JP6600869B1 - 金属多孔体の製造方法、及びめっき処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年12月15日出願の日本出願第2017−240119号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
上記従来のようにシート状の樹脂多孔体に電気めっき処理を施す場合、樹脂多孔体の表面積が大きいので、電極ローラに大電流を流す必要がある。このため、一般的に、電極ローラに給電する給電ブラシには、銅または鉄を主成分とする焼結体が用いられている。
しかし、焼結体を用いた給電ブラシの表面は多孔質になるので、給電ブラシと電極ローラの回転軸との摩擦抵抗が大きくなり、低速回転する電極ローラでしゃくり(回転不良)が発生し易くなる。このようなしゃくりが発生した場合、電気めっき処理で樹脂多孔体へのめっき量が少なければ、製作された金属多孔体のめっき厚が薄くなるので、金属多孔体の骨格にひびが生じることによって強度が低下し、金属多孔体の品質が低下するおそれがある。
本開示によれば、金属多孔体の品質を向上させることができる。
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る金属多孔体の製造方法は、三次元網目状構造の骨格を有するシート状の樹脂多孔体の前記骨格の表面に導電化処理を施して、導電層を有する導電化樹脂多孔体を得る工程と、前記導電化樹脂多孔体の骨格の表面に電気めっき処理を施して、金属めっき層を有するめっき樹脂多孔体を得る工程と、前記めっき樹脂多孔体から少なくとも前記樹脂多孔体の除去処理を行って金属多孔体を得る工程と、を含む金属多孔体の製造方法であって、前記電気めっき処理では、回転する電極ローラの回転軸に対して、焼結体からなる給電ブラシの接触面を、導電性の金属粉を含まない潤滑剤を介して滑り接触させながら給電する。
これに対して、上記(1)では、前記潤滑剤に導電性の金属粉が含まれていないため、金属粉の酸化に起因して導電性が悪化するのを防止することができる。また、給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との間に、金属粉が凝集した塊となって蓄積するのを防止することができるので、前記接触面と電極ローラの回転軸との接触面積が低下するのを防止することができ、安定した前記接触面積を確保することができる。
この場合、放熱部材により、焼結体からなる給電ブラシの温度が上昇するのを効果的に抑制することができるので、焼結体が温度上昇に起因して腐食するのを抑制することができる。
この場合、給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との間に、前記摩耗粉が凝集した塊となって蓄積するのを抑制することができるので、前記接触面と電極ローラの回転軸との接触面積が低下するのを抑制することができ、安定した前記接触面積を確保することができる。
この場合、溝部により前記摩耗粉を効率的に外部に排出案内することができるので、給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との間に、前記摩耗粉が凝集した塊となって蓄積するのをさらに抑制することができる。
この場合、給電ブラシから電極ローラに給電するときに、電極ローラの軸方向両端部における回転軸それぞれに配置された給電ブラシにより、適正な電流密度範囲に調整することが可能となる。
この場合、付勢部材により、給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との接触面圧を高めることができる。
また、付勢部材により前記接触面圧を高めることができるため、給電ブラシが焼結体からなり、その表面に凹凸が形成されることと相まって、導電性の金属粉を含まない潤滑剤であっても、その潤滑剤の層が部分的に(給電ブラシの局所凸部と電極ローラとの接触部で)薄くなり、導電性の金属粉が含まれていない潤滑剤であっても、電流の流れを妨げるのを抑制することができる。したがって、上記(6)においては、給電ブラシに焼結体を用いることと、付勢部材により給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との接触面圧を高めることと、導電性の金属粉を含まない潤滑剤を組み合わせることにより、より一層、著しい効果を発揮する。
この場合、電極ローラを回転させることで、その回転軸の外周全体に容器内の潤滑剤を塗布することができるので、簡単な構成により、給電ブラシの接触面を、潤滑剤を介して電極ローラの回転軸に滑り接触させることができる。また、前記容器は電極ローラの回転軸の下方に配置されているので、給電ブラシの接触面で発生した摩耗粉が自重等により落下したときに、その落下した摩耗粉を前記容器内に入れることができる。これにより、メンテナンス作業時に前記摩耗粉を容易に回収することができる。
これに対して、上記(8)では、前記潤滑剤に導電性の金属粉が含まれていないため、金属粉の酸化に起因して導電性が悪化するのを防止することができる。また、給電ブラシの接触面と電極ローラの回転軸との間に、金属粉が凝集した塊となって蓄積するのを防止することができるので、前記接触面と電極ローラの回転軸との接触面積が低下するのを防止することができ、安定した前記接触面積を確保することができる。
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
<金属多孔体>
図1は、金属多孔体を示す模式図である。金属多孔体10は、シート状の外観を有し、三次元網目構造を構成する骨格11を有している。この三次元網目構造により規定される多数の気孔が、金属多孔体10の表面から内部まで連なるように形成されている。
図3は、本発明の一実施形態に係る金属多孔体10の製造方法を示すフロー図である。以下、図3を参照して金属多孔体10の製造方法全体の流れを説明する。
まず、基体となる三次元網目状構造を有するシート状の樹脂多孔体の準備を行う(ステップST1)。図4Aは、基体となる樹脂多孔体1の表面を拡大視した拡大模式図である。樹脂多孔体1には、三次元網目構造により規定される多数の気孔が、表面から内部まで連なるように形成されている。
続いて、導電化樹脂多孔体3の骨格の表面に電気めっき処理を施す(ステップST3)。この工程により、図4Cに示すように、導電化樹脂多孔体3の骨格の表面に金属めっき層4を形成してなるめっき樹脂多孔体5を得ることができる。
三次元網目構造の骨格を有するシート状の樹脂多孔体1を準備する。樹脂多孔体1の素材としては樹脂発泡体、不織布、フェルト、織布などが挙げられるが、必要に応じてこれらを組み合わせてもよい。また、樹脂多孔体1の素材は、特に限定されるものではないが、電気めっき処理により骨格の表面に金属めっき層4を形成した後、焼却処理により除去できるものが好ましい。
また、本実施形態における樹脂発泡体の平均孔径は、例えば250μm〜500μmであり、好ましくは300μm〜450μm、より好ましくは300μm〜400μmである。
次に、電解めっき処理を施すために、樹脂多孔体1の骨格の表面を予め導電化処理する。導電化処理の方法は、樹脂多孔体1の骨格の表面に導電層2を形成することができるものであれば特に限定されない。導電層2を構成する材料としては、例えば、ニッケル、チタン、ステンレススチール等の金属の他、カーボンブラック等の非晶質炭素、黒鉛等のカーボン粉末が挙げられる。これらの中でも特にカーボン粉末が好ましく、カーボンブラックがより好ましい。導電層2は、樹脂多孔体1の骨格の表面に連続的に形成されていればよい。導電層2の目付量は、特に限定されるものではなく、通常5g/m2〜15g/m2程度、好ましくは7g/m2〜10g/m2程度とすればよい。
ニッケルを用いたスパッタリング処理としては、例えば、基板ホルダに樹脂多孔体1を取り付けた後、不活性ガスを導入しながら、基板ホルダとターゲット(ニッケル)との間に直流電圧を印加することにより、イオン化した不活性ガスをニッケルに衝突させて、吹き飛ばしたニッケル粒子を樹脂多孔体1の骨格の表面に堆積させればよい。
上記の無電解めっき処理及びスパッタリング処理の少なくとも一方の処理により金属めっき層の厚みを増していけば、電気めっき処理の必要性はないが、生産性及びコストの観点から、上記したように、まず樹脂多孔体1を導電化処理し、次いで導電化樹脂多孔体3に電気めっき処理により金属めっき層4を形成する方法を採用することが好ましい。
電極ローラ38の回転軸38aは、金属製の焼結体からなり、当該回転軸38aには腐食防止の観点でめっきを施すことができる。なお、給電ブラシ51は、例えば鉄等、銅以外を主成分とする焼結体からなるものであってもよい。
流動パラフィンの粘度は、低粘度を40cSt〜75cSt、中粘度を75cSt〜300cSt、及び高粘度を300cSt〜とした場合、取り扱い易さという観点で、好ましくは低粘度〜中粘度下限である。本実施形態では、流動パラフィンの粘度は、例えば75.8cStであり、流動パラフィンの動粘度は、例えば67.65cSt(40℃mm2/sのとき)である。
図9は、めっき処理装置30の変形例を示す模式図である。本変形例のめっき処理装置30は、予備めっき槽61と、この予備めっき槽61の下流側に配置された引き上げ式の本めっき槽62とを備えている。
本めっき槽62は、めっき浴67、第1押えローラ68、回転軸69a(給電陰極)を端部に有する第1電極ローラ69、一対の第1陽極70(円筒状陽極)、第1送りローラ71、第2送りローラ72、一対の第2陽極73(円筒状陽極)、第2押えローラ74、及び回転軸75a(給電陰極)を端部に有する第2電極ローラ75を備えている。
次いで、導電化樹脂多孔体3は、めっき浴67内において第1及び第2送りローラ71,72により、一対の第2陽極73同士の間に順次送られる。そして、導電化樹脂多孔体3は、第2押えローラ74と第2電極ローラ75とにより挟まれた状態で、めっき浴67内から順次引き上げられる。その際、一対の第2陽極73及び第2電極ローラ75の回転軸75aに給電することで、導電化樹脂多孔体3の両面側にめっきが行われる。
各電極ローラ66,69,75の回転軸66a,69a,75aに給電する給電ブラシは、上記実施形態と同様に構成されているため、説明を省略する。
電気めっき処理により得られためっき樹脂多孔体5(図4C参照)から樹脂多孔体1の除去処理を行う。この除去処理では、例えば、600℃程度以上800℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の大気等の酸化性雰囲気で、めっき樹脂多孔体5から樹脂多孔体1を除去した後、還元性雰囲気中750℃以上(好ましくは高い温度が望ましいが、コスト的に不利となることや還元炉の炉体材質の面から1000℃)で加熱する。還元性ガスとしては、水素ガス、又は水素と二酸化炭素や不活性ガスとの混合ガスを用いたり、必要に応じてこれらを組み合わせて用いたりすることもできる。特に、水素ガスを還元性ガスに必ず加えるようにすれば、酸化還元性の効率が良くなる点で好ましい。
これに対して、本実施形態では、潤滑剤58に、導電性の金属粉が含まれていないため、金属粉の酸化に起因して導電性が悪化するのを防止することができる。また、給電ブラシ51の接触面51aと電極ローラ38の回転軸38aとの間に、金属粉が凝集した塊となって蓄積するのを防止することができるので、前記接触面51aと電極ローラ38の回転軸38aとの接触面積が低下するのを防止することができ、安定した前記接触面積を確保することができる。
また、付勢部材52により前記接触面圧を高めることができるため、給電ブラシ51が焼結体からなり、その表面に凹凸が形成されることと相まって、導電性の金属粉を含まない潤滑剤58であっても、その潤滑剤58の層が部分的に(給電ブラシ51の局所凸部と電極ローラ38との接触部で)薄くなり、導電性の金属粉が含まれていない潤滑剤58であっても、電流の流れを妨げるのを抑制することができる。したがって、本実施形態においては、給電ブラシに焼結体を用いることと、付勢部材52により給電ブラシ51の接触面と電極ローラ38の回転軸38aとの接触面圧を高めることと、導電性の金属粉を含まない潤滑剤58を組み合わせることにより、より一層、著しい効果を発揮する。
上記実施形態における金属多孔体の製造方法は、電池の電極として用いられる金属多孔体の製造方法に適用する場合について説明したが、必ずしも電池の電極に限定されるものではなく、耐熱性を必要とするフィルター、触媒担持体又は金属複合材等に用いられる金属多孔体の製造方法に適用してもよい。但し、上記実施形態における金属多孔体の製造方法は、電池の電極として用いられる金属多孔体の製造方法に適用することが特に有効である。
2 導電層
3 導電化樹脂多孔体
4 金属めっき層
5 めっき樹脂多孔体
10 金属多孔体
11 骨格
20 電池
21 正極板
22 セパレータ
23 負極板
24 筐体
30 めっき処理装置
31 第1めっき槽
32 第2めっき槽
33 めっき浴
34 円筒状電極
35 陽極
36 槽
37 送りローラ
38 電極ローラ
38a 回転軸
39 めっき浴
40 陽極
50 給電装置
51 給電ブラシ
51a 接触面
52 付勢部材(放熱部材)
53 筐体
55 溝部
56A,56B 固定板(放熱部材)
57A,57B ボルト
58 潤滑剤
59 容器
59a 開口部
61 予備めっき槽
62 本めっき槽
63 めっき浴
64 陽極
65 押えローラ
66 電極ローラ
66a 回転軸
67 めっき浴
68 第1押えローラ
69 第1電極ローラ
69a 回転軸
70 第1陽極
71 第1送りローラ
72 第2送りローラ
73 第2陽極
74 第2押えローラ
75 第2電極ローラ
75a 回転軸
T 接線方向
Claims (8)
- 三次元網目状構造の骨格を有するシート状の樹脂多孔体の前記骨格の表面に導電化処理を施して、導電層を有する導電化樹脂多孔体を得る工程と、
前記導電化樹脂多孔体の骨格の表面に電気めっき処理を施して、金属めっき層を有するめっき樹脂多孔体を得る工程と、
前記めっき樹脂多孔体から少なくとも前記樹脂多孔体の除去処理を行って金属多孔体を得る工程と、を含む金属多孔体の製造方法であって、
前記電気めっき処理では、回転する電極ローラの回転軸に対して、焼結体からなる給電ブラシの接触面を、導電性の金属粉を含まない潤滑剤を介して滑り接触させながら給電する、金属多孔体の製造方法。 - 前記電気めっき処理において、前記給電ブラシで発生した熱を、当該給電ブラシに接続された放熱部材により外部に放熱する、請求項1に記載の金属多孔体の製造方法。
- 前記電気めっき処理において、前記給電ブラシの前記接触面で発生した摩耗粉を、当該接触面に形成された溝部により外部に排出案内する、請求項1又は請求項2に記載の金属多孔体の製造方法。
- 前記溝部は、前記電極ローラの回転軸の接線方向に対して交差する方向に延びて形成されている、請求項3に記載の金属多孔体の製造方法。
- 前記電気めっき処理において、前記電極ローラの軸方向両端部に設けられた前記回転軸それぞれに前記給電ブラシを配置し、前記各回転軸に対して、対応する前記給電ブラシの前記接触面を、前記潤滑剤を介して滑り接触させながら給電する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の金属多孔体の製造方法。
- 前記電気めっき処理において、前記給電ブラシを、付勢部材により前記電極ローラの回転軸に押圧付勢する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の金属多孔体の製造方法。
- 前記電気めっき処理において、前記電極ローラを回転させるときに、前記電極ローラの回転軸の外周の一部を、当該回転軸の下方に配置された容器内に貯留している前記潤滑剤に浸漬させる、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の金属多孔体の製造方法。
- 三次元網目状構造の骨格を有するシート状の樹脂多孔体の前記骨格の表面に導電層が形成されてなる導電化樹脂多孔体の骨格の表面に、電気めっき処理を施して金属めっき層を形成するためのめっき処理装置であって、
めっき槽と、
回転可能な回転軸を有し、当該回転軸を回転させることで前記導電化樹脂多孔体を前記めっき槽に送る電極ローラと、
焼結体からなる給電ブラシと、を備え、
前記給電ブラシは、前記電極ローラの回転軸に対して、導電性の金属粉を含まない潤滑剤を介して滑り接触する接触面を有する、めっき処理装置。
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