からなる外筒を設け、前記内筒と外筒間に側壁板を設けて、被処理物を収納する収納部を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機械部品や電子部品などの表面に、金属めっきや電解研磨などの表面処理を施すために用いられる表面処理方法に関するものである。

自動車や電気製品、また機械設備などに使用される部品の表面には、電気特性や耐久性などを向上させる目的として、金属めっきや電解研磨などの表面処理が施されることがある。
一般的に、バレルと呼ばれる筒状の容器に被めっき物を投入し、めっき液中で回転させながら電解めっきを行うバレルめっき法が広く用いられている。バレルめっきは、一度に大量の被めっき物をめっき処理できるというメリットがある反面、被めっき物の投入量を最適化する必要があり、この条件が適正でない場合、バレル内部で被めっき物が十分に攪拌できずめっき膜厚にばらつきが生じたり、めっき被膜に異常が発生する可能性がある。このような不具合を抑制するため、バレルの形状及びバレル内部の陰極形状の工夫による被めっき物の攪拌効率、通電効率の向上策として、先行文献１、２のような提案がなされている。

特開平９−１３７２９５号公報 特開２００７−１５４２７２号公報先行文献１に記載の内容によれば、被めっき物、通電媒介物およびめっき液を収納し回転するドラム１０１と、このドラムの中心に設けられたセンター棒１０２と、このセンター棒１０２に取付けられたドロップ形電極１０３と、同じくセンター棒１０２の上面に９０度以下の角度の頂角を有する被めっき物落下部１０４を設けた構成であり、この構成によって小形の被めっき物が表面張力や浮力あるいは揚力によって舞い上げられても被めっき物落下部１０４で必ずめっき液中に落下して他のめっき物と同じように電解めっきされ、めっきばらつきのない電解バレルめっきが行えることになるとしている。また先行文献２に記載の内容によれば、内部にめっき液が収容されるめっき槽２０５と、めっき槽２０５内に配設される、六角筒状で、回転可能に構成され、内部に被めっき物が収容されるバレル２０６と、バレル２０６の両端面の軸心が通過する位置を含む位置に配置され、自身は回転せずに、バレル２０６を回転可能に支持するバレル支持回転軸１０７と、線状の導電材料（この実施例では銅線）からなる陰極線本体２０８と、陰極線本体２０８の表面を被覆する絶縁材料（この実施例ではフッ素樹脂）からなる被覆材２０９を備え、端部に被めっき物に給電するための陰極電極（給電端子）２１０が陰極線本体２０８と電気的に導通するように配設された陰極線が使用されている。

しかしながら、従来の技術には次のような課題がある。
半導体、電子部品業界に対して、自動車や電気製品、機械設備市場は比較的大型の部品が多く、それら大型の部品を生産するめっき設備も、大型のバレルやそれに適した大型の搬送機構を用いたものが多い。近年、最終製品のコスト低減や、省エネ、省材料の観点から、各部品の小型化が進む傾向にある一方で、従来の大型形状のまま小型化されずに残る部品も多くあり、表面処理メーカー各社においては、大小さまざまな品種を工程管理しながら品種替えをして作り分けているのが現状である。この場合、既存のめっき設備（大型部品用めっき設備）を有効活用し小型部品の生産に対応していることが多いが、大型部品用のバレルに小型部品を投入する場合、大型部品用バレル内部の容積に対して小型部品（被めっき物）の体積が著しく小さくなり、攪拌条件やめっき条件が最適化できず、均一なめっきが出来ないことがある。先行文献１に記載の技術では、ドロップ形電極１０３や被めっき物落下部１０８によって、めっきのバラツキを低減することが提案されているが、被めっき物の形状がある程度限定されている場合に有効であり、今回の大型部品と小型部品のように、被めっき物の形状が著しく異なる場合には、採用が困難であることは明らかである。
また、被めっき物が小型になると、既存の大型部品では問題にならないような大型バレル内部の隙間に小型部品が入り込み、めっき未着や膜厚不具合を起こすとともに、投入取り出しに時間がかかるなど多くの製造ロスを発生させることになる。
また、先行文献２に記載されている陰極線は、大型バレルに広く採用されており、バレルの内部で自在に動くことで被めっき物との接触効率を向上させる役割を持つが、被めっき物が小型になると被めっき物自体の強度が弱いため、陰極電極とぶつかることによるキズや、変形が発生し、歩留まりを低下させるという危険性がある。このように、大型部品用のバレルで小型部品のめっき処理を行う場合は、従来の技術では解決できない問題を抱えつつ、保有する設備で生産している場合が多い。
すなわち、本発明の目的は、大型部品用の表面処理装置で小型部品を生産する際においても、小型部品の生産効率や品質を損なわず、投入取り出し作業が容易にできる汎用性の高い表面処理方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために本発明の表面処理装置は、導電性を有する筒状電極の外側に、絶縁性材料からなる内筒を設け、前記内筒の外周面には、前記筒状電極と導通状態にて配置される接点部を設け、前期内筒から所定の間隔をもって外側に配置される絶縁性材料からなる外筒を設け、前記内筒と外筒間に側壁板を設けて、被処理物を収納する収納部を形成したことを特徴とするものである。
また本発明の表面処理装置は、内筒を貫通した導電体にて、筒状電極と接点部を導通させてなることを特徴とするものである。
また本発明の表面処理方法は、筒状バレルの一部に設けられた開口部より、前記筒状バレルの中へ請求項１に記載の表面処理装置を収納し、前記表面処理装置の筒状電極の内側に給電線を配置し、前記表面処理装置の内筒と外筒の間の収納部に被処理物を収納して、前記筒状バレルを回転させることによって前記表面処理装置を回転させ、前記給電線から前記筒状電極と接点部を介して被処理物に通電し、表面処理を行うことを特徴とするものである。

以上のように、本発明の表面処理装置、表面処理方法によれば、大型部品用のバレルに小型部品を投入する場合に発生しうる、大型バレル内部の容積に対して小型部品（被めっき物）の体積が著しく小さくなり、攪拌条件やめっき条件が最適化できず、均一なめっきが出来ないという問題を、既存のバレルの中に本発明の表面処理装置を収納して被めっき物に対し最適な収容容積を確保することで解決するものである。また、被めっき物が小型になる場合、既存の大型部品では問題にならないようなバレル内部の隙間に小型部品が入り込み、めっき未着や膜厚不具合を起こすとともに、投入取り出しに時間がかかるという問題についても、既存のバレルの中に本発明の表面処理装置を収納して被めっき物に対し最適な装置形状を確保することで解決するものである。
さらに、筒状電極の内側に給電線を配置し、内筒と外筒の間に被めっき物を収納し、筒状バレルを回転させることによって表面処理装置を回転させ、給電線から筒状電極と接点部を介して被めっき物に通電するので、接点部と被めっき物との接触がソフトになり、陰極電極が品物とぶつかることによるキズや変形による歩留まり低下の危険性が緩和される。
以上のように、本発明によれば、大型部品用のめっき処理装置で小型部品を生産する際においても、小型部品のめっき効率や品質を損なわず、投入取り出し作業が容易にできる汎用性の高いめっき方法を提供することができる。

本発明の実施の形態を示す概略の側面断面図。 本発明の実施の形態を示す概略の正面断面図 先行技術文献１を示す側面図である。 先行技術文献１を示す正面図である。 先行技術文献２を示す正面図である。

以下本発明の実施例について、図１を参照しながら説明する。
本来、バレルめっき装置は、めっき液を蓄えるめっき処理槽や、めっき液を循環させるポンプ、またバレルを各プロセスへ順次搬送するキャリア機構などが設けられ構成されている。処理プロセスにおいては、めっき皮膜を析出させる工程の前に、素材表面を洗浄したり、研磨、活性化するなどの前処理を行うことが一般的であり、さらにめっき処理の後には、薬品を洗い流す洗浄工程や、被処理部品を乾燥させる工程などが設けられている。今回は本発明の主旨とするバレル部分のみを説明し、他の部位については慣用の方法をとることを前提に省略する。
本発明の表面処理装置は以下のような構成である。
筒状電極２は、銅や銅合金、ニッケル合金またはステンレスなど、導電性を有する材料で形成されている。筒状電極２の外側に覆いかぶせるように、内筒３が配置されている。内筒３は絶縁性の材質であり、例えば塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート、ポリプロピレンやポリエチレン、フッ素樹脂など、電気的絶縁性があり、かつ表面処理薬品に耐えうる材質で形成されている。内筒３は所望の形状になるように切削加工、溶接加工などを用いて形成される。内筒３は円筒形に限らず、多角形状をとってもよい。
内筒３の外周部には、銅や銅合金、ニッケル合金またはステンレスなど導電性を有する材料で形成された接点部４が複数設けられ、内筒３を貫通して筒状電極２と、導電性材料からなるナット５によって電気的に接続されている。これによって、筒状電極２の内側に電流を流すと、内筒３の外周に複数設けられた接点部４すべてに電流が供給される構造になっている。
内筒３の外側には外筒６が設けられており、内筒３と外筒６によって区切られた収納部１０が形成されている。収納部１０の両端は側壁板１１で塞がれており、本実施の形態では内筒３と外筒６と側壁板１１を溶接加工にて一体化している。側壁板１１の内、筒状電極２のおおよそ外径に相当する部分は開口部が設けてあり、この開口部より給電線１２が挿入できるようになっている。外筒６外周側の一部には、被処理物１を出し入れするための蓋部材８が設けられており、蓋部材８は落下脱落を防ぐため、蓋部材固定手段９によって外筒６に固定されている。蓋部材固定手段９を開放すると蓋部材８は外筒６から外れ、被めっき物１の出し入れが出来るようになっている。外筒６、側壁板１１、蓋部材８、蓋部材固定手段９は、内筒３同様に絶縁性の材質であり、例えば塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート、ポリプロピレンやポリエチレン、フッ素樹脂など、電気的絶縁性があり、かつ表面処理薬品に耐えうる材質で形成されている。外筒６は所望の形状になるように切削加工、溶接加工などを用いて形成される。
外筒６は円筒形に限らず、多角形状をとってもよい。また外筒６と蓋部材８および側壁板１１は内部に収容する被めっき物１が脱落したり、引っかかったりすることの無い適当なサイズの開口が形成されており、本実施の形態では複数のキリ穴加工を施している。切り穴に限らず、樹脂製メッシュを取り付けるなどさまざまな方法は考えられるが、めっき液が収納部１０に対し流入または流出し、内部の被処理物１が脱落しない形状であればよい。
また、収納部１０の容積は対象となる被処理物１の形状や収納する数量に合わせて、攪拌効率、電解効率が最適になるように設定すればよく、種々の品種用に本発明の表面処理装置を保有すればよい。また側壁板１１は外筒６よりも径を大きくしておくことで、側壁板１１が常に優先的に他部位と接触することになり、外筒６の破損を防ぐと同時に、外筒６に設けられた複数の開口を塞がないように、若干の隙間を設ける役割を果たす。
次に本発明の表面処理方法について以下に説明する。
大型バレル７は、大型バレル保持部材１３によって保持され、各処理槽（図示せず）へ搬送される。大型バレル７は各処理槽に設けられた回転駆動手段（図示せず）によって処理液中に浸漬された状態で回転する構造となっている。大型バレル７の一部には大型バレル蓋部材１４が設けられており、大型バレル蓋部材１４は落下脱落を防ぐため、大型バレル蓋部材固定手段１５によって大型バレル７に固定されている。大型バレル蓋部材固定手段１５を開放すると大型バレル蓋部材１４は大型バレル７から外れる構造になっている。大型バレル７には収納物に合わせて適当なサイズの開口が形成されており、例えば複数のキリ穴加工もしくは樹脂製メッシュが取り付けられる。これによってめっき液が大型バレル７に対し流入または流出し、内部の収納物が脱落しない構造になっている。
大型バレル７の内部には給電線１２が配備され、大型バレル７の回転によって、内部で自在に動くことができるようになっている。給電線１２は、大型バレル７から外部の整流器（図示せず）と接続され、給電線１２に電流を流すことができる構成になっている。大型の部品をめっき処理する場合は、この大型バレル７の内部に直接部品を収容し、給電線１２によって部品に通電しながら、大型バレル７の回転によって部品を攪拌しめっき処理するものであるが、本発明の表面処理方法は、この大型バレル７の中に本発明の表面処理装置を挿入し、収納部１０の中に収納した被処理物１にめっき処理を施すものである。
まず収納部１０の中に小型の被処理物１を適量収納し、本発明の表面処理装置を大型バレル７の中に収納する。大型バレル７内部の給電線１２は、筒状電極２の内側に挿入され、給電線１２は筒状電極２の内面に接触し、電気的接続を果たす。この状態で大型バレル７を回転させると、内部に収納した本発明の表面処理装置も回転する。この回転運動によって、収納部１０に収容された小型の被処理物１は内筒３の上部を順に転げ落ちながら、攪拌を繰り返す。このとき、筒状電極２には給電線１２より電流が流れている状態であり、同時に接点部４も通電状態にあるので、接点部４に必然的に接触する被処理物１にも電流が流れ、電解めっき処理される。接点部４と接触した被処理物１は、隣り合う被処理物１とも接触状態にあるため、収納部１０の内部全体にある被処理物１が電解状態となる。大型バレル７に設けられた開口部（キリ穴）や、外筒６に設けられた開口部（キリ穴）によって、めっき液が被処理物１までしっかり流入し、電解めっき処理が施される。
このような方法であるため、本発明の表面処理装置、表面処理方法を用いれば、大型部品用のバレルに小型部品を投入する場合に、バレル内部の容積に対して小型部品（被めっき物）の体積が著しく小さくなり、攪拌条件やめっき条件が最適化できず、均一なめっきが出来ないという問題を、既存のバレルの中に本発明の表面処理装置を収納して被処理物１に対し最適な収納容積を確保することで解決するものである。また、小型の被処理物１が、既存の大型部品では問題にならないようなバレル内部の隙間に入り込み、めっき未着や膜厚不具合を起こすとともに、投入取出しに時間がかかるという問題についても、既存の大型バレル７の中に本発明の表面処理装置を収納する構成であるため、対象となる被処理物１に対し最適な装置形状を適用することによって解決するものである。
さらに、筒状電極２の内側に給電線１２を配置し、内筒３と外筒６の間に被処理物１を収納して大型バレル７を回転させることによって本発明の表面処理装置を回転させ、給電線１２から筒状電極２と接点部４を介して被処理物１に通電するので、接点部４と被処理物１との接触がソフトになり、給電線１２が被処理物１にぶつかることによるキズや変形による歩留まり低下の危険性が緩和される。
また、対象となる被処理物１の形状や数量に合わせ、最適な収納部１０の容積を適用することができるため、通電効率を優先するために必要以上の被処理物１を投入したりすることが不要になり、被処理物１の重量増加によるキズや変形の危険性が緩和される。また大型バレル７から本発明の表面処理装置を取り出した後は、被処理物１の投入取出しがオフラインでできるため、作業性、安全性が高まるなど、生産効率の向上が期待できる。しかも、本発明の表面処理装置を使用しない場合は、即座に大型バレルとして大型部品を生産することができるため、品種替えや工程管理がスムーズに行える。
以上のように、本発明によれば、大型部品用のめっき処理装置で小型部品を生産する際においても、小型部品のめっき効率や品質を損なわず、投入取出し作業が容易な、汎用性の高いめっき方法を得ることができる。また新規の品種に対応するために、新たに設備を導入することなく、既存の大型バレル装置の中に収納する本発明の表面処理装置を製作するだけで高品質なめっきができるので、投資抑制および製造コスト低減による部品コストの低減に寄与できる。
本発明の表面処理装置および表面処理方法は、めっき処理だけに限らず、化学洗浄、電解洗浄、化学研磨、電解研磨あるいは電着塗装に至るまで、本発明の趣旨に逸脱しない範囲においてこれらの基本構成を利用することができる。

本発明は、大型部品用の表面処理装置で小物部品を生産する際においても、小物部品の生産効率や品質を損なわず、投入取出し作業が容易にでき、汎用性の高い表面処理方法が必要な場合の表面処理装置、表面処理方法として利用できる。

１ 被処理物
２ 筒状電極
３ 内筒
４ 接点部
５ ナット
６ 外筒
７ 大型バレル
８ 蓋部材
９ 蓋部材固定手段
１０ 収納部
１１ 側壁板
１２ 給電線
１３ 大型バレル保持部材
１４ 大型バレル蓋部材
１５ 大型バレル蓋部材固定手段
１０１ ドラム
１０２ センター棒
１０３ ドロップ形電極
１０４ 被メッキ物落下部
２０５ めっき槽
２０６ バレル
２０７ バレル支持回転軸
２０８ 陰極線本体
２０９ 被覆材
２１０ 陰極電極

Claims (3)

1. 導電性を有する筒状電極の外側に、絶縁性材料からなる内筒を設け、前記内筒の外周面には、前記筒状電極と導通状態にて配置される接点部を設け、前期内筒から所定の間隔をもって外側に配置される絶縁性材料からなる外筒を設け、前記内筒と外筒間に側壁板を設けて、被処理物を収納する収納部を形成したことを特徴とする表面処理装置。
2. 内筒を貫通した導電体にて、筒状電極と接点部を導通させてなることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 筒状バレルの一部に設けられた開口部より、前記筒状バレルの中へ請求項１に記載の表面処理装置を収納し、前記表面処理装置の筒状電極の内側に給電線を配置し、前記表面処理装置の内筒と外筒の間の収納部に被処理物を収納して、前記筒状バレルを回転させることによって前記表面処理装置を回転させ、前記給電線から前記筒状電極と接点部を介して被処理物に通電し、表面処理を行うことを特徴とする表面処理方法。

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