JP2020045531A - メッキ用筒型並列電極 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、過剰メッキ液や老化廃浴に起因するメッキ不良やピンホール発生等の諸問題を解決するためにイオン交換膜を使用するにもかかわらず、メッキ液を均一かつ高品質に保持することができるメッキ用筒型並列電極を提供することにある。【解決手段】導電性材料により中空状に形成されており、その内側と外側の間を液体が通過できるように構成されるとともに、少なくとも外面に金属メッキ層が形成された筒型電極本体と、その外側に所望の間隔をあけて配設したイオン交換膜とを備えるとともに、該メッキ用筒型電極を所定間隔で複数列並べた上、各メッキ用筒型電極の端部を連通タンクを介して連通させることにより、極液をメッキ用筒型電極内をより緩やかに循環させるようにしたことを特徴とするメッキ用筒型並列電極。【選択図】図１

Description

本発明は、電解メッキに使用される中空電極に関し、更に詳しくは、メッキ処理の進行に伴う極液の減少、その結果としての極液の濃度増大に起因するメッキ層の不均一やピンホール発生等の諸問題を解決するために、イオン交換膜等の隔膜を組み合わされたメッキ用筒型並列電極に関する。

電解メッキでは、極液を満たしたメッキ槽内に電極を配置し、通常はメッキ槽内の両側に電極を並べて配置する。そして、このメッキ槽内の電極間を移動する被メッキ物をもう一方の電極として、溶解金属を被メッキ物の表面に付着させる。

ちなみに、イオン交換膜のメッキへの利用としては、水洗水などの希釈されたメッキ液の濃縮回収として、ニッケルメッキ液、シアン系銅メッキ液、などへの応用例があり約１０倍程度濃縮し回収されている。
また、イオン交換膜を用いたメッキ浴の長寿命化としては、無電解ニッケルメッキ浴、スズー亜鉛合金メッキ浴、およびニッケルータングステン合金メッキ浴の研究事例が報告されており、生成する不要性物質の除去に利用されている。

特になし

しかしながら、メッキ層へのイオン交換膜の利用は、いわゆる隔壁の面に配置するものであって、メッキ液による圧力でバルーン状に変形してしまい、その負荷で変形や破損等のトラブルが生じて長期間にわたる使用ができないという問題があった。
またメッキ液槽内のメッキ液濃度の不均一や金属イオンのバランスが崩れてしまうという問題が生じていた。

すなわち、メッキ処理の進行に伴う有効成分の酸化分解、陽極溶解と析出反応の差による金属イオン濃度の増加などの問題の結果としての過剰メッキ液や老化廃浴を生み出す要因となっていた。
本発明の目的は、過剰メッキ液や老化廃浴に起因するメッキ不良やピンホール発生等の諸問題を解決するためにイオン交換膜を使用するにもかかわらず、メッキ液を均一かつ高品質に保持することができるメッキ用筒型並列電極を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明のメッキ用筒型並列電極は、導電性材料により中空状に形成されており、その内側と外側の間を液体が通過できるように構成されるとともに、少なくとも外面に金属メッキ層が形成された筒型電極本体と、その外側に所望の間隔をあけて配設したイオン交換膜とを備えるとともに、該メッキ用筒型電極を所定間隔で複数列並べた上、各メッキ用筒型電極の端部を連通タンクを介して連通させることにより、極液（メッキ液）をメッキ用筒型電極内をより緩やかに循環させるようにしたことを特徴とするものである。

本発明のメッキ用筒型並列電極において、前記複数の電極の端部を連通させる連通タンクは、前記メッキ用筒型電極の上端および下端の間を連通させるように配設してなることをも特徴とするものである。

本発明のメッキ用筒型並列電極において、前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜は、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体として、その外面に保持されてなることをも特徴とするものである。

本発明のメッキ用筒型並列電極において、前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜は、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体としてその外面に取付けられ、かつ耐薬品性テープを巻き付けて保持されてなることをも特徴とするものである。

請求項１のメッキ用筒型並列電極は、導電性材料により中空状に形成されており、その内側と外側の間を液体が通過できるように構成されるとともに、少なくとも外面に金属メッキ層が形成された筒型電極本体と、その外側に所望の間隔をあけて配設したイオン交換膜とを備えたメッキ用筒型電極を備えるとともに、該メッキ用筒型電極を所定間隔で複数列並べた上、各メッキ用筒型電極の端部を連通タンクを介して連通させたものであり、極液を複数列のメッキ用筒型電極内をより緩やかに循環させることができるため、イオン交換膜が極液（メッキ液）による圧力でバルーン状に変形することがなく、変形や破損等のトラブルが削減でき、しかも極液（メッキ液）を均一かつ高品質に保持することができるメッキ用筒型並列電極を提供することが可能となった。

また、請求項２のメッキ用筒型並列電極は、前記複数の電極の端部を連通させる連通タンクが、前記メッキ用筒型電極の上端および下端の間を連通させるように配設してなるものであり、極液をメッキ用筒型電極内をより緩やかに循環させることが可能となって、メッキ液を均一かつ高品質に保持することができるメッキ用筒型並列電極を提供することが可能となった。

請求項３のメッキ用筒型並列電極は、前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜が、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体として、その外面に保持されてなるものである。
また、請求項４のメッキ用筒型並列電極は、前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜が、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体としてその外面に取付けられ、かつ耐薬品性テープを巻き付けて保持されてなるものである。
そのため、前記イオン交換膜を前記筒状電極本体の外側に変形なく配設することができるようになった。

本発明のメッキ用筒型並列電極の実施の形態を示すものであり、その概略要部拡大断面図である。 イオン交換膜部分の概略要部拡大断面図である。 本発明のメッキ用筒型並列電極の組立方を説明するための概略分解図である。 本発明のメッキ用筒型並列電極を４列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。 本発明のメッキ用筒型並列電極を６列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。

以下に本発明のメッキ用筒型並列電極の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明のメッキ用筒型並列電極の実施の形態を示すものであり、その概略要部拡大断面図、図２はイオン交換膜部分の概略要部拡大断面図、図３は本発明のメッキ用筒型並列電極の組立方を説明するための概略分解図、図４は本発明のメッキ用筒型並列電極を４列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図、図５は本発明のメッキ用筒型並列電極を６列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。

図１に示すように本発明のメッキ用筒型並列電極を構成するメッキ用筒型電極１１は、導電性材料により中空状に形成されており、その内側と外側の間を液体が通過できるように構成されるとともに、少なくとも外面、望ましくは内外両面に金属メッキ層１３が形成された筒型電極本体１２と、その外側に所望の間隔をあけて配設したイオン交換膜１４とを備えたものである。
その上で、前記メッキ用筒型電極１１を所定間隔で複数列並べた上、各メッキ用筒型電極１１の下端を下部連通タンク１５を介して連通させることにより、極液（メッキ液）をメッキ用筒型電極１１内をより緩やかに循環させるようにしたものである。図１において１０はメッキ槽である。
したがって、イオン交換膜１４が極液（メッキ液）による圧力でバルーン状に変形することがなく、変形や破損等のトラブルが削減でき、しかも極液（メッキ液）を均一かつ高品質に保持することができるようになった。
なお、前記導電性材料としては、鉄や銅電極のみならず、チタン・鉄・銅・鉛合金等を複合クラッドした電極、白金箔クラッド電極・酸化イリジウム電極・二酸化鉛電極等の不溶性電極、銅ブスバーにチタン等の耐食性金属を被覆・クラッドした電極等を挙げることができる。

図１において、前記メッキ用筒型電極１１は、前記下部連通タンク１５の上部に設けた筒状受け口１５ａに取り付けた筒状の下部コネクタ１６内に保持され、前記イオン交換膜１４は前記下部コネクタ１６の外側に配設されている。

図２において、前記筒状電極本体１２の外側に配設したイオン交換膜１４は、前記筒状電極本体１２の外側に配設した筒状網状体２１を支持体として、その外面に保持されており、かつその外側に耐薬品性テープ２２を巻き付けて保持されている。
そのため、前記イオン交換膜１４は前記筒状電極本体１２の外側に変形なく配設することができるようになった。

なお、前記イオン交換膜１４としては、隔膜の内側と外側において必要な成分の差異を発生させうる性質を有するイオン交換膜が好ましく、特に陰イオン交換膜が好ましい。陰イオン交換膜としては公知のものを使用することが可能である。なお、このような条件を満足するものとしては、例えば旭硝子エンジニアリング株式会社製の陰イオン交換膜ＡＭＥ（商品名）がある。
また、前記筒状網状体２１としてはフッ素樹脂（ＰＴＦＥ：四フッ化エチレン）、超高分子量ポリエチレン、ＰＰ（ポリプロピレン）等の成型品を、前記耐薬品性テープ２２としては、フッ素樹脂テープ（ＰＴＦＥ：四フッ化エチレン）、超高分子量ポリエチレンテープ、ＰＰ（ポリプロピレン）テープ等を利用することができる。

また図３に示すように、前記メッキ用筒型電極１１において、前記複数の電極の上端を連通させる上部連通タンク１７は、前記メッキ用筒型電極１１の上端の間を連通させるように配設してなるものである。
すなわち、上部連通タンク１７の下部に設けた筒状受け口１７ａに取り付けた筒状の上部コネクタ１８内に保持され、前記イオン交換膜１４は前記上部コネクタ１８の外側に配設されている。
なお、前記上部コネクタ１８は前記メッキ用筒型電極１１上端の給液口３１に連結され、また、その中間に開設した連通孔１８ａを介して前記メッキ用筒型電極１１と上部連通タンク１７との間を連通するように構成されている。
図３において３２は前記上部連通タンク１７の排出口、３３は前記下部連通タンク１５の排出口である。
このように構成することによって、極液をメッキ用筒型電極１１内をより緩やかに循環させることが可能となって、メッキ液を均一かつ高品質に保持することができるようになった。

図４は本発明のメッキ用筒型電極１１を４列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。
また、図５は本発明のメッキ用筒型電極１１を６列並設した状態を示すものであり、（ａ）はその概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。
いずれも、メッキの対象とする物品の種類やサイズ、極液の性質その他に応じて適宜本数とすることができる。

次に、本実施形態のメッキ用筒型並列電極の使用方法および機能について説明する。
操業においては、メッキ用筒型電極１１が陽極とされ、陰極である被メッキ物がメッキ槽内の極液中を、両側の電極列の間を通過するようにして移動する。この間に、正に帯電した金属イオンが被メッキ物の表面に付着する。
操業の進行に伴い、極液中の金属イオンが消費され、酸性電解質の濃度が上昇する。これを放置すると、金属イオンの再溶解やピンホールの発生が生じる。そこで、メッキ槽の両側の側壁内面に沿って配置されたメッキ用筒型電極１１内に低濃度の酸性電解質を循環させる。
これにより、メッキ槽内の極液中の余剰の金属イオンがイオン交換膜１４を通して筒型電極本体１２内の酸性電解質中に排出される。これにより、極液中の酸性電解質の濃度上昇が抑制される。一方、筒型電極本体１２内で濃度が上昇した酸性電解質は排出口３２，３３から外部へ排出され、再利用される。

なお、前記極液（メッキ液）としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸といったアルキルスルホン酸等の酸と、メッキ金属イオンの他、平滑化等のための酸化防止剤や界面活性剤等の添加剤、錯化剤等が配合される。

本発明のメッキ用筒型並列電極は以上のように構成したので、通常のメッキ用電極としてのみならず、適宜種々のメッキ用電極の用途にも応用できることはいうまでもない。

１０ メッキ槽
１１ メッキ用筒型電極
１２ 筒型電極本体
１３ 金属メッキ層
１４ イオン交換膜
１５ 下部連通タンク
１５ａ 筒状受け口
１６ 下部コネクタ
１７ 上部連通タンク
１７ａ 筒状受け口
１８ 上部コネクタ
１８ａ 連通孔
２１ 筒状網状体
２２ 耐薬品性テープ
３１ 給液口
３２ 排出口
３３ 排出口

Claims (4)

1. 導電性材料により中空状に形成されており、その内側と外側の間を液体が通過できるように構成されるとともに、少なくとも外面に金属メッキ層が形成された筒型電極本体と、その外側に所望の間隔をあけて配設したイオン交換膜とを備えるとともに、該メッキ用筒型電極を所定間隔で複数列並べた上、各メッキ用筒型電極の端部を連通タンクを介して連通させることにより、極液をメッキ用筒型電極内をより緩やかに循環させるようにしたことを特徴とするメッキ用筒型並列電極。
2. 前記複数の電極の端部を連通させる連通タンクは、前記メッキ用筒型電極の上端および下端の間を連通させるように配設してなることを特徴とする請求項１記載のメッキ用筒型並列電極。
3. 前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜は、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体として、その外面に保持されてなることを特徴とする請求項１または２記載のメッキ用筒型並列電極。
4. 前記筒状電極本体の外側に配設したイオン交換膜は、前記筒状電極本体の外側に配設した筒状網状体を支持体としてその外面に取付けられ、かつ耐薬品性テープを巻き付けて保持されてなることを特徴とする請求項３記載のメッキ用筒型並列電極。

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