JP6364954B2 - めっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種構造材の内外表面に対してめっき被膜を形成するめっき装置に関する。

構造材の内外表面には凹凸が有するものが存在する。こうした凹凸を有する表面に電気めっきを形成するめっき装置として、例えば特許文献１に記載のものが存在する。このめっき装置では、軸体の凹凸を有する外表面にめっき処理を行っている。軸体は電極に接続された状態で管状部材の中心に配置され、管状部材の下方から上方に向けてめっき液が供給される。軸体の外表面に均一なめっき被膜を形成するには、軸体の外表面と管状部材との距離が一定になるよう軸体を保持する必要がある。しかし、特許文献１では、軸体の姿勢保持が困難であるとの理由から、軸体を回転させて電流密度（単位面積当たりの電流）のばらつきを抑制し、均一なめっき被膜の形成を図っている。

特許文献２には、アルミニウム合金製歯車に対して電気Ｎｉ−Ｐめっきを施す技術が記載されている。これによれば、歯車表面に先に陽極酸化層を成形し、その上に電気Ｎｉ−Ｐめっき被膜を形成する。このめっき被膜に対して熱処理又はショットピーニング等を行い、めっき被膜の硬度の向上を図っている。ただ、歯車の凹凸の各部に対して均一なめっき被膜を形成する技術については開示されていない。

特開２０１３−６０６５８号公報 特開平９−３１６８８号公報

特許文献１のめっき装置では、軸体を回転させることで、軸体の凹部及び凸部の各々には均一な被膜が形成される。しかしながら、一般に外側に張り出した部分ほど電流密度が高いため、軸体の凸部や出っ張った角部においてめっき層が厚くなり、その結果、各部のめっき被膜を均一にするには、めっき処理面をさらに加工する必要があった。

本発明は、各種構造材の凹凸を有する処理面に対して均一なめっき被膜を形成するめっき装置を提供することを目的とする。

本発明に係るめっき装置の特徴構成は、内周面に第一凹部及び第一凸部が交互に形成された筒状のめっき対象部材の前記内周面をめっきするめっき装置であって、
前記内周面と隙間を有して対向配置される筒状部と、前記筒状部の一端側であってめっき液を前記筒状部の内側に流入させる流入孔を有する底部と、を有する仕切部材と、
前記筒状部の他端側の開口を覆うように当接する天板部を有し、前記筒状部の内側に前記筒状部の軸方向に沿って配置される棒状の電極と、を備え、
前記筒状部の内周面と前記電極との間の中空部分にめっき液の流通路が設けられ、
前記筒状部の外周面に、前記第一凸部に対向配置される第二凹部と、前記第一凹部に対向配置される第二凸部とが交互に形成され、
前記第二凸部に、前記流通路から前記第一凹部に向けてめっき液を供給する流通孔が設けられ、
前記底部の前記流入孔から前記流通路に流入しためっき液は、前記流通孔から前記第一凹部に向けて供給され、前記めっき対象部材の前記内周面と前記仕切部材の前記外周面との間の前記隙間を流通可能であり、
前記電極の前記天板部の側に、前記隙間を流通しためっき液を排出するめっき液排出部が設けられている点にある。

本構成によれば、めっき対象部材の第一凹部に対して仕切部材に設けられた流通孔からめっき液が供給され、その後にめっき対象部材の第一凸部にも第一凹部に供給されためっき液が行き渡る。このように、めっきが付着し難い第一凹部にめっき液が直接供給され、めっきが付着し易い第一凸部には第一凹部を経由してめっき液が供給されるため、めっき処理面において第一凹部と第一凸部の電流密度のばらつきが小さくなる。その結果、めっき対象部材のめっき処理面（第一凹部及び第一凸部）に均一なめっき被膜を形成することができる。
本発明に係るめっき装置においては、前記底部の前記流入孔の径又は数を変更することで、前記筒状部に供給されるめっき液の流量が調整されると好適である。
本発明に係るめっき装置においては、前記仕切部材の前記底部の外側に、前記底部の前記流入孔にめっき液を供給するめっき液供給部が設けられ、前記めっき液供給部は、前記底部の外周側から前記隙間にめっき液を供給可能に構成されていると好適である。

本発明に係るめっき装置においては、前記仕切部材が前記めっき対象部材の前記内周面に平行な対向面を有するよう構成することができる。

本構成の如く、仕切部材がめっき対象部材の内周面に平行な対向面を有すると、仕切部材とめっき対象部材の内周面との間隔を略一定にでき、仕切部材とめっき対象部材の内周面との間を流通するめっき液量のばらつきが小さくなる。これにより、めっき被膜の厚みをより均一にすることができる。

本発明に係るめっき装置においては、前記流通孔として前記凹部の長さ方向に沿うスリットを形成することができる。

本構成の如く、流通孔がスリットであると、流通孔を所定間隔ごとに形成する場合に比べ、めっき液を流通孔から流出させる際の流量損失を抑制でき、凹部全体に向けてめっき液を効率よく供給することができる。

本発明に係るめっき装置においては、前記流通孔の開口幅が前記流通孔の開口端から前記凹部までの距離以上になるよう設定すると好適である。

流通孔から排出されるめっき液は流通孔と凹部との間で分散され、その一部が凹部に接触して、めっき対象部材と仕切部材との間を流れていく。例えば流通孔の開口幅が流通孔の開口端から凹部までの距離よりも小さい場合には、流通孔から排出されるめっき液は凹部に到達する前に流通孔の開口端と凹部との間の領域において分散され易い。そのため、めっき液が凹部全体に十分行き渡らないままめっき対象部材と仕切部材との間を流れることとなり、凹部に適正なめっき被膜が形成されない場合が生じ得る。

一方、本構成の如く、流通孔の開口幅が流通孔の開口端から凹部までの距離以上であると、流通孔の開口幅に比較して流通孔の開口端と凹部との間は小さな領域となる。このため、流通孔から排出されるめっき液は流通孔の開口端と凹部との間に充填され、凹部に供給されてめっき対象部材と仕切部材との間に均一な流れが形成される。これにより、めっき液を凹部全体に均等に行き渡らせることができ、凹部に適正なめっき被膜を形成することができる。

めっき装置の全体概略図 めっき対象部材に対向配置された仕切部材の底面図 電極と仕切部材の分解斜視図 めっき装置の縦断面図 めっき装置の要部横断面図 別実施形態のめっき装置の要部横断面図 仕切部材と位置決め部との分解斜視図 仕切部材が位置決め部に固定された状態を示す要部縦断面図 実施例及び比較例のめっき膜厚の測定結果を示すグラフ

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図３に示すように、ここでは筒状に形成されためっき対象部材２の内周面（めっき処理面）３をめっき処理するめっき装置１を一例として示す。めっき対象部材２は、例えばスプライン状の内歯を有する歯車部材であり、その内周面３には凹部４（第一凹部の一例）と凸部５（第一凸部の一例）とが周方向に交互に形成されている。

めっき装置１は、めっき対象部材２の内周面３に対向配置される仕切部材１０と、めっき対象部材２に対し仕切部材１０を挟んで反対側に配置される棒状の電極２０と、を備える。仕切部材１０は筒状部１１と底部１２とによって構成されており、仕切部材１０の内側の中空部分はめっき液の流通路１３である。仕切部材１０は、絶縁体であって例えば樹脂等によって構成されている。

筒状部１１の外周面１１ａには周方向に沿って凹部１４（第二凹部の一例）と凸部１５（第二凸部の一例）とが交互に形成されている。凹部１４及び凸部１５は外周面１１ａの軸芯が延出する方向に沿って所定長さ形成されている。仕切部材１０の凹部１４がめっき対象部材２の凸部５に対向配置され、凸部１５がめっき対象部材２の凹部４に対向配置される。凸部１５には、流通路１３から凹部４にめっき液を供給可能な流通孔１６が設けられている。なお、本実施形態では、この流通孔１６は、凹部４の長さ方向に沿うスリットとして形成されている。これにより、流通路１３からのめっき液を凹部４の全体に向けて均等に供給することができる。

また、流通孔１６は、径方向に沿って同幅で連続して形成されている。例えば流通孔１６が徐々に幅狭となる形状であると、流通孔１６内のめっき液の圧力が高くなり、流通孔１６から排出されるめっき液は凹部４の特定部位や凹部４の周囲に分散して供給される可能性がある。しかし、本構成のように、流通孔１６を径方向に沿って同幅で連続して形成すると、流通孔１６内のめっき液の圧力変化は小さくなるため、流通孔１６から排出されるめっき液の流れは凹部４に向けて安定形成される。その結果、めっき液を凹部４全体に安定的に供給することができる。

仕切部材１０の底部１２にはめっき液を流入させる複数の流入孔１８が設けてあり、底部１２の外側には、流通路１３にめっき液を供給するめっき液供給部３０が設けてある。仕切部材１０の両端部のうち、底部１２とは反対の側に凹部４の側に供給しためっき液をめっき対象部材２の凹部４以外の表面（めっき処理面）を流通させた後に排出するめっき液排出部３１を備える。

図３に示すように、電極２０は、その一端部に天板部２１が設けられており、天板部２１の上面に端子２２が備えられている。仕切部材１０の底部１２には中央に電極２０の挿通孔１７が設けられ、挿通孔１７の周囲にはめっき液の流入孔１８が複数形成されている。電極２０は、仕切部材１０に挿入し、挿通孔１７から下方に突出する他端部２３にナット２６を取付けることで、仕切部材１０に固定される。流入孔１８はめっき液の流量を調整するために形成されている。底部１２において流入孔１８の径や数の変更することで、めっき液の流量を容易に調整することができる。

図１に示す如く、めっき装置１は、めっき液を貯留する貯留タンク３２と、ポンプ３３と、めっき液の供給路３４と、戻り流路３５とを備えられている。これにより、供給路３４から仕切部材１０の流通路１３に供給されためっき液は、戻り流路３５に流出された後に再び供給路３４に供給されて循環する。供給路３４及び戻り流路３５を構成する各配管の径はめっき対象部材２の内径と同じ寸法に設定されている。これにより、めっき液の流量損失が抑制される。

通電部３６である電源は、陽極を電極２０に接続し陰極をめっき対象部材２に接続して、電極２０からめっき対象部材２へ所定電流を流してめっきする。

次に、めっき装置１の作用について説明する。図４及び図５に示すように、めっき液がめっき液供給部３０から流入孔１８を通過して仕切部材１０の内部の流通路１３に供給される。流通路１３に供給されためっき液は、凸部１５に形成された流通孔１６からめっき対象部材２の内周面３に形成された凹部４に向けて供給される。このめっき液は、その後、めっき対象部材２の内周面３と仕切部材１０の外周面１１ａとの間の隙間を流通した後に、仕切部材１０の上方のめっき液排出部３１から排出される。

このように、めっきが付着し難い凹部４に新しいめっき液が直接供給され、めっきが付着し易い凸部５には凹部４で処理に供されためっき液が供給される。また、電極２０との距離が近くめっきが付着し易い凸部５は仕切部材１０によって遮蔽されるため、電極２０から凸部５に電気が流れ難くなる。このため、めっき処理面において凹部４と凸部５とのめっき環境が近似したものとなり、例えば電流密度のばらつきが小さくなる。その結果、めっき対象部材２の全体に亘って均一なめっき被膜を形成することができる。

仕切部材１０の外周面１１ａは、めっき対象部材２の内周面３に平行な対向面になるよう、凹部１４及び凸部１５が形成されている。このように構成することで、外周面１１ａと内周面３との間を流通するめっき液量のばらつきが小さくなる。これにより、内周面３（めっき処理面）のめっき被膜の厚みをより均一にすることができる。

〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態（図５）では、流通孔１６の開口幅を流通孔１６の開口端から凹部４までの距離よりも小さくした例を示した。これに代えて、図６に示すように、流通孔１６の開口端１６ａが凹部４に近接するように配置し、流通孔１６の開口幅Ｗが流通孔１６の開口端１６ａから凹部４までの距離Ｌ以上になるよう設定してもよい。流通孔１６の開口幅Ｗが流通孔１６の開口端１６ａから凹部４までの距離Ｌ以上であると、流通孔１６の開口幅Ｗに比較して流通孔１６の開口端１６ａと凹部４との間は小さな領域となる。このため、流通孔１６から排出されるめっき液は流通孔１６の開口端１６ａと凹部４との間に充填され、凹部４に供給されてめっき対象部材２の内周面３と仕切部材１０との間に均一な流れが形成される。これにより、めっき液を凹部４全体に均等に行き渡らせることができ、凹部４に適正なめっき被膜を形成することができる。

また、図６に示すように、筒状部１１（仕切部材１０）の外周面１１ａは、めっき対象部材２の凹部４の両側に位置する傾斜面３ａに平行になるよう構成してもよい。こうすると、外周面１１ａと傾斜面３ａとの間を流れるめっき液の流速が安定し、傾斜面３ａ（めっき対象部材２）に対するめっき液の供給状態が安定する。

（２）仕切部材１０は、流通孔１６をめっき対象部材２の凹部４に対向する位置に配置するため、めっき対象部材２との間で位置合わせを行う必要がある。仕切部材１０とめっき対象部材２との位置合わせを容易にするために、図７及び図８に示すように、位置決め部材４０を設けてもよい。この位置決め部材４０は、支持部４１と、仕切部材１０の軸芯周りの対向する位置に設けられた２つの突起部４２とを備えている。また、この位置決め部材４０は、めっき対象部材２を保持する装置本体（不図示）の所定位置に設けられ、めっき対象部材２に対しては常に所定の位置関係にある。

突起部４２の上端部が流入孔１８の幾つかに嵌合され、これにより、めっき対象部材２に対する仕切部材１０の位置決めを簡易に行うことができる。突起部４２の下端部の径は流入孔１８の径よりも大きく構成してあり、位置決め部材４０が仕切部材１０を支持した状態では、支持部４１と底部１２との間には所定の間隔が設けられる。よって、底部１２の下方からのめっき液の供給は容易である。

（３）上記実施形態では、めっき処理面がめっき対象部材２の内周面３である例を示したが、めっき処理面はめっき対象部材２の外周面であってもよいし、内周面や外周面以外の凹凸を有する面部であってもよい。めっき処理面がめっき対象部材２の外周面の場合には、めっき処理面の外周側に外周面に適応した形状の仕切部材１０及び電極２０が配置される。また、めっき処理面が面部である場合には、面部に適応した形状の仕切部材１０及び電極２０が用いられる。

（４）上記実施形態では、仕切部材１０の流通孔１６としてスリットが形成されている例を示したが、所望の位置にめっき液を供給できるものであれば流通孔１６はスリット以外の形状であってもよい。

〔実施例１〕
めっき対象部材２としてクラッチハブを用い、図１に示すように、クラッチハブの円筒部分を垂直方向に配置し、直径１０ｍｍの電極２０とクラッチハブのスプライン部（内周面３）の間に仕切部材１０を配置してめっき処理を行った。クラッチハブの素材は炭素鋼であり、めっき液として電気Ｎｉ−Ｐめっき用のめっき液を用いた。ポンプ３３によってめっき液をクラッチハブのスプライン部へ下方から上方に向けて供給し循環させた。

クラッチハブに対するめっき処理工程は、クラッチハブのスプライン部（めっき処理面）に対する、電解脱脂、水洗、電気めっき処理、水洗、及び乾燥の５つの工程である。

電極２０は、丸棒可溶性電極であり、Ｔｉ電極にＮｉをコーティングしたものである。仕切部材１０は樹脂製であり、スリット状の流通孔の開口幅を０．３ｍｍとし、流通孔１６の開口端から凹部４（底部）までの距離を０．５ｍｍとした（図５）。電極２０の電流密度は１０Ａ／ｄｍ２である。めっき液の浴温は６５℃である。膜厚の目標を８μｍに設定し、液流量１５Ｌ／分で所定のめっき時間によるめっき処理を行った。

〔実施例２〕
仕切部材１０のスリット状の流通孔１６の開口幅Ｗを０．１ｍｍとし、流通孔１６の開口端１６ａから凹部４（底部）までの距離Ｌを０．１ｍｍとした。すなわち、流通孔１６の開口幅Ｗと距離Ｌとが同じになるよう設定した。他の条件は実施例１と同じである。

〔比較例１〕
直径１０ｍｍの電極をクラッチハブの円筒部の中心に配置し、仕切部材は配置せずにめっき処理を行った。他の条件は実施例と同じである。

〔比較例２〕
直径５ｍｍの電極をクラッチハブの円筒部の中心に配置し、仕切部材は配置せずにめっき処理を行った。他の条件は実施例と同じである。

図９に、実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２のクラッチハブのスプライン部の各箇所に形成されためっき被膜の膜厚の測定結果を示す。測定箇所は、図９のグラフの右側に示す通り、Ａが凸部（頂部）、Ｅが凹部（底部）であり、Ｂ、Ｃ、Ｄは凸部と凹部との間の傾斜領域であって凸部からの順に設定された位置である。実施例１及び２では、凸部寄りのＡ、Ｂのめっき膜厚が減少し、反対に凸部と凹部の中間位置Ｃから凹部寄りのＤ、Ｅのめっき膜厚が増加している。その結果、凸部と凹部とのめっき膜厚の差が小さくなり、スブライン部に対して略均一なめっき被膜を実現できた。なお、実施例２では実施例１に比較して、中間位置Ｃのめっき膜厚が減少し、凹部Ｅのめっき膜厚は増加した。すなわち、実施例１よりも実施例２の方がスプライン部全体におけるめっき膜厚のバラつきが小さい。

一方、比較例１及び２では、共に凸部寄りのＡ，Ｂではめっき膜厚が１６μｍ以上である反面、中間位置のＣと凹部寄りのＤ、Ｅのめっき膜厚が４μｍ以下であった。すなわち、めっき処理面のめっき膜厚のばらつきが大きく、スプライン部に均一なめっき処理膜は形成されなかった。

本発明は、凹凸を有するめっき処理面に対して広く用いることができる。

１ めっき装置
２ めっき対象部材
３ 内周面（めっき処理面）
４ 凹部（第一凹部）
５ 凸部（第一凹部）
１０ 仕切部材
１１ 筒状部
１１ａ 外周面
１２ 底部
１３ 流通路
１４ 凹部（第二凹部）
１５ 凸部（第二凸部）
１６ 流通孔
１８ 流入孔
２０ 電極
３０ めっき液供給部
３１ めっき液排出部
４０ 位置決め部材
Ｌ 流通孔の開口端から凹部までの距離
Ｗ 流通孔の開口幅

Claims (6)

1. 内周面に第一凹部及び第一凸部が交互に形成された筒状のめっき対象部材の前記内周面をめっきするめっき装置であって、
   前記内周面と隙間を有して対向配置される筒状部と、前記筒状部の一端側であってめっき液を前記筒状部の内側に流入させる流入孔を有する底部と、を有する仕切部材と、
   前記筒状部の他端側の開口を覆うように当接する天板部を有し、前記筒状部の内側に前記筒状部の軸方向に沿って配置される棒状の電極と、を備え、
   前記筒状部の内周面と前記電極との間の中空部分にめっき液の流通路が設けられ、
   前記筒状部の外周面に、前記第一凸部に対向配置される第二凹部と、前記第一凹部に対向配置される第二凸部とが交互に形成され、
   前記第二凸部に、前記流通路から前記第一凹部に向けてめっき液を供給する流通孔が設けられ、
   前記底部の前記流入孔から前記流通路に流入しためっき液は、前記流通孔から前記第一凹部に向けて供給され、前記めっき対象部材の前記内周面と前記仕切部材の前記外周面との間の前記隙間を流通可能であり、
   前記電極の前記天板部の側に、前記隙間を流通しためっき液を排出するめっき液排出部が設けられているめっき装置。
2. 前記底部の前記流入孔の径又は数を変更することで、前記筒状部に供給されるめっき液の流量が調整される請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記仕切部材の前記底部の外側に、前記底部の前記流入孔にめっき液を供給するめっき液供給部が設けられ、
   前記めっき液供給部は、前記底部の外周側から前記隙間にめっき液を供給可能に構成されている請求項１又は２に記載のめっき装置。
4. 前記仕切部材が前記めっき対象部材の前記内周面に平行な対向面を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のめっき装置。
5. 前記流通孔として前記凹部の長さ方向に沿うスリットが形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のめっき装置。
6. 前記流通孔の開口幅が前記流通孔の開口端から前記凹部までの距離以上になるよう設定してある請求項１〜５のいずれか一項に記載のめっき装置。

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