JP6704267B2

JP6704267B2 - 電鋳装置

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Publication number: JP6704267B2
Application number: JP2016040660A
Authority: JP
Inventors: 良英寺井
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: JP2017155299A

Description

この発明は、表面に凹形状部（気泡が付着し易い形状部、又は、気泡が抱き込まれ易い形状部）を有する母型の電鋳に適した電鋳装置に関する。

電鋳装置は、従来から様々なものが考案されている。例えば、図７に示す電鋳装置１００は、電鋳槽１０１内の中心軸１０２の周りに等間隔に複数の陽極１０３が配置され、これら複数の陽極１０３が中心軸１０２の周りに回転できるように支持され、これら複数の陽極１０３の内側で且つ電鋳槽１０１内の中心軸１０２の周りに複数の陰極１０４（芯材）が自転できるように配置され、電鋳槽１０１内の電鋳液１０５が超音波撹拌装置（図示せず）によって撹拌される構成になっている。すなわち、この図７に示す電鋳装置１００は、自転する陰極１０４の周りを陽極１０３が公転するように構成され、電流液１０５が超音波撹拌装置によって撹拌されることにより、陰極１０４に配置した芯材の表面に均一に電鋳層を形成するようになっている（特許文献１参照）。

特開２００２−２４１９８２号公報

図７に示す従来の電鋳装置１００は、表面が平滑な芯材に電鋳層を形成するために適したものである。しかしながら、従来の電鋳装置１００は、表面に凹形状部（気泡が付着し易い形状部、又は、気泡が抱き込まれ易い形状部）を有する母型に電鋳を施す場合、その母型の凹形状部に抱き込んだ気泡を除去しきれなかった。したがって、従来の電鋳装置１００は、表面に凹形状部を有する母型の電鋳に使用した場合、母型の凹形状部に気泡を抱き込んだまま電析が進行し、電鋳品にボイドの発生に起因する不良が発生する。

そこで、本発明は、表面に凹形状部を有する母型の電鋳に使用された場合に、電鋳品にボイドの発生に起因する不良を生じることがない電鋳装置を提供する。

本発明は、電鋳槽３内に固定された陽極１８と、この陽極１８の中心軸２０の周りを自転しながら公転する陰極２と、前記電鋳槽３の側壁１５に設けられた電鋳液噴射口１６から前記電鋳槽３内に電鋳液１０を噴射する電鋳液噴流発生手段１４と、を有する電鋳装置１である。そして、前記陰極２は、外周面に凹形状部を有する母型１７が取り付けられ、前記陽極１８との間隔が同一に保持された状態で前記陽極１８の中心軸２０の周りを自転しながら公転するようになっている。また、前記凹形状部は、前記陰極２が前記陽極１８の中心軸２０の周りを自転しながら公転した場合に、前記電鋳液噴射口１６から前記電鋳槽３内に噴射された前記電鋳液１０の噴流に接触する範囲に形成されている。

本発明によれば、表面に凹形状部を有する母型の電鋳に使用された場合に、母型の凹形状部に気泡を抱き込んだとしても、母型の凹形状部に抱き込んだ気泡を電鋳液噴流手段から噴射された電鋳液の噴流によって取り除くことができるため、電鋳品にボイド（電鋳層内の空隙）の発生に起因する不良を生じることがない。

電鋳装置の全体構成を示す図（陰極を電鋳槽に入れる前の構成図）であり、図１（ａ）が電鋳装置の平面図、図１（ｂ）が電鋳装置の正面図である。電鋳装置の全体構成を示す図であり、陰極を電鋳槽に入れた後の構成図である。図２のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す電鋳装置の断面図である。図４（ａ）が図１（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す電鋳装置の断面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す電鋳装置の一部断面図である。図１（ｂ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す電鋳装置の断面図である。図１（ｂ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す電鋳装置の断面図である。従来の電鋳装置を簡略化して示す構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

［第１実施形態］
図１乃至図６は、本発明の実施形態に係る電鋳装置１を説明するための図である。なお、図１は、電鋳装置１の全体構成を示す図（陰極２を電鋳槽３に入れる前の構成図）であり、図１（ａ）が電鋳装置１の平面図、図１（ｂ）が電鋳装置１の正面図である。また、図２は、電鋳装置１の全体構成を示す図であり、陰極２を電鋳槽３に入れた後の構成図である。また、図３は、図２のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す電鋳装置１の断面図である。また、図４（ａ）が図１（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す電鋳装置１の断面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す電鋳装置１の一部断面図である。また、図５は、図１（ｂ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す電鋳装置１の断面図である。また、図６は、図１（ｂ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す電鋳装置１の断面図である。

これらの図に示すように、電鋳装置１は、電鋳槽３が支持ボディ４上に固定され、電鋳槽３の外側の４隅にスライドガイド５がそれぞれ起立するように固定され、これらスライドガイド５の上端に天板６が固定され、この天板６と電鋳槽３の間のスライドガイド５に陰極支持部７が上下動できるように取り付けられ、陰極支持部７が天板６に取り付けられた昇降用シリンダ８によって上下動させられるようになっている。

電鋳槽３は、上部が開口している立方体形状であり、内部に電鋳液１０（金属イオン成分を含有する溶液）が収容されている。この電鋳槽３内の電鋳液１０は、排液口１１から回収タンク１２に導かれた後、回収タンク１２内の電鋳液１０がフィルタ１３を介してポンプ１４（電鋳液噴流発生手段）で吸引され、このポンプ１４によって電鋳槽３の側壁１５に形成された電鋳液噴射口１６から電鋳槽３内に噴射される。この際、ポンプ１４から電鋳槽３内に噴射された電鋳液１０は、Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に沿った噴流となり、陰極２に取り付けられた電気伝導性を有する母型１７の表面の凹形状部に接触する（図２及び図３参照）。ここで、ポンプ１４から電鋳槽３内に噴射される電鋳液１０は、陽極１８の中心軸２０に対して直交する方向を水平方向とした場合、電鋳液噴射口１６から電鋳槽３内に水平方向に沿って噴射される。また、電鋳液１０の噴射方向は、陽極１８に衝突しないように、陽極１８からずらして設定され、電鋳槽３内の電鋳液１０の濃度を均一化する対流が電鋳槽３内で生じるように工夫されている。

また、図３に示すように、電鋳槽３は、底面２１の中央に陽極１８が配置され、この陽極１８に球状の金属材料（母型１７に電着させる金属成分）を収容した円筒状のバスケット２２が固定されている。また、この電鋳槽３は、陽極１８の中心軸２０を中心とする同一円周上に８個の陰極２が等間隔で配置されている。この陰極２には、母型１７が取り付けられている。母型１７は、表面（例えば、母型１７が円柱形状の場合には、円筒状の外周面であり、電鋳層を電析させる外周面）に凹形状部が形成されている。この母型１７の凹形状部は、電鋳作業中に、電鋳液中の気泡が付着するか、又は、電鋳液中の気泡が抱き込まれ易くなっている。そして、これら陰極２及び陰極２に取り付けられた母型１７は、陰極支持部７によって自転可能に且つ陽極１８の中心軸２０の周りに公転可能に支持されている。

図１及び図４に示すように、陰極支持部７は、公転駆動部２３と自転駆動部２４とを有している。公転駆動部２３は、第１支持プレート２５の第１ギヤ収容凹部２６内に公転駆動用ピニオンギヤ２７が回動可能に収容され、第１支持プレート２５の第２ギヤ収容凹部２８内に公転駆動用ギヤ３０が回動可能に収容されている。公転駆動用ピニオンギヤ２７は、公転駆動用モータ３１の出力軸３２に固定され、公転駆動用モータ３１によって回転駆動されるようになっている。公転駆動用ギヤ３０は、その中心軸３３が陽極１８の中心軸２０と同軸上に位置しており、公転駆動用モータ３１によって公転駆動用ピニオンギヤ２７が回動させられることにより、中心軸３３（２０）を中心として回動するようになっている。

また、図１及び図４に示すように、公転駆動用ギヤ３０の上面には、自転駆動用モータ３４が取り付けられている。この自転駆動用モータ３４は、陽極１８の中心軸２０と同心に延びる駆動軸３５の先端が自転駆動ギヤ３６に固定されている。自転駆動ギヤ３６は、第２支持プレート３７上に回動可能に支持された８個の自転従動ギヤ３８と噛み合っている（図５参照）。自転従動ギヤ３８は、陽極１８の中心軸２０を中心とする同一円周上に等間隔で８箇所配置されている。第２支持プレート３７は、公転駆動用ギヤ３０の下面に４本の固定ピン４０で固定され、公転駆動用ギヤ３０と一体に回動するようになっている。自転従動ギヤ３８は、陰極２（母型ホルダ４１）と同軸のギヤ軸４２が中心部に固定され、自転駆動ギヤ３６によって回転駆動されると、ギヤ軸４２を介して陰極２（母型ホルダ４１）を回動させ、母型ホルダ４１に保持された母型１７を回動（自転）させるようになっている。母型ホルダ４１は、自転従動ギヤ３８と同様に、陽極１８の中心軸２０を中心とした同一円周上に等間隔で８個配置されており、内部に母型１７を収容して保持するようになっている。また、この母型ホルダ４１は、第２支持プレート３７、固定ピン４０、公転駆動用ギヤ３０、及び第１支持プレート２５を介して外部の電源に接続されている。また、自転駆動用モータ３４は、回転する公転駆動用ギヤ３０の回転中心部に接続されているため、電線４３が捩れないように、電線４３の捩れ防止手段４４が設置されている。

図１、図２、及び図６に示すように、陰極支持部７の第１支持プレート２５は、接続アーム４５を介して昇降用シリンダ８の作動ロッド４６の先端に取り付けられており、昇降用シリンダ８によって図１の退避位置と図２の電鋳作業位置との間を上下動できるようになっている。そして、図１の退避位置において、陰極支持部７に支持された全ての母型１７は、電鋳槽３の上方に位置している。また、図２の電鋳作業位置において、陰極支持部７に支持された全ての母型１７は、電鋳槽３内に収容されている。

このような電鋳装置１は、図１の退避位置にある陰極支持部７を昇降用シリンダ８によって図２の電鋳作業位置まで降下させ、電鋳槽３内の電鋳液１０に母型１７を沈め、陽極１８（金属材料を収容したバスケット）と陰極２に取り付けられた母型１７との間に一定の電圧を加えると、陽極１８で金属のイオン化（溶解）が起こり、陰極２である母型１７の表面に金属の還元による析出（電着）が発生し、母型１７の表面に電鋳層が形成される。母型１７の表面に形成された電鋳層が所望の厚さになると、電鋳作業を終了し、電鋳作業位置にある陰極支持部７を昇降用シリンダ８によって退避位置まで上昇させ、陰極２（電鋳層が形成された母型１７）を電鋳槽３の外部（上方）へ取り出す。そして、電鋳層が形成された母型１７を陰極支持部７の母型ホルダ４１から取り外し、母型１７を除去し、略円筒状の電鋳品を得ることができる。

以上のような本実施形態に係る電鋳装置１は、電鋳作業中に、母型１７の表面の凹形状部に気泡が抱き込まれたとしても、電鋳槽３の側壁１５に形成された電鋳液噴射口１６からポンプ１４によって噴射される電鋳液１０の噴流が母型１７の凹形状部に抱き込まれた気泡を取り除くことができる。その結果、本実施形態に係る電鋳装置１は、電鋳品にボイドに起因する不良を生じることがない。しかも、本実施形態に係る電鋳装置１は、複数の母型１７（陰極２）が自転しながら陽極１８の中心軸２０の周りを公転するようになっているため、複数の母型１７の全てが電鋳槽３の側壁１５に形成された電鋳液噴射口１６からポンプ１４によって噴射される電鋳液１０の噴流と均等に接触する。したがって、本実施形態に係る電鋳装置１は、複数の母型１７に同時に電鋳を施す場合に、母型１７の表面の凹形状部が電鋳液１０の噴流に接触することになるため、全ての母型１７の凹形状部に抱き込まれた気泡を取り除くことができ、全ての電鋳品にボイド（電鋳層内の空隙）に起因する不良を生じることがない。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、円筒状の陽極１８（母型１７に電着させる金属材料を収容した円筒状のバスケット）に対して同心円上に複数の陰極２（母型１７）を配置し、陽極１８と陰極２の間隔を常時一定に保ち、且つ、複数の陰極２（母型１７）の全てを自転させるようになっているため、全ての陰極２（母型１７）の全周が陽極１８に対して均等に対面し、母型１７の表面に均一に電鋳層を電析させることができ、電鋳品の品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、複数の陰極２（母型１７）を陽極１８（母型１７に電着させる金属材料を収容した円筒状のバスケット）の中心軸２０の周りに自転させながら公転させるようになっているため、複数の陰極２（母型１７）が電鋳槽３内を均等に移動し、複数の陰極２（母型１７）で電鋳液１０の噴流の影響のばらつきが生じないため、複数の母型１７に電析する電鋳層の品質が均一化する。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、陽極１８の中心軸２０を中心とする同一円周上に偶数個の陰極２（母型１７）を等間隔で配置することにより、陽極１８の中心軸２０の周りの陰極２（母型１７）の回転（公転）バランスが向上する。その結果、陰極２（母型１７）の回転軸の倒れを防止でき、電鋳層を母型１７の表面に均一に電析させることができる。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、母型１７の表面の全周が電鋳液１０の噴流に接触するように、自転数と公転数の比が設定されることにより、母型１７の表面の凹形状部に抱き込まれた気泡を電鋳液１０の噴流でより一層確実に取り除くことができる。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、複数の陰極２（母型１７）が陽極１８の中心軸２０の周りを自転しながら公転するようになっており、電鋳液噴射口１６及びポンプ１４を電鋳槽３の１箇所に設置すれば、電鋳液噴射口１６から噴射される電鋳液１０の噴流により母型１７の凹形状部に抱き込まれた気泡を取り除くことができ、全体構造のコンパクト化を図ることができる。

なお、本実施形態に係る電鋳装置１は、陰極２（母型１７）の数が１又は奇数個の場合にも適用できるが、陰極２（母型１７）の数が偶数個であることが好ましい。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、表面に凹形状部（気泡が付着し易い形状部）を有する様々な形状の母型１７に広く適用できる。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、例えば、公転駆動用モータ３１及び自転駆動用モータ３４をＡＣスピードコントロールモータにすれば、異なる形状の母型１７毎に最適の自転及び公転速度に調整し、異なる形状の母型１７毎に最適な電鋳を行うことができる。

また、本実施形態に係る電鋳装置１は、陽極１８に固定する材料、陰極２に取り付ける母型１７の材料、及び電鋳液１０が電鋳条件に応じて適宜変更される。

１……電鋳装置、２……陰極、３……電鋳槽、１０……電鋳液、１４……ポンプ（電鋳液噴流発生手段）、１５……側壁、１６……電鋳液噴射口、１７……母型、１８……陽極、２０……中心軸

Claims

電鋳槽内に固定された陽極と、この陽極の中心軸の周りを自転しながら公転する陰極と、前記電鋳槽の側壁に設けられた電鋳液噴射口から前記電鋳槽内に電鋳液を噴射する電鋳液噴流発生手段と、を有し、
前記陰極は、外周面に凹形状部を有する母型が取り付けられ、前記陽極との間隔が同一に保持された状態で前記陽極の中心軸の周りを自転しながら公転するようになっており、
前記凹形状部は、前記陰極が前記陽極の中心軸の周りを自転しながら公転した場合に、前記電鋳液噴射口から前記電鋳槽内に噴射された前記電鋳液の噴流に接触する範囲に形成された、
ことを特徴とする電鋳装置。
前記陰極には、電気伝導性を有する母型が取り付けられ、
前記陽極には、前記母型に電着させる金属材料を収容したバスケットが固定され、
前記電鋳液は、金属イオン成分を含有する溶液が使用される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電鋳装置。
前記陰極は、前記陽極の中心軸を中心とする同一円周上に等間隔で複数設けられた、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電鋳装置。
前記陰極は、前記陽極の中心軸を中心とする同一円周上に等間隔で偶数設けられた、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電鋳装置。
前記陰極は、前記母型の表面の全周が前記電鋳液の噴流に接触するように、自転数と公転数の比が設定された、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電鋳装置。
前記電鋳液は、前記陽極の中心軸に対して直交する方向を水平方向とすると、前記電鋳液噴流発生手段から前記水平方向に沿って噴射される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電鋳装置。