JP7135958B2 - 金属皮膜の成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、基材表面に金属皮膜を成膜する成膜装置に関する。

従来から、基材の表面に金属イオンを析出させて金属皮膜を成膜する成膜技術が利用されている。たとえば、特許文献１には、電解質膜を基材に押圧した状態で、陽極と基材との間に電圧を印加して、電解質膜の内部の金属イオンを還元し、金属皮膜を基材の表面に成膜する成膜装置が提案されている。

この成膜装置には、陽極および電解質膜に接触するように、金属イオンを含む電解液を収容した収容室が設けられている。電解質膜は、収容室を形成するハウジングの開口部を覆うように、弾性体を介してハウジングに取付けられ、収容室内には、電解液が封入されている。

金属皮膜の成膜時には、電解質膜を基材に接触させた状態で、電解質膜で基材を所定の圧力で押圧することで、弾性体を圧縮変形させる。この圧縮変形により、収容溶液内の電解液が加圧され、電解液の液圧が作用した電解質膜で、基材の表面が押圧される。この押圧状態を維持し、陽極と基材との間に電圧を印加することにより、基材の表面に金属皮膜を成膜することができる。

特開２０１４－０５１７０１号公報

しかしながら、特許文献１の成膜装置において、陽極に不溶性陽極を用いた場合、陽極の表面で電解液の水分が電気分解し、陽極の表面に酸素ガスが発生することがある。成膜時間が経過するに従って、発生する酸素ガスの量も増加し、増加した酸素ガスが凝集して陽極の表面の所定の箇所に滞留してしまうことがある。このような現象は、電解液が、金属イオンを含む水溶液である場合に生じるのはもちろんのこと、例えば、アルコールなど水以外のその他の溶媒に金属イオンが含まれるような電解液を用いた場合であっても、成膜時に電解液にわずかな水分が混入すれば生じ得る。

上述したように、金属皮膜の成膜時には、電解液の液圧により、電解質膜で基材を押圧するが、収容室内に酸素ガスが残留していると、電解液に比べて残留した酸素ガスは圧縮性が高いので、電解質膜で、基材の表面を均一に押圧することが難しいことがある。この結果、金属皮膜を均一に成膜することができないことが想定される。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、本発明として、電解液に不溶性を有した陽極を用いた場合であっても、成膜時に、金属イオンを含む電解液の液圧が作用した電解質膜で、基材の表面を均一に押圧することができる金属皮膜の成膜装置を提供する。

前記課題を解決すべく、本発明に係る金属皮膜の成膜装置は、陽極と、前記陽極と、陰極となる基材との間に配置された電解質膜と、前記陽極と前記電解質膜に電解液が接触するように前記電解液を収容した収容室が形成されたハウジングと、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備え、前記電解質膜を前記基材に押圧した状態で、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加して、前記電解質膜に含有させた金属イオンを前記基材の表面で還元することにより、前記基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、前記電解質膜は、前記収容室に連通した前記ハウジングの開口部を覆うように前記ハウジングに取付けられており、前記ハウジングには、前記電解液として第１電解液が収容される前記陽極側の第１収容室と、前記電解液として第２電解液が収容される前記電解質膜側の第２収容室とに、前記収容室を仕切る仕切部材が、前記陽極と前記電解質膜の間に配置されており、前記仕切部材は、多孔質体に陽イオン交換樹脂を含浸したものであり、前記第１収容室には、前記陽極として前記第１電解液に対して不溶性を有した陽極が収容されており、前記第２収容室は、前記電解質膜と前記仕切部材とにより、前記ハウジング内で、前記電解液として前記金属イオンを含有した前記第２電解液が封入される密閉空間を形成し、前記成膜装置には、前記第２収容室に収容された前記第２電解液を加圧する加圧部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電解質膜で基材を押圧しながら、陽極と基材との間に電圧を印加すると、電解質膜に含有させた金属イオンが基材の表面で還元する。これにより、基材の表面に金属皮膜が成膜される。本発明では、陽極と電解質膜との間に、仕切部材が配置されているが、仕切部材は、多孔質体に陽イオン交換樹脂が含浸されたものである。したがって、収容室内において、陽極と基材との間に電圧を印加しても、陽極から基材まで電界の形成が阻害されない。

ここで、本発明の成膜装置は、第１収容液に対して不溶性を有した陽極を用いているため、成膜時に、第１収容室に収容される第１電解液に含まれる水分が電気分解し、酸素ガスが発生することがある。しかしながら、第２収容室では、仕切部材により第１電解液と第２電解液は区分され、第２収容室には、第２電解液を封入する密閉空間が形成されている。したがって、陽極からの酸素ガスが第２電解液に混入することなく、加圧部で第２収容室内の第２電解液を加圧することができる。これにより、第２収容室に収容された第２電解液の液圧が作用した電解質膜で、基材の表面を均一に押圧することができる。

さらに、第１収容室内では、水の電気分解により水素イオンが増加するが、この水素イオンは、仕切部材の陽イオン交換樹脂を通過し、第２収容室に移動するので、陽極の周りに水素イオンが過多となることはない。したがって、陽極と基材と間に印加する電圧は安定する。

このようにして、第２電解液に対して不溶性を有した陽極を用いた場合であっても、金属皮膜の成膜時に、電解質膜で基材を均一に押圧した状態を維持しつつ、陽極と基材と間に印加した電圧を安定させることができる。これにより、第２収容室の第２電解液に含まれる金属イオンを基材の表面で還元し、基材の表面に均一な金属皮膜を成膜することができる。

ここで、第１収容室内に陽極で発生したガスが滞留したとしても、滞留したガスにより、金属皮膜の成膜が阻害されないのであれば、第１収容室は、第１電解液を封入する密閉空間で形成されていてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記第１収容室は、前記成膜装置の外部に開放されている。この態様によれば、成膜時に陽極から酸素ガスが発生したとしても、発生した酸素ガスを成膜装置の外部に排出することができる。

本発明によれば、陽極に不溶性陽極を用いた場合であっても、成膜時に、金属イオンを含む電解液の液圧が作用した電解質膜で、基材の表面を均一に押圧することができる。

本発明の第１実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。 図１に示す成膜装置で金属皮膜を成膜する成膜方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。 図１に示す成膜装置で金属皮膜を成膜する状態を説明するための模式的断面図である。

以下に、図１～４を参照しながら、本発明の第１および第２実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を説明する。

〔第１実施形態〕
１．成膜装置１について
図１は、本発明の第１実施形態に係る金属皮膜の成膜装置１の模式的断面図である。図１に示すように、本発明に係る成膜装置１は、金属イオンを還元することで金属を析出させて、析出した金属からなる金属皮膜を基材Ｂの表面に成膜する装置である。

金属皮膜が成膜される基材Ｂは、成膜される表面が陰極（すなわち導電性を有した表面）として機能するものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、本実施形態では、基材Ｂは、エポキシ樹脂などの高分子樹脂、セラミックス等の絶縁部Ｂ２に、銅、ニッケル、銀、または鉄などの導体部Ｂ１を陰極として部分的に形成されたものである。基材Ｂは、アルミニウム、鉄等の金属材料からなってもよい。

成膜装置１は、金属製の陽極１１と、陽極１１と基材Ｂ（陰極）との間に配置される電解質膜１３と、電解液として第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２を収容するハウジング１５と、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加する電源部１６と、を備えている。

成膜装置１には、基材Ｂを載置する金属製の載置台４０が設けられており、載置台４０に電源部１６の負極が接続されており、陽極１１には、電源部１６の正極が接続されている。なお、載置台４０と基材Ｂの成膜される導体部Ｂ１とは導通している。これにより、基材Ｂの表面を陰極として機能させることができる。

陽極１１は、後述する第１電解液Ｌ１に対して不溶性を有した陽極（溶解しない陽極）であり、ブロック状または平板状の陽極である。このような陽極としては、第１電解液Ｌ１に対して不溶性を有した酸化ルテニウム、白金、酸化イリジウムなどを挙げることができ、これらの金属が銅またはチタンからなる基板に被覆された陽極であってもよい。

電解質膜１３は、後述する金属イオンを含む第２電解液Ｌ２に接触することで、金属イオンを内部に含浸することができ、電圧を印加したときに基材Ｂの表面で、金属イオン由来の金属が析出することができるのであれば、特に限定されるものではない。電解質膜１３の材質としては、たとえばデュポン社製のナフィオン（登録商標）などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ，ＣＭＦシリーズ）などの陽イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。

第１電解液Ｌ１は、後述する第１収容室１７Ａに収容される電解液であり、第２電解液Ｌ２は、後述する第２収容室１７Ｂに収容される電解液である。これらの電解液Ｌ１、Ｌ２は、導電性を有した液体であり、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加すると、陽極１１から基材Ｂに向かって第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２に成膜のための電界が形成される。第２電解液Ｌ２は、少なくとも金属イオンを含む電解液であり、金属イオンは、成膜時に還元されて、金属皮膜の金属として析出するものである。なお、第１電解液Ｌ１は、このような金属イオンを含んだ電解液であってもよいが、金属イオンを含まない電解液であってもよい。

本実施形態では、第２電解液Ｌ２は、金属イオンを含有した酸性の溶液であり、たとえば、金属イオンを含有した水溶液であってもよい。第１電解液Ｌ１は、第２電解液Ｌ２と同じ電解液であってもよいが、上述したように、第２電解液Ｌ２の金属イオンを含まない電解液であってもよい。

たとえば、第２電解液Ｌ２に含まれる金属イオンの金属に、銅、ニッケル、銀、または鉄を挙げることができ、第２電解液Ｌ２は、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの酸で溶解（イオン化）した水溶液である。第１電解液Ｌ１は、第２電解液Ｌ２と同じ溶液であるが、金属イオンを含まない場合には、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの水溶液である。

たとえば、成膜される金属皮膜の金属がニッケルの場合には、第２電解液Ｌ２としては、たとえば、硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、コハク酸ニッケル、硫酸ニッケル、またはピロリン酸ニッケルなどの水溶液を挙げることができる。第１電解液Ｌ１は、第２電解液Ｌ２と同じ水溶液であってもよく、第２電解液Ｌ２の金属イオンを含まず、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの同じ酸を含む水溶液であってよい。

ハウジング１５には、陽極１１と電解質膜１３に第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２が接触するように第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２を収容した収容室１７が形成されている。ハウジング１５の材料は、第１および第２電解液Ｌ１およびＬ２を収容する耐食性を有した材料であれば特に限定されるものではなく、たとえばステンレス鋼などの金属材料を挙げることができる。

本実施形態では、陽極１１は、収容室１７に収容されており、電解質膜１３は、収容室１７に連通したハウジング１５の開口部１５ａを覆うようにハウジング１５に取付けられている。

さらに、ハウジング１５内において、陽極１１と電解質膜１３との間には、仕切部材１８が配置されている。仕切部材１８により、収容室１７は、陽極１１側の第１収容室１７Ａと、電解質膜１３側の第２収容室１７Ｂとに、仕切られる。本実施形態では、第１収容室１７Ａの下方に、第２収容室１７Ｂが配置されている。

第１収容室１７Ａには、第１電解液Ｌ１とともに陽極１１が収容されており、陽極１１は、第１電解液Ｌ１に接触している。本実施形態では、電解質膜１３に対向する陽極１１の少なくとも対向面が、第１電解液Ｌ１に接触していればよく、本実施形態では、その一例として、第１電解液Ｌ１に陽極１１が浸漬されている。

本実施形態では、陽極１１と仕切部材１８とは離間して配置されており、陽極１１と仕切部材１８は、図示しないが、ハウジング１５に固定されている。第１収容室１７Ａは、成膜装置１の外部に開放している。本実施形態では、第１収容室１７Ａは、成膜装置１の外部に向かって上方に開口している。

なお、後述するように、陽極１１で発生する酸素ガスを第１収容室１７Ａから外部に放出することができるものであれば、第１収容室１７Ａの一部が成膜装置１の外部に開放していてもよい。さらに、この酸素ガスが第１収容室１７Ａ内において滞留したとしても、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加して、少なくとも第２電解液Ｌ２の金属イオンに由来する金属を基材Ｂの表面に析出することができるのであれば、第１収容室１７Ａが、成膜装置１の外部に解放されていなくてもよい。

第２収容室１７Ｂは、電解質膜１３と仕切部材１８とにより、ハウジング１５内で、金属イオンを含有した第２電解液Ｌ２が封入される密閉空間を形成している。なお、本明細書でいう「密閉空間」とは、少なくとも、金属皮膜の成膜時において、第２収容室１７Ｂ内で第２電解液Ｌ２を安定して加圧することが可能な閉鎖された空間であり、たとば、圧力調整弁２５等によりこの空間内に第２電解液Ｌ２が流れるような空間も含まれる。

仕切部材１８は、多孔質体に陽イオン交換樹脂が含浸されたものである。たとえば、仕切部材１８は、第１収容室１７Ａと第２収容室１７Ｂとを連通する空孔が複数形成された多孔質体と、多孔質体の各空孔に、陽イオン交換樹脂が充填されたものが好ましい。

上述した如く、ハウジング１５内で、電解質膜１３と仕切部材１８とにより仕切られた第２収容室１７Ｂ内に、第２電解液Ｌ２が密閉されている。したがって、仕切部材１８は、多孔質体を基材として有しているが、仕切部材１８は、多孔質体に陽イオン樹脂を含浸することで、第１収容室１７Ａと第２収容室１７Ｂとは連通していない。すなわち、仕切部材１８は、第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２を通液する機能は有さず、第１および第２収容室１７Ａ、１７Ｂ間において、第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２の通液を遮断している。

多孔質体は、（１）多孔質体に含浸された陽イオン交換を含浸した状態で、第１収容室１７Ａから第２収容室１７Ｂに、陽イオン交換樹脂を介して、陽イオンが透過できるものであり、（２）成膜時に第２収容室１７Ｂ内に発生する第２電解液Ｌ２の液圧により変形しない（液圧を支持する）ものであり、（３）第１および第２電解液Ｌ１、Ｌ２に対して耐食性を有するものでれば、特に限定されるものでない。

多孔質体の材料としては、樹脂材料、金属材料、またはセラミックス材料などを挙げることができる。たとえば、多孔質体は、これらのいずれかの材料からなる無孔質ボードに対して、第１収容室１７Ａと第２収容室１７Ｂを連通するように、複数の空孔が穿設されたものであってもよく、これらのいずれかの材料を発泡させたものであってもよい。

多孔質体が、金属材料からなる場合には、たとえば、白金や酸化イリジウムなどの耐食性が高い発泡金属、または、チタン等の耐食性が高い発泡金属に白金や酸化イリジウムなどを被覆したものが好ましい。多孔質体が、樹脂材料である場合には、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の発泡材を挙げることができる。発泡材を用いる場合には、気孔率５０～９５体積％、孔径１～６００μｍ程度、厚さ０．１～５０ｍｍ程度のものが好ましい。

陽イオン交換樹脂は、第１電解液Ｌ１に含まれる水素イオン、必要に応じて添加された成膜用の金属イオン等の陽イオンを透過することができるものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、電解質膜１３で例示した材料を挙げることができる。

成膜装置１には、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２を加圧する加圧部としてポンプ２１が設けられている。ポンプ２１の上流側には、第２電解液Ｌ２を供給する供給源２２が設けられている。供給源２２とポンプ２１とは、供給管２３を介して接続されている。

本実施形態では、ポンプ２１は、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧するポンプであり、第２収容室１７Ｂに連通するように接続されている。第２収容室１７Ｂには、第２収容室１７Ｂから第２電解液Ｌ２を排水する排水管２４が接続されており、排水管２４には、圧力調整弁２５が設けられている。

この圧力調整弁２５により、第２収容室１７Ｂの液圧を調整することができる。なお、圧力調整弁２５の代わりに、開閉弁を設け、開閉弁を閉弁した状態で、第２収容室１７Ｂの第２電解液Ｌ２の液圧を、ポンプ２１の吐出圧により制御してもよい。さらに、圧力調整弁２５よりも下流の排水管２４は、図示しないが、供給源２２に接続されている。これにより、第２収容室１７Ｂで使用した第２電解液Ｌ２を供給源２２に戻し、成膜時に再度使用することができる。

本実施形態では、加圧部にポンプ２１を用いたが、ポンプ２１の代わりに、加圧部を、シリンダ（不図示）とピストン（不図示）により構成してもよい。具体的には、第２電解液Ｌ２が収容されたシリンダを、第２収容室１７Ｂに連通するようにハウジング１５に接続し、シリンダ内のピストンを前進および後退させることで、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧および減圧してもよい。

さらに、本実施形態では、ハウジング１５を介して、所定の位置に電解質膜１３を位置決めする昇降装置２８を備えている。昇降装置２８は、固定部３０に固定されており、上下方向に可動する可動部２８ａの先端は、ハウジング１５に機械的に接続されている。成膜時には、図１の待機位置から図２の成膜位置にハウジング１５を降下させ、ハウジング１５の移動を固定し、電解質膜１３を基材Ｂに接触させる。成膜後には、図２の成膜位置から図１の成膜位置にハウジング１５を上昇させ、基材Ｂから電解質膜１３を離間させる。

昇降装置２８は、シリンダとピストンで構成される油圧式または空圧式のアクチュエータであってもよく、たとえば、モータ等で昇降する電動式のアクチュエータであってもよい。また、成膜時に、電解質膜１３を基材Ｂに接触した状態で、電解質膜１３の上下方向の位置を固定することができるのであれば、昇降装置２８を省略してもよい。

２．成膜装置１を用いた成膜方法について
以下に本実施形態に係る成膜装置１を用いた成膜方法を、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示す成膜装置１で金属皮膜Ｆを成膜する成膜方法を説明するための模式的断面図である。

まず、図１に示すように、電解質膜１３に対向するように、載置台４０に基材Ｂを配置する。次に、図２に示すように、昇降装置２８を用いて、ハウジング１５を載置台４０に向かって下降させ、電解質膜１３を基材Ｂの表面に接触させる。

次に、ポンプ２１を駆動する。第２収容室１７Ｂでは、電解質膜１３と仕切部材１８とにより、ハウジング１５内で金属イオンを含有した第２電解液Ｌ２が封入されているので、ポンプ２１の吐出圧により、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２が加圧される。

ここで、成膜装置１には圧力調整弁２５が設けられているので、第２収容室１７Ｂの圧力は、圧力調整弁２５で設定された圧力まで増圧される。この状態でポンプ２１の駆動を停止してもよい。ただし、ポンプ２１を連続して駆動すると、供給源２２の第２電解液Ｌ２が第２収容室１７Ｂに連続して供給され、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２は、圧力調整弁２５により、一定の圧力に保持される。

このようにして、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２の液圧が作用した電解質膜１３で、基材Ｂの表面を均一に押圧することができる。なお、電解質膜１３は、金属イオンを含む第２電解液Ｌ２が接触しているので、電解質膜１３に、金属イオンが含まれる。

第２電解液Ｌ２の液圧が作用した電解質膜１３で基材Ｂを押圧しながら、電源部１６で陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加すると、電解質膜１３に含有した金属イオンが基材Ｂ（具体的には導体部Ｂ１）の表面で還元する。これにより、基材Ｂの表面に金属皮膜Ｆが成膜される。

ここで、本実施形態では、陽極１１と電解質膜１３との間に、仕切部材１８が配置されているが、仕切部材１８は、多孔質体に陽イオン交換樹脂が含浸されたものである。したがって、収容室１７内において、陽極１１と基材Ｂとの間に電源部１６により電圧を印加しても、陽極１１から基材Ｂまで電界の形成が阻害されない。

ところで、陽極１１は、第１電解液Ｌ１に対して不溶性を有した陽極を用いている。このため、成膜時に、第１収容室１７Ａに収容される第１電解液Ｌ１に含まれる水分が電気分解し（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）、酸素ガスＧが発生することがある。

しかしながら、第２収容室１７Ｂでは、仕切部材１８により第１電解液Ｌ１と第２電解液Ｌ２は仕切られ、第２収容室１７Ｂには、第２電解液Ｌ２を封入する密閉空間が形成されている。したがって、陽極１１からの酸素ガスＧが第２電解液Ｌ２に混入することなく、ポンプ２１で第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧することができる。これにより、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２の液圧が作用した電解質膜１３で、基材Ｂの表面を均一に押圧することができる。

さらに、第１収容室１７Ａは、成膜装置１の外部に開放しているので、発生した酸素ガスＧは成膜装置１の外部に排出される。第１収容室１７Ａに収容された第１電解液Ｌ１では、水の電気分解により水素イオンが増加するが、この水素イオンは、仕切部材１８の陽イオン交換樹脂を通過し、第２収容室１７Ｂに移動するので、陽極１１の周りに水素イオンが過多となることはない。このような結果、陽極１１と基材Ｂとの間に印加する電圧は安定する。

このようにして、第２電解液Ｌ２に対して不溶性を有した陽極１１を用いた場合であっても、金属皮膜Ｆの成膜時に、電解質膜１３で基材Ｂを均一に押圧した状態を維持しつつ、陽極１１と基材Ｂとの電圧を安定させることができる。これにより、第２収容室１７Ｂの第２電解液Ｌ２に含まれる金属イオンを基材Ｂの表面で還元し、基材Ｂの表面に均一な金属皮膜Ｆを成膜することができる。

〔第２実施形態〕
３．成膜装置１Ａについて
第２本実施形態に係る成膜装置１Ａが、第１実施形態の成膜装置１と相違する点は、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧する機構と、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２の液圧を調整する機構、ハウジング１５の構造である。したがって、第１実施形態と同じ機能を有する部材は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

第１実施形態に係る成膜装置１では、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧する加圧部としてポンプ２１を設けたが、本実施形態に係る成膜装置１Ａでは、第２収容室１７Ｂ内の第２電解液Ｌ２を加圧する加圧部として、ハウジング１５を昇降させる機能を有した押圧装置２１Ａを設けている。

具体的には、押圧装置２１Ａは、ハウジング１５を介して、電解質膜１３を基材Ｂに向かって降下させて、電解質膜１３を基材Ｂに接触させるばかりでなく、基材Ｂに接触した電解質膜１３をさらに押圧するものである。押圧装置２１Ａとしては、シリンダとピストンで構成される油圧式または空圧式のアクチュエータであってもよく、たとえば、モータ等で昇降する電動式のアクチュエータであってもよい。

さらに、本実施形態では、ハウジング１５（ハウジング本体１５Ａ）の開口部１５ａの周縁を囲うように、ハウジング１５と電解質膜１３との間に、弾性体２５Ａが取り付けられている。具体的には、弾性体２５Ａは、シール材１９とハウジング１５との間に取付けられており、押圧装置２１Ａにより、弾性体２５Ａは、圧縮変形するように、構成されている。

弾性体２５Ａは、圧縮変形可能なゴムまたは樹脂などを挙げることができ、第２電解液Ｌ２により劣化しない材料（例えば耐酸性の材料）であることが好ましい。このような弾性体２５Ａの材質として、シリコーンゴム等を挙げることができる。

さらに、本実施形態では、ハウジングは、ハウジング本体１５Ａと、蓋体１５Ｂとを備えている。ハウジング本体１５Ａには、第１実施形態に係るハウジングと同様に、収容室１７が形成されており、収容室１７は、仕切部材１８により、第１収容室１７Ａと第２収容室１７Ｂとに仕切られている。

蓋体１５Ｂは、第１収容室１７Ａの開口を覆うように、ハウジング本体１５Ａに着脱自在に一体的に取り付けられており、蓋体１５Ｂの上面には、押圧装置２１Ａが取り付けられている。

蓋体１５Ｂの内面（下面）は、第１収容室１７Ａの一部を形成し、中央から縁部に進むに従って傾斜した傾斜面１５ｃとなっている。さらに、蓋体１５Ｂの縁部には、第１収容室１７Ａから成膜装置１の外部に連通した連通孔１５ｄが形成されている。この連通孔１５ｄにより、第１収容室１７Ａは、成膜装置１の外部に開放されることになる。なお、この連通孔１５ｄに、着脱自在な栓体（不図示）が設けられていてもよい。

４．成膜装置１Ａを用いた成膜方法について
以下に本実施形態に係る成膜装置１Ａを用いた成膜方法を、図３および図４を参照しながら説明する。図４は、図３に示す成膜装置１Ａで金属皮膜Ｆを成膜する成膜方法を説明するための模式的断面図である。

まず、図３に示すように、電解質膜１３に対向するように、載置台４０に基材Ｂを配置する。次に、図４に示すように、押圧装置２１Ａを用いて、ハウジング１５を載置台４０に向かって下降させ、電解質膜１３を基材Ｂの表面に接触させる。

次に、押圧装置２１Ａにより、電解質膜１３で基材Ｂを押圧する。この際、弾性体２５Ａが、押圧方向に圧縮変形され、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２は加圧されるとともに、その液圧が調整される。このようにして、第２収容室１７Ｂに収容された第２電解液Ｌ２の液圧が作用した電解質膜１３で、基材Ｂの表面を均一に押圧することができる。

次に、第２電解液Ｌ２の液圧が作用した電解質膜１３で基材を押圧しながら、電源部１６で陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加すると、電解質膜１３に含有した金属イオンが基材Ｂ（具体的には導体部Ｂ１）の表面で還元する。これにより、基材Ｂの表面に金属皮膜Ｆが成膜される。

本実施形態の場合にも、成膜時に、第１収容室１７Ａに収容される第２電解液Ｌ１に含まれる水分が電気分解し、酸素ガスＧが発生することがある。しかしながら、酸素ガスＧは、浮力により上昇し、蓋体１５Ｂの傾斜面１５ｃに沿って流れ、連通孔１５ｄから排出される。

このようにして、本実施形態の場合も、第１実施形態と同様に、金属皮膜Ｆの成膜時に、電解質膜１３で基材Ｂを均一に押圧した状態を維持しつつ、陽極１１と基材Ｂとの電圧を安定させることができる。これにより、第２収容室１７Ｂの第２電解液Ｌ２に含まれる金属イオンを基材Ｂの表面で還元し、基材Ｂの表面に均一な金属皮膜Ｆを成膜することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１、１Ａ：成膜装置、１１：陽極、１３：電解質膜、１５：ハウジング、１６：電源部、１７：収容室、１７Ａ：第１収容室、１７Ｂ：第２収容室、１８：仕切部材、２１：ポンプ（加圧部）、２１Ａ：押圧装置（加圧部）、Ｂ：基材、Ｌ１：第１電解液、Ｌ２：第２電解液、Ｆ：金属皮膜

Claims (2)

1. 陽極と、
   前記陽極と、陰極となる基材との間に配置された電解質膜と、
   前記陽極と前記電解質膜に電解液が接触するように前記電解液を収容した収容室が形成されたハウジングと、
   前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備え、
   前記電解質膜を前記基材に押圧した状態で、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加して、前記電解質膜に含有させた金属イオンを前記基材の表面で還元することにより、前記基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、
   前記電解質膜は、前記収容室に連通した前記ハウジングの開口部を覆うように前記ハウジングに取付けられており、
   前記ハウジングには、前記電解液として第１電解液が収容される前記陽極側の第１収容室と、前記電解液として第２電解液が収容される前記電解質膜側の第２収容室とに、前記収容室を仕切る仕切部材が、前記陽極と前記電解質膜の間に配置されており、
   前記仕切部材は、多孔質体に陽イオン交換樹脂を含浸したものであり、
   前記第１収容室には、前記陽極として前記第１電解液に対して不溶性を有した陽極が収容されており、
   前記第２収容室は、前記電解質膜と前記仕切部材とにより、前記ハウジング内で、前記電解液として前記金属イオンを含有した前記第２電解液が封入される密閉空間を形成し、
   前記成膜装置には、前記第２収容室に収容された前記第２電解液を加圧する加圧部が設けられており、
   前記第１収容室は、前記仕切部材を挟んで前記第２収容室の上側にあり、
   前記ハウジングと前記電解質膜との間には、前記ハウジングの開口部の周縁を囲うように、弾性体が取り付けられており、
   前記加圧部は、前記ハウジングを昇降させる押圧装置であり、前記押圧装置は、前記ハウジングとともに前記電解質膜を前記基材に向かって下降させて、前記弾性体を圧縮変形させた状態で、前記電解質膜で前記基材を押圧する装置であることを特徴とする金属皮膜の成膜装置。
2. 前記ハウジングは、ハウジング本体と蓋体とを備えており、
   前記ハウジング本体には、前記第１収容室と前記第２収容室とが形成されており、
   前記蓋体は、前記第１収容室の開口を覆うように、前記ハウジング本体に取り付けられており、
   前記蓋体の上面には、前記押圧装置が取り付けられており、前記蓋体の下方には、前記陽極が離間して配置されており、
   前記蓋体の下面は、前記蓋体の中央から縁部に進むに従って傾斜した傾斜面となっており、
   前記蓋体の縁部には、前記第１収容室から前記成膜装置の外部に連通した連通孔を形成することにより、前記第１収容室は、前記成膜装置の外部に開放されていることを特徴とする請求項１に記載の金属皮膜の成膜装置。

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