JP3091966B1 - 電気めっき試験装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 同一の電流密度で、異なる攪拌速度の電気め
っき試験を行うことができる電気めっき試験装置を提供
する。 【解決手段】 水槽の底部に陽極用金属平板１４が設置
され、その上方にテスト試験片（陰極用金属平板）２１
が陽極用金属平板１４に対して平行に設置されている。
陽極用金属平板１４とテスト試験片２１との中間に、開
口部１８ａが形成されている遮蔽板１８が挿入されてお
り、陽極用金属平板１４とテスト試験片２１との間に生
じる電流線のうち、テスト試験片２１の端の部分に集中
する電流線は遮蔽される。モータが駆動され、テスト試
験片２１が回転される。回転されたテスト試験片２１
は、回転中心から外側に向かって同心円状に攪拌速度が
大きくなるため、テスト試験片２１の試験面２１ａ上
に、同一の電流密度で、異なる攪拌速度の電気めっき試
験条件が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一の電流密度
で、異なる攪拌速度の電気めっき試験をすることができ
る電気めっき試験装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気めっき試験装置には、ハルセル試験
装置のように、電流密度の異なる電気めっき試験が行え
るものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハルセ
ル試験装置では、同一の電流密度で、異なる攪拌速度の
電気めっき試験を行うことができない。

【０００４】本発明は、同一の電流密度で、異なる攪拌
速度の電気めっき試験をすることができる電気めっき試
験装置及びその方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の電気めっき試験装置は、めっき液
が注入される水槽と、水槽内に設置される陽極用金属平
板と、水槽内に、陽極用金属平板に対して平行に設置さ
れる陰極用金属平板と、陽極用金属平板と陰極用金属平
板との間に電圧を印加させる直流電源と、陽極用金属平
板と陰極用金属平板との間に挿入される、開口部を有す
る遮蔽板と、陰極用金属平板を回転させるモータとを備
えることを特徴とする。

【０００６】請求項１に記載の電気めっき試験装置にお
いては、めっき液が注入された水槽内に、陽極用金属平
板が設置され、陰極用金属平板が陽極用金属平板に対し
て平行に設置される。さらに、陽極用金属平板と陰極用
金属平板との間に、開口部を有する遮蔽板が挿入され
る。

【０００７】そして、直流電源により陽極用金属平板と
陰極用金属平板との間に電圧が印加され、陽極用金属平
板と陰極用金属平板との間に電場が生じる。生じた電場
による電流分布は、陽極用金属平板と陰極用金属平板が
平板であり、かつ平行に設置されているため、陰極用金
属平板上でほぼ同一となる。さらに、陽極用金属平板と
陰極用金属平板との間に発生される電流分布のうち、陰
極用金属平板の端の部分に集中する電流線は、陽極用金
属平板と陰極用金属平板との間に挿入されている遮蔽板
により遮蔽され、陰極用金属平板上に発生される電流分
布は同一となる。そのため、陰極用金属平板上に発生さ
れる電流密度が同一となる。さらに、モータにより陰極
用金属平板が回転されるため、陰極用金属平板上では回
転中心から外側に向かって同心円状に攪拌速度が大きく
なる。従って、陰極用金属平板上に、電流密度が同一
で、攪拌速度が異なる電気めっき試験条件が実現され
る。

【０００８】上記課題を解決するために、請求項２に記
載の電気めっき試験装置は、請求項１に記載の電気めっ
き試験装置において、陰極用金属平板が円形であること
を特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の電気めっき試験装置にお
いては、請求項１に記載の陰極用金属平板が円形である
ため、めっき液中を攪拌しやすく、攪拌速度の不均一性
を最小限にすることができ、同一の電流密度で、異なる
攪拌速度の電気めっき試験をより正確に行うことができ
る。

【００１０】上記課題を解決するために、請求項３に記
載の電気めっき試験方法は、めっき液が注入されている
水槽内に設置された陽極用金属平板と、陽極用金属平板
に対して平行に設置されている陰極用金属平板との間に
電圧を印加させ、陰極用金属平板を回転させることを特
徴とする。

【００１１】請求項３に記載の電気めっき試験方法にお
いては、めっき液が注入されている水槽内に設置された
陽極用金属平板と、陽極用金属平板に対して平行に設置
されている陰極用金属平板との間に、直流電源により電
圧が印加され、陰極用金属平板が回転されるので、同一
の電流密度で、異なる攪拌速度の電気めっき試験が行え
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の電気
めっき試験装置１について、添付の図面を参照して説明
する。

【００１３】図１は本発明の実施の形態の電気めっき試
験装置１の外観の構成を示す斜視図であり、図２はその
要部を詳細に示す斜視図である。

【００１４】図１に示すように、本実施の形態の電気め
っき試験装置１は、めっき液１２が注入されている水槽
１１の底部に設置された陽極用金属平板１４と、陽極用
金属平板１４に対して平行に設置されている陰極用金属
平板２１と、陽極用金属平板１４と陰極用金属平板２１
との間に挿入されている遮蔽板１８と、陽極用金属平板
１４と陰極用金属平板２１との間に電圧を印加させるた
めの直流電源である整流器１７と、陰極用金属平板２１
を回転させるためのモータ２４とから大略構成されてい
る。

【００１５】以下、各部について詳細に説明する。水槽
１１は、水槽１１内に満たされるめっき液１２で腐食さ
れにくいアクリル、ポリプロピレン、テフロン等の合成
樹脂の材料から形成されており、外形は、長さ約１５０
ｍｍ、幅約１５０ｍｍ、高さ約１８０ｍｍの透明な箱体
であって、下部には支持台１３が設けられている。な
お、水槽１１は、不透明な箱体としてもよい。

【００１６】水槽１１の底部には、陽極用金属平板１４
が設置されている。この陽極用金属平板１４は、銅、ニ
ッケル、錫、白金、コバルト等、試験するめっきの種類
に応じて使用されるものであり、長さ約１１０ｍｍ、幅
約１１０ｍｍ、板厚約２ｍｍの平板である。この板厚
は、電気めっき試験による消耗が考慮されて約２ｍｍと
されている。

【００１７】この陽極用金属平板１４からは陽極用金属
棒１５が水槽１１の側部に沿って上方に延び出してい
る。この陽極用金属棒１５は、配線１６により整流器１
７のプラス極１７ａに接続されている。また、陽極用金
属棒１５は、めっき液１２が注入された際、めっき液１
２に接する部分が絶縁されている。

【００１８】整流器１７は、電気めっき試験装置１に電
力を供給するためものであり、内部にダイオードブリッ
ジ回路等の整流回路や平滑回路を備えたものであって、
直流の電圧が０〜８０［Ｖ］、直流の電流が０〜６０
［Ａ］出力できるようになっている。

【００１９】図２（ａ）に示すように、陽極用金属平板
１４の約１ｃｍ上方には、陽極用金属平板１４と後述す
る陰極用金属平板２１との間に発生される電流分布のう
ち、陰極用金属平板２１の端の部分に集中する電流線を
遮蔽するための遮蔽板１８が設置されている。この遮蔽
板１８は、絶縁材料であるプラスチックで形成されてお
り、長さ約１０５ｍｍ、幅約８ｍｍ、板厚約５ｍｍであ
る。遮蔽板１８の材料としては絶縁材料であればどのよ
うなものでも使用が可能である。遮蔽板１８には、陰極
用金属平板２１の中央の電流線を通過するため、直径約
４８ｍｍで円形の開口部１８ａが形成されている。遮蔽
板１８からは、図１に示すように、遮蔽板１８と同一材
料で形成されている支持部材１９が水槽１１の側部に沿
って上方に延び出し、水槽１１の上部にネジ２０により
取り付けられ、さらに、後述する陰極用金属棒２３を支
持受けするための湾曲した支持受部１９ａが設けられ、
水槽１１内の中央に延び出している。

【００２０】図２（ａ）に示すように、遮蔽板１８の約
１ｃｍ上方には、陰極用金属平板２１（以降、テスト試
験片２１とも称することとする）が陽極用金属平板１４
に対して平行に設置されている。テスト試験片２１は、
形状が直径約６４ｍｍの円形の平板であり、材料が銅、
黄銅、鉄、アルミニウム等、めっき試験の種類に応じて
使用されるものである。使用前は、図２（ｂ）に示すよ
うに、テスト試験片２１の両面にシールが貼付されてお
り、使用するときは、水槽１１内に設置した際に陽極用
金属平板１４側になる試験面２１ａに貼付されているシ
ールが剥がされる。なお、試験面２１ａの反対側の面２
１ｂにはシールが依然として貼付されており、絶縁され
ているようにする。このテスト試験片２１は、その中心
がネジ２２により陰極用金属棒２３に接続されている。
図１に戻り、陰極用金属棒２３は、モータ２４にジョイ
ント２４ａにより取り付けられており、その上部は、ス
リップリング２３ａを介して配線２６に接続されてい
る。また、陰極用金属棒２３は、めっき液１２に接する
部分が絶縁されている。

【００２１】モータ２４は、陰極用金属棒２３を回転駆
動させるためのものであり、支持台２５に固定されてい
る。このモータ２４の回転速度は、０〜２４００ｒｐｍ
に変えられるようになっている。スリップリング２３ａ
に接続されている配線２６は、電流計２７を介して整流
器１７のマイナス極１７ｂに接続されている。また、配
線１６と配線２６との間には、電気めっき試験装置１に
印加される電圧を測定するための電圧計２８が挿入され
ている。

【００２２】次に、本実施の形態の電気めっき試験装置
１のめっき試験方法について図２（ｂ）及び図３を参照
して説明する。図３は、電気めっき試験装置１の電気め
っき試験方法を説明する図であり、図３（ａ）は、図２
（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、図３（ｂ）は、
テスト試験片２１の試験面２１ａを説明する図である。

【００２３】まず、テスト試験片２１の試験面２１ａに
貼付されているシールが剥がされ、陽極用金属平板１４
及びテスト試験片（陰極用金属平板）２１が脱脂、酸洗
い等の前処理が行われる。そして、陽極用金属平板１４
が、めっき液１２の入れられた水槽１１の底部に設置さ
れる。めっき液１２は、水槽１１の約８０％〜９０％を
満たすように注入される。

【００２４】次に、図２（ｂ）に示すように、陰極用金
属棒２３にネジ２２によりテスト試験片２１が取り付け
られる。このとき、テスト試験片２１は、試験面２１ａ
が図中下向きになるように、陰極用金属棒２３に取り付
けられる。そして、陰極用金属棒２３が取り付けられた
テスト試験片２１が、水槽１１内に設置されている遮蔽
板１８の約１ｃｍ上方に、図３（ａ）に示すように、テ
スト試験片２１の中心と遮蔽板１８の開口部１８ａの中
心とが一致するように設置される。

【００２５】次いで、電源が入れられ、試験するめっき
の種類に応じて、電流計２７と電圧計２８を確認しつ
つ、整流器１７の電圧及び電流、並びにモータ２４の回
転数が調整され、電気めっき試験装置１が所定時間稼働
される。

【００２６】すなわち、陽極用金属平板１４とテスト試
験片２１との間に電圧が印加され、陽極用金属平板１４
とテスト試験片２１との間に電場が生じる。生じた電場
による電流分布のうち、テスト試験片２１の端の部分に
集中する電流線は、遮蔽板１８により遮蔽され、テスト
試験片２１の試験面２１ａ上に発生される電流密度がほ
ぼ同一となる。

【００２７】より詳細には、図３（ｂ）に示すように、
試験面２１ａ上では、陽極用金属平板１４とテスト試験
片２１との間に発生される電流分布のうち、テスト試験
片２１の端の部分に集中する電流線が遮蔽され、境界線
２１ａａの内側の領域である領域２１ａｂ上に発生され
る電流分布がほぼ同一とされると共に、その影響で境界
線２１ａａの外側の領域である外周端領域２１ａｃに集
中する電流線が遮蔽される。従って、領域２１ａｂ上に
発生される電流密度がほぼ同一となっている。なお、本
実施の形態のような陽極用金属平板１４、遮蔽板１８、
及びテスト試験片２１の設定位置では、領域２１ａｂ
が、中心から約５ｍｍ〜約２５ｍｍまでとなり、外周端
領域２１ａｃが、中心から約２５ｍｍ〜外周までとな
る。

【００２８】このように電流密度がほぼ同一にされたテ
スト試験片２１が、図３（ａ）に示すように、陽極用金
属平板１４と平行を維持しつつ、モータ２４により所定
の回転数で回転されている。すなわち、回転しているテ
スト試験片２１は、図３（ｂ）に示すように、回転中心
から外側に向かうにつれて同心円状に回転速度が大きく
なっており、テスト試験片２１の試験面２１ａ上には、
回転中心から外側に向かうにつれて同心円状に攪拌速度
の異なる電気めっき試験条件が実現される。従って、テ
スト試験片２１の試験面２１ａ上には、電流密度が同一
で、攪拌速度が異なる電気めっき試験条件が実現されて
いる。

【００２９】所定時間の後に、電気めっき試験装置１の
電源が切られ、陰極用金属棒２３がモータ２４から取り
外され、水槽１１より陰極用金属棒２３が引き上げられ
る。そして、陽極用金属棒２３からテスト試験片２１が
取り外される。

【００３０】このようにして取り外されたテスト試験片
２１の試験面２１ａ上には、電流密度が同一で、攪拌速
度が回転中心から外側に向かって同心円状に大きくなっ
た場合のめっきの析出状況が現れている。その解析は、
ハルセル試験と同様にして行われ、めっきの析出状態、
めっき液の組成、温度等、設定した種々の電着条件の解
析が可能となる。また、解析の際には、上述した理由に
より、試験面２１ａ上の領域２１ａｂのみを解析し、外
周端領域２１ａｃは無視する。

【００３１】以上のように、本実施の形態の電気めっき
試験装置１によれば、陽極用金属平板１４とテスト試験
片２１を平板とし、陽極用金属平板１４とテスト試験片
２１を平行に設置し、かつ陽極用金属平板１４とテスト
試験片２１との間に発生される電流分布のうち、テスト
試験片２１の端に集中する電流線を遮蔽板１８により遮
蔽するので、テスト試験片２１上に発生する電流密度を
ほぼ同一にすることができ、かつ、テスト試験片２１を
回転させるので、回転中心から外側に向かって同心円状
に攪拌速度を大きくすることができるため、電流密度が
同一で、攪拌速度が異なる電気めっき試験を行うことが
できる。

【００３２】また、本実施の形態の電気めっき試験装置
１によれば、テスト試験片２１を円形としたので、めっ
き液１２中でテスト試験片２１を回転しやすく、攪拌速
度の不均一性を最小限にすることができ、同一の電流密
度で、異なる攪拌速度の電気めっき試験を容易にかつよ
り正確に行うことができる。

【００３３】なお、本実施の形態の電気めっき試験装置
１においては、陽極用金属平板１４と遮蔽板１８との距
離、及び遮蔽板１８とテスト試験片２１との距離を約１
ｃｍに設定したが、さらにテスト試験片２１上に発生さ
れる電流密度をより同一にすることができるような間隔
に設定変更することができる。

【００３４】また、本実施の形態の電気めっき試験装置
１においては、テスト試験片２１を円形としたが、円形
に限らず、どのような形状でもよい。どのような形状の
テスト試験片でも金属平板であれば回転させることによ
り、回転中心から外側に向かって同心円状に攪拌速度の
異なる電気めっき試験条件を実現することができる。

【００３５】図４は、本実施の形態の電気めっき試験装
置１を用いて実際に実施し、テスト試験片２１上の電流
密度が６０［Ａ／ｄｍ² ］の場合と１２０［Ａ／ｄ
ｍ² ］の場合に分けて、攪拌速度が１００ｒｐｍ（３〜
１９ｍ／分），４００ｒｐｍ（１２〜７５ｍ／分），１
６００ｒｐｍ（５０〜３００ｍ／分），２４００ｒｐｍ
（７５〜４５０ｍ／分) の場合における電気めっき試験
の試験結果を示すものである。図中、黒点は、ピットを
示している。

【００３６】電流密度が６０［Ａ／ｄｍ² ］の場合に
は、１００ｒｐｍ( ３〜１９ｍ／分)ではめっきに均一
性がなく、ピットがまばらに点在して形成されている
が、攪拌速度が大きくなるにつれて徐々に中心に集ま
り、攪拌速度が２４００ｒｐｍ( ７５〜４５０ｍ／分)
の場合では点在したピットは確認されず、めっきが均一
になっていることが確認できる。

【００３７】電流密度が１２０［Ａ／ｄｍ² ］の場合に
は、１００ｒｐｍ( ３〜１９ｍ／分) ではめっきに均一
性がなく、ピットが渦巻き状に点在して形成されている
が、攪拌速度が大きくなるにつれて徐々に中心に集ま
り、攪拌速度が２４００ｒｐｍ( ７５〜４５０ｍ／分)
の場合では点在したピットは確認されず、めっきが均一
になっていることが確認できる。

【００３８】このように、本実施の形態の電気めっき試
験装置１では、電流密度が同一で、攪拌速度が異なる電
気めっき試験を容易に行えることがわかる。また、本実
施の形態の電気めっき試験装置１は、高速電気めっき試
験にも適用できることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の電気め
っき試験装置によれば、陽極用金属平板と陰極用金属平
板を平行に設置し、かつ、陽極用金属平板と陰極用金属
平板との間に遮蔽板を挿入し、陰極用金属平板を回転さ
せるので、電流密度が同一で、攪拌速度が異なる電気め
っき試験を行うことができる。

【００４０】請求項２に記載の電気めっき試験装置によ
れば、請求項１に記載の陰極用金属平板が円形であるた
め、めっき液を攪拌しやすく、攪拌速度の不均一性を最
小限にすることができ、同一の電流密度で、異なる攪拌
速度の電気めっき試験をより正確に行うことができる。

【００４１】請求項３に記載の電気めっき試験方法によ
れば、めっき液が注入されている水槽内に設置された陽
極用金属平板と、陽極用金属平板に対して平行に設置さ
れている陰極用金属平板との間に、直流電源により電圧
が印加され、陰極用金属平板が回転されるので、同一の
電流密度で、異なる攪拌速度の電気めっき試験が行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電気めっき試験装置１の
外観の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態の電気めっき試験装置１の
要部の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態の電気めっき試験装置１の
電気めっき試験方法を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態の電気めっき試験装置１を
用いた電気めっき試験の試験結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 電気めっき試験装置 １１ 水槽 １２ めっき液 １３ 支持台 １４ 陽極用金属平板 １５ 陽極用支持棒 １６，２６ 配線 １７ 整流器（直流電源） １７ａ プラス極 １７ｂ マイナス極 １８ 遮蔽板 １８ａ 開口部 １９ 支持部材 １９ａ 支持受部 ２０，２２ ネジ ２１ テスト試験片（陰極用金属平板） ２１ａ 試験面 ２１ｂ 反対側の面 ２１ａａ 境界線 ２１ａｂ 領域 ２１ａｃ 外周端領域 ２３ 陰極用金属棒 ２３ａ スリップリング ２４ モータ ２４ａ ジョイント ２５ 支持台 ２７ 電流計 ２８ 電圧計

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき液が注入される水槽と、 前記水槽内に設置される陽極用金属平板と、 前記水槽内に、前記陽極用金属平板に対して平行に設置
   される陰極用金属平板と、 前記陽極用金属平板と前記陰極用金属平板との間に電圧
   を印加させる直流電源と、 前記陽極用金属平板と前記陰極用金属平板との間に挿入
   される、開口部を有する遮蔽板と、 前記陰極用金属平板を回転させるモータとを備えること
   を特徴とする電気めっき試験装置。
2. 【請求項２】 前記陰極用金属平板は円形であることを
   特徴とする請求項１に記載の電気めっき試験装置。
3. 【請求項３】 めっき液が注入されている水槽内に設置
   された陽極用金属平板と、前記陽極用金属平板に対して
   平行に設置されている陰極用金属平板との間に、直流電
   源により電圧を印加させ、前記陰極用金属平板を回転さ
   せることを特徴とする電気めっき試験方法。