JP2577760B2

JP2577760B2 - 電鋳方法

Info

Publication number: JP2577760B2
Application number: JP62304370A
Authority: JP
Inventors: ジェラードハーバード，ジュニアウィリアム; 通野崎; 章夫大西
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPS63153292A; DE3741421A1; US4781799A; DE3741421C2

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電鋳用マンドレル（電鋳用心金）を使用し
て中空電鋳金属物品を製造する方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）電鋳法による中空金属物品の製作は周知である。例え
ば中空金属物品は電解浴中につり下げられた長いマンド
レル上に金属を電着させることにより製作される。得ら
れた継目なし電鋳管は次いで該管をマンドレルの一端か
らすべらせて離すことによりマンドレルから取り除く。
電鋳管の断面積に関係して、管を形成し、次いで電鋳用
マンドレルから取り除くための別の技術が開発された。
これらの技術の例が例えばR.E.Baileyらに対する米国特
許第3,844,906号及びW.G.Herbertに対する米国特許第4,
501,646号各明細書に記載されている。

大きな断面積を有する中空ニツケル物品をマンドレル
上に電鋳する方法が前記米国特許第3,844,906号明細書
に記載されている。更に詳しくは該方法は、ニツケル陽
極（アノード）と支持（support）マンドレルより成る
陰極（カソード）とを包含し、該陽極及び陰極は約140
゜F（60℃）から150゜F（66℃）までの温度に維持さ
れ、かつ約0.22〜約0.54A/cm²（約200〜約500A/平方フ
ィート）の範囲にわたる電流密度を有するスルファミン
酸ニッケル溶液により隔離されているものである電鋳帯
域を設け；該溶液を十分にかきまぜで陰極を新鮮な溶液
に連続的に露出させ；この溶液を：全ニツケル 89.9〜112g/リットル（12.0〜15.0オンス／
ガロン） NiX₂・6H₂Oとしてのハロゲン化物0.029〜0.061モル／リ
ットル（0.11〜0.23モル／ガロン） H₃BO₃ 33.7〜44.9g/リットル（4.5〜6.0オンス／ガロ
ン）を含んで成る安定した平衡組成において該帯域内に維持
し；該溶液が電鋳帯域から出て来る際に該溶液から金属
不純物及び有機不純物を電解的に除去し；溶液から電解
的に析出するニツケル１モル当り約1.0〜2.0×10^-4モル
の応力減少剤（stress reducing agent）を連続的に該
溶液に仕込み；該溶液を濾過帯域を通過させて該溶液か
らすべての固体不純物を除去し；該溶液を十分に冷却し
て、該溶液を電鋳帯域に再循環させた際における該電鋳
帯域内の温度を、電鋳帯域における電鋳密度のもとに約
140゜F（60℃）〜160゜F（71℃）に保ち；次いで該溶液
を電鋳帯域に再循環させることを包含する。この電解的
方法により形成された薄い、たわみ性のエンドレスのニ
ツケル製ベルトは、ニツケル被覆されたマンドレルを冷
却して、異なるそれぞれの熱膨張系数によりニツケルベ
ルトをマンドレルから引き離すことにより回収する。

小さな断面積を有するマンドレル上に電鋳することに
より製作される金属物品に対して、電鋳された物品をマ
ンドレルから除去するに当つての困難性を克服するため
には前記米国特許第4,501,646号明細書に記載の方法が
好ましい。例えば前記米国特許第3,844,906号明細書に
記載のクロム被覆したアルミニウム製マンドレルが約2.
54cm（約１インチ）以下の非常に小さな直径を有する電
鋳用マンドレルに製作された場合、これらの非常に小さ
な直径のマンドレル上に電鋳された金属物品は該マンド
レルから取り除くことが極めて困難であるか、又は不可
能でさえもある。電鋳された物品を取り除く試みはマン
ドレル又は電鋳物品を例えば曲げ、ひつかき又はへこみ
に起因して破壊又は破損させることがある。

電鋳技術は優れた中空金属物品を与えるけれどこれら
の方法は若干の欠点を示す。通常には金属管又は金属ベ
ルトのような中空電鋳物品は電鋳用マンドレルの一端か
ら取り除かれる。通常には、これら電鋳物品の各末端は
粗く、かつ不規則であり、装飾上の理由から、又は許容
要件（tolerance requirement）を満たすためにトリミ
ング（trimming,ばり取り）により仕上げなければなら
ない。しかしながら切刃（cutting blade）、レーザー
又は旋盤がけにより電鋳物品の縁端をトリミングするこ
とにより比較的に粗い縁端又は鋭い縁端が生じ、これら
は屡々コーテイングして縁端を鈍化させなければならな
い。このようなトリミング工程は多くの工業的応用にお
いて望ましくない。電鋳管のような小断面積を有するマ
ンドレル上に電鋳することにより製作される金属物品が
軸として利用される場合において通常には、該管の末端
にコレツト（collet）か、圧入ベアリングか、又はその
他の、軸の末端を棒（rod）、ベアリングなどによつて
支持させる装置かを取りつけなければならない。コレツ
ト、ベアリング又はその他の支持装置を挿入するに先立
つて電鋳物品の末端をトリミングするのに要する追加の
費用、困難性及び製造工程は、特に電鋳管が小口径を有
する場合に非常に望ましくない。

電鋳管の末端をトリミングすることに対する周知の別
法の一つはマンドレルの電鋳面をマスク（mask）して電
鋳操作中における金属の析出を阻止することである。し
かしながらマスキングもまた追加の製造操作を必要とす
る。更にその上、電鋳用マスクは短い寿命を有し、しか
も一般的に電鋳面に対して貧弱に接着し、特にマスキン
グ材料が電鋳面と異なる膨張系数を有する場合に然りで
ある。そのほか、多くのマスク材料はメツキ浴材料を吸
収して導電性となり、それによりマスクの機能を無効に
する傾向がある。またマスクはそれを施こすことが困難
である。マスクされた領域付近の電鋳された金属析出物
は粗く、マスクが古くなるにつれて次第により粗くなる
ことが多い。また該マスク材料は電鋳された部分を除去
する間にマンドレルの他の部分を汚して、不均一な核形
成と引き続いて析出する電鋳物品の粗さをもたらすこと
がある。

一つのマスキング技術が例えばNarozanskiらに対する
米国特許第3,830,710号明細書に開示されており、該明
細書には銅の電着法における平たんにマスクされた陰極
が記載されている。該明細書の第３図を参照すると、マ
スキング部材24はダブテールド（dove−tailed,蟻溝）
形状であつて、平板陰極10の隣接縁端部分14との、はめ
合せ（mate）に適合されてマスキング部材の付近に滑ら
かな縁端を有する表面を生成する。「Ｖみぞ17」もまた
記載されており、該Ｖみぞは銅を樹脂状結晶の形態にお
いて析出させる。該樹脂状結晶は樹脂状結晶がその成長
過程に適合する場合に弱さ水準（plane of weakness）
が確立されるようにＶみぞの側面に対して垂直方向に生
長する。析出した銅シートはそれが平板電極表面から取
り除かれた場合に該弱さ水準に達成することができな
い。この特許明細書に記載の方法は平らな単一陰極を使
用して銅シートを形成する。該マスキング部材はマスク
下に銅が析出した場所において、少なくとも時たま、漏
洩に遭遇すると思われる。Ｖみぞ内における導電性析出
物は清浄化のために除去することが困難である。そのほ
か、みぞ内に析出する絶縁性のごみがマスクとして作用
することがある。更に平板電極表面上に電着された金属
の除去には電鋳された材料を剥離し去ることが必要であ
ると思われる。なぜならば電着された材料は平板電極表
面の末端からすべり離れる（slide off）ことができな
いからである。

Fialkoffに対する米国特許第3,022,230号明細書にお
いては導電性マンドレル上にマスキング剤２を使用して
マンドレル１上にらせん状みぞ４を生成させる。上記に
記載のような、マスクについて遭遇する通常の問題がこ
の特許明細書の技術を使用した場合にも予想される。

Cowper−Colesに対する米国特許第799,634号明細書に
おいて円筒状マンドレルは微細なうず巻き状のみぞ又は
欠刻を有して析出金属をマンドレルから巻き戻せるよう
になつている。第５図を参照するに、必要な厚さの金属
がマンドレル上に析出した後、該析出した金属を連続う
ず巻き中において剥がし去ることができる。この特許明
細書に記載のマンドレルは単一マンドレルを使用して条
片、ワイヤ及び棒を形成する。その上、みぞ内における
導電性析出物は清浄化のために除去することが困難であ
る。そのほか、みぞ内の絶縁性の泥状析出物はマスクと
して作用する。更には円筒状マンドレル上に電着された
金属の除去には電鋳された材料の巻き戻しを必要とする
と思われる。なぜならば、らせん状みぞ内への電着材料
のフエザー化した（featherd）伸長が該材料の円筒状マ
ンドレルの末端からのすべり離れ（sliding off）を阻
止するからである。

本発明は、上述の欠点を解消するための電鋳方法を提
供することを目的とする。

本発明はまた、製造工程数を減少させるための電鋳方
法を提供することをも目的とする。

本発明は更に、寸法公差が改善された物品を形成する
ための電鋳方法を提供することをも目的とする。

本発明はまた、簡単であると同時に安価である電鋳方
法を提供することをも目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明の、細長い電鋳用マンドレルを用いた電鋳方法
を提供することによって、上記の諸目的を達成すること
ができる。該マンドレルは、少なくとも１個のはめ合い
（mating）末端を有する少なくとも１個の第一セグメン
トと、少なくとも１個のはめ合い末端を有する第二セグ
メントとを包含し、該第一セグメントのはめ合い末端
は、該第二セグメントのはめ合い末端とのはめ合いに適
合しているものであり、更に該マンドレルは電鋳工程中
に、第二セグメントのはめ合い末端とはめ合わされた第
一セグメントのはめ合い末端を仮に維持する手段を包含
し、各セグメントは少なくともはめ合い末端に配置され
た外周の導電性の電鋳用表面を有するものであることよ
り成る。この細長い電鋳用マンドレルは各セグメントを
互に仮にはめ合わせ、各セグメントの電鋳用表面上に金
属層を電鋳し、各金属層と、その下にあるセグメントと
の間に分離間隙を確立し、該金属層をその下にあるセグ
メントに沿つて、軸方向にすべらせることにより各金属
層を下にあるセグメントから取り除き、下にあるセグメ
ントのはめ合い末端に隣接する金属層の末端は滑らかで
丸みのあるように角を削がれた外部縁端（外縁）を有す
るものであることにより成る電鋳工程において使用する
ことができる。

一般的に本発明の利点は、下記の本発明の開示につい
て考慮した場合、特に図面に関して考慮した場合に、よ
り一層明らかになるであろう。

第１図は区分された電鋳用マンドレルの一つの実施態
様を説明する概略図である。

第２図は区分された電鋳用マンドレルの別の実施態様
を説明する概略図である。

第３図は第２図に説明された実施態様の一部の部分的
分解図である。

第４図は第３図に説明されたマンドレルセグメントの
端面図である。

第１図に関し、区分されたマンドレル10が説明されて
おり、該区分されたマンドレル10は第一セグメント（第
一区分）12、第二セグメント（第二区分）14、及び第三
セグメント（第三区分）16を含んで成る。第一セグメン
ト12はその長さに沿つて均一な外周を有する第一区画
（section）18と、第一区画18と同一の外周を有し、そ
こで第一区画18と接合し、そしてわずかに小さい外周に
まで次第にテーパー（先細）になつており、そこで第二
セグメント14とはめ合いになつている第二区画20とを含
んで成る。第二区画20の外周と第二セグメント14の外周
とは、それらが接合する個所において同一である。第二
セグメント14は、その全長に沿つて均一な外周を有す
る。第三セグメント16は第一セグメント12の殆んど鏡像
である。更に詳しくは、第三セグメント16は第二セグメ
ント14と同一の外周を有する一端を有し、そこで二つの
セグメントがはめ合いになつている第一区画22を有す
る。区画22の外面はわずかに大きな外周にまで次第にテ
ーパーになつており、そこで第二区画24と接合する。第
二区画24はその全長に沿つて均一な直径を有する。セグ
メント12及び16はテーパーにする必要はなく、例えば平
行側面を有することができる。区画22及び第二セグメン
ト14の外周はそれらがはめ合いになつている個所におい
て同一である。セグメント12はセグメント12の一端に永
久的に取りつけられたねじ付き植込みボルト26によりセ
グメント14に仮にはめ込まれている。ねじ付き植込みボ
ルト26はセグメント14の一端に配置されたねじ孔28内に
ねじ込まれている。同様にしてセグメント16は、セグメ
ント14の一端に永久的に取りつけられたねじ付き植込み
ボルト30によりセグメント14に仮にはめ込まれている。
ねじ付き植込みボルト30はセグメント16の一端に配置さ
れたねじ孔32内にねじ込まれている。所望により電鋳浴
内に、及び電鋳浴から該区分されたマンドレル10を下げ
るのに適合する支持手段（図示省略）に載せるためにね
じ付き植込みボルト又はその他の適当な部材（図示省
略）を区画24の自由端に取りつけることができる。セグ
メント12の下端は慣用の態様でマスクすることができ、
あるいは更にもう一つの取り外し可能なセグメント（図
示省略）より成ることができる。該組立てられた区分マ
ンドレル10の導電性表面に、慣用の電鋳技術により金属
層を電着させた後、マンドレルを分解し、次いでセグメ
ント14上の電着金属スリーブを、該スリーブをセグメン
ト14のいずれかの末端からすべらせ離すことにより、取
り除くことができる。テーパーにされたセグメント12及
び16上に形成された電着スリーブは該スリーブをテーパ
ーにされたセグメントの、より狭い末端に向けて、すべ
り離れさせることにより取り除くことができる。

第２図については、区分されたマンドレル40が示され
ており、該マンドレルは第一セグメント42、第二セグメ
ント44及び第三セグメント46より成る。第一セグメント
42はその長さに沿つて均一な外周を有する第一区画48
と、第一区画48と同一の外周を有し、そこで第一区画48
と接合し、そして次第にテーパーになつてわずかに小さ
な外周となり、そこで第二セグメント44とはめ合いにな
つている第二区画50とより成る。第二区画50と第二セグ
メント44とがはめ合いになつている個所における第二区
画50の外周と第二セグメント44の外周とは同一である。
第二セグメント44はその全長に沿つて均一な外周を有す
る。第三セグメント46は殆んど第一セグメント42の鏡像
である。更に詳しくは第三セグメント46は、第二セグメ
ント44と同一の外周を有する一端を有し、そこで二つの
セグメントが接合する第一区画52を包含する。区画52の
外面は次第にテーパーになつて、わずかに、より大きな
外周となり、そこで第二区画54と接合する。第二区画54
はその全長に沿つて均一な直径を有する。区画52と第二
セグメント44とがはめ合う個所におけるそれらの外周は
同一である。セグメント42,44及び46はねじ付き植込み
ボルト56により仮にはめ合わされている。ねじ付き植込
みボルト56の一端はセグメント42の一端に配置されるね
じ孔58内にねじ止めされている。ねじ付き植込みボルト
56の他端上にナツト60をねじ止めしてセグメント46及び
44をセグメント42に対して押しつけるナツト60を越えて
伸びている。ねじ付き植込みボルト56の部分は区分マン
ドレル40を電鋳浴内に、又は電鋳浴から下げるのに適合
させた支持手段（図示省略）に取りつけることができ
る。セグメント42の底部又は自由端は慣用の態様でマス
クするか、又は更にもう一つの取り外し可能なセグメン
ト（図示省略）を包含することができる。組立てられた
区分マンドレル40の導電性表面上に、慣用の電鋳技術に
より金属層を電着させた後、マンドレルを分解し、次い
でセグメント44上の電着金属スリーブを、セグメント44
のいずれかの末端から該スリーブをすべらせ離すことに
より取り除く。予想外にもマンドレルセグメント44のは
め合い末端のそれぞに隣接する電鋳スリーブの末端は滑
らかな丸い外縁を有した。テーパーにされたセグメント
42及び46上に形成された電鋳スリーブは該スリーブを、
テーパーになつたセグメントの狭められた末端に向つて
すべらせ離すことにより取り除く。マンドレルセグメン
ト44のはめ合い末端に予め隣接していた、テーパーにな
つた電鋳スリーブの各末端もまた滑らかな丸い外縁を有
した。

更に、マンドレルセグメントがどのように配列される
かについて詳細に説明するためにセグメント44及び46の
分解図を第３図に、セグメント44の端面図を第４図に示
す。セグメント44にはセグメント44のそれぞれの末端か
ら突出した環状の心合せリツプ（alignment lip）70及
び72が設けられてある。セグメント46及び42（第２図参
照）の末端にはくぼみ（recess）74及び76がそれぞれ設
けられてあり、リツプ（lip）70及び72をそれぞれ正確
に受け入れ、かつ心合せする。これらの心合せ手段、又
は一つのセグメントの末端上のピンと隣接するセグメン
トの末端上の対応する受入れ穴（図示省略）とのよう
な、その他の等価手段は、セグメントを貫通するチヤン
ネル（channel）78の直径がねじ付き植込みボルトの直
径よりも非常に大きくて、ねじ付き植込みボルトと隣接
するセグメントとの間の空間80が隣接セグメントの隣接
はめ合い末端の心合せを容易にすることを妨げるような
場合に特に望ましい。

マンドレル10は円形断面を有するとして説明されてい
るけれど楕円形、多角形（三角形、正方形、長方形、六
角形、八角形など）、扇形などのような任意のその他の
適当な形状を有することができる。凸形多角形断面形状
を有するマンドレルに対しては、物品を破損させずに電
鋳物品をマンドレルから取り除くことを容易ならしめ、
かつ均一な壁厚を確保するために断面形状における隣接
突出部間の距離が突出部間の谷の深さ（谷の深さは突出
部を結ぶ想像線から谷の底までの最短距離である）の少
なくとも２倍であることが好ましい。該断面は、隣接マ
ンドレルセグメントのはめ合い末端が互に実質的に完全
に心合せ状態にはめ合うことができる限り、形状が規則
的であつても不規則的（例えば台形）であつてもよい。
隣接セグメントが板にはめ合わされている時間中に、隣
接セグメント間の接合部が成人の指の爪の縁端の通過に
より認識し得るいかなるみぞをも有しない場合に隣接マ
ンドレルセグメントのはめ合い末端が実質的に完全に心
合せ状態においてはめ合いになつていると思われる。本
発明の長い電鋳用マンドレルは一般的に慣用の精密機械
加工技術によつて機械加工して、セグメントのはめ合い
末端の接合ができるだけ完全であつて、隣接マンドレル
セグメントのはめ合い末端が実質的に完全な心合せ状態
においてはめ合うことができることを保証する。本発明
の電鋳用マンドレルのセグメントのはめ合い末端の接合
は目視的に認識することができるけれど、成人の指の爪
を接合部に通過させることにより、及び通過させた場合
に認識することができずかつ検出できない。精密度（de
gree of fineness）は成人の指の爪を蓄音器のレコード
のみぞに対して通過させることにより蓄音器のレコード
のみぞを検出できるという事実と比較することができる
程度であることができる。本発明の電鋳用マンドレルの
セグメントのはめ合い末端の接合が成人の指の爪の縁端
の通過により検出できないということは重要である。こ
のことは隣接マンドレルセグメント間の接合部内に降下
することによる電鋳物品からの電鋳材料のフエザー（fe
ather）の形成を阻止する。物品を、フエザーが形成さ
れたマンドレルセグメントの接合部の末端から離れる方
向において、軸方向にマンドレルセグメントをすべり離
れさせることを試みた場合、すなわち電鋳物品の除去中
にフエザーをマンドレルセグメントの表面をすべらせな
ければならない場合に、上記のようなフエザーは中空物
品の除去を阻止する。そのほか、或る種の電鋳材料（例
えばニツケル）は或る種のマンドレル材料（例えばステ
ンレス鋼）よりも硬いので、このようなフエザーはマン
ドレルにかき傷をつくり、結局はマンドレルを電鋳に役
立たなくさせる。

電鋳用マンドレルセグメントのはめ合わせ末端平面は
マンドレルセグメントの軸に対して直角であることが多
いけれど他の角度を使用することもできる。更にその
上、電鋳用マンドレルセグメントのはめ合い末端の表面
は単一平面より成る必要はなく階段型形状のような、一
平面よりも多い平面に配置された複雑な表面から成るこ
ともできる。

一般的に各マンドレルセグメントのはめ合い末端はそ
れらが一緒に組立てられる時点において周到に清浄され
ているべきである。たとえ少量の異物でさえも許容する
ことができない。このような異物は一つのマンドレルセ
グメントから次のマンドレルセグメントまで接合部を横
切つての電鋳金属スリーブの架橋、電鋳中におけるガス
の生成、及び接合部における粗い析出をもたらすことが
ある。例えばマンドレルセグメントのはめ合い末端上に
形成された人間の指紋は電鋳金属スリーブ間の架橋をも
たらすことがある。はめ合い末端を清浄化するためには
任意の適当な技術を使用することができる。望ましい清
浄化の程度はマンドレルセグメントのはめ合い末端上に
担持される汚れの種類による。典型的な清浄技術として
は石けんと水とで洗浄し、次いで水ですすぐこと、又は
溶剤洗浄など、及びそれらの組合せを包含する。通常の
石けんと水、又は溶剤により除去することが困難な析出
物に対して、平均粒径約0.5ミクロメートルを有する微
細酸化アルミニウム粒子、例えばα−アルミナのような
任意の適当な柔らかい洗浄用研摩剤ではめ合い末端をこ
することができる。研摩剤を使用する場合はマンドレル
セグメントが接合される以前にはめ合い末端からすべて
の研摩剤粒子が確かに除去されていることに注意すべき
である。

各マンドレルセグメントの電鋳用表面は、それぞれの
マンドレルセグメントの軸に対して実質的に平行であつ
て、マンドレルセグメントから電鋳物品を取り除くこと
ができるようにすべきであるか、あるいはもしテーパー
になつているならば該テーパーは電鋳された部材が取り
除かれるマンドレルセグメントの末端に向つているべき
である。換言すれば、各セグメントの縦形状はセグメン
ト軸に対して平行な側面又は軸に関してわずかにテーパ
ーになつている（例えば、反対側面がそれぞ他方に向つ
て次第に収斂する）側面を包含することができる。セグ
メントの電鋳用表面が顕著な傾斜（例えばセグメントの
軸に対して90℃に近い）を有する形状は本発明の範囲内
にあると考えられる。マンドレルは、より小さな直径を
有する末端において、はめ合わされた２個の円錐台形状
のセグメントより成ることもできる。なおもう一つの実
施態様は、はめ合い末端において接合しており、一方が
他方の直径の２倍の直径を有する、２個の真直ぐな円筒
状セグメントより成る。別の例は、例えば円筒の軸に対
して垂直になつている１枚又はそれ以上の切片によつて
セグメントが形成されているテーパー付き円筒の全体形
状を有する区分されたマンドレルである。これらの実施
態様のすべてが上述の指爪試験（fingernail test）に
合格して各セグメントのはめ合い末端に隣接する平滑な
仕上りスリーブ末端を達成することが重要である。適当
な場合には、マンドレルセグメントの縦形状はそれぞれ
の個々のセグメントに対し、直円筒形状と組み合わされ
た浅い円錐形状のような複数形状の組合せを包含するこ
とができる。マンドレルセグメントに対して選択した形
状が、セグメントが互に分離された後において、該セグ
メント上に電鋳されたスリーブを、それらのそれぞれの
電鋳用マンドレルセグメントから取り除くことを可能と
するものであることもまた重要である。各マンドレルセ
グメントの長さは他のセグメントと同一の長さであるこ
とができ、あるいは所望により一つのセグメントが他の
セグメントと異なる長さを有してもよい。同様にして、
上述のように任意の与えられたマンドレルセグメントの
形状は他のマンドレルセグメントと同一でも、又は異な
つていてもよい。

図面において、電着中にマンドレルセグメントを互に
仮にはめ合わせるために植込みボルトが示されているけ
れど任意のその他の適当な締付け手段を使用することが
できる。電鋳操作中にマンドレルセグメトを仮に接合さ
せる典型的な締付け手段としてはボルト、植込みボル
ト、磁石、ねじ付き雄雌中空マンドレル末端、圧入雄雌
マンドレル末端取付け金具などを包含する。所望により
任意の適当な心合せ手段を使用して、はめ合い末端を心
合せすることができる。典型的な心合せ手段としては例
えばピンと穴との組合せ、ねじ山とみぞとの組合せ、密
接に適合した軸みぞを有する軸、など、及びそれらの組
合せを包含する。

小さな断面積を有する細長い電鋳された中空部材を形
成するために使用されるマンドレルセグメントは通常に
は中実の（solid）大きな集塊であるか、又は好ましさ
のより少ない実施態様において、電着コーテイングが冷
却する間におけるマンドレルの冷却を防止するために内
部を加熱する手段を備えた中空か、であるべきである。
すなわちマンドレルセグメントは高い熱容量、好ましく
は対応する電鋳物品材料の比熱の約３〜約４倍の範囲に
おける熱容量を有する。これにより、マンドレルセグメ
ント中における熱エネルギーに対する電鋳物品中に含ま
れる熱エネルギー量の相対量が定まる。更に、電鋳物品
の急冷中における電鋳物品とマンドレルセグメントとの
間の温度差（デルタＴ）を最大化してマンドレルセグメ
ントの有意の冷却及び収縮を防止するために、マンドレ
ルセグメントは低い熱伝導性を示すべきである。そのほ
か、冷却浴の温度と電鋳コーテイング及びマンドレルセ
グメントの温度との間の大きな温度差は応力ひずみヒス
テリシス効果に起因する永久ひずみを最大ならしめる。
応力ひずみヒステリシス効果に起因する永久ひずみを最
適化するためには、マンドレルセグメントにおける高い
熱膨張係数もまた望ましい。アルミニウム製マンドレル
セグメントは高い熱膨張係数によつて特徴づけられるけ
れど、応力ひずみヒステリシス効果に起因する最適の永
久ひずみに対して効果の少ない高い熱伝導度及び低い熱
容量を示す。典型的なマンドレルとしてはステンレス
鋼；クロム又はニツケルめつきした鉄；ニツケル；チタ
ン；クロム又はニツケルめつきしたアルミニウム；チタ
ン・パラジウム合金；インコネル（Inconel）600;イン
バル（Invar）などが包含される。マンドレルの外面は
電鋳中における接着を防止するために電着された金属に
比較して不動態、すなわちアブヘシブ（abhesive）であ
るべきである。マンドレルセグメントは他のマンドレル
セグメントと同一、又は異なる金属により形成すること
ができる。後者は例えば、一つのマンドレルセグメント
に対して望ましい物理的性質又は化学的性質が他のセグ
メントのそれら性質と異なる場合に望ましい。約1.8平
方インチ（11.6cm²）以下のセグメント断面積（segment
al cross−section）を有する電鋳物品に対してマンド
レルセグメントは約0.6以上の全長対セグメント断面積
を有すべきである。すなわち約1.8平方インチのセグメ
ント断面積を有するマンドレルは少なくとも約１インチ
（2.54cm）の長さを有する。大きな断面積を有するマン
ドレルに対してはマンドレル断面積対マンドレル長さの
関係においてかなりの寛容度がある。大きな断面積を有
する典型的なマンドレルが例えば前記米国特許第3,844,
906号明細書に記載されている。

電鋳により析出されることができ、かつ約1.1×10^-5c
m/cm/℃〜約1.8×10^-5cm/cm/℃（約６×10^-6インチ／イ
ンチ／゜F〜約10×10^-6インチ／インチ／゜F）の膨張係
数を有する任意の適当な金属を本発明方法に使用するこ
とができる。好ましくは該電鋳された金属は少なくとも
約８％の延びの延性を有する。電鋳されることのできる
典型的な金属としてはニツケル、銅、コバルト、鉄、
金、銀、白金、鉛など及びそれらの合金を包含する。

一般的に本発明の電鋳中空物品は比較的に薄いスリー
ブを有する。例えばスリーブは厚さにおいて約0.0005イ
ンチ（0.013mm）から約0.020インチ（0.51mm）までの範
囲にわたることができる。通常には、たわみ性が必要な
特性でない場合において7.5cm以上の比較的に大きな周
囲を有する電鋳中空物品に対してはより厚いスリーブ壁
が望ましい。

空気を入れることにより、末端マンドレルから電鋳部
材を取り除くことを容易にするために末端セグメント上
に析出した電鋳部材の一橋に開口を設けることができ
る。該開口の大きさは特に臨界的ではなく、しかもマン
ドレルセグメントの自由端における領域をマスキングす
るような任意の適当な慣用技術により形成することがで
きる。しかしながら所望により、例えば分離間隙（part
ing gap）を通して空気を流入させて、すべての形成さ
れた部分的真空を補償する速度においてマンドレルから
電鋳部材を取り除く場合、又は末端マスク（end mask）
を利用する場合においては開口を省略することができ
る。

適度な分離間隙は電鋳物品の応力ひずみヒステリシス
特性を調節することによつて小さな直径又は小さな断面
積を有する電鋳物品に対してさえも得ることができる。
例えば電鋳物品の内部応力特性からの、又は電鋳物品と
マンドレルとの熱膨張係数の差からの、いかなる助けを
も存在させずに、約1.5インチ（3.8cm）の直径を有する
マンドレルから電鋳物品を取り除くのに適度な分離間隙
（parting gap）を達成するために十分なヒステリシス
のみを使用することができる。電鋳物品の内部応力とし
てはテンシヤル応力（tensial stress）及び圧縮強さを
包含する。テンシヤル応力下において、材料は現在の大
きさよりも、より小さくなる傾向を有する。このこと
は、電鋳析出物の金属格子における多数の空隙（void）
の存在と、収縮して該空隙を満たすという析出物質の傾
向とに起因すると思われる。しかしながら、もし空隙の
代りに金属原子又は異物質のような多くの余分の原子が
金属格子内に存在すれば電鋳材料は膨張して大きな空間
を占める傾向がある。

応力ひずみヒステリシスはインチにおける材料の伸長
された（変形された）長さからインチにおけるもとの長
さを差引いたものをインチにおけるもとの長さで除した
ものとして定義される。小さな直径又は小さな断面積を
有する電鋳物品の応力ひずみ特性は約0.00015インチ／
インチ（0.00015cm/cm）において最大化することができ
る。

与えられた電鋳材料のヒステリシス特性は電鋳プロセ
ス条件及び電鋳浴の組成を調整することによつて調節す
ることができる。調節はpH、金属成分濃度、浴温、コア
（core）マンドレルの回転速度などを調整することを包
含する。各調整については、与えられた浴組成及び電鋳
プロセス条件により製造された生成物に対してヒステリ
シス応力ひずみ曲線をプロツトする。次いで応力ひずみ
曲線が最大化するまで電鋳プロセス条件及び／又は電鋳
浴組成に対する変更を再び行う。

小直径又は小断面積を有するニツケル物品を電鋳する
場合には浴のpHは約3.75と約3.95の間であるべきであ
り、最適のヒステリシス特性は約3.85のpHにおいて達成
される。ヒステリシスに対するニツケル浴のpH調節の関
係は例えば、140゜F（60℃）の温度及び11.5オンス／ガ
ロン（86g/）のニツケル濃度に維持されているけれど
異なるpH値に保たれている異なる電鋳浴において、長さ
約24インチ（61cm）を有する直径１インチ（2.54cm）の
ステンレス鋼（304）製マンドレル上において調製され
た電鋳ニツケル物品から長方形の試料を切り取り、これ
らのデータを、各電鋳ニツケル物品が製造される浴のpH
値に対してプロツトすることにより定めることができ
る。約40゜F（４℃）の分離（parting）温度が採用され
る。約1.8平方インチ（11.6cm²）以下のセグメント断面
積と約0.6よりも大きい全長対セグメント断面積の比と
を有するコアマンドレルから電鋳物品を取り除くために
は応力ひずみヒステリシスは約135゜F（57℃）と約145
゜F（63℃）との間の温度において少なくとも約0.00015
インチ／インチ（0.00015cm/cm）でなければならず、最
適のヒステリシスは約140゜F（60℃）の浴温において達
成される。例1.8平方インチ（11.6cm²）以下のセグメン
ト断面積と、約0.6よりも大きい全長対セグメント断面
積の比を有するコアマンドレルから電鋳物品を取り除く
ためには応力ひずみヒステリシスは少なくとも約0.0001
5インチ／インチ（0.00015cm/cm）でなければならな
い。

約1.8平方インチ（11.6cm²）よりも小さいセグメント
断面積及び約0.6よりも大きい全長対セグメント断面積
の比を有する電鋳用ニツケル物品に対し好ましいニツケ
ルの濃度は約11オンス／ガロン（83g/）と約12オンス
／ガロン（90g/）との間であるべきであり、約11.5オ
ンス／ガロン（86g/）が最適である。

ホウ酸濃度が約４オンス／ガロン（30g/）以下に下
つた場合には浴調節（bath coutrol）が減少し、表面欠
陥が増加する。ホウ酸濃度は100゜F（38℃）における大
体の飽和点に維持することが好ましい。最適のヒステリ
シスは１ガロン当り約５オンス（37.5g/）のホウ酸濃
度において達成することができる。ホウ酸濃度が約5.4
オンス／ガロン（40.5g/）を超える場合には局部化さ
れた冷所（localized cold spot）において沈殿が生
じ、それにより電鋳工程に支障を来たす。

点食のような表面欠陥を最小化するためにめつき浴の
表面張力を１平方センチメートル当り約33ダインと１平
方センチメートル約37ダインとの間に調整する。溶液の
表面張力は、ナトリウムラウリルサルフエート、ナトリ
ウムアルコールサルフエート（E.I.duPont do Nemo
urs社製Duponol 80）、ナトリウムハイドロカーボン
スルホネート（E.I.duPont de Nemours社製Petrowet
R）などのようなアニオン界面活性剤を添加することに
より、この範囲内に維持することができる。アニオン界
面活性剤の約0.014オンス／ガロン（0.1g/）までを電
鋳溶液に添加することができる。１センチメートル当り
のダインにおける表面張力は一般的に、米国特許第3,84
4,906号明細書に記載のものとほぼ同一である。ナトリ
ウムラウリルサルフエートの濃度は表面張力を１セ
ンチメートル当り約33ダインから１センチメートル当り
約37ダインまでに維持するのに十分である。

サツカリンは応力除去剤である。しかしながら１リツ
トル当り約２グラム以上の濃度においてはサツカリンは
酸化ニツケルをコアマンドレル上のニツケル析出物とし
てよりは緑色粉末として形成させる。１リツトル当り約
１グラムの濃度においては析出されたニツケル層が屡々
非常に圧縮的に応力を受けて来るので析出中に応力が除
去されて、析出物は永久的にしわがよる。したがつて、
所望の分離間隙を生じさせるためには、サツカリン又は
その他の応力減少剤の大量を電鋳浴に添加することに頼
ることはできない。そのほか、サツカリンは析出物をも
ろくさせ、したがつてその用途が限定される。

好ましい電流密度は１平方フート当り約300アンペア
（0.325アンペア/cm²）と１平方フート当り約400アンペ
ア（0.43アンペア/cm²）との間である。電解液の流れ、
マンドレルの回転速度、電解液のかくはん、及び冷却を
増大させることによつて、より高い電流密度を達成する
ことができる。１平方フート当り900アンペア（0.968ア
ンペア/cm²）のように高い電流密度も実証された。

マンドレルセグメントのいくらかの有意の冷却及び収
縮により電鋳物品が永久的に変形される以前に電鋳物品
の外部表面を急冷して全析出コーテイングを冷却するこ
とによつても分離条件が最適化される。冷却速度は電鋳
物品における約40,000psi（2.818kg/cm²）と約80,000ps
i（5.636kg/cm²）との間の応力を与えて電鋳物品を永久
的に変形させ、かつマンドレルセグメントの冷却後に電
鋳物品の内周の長さを、それぞれのマンドレルセグメン
トの外周の長さよりも0.04％だけ大きい長さ以下に収縮
させることができないようにするのに十分であるべきで
ある。

各電鋳物品の十分な永久的変形を達成するためには電
鋳コーテイングと外部冷媒との間の温度差が本方法の伸
張段階中における冷媒とマンドレルとの間の温度差より
も十分に小さくなければならない。ニツケルは低い比熱
と高い熱伝導度とを有する。したがつて、最初に140゜F
（60℃）の温度において約１インチ（2.54cm）の直径を
有する、304ステンレス鋼のような、中実ステンレス鋼
製コアマンドレルセグメント上の電鋳円筒ニツケル物品
の組立部品（assembly）を約40゜F（４℃）の温度の液
体浴に浸漬することにより冷却した場合、電鋳物品の温
度は１秒間以内に40゜F（４℃）に下がり得るのに対
し、マンドレルセグメント自体は浸漬後に40゜F（４
℃）に到達するのに10秒を要する。しかしながら、薄い
壁で囲まれたマンドレルの急速な冷却及び収縮の故に、
マンドレルセグメントが約1.8平方インチ（11.6cm²）以
下のセグメント断面積と約0.6以上の全長対セグメント
断面積の比を有する場合に、電鋳物品の外部表面を囲む
冷媒を使用することによつて電鋳物品をマンドレルセグ
メントから取り除くことができない。

電鋳物品を形成するための本発明の電鋳方法は任意の
適当な電鋳装置において行うことができる。例えばねじ
付き植込みボルトによつて互に固く締めつけられた、２
個又はそれ以上の実質的に完全にはめ合わされたセグメ
ントより成る中実円筒形状マンドレルを電鍍槽内に垂直
に吊り下げることができる。マンドレルセグメントは金
属めつき溶液に適合した電導性材料から構成される。例
えばマンドレルはステンレス鋼製でよい。マンドレルの
頂部縁端は、ワツクスのような適当な不導性材料でマス
クして析出を防止することができ、あるいはすべての電
鋳析出物が電鋳後に除去され、廃物として処理されるこ
とのできる緩衝領域として作用する短いセグメントを包
含することができる。マンドレルセグメントは円形、長
方形、三角形などを包含する任意の適当な断面を有する
ものであることができる。電鍍槽はめつき溶液で満たさ
れ、該めつき溶液の温度は所望の温度に保たれる。電鍍
槽は、マンドレルを囲み、かつ金属チツプ（chip）で満
たされた環状の陽極バスケツト（かご）を有することが
できる。該陽極バスケツトはマンドレルと軸が一直線に
なるように配置することができる。マンドレルはモータ
ーによつて駆動される回転可能な駆動軸に結合されてい
る。駆動軸及びモーターは適当な支持部材により支持さ
れることができる。マンドレル又は電鍍槽用支持体のい
ずれかが垂直に、かつ水平に動くことができてマンドレ
ルが電鍍溶液に入つたり、出たりして動くことができ
る。電鍍用電流は適当なDC電源から電鍍槽に供給するこ
とができる。DC電源の正端を陽極バスケツトに接続する
ことができ、DC電源の負端（negative end）を、マンド
レルを支持し、かつ駆動する駆動軸上のブラシ及びブラ
シ／スプリツトリング装置に接続することができる。電
鍍電流はDC電源から陽極バスケツト、めつき溶液、マン
ドレル、駆動軸、スプリツトリング、ブラシを通り、次
いでDC電源に戻る。操作に当つて、区分されたマンドレ
ルを電鍍槽内に下げ、次いて垂直軸のまわりを連続的に
回転させる。マンドレルの回転につれて電鋳金属の層が
マンドレルの外面に析出する。析出した金属の層が所望
の厚さに達した時、マンドレルを電鍍槽から取り出し、
次いで冷水浴中に浸漬する。該冷水浴の温度は約80゜F
（27℃）と約33゜F（0.5℃）との間であるべきである。
マンドレルが冷水浴に浸漬された時、析出金属は中実マ
ンドレルのいくらかの有意の冷却及び収縮に先立つて冷
却されて、析出金属に対して約40,000psi（2,818kg/c
m²）と約80,000psi（5,636kg/cm²）との間の内部応力を
与える。金属は収縮することができず、しかも少なくと
も約0.00015インチ／インチ（0.00015cm/cm）の応力・
ひずみヒステリシスを有するように選択されているの
で、マンドレルが冷却され、かつ収縮した後、析出金属
物品がマンドレルセグメントから取り除かれ得るよう
に、該金属が永久的に変形される。析出金属物品はマン
ドレルセグメントに接着しない。なぜなら該マンドレル
は不動態物質から選択されているからである。したがつ
てマンドレルが析出金属の永久的変形後に収縮するにつ
れて、該析出金属物品は対応するマンドレルセグメント
から容易にすべり離れることができる。

区分されたマンドレルを使用する点を除いて上述の方
法を行うための適当な電鋳装置が例えば米国特許第3,95
4,568号明細書（1972年９月13日に発行された英国特許
第1,288,717号明細書）に記載されている。

ニツケルのような金属を析出させるための典型的な電
解槽は中央に取りつけたマンドレル支持用の駆動ハブ
（drive hub）を包含する回転駆動手段を有する槽より
成ることができる。該駆動手段はマンドレルと電源との
間に比較的に高いアンペア数の電流を伝導するための低
抵抗伝導要素を提供することもできる。該電解槽は例え
ば、約18ボルトの電位において約3,000アンペアDCのピ
ーク電流を引き出すのに適合している。このように、マ
ンドレルは電解槽の陰極を構成する。該電解槽の陽極は
溶液から電着したニツケルを補充する金属ニツケルの入
つた環状バスケツトから成る。陽極用に使用されるニツ
ケルは硫黄減極（sulfur depolarized）したニツケルよ
りなる。適当な硫黄減極したニツケルはInternational
Nickel Co.から“SD"Electrolytic Nickel及び“S"Nick
el Roundsの商品名のもとに入手することができる。カ
ルボニルニツケル、電解ニツケルなどのような無硫黄減
極（nonsulfur depolarized）ニツケルもまた使用する
ことができる。ニツケルは任意の適当な形態又は形状で
あることができる。典型的な形状としてはボタン状、チ
ツプ状、四角形、条片などを包含する。該バスケツトは
環状のバスケツト支持部材によつて電解槽内に支持され
る。該支持部材はまた、電鋳溶液を槽内に導入し、かつ
そのかくはんを行うのに適した電鋳溶液分配器多岐管又
はスパージヤーをも支持する。バスケツト内における比
較的に高いアンペア数の通路が電流供給ブスバーに取り
つけられた接触端子を通して設けられている。

電鋳はスルフアミン酸ニツケル溶液の処理循環工程
（treating loop）において行うことができる。例えば
物品は予熱場所において中実、導電性の区分されたマン
ドレルを予熱することにより電鋳することができる。予
熱はマンドレルを約140゜F（60℃）のスルフアミン酸ニ
ツケル溶液と十分な時間にわたつて接触させて該中実マ
ンドレルを約140゜F（60℃）とすることにより行うこと
ができる。この態様において予熱することにより、マン
ドレルを電鋳帯域における所望の寸法に膨張させ、かつ
マンドレルが電鋳帯域に置かれるや否や電鋳操作を開始
することが可能となる。次いでマンドレルを予熱場所か
ら電鋳帯域に輸送する。電鋳帯域は槽内の中央に配置さ
れた直立の導電性回転スピンドルと、該スピンドルから
間隙して置いて同心に配置され、供与体の金属ニツケル
を収容する容器とを有する少な１個の槽とより成ること
ができる。該槽はスルフアミン酸ニツケル電鋳溶液によ
り満たされている。マンドレルは直立の導出性回転スピ
ンドル上に配置され、その上で回転する。マンドレル上
にニツケルの電着を行つて少なくとも30オングストロー
ムの予定の厚さにするのに十分な時間にわたつて、回転
マンドレル陰極と供与体金属ニツケル陽極との間にDC電
位をかける。電鋳操作が完了した際にマンドレル及びそ
の上に形成されたニツケル物品をスルフアミン酸ニツケ
ル溶液回収帯域に輸送する。電鋳槽から持ち出された電
鋳溶液の大部分を、この帯域内において該物品及びマン
ドレルから回収する。その後に、電鋳物品を担持するマ
ンドレルを、約40゜F（４℃）〜80゜F（27℃）に保つた
水を入れた冷却帯域、又はマンドレル及び電鋳物品を冷
却するための冷却器に輸送し、それにより、マンドレル
セグメントの、いくらかの有意の冷却及び収縮に先立つ
て電鋳物品を冷却し、それにより各冷却された電鋳物品
に対し約40,000psi（2,818kg/cm²）と約80,000psi（5.6
36kg/cm²）との間の応力を与えて各電鋳物品を永久的に
変形させ、かつコアマンドレルが冷却し、収縮した後に
おいて各電鋳物品の内周の長さが対応するアンドレルセ
グメントの外周の長さよりも約0.4％だけ大きな長さ以
下に収縮することができないようにする。次いで冷却を
継続して中実マンドレルセグメントを冷却し、収縮させ
る。冷却後にマンドレル及び電鋳物品を分離及び洗浄場
所に通し、そこで電鋳物品をマンドレルから取り除き、
水で噴霧し、次いで乾燥器に通す。一般的に該マンドレ
ルセグメントは電鋳物品の除去に先立つて互に分離する
必要はない。しかしながら、マンドレルが多数のフエザ
ー（feather）を有する多数のセグメントより成る場合
又は１個もしくはそれ以上のマンドレルセグメントの形
状が電鋳物品の除去前における分離を必要とする場合
（例えば共通はめ合い接合部に向つてテーパーになつて
いる電鋳用表面を有する２個の隣接セグメント）におい
ては電鋳物品の除去に先立つての上記分離が望ましいこ
とがある。該マンドレルは水で噴霧し、清浄度を検査
し、次いでもう一つの電鋳サイクルを開始するために予
熱場所に再循環させる前に再組立てを行う。電鋳物品は
少なくとも約0.00015インチ／インチ（0.00015cm/cm）
の応力・ひずみヒステリシスを有しなければならない。
更にその上、該電鋳品はそれぞれのマンドレルセグメン
トからの電鋳物品の急速分離を可能にするために約1,00
0psiの張力（tensile）と約15,000psiの圧縮力（compre
ssive）との間の内部応力、すなわち、を有しなければならない。電鋳物品は、該電鋳物品の応
力・ひずみヒステリシス特性を利用して十分な永久的変
形を可能にするために少なくとも約30オングストローム
の厚さを有しなければならない。

スルフアミン酸ニツケル電鋳溶液については非常に高
い電流密度が採用される。一般的に、電流密度は１平方
フート当り約150アンペア（0.16アンペア/cm²）から１
平方フート当り約500アンペア（0.53アンペア/cm²）ま
での範囲にわたり、好ましい電流密度は１フート当り約
300アンペア（0.32アンペア/cm²）である。電流濃度は
一般的に１ガロン当り約５アンペア（1.2アンペア／
）から１ガロン当り約20アンペア（５アンペア／）
までの範囲にわたる。

高電流密度及び高電流濃度においては、小断面積中空
物品用の電鋳槽内における金属又は合金の電鋳溶液中に
多量の熱が発生する。槽内の溶液温度を約135゜F（57
℃）から約145゜F（63℃）までの範囲、好ましくは約14
0゜F（60℃）に維持するため、この熱を除去しなければ
ならない。約135゜F（57℃）以下の温度においてはマン
ドレル又は物品を損傷することなく電鋳ニツケル物品を
マンドレルから除去するために必要な所望の応力ひずみ
ヒステリシスにおける十分な減少が存在する。約160゜F
（71℃）以上の温度においては溶液中に維持される酸性
条件下においてスルフアミン酸ニツケルの加水分解が起
きてNH₄ ⁺が発生する結果となり、このNH₄ ⁺はニツケル物
品における引張り応力を増加させ、かつ延性を減少させ
るので本方法に有害である。

本明細書において論じられているような最終的な小断
面積生成物に対する温度及び溶融組成の両方の有意の効
果の故に、電鋳溶液を一定のかくはん状態に保つて組成
物中における局部的な過熱点（hot spot）及び過冷点
（cold spot）、層状化ならびに不均一性を実質的に排
除することが必要である。更にその上、定常状態のかく
はんはマンドレルセグメントを新鮮な溶液に連続的に露
出させ、そのようにすることで陰極膜の厚さを減少さ
せ、したがつて該膜を通しての拡散速度を増加させ、し
たがつてニツケルの析出を高める。かくはんはマンドレ
ルの連続的な回転により、及び溶液が系を通つて循環し
ながら該溶液がマンドレルセグメント及び槽壁に衝突す
ることにより維持される。一般的にマンドレルセグメン
トの表面を横切つての溶液の流速１秒当り約４線（line
ar）フイート（122線cm/秒）から１秒当り約10線フイー
ト（305線cm/秒）までの範囲にわたることができる。例
えば１平方フート当り約300アンペアの電流密度と、約1
38゜F（59℃）から約142゜F（61℃）までの槽内の所望
の溶液温度範囲とにおいて、溶液の流速約20ガロン／分
（80／分）が適当な温度調節を行うのに十分であるこ
とがわかつた。マンドレルの回転と溶液の衝突との総合
効果により電鋳槽内における電鋳溶液の組成及び温度の
均一性が保証される。

少なくとも約0.00015インチ／インチ（0.00015cm/c
m）の応力・ひずみヒステリシスを達成するための連続
的な安定操作に対して、電鋳帯域内におけるスルフアミ
ン酸ニツケル水溶液の組成は下記のとおりであるべきで
ある：全ニツケル 11〜12オンス／ガロン（82.5〜90g/） H₃BO₃ ４〜５オンス／ガロン（30〜37.5g/） pH 3.80〜3.90 表面張力 33〜37ダイン/cm² 金属ハロゲン化物、一般的に塩化ニツケル、臭化ニツ
ケル又はフツ化ニツケルのようなニツケルハロゲン化
物、好ましくは塩化ニツケルをスルフアミン酸ニツケル
電鋳溶液に包含させて陽極分極を回避する。陽極分極は
操作鋳におけるpHの漸減によつて明示される。

ニツケル電鋳溶液のpHは約3.8と約3.9との間であるべ
きである。約4.1よりも大きいpHにおいてはガス点食（g
as pitting）のような表面欠陥が増加する。また内部応
力が増加して、マンドレルからの電鋳ベルトの分離を妨
害する。約3.5以下のpHにおいてはマンドレルセグメン
トの金属表面は、特にクロムめつきしたマンドレルセグ
メントを使用する場合に活性化させて来て、それにより
電鋳金属がクロムめつきに接着することがある。また低
pHは低い引張応力をもたらす。必要に応じてスルアミン
酸のような酸の添加によつてpH水準を維持することがで
きる。ホウ酸のような緩衝剤を約４オンス／ガロン（30
g/）から約５オンス／ガロン（37.5g/）までの範囲
内において添加することによつてもpH範囲の調節を補助
することができる。

連続的な安定状態の操作を維持するために、スルフア
ミン酸ニツケル電鋳溶液を閉ざされた溶液処理循環工程
（closed solution treating loop）を通して連続的に
循環させることができる。該循環工程は溶液の安定状態
組成を維持し、溶液の温度を規制し、そしてすべての不
純物を溶液から除去する各処理場所の系列から成ること
ができる。

電鋳槽は例えば他の壁よりも短く、かつ越流せき（we
ir）の作用をする一つの壁を有することができ再循環溶
液が溶液分配多岐管又はスパージヤーを経て、槽の底部
に沿い連続的に槽内にポンプ輸送されるにつれて電鋳溶
液が該壁を越えてトラフ（trough）に連続的に溢流す
る。溶液は電鋳槽からトラフを経由して電解精製帯域及
び溶液だめに流れる。次いで溶液は濾過帯域に、そして
熱交換場所にポンプ輸送され、次いで所望の温度及び組
成において精製条件下に電鋳槽に再循環され、その後に
該混合物が、上述の安定状態条件下に該混合物に含有さ
れる該溶液と共に連続的かつ安定な基準において維持さ
れる。

電解帯域により、濾過に先立つてスルフアミン酸ニツ
ケル溶液から溶解貴金属不純物が除去される。鋼製、又
は好ましくはステンレス鋼製の金属板を電解帯域に取り
つけて陰極として機能させることができる。陽極は複数
の陽極バスケツトにより提供することができ、該陽極バ
スケツトは、それぞれが織物製の陽極袋を有する円筒形
状の金属体、好ましくはチタンの金属体より成る。DC電
位はDC電源から精製場所の陰極と陽極との間に与えるこ
とができる。電解精製帯域は溶液だめ帯域の壁と同一の
広がりを有して広がり、越流せきとしての機能を有する
壁を包含することができる。

溶液は適当な供給源からの脱イオン水を自動的に添加
すること、及び／又はニツケル水洗帯域から溶液を再循
環させることにより補充することができる。実質的に一
定のpHを保つことが必要な場合には溶液のpHを感知する
ため、及びスルフアミン酸のような酸の添加を行うため
にpHメーターを使用することができる。応力減少剤及び
界面活性剤を適当なポンプにより連続的に添加すること
ができる。

電鋳槽から流出する電鋳溶液は、その中における比較
的に大きな電流の流れ及び電鋳槽における同伴する熱の
発生に起因して温度が上がる。電鋳溶液を低温に冷却す
るための手段を熱交換場所に設けることができる。熱交
換器は冷却系又は冷凍系からの冷水のような冷却剤を受
け入れる任意の慣用の設計のものでよい。熱交換手段に
おいて冷却された電鋳溶液は、次いで第二の熱交換器に
ポンプ輸送されることができる。該第二の熱交換器は冷
溶液の温度を所望温度の比較的に接近した限度内に高め
ることができる。第二の熱交換器は例えばスチーム発生
機から誘導されたスチームにより加熱することができ
る。第一の冷却用熱交換器は例えば約145゜F（63℃）又
はそれ以上の温度から約135゜F（57℃）の温度までの比
較的に温かい溶液を冷却することができる。第二の加温
用熱交換器は溶液を140゜F（60℃）の温度に加熱するこ
とができる。該熱交換点からの還流は次いで電鋳槽へポ
ンプ輸送することができる。

強化剤（enhancer）の添加、pHを変えること、温度を
変化させること、電鋳浴のカチオン濃度を調整するこ
と、電流密度を規制することのような浴パラメーターを
操作することにより電鋳物品の応力・ひずみヒステリシ
スを変えることができる。このように、析出された電鋳
物品が少なくとも約0.00015インチ／インチ（0.00015cm
/cm）の応力・ひずみヒステリシスによつて特徴づけら
れるまで条件が実験的に変えられる。例えばニツケルを
電鋳する場合に、サツカリン、メチルベンゼンスルホン
アミドのような強化剤の相対量、pH、浴温、ニツケルカ
チオン濃度及び電流密度を調整して少なくとも約0.0001
5インチ／インチ（0.00015cm/cm）の応力・ひずみヒス
テリシスを達成することができる。電流密度はpH及びニ
ツケル濃度に影響する。すなわち、もし電流密度が増加
すればニツケルが十分な速度てマンドレルセグメントの
表面に到達することができず、1/2槽電圧が増加し、水
素イオンが析出し、それにより浴中に残留するヒドロキ
シルイオンが増加し、それによつてpHが増大する。更に
その上、電流密度が増加すれば浴温もまた高くなる。

約1.8平方インチ（11.6cm²）以下のセグメント断面積
及び約0.6以上の全長対セグメント断面積比を有する中
空電鋳物品についての十分な分離間隙を達成するため
に、電鋳コーテイングは少なくとも約30オングストロー
ムの厚さ、及び少なくとも約0.00015インチ／インチ
（0.00015cm/cm）の応力ひずみヒステリシスを有すべき
である。更にその上、マンドレルセグメント上の電鋳物
品の露出表面はマンドレルセグメントのいかなる有意の
冷却及び収縮にも先立つて急速に冷却されなければなら
ない。

典型的な電鋳方法において、第２〜４図に説明される
ものに類似する、３個のセグメントより成るマンドレル
が使用された。第一セグメントは下部自由末端と長いね
じ付き植込みボルトを内部に取りつけた上部はめ合い末
端とより成つた。この第一セグメントは6.913インチ（1
7.559cm）の全長と下部自由端における1.375インチ（3.
432cm）の直径とを有し、他の末端は約3.543インチ（8.
999cm）の距離にわたり、約1.351インチ（3.432cm）の
直径にまで次第にテーパーになつていた。この電鋳用マ
ンドレルの第二セグメントは、3.937インチ（10cm）の
長さと、その長さに沿つて1.351インチ（3.432cm）の均
一な直径とを有した。第二セグメントの一端は第一セグ
メントのはめ合い末端における相補的形状のくぼみ中に
挿入されるのに適合した環状の突出部を有した。第二セ
グメントの他端は第二セグメントの反対末端上の突出部
と同一の環状突出部を有した。第三セグメントは8.819
インチ（22.4cm）の全長と、一端における1.357インチ
（3.447cm）の直径とを有し、5.118インチ（13cm）の距
離にわたつて約1.351インチ（3.432cm）の直径までテー
パーになつていた。1.351インチ（3.432cm）の直径を有
する第三セグメントの末端は第二セグメントのいずれか
のはめ合い末端の環状形状の突出部に対して相補的な形
状を有するくぼみを有した。ねじ付き植込みボルトの自
由端は第二セグメント及び第三セグメントを通して伸び
ている軸方向のチヤンネル（channel）を通つて挿入さ
れ、組み立てられたセグメントは該ねじ付き植込みボル
トの自由端上のナツトをねじることにより堅固に結合さ
れた。環状形状の突出部及び相補的形状のくぼみは結合
セグメントのはめ合い末端の一直線状の実質的に完全な
はめ合いを確実にした。マンドレル軸に関連しての外部
マンドレル表面の平面における有意の変化が成人の指の
爪の縁端をマンドレルの外部表面に沿つて軸方向にすべ
らせることにより感知することができたけれどセグメン
ト間の接合部は接合部を横切つて指の爪を上記のように
すべらせることによつては検出することはできなかつ
た。マンドレルの下端の小領域をマスクした。次いで区
分されたマンドレルを、その頂部の、小領域を除いて全
部を電鋳浴中に浸漬させ、電鋳により全セグメントの周
りにニツケルの薄層を析出させた。得られた３個の電鋳
スリーブは、ナツトのねじをゆるめ、セグメントを分離
し、次いてスリーブをそれぞれのマンドレルセグメント
のはめ合い末端をすべり離れさせることにより、それぞ
れのマンドレルセグメントから容易に取り除かれた。

好ましい実施態様の記載下記の実施例により、本発明の電鋳物質の製造につい
ての代表的な方法を定義し、記載し、かつ比較する。部
及び100分率は特に示さない限り重量による。また実施
例は本発明の種々の好ましい実施態様をも示す。特に示
さない限り、すべてのマンドレルは軸に平行にした側面
を有する円筒形状である。各実施例に示されたものを除
いて、下記実施例に対する一般的なプロセス条件は一定
であり、下記に説明する：またすべての区分されたマンドレルは下端において１
インチ（2.54cm）幅のScotch Brand Platerテープによ
りマスクした。

実施例Ｉ細長い電鋳中空部材より成る中空金属物品を細長い区
分された円筒状マンドレルの助けにより製造した。該区
分されたマンドレルは支持された末端と自由端とを包含
した。マンドレルセグメントは支持された末端のわずか
に下方から第一セグメントの反対側末端のはめ合せ面ま
で延びている、第一セグメント上の外周の円筒状の電鋳
用表面と、第一セグメントのはめ合せ面から第二セグメ
ントの反対側末端上のはめ合せ面まで延びている、第二
セグメント上の外周の円筒状電鋳用表面と、第二セグメ
ントのはめ合せ面から第三セグメントのマスクされた反
対側末端まで延びている、第三セグメント上の外周の円
筒状電鋳表面とを包含した。３個のセグメントは、ねじ
付き棒により該セグメントを互いに圧入し、かつ該セグ
メントを互にしつかりと接近させることにより、はめ合
せ面において一緒に仮締めした。該ねじ付き棒の一端は
第三セグメントのねじ付き末端内にねじ込まれ、該棒の
他端は第一セグメントの自由端を越えて延びてナツトに
より固定された。同様な配置を図面第２図から第４図ま
でに説明する。マンドレルセグメントのはめ合せ面を正
確に機械加工して、得られた組立てられたマンドレルセ
グメント間の接合部が、マンドレル間の接合部上に成人
の指の爪の縁端をすべらせることにより検出できないよ
うに隣接マンドレルセグメント間の実質的に完全な心合
せを達成した。組立てに先立つて、はめ合せ末端を含め
て各セグメントの全外部表面を石けんと水とで洗浄し、
αアルミナ（平均粒径約0.5ミクロンを有する微細な酸
化アルミニウム粒子）で研摩し、次いで水洗した。マン
ドレルセグメントの寸法を下表に示す。組み立てられた
マンドレルの頂端を支持体に固定し、マンドレルの頂部
の約1.5インチ（3.8cm）を残して全部が浸漬されるまで
下方に向つて電鋳浴中に運んだ。

金属層の析出後に、該区分されたマンドレルを分解
し、次いで各電鋳スリーブを手によつて、対応するマン
ドレルセグメントの一端を容易にすべり離れさせた。マ
ンドレルセグメント間の接合部に終わる各電鋳スリーブ
の末端を検査して、各スリーブ末端は非常に滑らかで、
かつ丸く、トリミングやその上の仕上げを必要としない
ことが証明された。

実施例II 細長い電鋳中空部材より成る中空金属物品を細長い区
分された円筒状のクロムめつきしたマンドレルの助けに
より製造した。該区分されたマンドレルは支持された末
端と自由端とを有した。マンドレルセグメントは、支持
された末端のわずかに下方から第一セグメントの反対側
末端上のはめ合い面まで延びている第一セグメント上
の、外周の、四角形の電鋳表面と、第一セグメントのは
め合い面から第二セグメントの反対側末端上のはめ合い
面まで延びている第二セグメント上の外周の四角形の電
鋳用表面と、第二セグメントのはめ合い面から第三セグ
メントのマスクされた反対側末端まで延びている、第三
セグメント上の、外周の四角形の電鋳用表面とを包含す
る。３個のセグメントは、図面の第２〜４図に示される
ものと同様なねじ付き棒及びナツトによりセグメント末
端を互に接近させること（drawing）により、はめ合い
面において互に仮締めされる。マンドレルセグメントの
はめ合い面を正確に機械加工して、得られるマンドレル
セグメント間の接合部が、該マンドレル間の接合部上に
成人の指の爪の縁端をすべらせることにより検出するこ
とができないように隣接マンドレルセグメント間の実質
的に完全な心合せを達成させた。組立てに先立つて、は
め合せ末端を含めて各セグメントの全外部表面を石けん
と水とで洗浄し、次いで水洗した。これらマンドレルセ
グメントの寸法もまた下記の表に示す。このマンドレル
を支持体に固定し、マンドレルが頂部の約1.5インチ
（3.8cm）以外の全部が浸漬されるまで電鋳液中に降下
させた。

金属層の析出後において、各電鋳スリーブは手によつ
て、区分されたマンドレルの頂部末端から容易にすべり
離された。該区分されたマンドレルは全工程中に分解さ
れず、それではめ合い面は保護されたままで、かつ異物
によつて汚染されずに残り、次いで該マンドレルは、セ
グメントのはめ合い末端をなんらそれ以上清浄化するこ
となく、ほかのスリーブを電鋳するために再使用され
た。マンドレルセグメント間の接合部において終わる各
電鋳スリーブの末端を検査することにより、各スリーブ
末端は非常に滑らかで、かつ丸く、トリミング又はそれ
以上の仕上げ工程を必要としないことが証明された。

実施例III マンドレルセグメントを清浄化した後に、しかしセグ
メントを接合する前に、マンドレルセグメントのはめ合
い末端と人間の指とを接触させた該はめ合い末端上に指
紋を形成させた点を除いて、実施例Ｉに記載の手順を同
一のマンドレル、材料及び条件によりくり返した。電鋳
の完了後において、析出されたニツケル層がマンドレル
セグメント間の接合部を架橋し、それにより各マンドレ
ルセグメント上のスリーブを互に接合することが見出さ
れた。スリーブを互に分離するために切断操作が必要で
あつた。これは清浄なセグメントはめ合い面の重要性を
説明する。

本発明を特定の好ましい実施態様について記載したけ
れど、本発明はそれに限定されるものではなく、むしろ
当業者は本発明において変更及び改良を行うことがで
き、それらは本発明の要旨内であり、かつ特許請求の範
囲内であることを認識するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の区分された電鋳用マンドレルの実施態
様を示す概略図である。第２図は本発明の区分された電鋳用マンドレルのもう一
つの実施態様を示す概略図である。第３図は第２図に示された実施態様の一部の部分的分解
図である。第４図は第３図に示したマンドレルセグメント30面図で
ある。 10……マンドレル 12……第一セグメント 14……第二セグメント 16……第三セグメント 18……第一区画 20……第二区画 22……第一区画 24……第二区画 26……ねじ付き植込みボルト 28……ねじ孔 30……ねじ付き植込みボルト 32……ねじ孔 40……マンドレル 42……第一セグメント 44……第二セグメント 46……第三セグメント 48……第一区画 50……第二区画 52……第一区画 54……第二区画 56……ねじ付き植込みボルト 58……ねじ孔 60……ナット 70……心合せリップ 72……心合せリップ 74……くぼみ 76……くぼみ 78……チャンネル 80……空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−9591（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−33381（ＪＰ，Ａ) 特公昭45−18769（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭49−14618（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１個のはめ合い末端を有する第
一セグメントと、少なくとも１個のはめ合い末端を有す
る第二セグメントとから成り、前記第一セグメントのは
め合い末端は、電鋳工程の間、前記第二セグメントの前
記はめ合い末端とはめ合うのに適合し、前記セグメント
の各々は、少なくとも前記はめ合い末端に配置した、外
周の電気伝導性電鋳用表面を有する、細長い電鋳用マン
ドレルを準備する工程と、前記第一セグメントの前記はめ合い末端と前記第二セグ
メントの前記はめ合い末端とを一時的に実質的に完全な
心合わせ状態にはめ合わせて、成人の指の爪の縁端を通
過させることにより識別することのできるいかなる溝を
も有しない接合部を形成する工程と、前記第一セグメントの前記電鋳用表面上に第一金属層を
電鋳し、前記第二セグメントの前記電鋳用表面上に第二
金属層を電鋳する工程と、前記金属層とその下にある第一セグメントとの間に離型
用間隙を確立する工程と、前記金属層とその下にある第二セグメントとの間に離型
用間隙を確立する工程と、前記第一、第二金属層の下にある第一、第二セグメント
の熱伝導率を小さくして前記第一、第二金属層とそれら
の下にある第一、第二セグメントとの間の温度差を最大
にし、しかも、前記第一、第二金属層の下にある第一、
第二セグメントのはめ合い末端に隣接する前記第一、第
二金属層の末端は、滑らかで丸みのあるように角を削が
れた外縁を有するようにして、前記第一、第二金属層を
それら金属層の下にある第一、第二セグメントに沿って
軸方向に滑らせることによって、前記金属層の下にある
第一、第二セグメントから前記第一、第二金属層を取り
除く工程とから成る電鋳方法。
【請求項２】第一セグメントが第二のはめ合い末端を有
し、外周の導電性電鋳用表面が前記第二のはめ合い末端
まで延びる特許請求の範囲第１項記載の電鋳方法。
【請求項３】細長い電鋳用マンドレルが、はめ合い末端
を有する第三セグメントをも含んで成り、しかも第二セ
グメントが前記第三セグメントの前記はめ合い末端とは
め合うのに適合する第二のはめ合い末端を有する特許請
求の範囲第１項記載の電鋳方法。
【請求項４】すべてのはめ合い末端が隣接はめ合い末端
と実質的に完全な心合せ状態にある特許請求の範囲第１
項記載の電鋳方法。
【請求項５】第一セグメントのはめ合い末端と第二セグ
メントのはめ合い末端とを一時的にはめ合わせるに先立
って前記はめ合い末端を清浄化することを包含する特許
請求の範囲第１項記載の電鋳方法。
【請求項６】金属層をその下にあるセグメントから取り
除くに先立って第一セグメントを第二セグメントから分
離することを包含する特許請求の範囲第１項記載の電鋳
方法。
【請求項７】金属層をその下にあるセグメントから取り
除いた後に第一セグメントを第二セグメントから分離す
ることを包含する特許請求の範囲第１項記載の電鋳方
法。
【請求項８】セグメントが四角形の断面形状を有する、
特許請求の範囲第１項に記載の電鋳方法。