JP2844452B2 - バレルめっき用のカソード装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バレルめっき用、
特に水平式バレルめっき用のカソード装置に係る。さら
に詳述すれば、電気的接触の確保が困難であるため、め
っき加工が難しいとされる非常に軽量の又は比重の小さ
い部品や導電性の劣る部品の如き被めっき物に対しても
カソード電流を高い効率で伝達できるように改良したカ
ソード装置に係る。

【０００２】バレル方式による電解めっきは、ラックに
掛けられない小物の部品に対するめっき加工方式であ
る。かかるめっき法は、バレル内に被めっき物である小
物部品を多数装填し、バレルをめっき浴に浸漬し、当該
バレルをめっき浴内で回転させて収容されている被めっ
き物を撹拌すると共に、めっき浴に挿入したアノードと
バレル内に設けたカソードとの間に通電し、各被めっき
物の表面上にめっき層を形成させるものである。

【０００３】一般的に、バレルは、水平軸を回転軸とし
て回転する水平型及び約４５°に傾けた回転軸を中心と
して回転する傾斜型の２種類に大別される。一般的な多
量生産ラインでは、水平型バレルを使用する方式（「水
平バレル方式」という）が主に採用されている。

【０００４】

【従来の技術】水平バレル方式のめっきにおいてむつか
しい問題の１つは被めっき物とカソードとの接続であ
る。バレル方式は、ラック方式とは異なり、カソードと
被めっき物との間の接触が重力によるものであり、しか
も被めっき物はバレルの回転に伴って絶えず動いている
ため、電流の中断が起こり易く、無駄な部分にめっき層
が形成されて効率が悪くなる傾向にある。

【０００５】このような水平バレル方式のめっき法にお
けるカソード接続については従来からデングラが使用さ
れており、また、各種の用途に応じて、側面ボタンカソ
ード、バーカソード、側面ボタン／バーカソード、ボタ
ンカソード、スパイラルカソード、吊りカソード、駆動
カソードなどが使用されることがよく知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水平バレル
方式によるめっきは、バレルをめっき浴内で水平軸回り
に回転させることを特徴としている。カソード接点と被
めっき物との通電効率が高い場合には、回転に伴い被め
っき物の良好な撹拌が順調に繰り返し行われることで比
較的ばらつきの少ない良質のめっきが得られる。これ
は、バレルの回転により、被めっき物が一定の高さまで
持ち上げられ、ついで、滑り落ちる動作が発生するた
め、被めっき物の転倒、回転が順調に行われることで達
成される。

【０００７】しかし、被めっき物とカソード接点との間
及びつづく被めっき物間の接触は重力によるため、従来
のカソード接続のいずれの方式を用いても、被めっき物
間の断続による通電不良、カソード接点と被めっき物と
の間の通電の中断や通電不良のためカソード接点に電流
が集中して接点コゲや接点焼けを生じ、被めっき物間の
擦れや絡まりにより被めっき物の傷や変形を生じ、ある
いはカソード接点と被めっき物との間の絡まりにより被
めっき物の変形を生ずる等の問題があった。

【０００８】また、従来のいずれのカソード接続方式
も、カソード接点がバレルの回転に伴う被めっき物の動
きに対応できないため、カソード電流の被めっき物への
伝達効率が悪く、被めっき物のカソード電流の利用効率
は低いものであった。これは、カソード接点でカソード
電流が浪費されている傾向が強いことに他ならない。そ
の傾向は、電気的接触が確保しにくい軽量の又は比重の
小さい部品の如き被めっき物について顕著である。

【０００９】従って、水平型バレルにおける電流の断続
は、バレルの回転に伴う被めっき物の動きに対応してカ
ソード接点が動くことにより生じにくいものとなること
が考えられる。また、バレル内の被めっき物の動きにか
かわらず常にカソード接点が被めっき物で覆われ、かつ
カソード接点としての作用が保持されれば、カソード電
流の利用効率が高くなるものと考えられる。この場合、
被めっき物に追随してカソード接点が動く際、過剰の摩
擦や抵抗が極力生じないようにすることが必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、バレルめっき用のカソード装置において、水平型バ
レルの両端のボス部の穴を通して該バレル内に水平方向
に渡したカソードバーと；導電性材料でなり、柱状体形
状を有すると共に、この柱状体の中心位置よりも長手方
向に偏った位置に前記カソードバーの直径よりも大きい
直径の貫通孔を有し、該貫通孔を介して前記カソードバ
ーに挿通された少なくとも１の自在回転カソード接点部
材と；前記自在回転カソード接点部材の両側に配置さ
れ、前記自在回転カソード接点部材の貫通孔部分へのカ
ソード電流の集中を抑制する非導電性の遮蔽ワッシャー
と；前記自在回転カソード接点部材の貫通孔の表面と接
触する前記カソードバーの表面部分以外のカソードバー
の表面を覆う非導電性カバーとを包含してなるバレルめ
っき用のカソード装置を提供することにある。

【００１１】本発明によるカソード装置は、水平型バレ
ルの両端のボス部の穴を通して、バレル内に水平方向で
渡されたカソードバーを包含する。このカソードバーに
は、導電性材料でなる少なくとも１つのカソード接点部
材が挿通されている。

【００１２】カソード接点部材は、接点としての機能、
すなわち被めっき物との接触面積の効果的な確保及びカ
ソード電流の効果的な導通の確保のため、一定の表面積
を有することが必要であり、柱状体形状、一般に直方体
形状、楕円柱形状等を有する。さらに、このカソード接
点部材は、回転時にカソードバーとの接触不良を起さな
い程度の重量が常に重力方向にかかるように、柱状体の
中心よりも長手方向に偏った位置に貫通孔が形成されて
おり、この貫通孔の直径はカソードバーの直径よりわず
かに大きいものである。このような構成のため、カソー
ド接点部材は、回転しないカソードバーとは独立して、
バレルの回転によって被めっき物が一定高さに持ち上げ
られ、つづいて滑り落ちる動きに付随してカソードバー
を軸として自在に回転できる。しかも、複数個のカソー
ド接点部材がカソードバーに挿通されている場合、個々
のカソード接点部材の回転は、これと接触する被めっき
物の動きの状況に応じて他のカソード接点部材とは独立
して回転できる。

【００１３】カソード接点部材の両側には、該カソード
接点部材から一定の間隔をおいて非導電性材料でなる遮
蔽ワッシャーがカソードバーに固定して配置されてい
る。これら遮蔽ワッシャーは、カソード接点部材の移動
可能な（貫通孔の直径がカソードバーの直径よりも大き
いことによる）間隔を限定すると共に、カソードバーを
軸とするカソード接点部材の回転の際、カソード接点部
材の貫通孔部分へのカソード電流の集中を防止するよう
機能する。

【００１４】さらに、カソード接点部材が接触するカソ
ードバーの表面部分、すなわちカソード接点部材をはさ
んで遮蔽ワッシャー間のカソードバーの表面部分を除
き、カソードバーの他の表面は、耐薬品性を有し、被め
っき物との接触を考慮して滑り性能に優れた非導電性材
料でなる非導電性カバーで覆われている。このような非
導電性カバーは、１具体例では、非導電性材料でなる管
として使用される。

【００１５】複数個のカソード接点部材を使用する場
合、各カソード接点部材の間隔は被めっき物の導電性と
被めっき物間の導通性に応じて決定される。導電性、導
通性の劣る被めっき物の場合には、カソード接点部材の
間隔を狭くして接点部材の数を多くする一方、導電性、
導通性に優れた被めっき物の場合には、カソード接点部
材の間隔を若干広げて接点部材の数を少なくする。基本
となるカソード接点部材の数はバレルめっき処理に必要
なカソード電流値によって決定される。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明のバレルめっき用の
カソード装置について、好適な１具体例を示す図面を参
照して詳述する。

【００１７】図１には、本発明によるカソード装置の１
具体例が示してある。本発明によるカソード装置は、水
平型バレル１の両端に設けられたボス部の穴１′を介し
てバレル内に、その中心線上に水平方向に渡されたカソ
ードバー２を包含し、これに挿通された複数個の自在回
転カソード接点部材３を有し、各自在回転カソード接点
部材の両側に位置すると共に、カソードバーに固定され
た遮蔽ワッシャー４を有する。さらに、カソードバー２
は、カソード接点部材３をはさんだ２つの遮蔽ワッシャ
ー４の間の表面部分を除き、非導電性カバー５で覆われ
ている。カソードバーの端６は外部整流器（図示してい
ない）の陰極に接続されている。

【００１８】カソードバー２の素材はめっき浴の種類に
よって決定されるが、一般的には導電性に優れた銅、し
んちゅう、鉄、ステンレス鋼等が使用できる。カソード
バーの径は、１バレル当たりに流す最大カソード電流値
に対する使用素材の断面積と許容電流の関係から決定さ
れる。

【００１９】一方、自在回転カソード接点部材３の素材
としては、導電性に優れた銅、しんちゅう、鉄、ステン
レス鋼等が使用できるが、望ましくはカソードバーと同
一の素材を使用する。

【００２０】自在回転カソード接点部材の貫通孔の径
は、カソードバーの径よりも1.5〜２ｍｍ程度大きい。
自在回転カソード接点部材の厚さは、被めっき物の素材
と１バレル当たりに流す最大カソード電流値及び回転負
荷重量を考慮して決定される。通常、接点部材の厚さは
３〜３０ｍｍ、好ましくは５〜１５ｍｍであり、その幅
は、貫通孔の両端部に、それぞれ貫通孔の径の0.5〜2.5
倍、好ましくは1.0〜1.5倍に相当する幅を有する程度で
ある。また、自在回転カソード接点部材の長さは、バレ
ルに装填される被めっき物の量と当該カソード接点部材
の回転状況を判断して決定される。一般的な作業条件下
においては、上記貫通孔の上端より上に貫通孔の径の1.
0〜2.5倍に相当する長さ部分及び貫通孔の下端より下に
バレルの径の１／７〜１／８の長さ部分を有する程度で
ある。

【００２１】自在回転カソード接点部材の回転の軸とな
るカソードバーの接触表面の幅（すなわち、自在回転カ
ソード接点部材をはさんだ２つの遮蔽ワッシャー間の間
隔）は、各遮蔽ワッシャーと自在回転カソード接点部材
の端との間に1.5〜3.5ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍの隙
間が形成される程度である。

【００２２】各自在回転カソード接点部材の配置間隔
は、被めっき物の形状及び大きさによって決定される
が、一般的には１２〜１５ｍｍ程度が望ましい、遮蔽ワ
ッシャーの素材としては、テフロン、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル等が望ましい。

【００２３】なお、形状が複雑でぜい弱な極微小寸法の
部品の如き被めっき物をめっきする際には、図２に示す
ように、カソードバーをクランク軸形状とすることもで
きる。図２において、他の構成については図１に示すも
のと全く同一である。

【００２４】図３（図１に示す参照符号と同一の参照符
号は同一の部材を示す）に示すように、本発明のカソー
ド装置では、カソードバー２は、自在回転カソード接点
部材３が接触する部分（すなわち、自在回転カソード接
点部材をはさんだ２つの遮蔽ワッシャー４の間の部分）
以外の部分が非導電性カバー５で覆われているため、カ
ソード電流は、非導電性カバー５で覆われたカソードバ
ー部よりも、自在回転カソード接点部材３から優先的に
被めっき物７に流れるため、結果としてカソード電流の
有効利用が高まる。

【００２５】カソードバーの自在回転カソード接点部材
が接触する部分におけるカソード電流の電析浪費は、図
４に示す如く、カソード電流が自在回転カソード接点部
材の矢印部分に集中するため非常に低減される。

【００２６】本発明のカソード装置では、図５（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）の如く、バレル１の回転に伴って移動
する被めっき物７の動きに追随して自在回転カソード接
点部材３が回転し、かつ該カソード接点部材３が常に被
めっき物７で覆われるため、自在回転カソード接点部材
自体でのカソード電流の過剰電析浪費がかなり低減され
る。

【００２７】また、自在回転カソード接点部材３が回転
する際、中心部の被めっき物を自動的に中心外に送り出
す操作が発生し、リムとしての役割を果たすため、被め
っき物の撹拌がスムースに繰返し行われる。

【００２８】本発明のカソード装置について説明した
が、次に、このカソード装置の性能について、従来の他
のカソード接続方式と比較する。

【００２９】この目的のため、本発明によるカソード装
置、及びスパイラル方式及びストレートバー方式のカソ
ード接続を使用して下記の実験を行った。従来の一般的
なデングラ方式は下記実験による供試被めっき物素材に
対して一般的でないため比較試験から除外した。

【００３０】

【実験例】実験は光沢剤「KAPY−3M」((株)金属化工技術
研究所：商標名）を適量添加したバレル用ピロリン酸銅
めっき浴を使用して行った。供試バレルは近藤耐酸槽株
式会社製の速度可変型ポータブルバレルめっき装置「５
ｌ」を用い、供試被めっき材は無電解銅めっき処理を施
した両端エッジ部にＬ型状の突起を有するプラスチック
の薄板素材（1.2^t×２５φ）を選択して行った。各方式
におけるカソード接続部分の表面積は２４cm² に調整し
て実験した。

【００３１】供試バレルめっき装置の仕様 バレル寸法及び形状：100φ×120_Ｌ，５角，1.5φ開口
率4.5％ 可変回転速度範囲：2.5〜３０回転／分 基本的バレル回転速度：６回転／分

【００３２】実験条件 供試めっき浴の組成 金属銅濃度：３０ｇ／ｌ Ｐ比（P₂O₇／Ｃｕ）：7.5 作業温度：５５℃ 陽極：無酸素銅板（対極使用，アノード面積・２dm²） 液量：静止状態でバレル内の装填被めっき物が全量浸漬
できる量 被めっき量のバレルへの装填量：カソード部を含む体積
がバレル内体積の約５５％（約１３dm²） 基本的カソード電流：４Ａ／１バレル 基本的めっき時間：150分

【００３３】実験結果 （１）バレルの回転数の変化に伴う被めっき物のバレル
内での絡みによる不良発生の比較 （２）カソード電流の変化に伴うコゲ及び接点ヤケの発
生の比較 （３）めっき時間の変化に伴う仕上がりの比較 （４）カソード電流の変化に伴う仕上げに要するめっき
時間の比較

【００３４】

【発明の効果】本発明によるカソード装置を使用するこ
とにより、バレル内に充填した被めっき物と接続するカ
ソード部の接点の移動が被めっき物内でスムースかつ効
率よく達成できるため、従来のカソード接続方式を、本
発明のカソード装置に変更することで、現状の６〜７割
の電気量で同等の仕上がりめっき効果が得られる。よっ
て、１バレル当たりの処理に要する作業時間が短縮でき
るため、１日当たりの生産性が高まり、加工コストの低
減対策として有効な手段となる。

【００３５】また、本発明のカソード装置を使用するこ
とにより、バレルの回転速度の増減に左右されずカソー
ド接点部材が品物の流動に追随して回転し、各々の接点
部材が品物の撹拌を効率よく遂行するため、従来、被め
っき物間のくっつきや絡みが原因でバレル処理が困難と
されていた薄物の平たい部品やカギ状突起物を有する平
たい部品に対してもカソード接点部材と被めっき物との
絡まりや通電不良を起こさずバレル処理が可能なため、
バレル法では困難と考えられ、ラック処理を余儀なくさ
れていた素材及びめっき浴についても一部バレル処理へ
の適用の道が開ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカソード装置の１具体例を示す図であ
る。

【図２】本発明のカソード装置の他の具体例を示す図で
ある。

【図３】使用時における本発明のカソード装置の一部区
域を拡大して示す図である。

【図４】本発明のカソード装置における遮蔽ワッシャー
の機能を説明する図である。

【図５】バレルの回転に伴う３つの時点での被めっき物
の状況と、本発明のカソード装置における自在回転カソ
ード接点部材の動きとの関連性を示す図である。

【符号の説明】

１ バレル ２ カソードバー ３ 自在回転カソード接点部材 ４ 遮蔽ワッシャー ５ 非導電性カバー ７ 被めっき物

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バレルめっき用のカソード装置において、
   水平型バレルの両端のボス部の穴を通して該バレル内に
   水平方向に渡したカソードバーと；導電性材料でなり、
   柱状体形状を有すると共に、この柱状体の中心位置より
   も長手方向に偏った位置に前記カソードバーの直径より
   も大きい直径の貫通孔を有し、該貫通孔を介して前記カ
   ソードバーに挿通された少なくとも１の自在回転カソー
   ド接点部材と；前記自在回転カソード接点部材の両側に
   配置され、前記自在回転カソード接点部材の貫通孔部分
   へのカソード電流の集中を抑制する非導電性の遮蔽ワッ
   シャーと；前記自在回転カソード接点部材の貫通孔の表
   面と接触する前記カソードバーの表面部分以外のカソー
   ドバーの表面を覆う非導電性カバーとを包含してなる、
   バレルめっき用のカソード装置。
2. 【請求項２】前記自在回転カソード接点部材が複数個前
   記カソードバーに挿通されると共に、各自在回転カソー
   ド接点部材の両側に前記遮蔽ワッシャーが配置され、相
   互に隣合う各遮蔽ワッシャー間における前記カソードバ
   ーの表面部分を前記非導電性カバーで覆ってなる、請求
   項１記載のバレルめっき用のカソード装置。
3. 【請求項３】前記カソードバーがクランク軸形状であ
   る、請求項１記載のバレルめっき用のカソード装置。