JP5795514B2

JP5795514B2 - 連続メッキ装置

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Publication number: JP5795514B2
Application number: JP2011214301A
Authority: JP
Inventors: 朝裕野田
Original assignee: Almex Pe Inc
Current assignee: Almex Pe Inc
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: KR20130035201A; US20130081939A1; CN103031588B; KR101475396B1; DE102012018393B4; CN103031588A; TWI564431B; JP2013072131A; DE102012018393A1; TW201333262A

Description

本発明は、メッキ槽内を連続搬送されるワークに給電してワークをメッキする連続メッキ装置に関する。

本願出願人による特許文献１に、共通陽極電極と、分割陰極レールを用いた電流制御方法が開示されている。この方法は、特許文献１の図１に示すように、例えば５つのユニットが、対応する５つの分割陰極レール（陰極中継部材）を介して、メッキ槽ユニット内を連続搬送される最大５個のワークに一定の電流密度（Ａ／ｄｍ ^２）となるように給電する。５つの電源ユニットは、ワーク全面が共通陽極電極と対向している全部浸漬状態では、設定電流値（Ａ／ｄｍ^２）にて定電流制御する。さらに、最上流の電源ユニットは、メッキ槽内に搬入される部分浸漬状態のワークと共通陽極電極とが対向する電解面積に基づいて、電流を漸増制御する。最下流の電源ユニットは、メッキ槽ユニット内より搬出される部分浸漬状態のワークと共通陽極電極とが対向する電解面積に基づいて、電流を漸減制御する。

こうして、ワーク毎に設定された電流値で連続メッキを行うことができ、設定電流値に応じた膜厚で各ワークに均一かつ高品質なメッキ皮膜を形成することができる。

特開２００９−１３２９９９号公報

特許文献１では、メッキ槽と並列で分割陰極レールを配置する必要があり、連続メッキ槽装置の横幅が増大する。それにより、装置の設置面積が増大する。

特許文献１では、ロット単位で流れる全てのワークを対象として、部分浸漬状態では電流値を漸増または漸減制御する必要があり、制御が複雑化してしまう。

また、メッキ槽内にて全部浸漬状態となるワークの数をＮとすると、メッキ槽内の上流側及び下流側にて部分浸漬状態となる場合のワーク数は（Ｎ＋１）となる。よって、分割陰極レールと電源ユニットの数はそれぞれ（Ｎ＋１）個必要となる。

本発明の幾つかの形態は、複数の分割陰極レールを用いることなく、設定電流値に応じた膜厚で各ワークにメッキ皮膜を形成する連続メッキ装置を提供することができる。

本発明の他の幾つかの形態は、さらに電源数を減少させた連続メッキ装置を提供することができる。

本発明のさらに他の形態は、ロット単位の最初と最後のワークについてのみ電流値の漸増または漸減制御すればよく、ロット単位で流れる全てのワークを対象とした電流値の漸増または漸減制御が必要のない連続メッキ装置を提供するができる。

本発明のさらに他の形態は、ワークサイズが変更されても陽極電極を変更する必要がなく、電流値の漸増または漸減制御の必要がない連続メッキ装置を提供することができる。

（１）本発明の一態様は、
メッキ液を収容し、搬送路に沿って連続搬送される複数のワークを同時にメッキするメッキ槽と、
前記複数のワークをそれぞれ保持する複数の搬送治具を介して前記複数のワークと電気的に接続される共通陰極電極と、
前記メッキ槽内にて前記搬送経路と対向配置される複数の分割陽極電極と、
前記複数の分割陽極電極の各一つと前記共通陰極電極とに接続され、前記複数の分割陽極電極に供給される電流をそれぞれ独立して制御する複数の電源と、
を有する連続メッキ装置に関する。

本発明の一態様によれば、従来技術とは異なり陽極電極を分割しているので、ワークに接続される分割陰極レールが不要となり、ワークは搬送治具を介して共通陰極電極に接続されれば良い。よって、連続メッキ装置の横幅を狭くすることができる。また、共通陰極電極に接続される複数のワークは、隣り合うワーク同士がわずかな隙間をもって連続搬送されるので、１枚のワークが分割陽極電極と対向している時でも２枚のワークが分割陽極電極と対向している時でも、一つの分割陽極電極と対向するワークの総電解面積はほぼ等しい。よって、連続搬送中は分割陽極電極を定電流制御すれば済む。

（２）本発明の一態様では、前記複数の分割陽極電極の各々は、前記複数のワークの各々の第１面と対向する第１電極と、前記複数のワークの各々の第２面と対向する第２電極とを含むことができる。こうすると、ワークの両面をメッキすることができる。

（３）本発明の一態様では、前記複数の電源の各々は、前記第１電極に通電する第１電源と、前記第２電極に通電する第２電源と、を含み、前記第１電源及び前記第２電源がそれぞれ独立して電流値を設定することができる。

こうすると、ワークの両面でメッキ対象面積が異なる場合に、ワークの両面で異なる電流値に設定できる。

（４）本発明の一態様では、前記ワークの前記搬送方向に沿った長さをＬ１と、前記複数の陽極電極の各々の前記搬送方向に沿った長さをＬ２としたとき、実質的にＬ１＝Ｌ２を満たすことができる。

メッキ槽内にて全部浸漬状態となるワークの数をＮとすると、メッキ槽内の上流側及び下流側にて部分浸漬状態となる場合にメッキ槽内に配置されるワーク総数が（Ｎ＋１）となっても、分割陽極電極及び電源の数はそれぞれＮ個で済み、特許文献１のように（Ｎ＋１）個の電源が必要なものと比較すると、高価な電源の数を減少させることができる。つまり、実質的にＬ１＝Ｌ２を満たすことで、電源の必要個数を最小限とすることができる。

（５）本発明の一態様では、前記メッキ槽には、ロット単位で前記複数のワークが供給され、同一ロットの最先のワークが前記複数の分割陽極電極の各一つと対向する時に、前記複数の分割陽極電極の各一つと前記最先のワークとが対向する電解面積に基づいて、前記複数の分割陽極電極の各一つを前記複数の電源の対応する各一つが電流値を漸増制御し、同一ロットの最後のワークが前記複数の分割陽極電極の各一つと対向する時に、前記複数の分割陽極電極の各一つと前記最後のワークとが対向する電解面積に基づいて、前記複数の分割陽極電極の各一つを前記複数の電源の対応する各一つが電流値を漸減制御することができる。

つまり、ロット単位の最初と最後のワークについてのみ電流値の漸増または漸減制御すればよく、ロット単位で流れる全てのワークを対象とした電流値の漸増または漸減制御が必要なくなる。

（６）本発明の一態様では、前記ワークの前記搬送方向に沿った長さをＬ１と、前記複数の分割陽極電極の各々の前記搬送方向に沿った長さはＬ２とし、ｎを２以上の整数としたとき、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たすことができる。

こうすると、分割陽極電極の長さをワークサイズに合わせる必要がないので、ワークサイズが変更されても分割陽極電極を交換する必要はない。

（７）本発明の一態様では、前記メッキ槽には、ロット単位で前記複数のワークが供給され、前記複数の電源の各々は、前記ロット単位の最初から最後まで、前記複数の分割陽極電極の各々を定電流制御することができる。

ワークの長さＬ１と陽極電極の長さＬ２とが、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たす場合には、個々の陽極電極が担当する電解面積が狭くなるので、ロット単位の最初又は最後のワークが通過する場合でも、電流値を漸増または漸減させる必要がなくなる。

（８）本発明の一態様では、前記メッキ槽は、前記複数のワークの各一つと対向する位置に、前記ワークに向けて前記メッキ液を噴射する複数のノズルが前記搬送方向に沿って設けられ、前記複数の分割陽極電極の各々を、隣り合う各２つのノズルの間に配置することができる。

ワークの長さＬ１と分割陽極電極の長さＬ２とが、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たす場合には、分割陽極電極の長さＬ２は２つのノズル間の距離よりも短くできる。よって、複数の分割陽極電極の各々を、隣り合う各２つのノズルの間に配置することができる。それにより、分割陽極電極とワークとの間の距離が短くなって、分割陽極電極とワークとの間に介在するメッキ液の電気抵抗が小さくなり、分割陽極電極からワークに供給される電流密度を高めて高速メッキが可能となる。

（９）本発明の一態様では、前記複数の分割陽極電極の各々は、横断面の輪郭を円とすることができる。

分割陽極電極が平面視で矩形であるとすると、ワークの被処理面から分割陽極電極までの距離は一定となり、この一定距離の狭い範囲に噴出されたメッキ液が集中し、逃げ場がなくなる。分割陽極電極の横断面の輪郭を円とすると、分割陽極電極の中心線から離れるほど、ワーＷの被処理面と分割陽極電極との間の距離が拡大し、それによりメッキ液の逃げ場が確保される。

本発明の第１実施形態に係る連続メッキ装置の概略平面図である。連続メッキ装置の概略断面図である。図３（Ａ）（Ｂ）は一つの分割陽極電極に１枚のワークのみが対向しても、２枚以上のワークが対向しても、電解面積が実質的に等しいことを説明する図である。一つの分割陽極電極に１枚のワークのみが対向した搬送状態を示す図である。図５（Ａ）（Ｂ）はロットの最先のワークが搬入されるときの電流値の漸増制御を説明するための図である。図６（Ａ）（Ｂ）はロットの最後のワークが搬出されるときの電流値の漸減制御を説明するための図である。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、本発明の第２実施の形態を説明するための説明図である。ワークと陽極板との間にノズルを有する従来技術を示す図である。本発明の第３実施の形態を説明するための説明図である。分割陽極電極の横断面を円とした例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．第１実施形態
連続メッキ装置は、図１に示すように少なくとも一つのメッキ槽１０を有する。好ましくは、複数のメッキ槽ユニット１０−１〜１０−３をワーク５０の搬送方向Ａに沿って連結することができる。

メッキ槽ユニット１０は、図２に示すようにメッキ液１１を収容し、図１に示す搬送方向Ａに沿って連続搬送される複数のワークＷを同時にメッキする。

図２に示すように、メッキ槽１０の上方には、一枚のワークＷを保持する搬送治具２０を介してワークＷと電気的に接続される共通陰極電極３０が設けられている。なお、共通陰極電極３０は、メッキ槽１０の上方から外れた側方に配置することができる。

メッキ槽１０内にはワークＷの搬送経路と対向して配置される分割陽極電極４０（４０−１〜４０−４）を有する。分割陽極電極４０（４０−１〜４０−４）は、搬送経路の一側方に配置される第１電極４０Ａ（４０Ａ−１〜４０Ａ−４）と、他側方に配置される第２電極４０Ｂ（４０Ｂ−１〜４０Ｂ−４）を有することができる。ワークＷの片面のみメッキする場合には、搬送経路の一側方にのみ分割陽極電極４０（４０−１〜４０−４）を配置すれば良い。

分割陽極電極４０（４０−１〜４０−４）の各一つと共通陰極電極３０とに接続され、分割陽極電極４０（４０−１〜４０−４）に供給される電流をそれぞれ独立して制御する複数の電源５０（５０−１〜５０−４）が設けられている。第１電極４０Ａ（４０Ａ−１〜４０Ａ−４）に接続される電源を第１電源５０Ａ（５０Ａ−１〜５０Ａ−４）と称し、第２電極４０Ｂ（４０Ｂ−１〜４０Ｂ−４）に接続される電源を第２電源５０Ｂ（５０Ｂ−１〜５０Ｂ−４）と称する。第１電源５０Ａ（５０Ａ−１〜５０Ａ−４）と第２電源５０Ｂ（５０Ｂ−１〜５０Ｂ−４）の各々が、独立して電流値を設定することができる。

本実施形態では、従来技術とは異なり陽極電極を分割しているので、ワークＷに接続される分割陰極レールが不要となり、ワークＷは搬送治具２０を介して共通陰極電極３０に接続されれば良い。よって、連続メッキ装置の横幅を狭くすることができる。

ここで、共通陰極電極３０に接続される複数のワークＷは、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように隣り合うワークＷ同士がわずかな隙間Ｇをもって連続搬送される。その理由は、隙間Ｇを大きくすると、ワークＷの搬送方向Ａでの両端側に電界が集中し、ワークＷの両端側のメッキ厚が厚くなるいわゆるドックボーンと呼ばれる不均一メッキが生ずるからである。隙間Ｇは電界集中が生じない程度の隙間である。

この場合、図３（Ａ）の分割陽極電極４０Ａ−２が１枚のワークのみと対向している時と、図３（Ｂ）に示す分割陽極電極４０Ａ−２が２枚のワークＷと対向している時とでは、分割陽極電極４０−Ａ２と対向するワークＷの総電解面積はほぼ等しくなる。よって、複数のワークＷが隙間Ｇを介して連続搬送されている間は、分割陽極電極４０を設定電流値（Ａ／ｄｍ^２）にて定電流制御すれば済む。つまり、メッキ槽１０を通過する複数のワークＷを一枚の連続したワークとみなすことができ、全ての分割陽極電極４０の各々で、ワークＷが移動しても電解面積が実質的に変化しないからである。

この点、特許文献１の技術では、ロット単位で流れる全てのワークを対象として、部分浸漬状態のワークＷに対しては電流値を漸増または漸減制御する必要があり、制御が複雑化してしまう。特許文献１では、２つのメッキ槽１０に跨るワークＷは、搬出側のメッキ槽の分割陰極レールと、搬入側のメッキ槽の分割陰極レールとに接触する。よって、搬出される側のメッキ槽では電流値を漸減制御し、搬出される側のメッキ槽１０では電流値を漸増制御する必要があるからである。その点本実施形態では、２つのメッキ槽１０に跨るワークＷの陰極は共通であるので、そのような複雑な制御を行う必要がない。

本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、ワークＷの搬送方向Ａに沿った長さをＬ１と、複数の分割陽極電極４０の各々の搬送方向Ａに沿った長さをＬ２としたとき、実質的にＬ１＝Ｌ２を満たすことができる。

図４に示すように、メッキ槽１０内にて全部浸漬状態となるワークの数をＮ（図４ではＮ＝４）とする。図１に示すように、メッキ槽１０内の上流側及び下流側にて部分浸漬状態となる場合にメッキ槽１０内に配置されるワーク総数は（Ｎ＋１）である（図１ではＮ＋１＝５）。図１及び図４から明らかなように、メッキ槽１０内の分割陽極電極４０（４０Ａまたは４０Ｂ）及び電源５０（５０Ａまたは５０Ｂ）の数はそれぞれＮ個（図１及び図４ではＮ＝４）で済み、特許文献１のように（Ｎ＋１）個の電源が必要なものと比較すると、高価な電源５０の数を減少させることができる。つまり、実質的にＬ１＝Ｌ２を満たすことで、電源５０の必要個数を最小限とすることができる。

本実施形態では、メッキ槽１０には、ロット単位で複数のワークＷ１〜ＷＮが供給される。図５（Ａ）に示すように、同一ロットの最先のワークＷ１が分割陽極電極４０Ａ−１〜４０Ａ−４の各一つと対向する時には、ワークＷ１の下流にはメッキ対象の他のワークが存在しない。あるいは、ワークＷ１の下流に上述した隙間Ｇを設けてワーク端部への電界集中を避けるためだけのダミーワークを設けても良い。この場合、分割陽極電極４０Ａと最先のワークＷ１とが対向する電解面積（図５（Ａ）のＬ３×ワーク高さ）に基づいて、分割陽極電極４０Ａ−１〜４０Ａ−４の各一つを電源５０Ａ−１〜５０Ａ−４の対応する各一つが電流値を漸増制御する（図５（Ｂ）参照）。

同様に、図６（Ａ）に示すように、同一ロットの最後のワークＷＮが分割陽極電極４０Ａ−１〜４０Ａ−４の各一つと対向する時には、ワークＷＮの上流にはメッキ対象の他のワークが存在しない。あるいは、ワークＷＮの上流に上述した隙間Ｇを設けてワーク端部への電界集中を避けるためだけのダミーワークを設けても良い。この場合、分割陽極電極４０Ａと最後のワークＷＮとが対向する電解面積（図６（Ａ）のＬ４×ワーク高さ）に基づいて、分割陽極電極４０Ａ−１〜４０Ａ−４の各一つを電源５０Ａ−１〜５０Ａ−４の対応する各一つが電流値を漸減制御する（図６（Ｂ）参照）。

つまり、ロット単位の最初と最後のワークＷ１，Ｗ_Ｎについてのみ電流値の漸増または漸減制御すればよく、特許文献１のようにロット単位で流れる全てのワークを対象とした電流値の漸増または漸減制御が必要なくなる。

２．第２実施形態
第２実施形態は、ワークＷの搬送方向Ａに沿った長さをＬ１と、分割陽極電極４０の各々の搬送方向Ａに沿った長さはＬ２とし、ｎを２以上の整数としたとき、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たしている。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、各々が長さＬ２の分割陽極電極４０−１，４０−２，４０−３，４０−４，…を有するメッキ槽１０にて、異なる長さＬ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ１ＣのワークＷ_Ａ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｃを搬送した状態を示している。図７（Ａ）ではｎ＝３でＬ２＜Ｌ１Ａ／３が成立し、図７（Ｂ）ではｎ＝４でＬ２＜Ｌ１Ｂ／４が成立し、図７（Ａ）ではｎ＝２でＬ２＜Ｌ１Ｃ／２が成立する。

このように、分割陽極電極４０の長さをワークサイズに合わせる必要がないので、ワークサイズが変更されても分割陽極電極４０を交換する必要はない。

本実施形態では、メッキ槽１０には、ロット単位でワークＷが供給され、複数の電源５０の各々は、ロット単位の最初から最後まで、複数の分割陽極電極４０の各々を定電流制御することができる。

ワークの長さＬ１（Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ１Ｃ）と陽極電極４０の長さＬ２とが、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たす場合には、個々の陽極電極４０が担当するｎに比例して電解面積が狭くなる。よって、図５（Ａ）または図６（Ａ）に示すようにロット単位の最初又は最後のワークＷが通過する場合でも、分割陽極電極４０がワークＷと非対向となる面積が狭く無視できるようになれば、図５（Ｂ）または及び図６（Ｂ）のように電流値を漸増または漸減させる必要がなくなる。なお、ワークＷ_Ａ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｃの長さＬ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ１Ｃは、周期的に配列される分割陽極電極の一周期の整数倍となるものに限らず、各種長さを適用できる。

３．第３実施形態
ワークと電極（陽極板）との間には、ワークにメッキ液を噴出するノズルが設けられることがある。このノズルは、特開２０００−１７８７８４号公報（図１、図３）、特開２００４−２１４００６号公報（図１）または特開昭５８−６９９８号公報（図４）等に記載されている。

従来は、図８に示すように、ワークＷと陽極板２００との間には、少なくともノズル１００の直径以上の空間を必要とする。特開昭５８−６９９８号公報には、ワークＷと陽極板２００との距離Ｓ１が１００ｍｍ以上であることが開示されている。

本実施形態では、図９に示すように、メッキ槽１０は、複数のワークＷの各一つと対向する位置に、ワークＷに向けてメッキ液を噴射する複数のノズル１００が搬送方向Ａに沿って設けられ、複数の分割陽極電極４０の各々を、隣り合う各２つのノズル１００の間に配置することができる。それにより、隣り合う各２つのノズル１００の間に、分割陽極電極４０の少なくとも一部が入り込むようにしている。

ワークＷの長さＬ１と分割陽極電極４０の長さＬ２とが、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たす場合には、分割陽極電極４０の長さＬ２は２つのノズル間の距離Ｌ５よりも短くできる。よって、複数の分割陽極電極４０の各々の少なくとも一部を、隣り合う各２つのノズル１００の間に配置することができる。それにより、分割陽極電極４０とワークＷとの間の距離Ｓ２が短くなって、分割陽極電極４０とワークＷとの間に介在するメッキ液の電気抵抗が小さくなり、分割陽極電極４０からワークＷに供給される電流密度を高めて高速メッキが可能となる。

特に、複数の分割陽極電極４０の各々は、横断面の輪郭を円とすることができる。分割陽極電極が平面視で矩形であるとすると、ワークの被処理面から分割陽極電極４０までの距離は一定となり、この一定距離の狭い範囲に噴出されたメッキ液１１が集中し、逃げ場がなくなる。分割陽極電極４０の横断面の輪郭を円とすると、分割陽極電極４０の中心線Ｂから離れるほど、ワークＷの被処理面と分割陽極電極４０との間の距離が拡大し、それによりメッキ液１１の逃げ場が確保される。

メッキ液１１の逃げ場が確保されることで、ワーク１を常にフレッシュなメッキ液と接触させることができる。また、ワークＷと、ノズル１００及び陽極電極４０との間の領域にてメッキ液の流動が足りないと、高速ノズル流の周囲に生ずる負圧領域にメッキ液が行き渡らず、特に柔軟なワークＷはノズル１００側に吸着される現象が観察された。そのため、ノズル１００から噴出されたメッキ液の逃げ場を確保することは、ワークＷが負圧領域側に吸着される現象を防止する観点からも重要である。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１０メッキ槽、１１メッキ液、２０搬送治具、３０共通陰極電極、４０，４０−１〜４０−４、４０Ａ−１〜４０Ａ−４、４０Ｂ−１〜４０Ｂ−４分割陽極電極、５０，５０−１〜５０−４、５０Ａ−１〜５０Ａ−４、５０Ｂ−１〜５０Ｂ−４電源、１００ノズル、Ａ搬送方向、Ｌ１ワークの長さ、Ｌ２分割陽極電極の長さ、Ｗワーク

Claims

メッキ液を収容し、搬送路に沿った搬送方向に連続搬送される複数のワークを同時にメッキするメッキ槽と、
前記複数のワークをそれぞれ保持する複数の搬送治具を介して前記複数のワークと電気的に接続される共通陰極電極と、
前記メッキ槽内にて前記搬送路と対向配置される複数の分割陽極電極と、
前記複数の分割陽極電極の各一つと前記共通陰極電極とに接続され、前記複数の分割陽極電極に供給される電流をそれぞれ独立して制御する複数の電源と、
を有し、
前記複数のワークの各々の前記搬送方向に沿った長さをＬ１とし、前記複数の分割陽極電極の各々の前記搬送方向に沿った長さはＬ２とし、ｎを２以上の整数としたとき、Ｌ２＜Ｌ１／ｎを満たし、
前記メッキ槽は、前記複数のワークに向けて前記メッキ液を噴射する複数のノズルが前記搬送方向に沿って設けられ、
前記複数の分割陽極電極の各々は、前記搬送方向で隣り合う各２つのノズルの間に配置され、
前記複数の分割陽極電極の各々は、横断面の輪郭が円であることを特徴とする連続メッキ装置。
請求項１において、
前記複数の分割陽極電極の各々は、前記複数のワークの各々の第１面と対向する第１電極と、前記複数のワークの各々の第２面と対向する第２電極とを含むことを特徴とする連続メッキ装置。