JP2567737B2 - 溶融めっき装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融めっき装置に関し、
更に詳しくは気化したとき非酸化性ガスとなる低沸点液
体を用いて溶融めっき線を冷却する溶融めっき装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】銅線、銅合金線或は銅覆鋼線等の被めっ
き線の外周に錫或ははんだ等の金属を溶融めっきした溶
融めっき線は、配線材、電子部品のリード部材等に広く
用いられている。このうち、特に電子部品のリード部材
として用いられる場合、溶融めっき線のめっき層の厚さ
は、被めっき線の線径が0.4〜1.0mmφにおいて約３〜12
μｍ必要とされ、しかも被めっき線の外周上に均一な厚
さでめっきされていることが特に必要とされる。

【０００３】従来の溶融めっき装置について図２を用い
て説明する。従来の装置は、焼鈍ずみの被めっき線１を
酸性フラックス浴槽（図示せず）で清浄化した後、開放
型の溶融めっき浴槽３ａに導入し、続いて該めっき浴槽
３ａ中の滑車４及びめっき厚調整用ダイス５を通過させ
一定厚のめっき層を設けた後、他の接触物がない状態で
上方の滑車７迄の自然空冷の冷却スパンＬを走行させる
ことにより溶融めっき線６を冷却し、溶融状態のめっき
層を冷却，固化させるという装置であった。また溶融め
っき線の冷却方法としては、図３に示すように溶融めっ
き線６の周囲に筒囲い９を設け、ブロワー30から強制的
に風を送り溶融めっき線を冷却しようとする強制空冷式
のものもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生産能
率を高めるため溶融めっき線の線速度を高速化したり、
溶融めっき浴の温度を高温化する場合或は厚めっきや太
い線径の線材にめっきを施すような場合には、溶融めっ
き線の持つ熱容量が大きくなり、溶融めっき線のめっき
層が冷却，固化する迄には時間がかかるようになり、こ
のため図２に示すような自然空冷の場合は冷却スパンＬ
を長くとらねばならなかった。ところがこの冷却スパン
Ｌを長くとればとる程溶融めっき線の揺れ振動は大きく
なり、溶融めっき層の厚さに偏りを生じ、そのまま冷
却，固化されるため、めっき層が偏肉するという問題点
があった。また、図３に示すような強制空冷式のものに
於いても、冷却スパンＬをある程度短縮することは可能
であっても、溶融めっき線の揺れ振動を十分に抑えるこ
とは難しく、振動によるめっき層の偏肉に対して大きな
効果は得られなかった。

【０００５】更に、別の問題としてこの冷却，固化迄の
時間が長く緩慢な冷却になればなる程、めっき層表面の
酸化層が厚くなったり、或はめっき層の金属結晶粒が粗
大化してきてめっき層表面に凹凸を生じめっき層の耐摩
耗性を悪化させ、電子部品製造時のリード線接続工程で
摩耗カスが発生し、ガイドやチャック等に付着してきて
トラブル発生の原因となるなどの不都合があった。

【０００６】本発明は上記従来技術が有する問題点を解
決するために為されたものであり、液体窒素等，気化し
たとき非酸化性ガスとなる低沸点液体を溶融めっき線の
冷却器の冷媒に用い、強制冷却することにより冷却スパ
ンＬを短くし線振動によるめっき層の偏肉を防止し、か
つ急冷することによりめっき金属の結晶粒を微細化さ
せ、耐摩耗性の良い溶融めっき線を得ると共に、冷媒と
して用いた低沸点液体の大部分を酸化防止用雰囲気ガス
として有効利用できる溶融めっき装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、非酸化性ガス雰囲気の焼鈍炉（以下、非酸
化性焼鈍炉と略記する）と非酸化性ガス雰囲気の溶融め
っき浴槽（以下、非酸化性溶融めっき浴槽と略記する）
を通過してくる溶融めっき線の経路に、前記溶融めっき
線の通路部となる中空の通路部の壁部を一重壁構造と
し，この一重壁に小さなフィンを設け，他の壁部を内部
真空層にした二重壁とし，この二重壁の外周を断熱材で
囲包し、また気化したとき非酸化性ガスとなる低沸点液
体の流入口，流出口及び該低沸点液体の一部から気化し
た気化ガスを排気する排気口とを設けた中空筒状冷却器
を配設し、前記中空筒状冷却器に低沸点液体を流通させ
ることにより、前記溶融めっき線通路部壁面で低沸点液
体の一部を該通路部内の空気と熱交換させて気化させ，
前記溶融めっき線通路部内の空気を冷却させるよう構成
するとともに、前記低沸点液体の流出口に接続して設け
た，低沸点液体の大部分をガス化するガス化用気化器
（以下、気化器と略記する）と、該気化器でガス 化した
非酸化性冷ガスの一部を流量調節バルブを設けた分岐管
を経由し，前記溶融めっき線に吹き付けるノズルと、前
記気化器でガス化した非酸化性冷ガスの大部分を大気温
度まで昇温させる昇温用熱交換器（以下、熱交換器と略
記する）と、該熱交換器を経由した大気温度の非酸化性
ガスを前記非酸化性ガス雰囲気の焼鈍炉と前記非酸化性
ガス雰囲気の溶融めっき浴槽の溶融めっき線の導出され
る溶融めっき浴面に接して設けた非酸化性ガス室に供給
する導管とを備えている溶融めっき装置である。

【０００８】前記溶融めっき装置は、前記低沸点液体と
して液体窒素を用いればより好ましい。

【０００９】

【作用】液体流入口17より中空筒状冷却器16に流入され
た低沸点液体は、液体流出口19の高さまで貯留されて液
体溜り18を形成するが、溶融めっき線通路部壁13'に接
している低沸点液体の一部は溶融めっき線通路部15の空
気と熱交換して気化し、気化熱を奪い溶融めっき線経路
の空気を急冷させ、通路部15を走行する溶融めっき線６
を強制冷却し、溶融状態のめっき層を冷却，固化させ
る。このとき、低沸点液体の気化ガスは、ガス溜り20を
経て排気口21より大気中に放出されるか、又は冷却ガス
として利用できる。

【００１０】液体流出口19より流出された低沸点液体の
大部分は気化器23に流入され、金属製のフィン23'によ
り大気との間で熱交換されて非酸化性の冷ガスとして取
り出される。なお、この冷ガスの一部を流量調整バルブ
Ｂを設けた分岐管24の先端のノズル22より溶融めっき線
６に吹付けることによりめっき層の冷却に効率よく活用
することができる。

【００１１】従って、溶融めっき線の冷却スパンＬを非
常に短くできるので溶融めっき線の冷却中に生じていた
めっき層の偏りが生じなくなり、偏肉のない溶融めっき
線が得られる。また溶融めっき線の冷却は急速に短時間
で行われるので、めっき層の金属の結晶は粗大化せず、
表面が平滑になり、耐摩耗性が良好となる。更に大部分
の非酸化性冷ガスは大気との熱交換器25により大気温度
まで昇温され、導管26を通り非酸化性焼鈍炉10及び非酸
化性溶融めっき浴槽３の非酸化性ガス室２に送られ、こ
れら非酸化性焼鈍炉10及び非酸化性ガス室２の酸化防止
用雰囲気ガスとして有効利用する事が出来る。なお、大
気温度まで昇温することにより、前記導管26には水滴が
付着しなくなり、金属を加工する雰囲気を向上させ、ま
た、非酸化性溶融めっき浴槽３の溶融めっき浴３’の温
度を殆ど低下させないという作用がある。

【００１２】

【実施例】本発明の溶融めっき装置について、実施例及
び比較例を挙げて説明する。なお、本発明はこの実施例
に限定されるものではない。 実施例 実施例について図１を用いて説明する。本発明の要部を
なす中空筒状冷却器16は、外径90mmφ，冷媒室外径60mm
φ、通路部径30mmφ，高さ300mmの中空筒状体を用い、
溶融めっき線の通る通路を通路部15とした。溶融めっき
線通路部壁13'は一重壁構造とし、この一重壁に小さな
フィン８を設け、他の壁部は内部真空層のステンレス製
の二重壁13とし、液体流入口17, 液体流出口19，排気口
21，約500mlの液体溜り18及び約100 mlのガス溜り20を
設けた。また、この中空筒状冷却器16の外周を約50mm厚
のガラスウール断熱材14で囲包した。

【００１３】前記中空筒状冷却器16の液体流出口19を気
化器23と連結した。この気化器23は金属製のフィン23'
により低沸点液体の大部分を大気と熱交換させガス化さ
せ，非酸化性冷ガスとした。気化器23より一部の非酸化
性冷ガスを分岐し、流量調整バルブＢを設けた分岐管24
の先端のノズル22より溶融めっき線６に吹付けた。また
気化器23から取り出した大部分の非酸化性冷ガスを大気
との熱交換器25で大気温度まで加熱し、導管26を経由
し、非酸化性焼鈍炉10及び非酸化性溶融めっき浴槽３の
溶融めっき線の導出される溶融めっき浴面に接している
非酸化性ガス室２に送った。また、低沸点液体の一部を
中空筒状冷却器16の該通路部内の空気と熱交換させて気
化させた気化ガスは、排気口21よりノズルを介し（図示
せず）溶融めっき線６に吹付け冷却ガスとして利用し
た。

【００１４】次に、上記構造の本発明の中空筒状冷却器
16の作動について示す。まず液体流入口17より液体窒素
を約５ｌ／ｈｒの流速で供給した。すると液体窒素は液
体溜り18に貯留された後、その大部分は液体流出口１９
より流出し、気化器２３に流入されガス化された。この
とき通路部15の温度を測定したところ約-100℃であっ
た。また、冷窒素ガスの温度はノズル22に於いて約-20
℃であった。

【００１５】次に、この中空筒状冷却器16用いた溶融め
っき装置により溶融めっき線を製造した例を示す。0.8m
mφの被めっき硬銅線１を線速60m／minで走行させ、前
記非酸化性焼鈍炉10に導き焼鈍及び表面浄化処理を施
し、次に非酸化性溶融めっき浴槽３の温度300℃の溶融
錫めっき浴３'に導き、滑車４より上方に垂直に引き上
げ前記非酸化性ガス室２を通過させ、ダイスを用いない
方式で約７μm厚の溶融めっきを施し、続いて、非酸化
性ガス室２上面から約10cmの空気層を隔てて垂直に設け
た本発明の中空筒状冷却器16の溶融めっき線通路部15を
走行させて、溶融めっき線６を強制冷却し、次いでノズ
ル22より冷窒素ガスを溶融めっき線６に吹付けて強制冷
却し、溶融状態のめっき層を中空筒状冷却器16上方約10
cmの位置に設けた上部滑車７迄の間で完全に冷却，固化
した。従って冷却スパンＬは0.6mで良く、走行中の線の
揺れは全くみられなかった。

【００１６】図１に於いて、ノズル22が１個の場合を示
したが、ノズル22を複数個にして溶融めっき線の周囲か
ら均一に吹付けても良い。また、また、図１は本発明の
中空筒状冷却器16をダイレス方式の溶融めっき線の冷却
に用いた場合を示したが、従来例のようなダイスを用い
た溶融めっき線の冷却にも勿論同様に用いることができ
る。

【００１７】比較例 従来の溶融めっき装置を用い溶融めっき線を製造した例
について図２を用いて説明する。0.8mmφの被めっき硬
銅線１を線速60m／minで走行させ焼鈍及び酸性フラック
ス浴槽を用いた表面浄化処理（図示せず）を施し、次に
開放型の溶融めっき浴槽３ａの温度300℃の溶融錫めっ
き浴３'に導き、滑車４より上方に垂直に引き上げ、め
っき厚調整ダイス５を通過させ約７μm厚溶融めっきを
施し、次に他の接触物がない状態で上方の滑車７迄の冷
却域スパンＬを走行させて大気により自然冷却させ、溶
融状態のめっき層を冷却，固化させた。このとき冷却ス
パンＬの長さは約3.5ｍ必要であり、線はかなり揺れて
いる状態であった。

【００１８】溶融めっき線の特性試験 実施例及び比較例で得られた溶融めっき線について、め
っき層の偏肉率及びめっき表面の耐摩耗性を試験した。
めっき層の偏肉率は、溶融めっき線の断面を研磨してか
ら光学顕微鏡を用いてめっき厚を測定し、下記の数式に
より算出した。この結果を表１に示す。なお、Ｔは最大
めっき厚さ、ｔは最小めっき厚さを示す。

【００１９】

【数１】偏肉率（％）＝（Ｔ−ｔ）÷Ｔ×100

【００２０】また、めっき表面の耐摩耗性は、溶融めっ
き線を標準密度が0.55ｇ／cm³のプレスフェルト２枚の
間に挟み、荷重100ｇを負荷してから60ｍ／minの線速で
引き抜いたときに発生しためっき金属粉の重量から算出
した。この結果を表１に示す。なお、注（１）は冷却域
Ｌの最大振幅箇所を測定した値、注（２）はｎ＝１０の
平均値、また注（３）はめっき金属粉発生量（１０００
ｍ当り）を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の溶融めっき装置は、気化したと
き非酸化性ガスとなる低沸点液体が熱交換気化するとき
の気化熱を用いた中空筒状冷却器により、溶融めっき線
通路部壁を通して該通路部の空気を急冷できるので、溶
融めっき線のめっき層は急速に冷却、固化される。従っ
て、従来３〜４ｍもの距離を必要としていた冷却スパン
Ｌを１ｍ以下に短縮することができるので、冷却スパン
Ｌにおける溶融めっき線の揺れ振動が防止され、めっき
厚の偏肉のない品質良好な溶融めっき線を製造すること
が出来る。また、めっき層はめっき後直ちに急冷固化さ
れるので、めっき層表面に酸化層は殆ど生成されず、ま
ためっき層表面は平滑化され、めっき層の耐摩耗性の良
好な溶融めっき線が得られる。更に、溶融めっき線の冷
却に用いた低沸点液体の大部分は気化器を用いガス化さ
せて非酸化性冷ガスとし、このうち大部分の非酸化性冷
ガスは大気温度まで昇温させて非酸化性焼鈍炉及び非酸
化性溶融めっき浴槽の非酸化性ガス室の酸化防止用雰囲
気ガスとして有効利用することが出来る。また、非酸化
性冷ガスを大気温度まで昇温させることにより前記導管
には水滴が付着しなくなり、金属を加工 する雰囲気を向
上させ、また、非酸化性溶融めっき浴槽の溶融めっき浴
の温度を殆ど低下させないという効果があるので、産業
に寄与する効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融めっき装置の一実施例を示す一部
縦断概略図である。

【図２】第１の従来例の溶融めっき装置を示す概略図で
ある。

【図３】第２の従来例の溶融めっき装置を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 被めっき線 ２ 非酸化性ガス室 ３ 非酸化性ガス雰囲気の溶融めっき浴槽 ３’ 溶融めっき浴 ４ ７ 滑車 ６ 溶融めっき線 ８ 小フィン １０ 非酸化性ガス雰囲気の焼鈍炉 １３ 二重壁 １３’ 溶融めっき線通路部壁 １４ 断熱材 １５ 溶融めっき線通路部 １６ 中空筒状冷却器 １７ 液体流入口 １８ 液体溜り １９ 液体流出口 ２０ ガス溜り ２１ 排気口 ２２ ノズル ２３ ガス化用気化器 ２３' 金属製フィン ２４ 分岐管 ２５ 昇温用熱交換器 ２６ 導管 Ｂ バルブ Ｌ 冷却スパン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非酸化性ガス雰囲気の焼鈍炉と非酸化性
   ガス雰囲気の溶融めっき浴槽を通過してくる溶融めっき
   線の経路に、前記溶融めっき線の通路部となる中空の通
   路部の壁部を一重壁構造とし，この一重壁に小さなフィ
   ンを設け，他の壁部を内部真空層にした二重壁とし，こ
   の二重壁の外周を断熱材で囲包し、また気化したとき非
   酸化性ガスとなる低沸点液体の流入口，流出口及び該低
   沸点液体の一部から気化した気化ガスを排気する排気口
   とを設けた中空筒状冷却器を配設し、前記中空筒状冷却
   器に低沸点液体を流通させることにより、前記溶融めっ
   き線通路部壁面で低沸点液体の一部を該通路部内の空気
   と熱交換させて気化させ，前記溶融めっき線通路部内の
   空気を冷却させるよう構成するとともに、前記低沸点液
   体の流出口に接続して設けた，低沸点液体の大部分をガ
   ス化するガス化用気化器と、該気化器でガス化した非酸
   化性冷ガスの一部を流量調節バルブを設けた分岐管を経
   由し，前記溶融めっき線に吹き付けるノズルと、前記気
   化器でガス化した非酸化性冷ガスの大部分を大気温度ま
   で昇温させる昇温用熱交換器と、該熱交換器を経由した
   大気温度の非酸化性ガスを前記非酸化性ガス雰囲気の焼
   鈍炉と前記非酸化性ガス雰囲気の溶融めっき浴槽の溶融
   めっき線の導出される溶融めっき浴面に接して設けた非
   酸化性ガス室に供給する導管とを備えたことを特徴とす
   る溶融めっき装置。
2. 【請求項２】 前記低沸点液体は、液体窒素であること
   を特徴とする請求項１記載の溶融めっき装置。