JP2018199857A - 金属電着用陰極板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板上の非導電膜が欠落しにくく、繰り返し使用可能で、且つ非導電膜が欠落した場合であっても整備が容易な金属電着用陰極板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の陰極板１は、複数の円盤状の突起部２ａが配列している金属板２と、金属板２の突起部２ａ以外の平坦部２ｂに形成される非導電膜３と、を有し、突起部２ａは、その側面が、略垂直部２ｄと傾斜部２ｅとからなる形状を有している。また、突起部２ａの高さＬ１は、５０μｍ以上１０００μｍ以下であり、突起部の外周縁から外側に２０μｍ離れた位置Ｘから垂直に下ろした垂線と側面との交点をＹとするとき、ＸからＹまでの長さＬ２は、４０μｍ以上であり０．８×Ｌ１μｍ以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属電着用陰極板及びその製造方法に関する。

従来より、ニッケルメッキのアノード原料として供せられる電気ニッケルは、アノード保持具となるチタンバスケット内に入れられ、ニッケルメッキ槽内に吊るされて使用されている。このとき、アノード原料である電気ニッケルとしては、陰極板に電着された板状の電気ニッケルを切断して小片状としたものを使用していた。

しかしながら、小片状の電気ニッケルは、角部が鋭いためチタンバスケットへ投入する際の取り扱いが困難であった。また、その小片状の電気ニッケルは、チタンバスケットに投入後に角部がチタンバスケットの網目に引っ掛っていわゆる棚吊りを起こし、チタンバスケット内での充填状態が変化して、メッキむらの発生要因となることがあった。

そこで、角部の取れた丸みのある小塊状（ボタン状）の電気ニッケルの使用が提案されている。小塊状の電気ニッケルは、例えば、複数の円形状の導電部を等間隔に配列している陰極板を用いて、電解によりその導電部にニッケルを析出させた後、導電部から電着したニッケルを剥ぎ取ることにより製造することができる。このような方法によれば、１枚の陰極板から複数の小塊状の電気ニッケルを効率的に製造することができる。

図５は、小塊状の電気ニッケルの製造に用いられる従来の陰極板の一例を示す図である。陰極板１１は、平板状の金属板１２上に、導電部１２ａとなる箇所を残して非導電膜１３でマスキングが施されており、この陰極板１１では、導電部１２ａが凹部となり、非導電膜１３が凸部となっている。このような陰極板１１を用いることで、その導電部１２ａに適度な大きさのニッケルを電着させ、小塊状の電気ニッケルを製造する。

陰極板１１のように、金属板１２上に非導電膜１３を形成する方法としては、例えば、図６（ａ）に示すように、平板状の金属板１２上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性の非導電性樹脂をスクリーン印刷法により塗布して加熱することで所望のパターンを有する非導電膜１３を形成する方法がある（特許文献１、２参照）。なお、図６（ｂ）は、非導電膜１３を形成した陰極板１１を用いてニッケル（電気ニッケル）１４を導電部１２ａに電着析出させた状態を示すものである。陰極板１１では、ニッケル１４が、導電部１２ａから電着析出しはじめ、厚さ（縦）方向だけではなく平面（横）方向にも成長し、非導電膜１３の上部にも盛り上がった状態となる。

また、例えば図７（ａ）に示すように、金属板２２上に、感光性の非導電性樹脂を塗布し、露光及び現像により導電部２２ａに相当する箇所の非導電性樹脂を除去して、所望のパターンを有する非導電膜２３を形成する方法も提案されている。なお、図７（ｂ）は、非導電膜２３を形成した陰極板２１を用いてニッケル（電気ニッケル）２４を導電部２２ａに電着析出させた状態を示すものである。陰極板２１においても、ニッケル２４は、導電部２２ａから電着析出しはじめ、厚さ方向だけではなく平面方向にも成長していく。

さらに、導電部となる複数のスタッドが等間隔に複数配列されるように組み込まれた金属の構造体の周囲を射出成形法により絶縁性樹脂で固めることによって、非導電部を構成する陰極板を製造する方法も提案されている（特許文献３参照）。

特公昭５１−０３６６９３号公報 特開昭５２−１５２８３２号公報 特公昭５６−０２９９６０号公報

さて、上述したような陰極板を用いて小塊状の電気ニッケルの製造する場合、陰極板に形成される非導電膜（非導電部）の寿命が長いこと、その非導電膜が欠落（劣化）した場合でも容易に整備可能であることが要求される。

図６（ａ）に示したように、金属板１２に非導電性樹脂をスクリーン印刷により塗布して非導電膜１３を形成した場合、非導電膜１３の膜厚は、導電部１２ａに近づくにしたがって徐々に薄くなるため、導電部１２ａとの境界で非常に薄くなる。このような非導電膜１３の膜厚の変化は、非導電性樹脂の塗布量、非導電性樹脂の粘性及び粘性の温度特性、非導電性樹脂の硬化温度、金属表面の表面粗さや表面自由エネルギー等に依存する。そのため、非導電膜１３の膜厚は、導電部１２ａとの境界で非常に薄くなる。

上述したように、図５、図６に示すような陰極板１１を用いて小塊状の電気ニッケルを製造すると、ニッケル１４は、導電部１２ａから電着析出しはじめ、縦方向だけでなく横方向にも成長するため、徐々に非導電膜１３の上にも盛り上がった状態となる。そのため、導電部１２ａとの境界近傍に形成される薄い非導電膜１３の部分においては、電解液の浸透により金属板１２との密着性が低下しやすくなるとともに、ニッケル１４の電着時の応力やその電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃によって欠落しやすくなる。また、一度、非導電膜１３の欠落が発生すると、その周辺の非導電膜１３が金属板１２の表面から浮き上がるため、その間隙にさらに電解液が侵入しやすくなり、その結果、引き続きニッケルを電着させようとすると、金属板１２の表面から浮き上がった非導電膜１３の間隙に電解液が潜り込んでニッケル１４が電着していく。そして、その間隙に潜り込んで電着したニッケル１４を剥ぎ取ろうとすると、ニッケル１４が噛み込んでいる非導電膜１３をさらに欠落させてしまう。

このように、従来の陰極板１１においては、連鎖的に非導電膜１３の欠落が発生し、欠落部分が広がっていくと隣接する導電部１２ａから成長したニッケル１４同士が連結しやすくなり、所望の形状の電気ニッケルを得ることができず、不良品となる。したがって、非導電膜１３の欠落が発生する前に、すべての非導電膜１３を剥ぎ取り、再度非導電膜１３を形成して陰極板１１を整備する必要が生じる。しかしながら、実際には、数回から多くても１０回未満程度のニッケルの電着処理を行った段階で陰極板１１の整備を行う必要が生じてしまい、生産性が低下するばかりか整備コストも増大する。

一方、図７（ａ）に示したように、感光性の非導電性樹脂を用いて露光及び現像により非導電膜２３を形成した陰極板２１では、均一な膜厚に非導電膜２３を形成することができる。しかしながら、電着後にニッケル２４を剥ぎ取る際に、そのニッケル２４が凸部を構成する非導電膜２３の段差に引っ掛かり、その非導電膜２３に大きな衝撃が加わりやすくなるため、やはり非導電膜２３の欠落が発生してしまう。

なお、特許文献３のように射出成形により非導電部を構成する方法では、形成される非導電部の寿命は長くなるものの、陰極板それ自体の製造コストが高くなり、非導電部が劣化した場合の陰極板の整備が困難である。

本発明は、このような従来の事情に鑑み、金属板上の非導電膜が欠落しにくく、繰り返し使用可能で、且つ非導電膜が欠落した場合であっても整備が容易な金属電着用陰極板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した解題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、金属板に突起部を設けて導電部とし、突起部以外の金属表面に非導電膜を設けることで、非導電膜が欠落しにくくなることを見出した。さらに、その突起部の側面の形状を所定の形状にすることにより、非導電膜の欠落をより効果的に防ぐとともに、非導電膜の再形成による整備が必要になった場合であっても、非導電膜を剥ぎ取る際に非導電膜が残存することなく整備が容易となることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、少なくとも一方の表面に複数の円盤状の突起部が配列している金属板と、前記金属板の突起部以外の表面に形成される非導電膜とを有し、前記突起部は、その側面が、略垂直部と傾斜部とからなる形状であり、前記突起部の高さＬ１は、５０μｍ以上１０００μｍ以下であり、前記突起部の外周縁から外側に２０μｍ離れた位置Ｘから垂直に下ろした垂線と前記側面との交点をＹとするとき、ＸからＹまでの長さＬ２は４０μｍ以上、０．８×Ｌ１μｍ以下である、金属電着用陰極板である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記金属板は、チタン又はステンレス鋼からなる、金属電着用陰極板である。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は２の発明において、メッキ用電気ニッケルの製造に使用される、金属電着用陰極板である。

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る金属電着用陰極板の製造方法であって、金属板の少なくとも一方の表面に、ウェットエッチング加工又はエンドミル加工によって、円盤状の前記突起部を複数形成する、金属電着用陰極板の製造方法である。

（５）本発明の第５の発明は、第４の発明において、上記エンドミル加工では、ラジアスエンドミルを使用する、金属電着用陰極板の製造方法。

本発明によれば、非導電膜が欠落しにくく、繰り返し使用可能で、且つ非導電膜が欠落した場合であっても容易に整備可能な金属電着用陰極板及びその製造方法を提供することができる。

陰極板の構成を示す平面図である。 陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。 図２におけるＡ部を拡大した要部拡大断面図であり、金属板の突起部の側面形状を説明する要部拡大断面図である。 陰極板の製造方法を説明する要部拡大断面図であり、（ａ）は第１工程を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）は第２工程を説明する要部拡大断面図である。 従来の陰極板の構成を示す平面図である。 従来の陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。 従来の陰極板の構成を示す要部拡大断面図であり、（ａ）はニッケル電着前の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図であり、（ｂ）はニッケル電着後の陰極板の状態を説明する要部拡大断面図である。

以下、本発明の金属電着用陰極板を、電気ニッケルの製造に使用される金属電着用陰極板に適用した実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。

＜１．金属電着用陰極板＞
（１）陰極板の構成
本実施の形態に係る陰極板１は、図１に示すように、複数の円盤状の突起部２ａが配列している金属板２と、金属板２の突起部２ａ以外の表面に形成される非導電膜３とを有する。陰極板１は、後述するように、例えばニッケルを含む電解液や陽極を収容する電解槽内に吊下げ部材５により吊下げられて使用され、その表面に所望とする形状のニッケルを電着析出させる。

［金属板］
金属板２は、図１及び図２（ａ）に示すように、平板状の金属の板であり、複数の円盤状の突起部２ａを有する。ここで、金属板２において、突起部２ａ以外の表面を、突起部２ａに対して「平坦部２ｂ」という。また、「突起部の高さＬ１」は、金属板２における平坦部２ｂの表面からの突出高さとする。

なお、図２では、金属板２の一方の面に突起部２ａを有する例を示しているが、その両方の面に突起部２ａを有していてもよい。

金属板２の大きさは、特に限定されず、製造する電気ニッケルの所望の大きさや数に応じて適宜設定すればよい。例えば、一辺が１００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下の矩形状の大きさとすることができる。また、金属板２の厚みとしては、突起部２ａを一方の表面に設ける場合には、例えば、１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度であることが好ましく、突起部２ａを両方の表面に設ける場合には、例えば、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度であることが好ましい。金属板２の厚みが過小であると、突起部２ａと平坦部２ｂとによって反りが生じやすくなる傾向がある。一方で、金属板２の厚みが過大であると、金属板２の重量が増大して取り扱いが困難になる。

金属板２の材質としては、使用する電解液による腐食が小さく、ニッケル等の電着物とゆるい接着しか形成しない金属であれば特に限定されないが、チタン、ステンレス鋼が好ましく挙げられる。

金属板２において、複数の円盤状の突起部２ａは、その上面が後述する非導電膜３から露出して導電部としての機能を果たすとともに、非導電膜３が所定の厚みをもって成膜されるべく、隣接する突起部２ａによって凹状の段差を形成する。以下、突起部２ａのうち、非導電膜３から露出する上面を「導電部２ｃ」ということがある。導電部２ｃでは、電解処理によりニッケル４を電着析出する。

円盤状の突起部２ａの大きさは、所望の電気ニッケルの大きさに応じて適宜設定されればよいが、その直径としては、例えば、５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下とすることができる。また、突起部２ａの高さＬ１は、５０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることがより好ましい。突起部２ａの高さＬ１が過小であると、金属板２の平坦部２ｂ上に形成される非導電膜３の膜厚が不十分となり、ニッケル４の電着時の応力やその電気ニッケルの剥ぎ取り時の衝撃によって欠落しやすくなる。一方、突起部２ａの高さＬ１が過大であると、例えばスクリーン印刷で非導電膜を形成するとき、塗布回数が多くなり生産性が低下する。また、その高さＬ１が過大であると、突起部２ａ加工時に金属板２の歪が生じやすくなり、金属板２が反りやすくなるため、非導電膜３の形成が困難になる。なお、金属板２の歪による影響を小さくするため、金属板２の厚みを厚くすることも可能であるが、金属板２の重量が増大し取扱いが困難になる。

ここで、図３は、図２におけるＡ部を拡大した要部拡大断面図であり、金属板の突起部の側面形状を説明する要部拡大断面図である。図３に示すように、金属板２において、突起部２ａの側面は、略垂直部２ｄと傾斜部２ｅとからなる形状を有している。具体的に、略垂直部２ｄは、突起部２ａの導電部２ｃとなる上面に対して略垂直に形成される箇所である。また、傾斜部２ｅは、略垂直部２ｄから平坦部２ｃに向かって傾斜して形成される箇所である。

このように、突起部２ａの側面が、略垂直部２ｄと傾斜部２ｅとからなる形状となるよう構成されることにより、電着処理を繰り返しても非導電膜３の欠落をより効果的に防ぐことができ、繰り返し使用を可能にする。また、非導電膜３の欠落等の劣化により、非導電膜３の再形成による整備が必要となった場合においても、非導電膜３を金属板２から剥離する際、突起部２ａの側面に非導電膜３が残存する、いわゆる剥離残りが生じにくく、整備が容易となる。

例えば、突起部の側面が、略垂直部のみで形成され、傾斜部が存在しないような形状である場合には、金属板から非導電膜を剥離しようとしても、突起部の側面の略直角に形成される隅に非導電膜が残存しやすくなる。一方で、突起部の側面が、傾斜部のみで形成され、略垂直部が存在しないような形状である場合には、導電部近傍の非導電膜が薄くなり、電着処理により非導電膜が欠落しやすくなる等、非導電膜の劣化が速くなる。

より具体的に、突起部２ａの側面の形状は、図３に示すように、突起部２ａの外周縁から外側に２０μｍ離れた位置Ｘから垂直に下した線と突起部２ａの側面との交点をＹとするとき、ＸからＹまでの長さＬ２は、４０μｍ以上であり、また１００μｍ以上が好ましい。長さＬ２が４０μｍ以上であることにより、金属板２（平坦部２ｂ）上に形成される非導電膜３が、電解処理を繰り返しても欠落しにくくなる。なお、ここで、突起部２ａの外周縁とは、突起部２ａの導電部２ｃとなる上面の外周縁（エッジ部分）である。

また、長さＬ２は、突起部２ａの高さＬ１の０．８倍（Ｌ１×０．８μｍ）以下である。長さＬ２がＬ１×０．８μｍ以下であることにより、傾斜部２ｅを有効に確保することができ、上述したように、非導電膜３を金属板２から剥離する際に突起部２ａの側面に非導電膜３が残存する剥離残りが生じにくくなる。

なお、ＸからＹまでの長さＬ２は、略垂直部２ｄの高さに相当するが、必ずしも交点Ｙは、突起部２ａの側面の形状を略垂直部２ｄと傾斜部２ｅとを明確に分ける分岐点でなくてもよい。以下、長さＬ２を「略垂直部２ｄの高さＬ２」と称する場合がある。

また、突起部２ａの高さＬ１と長さＬ２との差分である長さＬ３は、１０μｍ以上が好ましく、２５μｍ以上０．７×Ｌ１μｍ以下がより好ましい。以下、長さＬ３を、「傾斜部２ｅの高さ」と称する場合がある。さらに、交点Ｙから垂直に下した線と平坦部２ｂの表面を水平方向に延長した仮想面との交点をＹ’とし、突起部２ａと平坦部２ｂとの境界位置をＺとし、Ｙ’からＺまでの長さをＬ４としたとき、Ｌ３／Ｌ４は、０．２以上１以下であることが好ましい。以下、長さＬ４を「傾斜部２ｅの長さＬ４」と称する場合がある。Ｌ３／Ｌ４は、傾斜部２ｅの傾斜角度に相当する。

長さＬ３や、Ｌ３／Ｌ４が上記範囲であることにより、非導電膜３の再形成による整備が必要となった場合においても、非導電膜３を金属板２から剥離する際、突起部２ａの側面に非導電膜３が残存する剥離残りが生じにくく、整備が容易である。

また、金属板２の表面、すなわち、金属板２における円盤状の突起部２ａの上面には、サンドブラストやエッチングにより細かい凹凸を設けてもよい。これにより、突起部２ａに電着したニッケル４が電解処理中に脱落することなく、適度な衝撃で剥ぎ取ることができる。この場合、後述する非導電膜３の膜厚は、金属板２の最大表面粗さＲｚの２倍以上であることが好ましい。非導電膜３の膜厚が金属板２の最大表面粗さＲｚの２倍より小さいと、非導電膜３のピンホールや絶縁不良部分の発生が懸念される。

［非導電膜］
非導電膜３は、図２に示すように、金属板２における突起部２ａ以外の表面である平坦部２ｂ上に形成され、これにより、金属板２上に複数配列している突起部２ａの上面、すなわち導電部２ｃが露出された状態となる。そして、このような金属板２の導電部２ｃにニッケル４が電着析出することにより、そのニッケル４は小塊状の形状に個々に分割されて形成される。

非導電膜３は、隣接する突起部２ａによって形成された凹状の段差を有する平坦部２ｂ上に形成される。そのため、非導電膜３は、図６に示す従来の非導電膜１３のように、端部の膜厚が薄くなりにくく、ニッケル４の電着時の応力や電着後の剥ぎ取り時の衝撃によっても欠落しにくくなる。また、非導電膜３は、図７に示す従来の非導電膜２３のように、凸状に突出しておらず、その端部が凹状の段差によって保護されている。よって、ニッケル４を陰極板１から剥ぎ取る際にも、ニッケル４が非導電膜３の端部に与える衝撃は小さく、非導電膜３が欠落しにくい。このように、陰極板１においては、非導電膜３が欠落しにくいことから、非導電膜３を交換することなく、繰り返し電着に使用することが可能であり、整備コストの低減、生産性の向上を図ることが可能である。

なお、スクリーン印刷法によって、金属板２上の平坦部２ｂに非導電膜３を形成する場合、非導電膜３の材料が突起部２ａの上面にも塗布されて導電部２ｃの表面積が減少し、初期の電流密度が増加することがあるが、電着したニッケル４の特性に不具合が発生しなければ問題ない。また、突起部２ａの上面上に付着した非導電膜３は、膜厚が非常に薄いため欠落しやすいが、平坦部２ｂ上に形成される非導電膜３は、膜厚が厚く欠落が抑制されるため問題ない。

非導電膜３は、非導電性のものであり、使用する電解液による腐食が小さい材料からなるものであれば特に限定されない。例えば、成膜が容易であるという観点から、熱硬化樹脂又は光硬化（紫外線硬化等）樹脂により構成することが好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等の絶縁樹脂が挙げられる。

（２）陰極板を用いた電気ニッケルの製造
上述した構成からなる陰極板１では、図２（ｂ）に示すように、非導電膜３から露出する突起部２ａの上面が導電部２ｃとなって、ニッケル４を電着析出させる。陰極板１において、ニッケル４は、厚さ方向だけではなく平面方向にも成長するため、非導電膜３の上部に盛り上がった状態になる。このことから、隣接する突起部２ａにおいて導電部２ｃから成長したニッケル４同士が接触する前に電着を終了することが好ましい。

そして、ニッケル４の電着が終了した後、陰極板１からそのニッケル４を剥ぎ取ることで、１枚の陰極板１より複数の小塊状の電気ニッケルを得ることができる。上述したように、本実施の形態に係る陰極板１では、非導電膜３が欠落しにくいことから、非導電膜３を交換することなく、繰り返し電着に使用することができ、整備コストの低減、生産性の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態に係る陰極板１は、ニッケル４を電着したが、ニッケルに限定されず、銀、金、亜鉛、錫、クロム、コバルト、又はこれらの合金を電着してもよい。

＜２．金属電着用陰極板の製造方法＞
本実施の形態に係る陰極板１の製造方法は、図４に示すように、金属板２の少なくとも一方の表面に複数の円盤状の突起部２ａを形成する第１工程（図４（ａ））と、金属板２の突起部２ａ以外の表面に非導電膜３を形成する第２工程（図４（ｂ））とを有する。

［第１工程］
第１工程では、金属板２の表面に、複数の円盤状の突起部２ａを形成する。例えば、平板状の金属板２に対して、突起部２ａ以外の部分を削って、高さＬ１となる突起部２ａを残し、平坦部２ｂを形成する。加工方法としては、ウェットエッチング加工あるいはエンドミル加工が好ましく、大面積を加工するにはウェットエッチング加工がより好ましい。

例えば、平板状のステンレス鋼板をウェットエッチングで加工する場合には、ステンレス鋼板の表面に感光性のエッチングレジストを塗布し、続いて、所望のパターンを描画したフィルムやガラスを通して露光し、エッチングする部分のエッチングレジストを現像処理により除去する。そして、現像処理されたステンレス鋼板をエッチング液（例えば、塩化第二鉄溶液）に付け、エッチングレジストが除去されたステンレス鋼板の一部を除去し、最後にエッチングレジストを剥離することで、所望のパターンに対応した、複数の円盤状の突起部２ａを形成することができる。ウェットエッチングの場合、レジスト近傍部分のステンレスはレジスト端部から離れた部分に比べてエッチング速度が遅くなるため、突起部２ａの断面の形状が略垂直部２ｄと傾斜部２ｅから形成される形状となる。また、大面積を一度に加工できるため、短時間で製作することができる。

一方、エンドミル加工の場合は、金属板２にドリルの刃の先端に所望の丸みのある形状のラジアスエンドミルで加工することで、略垂直部２ｄと傾斜部２ｅとをより精密に形成することができる。

なお、突起部２ａは、金属板２の一方の表面のみに形成してもよいし、金属板２の両方の表面に形成してもよい。

［第２工程］
第２工程では、金属板２の突起部２ａ以外の表面となる平坦部２ｂに、非導電膜３を形成する。非導電膜３の形成方法としては、特に制限されず、スクリーン印刷により行うことができる。非導電膜３の材料が熱硬化樹脂又は光硬化樹脂である場合には、必要に応じて熱硬化又は光硬化を行えばよい。

本実施の形態に係る陰極板の製造方法によれば、上述した簡易な方法で、金属板２上の非導電膜３が欠落しにくく、繰り返し使用可能な陰極板１を得ることができる。また、非導電膜３の欠落等による劣化により、非導電膜３の再形成による整備が必要になった場合でも、非導電膜３を剥離する際に非導電膜３が突起部２ａの側面に残存する剥離残りが生じにくく整備が容易である。

以下に、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、便宜上、図１乃至図６で示した部材と同一の機能をもつ部材には同一符号を付して説明する。

＜陰極板の作製＞
［実施例１］
図１、図２に示すような陰極板１を作製した。具体的には、まず、２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製（冷間圧延材）の金属板２に、ウェットエッチングを施し、円盤状の突起部２ａ（１８個）を形成した。このとき、突起部２ａの大きさは、直径１４ｍｍ、高さＬ１を３００μｍとし、隣接する突起部２ａの最小中心間距離は２１ｍｍとした。レーザー変位計で形状を測定したところ略垂直部２ｄの高さＬ２は平均１２０μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均１８０μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均４２０μｍであった。

次に、スクリーン印刷法により、熱硬化性エポキシ樹脂を金属板２における平坦部２ｂ上に塗布し、１５０℃６０分の加熱により硬化させて非導電膜３を形成した。

［実施例２］
金属板２の突起部２ａの高さＬ１を５００μｍとした以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ平均で２００μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均３００μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均６５０μｍであった。

［実施例３］
金属板２の突起部２ａの高さＬ１を６０μｍとした以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ平均で４５μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均１５μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均２０μｍであった。

［実施例４］
金属板２の突起部２ａの高さＬ１を２００μｍとした以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ平均で９０μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均１１０μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均２４０μｍであった。

［実施例５］
ラジアスエンドミルドリルを使用して、円盤状の突起部を形成したこと以外は、実施例1と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ平均で１００μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均２００μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均２２０μｍであった。

［比較例１］
比較例１では、図５、図６に示すような従来の陰極板１１を作製した。具体的には、２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製（冷間圧延材）の平板状の金属板１２に、直径１４ｍｍとなる導電部１２ａ（１８個）を残して、スクリーン印刷法により、熱硬化性エポキシ樹脂を塗布し、１５０℃６０分の加熱により硬化させて非導電膜１３を形成し、陰極板１１を作製した。

［比較例２］
金属板２の突起部２ａの高さＬ１を４０μｍとした以外は、実施例１と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ平均で３０μｍ、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均１０μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均５０μｍであった。

［比較例３］
２００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのステンレス鋼製（熱間圧延材）の金属板２を使用したこと以外は、実施例４と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところその一部は２０μｍ程度、傾斜部２ｅの高さＬ３は平均１８０μｍ、傾斜部２ｅの長さＬ４は平均３００μｍであった。このような略垂直部２ｄの高さＬ２が低い箇所は、熱間圧延材の製造工程で形成される表面の凹凸の凹部で形成される。

［比較例４］
フラットエンドミルドリルを使用して、円盤状の突起部２ａを形成したこと以外は、実施例４と同様に、陰極板１を作製した。このようにして作製した陰極板１において、レーザー変位計により、略垂直部２ｄの高さＬ２を測定したところ２００μｍであり、傾斜部はなかった。

［比較例５］
実施例１と同様に、金属板にウェットエッチングを施し、高さＬ１が２０００μｍとなる突起部を形成した。しかしながら、金属板の反りが大きく、スクリーン印刷による非導電膜の形成が困難であった。

＜電気ニッケルの製造＞
各実施例及び比較例にて作製した陰極板を用いて、電解処理により電気ニッケルを製造した。具体的には、塩化ニッケル電解液を収容した電解槽中に、陰極板と、２００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの電気ニッケルからなる陽極板とを、対向させて浸漬した。そして、初期電流密度７１０Ａ／ｍ^２、電解時間３日間の条件で、陰極板の表面にニッケルを電着させた。電解後、陰極板上に析出した電気ニッケルを剥ぎ取り、小塊状のメッキ用電気ニッケルを得た。

＜評価＞
電解処理に使用した陰極板を、そのまま繰り返し利用できる回数を評価した。非導電膜の欠落が広がると、隣接する突起部、導電部で電着したニッケル同士が連結し、所望の形状の電気ニッケルを得られないことがある。したがって、非導電膜が突起部との境界から平坦部方向に１ｍｍ以上に亘って欠落した場合には、使用を中止し、その時点までの繰り返し回数を評価した。また、ニッケルの電着と剥ぎ取りは、最大２０回まで繰り返した。また、非導電膜が欠落し、導電部の径が１ｍｍ以上拡大した場合にも、使用を中止し、この時点までの繰り返し回数を評価した。

繰り返し回数を評価した陰極板の非導電膜をウォータージェットにより剥離し、非導電膜の剥離性を評価した。具体的には、ウォータージェットを用いて、孔径０．４ｍｍ、孔数３個の回転式ノズルを用いて、水圧２００ＭＰａ、水量１０Ｌ／分、有効幅３０ｍｍで、ノズルを２ｍ／分で移動させながら非導電膜の剥離を実施した。非導電膜の剥離性に関して、陰極板１枚当たり（２００ｍｍ×１００ｍｍ）を約２０秒以内で非導電膜をほぼ完全に除去できた場合を「良好」とし、２０秒以上かかっても非導電膜を除去できなかった場合を「剥離残り発生」として評価した。

表１に、陰極板の構成とともに評価結果を示す。

表１に示すように、金属板２の平坦部２ｂに非導電膜３が形成され、突起部２ａの高さＬ１が６０μｍ以上５００μｍ以下である陰極板１を用いた実施例１〜５では、非導電膜３の欠落が抑制され、十分に繰り返し使用することができた。特に、突起部２ａの高さＬ１が１００μｍ以上となる実施例１、２、４、５では、繰り返し使用回数が２０回を超えていた。また、略垂直部２ｄの高さＬ２が４０μｍ以上、０．８×Ｌ１μｍ以下である実施例１〜５では、ウォータージェットで非導電膜３を剥離した際に、剥離残り等が発生せず、良好に剥離することができた。

一方、平板状の金属板１２に非導電膜１３が形成された比較例１では、非導電膜１４が欠落してしまい、十分に繰り返し使用することができなかった。また、突起部２ａの高さＬ１が低かった比較例２でも非導電膜３が欠落してしまい、十分に繰り返し使用することができなかった。また、比較例３では、突起部２ａの側面の形状において略垂直部２ｄの高さＬ２が２０μｍと低い部分から非導電膜３が欠落してしまい、十分に繰り返し使用することができなかった。比較例４では、突起部２ａの側面の形状に傾斜部がないため、ウォータージェットで非導電膜３を剥離した際に、突起部２ａの側面の略直角に形成された隅に剥離残りが発生した。さらに、比較例５では、突起部２ａの高さＬ１が高すぎため、金属板２の反りが大きくなり、非導電膜の塗布が困難となり、陰極板を構成することができなかった。

１ 陰極板
２ 金属板
２ａ 突起部
２ｂ 平坦部
２ｃ 導電部
２ｄ 略垂直部
２ｅ 傾斜部
３ 非導電膜
４ ニッケル

Claims (5)

1. 少なくとも一方の表面に複数の円盤状の突起部が配列している金属板と、
   前記金属板の突起部以外の表面に形成される非導電膜と、を有し、
   前記突起部は、その側面が、略垂直部と傾斜部とからなる形状であり、
   前記突起部の高さＬ１は、５０μｍ以上１０００μｍ以下であり、
   前記突起部の外周縁から外側に２０μｍ離れた位置Ｘから垂直に下ろした垂線と前記側面との交点をＹとするとき、ＸからＹまでの長さＬ２は４０μｍ以上、０．８×Ｌ１μｍ以下である、金属電着用陰極板。
2. 前記金属板は、チタン又はステンレス鋼からなる、
   請求項１に記載の金属電着用陰極板。
3. メッキ用電気ニッケルの製造に使用される、
   請求項１又は２に記載の金属電着用陰極板。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の金属電着用陰極板の製造方法であって、
   金属板の少なくとも一方の表面に、ウェットエッチング加工又はエンドミル加工によって、円盤状の前記突起部を複数形成する、金属電着用陰極板の製造方法。
5. 上記エンドミル加工では、ラジアスエンドミルを使用する、
   請求項４に記載の金属電着用陰極板の製造方法。

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