JP6386271B2 - 電気メッキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物の表面にメッキ層を形成する電気メッキ装置に関する。

電気メッキは、メッキ用物質をアノード電極とし、被処理物をカソード電極としてメッキ液に浸漬し、直流電流によって被処理物の表面に金属膜を電解析出させる表面処理技術である。一度のメッキ処理により大量の被処理物をメッキ処理するために、バレルメッキ装置が用いられており、そのバレルメッキ装置の例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたバレルメッキ装置は、メッキ液を溜めたメッキ槽と、メッキ槽内に設けられた容器と、を有する。メッキ槽の外部に電源ユニットが設けられており、メッキ槽内における容器の外部に、アノード電極としての第１電極が設けられている。第１電極は、容器の下方に配置されている。第１電極は、電源ユニットの正極に接続されている。

容器の筒部はメッシュであり、容器内に被処理物が収容される。容器は支持軸を中心として回転可能である。支持軸にはスプロケットが取り付けられており、スプロケットに伝達される動力で、容器が回転する。

容器の底部には、容器の回転方向に沿って、カソード電極としての複数の第２電極が固定されている。複数の第２電極は棒状であり、容器の回転中心線に沿った方向に延ばされている。複数の第２電極に第１接点がそれぞれ設けられている。また、容器内に金属導体軸が設けられており、金属導体軸は、電源ユニットの負極に接続されている。金属導体軸に第２接点が設けられている。

そして、容器が回転すると被処理物が容器内で撹拌されるとともに、複数の第２電極にそれぞれ設けた第１接点が、第２接点に順次、接触及び離間する作用を繰り返す。つまり、複数の第２電極のうち、被処理物が通過する領域、具体的には、容器内の下部に位置する第２電極にのみ、選択的に給電される。メッキ電流は、電源ユニットの正極から、第１電極、メッキ液、被処理物、第２電極、金属導体軸を経て電源ユニットの負極に至る経路で流れ、メッキ液中に溶解している金属イオンが元の金属に還元、析出し、被処理物の表面にメッキ層が形成される。

特開２００４−２５０７１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電気メッキ装置は、第１電極の金属イオンがメッシュを通り容器内へ進入するため、第２電極の表面に不要なメッキ層が形成される問題があった。

本発明の目的は、第２電極の表面にメッキ層が形成されることを抑制できる、電気メッキ装置を提供することにある。

本発明の電気メッキ装置は、メッキ液に浸漬された複数の電極に電流を流し、前記メッキ液中の被処理物にメッキ層を形成する電気メッキ装置であって、前記メッキ液及び前記被処理物を収容し、かつ、回転時の中心線が鉛直線に対して傾斜して配置される容器と、前記メッキ液に接触する第１電極と、前記容器内で前記容器の底部に沿って間隔をおいて配置され、かつ、前記容器の回転に伴って前記鉛直線方向で上下に移動する複数の第２電極と、前記容器の回転に伴い前記鉛直線方向で下方の第１位置へ移動した前記第２電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第１位置よりも上方の第２位置へ移動する前記第２電極から離れる第１給電用金具と、前記第１電極に正極が接続され、かつ、前記第１給電用金具に負極が接続される第１電源部と、を有する。

本発明の電気メッキ装置は、前記容器が、前記中心線を囲むように配置された筒部と、前記筒部と前記底部とをつなぎ、かつ、前記容器の回転方向に設けられた環状の接続部と、を有し、前記複数の第２電極は、前記接続部に取り付けられている。

本発明の電気メッキ装置は、前記第１電極が、前記筒部の開口部に配置されている。

本発明のメッキ装置は、前記メッキ液に接触する第３電極と、前記複数の第２電極のうち前記容器の回転に伴い前記第２位置へ移動した前記第２電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第１位置へ移動する前記第２電極から離れる第２給電用金具と、前記第２給電用金具に正極が接続され、かつ、前記第３電極に負極が接続される第２電源部と、が設けられている。

本発明によれば、被処理物は自重で容器内の下方に移動し、被処理物が第２電極を覆った状態で、第１電極、メッキ液、被処理物、第２電極の順で電流が流れ、被処理物の表面に金属が析出される。したがって、第２電極の表面にメッキ層が形成されることを抑制できる。

本発明によれば、容器が回転して第２電極が容器内で上方に移動すると、容器内の上方に移動した第２電極、第３電極、第２電源部の負極の順で電流が流れる。このため、第２電極の表面で酸化反応が起こり、第２電極の表面に形成されていたメッキ層の金属が、メッキ液中に溶解する。したがって、第２電極に形成された不要なメッキ層を除去することができる。

本発明の電気メッキ装置を示す模式図である。 図１の電気メッキ装置に用いる容器の平面図である 本発明の電気メッキ装置の他の例を示す模式図である。 図３の電気メッキ装置に用いる容器の平面図である

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示す電気メッキ装置１０は、カップユニット１１と、電源ユニット１２と、制御装置１３と、回転機構１４と、を備えている。カップユニット１１は、筒状のカップ本体１５と、カップ本体１５を支持する支持軸１６と、支持軸１６に固定されたフランジ１７と、を備えている。カップユニット１１は、非導電性の材料である合成樹脂により一体成形されている。カップ本体１５は、円筒部１８と接続部１９と底部２０とを有する。円筒部１８は、中心線Ａ１を中心として配置され、円筒部１８の内径は中心線Ａ１に沿った方向で一定である。

中心線Ａ１は、鉛直線に対して傾斜しており、中心線Ａ１は水平ではない。鉛直線は重力の作用方向と平行な線分である。接続部１９は、円筒部１８における下方の端部に連続して設けられている。接続部１９は、円筒部１８と同心状に、かつ、環状に形成されている。中心線Ａ１に沿った方向における平面断面内で、接続部１９の内面形状は直線状である。接続部１９の内面は、中心線Ａ１に沿った方向で円筒部１８から離れるほど、内径が小さくなる向きで傾斜している。つまり、接続部１９の内面にテーパが付与されている。

底部２０は、接続部１９における下方の端部を塞いでおり、底部２０は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内で円板形状である。支持軸１６は、底部２０に連続しており、支持軸１６は円柱形状である、支持軸１６は中心線Ａ１を中心として配置されている。フランジ
１７は、支持軸１６において中心線Ａ１に沿った方向の下端に設けられており、フランジ１７の外径は、支持軸１６の外径を超えている。

回転機構１４は、電動モータ２１及び電源部２５を有し、電源部２５の電流が電動モータ２１に供給されて、電動モータ２１の出力軸２２が回転する。電源部２５は、交流電源または直流電源のいずれでもよい。出力軸２２にフランジ２３が設けられており、フランジ２３とフランジ１７とを互いに固定するねじ部材２４が設けられている。出力軸２２は中心線Ａ１を中心として回転可能であり、電動モータ２１の出力軸２２のトルクが支持軸１６を介してカップ本体１５に伝達されて、カップ本体１５が回転する。

カップ本体１５内にメッキ液（薬液）Ｂ１が溜められており、カップ本体１５内にアノード電極２６が配置されている。アノード電極２６は、導電性の金属であるニッケルを用いている。アノード電極２６として用いる金属は、微小部品３６に形成する被膜となる物質であればよい。アノード電極２６は、鉛直線に対して傾斜して配置された板形状であり、アノード電極２６は、円筒部１８と平行に配置されている。なお、アノード電極２６は棒形状でもよい。アノード電極２６の上端は、円筒部１８の開口部２７を介してカップ本体１５の外に配置されている。また、アノード電極２６の下端は、メッキ液Ｂ１中に配置されている。

カップ本体１５の接続部１９に、複数のカソード電極２８が取り付けられている。カソード電極２８は、導電性の金属であり、カソード電極２８は、頭部２９と、頭部２９に連続された軸部３０と、を有する。全ての頭部２９は、カップ本体１５内に配置されており、メッキ液Ｂ１に浸漬されている。接続部１９に軸孔が設けられており、軸部３０は軸孔に配置されている。軸部３０の外周面に雄ねじ部が形成されており、軸部３０の長さ方向の端部は、カップ本体１５の外に配置されている。

カップ本体１５の外にナット３１が設けられ、ナット３１を軸部３０に取り付けて締め付け、カソード電極２８が接続部１９に固定されている。カソード電極２８は、２本を１組として円周方向に間隔をおいて配置されている。２本のカソード電極２８毎に、端子３２が設けられている。全ての端子３２は導電性の金属で一体成形され、各端子３２は、１組のカソード電極２８を固定しているナット３１と接続部１９との間にそれぞれ介在されている。各端子３２にも軸孔が設けらており、カソード電極２８の軸部が、各端子３２の軸孔に挿入されている。つまり、各端子３２は、ナット３１の締め付けにより固定されている。各端子３２は、接続部１９の外周面に、円周方向に間隔をおいて配置されており、各端子３２同士は互いに接触していない。このように、複数のカソード電極２８は、底部２０の外周に沿って配置されている。

カソード電極２８のうち、アノード電極２６よりも下方に位置するカソード電極２８に接続される給電用金具３３が設けられている。給電用金具３３は、カップ本体１５の外において、接続部１９の下方に配置されている。給電用金具３３は固定されており、カップ本体１５が回転しても、給電用金具３３は移動しない。給電用金具３３は、導電性の金属を板形状に成形したものであり、給電用金具３３は、ばね処理が施されている。給電用金具３３は、図２のようにカップ本体１５の回転方向で所定角度の範囲、例えば、６０度〜９０度の範囲に亘り、円弧形状に配置されている。給電用金具３３は、各端子３２のうち、鉛直線方向で下方に位置する複数個の端子３２に弾性変形した状態で押し付けられている。

電源ユニット１２は直流電源であり、電源ユニット１２の正極３４がアノード電極２６に接続され、電源ユニット１２の負極３５が給電用金具３３に接続されている。そして、制御装置１３は、電源ユニット１２及び電動モータ２１を制御する。

電気メッキ装置１０の作用を説明する。まず、カップ本体１５内にメッキ液Ｂ１を収容し、かつ、メッキ液Ｂ１中に微小部品３６を投入するとともに、電動モータ２１に電流を供給して出力軸２２を回転し、カップ本体１５を回転する。複数のカソード電極２８は、カップ本体１５の回転に伴い、鉛直線方向で上下に移動する。

カップ本体１５の回転中、給電用金具３３は、各端子３２のうち、鉛直線方向で下方へ移動した複数個の端子３２に接触する。各端子３２が、鉛直線方向で上方に向けて移動すると、給電用金具３３に接触していた端子３２は、給電用金具３３から離れる。このように、カップ本体１５の回転時、給電用金具３３が端子３２を介して電気的に接続されるカソード電極２８は、カップ本体１５の回転に伴い切り替わる。

給電用金具３３が端子３２に接触すると、電源ユニット１２の正極３４から流れた電流は、アノード電極２６、メッキ液Ｂ１、微小部品３６、カソード電極２８、端子３２、給電用金具３３を経由して、負極３５に流れる。カップ本体１５の回転により、多数の微小部品３６はメッキ液Ｂ１中で撹拌される。メッキ液Ｂ１中に溶解している金属イオンは、元の金属に還元、析出し、微小部品３６の表面にメッキ層（皮膜）が形成される。

本実施形態の電気メッキ装置１０は、カップ本体１５の中心線Ａ１が鉛直線に対して傾斜している。このため、多数の微小部品３６は、自重でカップ本体１５内の下方に滞留し、多数の微小部品３６は、カップ本体１５内で鉛直線方向の下方に位置する複数個のカソード電極２８の頭部２９を覆う。ここで、「カップ本体１５内で鉛直線方向の下方に位置するカソード電極２８」は、端子３２を介して給電用金具３３に接続されているカソード電極２８を意味する。したがって、電流が流れているカソード電極２８の頭部２９の表面に、メッキ層が形成されることを抑制できる。また、微小部品３６が接触していないカソード電極２８には電流が流れないから、微小部品３６への給電に寄与していないカソード電極２８に、不要なメッキ層が形成されることを抑制できる。

また、カソード電極２８は、頭部２９がカップ本体１５内に配置されており、軸部３０はカップ本体１５内に配置されていない。つまり、カップ本体１５の内面から頭部２９が突出している量が短い。したがって、微小部品３６とカソード電極２８との衝突を抑制でき、微小部品３６の表面に傷が付くことを抑制できる。

また、カソード電極２８は、カップ本体１５に対して円周方向に複数個取り付けてあるため、カップ本体１５内に配置されるの頭部２９の表面積を拡大することができる。さらに、カップ本体１５の回転により、微小部品３６とカソード電極２８との接触回数を増加することができ、微小部品３６の表面に形成されるメッキ層の厚さを均一とすることができる。

さらに、カソード電極２８がカップ本体１５に対して円周方向に沿って多数取り付けられており、微小部品３６を撹拌することができる。したがって、微小部品３６に対する通電を促進したり、微小部品３６を撹拌したりするために専用の物体（ダミーボールと呼ばれる）を、カップ本体１５内に入れる必要がない。

また、カップ本体１５内にメッキ液Ｂ１が収容されており、カップ本体１５を収容するメッキ槽を用いず、かつ、メッキ槽内にメッキ液を入れる必要もない。したがって、電気メッキ装置１０の構造が複雑とならず、大型化を抑制できるとともに、使用するメッキ液Ｂ１の量が少なくて済む。

さらに、複数本のカソード電極２８の頭部２９はカップ本体１５の内面からの突出量が少ない。このため、カップ本体１５内に微小部品３６を出し入れする作業をし易い。

次に、電気メッキ装置１０の他の例を、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４において、図１及び図２と同じ構成要素については、図１及び図２と同じ符号を付してある。図３に示す電気メッキ装置１０は、電源ユニット１２の他に電源ユニット３７を備えている。

また、カップ本体１５の外に給電用金具３８が設けられている。給電用金具３８は導電材であり、ばね処理が施されている。給電用金具３８は、カップ本体１５の外に固定して設けられており、移動はしないが、弾性変形は可能である。給電用金具３８は、図４に示すように、カップ本体１５の回転方向において、給電用金具３３が配置されている範囲とは異なる範囲に配置されている。給電用金具３８は、カップ本体１５の回転する中心線Ａ１に対して、給電用金具３３と同心状に、例えば、６０度〜９０度の範囲に亘って円弧状に配置されている。

そして、給電用金具３８は、複数の端子３２のうち、鉛直線方向でカップ本体１５内の上方に位置する複数個の端子３２に接触する。さらに、電源ユニット３７の正極３９は、給電用金具３８に接続され、電源ユニット３７の負極４０は、アノード電極２６に接続されている。

図３に示す電気メッキ装置１０は、図１に示す電気メッキ装置１０と同様にして、カップ本体１５内の微小部品３６にメッキ層を形成することができる。また、図３に示す電気メッキ装置１０は、カップ本体１５の回転中、給電用金具３８は、各端子３２のうち、鉛直線方向で上方に位置する複数個の端子３２に接触する。カップ本体１５が回転すると、給電用金具３８に接触していた複数個の端子３２は、給電用金具３８から離れる。つまり、カップ本体１５の回転時、給電用金具３８が複数個の端子３２を介して電気的に接続されるカソード電極２８は、カップ本体１５の回転に伴い切り替わる。

このため、電源ユニット１２の電流がアノード電極２６及び給電用金具３３を流れている場合において、電源ユニット３７における電流の向きは、複数のカソード電極２８のうち、鉛直線方向で上方に位置している複数個のカソード電極２８、メッキ液Ｂ１、アノード電極２６、負極４０となる。つまり、給電用金具３８に接触しているカソード電極２８は、実質的にアノード電極として作用する。

このため、給電用金具３８に接触しているカソード電極２８の頭部２９の表面で酸化反応が起こり、カソード電極２８の頭部２９の表面に形成されていたメッキ層の金属が、メッキ液Ｂ１中に溶解する。したがって、カソード電極２８の頭部２９に不要なメッキ層が形成されていても、そのメッキ層を剥離することができる。

このように、電気メッキ装置１０は、微小部品３６にメッキ層を形成する場合とは逆の極性を、アノード電極２６及びカソード電極２８に接続して通電する、いわゆる、逆電解処理を行うことで、カソード電極２８に形成されたメッキ層を剥離することができる。なお、電源ユニット３７の印加電圧は、電源ユニット１２の印加電圧よりも低い。

カソード電極に皮膜が形成されたままになっていると、その皮膜が割れて、微小部品が引っ掛かる可能性がある。また、皮膜に引っ掛かった微小部品にメッキ層が形成されると、微小部品はカソード電極に固着して離れなくなり、不良品となる。カソード電極に形成された皮膜が成長すると、大きなメッキ屑となってメッキ液中に滞留し、メッキ不良の原因となる。これに対して、本実施形態の電気メッキ装置１０によれば、このような不具合を未然に防止できる。

本発明の構成と、実施の形態の構成との対応関係を説明すると、微小部品３６が、本発明の被処理物に相当し、カップ本体１５が、本発明の容器に相当し、アノード電極２６が、本発明の第１電極及び第３電極に相当し、底部２０が、本発明の底部に相当し、カソード電極２８が、本発明の第２電極に相当する。また、給電用金具３３に複数個の端子３２を介して接触するカソード電極２８が、本発明の「第１位置の第２電極」に相当し、給電用金具３８に複数個の端子３２を介して接触するカソード電極２８が、本発明の「第２位置の第２電極」に相当する。さらに、給電用金具３３が、本発明の第１給電用金具に相当し、電源ユニット１２が、本発明の第１電源部に相当し、給電用金具３８が、本発明の第２給電用金具に相当し、電源ユニット３７が、本発明の第２電源部に相当する。円筒部１８が、本発明の筒部に相当する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、カソード電極２８は、２本を１組として１個の端子３２に接続されているが、１本または３本以上のカソード電極２８が、１個の端子３２に接続されていてもよい。また、カップ本体１５内の円周方向に配置する端子３２の数は、任意に決定可能である。さらに、給電用金具３３，３８が同時に接続される端子３２の数は任意に設定される。さらにまた、中心線Ａ１に沿った方向の平面断面において、接続部１９の内面の形状は、カップ本体１５の外に凸となる向きで湾曲していてもよい。さらに、アノード電極２６が、正極３４及び負極４０に接続されているが、負極４０に接続される第３電極を、アノード電極２６とは別体で設けてもよい。本発明における第１位置は、第２位置よりも低い位置である。第１位置で第１給電用金具に接触する第２電極の数、容器の回転方向における第２電極の間隔は、被処理物の大きさ、形状、個数等の条件により、任意に設定可能である。第２位置で第２給電用金具に接触する第２電極の数、容器の回転方向における第２電極の間隔は、被処理物の大きさ、形状、個数等の条件により、任意に設定可能である。

さらに、接続部１９を設けず、底部２０の外周端に、円筒部１８が直接に接続されていてもよい。この場合、カソード電極２８は、円筒部１８において最も底部２０に近い箇所に、円周方向に間隔をおいて複数本配置することができる。また、カソード電極２８は、底部２０の外周端に、円周方向に間隔をおいて複数本配置することも可能である。本発明の筒部は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内の形状が円形である円筒部１８の他、楕円形の筒部、多角形の筒部を含む。また、カソード電極２８の頭部２９の形状は、円錐形、トラス形（ドーム形）等のいずれでもよい。頭部２９の形状は、被処理物の形状、個数、大きさ、撹拌状況等に応じて任意に選択・採用が可能である。本発明の電気メッキ装置は、容器が回転している状態で、中心線が鉛直線に対して傾斜していればよく、容器が回転していない状態では、中心線が鉛直線と平行でもよい。

１０ 電気メッキ装置
１２，３７ 電源ユニット
１５ カップ本体
１８ 円筒部
１９ 接続部
２０ 底部
２６ アノード電極
２７ 開口部
２８ カソード電極
３３，３８ 給電用金具
３４，３９ 正極
３５，４０ 負極
３６ 微小部品
Ａ１ 中心線
Ｂ１ メッキ液

Claims (3)

1. メッキ液に浸漬された複数の電極に電流を流し、前記メッキ液中の被処理物にメッキ層を形成する電気メッキ装置であって、
   前記メッキ液及び前記被処理物を収容し、かつ、回転時の中心線が鉛直線に対して傾斜して配置される容器と、
   前記メッキ液に接触する第１電極と、
   前記容器内で前記容器の底部に沿って間隔をおいて配置され、かつ、前記容器の回転に伴って前記鉛直線方向で上下に移動する複数の第２電極と、
   前記容器の回転に伴い前記鉛直線方向で下方の第１位置へ移動した前記第２電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第１位置よりも上方の第２位置へ移動する前記第２電極から離れる第１給電用金具と、
   前記第１電極に正極が接続され、かつ、前記第１給電用金具に負極が接続される第１電源部と、
   前記メッキ液に接触する第３電極と、
   前記複数の第２電極のうち前記容器の回転に伴い前記第２位置へ移動した前記第２電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第１位置へ移動する前記第２電極から離れる第２給電用金具と、
   前記第２給電用金具に正極が接続され、かつ、前記第３電極に負極が接続される第２電源部と、
   を有する、電気メッキ装置。
2. 請求項１記載の電気メッキ装置において、
   前記容器は、
   前記中心線を囲むように配置された筒部と、
   前記筒部と前記底部とをつなぎ、かつ、前記容器の回転方向に設けられた環状の接続部と、
   を有し、
   前記複数の第２電極は、前記接続部に取り付けられている、電気メッキ装置。
3. 請求項２記載の電気メッキ装置において、
   前記第１電極は、前記筒部の開口部に配置されている、電気メッキ装置。

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