JP6793063B2 - 部分めっき装置、部分めっき方法、および部分めっき部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被めっき材の一部に帯状の部分めっきを施す部分めっき装置、部分めっき方法、および部分めっき部材の製造方法に関するものである。

金属材料にリールツーリール方式で電気めっきをする際、材料幅方向の必要部分のみに部分めっきをすることがある。従来、めっき不要部分のめっき付着を防止する或いはめっき膜厚をなるべく小さくする部分めっき方法として、めっき不要部分に予めマスキングテープを貼ったり、めっき不要部分に電場を遮蔽するための遮蔽板を取り付けたりする方法が実施されている。

例えば特許文献１に記載された部分めっき装置は、帯板状の条材の長手方向に延びる帯状のめっき領域に電気めっきを施すもので、帯板状の遮蔽板が、めっき槽内の帯状のめっき領域の長手方向に延びる周縁部に対向するように、条材の搬送路とアノードとの間に配置され、めっき液をめっき槽の下側から上方向に流して供給している。このような場合、遮蔽板に遮られてめっき液の供給や攪拌が滞り、めっき膜厚分布が悪くなる恐れがある。

また、例えば特許文献２、３には、被めっき材の進行方向前方からめっき液を噴射する方法が提案されている。また、特許文献４には、めっき液の流路幅に合わせてめっき液量や流速を調整して金属ストリップの振動を防止するめっき槽が開示されている。特許文献５には、めっき槽の下方からめっき液を流してめっき液を循環させるめっき装置が開示されている。

特開２０１６−６５２８２号公報 特開平１−１６８８９０号公報 国際公開公報第２００８／０７２４０３号 特開平９−２９６２９３号公報 特開平７−７４３００号公報

しかしながら、上述したように、めっき液をめっき槽の下側から上方向に流すと、遮蔽板に遮られてめっき液の供給や攪拌が滞り、めっき膜厚の均一性やめっきの電流効率が低下するという問題点がある。

また、めっき液を被めっき材の進行方向に沿って流す場合、めっきセル内で、被めっき材の進行方向後方側でめっき液の乱流が発生してめっき液の供給や攪拌が妨害される恐れがある。その場合の対策として、被めっき材の進行方向後方側においてポンプ等を用いてめっき液を抜くことがあるが、設備コストが増大する。

本発明の目的は、帯板状の被めっき材の長手方向に沿って延びるめっき領域に部分的に電気めっきを実施する場合において、めっき液の十分な攪拌、供給量を確保し、低コストで効率よく部分めっきを行える部分めっき方法および部分めっき装置を提供することにある。さらには、めっきが不要な領域へのめっきの付着を抑制する、めっき遮蔽板を備えた部分めっき装置、部分めっき方法、および部分めっき部材の製造方法を提供することである。

上記問題を解決するため、本発明は、めっき槽内に連続的に供給される帯板状の被めっき材に対し、前記被めっき材の少なくとも一方の面の長手方向に沿って延びる帯状のめっき領域に部分的に電気めっきを施す部分めっき装置であって、前記めっき槽内に供給される被めっき材の長手方向に沿って、前記被めっき材の非めっき領域に対向するように、前記被めっき材の搬送路とアノードとの間に、帯板状の遮蔽板が配置され、前記被めっき材の前記めっき領域の長手方向に沿ってめっき液を流すめっき液噴出部を備え、前記めっき液噴出部は、前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向前方側に設けられ、前記被めっき材の進行方向後方に向けてめっき液を供給し、前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向後方側には、前方から後方へ流れてきた前記めっき液の流れを前方へ誘導する後方ガイド部材が設けられていることを特徴とする、部分めっき装置を提供する。

前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向前方側に、前記後方ガイド部材により前方へ誘導されためっき液の流れを、再び前記被めっき材に向けて誘導する前方ガイド部材が設けられていてもよい。また、前記めっき液噴出部は、めっき液噴出ノズルを備えてもよい。

前記遮蔽板の前記被めっき材側の表面と前記被めっき材との間の距離と、前記遮蔽板の前記アノード側の表面と前記アノードとの間の距離が、それぞれ前記被めっき材と前記アノードとの間の距離に対して２０％以下であることが好ましい。

また、本発明によれば、前記部分めっき装置を用いた部分めっき方法であって、帯板状の被めっき材をめっき槽内に連続的に供給し、前記めっき槽内の前記被めっき材とアノードとの間に電流を流し、前記被めっき材の長手方向に沿って延びる帯状のめっき領域に部分的に電気めっきを施す部分めっき方法が提供される。

また、本発明によれば、前記被めっき材の所定のめっき領域に、請求項７に記載の部分めっき方法によりめっきを施すことを特徴とする、部分めっき部材の製造方法が提供される。

本発明によれば、めっき液が遮蔽板やセル壁に妨害されることがなく流れ、効率的に、帯状の部分めっきを施すことができる。

本発明の実施形態にかかる部分めっき装置の上面図である。 図１のＡ−Ａ線で切断して模式的に示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ線で切断して模式的に示す断面図である。 被めっき材、遮蔽板、アノードの互いの間隔を説明する図である。 比較例（従来例）のめっき装置を模式的に示す断面図である。 本発明例による被めっき材の幅方向位置とＡｇ膜厚との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１〜図３は、本発明の実施形態にかかる部分めっき装置の概略を示す。部分めっき装置１は、めっき処理を行うめっきセル２と、このめっきセル２を内部に収容してめっきセル２からオーバーフローしためっき液を貯留するオーバーフロー槽３とからなるめっき槽４を備えている。図１の点線の矢印は、めっき液の流れを示す。

めっきセル２の長手方向両端には、それぞれ、例えばステンレス、銅または銅合金などの導電性の金属からなる被めっき材９の導入口２ａおよび導出口２ｂが、側壁を貫通して形成されている。また、オーバーフロー槽３の長手方向両端には、それぞれ被めっき材９の導入口３ａおよび導出口３ｂが、それぞれめっきセル２の導入口２ａおよび導出口２ｂに対向して、側壁を貫通して形成されている。これらの導入口２ａ、３ａおよび導出口２ｂ、３ｂは、帯板状の被めっき材９が幅方向を鉛直にして通過できるようにスリット状に形成されている。

めっきセル２の中には、めっきセル２内に供給された被めっき材９の両面にそれぞれ対向するように、一対のアノード１１が配置されている。アノード１１は、めっき槽４の外部に設けられた図示しない直流電源に接続され、被めっき材９とアノード１１との間で電流を流すことができるようになっている。アノード１１の形状は、代表的なものとして、板状（板材）、あるいは直方体の（アノード）ケースの中にアノードボールやアノード粒が配置されたものがある。

本実施形態では、めっきセル２内の、導入側と導出側および長手方向中央部に、被めっき材９の搬送路（において搬送される帯板状の被めっき材９）の両面に対向するように、めっきセル２の底面から鉛直方向上方に延びる支柱１２が設けられている。この支柱１２には、めっきセル２内の被めっき材９の長手方向の略全長にわたって、被めっき材９の帯状の非めっき領域９ｂの各々の長手方向に対向するように配置された遮蔽板１３が支持ブロック２８を介して固定されている（図２）。遮蔽板１３は絶縁部材からなり、帯状の非めっき領域９ｂの数および位置に合わせて、例えば図示するように３つ配置される。これらの遮蔽板１３により、被めっき材９の帯状の非めっき領域９ｂ（めっき領域９ａ以外の部分）とアノード１１との間の電流密度を低減させて、被めっき材９のめっき領域９ａ以外の部分にめっき皮膜が付着するのを抑制する。

本発明の部分めっき装置１において、遮蔽板１３の被めっき材９側の表面とめっき槽４内に連続的に供給される帯板状の被めっき材９との間の距離ｄ１と、遮蔽板１３のアノード１１側の表面とアノード１１との間の距離ｄ２が、それぞれ被めっき材９とアノード１１との間の距離ｄ３に対して２０％以下、つまり
ｄ１≦０．２×ｄ３
且つ
ｄ２≦０．２×ｄ３
であることが好ましく、さらには１５％以下（ｄ１≦０．１５×ｄ３且つｄ２≦０．１５×ｄ３）であることがより好ましい（図４参照）。また、最も好ましくは１０％以下（ｄ１≦０．１×ｄ３且つｄ２≦０．１×ｄ３）である。

すなわち、被めっき材９の表面と遮蔽板１３の被めっき材９側の表面との間の距離（間隔）ｄ１は近接させることが好ましく、例えば５ｍｍ以下にすることが好ましい。また、アノード１１の表面（アノード１１が直方体のアノードケースである場合は遮蔽板１３側の面）と遮蔽板１３のアノード１１側の表面との間の距離（間隔）ｄ２を近接させることが好ましく、例えば５ｍｍ以下にすることが好ましい。また、被めっき材９の表面とアノード１１の被めっき材９に対向する表面との間の距離ｄ３は、例えば３０〜２００ｍｍ程度とすることが好ましい。

上述のように、遮蔽板１３と被めっき材９との間の距離ｄ１、遮蔽板１３とアノード１１との間の距離ｄ２を小さくすることにより、遮蔽板１３の被めっき材９側の表面と被めっき材９との間の距離ｄ１と、遮蔽板１３のアノード１１側の表面とアノード１１との間の距離ｄ２を、それぞれ被めっき材９とアノード１１との間の距離ｄ３に対して２０％以下とすることができる。

こうすることで、非めっき領域９ｂとアノード１１との間の電流密度を十分に小さくすることができ、また非めっき領域９ｂに新鮮なめっき液が流れる（供給される）のを抑制できる。したがって、マスキングテープを非めっき領域９ｂに貼り付けなくても、非めっき領域９ｂへのめっきの付着を十分に抑制できる。

一方、遮蔽板１３と被めっき材９とアノード１１に囲まれた領域（めっき液の流路）にめっき液を集中的に流すことでめっき液の流速を上げることができ、被めっき材９へのめっき液の供給、撹拌に優れ、効率的にめっきを形成することができる。さらには、被めっき材９とアノード１１の間の電気力線がまっすぐに伸びるため、膜厚ばらつきの小さいめっきを形成することが可能となる。

なお、図５に示すように被めっき材９の下方から上方向にめっき液を供給する従来のめっき装置の場合、被めっき材９と遮蔽板５３との距離を近接（例えば５ｍｍ以下）させると、めっき液の撹拌が阻害されてめっき領域のめっきの「やけ」や析出異常が発生したり、めっきの電流効率が低下する（膜厚が薄くなる）などの不具合が発生する場合がある。

上述の被めっき材９と遮蔽板１３との距離ｄ１、アノード１１と遮蔽板１３との距離ｄ２を達成し、上述の囲まれためっき液の流路を形成するために、（１枚のあるいは一体となった）遮蔽板１３の厚さを適宜設定してこれらの距離を調整することができる。遮蔽板１３の厚さは特に限定されないが、例えば３〜５０ｍｍ、さらには１５〜４０ｍｍとしてもよい。なお、遮蔽板１３が例えば被めっき材９側に１枚、アノード１１側に１枚と２枚（複数）あると、遮蔽板１３同士の間にすきまができ、めっき液を流したときにその間にめっき液が入り込み、めっき液の流路に供給されるめっき液の流速、供給量が小さくなる恐れがあるので好ましくはない。よって、各々の遮蔽板１３は厚めのブロック状のものを１枚（１個）、あるいは一体として成形されたもの１個からなるのが好ましい。

めっきセル２の、被めっき材９の進行方向前方となる先端部には、例えば銀めっき液等のめっき液貯留部２１が設けられ、めっき液貯留部２１には、被めっき材９の長手方向に沿ってめっき液を噴出するめっき液噴出部２２が備えられている。このめっき液噴出部２２からは、被めっき材９のめっき領域９ａに向けて、且つ被めっき材９の長手方向に沿ってめっき液が噴出される。具体的には、例えば、めっき液噴出部２２に、めっき液を噴出させるためのめっき液噴出ノズル（穴）２３を備えたスペーサー２４が配置されている（図２）。めっき液は、被めっき材９のめっき領域９ａの長手方向に沿って、被めっき材９とアノード１１と遮蔽板１３の端面（側面）とに囲まれた領域（めっき液の流路）を、被めっき材９の進行方向後方に向けて流れる。めっき液噴出ノズル２３の穴形状は、めっき液の流路の長手方向に垂直な断面形状（面積）と同等か小さいことが好ましく、これにより、めっき液をめっき液の流路に集中的に流しめっき液の流速を増加させることができる。すなわち、被めっき材９の非めっき領域９ｂに接触する新鮮なめっき液の量をできるだけ抑制し、めっき領域９ａに選択的に新鮮なめっき液が供給されるようにする。これにより、めっき領域９ａに効率的にめっきを形成することができるとともに、非めっき領域９ｂへのめっきの付着を抑制することができる。なお、本明細書において、被めっき材９の進行方向前方側、進行方向後方側を、単に前方、後方と記載することがある。

めっきセル２の、被めっき材９の進行方向後方側の端部には、前方から流れてきためっき液を前方へ戻すように流れの方向を誘導する後方ガイド部材２５が設けられていることが好ましい。後方ガイド部材２５は、図１に示すように曲面２５ａを有しており、めっきセル２の後方側の側壁が曲面状になるように後方ガイド部材２５を配置することにより、前方から後方へ流れてきためっき液を、アノード１１と後方ガイド部材２５との間を通ってめっきセル２の中の前方へ流れるように誘導する。これにより、めっき液の流路へのめっき液の逆流を抑制し、供給されるめっき液の量の低下、めっき液の流速の低下を防ぐ。さらに、めっき液貯留部２１の後方側の面、すなわちめっきセル２の前方側の側壁には、アノード１１とめっきセル２の側壁との間を通って後方から戻ってきためっき液を、再び被めっき材９に向けて戻す曲面２７ａを有する前方ガイド部材２７が設けられていることが好ましい。前方ガイド部材２７を設けることにより、めっき液噴出部２２から噴出されためっき液と合わせることで流速を上げることができる。

また、めっきセル２の幅方向両側の側壁には、めっき液の液面Ｓの高さを調整するための側壁板２６を設けてもよい。側壁板２６を上下させることにより、被めっき材９に応じてめっき液の液面Ｓの高さを調整することができ、めっきセル２内の所定量以上のめっき液をオーバーフローさせてオーバーフロー槽３内に貯留させる。

めっきセル２内のめっき液貯留部２１や後方ガイド部材２５等は、例えば３Ｄプリンターで作成することができる。

このような部分めっき装置１で部分めっきを行う際には、帯板状の被めっき材９の非めっき領域９ｂに応じてめっきセル２内に遮蔽板１３を配置し、被めっき材９を導入口３ａ、２ａから連続的に供給して、めっき液噴出部２２から所定流量のめっき液を供給し、めっきセル２内のカソードとしての被めっき材９とアノード１１との間に電流を流す。こうして、帯板状の被めっき材９に、帯状のめっき領域９ａと非めっき領域９ｂとが幅方向に交互に配置されたストライプ状の部分めっきが施される。

以上のように、本実施形態によれば、部分めっきを行うめっき領域９ａに集中的にめっき液噴出部２２からめっき液を流すことにより、効率よく部分めっきを行うことができる。また、アノード１１と遮蔽板１３との間、遮蔽板１３と被めっき材９との間の距離を５ｍｍ以下とすることにより、マスキングテープを用いなくても、高精度な部分めっきが行え、テープの貼り付けやテープを剥がす手間とコストを削減することができる。これらの距離は、１〜３ｍｍ程度がより好ましく、距離が狭いほど、めっき不要部分にめっきが付きにくい。なお、遮蔽板１３と被めっき材９の非めっき領域９ｂとの間隔は、被めっき材９が搬送されるときの板のブレなどによる接触を避けるために、０．５ｍｍ以上離すことが好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、被めっき材９の両面のめっき領域９ａが同じ位置の場合を図示したが、それぞれの面が異なる位置にめっき領域９ａを有してもよい。あるいは、片面のみにめっき領域９ａを有する場合でもよい。また、図１〜３に示すように、めっき槽４内に連続的に供給される帯板状の被めっき材９の少なくとも一方の面の長手方向に沿って延びるとともに幅方向に互いに離間して配置された複数の帯状のめっき領域９ａに電気めっきを施すことが好ましい。

以下、部分めっきの実施例について説明する。

厚さ０．６ｍｍ、幅１７０ｍｍのタフピッチ銅（Ｃ１１００ １／２Ｈ）である被めっき材に対し、水洗、アルカリ脱脂液で脱脂、水洗、硫酸による酸洗の順で前処理を行った後、５４０ｇ／Ｌのスルファミン酸ニッケル四水和物と２５ｇ／Ｌの塩化ニッケル、３５ｇ／Ｌのホウ酸を含む無光沢ニッケルめっき（水溶）液にて下地めっきを行い、厚さ１μｍのニッケルめっきを行った。続いて、３ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムを含む銀ストライクめっき（水溶）液にてストライクめっきを行った。その後、図１〜図３に示すように、被めっき材９の進行方向前方からめっき液を噴射するめっき液噴出ノズル２３を設け、液流をガイドする後方ガイド部材２５、前方ガイド部材２７を設けた本発明の実施形態にかかる部分めっき装置１を用いて、部分めっきを行った。めっきセル２内の被めっき材９の搬送路のうち、非めっき領域９ｂとアノード１１の間の位置に、厚さ３０ｍｍの遮蔽板１３を設置し、１７５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９５ｇ／Ｌのシアン化カリウムと５０ｍｇ／Ｌのセレンを含む銀めっき（水溶）液にて厚さ５μｍとなるように部分銀めっきを行った。

そして、チオール系化合物を含むチオール系銀硫化防止液に浸漬した後、水洗および乾燥を行い、本発明例の部分めっき製品を作成した。遮蔽板１３のサイズは、上部が、縦：６０ｍｍ、横：７００ｍｍ、中央部が、縦：７０ｍｍ、横：７００ｍｍ、下部が、縦：４０ｍｍ、横：７００ｍｍであり、材質は塩ビとした。遮蔽板１３同士の上下方向の間隔は、上部と中央部との間隔が１５ｍｍ、中央部と下部との間隔が１５ｍｍとした。遮蔽板１３と被めっき材９との距離は２．７ｍｍ、遮蔽板１３とアノード１１との距離は２ｍｍとした。

すなわち、遮蔽板１３の被めっき材９側の表面と被めっき材との間の距離ｄ１は２．７ｍｍであり、遮蔽板１３のアノード１１側の表面とアノード１１との間の距離ｄ２は２ｍｍであり、被めっき材９とアノード１１との間の距離ｄ３は３４．７ｍｍである。よって、本実施例では、ｄ１がｄ３に対して７．８％、ｄ２がｄ３に対して５．８％である。

本実施例の部分銀めっきにおいて、電流密度：５Ａ／ｄｍ^２、インバーター周波数：５０Ｈｚ、めっき液の流量：９７Ｌ／ｍｉｎとした。

以上のように部分めっきした銅合金について、被めっき材９の幅方向における銀めっきの膜厚分布を、蛍光Ｘ線膜厚計により幅方向に０．５ｍｍ間隔で３４０カ所測定した。その結果、めっき領域（遮蔽板で覆っていない領域）の銀めっきの平均膜厚は４．９５μｍ（幅方向上部めっき領域で平均４．８４μｍ、下部めっき領域で平均５．０６μｍ）であった。

非めっき領域（めっき不要部分、遮蔽板で覆われている領域）の銀めっきの平均膜厚は０．４３μｍ（幅方向上部めっき領域で平均０．３８μｍ、中央部めっき領域で平均０．４９μｍ、下部めっき領域で平均０．４３μｍ）であった。また、非めっき領域の銀めっきの最小膜厚は０．０３μｍであった。本実施例による被めっき材の幅方向位置（ワーク上端からの距離）とＡｇ膜厚との関係を図６に示す。

本発明は、被めっき材の長手方向に平行な帯状のめっき領域に部分的に電気めっきを施す部分めっきに適用でき、殊にマスキングを行わない部分めっきに適用できる。また、本発明の部分めっき装置をリールツーリール方式のめっきラインに組み込んで、部分めっきを行うことが好ましい。

このようにしてストライプ状のめっきを施した帯板状の被めっき材（条材）にプレス加工や曲げ加工等を施して、コネクタやスイッチ等の接点や端子部品などの電子部品を製造することができる。

１ 部分めっき装置
２ めっきセル
３ オーバーフロー槽
４ めっき槽
９ 被めっき材
９ａ めっき領域
９ｂ 非めっき領域
１１ アノード
１３ 遮蔽板
２１ めっき液貯留部
２２ めっき液噴出部
２５ 後方ガイド部材
２７ 前方ガイド部材

Claims (6)

1. めっき槽内に連続的に供給される帯板状の被めっき材に対し、前記被めっき材の少なくとも一方の面の長手方向に沿って延びる帯状のめっき領域に部分的に電気めっきを施す部分めっき装置であって、
   前記めっき槽内に供給される被めっき材の長手方向に沿って、前記被めっき材の非めっき領域に対向するように、前記被めっき材の搬送路とアノードとの間に、帯板状の遮蔽板が配置され、
   前記被めっき材の前記めっき領域の長手方向に沿ってめっき液を流すめっき液噴出部を備え、
   前記めっき液噴出部は、前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向前方側に設けられ、前記被めっき材の進行方向後方に向けてめっき液を供給し、
   前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向後方側には、前方から後方へ流れてきた前記めっき液の流れを前方へ誘導する後方ガイド部材が設けられていることを特徴とする、部分めっき装置。
2. 前記めっき槽において前記被めっき材の進行方向前方側に、前記後方ガイド部材により前方へ誘導されためっき液の流れを、再び前記被めっき材に向けて誘導する前方ガイド部材が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の部分めっき装置。
3. 前記めっき液噴出部は、めっき液噴出ノズルを備えていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の部分めっき装置。
4. 前記遮蔽板の前記被めっき材側の表面と前記被めっき材との間の距離と、前記遮蔽板の前記アノード側の表面と前記アノードとの間の距離が、それぞれ前記被めっき材と前記アノードとの間の距離に対して２０％以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部分めっき装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の部分めっき装置を用いた部分めっき方法であって、
   帯板状の被めっき材をめっき槽内に連続的に供給し、前記めっき槽内の前記被めっき材とアノードとの間に電流を流し、前記被めっき材の長手方向に沿って延びる帯状のめっき領域に部分的に電気めっきを施す、部分めっき方法。
6. 前記被めっき材の所定のめっき領域に、請求項５に記載の部分めっき方法によりめっきを施すことを特徴とする、部分めっき部材の製造方法。

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