JP4342062B2

JP4342062B2 - 金属フェルール形成用微細円柱の製法

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Publication number: JP4342062B2
Application number: JP37335499A
Authority: JP
Inventors: 鐵男田中; 与志成河野
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001192881A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属フェルールを効率よく製造する方法に関する。特に、フェルール形成用微細円柱の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細孔パイプは、産業上有用なものである。特に、通信分野で使用されるフェルールは図１に示したように、径が０．１２６ｍｍ程度の細孔を有し、外径が２．５mmで、長さが１２mm程度の微細孔パイプである。
【０００３】
フェルールは、石英系光ファイバー接続用コネクターの構成部品の一部として使用される。光ファイバーは細くて折れやすいので、その接続のためには光ファイバーをコネクタに確実に固定する必要がある。このための光コネクター用部品が、フェルールである。即ち、光コネクターは、０．１２５ｍｍ程度の太さの光ファイバーを円筒形の管に通して固定することにより、光ファイバーの中心にあるコア同士の位置を正確に合わせて接続を図るものである。
【０００４】
現在使用されているフェルールには、ステンレス、ジルコニア又はプラスチック製のものがあるが、ジルコニア製が主流を占めている。ジルコニア製のフェルールを製造するには、まず、ジルコニア粉末と樹脂とを混合し、これを射出成型、押出成型などにより円筒形に成型する。次に、該成型物を５００℃程度の温度で加熱して樹脂分を分解除去し、更に、１２００℃程度の高温で焼成する。焼成後、所定の長さに切断し、内径の寸法だしを行うために、円筒中心部分の孔に線状のダイヤモンド研磨体を通して研磨する。この研磨作業は、手作業で行われ、正確な寸法出しが要求される。更に、中ぐり加工を行い、端面を研磨してフェルールに仕上げる。更に、内径と外径の同軸度の精度を上げるために、ワイヤセンタレス機による加工を行う。こうした、諸加工を行っても、内径、外径及び同軸度にバラツキが生じ、一個一個検査し、寸法による区分分けを行っているのが実状である。
【０００５】
ジルコニア製フェルールは、高価な射出成型機、押出成型機、金型を必要とし、また、成型機、金型の寿命が短い、ジルコニア・樹脂の成型物を５００〜１２００℃という高温で処理するためエネルギーコストが高い、中心部孔の寸法精度をだすために線状のダイヤモンド研磨体で該孔を研磨しなければならない、研磨は作業者の高度の熟練した手作業によるため生産性が低い、等の問題が指摘されている。
【０００６】
本発明は、ジルコニア製フェルールに代わって電鋳により金属フェルールを製造しようとするものである。電鋳により細孔パイプを製造することは既に知られている。例えば、特開平１１−１９３４８５号公報には、芯材の表面に金属皮膜を形成し、形成された金属皮膜を残して芯材を除去する細孔を有するチューブの製造方法が記載されている。また、特開昭５６−９０９９５号公報、特開平４−３１１５８９号公報には、薬品にて溶解できる芯線の外周面に金属を電鋳メッキし、所定の寸法に切断後、芯線を薬品で溶解除去して細径パイプを製造する方法が記載されている。
【０００７】
即ち、芯線を用意し該芯線を電導処理した後、電鋳操作により芯線の周囲に金属を電着せしめ、しかる後に芯線を適当な方法で除去して、細径を有するパイプを製造する方法である。基本的には、この方法を利用することにより、光ファイバー接続用のフェルールを製造することができる。
【０００８】
光ファイバーの外径は、規格により０．１２５ｍｍと定められており、従って、フェルールの内径は０．１２６ｍｍ程度のものになっている。フェルール自身の長さは１２ｍｍ程度で、外径は２．５ｍｍ程度である。このような、小型のしかも細径のパイプを電鋳で製造するに当たっては、種々の問題がある。
【０００９】
問題は、パイプの真円度、即ちパイプ外径を如何に均一にするか、及び、同軸性、即ち、内径と外径の軸中心を如何にして一致させるかという点にある。例えば、ステンレス製直径０．１２５ｍｍの断面が円形の線を芯線として使用し、これを陰極として電源に接続して電鋳を行うと（図２参照）、図３（ｂ）に示したように上方の径は大きく下方の径は小さい電着量の不均一な中間電鋳体が得られる。これは、電源に近いステンレス芯線部分の電流密度は大きいが、電源から遠ざかる部分ほど芯線の電気抵抗により電流密度が小さくなるからである。金属の電着量は、電流密度に比例するので、電流密度の大きい電源に近い部分ほど電着量が多く、電源から遠い部分ほど金属の電着量は少なくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
芯線の一端の外径は大きくなり、他端にいくほど外径が小さいものになるという電鋳体の径の不均一化現象は、フェルールのようにサイズの小さいものを製造する場合には、大きな問題である。フェルールの生産性を高める手段の一つとして、長尺のパイプを製造し、それを、所定の長さに切断するという方法がある。しかるに、長尺の細孔を有するフェルール用パイプの製造は、必然的に電着量が不均一になるという問題に突き当たるからである。
【００１１】
本発明は、特に、内径が０．１２６ｍｍ程度と小さいフェルール用の微細孔パイプを電鋳で製造するに際して、外径が均一で小さい内径を有し、かつ、同軸性の高いフェルールを形成するための微細円柱を効率よく製造する方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、芯線の外表面に電鋳により金属皮膜を形成しフェルール形成用微細円柱を製造するに際し、電鋳液中に浸漬された前記芯線の電源から遠端側に、抵抗率が前記芯線よりも小さく、前記芯線の長さ方向の電流密度を一定にする導電性放電体を保持させて電鋳することを特徴とする金属フェルール形成用微細円柱の製法である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記導電性放電体の抵抗率が、１０×１０^−６Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記導電性放電体の表面積が、前記芯線の外表面積の１０〜１００倍であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法である。
【００１５】
請求項４の発明は、前記芯線がステンレスであり、電鋳する金属がニッケル又はニッケルを主体とする合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法である。
【００１６】
細径を有するパイプを電鋳による製造するには、例えば、特開平１０−３３５１３５号公報によれば、まず、クロム芯材に軟磁性薄膜を電気メッキにより形成する。これをワイヤーソーで所定の長さに切断し、クロームエッチング液に浸漬してクローム芯材をエッチングして中空の円筒体を得ている。
【００１７】
この方法では、生産性を高めるためには、できるだけ長い芯線に電鋳を施し、しかる後に、所定の長さに切断する方法が推奨される。
【００１８】
既に述べたように、例えば、ステンレス製直径０．１２５ｍｍの断面が円形の線を芯線として使用して電鋳を行うと（図２参照）、図３（ｂ）に示したように一端から他端に向かって、外径が次第に小さくなる外径が不均一な電鋳体が得られる。本発明者等は、この径の不均一化の問題を解決すべく種々研究の結果、芯線の他端に導電性の放電体を保持させることにより、長尺の芯線を使用しても均一な外径を有するフェルール形成用微細円柱を製造する方法を提供するものである。芯線の他端に放電体を設け、該放電体の抵抗率や表面積を適当に選択することにより、芯線に流れる電流は事実上該放電体から流れるようになり、芯線の長さ方向の電流密度は一定になる。従って、芯線の長さ方向に沿った電着量は均一となり、外径の均一なフェルール形成用微細円柱を得ることができる。
【００１９】
該放電体は、抵抗率の比較的小さい材質からなるのが好ましい。これは、電流の放電を放電体に集中させるためである。放電体の抵抗率は、１０×１０^−６Ωｃｍ以下とする。
【００２０】
また、放電体の表面積が重要な作用をするので、放電体の表面積を慎重に決める必要がある。芯線に放電体を設けて電鋳を行った場合、当然、放電体にも電着が起こる。この際、放電体の表面積が大きいと、放電体に於ける電流密度が大きくなり、該放電体に電着する金属の量は多くなり、肝心の芯線に電着する金属の量が少なくなる。その結果として、電鋳に要する時間が極めて長いものとなる。
【００２１】
逆に、放電体の表面積が小さいと、芯線の電流密度の均一化が不充分で、芯線の長さ方向に向かって、電着量が不均一になり、均一な外径の中間電鋳体が得られないのである。従って、均一な外径を有する中間電鋳体を得るには、放電体の表面積を最適な値に設定することが重要になる。
【００２２】
放電体の最適な表面積を求める目安の一つとして、芯線当初の表面積の１０〜１００倍程度に設定するのが好ましい。芯線は、電鋳により金属が電着して次第にその径が大きくなっていく。芯線の直径が大きくなるに従い、放電体に電着する金属の量よりも、芯線に電着する金属の量が多くなっていく。即ち、芯線を電鋳液に浸漬して電鋳を開始した当初は、芯線自身よりも放電体に相対的に多い金属が電着するが、芯線に電着する金属の量が増加するに従い、芯線に優先して金属が電着するようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施形態に基づいて説明する。電鋳装置は、図２に示したようなものである。電鋳装置１０は、陽極と陰極を含む。陽極１５は、電着すべき金属であって、金属板、金属球等を使用することができる。金属球を使用する場合は、金属球を導電性を有する袋等に入れた状態で使用することができる。陽極は電源１１、例えば、電池の陽極に接続される。陰極は、電鋳を施す芯線１６であり、例えば、電池の陰極に接続される。芯線１６は、支持枠１４に支持されている。芯線１６は支持枠１４に支持された状態で、電鋳液１８に浸漬され、モータ１２で回転されながら、電鋳を施される。
【００２４】
母型に使用する芯線の材質として、ステンレス、アルミニウム又はその合金、銅又はその合金、鉄又はその合金等を好適に使用することができる。アルミニウム若しくはその合金又は銅若しくはその合金製の線を使用した場合は、酸又はアルカリ溶液で溶解するのに適しており、また、ステンレス、鉄又はその合金製の線を使用する場合は、引き抜き又は押し出しで線を除去するのに適している。更に、プラスチック製の芯線も使用することができる。この場合は、無電解メッキなどで導電処理をあらかじめ施し、芯線の除去は熱分解などで行う。
【００２５】
電鋳液１８は、目的とする電鋳金属の種類によって、決まるものである。電鋳金属としては、ニッケル、鉄、銅、コバルト、タングステン又はこれらの合金などの電鋳金属を使用することができる。これらの金属に対応して、それぞれ、電鋳液として、スルフアミン酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、スルフアミン酸第一鉄、ホウフッ化第一鉄、ピロリン酸銅、硫酸銅、ホウフッ化銅、ケイフッ化銅、チタンフッ化銅、アルカノールスルフォン酸銅、硫酸コバルト、タングステン酸ナトリウムなどの水溶液を主成分とする液を使用することができる。
【００２６】
これらのうち、特に、スルフアミン酸ニッケルを主成分とする電鋳液が、電鋳作業の容易性、製品の硬度などの物性、化学的安定性、溶接の容易性などの面から好適に使用できる。
【００２７】
本発明は、芯線の下端に導電性の放電体を設けることを特徴としている。放電体は、色々な形態をとることが可能である。例えば、図４に示したように、球状でもよいし、図５（ａ）に示したように板状でもよい。また、芯線を支持する支持枠上に、芯線に接続して放電体を設けてもよいし、図５（ｂ）に示したように支持枠の下方に放電体を設けてもよい。
【００２８】
直流電流７〜１０Ａ／ｄｍ^２程度の電流密度で、 1日間程通電を行うことにより、直径３mm程度に成長したフェルール形成用微細円柱を得る。このフェルール形成用微細円柱から母型に使用した線を引き抜き、押し出し又は酸若しくはアルカリ水溶液で溶解させるなどして、芯線１６を除去する。選択する芯線１６の金属の種類に基づいて、芯線を引き抜くか、押し出すか、酸、アルカリ等に溶解するかを決定するのがよい。
【００２９】
【実施例】
以下本発明を、実施例に基づいて説明する。断面が円形で径が０．１２６mmで長さが３５５mmのステンレス製の芯線を図２示す様に電鋳用治具にセットした。そして、放電体として、図５（ａ）のように芯線の下部に表面積０．２ｃｍ^２の銅球を接続した。一方、スルフアミン酸ニッケルを主成分とする電鋳浴に、ニッケルの金属板をセットした。そして、電鋳浴に芯線を浸漬した。芯ステンレス線を陰極、ニッケル板を陽極にして、１０Ａ／ｄｍ^２程度の電流密度で電鋳を１８時間実施した。電鋳により、平均約２．５ｍｍの径のフェルール形成用微細円柱を得た。中間電鋳体は、長さ方向に沿って外径は２．５ｍｍ±０．０５mmの範囲内にあり、均一なフェルール形成用微細円柱が得られた。また、真円度、同軸性も良好なものであった。
【００３０】
この中間電鋳体を、ＮＣ自動加工機で、長さ１２ｍｍに切断し、一方の端を中ぐり加工をした。該加工品を縦にして、中ぐり加工していない面を上にして、芯線打ち抜き機にて上から径が０．１２６ｍｍの芯線をこれより小さい径の突起を有するハンマーで叩き、加工品の下からから頭を出した芯線の一部を引き抜くことによって、芯線を除去した。端面を研磨してフェルールとした。
【００３１】
【比較例】
芯線に銅の放電体を設けない以外は、実施例１と同様にして電鋳を行った。得られた中間電鋳体は、上方の径が大きく下方の径が小さいものであった。即ち、上方の径は２．７７ｍｍで、下方の径は２．４２mm程度であった。このように、芯線の下端に導電性の放電体を設けないと、不均一な中間電鋳体しか得られないことがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
芯線の一端に放電体を設けることにより、外径が均一で、真円度、同軸度が高い、そして長尺のフェルール形成用微細円柱を製造することができる。更に、電鋳によるフェルールの製造は、高価な成型機、金型を必要とせず、設備としては安価な電鋳設備があればよい。また、高温で焼成する工程がないため、エネルギーコストが低い。更に、電鋳は寸法転写精度が極めて良いため、製品の寸法は、寸法の測定により区分分けする必要はないほど精度の良いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェルールを示す図である
【図２】電鋳装置の一例を示す図である
【図３】中間電鋳体の仕上がり状態を示す図である
【図４】放電体を設けた芯線を示す図である
【図５】放電体の例を示す図である
【符号の説明】
１フェルール
２細孔
３光ファイバー導入孔
１０電鋳装置
１１電源
１２モータ
１３回転軸
１４支持枠
１５陽極
１６芯線
１７カップリング
１８電鋳液
１９放電体

Claims

芯線の外表面に電鋳により金属皮膜を形成しフェルール形成用微細円柱を製造するに際し、電鋳液中に浸漬された前記芯線の電源から遠端側に、抵抗率が前記芯線よりも小さく、前記芯線の長さ方向の電流密度を一定にする導電性放電体を保持させて電鋳することを特徴とする金属フェルール形成用微細円柱の製法。
前記導電性放電体の抵抗率が、１０×１０^−６Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法。
前記導電性放電体の表面積が、前記芯線の外表面積の１０〜１００倍であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法。
前記芯線がステンレスであり、電鋳する金属がニッケル又はニッケルを主体とする合金であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属フェルール形成用微細円柱の製法。