JP5629851B2 - 複合めっき処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
(1)粒子を分散させためっき浴中に浸漬した被めっき物上に、前記粒子を含む複合めっき被膜を形成する複合めっき処理方法において、被めっき物に2つ以上の振動モードの超音波振動を加えながら被めっき物上に複合めっき被膜を形成することを特徴とする複合めっき処理方法。
(2)前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードを位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振することを特徴とする請求項1記載の複合めっき処理方法。
(3)前記振動体および前記被めっき物が円板形状であり、前記2つの縮退した同形のn次の定在波モードが2つの縮退した同形の円周方向n次の定在波モードであり、前記屈曲進行波が前記被めっき物上の円周方向に励振することを特徴とする請求項1ないし2記載の複合めっき処理方法。
(4)前記振動モードが2つ以上の異形の定在波モードであり、前記定在波モードを逐次的に励振すること、もしくは前記定在波モードを互いの位相を変化させながら同時に励振することを特徴する請求項1に記載の複合めっき処理方法。
(5)前記粒子がカーボンナノチューブ又は硬質砥粒のいずれかを単独で含むかそれらを混合して含むものである請求項1ないし4記載の複合めっき処理方法。
(6)粒子を分散させためっき浴と、被めっき物を固定する振動体と、前記振動体に連結され、前記振動体に超音波振動を加振する複数の超音波振動源と、前記複数の超音波振動源の振動振幅、位相、周波数を制御・発振する超音波振動源制御装置とを有し、2つ以上の振動モードの超音波振動を被めっき物に励振できる複合めっき処理装置。
(7)前記複合めっき処理装置のうち、前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードの位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振することを特徴とする装置のうち、前記振動体の被めっき物と接する面の反対面が超音波振動源の固定面であり、前記屈曲進行波の進行方向にn等分したn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に1つ目のn次の定在波モードを励振する。さらに、進行波の進行方向にn等分したn個の領域を、進行方向に半個分ずらしたn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に2つ目のn次の定在波モードを励振する。この2つのn次の定在波モードを同時にかつ位相差が90度となるように前記超音波振動源制御装置により超音波振動源の各位相を制御することを特徴とする前記記載の複合めっき処理装置。
(1)粒子31を分散させためっき浴3に浸漬した被めっき物1上に、複合めっき被膜12を形成する複合めっき処理方法において、振動振幅、位相、周波数を制御できる複数の超音波振動源を具備した振動体4に被めっき物1を固定し、被めっき物1に超音波振動を励振し、さらにその超音波振動により被めっき物表面1e近傍に発生する超音波音場により粒子31の凝集体31を分散させ、粒子31をほぼ単分散の状態に維持し、電解めっきあるいは無電解めっきにより複合めっき被膜12を形成することにより、粒子31を均一に含有した複合めっき被膜12を得ることができる。このとき、図1(a)のように、被めっき物1表面に定在波の単一振動モードだけ励振された場合、振動の節1a,1bを移動できず、振動の不均一に起因する凝集体32が複合めっき被膜12に取り込まれるという課題がある。本発明では、2つ以上複数の振動モードを励振し、その2つ以上の振動モードの振幅、位相、周波数を制御することにより、振動の節1a,1bを時間的に変化させることができる。振動のほとんどない節の位置が固定されないため、被めっき物1の全面で超音波振動を励振でき、振動の不均一に起因する凝集体31の複合めっき被膜12へ取り込みを防ぐことができる。前記複合めっき処理は、めっき浴中に対極を配置し、対極と被めっき物との間に直流電解、直流パルス電解、PRパルス電解(周期的に極性が変化するパルスを用いる電解)のいずれかを印加する電解めっき処理、あるいは無電解めっき処理であってもよく、被めっき物が導電性物質であっても非導電性物質であっても広く応用できる。
(2)前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードを、位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振しながら複合めっき処理を行うことにより、振動の節1a,1bを被めっき物上に定在させることなく、A方向もしくはB方向に連続的に移動させて、局所的な振動の不均一を防ぐことができるため、均一で大面積複合めっき被膜を形成できる。被めっき物が、板形状の表面に微細パターンを形成した電鋳型である場合には、複合めっき被膜による大面積ナノインプリント用金型の作製に適用できる。
(3)前記振動体および前記被めっき物が円板形状であり、前記2つの縮退した同形のn次の定在波モードが2つの縮退した同形の円周方向n次の定在波モードであり、前記屈曲進行波が前記被めっき物上の円周方向に励振しながら、複合めっき処理を行うことにより、円形の被めっき物に効率よく、均一な複合めっき被膜を形成することができる。特に、外周部での振動を均一にできるため、円環型の複合めっき被膜となる電着ブレードなどの作製に、有効な手段となる。
(4)前記振動モードが2つ以上の異形の定在波モードであり、前記定在波モードを逐次的に励振すること、もしくは前記定在波モードを互いの位相を変化させながら同時に励振することにより、振動の節1a,1bを被めっき物上に定在させることなく、不規則に移動させて、局所的な振動の不均一を防ぐことができるため、均一で大面積複合めっき被膜を形成できる。
(5)前記粒子がカーボンナノチューブ等のフィラー又はダイヤモンド砥粒のような硬質砥粒を単独又は混合してものである複合めっきであり、超音波振動なしでは均一なめっき被膜を形成することが困難なカーボンナノチューブ複合めっきの大面積化が可能となる。さらにダイヤモンド砥粒の集中度を制御した電鋳ブレードの製造、さらにはカーボンナノチューブを複合し機能性を付与した電鋳ブレードの製造などに広く適用できる。
(6)粒子を分散させためっき浴と、被めっき物を固定する振動体と、前記振動体に連結され、前記振動体に超音波振動を加振する複数の超音波振動源と、前記複数の超音波振動源の振動振幅、位相、周波数を制御・発振する超音波振動源制御装置とを有し、2つ以上の振動モードの超音波振動を被めっき物に励振できる複合めっき処理装置により、前記(1)〜(5)の効果を有する複合めっき処理が可能となる。さらに、被めっき物に超音波振動を与える本装置では超音波振動源の数を増やすことにより、振動体の振動面のサイズをスケールアップできることから、大面積化のために詳細な設計が必要となるホーン型の超音波加振装置に比べて、安価なシステムでスケールアップが可能である。また、
めっき浴中に超音波加振用ホーンを使用しないので、前記ホーンによるめっき浴の汚染を防止できる。
(7)前記複合めっき処理装置のうち、前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードを位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振することを特徴とする装置のうち、前記振動体の被めっき物と接する面の反対面が超音波振動源の固定面であり、前記屈曲進行波の進行方向にn等分したn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に1つ目のn次の定在波モードを励振する。さらに、進行波の進行方向にn等分したn個の領域を、進行方向に半個分ずらしたn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に2つ目のn次の定在波モードを励振する。この2つのn次の定在波モードを同時にかつ位相差が90度となるように前記超音波振動源制御装置により超音波振動源の各位相を制御することを特徴とする前記複合めっき処理装置により、前記(1)〜(3)、(5)の効果を有する複合めっき処理を行うことができる。
同じ構造の装置を用いて、2つ以上の異形の定在波モードであり、前記定在波モードを逐次的に励振すること、もしくは前記定在波モードを互いの位相を変化させながら同時に励振することにより、振動の節1a,1bを被めっき物上に定在させることなく、不規則に移動させて、局所的な振動の不均一を防ぐこともできる。
複合めっき処理が電解めっき処理の場合は、めっき浴3を電解めっき浴とし、めっき浴3中には、対極2を浸漬させ、電源9に接続する。対極と被めっき物との間に直流電解、直流パルス電解、PRパルス電解のいずれかを印加する電解めっき処理を行う。
複合めっき処理が無電解めっき処理の場合は、めっき浴3を無電解めっき浴とし、図2に示された対極2と電源9は省略される。
図3は、振動体4に現れたある瞬間の超音波振動の波形を表し、実線の形状は、めっき浴側に突き出た波形であり、点線は、反対側に突き出た波形である。この凸部および凹部は円の中心を回転軸として回転する。図3の場合は、同形縮退型振動モードを2相駆動したもので、4個の超音波振動源5をそれぞれ振幅の位相を時間的にも空間的にも90度ずらして、縮退した定在波を互いに位相を変えて同時に励振することにより定在波モードを回転させて、進行波を発生させている。進行波は、位相90度を進ませるか遅らせるかにより、その進行方向を矢印A又はB方向に変更できる。これとは別に、縮退している定在波の縮退を解き,元の共振周波数で励振して、進行波を得るように調整しても良い。また、図3の場合、位相のずらし方を90度以外に設定することで軸非対称な進行波、位相差を時間的に変化させることで、複数の定在波を時間的に変化させて励振することができる。
1a 時刻aにおける節(振動しない箇所)
1b 時刻bにおける節(振動しない箇所)
1c 時刻aにおける振動を加えたときの被めっき物表面
1d 時刻bにおける振動を加えたときの被めっき物表面
1e 振動を加えないときの被めっき物表面
2 対極
3 めっき浴
31 フィラー、又は硬質砥粒又はそれらの混合粒子
4 振動体
41 振動遮断溝
5 超音波振動源
51 超音波振動源制御装置
6 めっき漕
7 ベース
8 基台
9 めっき電源
12 めっき被膜
Claims (7)
- 粒子を分散させためっき浴中に浸漬した被めっき物上に、前記粒子を含む複合めっき被膜を形成する複合めっき処理方法において、被めっき物に2つ以上の振動モードの超音波振動を加えながら被めっき物上に複合めっき被膜を形成することを特徴とする複合めっき処理方法。
- 前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードを、位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振することを特徴とする請求項1記載の複合めっき処理方法。
- 前記振動体および前記被めっき物が円板形状であり、前記2つの縮退した同形のn次の定在波モードが2つの縮退した同形の円周方向n次の定在波モードであり、前記屈曲進行波が前記被めっき物上の円周方向に励振することを特徴とする請求項1または2記載の複合めっき処理方法。
- 前記振動モードが2つ以上の異形の定在波モードであり、前記定在波モードを逐次的に励振すること、もしくは前記定在波モードを互いの位相を変化させながら同時に励振することを特徴する請求項1に記載の複合めっき処理方法。
- 前記粒子がカーボンナノチューブ又は硬質砥粒のいずれかを単独で含むかそれらを混合して含むものである請求項1ないし4の一つに記載の複合めっき処理方法。
- 粒子を分散させためっき浴と、被めっき物を固定する振動体と、前記振動体に連結され、前記振動体に超音波振動を加振する複数の超音波振動源と、前記複数の超音波振動源の振動振幅、位相、周波数を制御・発振する超音波振動源制御装置とを有し、2つ以上の振動モードの超音波振動を被めっき物に励振できる複合めっき処理装置。
- 前記複合めっき処理装置のうち、前記振動体および前記被めっき物が板形状であり、前記振動モードが2つの縮退した同形のn次の定在波モードであり、その2つの振動モードを、位相を変えて同時に励振することにより、被めっき物上に屈曲進行波を励振することを特徴とする装置であって、前記振動体の被めっき物と接する面の反対面が超音波振動源の固定面であり、前記屈曲進行波の進行方向にn等分したn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に1つ目のn次の定在波モードを励振し、さらに、進行波の進行方向にn等分したn個の領域を、進行方向に半個分ずらしたn個の領域のうち少なくとも1個の領域に超音波振動源が固定されており、前記超音波振動源制御装置によりn個の領域のうち隣り合う領域の変位振幅の位相差が180度になるように超音波振動源の各位相を制御し、被めっき物に2つ目のn次の定在波モードを励振し、この2つ目のn次の定在波モードを同時にかつ位相差が90度となるように前記超音波振動源制御装置により超音波振動源の各位相を制御することを特徴とする請求項6記載の複合めっき処理装置。
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