JPH032392A - 粉末のコーティング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、粉末へのコーティング方法および装置に係
り９回転容器中で電気めっきを行うことによって粉末の
表面に均一かつ適当な厚さのめっき層を形成する方法お
よび装置に関する。

Ｃ従来の技術と問題点） 粉末へのコーテング技術には非常に多くのものがあるが
、ドライコーテングとは対照的な湿式コーテング技術に
おいては、コーテング材料が金属または合金或いは金属
化合物である場合には、化学反応を利用した無電解めっ
き法、イオン化傾向の違いを利用した置換析出法、およ
び電気めっき法がその代表として挙げられる。

無電解めっき法は粉末へのめっき法として最も普通の方
法であり３例えば［実務表面技術Ｊ　１９８０年９月号
８〜１２頁には無機物への無電解めっき法が解説され、
特開昭６１−２５８８６８号公報にはこの種の技術が開
示されている。しかし、粉末を対象とした無電解めっき
では１反応が不安定になり易い。

めっき膜厚、めっき量のコントロールが難しい。

めっき液の寿命が短い、多量の廃液が発生し公害防止の
ための廃液処理費用がコストに大きく影響する。といっ
た問題がある。しかも、粉末の一粒一粒にむらなくコー
ティングすることが困難である。

イオン化傾向の差を利用した置換析出法もよく知られて
おり２例えば特開昭６１−７９７０６号公報や特開昭６
１−７９７０７号公報にはこの種の技術が開示されてい
る。しかし、置換析出法では析出によって浴組成が著し
く変化するので、目的とするめっき厚さにコントロール
することが困難であるばかりでな（、浴の劣化に伴って
生じる廃液の世も膨大なものとなる。

他方、電気めっき法は、小ネジ或いは小形の座金などの
ように、数ミリ以上の比較的小径の部品に対して適用さ
れ３通常は外部陽極式水平バレルを用いて電気めっきが
行われているが、これより小さい数ミリ未満の粉末の場
合は、この方法ではめっきすることは困難であり、粉末
に効率良くコーティングすることが出来ない０例えば、
特公昭６１−４０３１９号公報には粉末をインペラーで
撹拌しながら電気めっきする方法が開示されているが、
粉末の凝集や、陰極への堆積といった問題がつきまとう
、特開昭６３−１８０９６号公報には１粒径が１００オ
ングストローム〜１μｍの粉末に懸濁状態で金属を被覆
する方法が開示されているが、この方法はｌＯμｍ以上
の粉末には適さない。

小径部品に対して適用されている外部陽極式水平バレル
による電気めっき法を粉末に適用しようとしても、バレ
ルの隙間が粉末よりも大きいため隙間から粉末が落下し
てしまうし、隙間を小さくすると、粉末の落下はある程
度防止できるもののめっき液の循環が悪くなり、バレル
内のめっき液組成がくずれ、良好なめっきが出来なくな
る。また同様に小径部品に対して適用されている内部陽
極式傾斜バレルによる電気めっき法では、バレルの底面
に数ケ所の小さな陰極を配置しているが。

そのままでは、コーティング速度が遅く、著しく効率が
悪いばかりでなく、めっき膜厚のむらち大きい、さらに
、陰極に粉末が付着してコブ状になる問題もあるし、粉
末が内壁に沿って滑るだけで撹拌できないといった問題
もある。さらに粉末をインペラーで撹拌しながら電気め
っきする方法では、粉末の４Ｉ集や、陰極への堆積とい
った問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、これらの問題点を解決し、粉末の凝集
や陰極への堆積といった問題が無く、めっき厚のコント
ロールが容易で、粉末の一粒一粒にむらなくコーティン
グすることができ、１ｍｍ０１Ｉ以上の粉末に適した電
気めっきによる粉末への安価なコーティング方法および
装置を提供するにある。

〔発明の構成〕 本発明は、無機物質または有機物質の粉末の表面に電気
伝導性の被膜を形成させた粒径が１０，１／１ｍｍから
１ｍｍの範囲の導電性粉末もしくは粒径が１ｍｍ０１Ｉ
から１＋ｓｍの範囲の金属粉末を、陰極と陽極は配した
電気めっき浴中に流動させながら陰極と陽極間に通電し
て該粉末の表面にめっき浴中の金属イオンを析出させる
粉末のコーテング法において、底面に陰極板を配した筒
状容器内に該めっき浴と粉末を装填し、この筒状容器を
その中心軸を傾斜させて軸回りに回転させることによっ
てめっき浴中の粉末が該陰極板に繰返し衝突する流動状
態を浴上力に形成させると共に粉末の流動が実質上到達
しない非流動域を浴上力に形成させ、この非流動域に陽
極を配して前記の電気めっきを行うことを特徴とする。

そのさい５筒状容器の軸回りの回転は２周速が０．６〜
６０ｗ／ｓｉｎの範囲となるように制御ｎする。めっき
浴に装填される粉末は、その前処理として、脱脂、エツ
チング１酸洗、センシタイジング処理、アクチベーテイ
ング処理、無電解めっきのいずれかあるいはその組み合
わせの処理を行ったものを使用するのがよい。

そして、このコーテング法を実施する装置として１本発
明は、処理粉末およびめっき液を収容するための筒状容
器と、この筒状容器の底部において容器軸と直交する方
向に配置された陰極板と該筒状容器内のめっき液の液面
近くに配した陽極と、該陰極板と陽極との間に所定の電
位を付与する電源装置と、からなる粉末の電気めっき装
置において、該筒状容器を、その中心軸が鉛直よりも傾
斜した状態で中心軸回りに回転させる手段を設け、該筒
状容器の内周面に処理粉末の流動を促進させる邪魔板を
設けたことを特徴とする粉末のコーテング装置を提供す
るものである。

〔発明の詳細な 説明は粒径がｉｏ、ｏμ麟から１ｍｍの範囲の金属。

無機物質（例えばセラミック）または有機物質（例えば
プラスチックス）の粉末の表面に各種の金属を電気めっ
きするものであり、めっき液中の金属イオンがこれら粉
末の表面に電析するに必要な電気伝導性をその表面に有
しなければならない。

すなわち、少なくともその表面の一部が伝導性をもつ導
電性粉末であることが必要である。このために、！気め
っきに供する前に無電解めっきを施して導電性粉末とす
るのがよい。

例えば金属粉末の場合でも９通常は表面が酸化膜でおお
われているので、このままでは電気めっきが良好にはで
きない、そこで、酸洗処理によって酸化膜を完全に除去
して電気伝導性表面をもつ金属粉末とするか、酸化膜の
上に無電解めっきを行って電気伝導性表面を付与するの
がよい、導電性の低い無機物質または有機物質の場合に
は無電解めっきで導電性皮聰をその表面に形成させるこ
とが特に必要となる。

この無電解めっき法は、先の特開昭６３−１８０９６号
公報でも述べた公知の方法を採用することができる。す
なわち、あらかじめ粉末の表面に金属パラジウム等の触
媒体を付着させた後、所定の無電解めっき液に浸漬する
ことによって無電解めっきが行える。この場合、触媒体
の付着方法としては例えば粉末を第一錫塩の酸性溶液に
浸漬した後、パラジウム塩の酸性溶液に浸漬する方法（
いわゆるセンシタイジングーアクチベーテイングプロセ
ス）。

第一錫塩とパラジウム塩とを含むいわゆるコロイドパラ
ジウム溶液に浸漬した後、酸洗する方法。

パラジウム塩の酸性溶液に浸漬した後、還元剤溶液に浸
漬する方法、あるいはこれらを組み合わせて用いる方法
、またはＴ−アミノプロピルトリエトキシシランとＰｄ
ＣＩｔとの反応を利用した方法などの適切な方法が採用
し得るが、付き回りなどの点でセンシタイジングーアク
チベーテイングプロセスが好ましく、特にこの方法を２
〜３回繰り返すことが望ましい。

無電解めっきの１ｍｍ類としては、　＃ｊＡ、　ニッケ
ル。

コバルト、錫、銀、金、白金、ニッケル合金、コバルト
合金など所望の金属または合金の無電解めっきが適用で
き、これらは最終製品粉末の用途や機能に応じて選定す
る。粉末が溶解しないものであれば、無電解めっき液は
酸性、中性、アルカリ性のいずれのめっき液でもさしつ
かえない、まためっき温度や還元剤の！１！類等も特に
制限されない。

無電解めっき皮膜の厚さも用途によって適当な膜厚に選
定し得るが１次工程で行う電気めっき時の電気伝導性付
与効果から考えて好ましくは３００〜１０００人程度が
望ましい。

このように、無電解めっきによって電気伝導性を付与さ
れた粒径が１０．Ｏｐ　ｖａからｌｌｌ１ｍｍの範囲の
導電性粉末を対象としてその表面に電気めっきを施すの
であるが１本発明においては、電気めっき液中にこの粉
末が所定の懸ｒＡ濃度をもって懸濁し且つ所定の方向と
速度をもった粉末懸濁流をめっき液中に強制的に形成さ
せ、この粉末懸濁流を陽極には実質上接触させないで陰
極板にだけ所定の速度成分をもって循環衝突させるので
あり、具体的には、底面に陰極板を配した筒状容器内に
該めっき浴と粉末を装填し５　この筒状容器をその中心
軸を傾斜させて軸回りに回転させることによってめっき
浴中の粉末が該陰極板に繰返し衝突する流動状態を浴上
方に形成させると共に粉末の流動が実質上到達しない非
流動域を浴上方に形成させ、この、非流動域に陽極を配
して前記の電気めっきを行うのである。そのさい、電気
めっき液中の下方に形成される粉末の流動域の懸濁濃度
が３０ｖｏ１．％から５５ＶＯ１，％の範囲となるよう
にするのが望ましく。

また、この流動域は陽極板には接触しないように形成さ
せることが必要である。そして、この流動域の粉末懸濁
流が陰極板に対して０．６ｎ／ｗｉｎから６０ｍ／ｓｉ
ｎの流速をもって衝突するようにするのがよく、これは
１回転容器の周速を０．６ｍ／ｗｉｎから６０ｍ／ｓｉ
ｎの範囲となるように制御すればよい。

これによって、電気めっき液中の金属イオンの濃度には
実質上無関係に粉末−粒づつに均一にかつ高収率（９０
％以上の高収率）で電気めっきできる。また陰極板の全
面積が粉末の流動流の投射を連続的に受けている状態を
維持する・、ことによって陰極には液中の金属イオンが
電析することが防止されると共に、粉末の流動域が陽極
に接触しない状態を維持することによって、粉末が溶解
することも防止される。

なお１本発明で対象とする粉末は粒径が１０μｍ以上の
ものが適する。これより細かいとめっき浴中に舞い上が
って浮遊するような現象が生じ、めっきされなかったり
、陽極に接触して溶解してしまう等の問題が生じるから
である０回転を遅（すれば舞い上がらな（なるものの、
今度は凝集、陰極への析出といった問題が生じる。また
、陰極の全面積にわたって密な衝突状態を維持させるに
は粒径があまり大きくなってもよくない、このため粒径
が１ｍ−以下のものが本発明法には適する。容器を回転
させるさいの周速については、既述の理由から０．６〜
６０ｍ／ａ＋ｉｎが適当であるが、他方の理由としてこ
れより速すぎると粉末が遠心力で容器内壁に押さえつけ
られて均一な撹拌ができなかったり、粉末が舞い上がっ
て陽極と接触して溶解してしまったりするし、これより
遅すぎる場合も。

撹拌不足のためにａ集や陰極への析出といった問題が生
じるので、この範囲の周速が適切となる。

なお、処理対象とする粉末の粒径が前記の範囲内におい
て小さいか比重が軽い場合は周速を小さくし、粉末の粒
径が大きいか比重が重い場合は周速を大きくすると良い
、いずれにせよ粉末の特性により１周速と傾斜角度をｆ
ｌＪ御して、常に容器底面の陰極板面りに安定した流動
層を形成することが重要である。

第１図は１本発明の電気めっき法を実施する装置の要部
を示したものであり、処理粉末およびめっき液を収容す
るための円筒形の筒状容器１と。

この筒状容器ｌの底部において容器軸と直交する方向に
配置された陰極板２と、筒状容器ｌ内のめっき液の液面
近くに配した陽極３と、陰極板２と陽極３との間に所定
の電位を付与する電源装置４と、からなっており、筒状
容器１はその中心軸が鉛直よりもＩ頃斜して（図示の例
では垂直に対して４５°の傾きをもって）中心軸回りに
回転可能に設置されている。すなわち、容器１の底部を
その中心で回転軸５によって外側から支持し、これによ
って容器１を中心軸回りに回転可能とし、この回転軸５
に回転動力を付与するモータ６を基台７に固定する。そ
して、この基台７の水平に対する傾きを調整自在とする
ことによって、容Ｈ１の傾き角を調整する。また、容器
１が１頃いたさいの荷重を受けるために、容器ｌの外周
に接して回動する遊転ローラ８が設けられ、この遊転ロ
ーラ８の荷重点も基台７に一体的に接続されている。モ
ータ６は変速モータであり、容器ｌの軸回りの回転速度
を自在に調整できるものである。一方、容器１の内周面
には処理粉末の流動を促進させる邪魔板９が設けである
。この邪ｙ１仮９は７図示の例では。

容器ｌの内壁から半径方向に内側に若干突き出した仮を
、その長手方向が容器の軸方向に沿うようにして、該内
壁に取付けたものであり、第２図に示すように、９０°
間隔で四枚取付けである。

このように構成された電気めっき装置に、めっき液と処
理粉末を入れ、その装填量並びに量比に応じて容器ｌの
傾き角とモータ６の回転速度を適切に調整することによ
って、比重差によってめっき液中を下降する粉末の集合
体がめつき液下方において適正な流動域１０を形成する
ように制御することができる。すなわち、粉末の流動域
１０が容器１の自転と邪魔板２による掻き混ぜ効果によ
って旋回流動しながら陰極板２の全面積を覆うように常
に衝突を繰返し、且つめっき液の上方域１ｍｍには粉末
が舞い上がることがなく、液だけの旋回流が形成するよ
うな定常状態が維持できる。この定常状態が形成された
なら、液だけの旋回流が形成されているめっき液の上方
液１ｍｍに陽極３を配置し。

通電を開始し、所定の時間電気めっき処理を行ったあと
９通電を止め、めっき品を回収する。この回収は、基台
７を回動することによって、容器ｌをさらに傾斜させて
内容物を別の容器に移し換えて行えばよい。

以下に、この装置を用いて本発明法を実施した代表例を
挙げる。

〔実施例１〕 本例は第１表に示す川崎製鉄■製のＫＩＰ３００＾の鉄
粉に銅めっきを施した例である。まず、該鉄粉１ｋｇを
２１のトールビーカーに入れ、東京理化器械■製ＤＣス
ターラ−（ＤＣ−２ＲＴ型）を用いて、テフロン製のプ
ロペラで撹拌しながら塩酸６０ｍ　ｌを少しずつ加えて
酸洗する。次に、水洗を３回行ったのち、　ＯＣＣスタ
ー−（ＤＣ−２１？Ｔ型）を用いて５６０ｒｐｍにて撹
拌しながら、奥野製薬工業■製のアルカリ性無電解ニッ
ケルめっき液ｒ　ＴＭＰ化学ニッケル」にて、無電解め
っきを行う０次に、水洗を３回行う。

一方、めっき用に次に示す液組成のビロリン酸銅浴１．
５１を調整する。

めっき液組成 ピロリン政調　（ＣｕｚＰ　ｔｏｑ　・３８ｚＯ）　　
２９ｇ／ｆｆｉピロリン酸カリウム（Ｋ４ＰｔＯｑ＞　
　　　２５４ｇ／ｌクエン酸カリウム　（ＫＨｚＣｈＨ
ｓＯｄ　　　２３ｇ７Ｎこのめっき浴と前記の前処理し
た鉄粉を既述の図示の容器１に装填し、容器１の傾斜角
度を４５゜としてモーター６（シンポ工業■製リングコ
ーンＲＸＭ−４０−Ｇ８型）にて容器１を周速９．１ｓ
／ｍｔｎで回転させてめっき処理を行った。そのさい、
陽極３はピロリン政調めっき浴用銅板（住人金属鉱山■
製ｕｐ−ｃ銅アノード）を用い、陰極２には直径１ｍｍ
０ｍ＋ｉのステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いた。容器
の内径は直径１２０ｍｍである。各邪魔板９は高さ５Ｉ
＋１ｍｍ１長さ１２０■圃の板を容器１の内壁に９０°
間隔で設けたものである。直流電源４には、■三社電機
製作所製５ＡＮＲＥＸＤＣＡＵＴＯ１５３００型を用い
た０通電量を２６０ＡＨとしてめっきを行った。

めっきが終了したのち、水洗し、ブフナーロートにて減
圧濾過した後、エタノールで洗浄し、室温の真空乾燥機
にて、エジェクター付きの水封ポンプで一昼夜、真空引
きを続けて軸層させた。乾燥後の粉末は１３０２ｇであ
った。この粉末を分析すると２３．２ｗｔ、χＣｕであ
った。電流効率は９８％と。

高い値を示した。第３図に得られためっき粉末の断面写
真を示した。

【実施例２〕 粒径１００μｍのアルミナ２００ｇに、奥野製薬工業■
製のｒ丁ＭＰセンシタイザ−」にてセンシタイジング処
理し、奥野製薬工業■製のｒ　ＴＭＰアクチベーターＪ
にてアクチベーテイング処理し、さらに奥野製薬工業■
製の高速無電解銅めっき液ｒｏｐｃカッパー」にて無電
解銅めっきを施した。この粉末に１次のめっき浴を用い
て実施例１と同様にして電気めっきを施した。ただし、
陽極には無酸素銅を用い、直流電源には■高砂製作所Ｔ
Ｍ０１８−３型を用い通電量は１７４　Ａ　ＩＩとし、
容器１の周速は６ｍ／１ｎとした。

めっき液組成 ビロリン酸ｗ４　（ＣｕｔＰｚＯｔ・３　ＨｚＯ）８０
ｇ／　　１ピロリン酸カリウム（Ｋ　４　Ｐ　ｚ　Ｏｔ
）　　　　２５５ｇ／　　１アンモニア水　　　　　　
　　　　　　４■ｅｌｌ。

硝酸カリウム　（Ｋ　Ｎ　Ｏ＊）　　　　　　　　　１
２ｇ／　１めっき品の乾燥後の粉末は４００ｇであった
。この粉末を分析すると５０．１ｗｔ、χＣｕであった
。電流効率は９７％と高い値を示した。

〔実施例３〕 粒径３０μ謂の塩化ビニル樹脂３００ｇに、脱脂、エツ
チング（クロム酸硫酸混合液）した後、実施例２と同様
にセンシタイジング処理し、アクチベーテイング処理し
、奥野製薬工業株製のアルカリ性無電解ニッケルめっき
液ｒ　ＴＭＰ化学ニッケル」にて、無電解ニッケルめっ
きを施した。

この粉末に１次のめっき浴を用いて実施例１と同様にめ
っき処理を行った。ただし、陽極にはニンケル板を用い
容器ｌの周速は０．６ｍ／ｍｉｎとした。

通電量は１４　Ａ　１ｍｍであった。

めっき液組成 硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ，・６　Ｈｔｏ　）　　２４０
ｇ／　１塩化ニツケル（Ｎ　ｔ　Ｃｊ！　ｔ・６　ｆ（
ｇｏ）　　４５ｇ／　１はう酸（ＨｘＢＯｘ＞　　　　
　　　　　　３０ｇ／ｌ得られた乾燥後の粉末は３１６
ｇであった。この粉末を分析すると、　５．１ｗｔ、χ
Ｎｉであった。電流効率は９９％と高い値を示した。

〔実施例４〕 粒径９００μ鱗のタングステン粉末８００ｇに、実施例
２と同様にして、センシタイジング処理し、アクチベー
テイング処理し、無電解銅めっきを施した。この粉末に
実施例Ｉと同じめっき浴を使用して実施例１と同様にめ
っき処理した。ただし１周速６０＋＋／ｗｉｎで通ｉａ
量は２２５ＡＨであった。

得られた乾燥後の粉末はｌ０６５ｇであった。この粉末
を分析すると、　２５．１ｗｔ、χＣｕであった。電流
効率は９９％と高い値を示した。

〔効果〕

本発明法によれば、無電解めっきや置換析出の場合のよ
うなめっき浴の劣化の問題がなく、寿命も長いため、廃
液の発生が著しく少なく５ひいては安価にコーティング
ができる。さらに、電流効率が良く、安定しためっきが
可能であるから、めっきの膜厚、めっき量を通電量によ
って容易にコントロールすることができる。また、粉末
が容器内壁にそって滑るのを邪魔板が防止し、良好且つ
安定した粉末の流動状態が陰掻板の全面積にわたって維
持できるので粉末の凝集や陰極への堆積といった問題が
なく、粉末の一粒一粒にむらなくコーティングすること
ができる。また、容器底面の面積に対して相当大きな円
形の陰極を配置することにより粉末が陰極に付着するこ
とがなくなり。

効率よくコーティングすることが可能となる。

このようにして本発明法は各種の粉末材料の表面に多種
類の金属及び合金をコーティングできることから、核と
なる粉末と皮膜の組み合わせを種々変えることによって
、新しい機能を有する多種類の被覆粉末を得ることが可
能となり、また５　コーティングした金属の上に、別の
金属をコーティングすることも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコーティング装置例の要部を示す略断
面図、第２図は第１図のＩＩ−Ｉｆ’線矢視断面図、第
３図は実施例１で得られた銅めっき鉄粉の金属組織を示
す断面写真である。 １・・筒状容器、　　２・・陰極、　　３・・陽極４・
・電源装置、　　５・・回転軸、　　６・・モータ、　
　７・・基台、　　９・・邪魔板、１０・・粉末の流動
域。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機物質または有機物質の粉末の表面に電気伝導
   性の被膜を形成させた粒径が１０μｍから１ｍｍの範囲
   の導電性粉末もしくは粒径が１０μｍから１ｍｍの範囲
   の金属粉末を、陰極と陽極を配した電気めっき浴中に流
   動させながら陰極と陽極間に通電して該粉末の表面にめ
   っき浴中の金属イオンを析出させる粉末のコーテング法
   において、 底面に陰極板を配した筒状容器内に該めっき浴と粉末を
   装填し、この筒状容器をその中心軸を傾斜させて軸回り
   に回転させることによってめっき浴中の粉末が該陰極板
   に繰返し衝突する流動状態を浴下方に形成させると共に
   粉末の流動が実質上到達しない非流動域を浴上方に形成
   させ、この非流動域に陽極を配して前記の電気めっきを
   行うことを特徴とする粉末のコーテング方法。
2. （２）筒状容器の軸回りの回転は、周速が０．６〜６０
   ｍ／ｍｉｎの範囲となるように制御する請求項１に記載
   の粉末のコーテング方法。
3. （３）めっき浴に装填される粉末は、その前処理として
   、脱脂、エッチング、酸洗、センシタイジング処理、ア
   クチベーテイング処理、無電解めっきのいずれかあるい
   はその組み合わせの処理を行ったものである請求項１ま
   たは２に記載の粉末のコーテング方法。
4. （４）処理粉末およびめっき液を収容するための筒状容
   器と、この筒状容器の底部において容器軸と直交する方
   向に配置された陰極板と、該筒状容器内のめっき液の液
   面近くに配した陽極と、該陰極板と陽極との間に所定の
   電位を付与する電源装置と、からなる粉末の電気めっき
   装置において、前記の筒状容器を、その中心軸が鉛直よ
   りも傾斜した状態で中心軸回りに回転させる手段を設け
   、該筒状容器の内周面に処理粉末の流動を促進させる邪
   魔板を設けたことを特徴とする粉末のコーテング装置。