JP2689491B2 - 高速メッキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は特に棒状の部材を高速メッキするのに好適
なメッキ装置に関し、被メッキ物の一端を導電性の保持
ユニットに取り付け、この被メッキ物を一端が開口し内
部に電極が配置されたメッキ槽に挿入し、ついで該メッ
キ槽に他端側からメッキ液を供給しつつ前記保持ユニッ
トに電源と接続された端子ユニットを当接させて給電を
行うことにより、被メッキ物の端部まで高速メッキでき
るようにしたものである。

「従来技術と発明が解決しようとする課題」 メッキ液と被メッキ物との間に相対運動を与え、被メ
ッキ物の表面のイオン拡散層を破壊して、低電圧で大電
流を流すことにより、メッキを高速に行う高速メッキ装
置が提案されている。

第11図は、従来の高速メッキ装置を示すものであり、
図中符号１は被メッキ物、符号2,3は被メッキ物１を保
持するホルダーである。ホルダー2,3は同軸的に設けら
れており、一方のホルダー３には同軸的にピストンロッ
ド４が連設されている。通常の待機状態にあっては、ホ
ルダー2,3はメッキユニット５の外側（図中左側）に移
動されて、被メッキ物１を搬入するラインをはさんで離
間した状態で対向している。この待機状態では、ピスト
ンロッド４がメッキ室６を貫通している。

前工程から被メッキ物１が搬送されて来ると、待機状
態にあるホルダー2,3が接近して、被メッキ物１の両端
部は凹部2a,3a内に嵌まり込む。その後、被メッキ物１
は、ホルダー2,3によって軸方向に移動され、メッキ室
６内に収容される。メッキ室６内にはメッキ液が図中矢
印で示すように流されており、メッキ室６の周壁の一部
を構成する電極７と被メッキ物１を保持する一方のホル
ダー２に通電して、被メッキ物１にメッキを行う。

このような従来の装置では、ホルダー2,3で被メッキ
物１の両端を固定するので、被メッキ物１の両端を全く
メッキできない不満があった。

「課題を解決するための手段」 そこでこの発明は、被メッキ物を保持し、メッキ時に
被メッキ物を陰極とする導電性の保持ユニットと、該保
持ユニットに当接して給電する端子ユニットと、前記保
持ユニットに保持された被メッキ物が挿入されるメッキ
槽ユニットとを備え、該メッキ槽ユニットが、一端が開
口したメッキ槽と、該メッキ槽に接続され、メッキ槽内
にメッキ液を供給する液供給パイプと、前記液供給パイ
プで供給されたメッキ液を排出する受液部とを有し、前
記メッキ槽は、外容器と、該外容器の内側に設けられ、
被メッキ物が挿入される網筒電極と、これら外容器と網
筒電極の間に充填されたメッキ金属からなる多数の金属
粒子とを有し、該金属粒子が互いに移動可能とされ、こ
れら金属粒子同士の間をメッキ液が流通可能とされた高
速メッキ装置により、前記課題の解決を図った。

「作用」 この発明の高速メッキ装置によれば、被メッキ物の一
端を導電性の保持ユニットに取り付け、次いでこの被メ
ッキ物を一端が開口し内部に電極が配置されたメッキ槽
に挿入し、次いで該メッキ槽に他端側から液供給パイプ
を通してメッキ液を供給し、次いで前記保持ユニットに
電源と接続された端子ユニットを当接させて給電を行な
うことにより被メッキ物にメッキを行なうことができ、
被メッキ物の他端をメッキ液に確実に接触させることが
できる。

また、網筒電極と金属粒子とによって陽極が形成され
るので、挿入される被メッキ物がずれて網筒電極に当た
っても、金属粒子が移動して網筒電極の変形を吸収す
る。その結果、被メッキ物が位置ずれして当接しても、
網筒電極と金属粒子からなる陽極が直ちに損傷を受ける
ことはない。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の高速メッキ装置を詳
しく説明する。

（実施例） 第１図ないし第４図はこの発明の高速メッキ装置（以
下、単にメッキ装置ということがある）の一実施例を示
すものである。

この装置は、図示しないメッキ液貯槽と、被メッキ物
10を保持する保持ユニット11と、端子ユニット12と、メ
ッキ槽ユニット13と、図示しない電源とによって構成さ
れている。

被メッキ物10は、第５図に示す外観を有する円筒状の
管楽器用ピストンである。

前記保持ユニット11は、第１図に示すように被メッキ
物10の一端の内部に緊密に挿入される黄銅製コレット15
と、このコレット15が螺合された黄銅製の接続ロッド16
と、この接続ロッド16が取り付けられた黄銅製の軸部17
と、この軸部17の上端に設けられた受電ブロック18と、
前記接続ロッド16の下端部分をメッキされないように覆
う、樹脂製のカバー19とによって構成されている。前記
軸部17の下端はつば状に形成されており、後述するメッ
キ槽ユニット13の被メッキ物挿入口47を閉止するシール
蓋部20となっている。この保持ユニット11は、軸部17に
装着された樹脂製の絶縁部材21を介してこの保持ユニッ
ト11を移動させる移動機構のアーム22に上下摺動可能に
取り付けられている。またこの保持ユニット11は、その
シール蓋部20の前記絶縁部材21との間に配置されたスプ
リング23によって下方に付勢されている。

前記端子ユニット12は、上下動するエアーシリンダの
ピストンロッド24に取り付けられた装着部材25と、この
装着部材25に絶縁材26,27を介して取り付けられた銅製
の給電ブロック28によって構成されている。そして給電
ブロック28は、図示しない電源に電気的に接続されてい
る。

前記メッキ槽ユニット13は、第２図に示すように、メ
ッキ槽32と受液部である受液箱33とによって構成されて
いる。メッキ槽32は、外容器50と網筒電極51と多数の金
属粒子52…によって構成されており、網筒電極51の内側
はメッキ室32aとなっている。網筒電極51の上端は外部
に開口され、下端には下パイプ部材37が接続されてい
る。

前記外容器50は内径の大きな筒状のもので、チタンに
よって形成されている。前記網筒電極51は、チタン等の
金属製の網によって形成された円筒状のものである。こ
の網筒電極51は、その中心軸線が、下パイプ部材37の中
心軸線の延長線上に重なるように、前記外容器50内に配
置されている。

この網筒電極51はリード53を介して電源の陽極に接続
されている。そして、この網筒電極51と前記外容器50と
の間には前記金属粒子52…が充填されている。この金属
粒子52には、メッキ金属によって形成されたものが用い
られている。例えば被メッキ物10にニッケルメッキを施
す場合には、純ニッケルによって形成された金属粒子52
が用いられる。この金属粒子52…には、直径5mmから10m
m程度のものが好適に用いられる。そして、前記網筒電
極51とこの金属粒子52…とは、メッキ作業時に陽極を構
成する。

このメッキ装置のメッキ室32aの下部には、網筒電極5
1の下端部を覆うようにマスク板54が配置されている。
このマスク板54は、被メッキ物10が短いものである場合
に履用されるもので、被メッキ物10が長尺のものである
場合は、取り外される。

また下パイプ部材37の下端にはメッキ液をメッキ槽32
内に供給する液供給パイプ41が接続されており、前記下
パイプ部材37の内部及び下部はメッキ液が流れるメッキ
流路40となっている。

このメッキ槽ユニット13の受液箱33は、透明樹脂から
なる胴部43と底部44と上蓋45とによって形成されてい
る。この上蓋45は前記メッキ槽32に被メッキ物10を挿入
するための挿入口47が設けられている。また底部44に
は、第４図に示すように、排出口46、46が設けられてい
る。

次に、このメッキ装置で実施されるメッキ方法を説明
する。

まずこのメッキ方法では、被メッキ物10の一端部側を
保持ユニット11のコレット15に嵌め合わせて、被メッキ
物10を保持する。次いで該メッキ槽32の他端側から液供
給パイプ41を通してメッキ液を流路40内に供給する。

すると、メッキ液が網筒電極51を通して金属粒子52…
間に流入する。この状態で網筒電極51に通電すると金属
粒子52自体も陽極となる。供給されたメッキ液はメッキ
槽32の上部からオーバーフローし、受液箱33内に流下し
ついで排出口46から、図示しないメッキ液貯槽に返送さ
れる。メッキ槽32に注入されるメッキ液は、所定温度
（70℃以上）に加温されていることが望ましい。このよ
うにメッキ槽32にメッキ液を供給した後、２〜３秒遅れ
て端子ユニット12を下降させて、端子ユニット12の給電
ブロック28を保持ユニット11の受電ブロック18に当接さ
せ、給電を開始すると、保持ユニット11に取り付けられ
た被メッキ物10は陰極となる。そして陽極を構成する前
記金属粒子52…は金属イオンとなって溶解し、網筒電極
51を通過して被メッキ物10に到達して、被メッキ物10の
表面にメッキされる。

上記メッキ処理によってこの金属粒子が溶解し、その
大きさが小さくなり粒子同士の隙間が大きくなるが、こ
の隙間に直ちに他の金属粒子が移動して、この隙間が塞
がれる。よってメッキ液の流路の断面積が大きくなるこ
とがなく、メッキ液流速の低下が起こることがない。し
たがってメッキ液流速低下によるメッキ処理効率低下が
起きることがない。

このようにしてメッキされた被メッキ物10は、保持ユ
ニット11に保持された状態でメッキ槽ユニット13から引
き出され所定の場所に搬送された後、保持ユニット11か
ら外される。

このメッキ装置によって高速メッキを行う場合、メッ
キ速度は第６図に示すように電流密度に比例する。電流
密度を250〜1000A/dm²程度にすると１〜４μm/秒以上と
いう高速のメッキ速度を実現できる。メッキ速度を高速
化するには、電流密度が大きくなるメッキ条件を設定す
る必要がある。最大電流密度Ｉは、次に示す基本式
（１）で与えられる。

（１）式中Ｄは、メッキ液に添加された塩の拡散係数
で、大きいほどメッキ速度が大となる。この拡散係数Ｄ
を大きくするには、メッキ液の温度を上げる。メッキ液
の温度と正常なメッキがなされる最大電流密度Ｉの間に
は、第７図に示すように、液温が上昇するほど電流密度
が大になる関係がある。このグラフから判るように、液
温が70℃以上になると最大電流密度の増大が特に顕著で
あるので、高速メッキを行う場合は、液温を70℃以上に
設定することが望ましい。

（１）式中Ｃはメッキ液に添加された塩の濃度で、塩
濃度が大になると最大電流密度Ｉは増大する。塩が硫酸
ニッケルである場合、高濃度領域では塩濃度と最大電流
密度との間に第８図に示すような関係がある。このグラ
フから、塩が硫酸ニッケルである場合、塩濃度を350g/
以上にすると最大電流密度を最も高い値にまで向上で
きることが判る。ただし塩濃度が500g/を越えるとメ
ッキ液が高粘度になるため最大電流密度が低下する傾向
にある。

（１）式中δは、拡散層の厚さである。この拡散層は
薄いほど、最大電流密度Ｉを大きくしてメッキ速度を速
くできる。拡散層は、メッキ部分におけるメッキ液の流
速を速めることにより薄くできる。第９図はメッキ液の
流速と最大電流密度の関係を示すもので、このグラフか
らメッキ液の流速が大であるほど最大電流密度が大にな
り、特に1.5m/sまではその傾向が大きいことが判る。こ
のことからメッキ液の流速は1.5m/s以上に設定すること
が望ましいことが判る。ただし、流速が大になるとメッ
キ液を循環するポンプの駆動に要するエネルギーが急増
するので、経済的には1.5m/s程度の流速でメッキを行う
ことが望ましい。

（１）式中αはメッキされる金属のイオンの輸率であ
る。この輸率は大きいほど最大電流密度Ｉは大きくなり
メッキ速度を速めることができる。この輸率を大きくす
るには、拡散係数Ｄの場合と同じくメッキ液の温度を高
くする。

（１）式中、残るｎとＦは、それぞれ放電電子数と、
ファラデー定数で、いずれも固定因子である。

この例のメッキ装置によれば、導電性の保持ユニット
11に被メッキ物10の一端部を取り付け、ついでこの被メ
ッキ物10を一端が開口し内部に網筒電極51及び金属粒子
52が収容されたメッキ槽32に挿入し、ついで該メッキ槽
32に他端側から液供給パイプ41を通してメッキ液を供給
し、ついで前記保持ユニット11に電源と接続された端子
ユニット12を当接させて給電を行なうことにより被メッ
キ物10にメッキを行ない、被メッキ物10の他端をもメッ
キ液と接触させることができる。従って、このメッキ装
置によれば被メッキ物10の周面と他端部を同時に高速メ
ッキすることができる。

特にこの例のメッキ装置によれば、被メッキ物10の一
端部を保持ユニット11のコレット15にはめることによっ
て、被メッキ物10を保持し、被メッキ物10の一端部側の
外周面を含む外周面全体にメッキを施すことができる。

また、この例のメッキ装置では、メッキ槽32にメッキ
液を供給した後に、若干遅れて保持ユニット11を下降さ
せて給電ブロック28を受電ブロック18に当接させて給電
を開始することにより、メッキ液の流動状態が安定した
ところでメッキを開始できる。従って、この例のメッキ
装置によれば良好なメッキを行なうことができる。

またさらに、この例のメッキ装置によれば、メッキ液
を流動させながらメッキを行なうことにより、静止浴方
式に比べて、膜厚分布の良好なメッキを施すことがで
き、ホーニング仕上げ等の後工程を簡略化することがで
きる。

さらにまたこの例のメッキ装置によれば、メッキ液を
流動させながらメッキを行なうことにより、貫通孔のあ
る被メッキ物10を処理した場合、貫通孔の内部にまでメ
ッキを施すことができる。

またさらにこの例のメッキ装置によれば、メッキ液を
流動させながらメッキを行なうことができ、短時間でメ
ッキを行なうことができる。

加えて、この例のメッキ装置によれば、メッキ液を流
動させながらメッキを行なうことにより、少ない液量で
メッキを実施でき、建浴費の低減、省スペース化を図る
ことができる。また高温でのメッキ処理も可能となり、
メッキコストの低減を実現できる。

また、この例のメッキ装置にあっては、網筒電極51を
有し、かつ金属粒子52…が充填されたメッキ槽を備えて
いるので、被メッキ物10に近接して設ける必要のある陽
極の損傷を防止できる。即ちこの例のメッキ装置にあっ
ては、網筒電極51と金属粒子52…とによって陽極が形成
されるので、挿入される被メッキ物10がずれて網筒電極
51に当たっても、金属粒子52…が移動して網筒電極51の
変形を吸収する。その結果、被メッキ物10が位置ずれし
て当接しても、網筒電極51と金属粒子52…からなる陽極
が直ちに損傷を受けることはない。

よって、この例のメッキ装置によればメッキ品質の安
定化を図ることができるとともにトラブルを減らしてメ
ンテナンス容易とし、ひいてはメッキコストの低減を図
ることができる。

またこのメッキ装置では、陽極となる金属粒子52…に
メッキ金属を用いたので、漸次消費されるメッキ金属が
メッキ液中に自ずと供給される。よってメッキ液の管理
が容易となる。

さらにこの例のメッキ装置では、被メッキ物10が短い
場合にはマスク板54をメッキ室32a内に収容し、被メッ
キ物10が長い場合はマスク板54を取り出してメッキを行
なうことができ、長さの異なる被メッキ物10…を同一の
メッキ装置で処理することができる。」 なお前記実施例では、筒状の被メッキ物10を嵌め合わ
せて保持するコレット15を有する保持ユニット11を備え
たメッキ装置を示したが、本発明のメッキ装置では、第
10図に示すように、保持ユニット11に、被メッキ物10の
一端部を挿入して保持するための凹部57を有するコレッ
ト56を設けてもよい。

また上記実施例にあっては、被メッキ物10として第５
図に示したほぼ円筒状の管楽器用ピストンのみを示した
が、本発明のメッキ装置の対象とする物品は限定される
ことがなく、クッションロッド、ピストン、チューニン
グピン、プリンターロール等、各種のものを処理するこ
とができる。本発明のメッキ方法は特に棒状の物品を処
理するのに好適であるが、その断面形状は円形でなくて
も良い。また軸方向に形状が変化するような物品を処理
することもできる。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明のメッキ装置は、被メッ
キ物の一端を導電性の保持ユニットに取り付け、次いで
この被メッキ物を一端が開口し内部に電極が配置された
メッキ槽に挿入し、次いで該メッキ槽に液供給パイプを
通して他端側からメッキ液を供給し、次いで前記保持ユ
ニットに電源と接続された端子ユニットを当接させて給
電を行なうことにより被メッキ物にメッキを行なうこと
ができ、被メッキ物の他端をメッキ液に確実に接触させ
ることができる。従って被メッキ物の周面と他端部を同
時に高速メッキすることができる。

また、この発明のメッキ装置にあっては、網筒電極を
有し、かつ金属粒子が充填されたメッキ槽を備えている
ので、被メッキ物に近接して設ける必要のある陽極の損
傷を防止できる。即ちこのメッキ装置にあっては、網筒
電極と金属粒子とによって陽極が形成されるので、挿入
される被メッキ物がずれて網筒電極に当たっても、金属
粒子が移動して網筒電極の変形を吸収する。その結果、
被メッキ物が位置ずれして当接しても、網筒電極と金属
粒子からなる陽極が直ちに損傷を受けることはない。よ
ってこのメッキ装置によればメッキ品質の安定化を図る
ことができるとともにトラブルを減らしてメンテナンス
容易とし、ひいてはメッキコストの低減を図ることがで
きる。またこのメッキ装置では、陽極となる金属粒子に
メッキ金属を用いたので、漸次消費されるメッキ金属が
メッキ液中に自ずと供給される。よってメッキ液の管理
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のメッキ装置の保持ユニットを示す断
面図である。 第２図は、同装置のメッキ槽ユニットを示す側方から見
た状態の断面図である。 第３図は、同メッキ槽ユニットを示す上方から見た状態
の断面図である。 第４図は、同メッキ槽ユニットを示す正面からみた状態
の断面図である。 第５図は、被メッキ物の一例を示す正面図である。 第６図は、電流密度とメッキ速度の関係を示すグラフで
ある。 第７図は、メッキ液温度と電流密度との関係を示すグラ
フである。 第８図は、メッキ液の塩濃度と最大電流密度の関係を示
すグラフである。 第９図は、メッキ液の流速と最大電流密度の関係を示す
グラフである。 第10図は、本発明のメッキ装置における被メッキ物の取
り付け状態の他の例を示す断面図である。 第11図は従来のメッキ装置の例を示す断面図である。 10……被メッキ物、11……保持ユニット、12……端子ユ
ニット、13……メッキ槽ユニット、32……メッキ槽、33
……受液箱（受液部）、41……液供給パイプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被メッキ物を保持し、メッキ時に被メッキ
   物を陰極とする導電性の保持ユニットと、該保持ユニッ
   トに当接して給電する端子ユニットと、前記保持ユニッ
   トに保持された被メッキ物が挿入されるメッキ槽ユニッ
   トとを備え、 該メッキ槽ユニットが、一端が開口したメッキ槽と、 該メッキ槽に接続され、メッキ槽内にメッキ液を供給す
   る液供給パイプと、 前記液供給パイプで供給されたメッキ液を排出する受液
   部とを有し、 前記メッキ槽は、外容器と、該外容器の内側に設けら
   れ、被メッキ物が挿入される網筒電極と、これら外容器
   と網筒電極の間に充填されたメッキ金属からなる多数の
   金属粒子とを有し、該金属粒子が互いに移動可能とさ
   れ、これら金属粒子同士の間をメッキ液が流通可能とさ
   れていることを特徴とする高速メッキ装置。