JPH0791667B2 - 電鋳用マンドレル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般に電鋳に関し、さらに詳細には、電鋳用マ
ンドレル並びにその製造および使用方法に関する。

〔従来の技術〕

電鋳操作に用いる従来技術のマンドレルは、多くの場
合、金属でメッキしてマンドレルの耐久性を改善し電鋳
物品の取出しを容易にしている。これらの電鋳用マンド
レルは通常まっすぐな平行側面を有して電鋳物品のマン
ドレルからの取出しを容易にしている。この側面にはわ
ずかな勾配を取出し方向に与えて電鋳物品の取出しをさ
らに助長させ得る。マンドレルの軸長に沿う側面の周囲
は電鋳物品がマンドレルから電鋳物品またはマンドレル
を損傷させないで取出され得るように大きさが同じまゝ
かあるいは減少していることが不可欠である。

従来技術の電鋳用マンドレルは通常保護金属層でコーテ
ィングして耐久性を向上させると共に電鋳物品の取出し
を容易にしている。フラットな末端（例えば、平行側面
と直角を形成する平面の末端）を有する円筒状マンドレ
ルを電気メッキ法でメッキする場合、エッジ効果が電流
分布特性に基づいて生ずる。このエッジ効果はフラット
なマンドレル末端に隣接する平行側面の末端に厚目のメ
ッキ層を与える。これらの厚目のメッキ層はメッキした
マンドレルに各マンドレル末端で大き目の周囲を与えそ
れによって電鋳物品の各末端からの取出しを邪魔してい
る。

フラットな末端を有するマンドレルのメッキ中の厚目の
末端メッキ層を防止するためには、皿型の導電生“ロバ
ー（robber）”をマンドレルの各フラットの末端に防備
させ得る。この取り合せはメッキ物質の厚目の付着層を
マンドレルのフラット末端よりもロバーのフラット末端
上に形成させる。メッキ後、ロバーを取り外してメッキ
したマンドレルを電鋳に使用する。残念なことに、この
タイプのマンドレルの各末端はメッキによって保護され
てなく、従って、使用中に腐蝕しがちである。末端キャ
ップを電鋳前のマンドレル末端に取り付けてメッキして
ない表面を腐蝕から防止することができる。しかしなが
ら、末端キャップとマンドレルのメッキ表面との交差面
は依然として腐蝕を受けやすくまたサンゴに似た付着物
の蓄積を生ずる。さらにまた、電鋳材料は末端キャップ
とマンドレルコアの末端との間の裂目に付着物を形成し
がちである。これらの望ましくない効果を回避するため
には、リング型のシールドを用いて末端キャップとマン
ドレル末端との交差面をカバーすることができる。その
ようなシールドは電鋳前にマンドレルに取付けまたは電
鋳後に取り外して電鋳物品がマンドレルから取出し得る
ようにすべきである。これらの操作は電鋳サイクル当り
の取扱い操作の数を増大させかつ電鋳物品の外表面指紋
のような外来物質により操作中に汚染される可能性を増
大させる。

メッキコーティング厚を調整するのに用いる他の方法に
は浴内に位置させ末端効果を最小にし得るシエードおよ
び／または変化性の多孔質スクリーンの使用がある。し
かしながら、これらの方法はマンドレルの寸法の変化お
よび／または操作パラメーターの変化のいずれにも適応
するな調整を必要とする。電流分布パターンは操作中の
濃淡化（shading）調整がメッキ中の操作パラメーター
の通常の変化（例えば、温度上昇）に適応させてロバー
によって得られるのと同じ結果を得るのに必要であるよ
うに操作条件に依存する。いずれの方法においてもシエ
ードを移動させ位置決めするには徹底的な試験を必要と
する。

マスクおよび底部プロテクターを取付け、調整しまた取
り外すのに必要な多くの操作は時間と操作条件を増大さ
せ、かつ、例えば、自動電鋳分離方法を用いる自動化方
法への転換を妨げている。

1978年１月10日付でBailey等に付与された米国特許第4,
067,782号には、エンドレスのシームレスニッケルゼロ
グラフィー用ベルトの電鋳製造法において使用するため
のクロムメッキに適する円筒形中空コアマンドレルのニ
ッケルメッキ法が開示されている。この方法は中空アル
ミニウムコアを陽極化し、この陽極化コアをニッケルメ
ッキし、必要に応じてメッキしたコアを酸浸漬浴に浸
し、その後、コアをクロムでメッキすることを含む。

1985年２月26日付でHerbertに付与された米国特許第4,5
01,646号には、ある種の膨張係数と長さ対部分断面積比
とを有するマンドレルを電鋳浴に入れてこのコアマンド
レル上に金属のコーティングを電鋳し、その後、このコ
ーティングをある冷却条件下で取出すことを含む電鋳方
法が開示されている。

1974年10月29日付でBailey等に付与された米国特許第3,
844,906号には、マンドレル上にシームレスニッケルベ
ルトを形成させこのニッケルベルトをマンドレルからあ
る冷却条件下で取出す方法が開示されている。

1977年５月17日付でThiersteinに付与された米国特許第
4,024,045号には、ロール本体およびこのロール本体を
取巻くスリーブとを含むマスターパターン円筒体が開示
されている。１つの実施態様においては、円筒体である
外表面と円錐台型の内表面とを有する薄型スリーブが記
載されている。別の実施態様においては、ロール本体を
円筒状内表面および外表面を有する薄型スリーブにはめ
合せている。このマンドレルは電解析出による穿孔ニッ
ケルスリーブの製造に使用できる。

1985年７月23日付でHanak等に付与された米国特許第4,5
30,739号には、電鋳基体の製造方法が開示されている。
この基体は特別製のマンドレルの表面上に金属層を電鋳
しこの金属層をマンドレル表面から取出すことにより電
鋳法で製造される。円筒状マンドレルの表面は実質的に
欠陥を含まずまたその上に金属層を電鋳する前は粗面ま
たは滑らかであり得る。

1972年６月13日でSchmidtに付与された米国特許第3,66
9,849号には、凹部領域を有する表面を有するマンドレ
ルおよびこの凹部領域での付着を容易にする手段を用い
るメッキ方法が開示されている。

〔発明が解決すべき課題〕

即ち、マスクおよび底部プロテクターを取付け、調整し
また取外すのに必要な多くの操作を低減する電鋳用マン
ドレルが求められている。

従って、本発明の目的は上述の欠点を克服する電鋳用マ
ンドレルを提供することである。

本発明のもう１つの目的はロバーの必要性をなくした電
鋳用マンドレルを提供することである。

本発明のもう１つの目的は特別な濃淡化の必要性をなく
した電鋳用マンドレルを提供することである。

本発明のもう１つの目的はマンドレル底部プロテクター
の必要性をなくした電鋳用マンドレルを提供することで
ある。

本発明のもう１つの目的はマスクの必要性をなくした電
鋳用マンドレルを提供することである。

本発明のもう１つの目的はマンドレルからの電鋳物の取
出しを簡素化する電鋳用マンドレルを提供することであ
る。

本発明のもう１つの目的は突出部のない保護コーティン
グを形成する電鋳用マンドレルを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記および他の目的は、本発明によれば実質的に平行な
側面と少なくとも１つの頂端に向って収斂する曲面を有
する傾斜末端とを有する実質的に円筒状のマンドレルコ
ア、および上記平行側面と上記傾斜末端上にメッキ金属
コーティングを含み、上記曲面と上記平行側面との交差
点からおよそ上記頂端までの上記傾斜末端の軸断面の形
状が式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって形成される楕円の半分の形状を有し、上式中、 ａは上記楕円の長軸の長さの1/2であって約2.3bと約1.7
bの間の値を有し、 ｂは上記楕円の短軸の高さの1/2であって上記平行側面
上の上記メッキ金属コーティングの厚さの少なくとも約
1000倍の値を有し、 ｘおよびｙは上記楕円の中心から測定した上記楕円の外
表面に沿う点を形成する、 ことを特徴とする円筒状電鋳用マンドレルを提供するこ
とによって達成される。

このマンドレルは上記マンドレルコア上に金属を電気メ
ッキすることにより製造する。マンドレルコア上のメッ
キコーティングはマンドレルコンの平行側面上で実質的
に均一な厚さを有する。また、上記平行側面から頂端の
方向のマンドレル末端の曲面上のメッキ金属コーティン
グの断面形状に対する仮想線タンジェントは上記頂端に
向って傾斜しあるいはマンドレルの軸に平行である。こ
の形状はマンドレルの楕円形末端からの電鋳物品の取出
しを妨げるであろうメッキ金属コーティングからの突出
を生じさせない。このメッキマンドレルは電極としてメ
ッキ浴に浸漬し、そのメッキコーティング上に電鋳層を
電鋳させて電鋳物を形成させ、電鋳物品をマンドレルか
らマンドレルの楕円形末端上をすべらせることにより取
出すことを含む電鋳法において使用する。

本明細書で定義するように、楕円体はその表面のすべて
の平断面が楕円である。楕円は２つの固定点からの距離
の和が正の定数であるように動く点によって生じた閉じ
た平曲線として定義される。円は２つの固定点が等位置
にある楕円として定義される。長軸は楕円周囲にある２
つの点を結ぶ最長直線である。短軸は長軸の中心と交差
し長軸に垂直な直線である。“y"は短軸に平行な方向に
測定したときの楕円の長軸からの距離である。“x"は長
軸に平行な方向に測定したときの楕円の短軸からの距離
である。

任意の適当なマンドレルコアを用いて本発明のマンドレ
ルを製造できる。コアマンドレルはメッキコーティング
を冷却する間にマンドレルの冷却を防止する加熱または
内部熱を維持する手段を有する固形、大塊状物または中
空体であり得る。即ち、マンドレルコアは、例えば、電
鋳物品材料の比熱の約３〜約４倍の範囲の高熱容量を有
するのが好ましい。このことは電鋳物品中に含まれる熱
エネルギーのコアマンドレル中に含まれる熱エネルギー
の相対的量を決定する。また、当該技術において良く知
られているように、少なくともマンドレルコアの外表面
は導電性であるべきである。さらに、コアマンドレルは
電鋳物品の急冷中に電鋳物品とコアマンドレル間の温度
差（デルタＴ）を最小にする低熱伝導度を示してコアマ
ンドレルの有意の冷却および収縮を防止するのが好まし
い。さらに、冷却浴の温度とコーティングおよびマンド
レルコアの温度との大きい温度差は応力−歪ヒステレシ
ス効果による永久的変形を最大にする。高熱膨張係数も
コアマンドレルにおいては応力−歪ヒステリシス効果に
よる永久的変形を最適にするのに望ましい。アルミニウ
ムコアマンドレルは、高熱膨張係数に特徴を有するけれ
ども、応力−歪ヒステレシス効果による最適永久変形に
は効果の小さい高熱伝導度と低熱容量を示す。典型的な
マンドレルコアにはアルミニウム、マイルド鋼、ステン
レススチール、チタン、チタンパラジウム合金等があ
り、これらは適切な構造的一体性を有する。

マンドレルの断面形状は任意の適当な形を有して得る。
典型的な形状には円、長円形、三角形、正方形、六角
形、八角形、長方形等の正または不規則多角形がある。
マンドレルが非対称断面を有する場合、“a"および“b"
の各値は以下示す比の範囲内になければならない。凸多
角形断面形状を有するマンドレルにおいては、断面形状
の隣近ピーク間の距離は各ピーク間の谷の深さ（谷の深
さは各ピークを結ぶ仮想線から谷底部への最短距離であ
る）の少なくとも２倍あって電鋳物品を損傷させること
なしにマンドレルからの取出しを容易にしかつ均一な壁
厚を得るようにするのが好ましい。しかしながら、重要
なのはマンドレルの軸長に沿う側面の周囲が大きさ的に
同じまゝかあるいは減少していて電鋳物品をマンドレル
から電鋳物品またはマンドレルを損傷させることなしに
取出し得ることである。一般的には、マンドレルの表面
はマンドレルの軸に対して実質的に平行であるべきであ
る。即ち、コアマンドレルはコアマンドレルの長さに沿
って約0.001インチ／フィート（0.0083cm/m）より小さ
い傾斜を有すべきである。これは電鋳物品をマンドレル
から取出す限りにおいては通常何らの困難性が存在しな
い形状傾斜を有するコアマンドレルとは区別さるべきで
ある。この傾斜は、勿論、マンドレルの主要表面につい
てでありマンドレル末端についてではない。

マンドレルの半径は任意の適当な大きさを有し得る。典
型的な半径は約3mm〜約3mである。しかしながら、これ
らの範囲外の半径も使用できる。

楕円の形状は次式によって形成され得る： ｙ＝±b/a√（a²−x²） （式中、ａは上記楕円の長軸の長さの1/2であって約2.3
bと約1.7bの間の値を有し、 ｂは上記楕円の短軸の高さの1/2であって上記平行側面
上の上記メッキ金属コーティングの厚さの少なくとも約
1000倍の値を有し、 ｘおよびｙは上記楕円の中心から測定した上記楕円の外
表面に沿う点を形成する） 楕円の長軸は固形マンドレルにおいては円筒状マンドレ
ルコアの軸に沿って存在し、中空マンドレルにおいては
内表面に軸的に沿って存在する。いずれの場合も、“b"
の値はマンドレルコアの平行面に付着させた保護メッキ
の厚さよりも少なくとも約1,000倍大きくなければなら
ない。この下限値は保護メッキ形成中の望ましくない膨
らみの形成を防止するのに必要である。即ち、固形マン
ドレルコアにおいては、マンドレルコアの半径は付着さ
せた保護メッキの厚さよりも少なくとも約1,000倍大き
くなければならず、中空マンドレルコアの壁の厚さは付
着させた保護メッキの厚さよりも少なくとも約1,000倍
大きくなければならない。満足できる結果はａが約2.3b
〜約1.7bの間にある場合に得られる。ａが約2.3bを越え
る場合、膨らみがメッキコーティング中に両外側表面に
沿ったマンドレルの先端の近くおよびマンドレルコアの
先端のブリード孔内で生じブリード孔内に充満しがちで
ある。膨らみにより、電鋳物品側面はマンドレルの先端
に向って連続的に傾斜せず、そのために電鋳物をその場
で動けないようにする。この望ましくない結果は後で詳
述するように第５図に示している。さらにまた、ブリー
ド孔内の充満物は、空気または水が容易に入り込んでマ
ンドレル中の真空／吸引を破壊できないので、分離を妨
害する。ａが約1.7bよりも小さい場合、メッキコーティ
ング中の膨らみはおよそ傾斜マンドレルコアの曲面が始
まるところ、即ち、楕円形曲面がマンドレルコアの平行
面と結合する点で生ずる。この膨らみはまた電鋳物品部
分をマンドレルに固定する。好ましいのは、ａが約2.1b
〜約1.9bの間の値である。最適の結果はマンドレルの末
端がａ＝2bの曲面の形状を有するときに得られる。ａが
約1.7より小さいとき、例えば、ａ＝ｂのときには、膨
らみはコーティング中でマンドレルの平行側面とマンド
レル末端の曲面部分との交差点で生ずる。この膨らみは
電鋳物品がマンドレルからの取出しを妨げる。

マンドレルを末端での任意の有孔またはわずかな陥没は
ブリード孔として機能して電鋳物品のマンドレルからの
より急速な取出しを容易にするために望ましい。ブリー
ド孔は電鋳工程中にマンドレル傾斜末端の頂端での金属
の付着を防止して周囲空気がマンドレルと電鋳物品間の
空間に電鋳後の電鋳物品の取出中に入り得るようにす
る。ブリード孔はマンドレルから省略することはできる
けれども、電鋳物品をマンドレルから取出すのに要する
時間が長くなる。ブリード孔は電鋳中の金属の孔封鎖付
着を防止するような十分な深さと周囲を有すべきであ
る。直径（即ち、2b）約1/16インチ（0.2mm）〜約2.5イ
ンチ（63.5mm）を有する小直径マンドレルコアにおいて
は、ブリード孔深さの典型的な寸法は約３〜約14mmの範
囲にあり、周囲の典型的な寸法は約5mm〜約15mmの範囲
にある。即ち、約a/8〜約a/2のブリート孔深さおよび約
a/5〜約a/1.7の周囲が小直径コアにおいて満足できる。
約63.5mmより大きいような他のマンドレルコア直径もま
た上記深さおよび周囲範囲内外の寸法を有する適当なブ
リード孔を利用できる。ブリード孔の最小の大きさを選
択する場合に考慮すべき他の要因は保護メッキの厚さ、
電鋳物品の厚さ、および電鋳物品の取出しに望まれる速
度（例えば、薄い電鋳物品をマンドレルから迅速に取出
す試みは、ブリード孔が生じがちな部分真空を補正する
ように十分な空気を入れるのに十分に大きくない場合に
は、物品の崩壊を起す）である。ブリード孔の最小の大
きさを選択する場合に考慮すべきもう１つの要因は使用
するマンドレルの直径である。一般的には、大直径マン
ドレルにおいては、マンドレルコアはコア材料を節約し
マンドレル重量を低減するようにスリーブタイプの形状
を有すべきである。少なくとも約6.35cmの直径を有しか
つスリーブタイプの形状を有する大直径マンドレルコア
においては、少なくとも約0.5インチ（1.27cm）のスリ
ーブ壁厚がより大きい剛性のために好ましく、最適の剛
性は少なくとも約0.7インチ（1.8cm）の壁厚により得ら
れる。しかしながら、それより薄い壁も、特に壁が堅密
に取付けた内部ライナーまたはスリーブのような適当な
手段で支持されている場合に使用できる。いずれにおい
ても、壁厚はマンドレルコアの平行壁に付着させた保護
メッキの厚さよりも少なくとも約1,000倍大きくあるべ
きである。明らかなことは、比較的薄い壁を有する大直
径スリーブはマンドレルの末端上のメッキを防止しそれ
によってブリード孔として同様な形で機能するのに十分
な内部開口を有するであろうことである。そのようなマ
ンドレルにおいては、マンドレルの内部がマスク剤でコ
ーティングまたは覆われていてマンドレルの内部にメッ
キ材料の付着を防止することが望ましい。

任意構成要素としてのブリード孔を用いる場合、一次楕
円形状マンドレル末端の曲り表面からブリード孔内表面
への移り変り点の断面もまた楕円形状にあるべきであ
る。“一次”楕円の外表面からブリード孔内表面へ拡が
るこの“二次”楕円の曲率半径は好ましくは次の式によ
るべきである： ｙ′＝±ｂ′/a′√（ａ′^２−ｘ′^２） （式中、ａ′は上記二次楕円の長軸の長さの1/2であっ
て約1b′と約2.3b′の間の値を有し、 ｂ′は上記円筒状マンドレルコアの軸から離れた方向に
内部ブリード孔壁表面に延びる上記二次楕円の短軸の高
さの1/2であり、 ｘ′およびｙ′は上記二次楕円の中心から測定した上記
二次楕円の外表面に沿う点を形成する） 一般的には、小直径マンドレルコアにおいては、ブリー
ド孔の直径は、少ない空気を分離用に使用できる故にま
たマンドレル壁厚が電鋳物品の繰返しの取出しに耐える
のに十分な厚さであるべき故に、小さい。即ち、例え
ば、漸進的に小さい最大ブリード孔直径は2.5mm直径の
マンドレルコアのブリード孔の約0.29mmから100mmマン
ドレルコアの約12mmのブリード孔径へ延びるのが好まし
い。二次楕円の長軸もまた円筒状マンドレルコアの軸に
平行に存在する。二次楕円によって描かれる弧の末端は
一次楕円の弧に正接しかつブリード孔の側面に正接すべ
きである。ブリード孔の側面はマンドレルの軸に平行で
ある必要はない。

ａ′＝ｂ′（即ち、ａ′＝1b′）であるときには、二次
楕円は円形であり、二次楕円のこの特別の型の曲率半径
は式Ｒ＝a/10（式中、2a＝一次楕円の長さであり、Ｒは
曲率半径である）によるのが好ましい。Ｒまたはｂ′が
小さ過ぎる場合には、メッキコーティング材料の不釣り
合いな量がマンドレル先端の周りに生じブリード孔を閉
塞し得る。Ｒまたはｂ′が大き過ぎる場合、マンドレル
コア末端の一次楕円傾斜は、実際上、二次楕円傾斜によ
り消失し、マンドレルコアの末端全体が第６図に示すタ
イプの望ましくない半円形をとるであろう。

メッキコーティングはマスクしたまたはマスクすべき領
域を除いては一般に連続しており任意の適当な材料であ
り得る。マンドレル用の典型的な保護コーティングに
は、クロム、ニッケル、ニッケルの合金、鉄等があり得
る。メッキ金属は好ましくは電鋳物を形成するのに用い
る金属よりも硬質でありまた厚さにおいて少なくとも0.
006mmあるべきである。メッキマンドレルの外表面はま
た電着させる金属に対して電鋳中の粘着を防止するよう
に不動態、即ち、非粘着性であるべきである。メッキ用
の金属を選定する場合に考慮し得る他の要因には、コス
ト、核形成、接着性、酸化物形成等がある。クロムメッ
キがマンドレル外表面用の好ましい材料である。何故な
らば、クロムは天然産酸化物を有しニッケルのような電
着金属との強付着性結合の形成に対して表面抵抗性であ
るからである。従って、ニッケル電鋳物をクロム表面上
に電鋳させる場合、ニッケル電鋳物はまさしく右応力条
件を有する事物であり電鋳物はマンドレルから右すべり
する。しかしながら、他の適当な金属表面もマンドレル
用に使用できる。

マンドレルコアは任意の適当な電着法を用いてメッキし
得る。マンドレルコアをメッキする方法は公知であり特
許文献に記載されている。例えば、多層金属メッキをア
ルミニウムマンドレルコアに付着させる方法は米国特許
第4,067,782号に記載されている。この米国特許におい
ては、アルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒形コ
ア部材を鉛または鉛合金の金属カソードを含有する陽極
化ゾーン中でアノードとして陽極化する。カソードとコ
ア部材アノードは約78゜Ｆ（25.6℃）〜約80゜Ｆ（26.7
℃）の温度に維持した陽極化浴により分離されている。
コア部材アノードを浴中に約１〜３分間暴露させたの
ち、電圧を漸次的に掛ける。電圧を約15〜17ボルトに約
１〜２分間で上昇させる。好ましいのは、電圧を1.5分
間で16ボルトに上げ、16ボルトで13.5分間維持すること
である。この間に、十分な撹拌を陽極化浴中に与えコア
部材アノードを新鮮な陽極化浴に連続的に暴露させる。
好ましくは、コア部材アノードを1.5〜3rpmで回転させ
て十分な撹拌を得る。陽極化浴は次のものを含む安定な
平衡組成に陽極化ゾーン内で維持される： 2.7〜3.7部の濃H₃PO₄対6.3〜7.3部のH₂O コア部材アノードはその後陽極化浴より電圧を依然とし
て陽極化浴に掛けながら取出す。このコア部材アノード
を水で十分にすすぎ陽極化浴溶液をコア部材アノードか
ら除去する。

次いで、ニッケルおよびニッケル合金からなる群から選
ばれた金属アノードとマンドレルコアを含むカソードと
を含むニッケル電鋳ゾーンを確立する。コアカソードと
アノードは約132゜Ｆ〜138゜Ｆ（55.5℃〜58.9℃）の温
度に維持したニッケル浴により分離されている。10〜20
アンペア／平方インチ（1.55〜3.10アンペア/cm²）のラ
ンプ電流をコア部材カソードがニッケル浴に入ったとき
に供給する。３ボルトの電圧を掛ける。コア部材カソー
ドがニッケル浴に入ったこの時点でのカソードの好まし
い回転は28〜32rpmであり、また好ましい電圧は３ボル
トに維持する。ランプ電流は少なくとも５秒間で75〜15
0アンペア／平方インチ（11.62〜23.25アンペア/cm²）
に上昇させる。

ニッケル浴には十分な撹拌を与えてコア部材カソードを
新鮮なニッケル浴に連続的に暴露させるべきであり、そ
の間、ニッケル浴はニッケル電鋳ゾーン内で次のものを
含む安定な平衡組成に維持する： ９〜11オンス／ガロン（67.4〜82.39g/）好ましくは1
0オンス／ガロン（74.9g/）総ニッケル（例えば、硫
酸ニッケルまたはスルファミン酸ニッケル） 1.0〜1.4オンス／ガロン（7.49〜10.49g/）好ましく
は1.2オンス／ガロン（8.99g/）のN₂X・6H₂Oとしての
ハライド（ｘは塩素、沃素および臭素からなる群より選
ばれる） 4.8〜5.2オンス／ガロン（35.95〜38.95g/）好ましく
は５オンス／ガロン（37.45g/）のH₃BO₄ ニッケル浴の表面張力は33〜42ダイン/cmに連続的に維
持する。その後、コア部材カソードを依然として十分な
撹拌をニッケル浴に与えてコア部材カソードを新鮮浴に
暴露させながらニッケル浴より取出す。ニッケル浴のpH
は3.6〜4.8好ましくは3.8〜4.3であり得る。好ましいア
ノード対コア部材カゾード表面積比は1.5対１である。
コア部材をニッケル浴から取出し水ですすいでニッケル
浴溶液をコア部材カソードより除去する。

ニッケル浴の後、クロムのような適当な金属をニッケル
メッキマンドレルコア上にメッキできる。例えば、ニッ
ケルメッキマンドレルコアを先ずH₂SO₄希溶液でクロム
メッキ前に洗浄し、次いで、必要に応じて、65゜Ｆ〜75
゜Ｆ（18.3℃〜28.9℃）の温度に維持しpH1.7〜2.0を有
する酸浸漬溶液中に浸す。次に、マンドレルコアカソー
ドを、依然としてすすぎ液から湿潤させたまゝ、酸浸漬
溶液中に、４〜６分間、コア部材カソードを28〜30rpm
でコア部材カソードが十分に酸浸漬されるまで回転させ
ながら、浸漬させる。十分な撹拌を酸浸漬溶液に与えて
コアカソードを新鮮な酸浸漬溶液に連続的に暴露させる
べきであり、その間、酸浸漬溶液を該ゾーン内で次を含
む安定な平衡組成に維持する： H₂SO₄−0.08〜0.18オンス／ガロン（0.599〜1.348g/
）好ましくは0.13オンス／ガロン（0.974g/） コア部材カソードを酸浸漬溶液から取出し水ですすいで
酸浸漬溶液をコアカソードから除去する。

好ましいのは、クロム浴に入る前に行う次の工程は均一
な導電性とアノード活性を得るための過程である“プレ
電解”または“ダミー浴”である。さもないと、不均一
または低電流が操作時に生じ得る。また、局部的燃焼領
域および他の望ましくない効果も生じ得る。長期の非稼
動時間中に生ずるアノードの不活性はこれらアノード上
に形成するクロム酸鉛の不動態膜を通常生ずる。従っ
て、クロム工程を“予備処理（pre−working）”または
“ダミー化（dummying）”することによる均一活性を得
る通常のプラクチスを用いることができる。“ダミー
浴”は後述するクロム浴中に置いた鉛のプレカソードを
用いることを含む。アノード対カソード表面積比は少な
くとも24対１であり、このプレカソードは浴中に少なく
とも15分間少なくとも200アンペアの電流密度で滞留す
る。次に、プレカソードをクロム浴からコア部材カソー
ドが後述するクロム浴に入る前に取り出す。

鉛または鉛合金好ましくは鉛合金、例えば、鉛／錫合
金、鉛−アンチモン−銀合金または鉛−クロム合金から
なる群から選ばれた金属アノードを含むクロム電鋳ゾー
ンを確立する。カソードはマンドレルコアを含み得る。
好ましいアノード対コアカソード表面積比は1:1であ
る。アノードとコア部材カソードは約100゜Ｆ〜116゜Ｆ
（37.8℃〜46.7℃）の温度に維持された上記クロム浴に
よって分離されている。コア部材カソードはクロム浴に
入りクロム浴中に少なくとも200アンペア／平方インチ
（31アンペア/cm²）の電流密度を浴に少なくとも１ミル
（25.4μｍ）のクロムをコア部材カソード上に付着させ
るのに十分な時間供給する前に少なくとも４秒間滞留す
る。十分は撹拌を与えてコアカソードを新鮮な浴に連続
的に暴露させ、その間、浴をクロム電鋳ゾーン内で次を
含む安定な平衡組成に維持する： 0.5オンス／ガロン（3.745g/）以下、好ましくは0.0
オンス／ガロンの３価クロム（Cr⁺³）。〔３価のクロム
（Cr⁺³）は化合物としては添加しないが、その場で生成
されてCrO₄ ^-2、SO₄ ^-2等のような浴中のアニオンにより
平衡している。

30〜35オンス／ガロン（224.7〜262.15g/）好ましく
は33オンス／ガロン（239.68g/）の無水クロム酸（Cr
O₃）、６価クロム（Cr⁺⁶）。

0.45〜0.55オンス／ガロン（3.37〜4.12g/）好ましく
は0.5オンス／ガロン（3.745g/）のフッ素イオン
（F^-）（フルオロケイ酸塩として） 0.15〜0.25オンス／ガロン（1.12〜1.87g/）好ましく
は0.2オンス／ガロン（1.50g/）の硫酸塩 好ましいのは任意の硫酸塩／フッ化物または硫酸塩／−
フルオロケイ酸塩触媒化クロム浴を約400〜800クラック
／インチ（157.5〜315クラック/cm）の表面クラック密
度を有するクロムのメッキ層を生ずる条件下で使用する
ことである。メッキしたマンドレルコアカソードはその
後クロム浴溶液から取出す。

物品は本発明のメッキマンドレル上に任意の適当な電鋳
方法により形成し得る。マンドレル上に物品を電鋳する
方法もまた周知である。本発明の電鋳方法は任意の適当
な電鋳用装置内で実施できる。例えば、楕円形末端を有
するメッキ円筒形マンドレルを電鋳タンク中に垂直に吊
す。導電性マンドレルメッキ材料は金属メッキ溶液と親
和性であるべきである。例えば、マンドレルメッキはク
ロムであり得る。マンドレルの頂端部はワックスのよう
な適当な非導電性材料でマスクして付着を防止し得る。
電鋳タンクをメッキ溶液で満し、メッキ溶液の温度を所
望温度に維持する。電気メッキタンクはマンドレルを取
り巻きかつ金属チップを充填した環状型アノードバスケ
ットを含み得る。このアノードバスケットはマンドレル
と軸配列で配置する。マンドレルをモーター駆動の回転
可能なドライブシャフトに連結する。ドライブシャフト
とモーターは適当な支持部材で支持し得る。マンドレル
または電気メッキタンクの支持体のいずれかは縦横に移
動可能でありマンドレルを電気メッキ溶液から出入させ
得る。電気メッキ電流は電気メッキタンクに適当なDC電
源から供給できる。DC電源の正末端はアノードバスケッ
トに接続でき、DC電源の負末端はマンドレルを支持し駆
動させるドライブシャフト上のブラシおよびブラシ／分
割リング配列に接続できる。電気メッキ電流はDC電源か
らアノードバスケット、メッキ溶液、マンドレル、ドラ
イブシャフト、分割リング、ブラシへと通り、DC電源に
戻る。操作においては、マンドレルを電気メッキ溶液中
に下げその垂直軸の周りを連続回転させる。マンドレル
が回転するとき、電鋳金属の層がその外表面上に析出す
る。析出金属層が所望の厚さに達したとき、マンドレル
を電気メッキタンクから取出し冷水浴中に浸漬する。冷
水浴の温度は好ましくは約80゜Ｆ（26.7℃）〜約33゜Ｆ
（0.6℃）であるべきである。マンドレルを冷水浴に浸
漬したとき、析出金属は固形マンドレルが何ら有意に冷
却および収縮する前に冷却されて析出金属に約40,000〜
約80,000psi（約2812〜5625kg/cm²）の内部応力を与え
る。金属は収縮できずまた少なくとも約0.00015インチ
／インチの応力−歪ヒストレシスを有するよう選択され
るので、永久的に変形し、コアマンドレルが冷却され収
縮したのち、析出金属物品をマンドレルから取出し得る
ようになる。

上記の析出金属物品は該コーティングを不動態材料から
選ぶのでマンドレルコア上のメッキ金属コーティングに
付着しない。結果として、分離用の空隙がマンドレルと
電鋳金属物品間に形成されるので、電鋳金属物品は容易
にマンドレルからすべり外せる。

楕円形末端を有するマンドレルを使用することを除いて
の上述の方法を実施するのに適する電鋳装置は、例え
ば、次の様なものである。

ニッケルのようなメッキ用金属用の典型的な電解槽はそ
の中心に据付けられたマンドレルドライブハブのような
回転駆動手段を収容するタンクを含む。駆動手段はまた
比較的高アンペアの電流をマンドレルと出力源間に伝導
するための低抵抗性導電素子を与える。電解槽は、例え
ば、約18ボルトの電位で約3,000アンペアDCのピーク電
流を通すようにされている。即ち、マンドレルは槽のカ
ソードを構成する。電解槽のアノード電極は溶液から電
鋳したニッケルを補う金属ニッケルを収容する環状型バ
スケットを含む。アノードに使用するニッケルは硫黄減
極ニッケルを含む。適当な硫黄減極ニッケルはインター
ナショナルニッケル社より商品名“SD"エレクトロリテ
ィックニッケルおよび“S"ニッケルラウンズとして入手
できる。非硫黄減極ニッケル、例えば、カルボニルニッ
ケルおよび電解用ニッケルも使用できる。ニッケルは任
意の適当な形状または形態であり得る。典型的な形状に
はボタン形、チップ形、角形、ストリップ形等がある。
バスケットは槽内に環状バスケット支持部材により支持
され、この支持部材はまた電鋳溶液を槽に導入しその撹
拌を行うようにした電鋳溶液分布機マニホールドまたは
散布機も支持する。バスケット内の比較的高アンペア電
流路は電流供給バスバーに接続させた接触ターミナルを
介して与えられる。

本発明のマンドレル上のメッキコーティングはマンドレ
ルコアの平行側面上で実質的に均一な厚さを有する。ま
た、平行側面から頂端への方向のマンドレルの曲面上の
メッキ金属コーティングの断面形状は頂端に向ってまた
マンドレルの軸と平行に傾斜させる。この形状により、
電鋳物品のマンドレル楕円形末端からの取出しを妨害す
るであろうメッキ金属コーティング中の突出を存在させ
ないようにする。

本発明のより完全な理解は添付図面より得られる。

第１図においては、メッキした従来技術のマンドレル20
の断面が示されており、フラット末端24と26を有する円
筒状コア22を含む。電解メッキにより形成されたメッキ
コーティング27はコア22の平行面の殆んどにおいて実質
的に均一であるが、コア22の平行面がマンドレルのフラ
ット末端24と26と出会う点で厚目のメッキ付着物28、3
0、32および34を有している。このメッキマンドレル上
で電鋳された物品はこれらの厚目のメッキ付着物28、3
0、32および34をすべて通過することができない。

第２図においては、円筒状コア42、およびマンドレルコ
ア42の各フラット末端に固定させた皿型導電性ロバー44
と46を有するメッキした従来技術のマンドレル40の断面
である。電解メッキにより形成されたメッキコーティン
グ48はコア42の平行側面の殆んどにおいて実質的に均一
であるが、ロバー44と46の平行側面がフラット末端56お
よび58と出会う接合部で厚目のメッキ付着物48、50、52
および54を有する。メッキ付着物はロバー44、46と円筒
状コア42の各末端60、62との接合部に形成された裂目内
に生ずるけれども、これらの付着物は円筒状コア42の各
末端を十分に被覆せず、従って、電鋳中の腐蝕に対して
適切な保護を与えない。ロバー44と46はマンドレル上に
物品を電鋳させる前に取り除かねばならず、マスクさせ
ない限り、円筒状コア42のメッキなしの末端60と62は電
鋳浴の寿命短縮性の腐蝕影響にさらされる。

第３図においては、円筒状コア70、マンドレルコア70の
各フラット末端に固定された皿型導電性ロバー72と76、
およびロバー72、76と円筒状コア70の末端80、82との接
合部に生じた裂目をカバーするリング状シールド78およ
び79とを有するメッキしていない従来技術のマンドレル
68の断面が示されている。ロバー72、76はリング状シー
ルド78、79は物品をマンドレル上に電鋳させる前に取除
かねばならず、マスクされない限り、円筒状コア70のメ
ッキされてない末端80と82は電鋳浴の寿命短縮性の腐蝕
性影響にさらされる。

本発明のマンドレル実施態様のメッキした末端90の上部
半分の断面を第４図に示す。マンドレルコアの傾斜末端
91は楕円形状を有する。曲面と平行側面との交差部から
およそ頂端までの傾斜末端91の軸断面形状は次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） 〔式中、ａは楕円の長軸の長さの1/2であって2bの値を
有し、 ｂは楕円の短軸の高さの1/2（即ち、マンドレルコアの
半径の長さ）であり、 ｘとｙは楕円の中心から測定した楕円の外表面に沿って
存在する点を形成する〕 によって形成される楕円の半分の形状を有する。

ブリード孔92の存在故に、頂端でのマンドレル末端の形
状は点線で示す真の一次楕円形からは逸脱している。さ
らに詳細には、曲面の外表面からブリード孔の内表面ま
でのブリード孔92に隣接するマンドレル末端の移り変り
部も“二次”楕円の形状にある。一次楕円の外表面から
ブリード孔の内表面に延びるこの二次楕円の曲半径は次
式による： ｙ′＝±ｂ′/a′√（ａ′^２−x²） （式中、ａ′は二次楕円の長軸の長さの1/2であり、 ｂ′は円筒状マンドレルコア軸から離れる方向のブリー
ド孔内壁表面92から延びる二次楕円の短軸の高さの1/2
であり、 ｘおよびｙは二次楕円の中心から測定した二次楕円の外
表面に沿って存在する点を形成する） 二次楕円の長軸も円筒状マンドレルコアの軸に平行であ
る。二次楕円によって描かれる弧の末端は一次楕円の弧
に正接しかつ内部ブリード孔壁表面92に正接している。
また、第４図に示す実施態様においては、ａ′＝ｂ′で
あれば、円であり、この２次楕円の曲率半径は式Ｒ＝a/
10（式中、ａ＝一次楕円の長さの1/2であり、Ｒは曲率
半径である）による。即ち、ａ′＝a/10である。平行側
面（図示せず）から頂端への方向のマンドレル末端91の
曲面上のメッキ金属コーティング94の断面形状に沿う任
意の点に正接する仮想線は頂端に向って傾斜させる。こ
の形状によりマンドレルのメッキした楕円形末端90から
から電鋳物品の取出しを妨害するであろうメッキ金属コ
ーティング中の突出が存在しないようにする。また、ブ
リード孔は開口したまゝである。

第５図においては、マンドレルの楕円形メッキ末端100
の上半部の断面が示されている。メッキ前のマンドレル
末端102の大部分の楕円形状は次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって形成され、ａ＝3bであり、ｂ＝マンドレルの半
径である。ブリード孔104の近くは、頂端でのマンドレ
ル末端形状は点線で示す真の楕円形状から逸脱してい
る。曲面の外表面からブリード孔の内側面までのブリー
ド孔104に隣接するマンドレル末端の移り変り部も楕円
形である。この例示実施態様の曲率半径は式Ｒ＝a/10に
より、式中、ａ＝一次楕円のａである。マンドレル末端
102の形状により、平行側面（図示せず）から頂端への
方向のマンドレル末端102の曲面上のメッキ金属コーテ
ィング106の断面形状に沿う幾つかの点に正接する仮想
線は頂端に向って傾斜させてない。さらに詳細には、表
面の外側およびブリード孔内部の両方に沿うマンドレル
コアの先端近くのメッキ金属コーティング106中の膨ら
み108はブリード孔を満す傾向にあり、また電鋳物品の
マンドレルのメッキ楕円形末端100からの取出しを妨げ
る。

本発明のマンドレル実施態様の上半部の断面を第６図に
示す。メッキ前のマンドレル末端112の大部分の形状は
次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） により形成され、ａ＝ｂであり、ｂ＝マンドレルの半径
である。ブリード孔114の近くは、頂端でのマンドレル
末端の形状は点線で示す真の楕円形からは逸脱してい
る。曲面の外表面からブリード孔の内表面までのブリー
ド孔114に隣接するマンドレル末端の移り変り部も楕円
形状である。この例示実施態様の曲率半径は式Ｒ＝a/10
に従い、ａ＝一次楕円のａである。マンドレル末端112
の形状により、平行面118から頂部への方向のマンドレ
ル末端112の曲面上のメッキ金属コーティング116の断面
形状に沿う幾つかの点に正接する仮想線は頂端に向って
傾斜させてない。さらに詳細には、楕円が平行面118と
接合するところでのメッキ金属コーティング116中の膨
らみ120が電鋳物品のメッキマンドレルからの取り出し
を妨げている。

〔実施例〕

以下、本発明を特定の好ましい実施態様に関連して詳細
に説明するが、これらの実施例は単に例示を目的とする
ものであり本発明をこれら実施例で示した材料、条件、
プロセスパラメーターに限定するものでないことを理解
されたい。すべての部およびパーセントは特に断わらな
い限り重量による。

〔実施例１〕 直径約１インチ（2.54cm）および長さ約21インチ（53.3
4cm）のアルミニウムカンパニーオブアメリカ社より入
手できる6061−T6−QQAアルミニウムの円筒状固形アル
ミニウムマンドレルコアを用いた。このコアの外側表面
は何ら目視し得る欠陥のない、即ち、刻み目、引かきお
よびツールマークがなく極めて滑らかであった。表面平
滑性の尺度であるRMS〔進路平均ます目（route mean sq
uare）〕は約３〜５マイクロインチ（56.5〜127μｍ）
のマイクロインチで測定した。コアの１末端を機械加工
して第４図で例示したマンドレルコア末端形状と同様の
楕円形を形成した。メッキ前のマンドレルコア末端の大
部分の楕円形は、式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） により定義し、ａ＝25.4mm、ｂ＝12.7（即ち、ａ＝2b）
であり、ｂ＝楕円の短軸の高さの1/2（即ち、マンドレ
ルの半径）であった。直径3.175mmおよび深さ12.7mmを
有するブリード孔をマンドレルコアの楕円形末端の頂端
にドリル開けした。“a"に対しては、このドリル開け孔
の寸法はa/2深さおよびa/8直径であった。ブリード孔近
くの頂端でのマンドレル端形状も機械加工して曲面の外
表面からブリード孔内表面までのブリード孔に隣接する
マンドレル末端の移り変り部（transition）も楕円形で
あるようにした。ブリード孔に隣接するマンドレルコア
末端断面の曲率半径はＲ＝a/10、ａ＝25.4mmに従った。
ブリード孔に隣接して形成された二次楕円形により、一
次楕円形の中心から測定したときの上記楕円形末端の実
際の軸長は0.93aであり、“a"は単なる計算目的のため
の理論的尺度である。

マンドレルコアを損傷を生じ得る粒子もしくは汚れまた
は外来物質を吹き落し、アセトンで洗浄してあり得る油
状物等を除去した。メッキしてない上部表面をマスクし
た。コアをホイストに固定しコアが種々の浴間で移動で
きるようにした。マンドレルコアの下部傾斜末端は被覆
または“ロバー”に接合しなかった。マンドレルコアを
もう１回アセトンによる完全洗浄に供しアセトンで湿し
た紙クロスでふいてすべての有機汚染物を除去した。

次いで、マンドレルコアをナイロンパッド、即ち、スコ
ッチブライト（Scotch Brite、登録商標）およびアルフ
ァアルミナ即ち研磨用粉末でこすった。アルファアルミ
ナは極めて微細で約0.3μｍであった。マンドレルコア
をその後２つの異なる方向に紙タオルで次いでアルファ
アルミナでこすった。すべての痕跡量のアルファアルミ
ナを、マンドレルコアを脱イオン水でフラッシュさせそ
の間紙タオル〔リトワイプス（Litho Wipes）、登録商
標〕で表面を紙タオル上に黒色残留物が存在しなくなる
までこすることによって除去した。この処理の間、脱イ
オン水をマンドレル上にあふれ落した。

マンドレルをその後電極化浴に移動させた。この浴は10
部の脱イオン水に対し３部の85％H₃PO₄を含有してい
た。浴温で約79゜Ｆ（26.1℃）であった。カソードは鉛
を含み、カソード対アノード、即ち、マンドレルコアの
表面積比は1:1であった。マンドレルコアを依然として
脱イオン水すすぎ水で湿らせながら、浴に入れ、浴に電
圧を掛けなかった。マンドレルコアを陽極化浴中で２分
間約2.5rpmでゆっくり回転させた。電圧をマンドレルを
陽極浴中に浸漬したまゝ約15分間で16ボルトにゆっくり
上昇させた。マンドレルコアをまだ電圧を掛けたまゝで
陽極浴から取り出た。マンドレルコアがタンクから出る
とすぐに“完全すすぎを開始してマンドレルが次の浴に
入る前に上記浴の残留物すべてを除去した。“完全すす
ぎ”においては、脱イオン水を3/4インチ（19mm）パイ
プから約1.5〜２ガロン／分（5.68〜7.57／分）の速
度でマンドレル上にマンドレルを約７〜10rpmで回転さ
せながら少なくとも６回の回転で発生させた。水の流量
をその後約５ガロン／分（18.93／分）に増大させそ
の間マンドレルを約30〜40rpmで回転させた。マンドレ
ルコアの回転をその後７〜10rpmに落し、その間、脱イ
オン水で1.5〜２ガロン／分（5.68〜7.57／分）です
すいだ。

マンドレルコアをその後依然としてすすぎ工程から湿ら
せたまゝでニッケル浴に移動させた。ニッケル浴は10オ
ンス／ガロン（74.9g/）の濃度のニッケル、1.2オン
ス／ガロン（8.99g/）の濃度のNiCl₂・6H₂Oおよび５
オンス／ガロン（37.45g/）の濃度のH₃BO₄とを含有し
ていた。表面張力は約38ダイン/cmであり、pHは約4.1で
あり、温度は約135゜Ｆ（57.2℃）であった。アノード
はニッケルであり、このアノード対カソード、即ち、マ
ンドレルとの表面積比は1.5対１であった。マンドレル
コアは15アンペアで約３ボルトの電圧を掛けながらニッ
ケル浴中に入れた。マンドレルを約30rpmで回転させ
た。マンドレルを浴中に完全に浸漬させるとすぐに、マ
ンドレルの回転を350rpmに上げ、電圧を30秒間で約15ア
ンペア／平方インチ（2.325インペア/cm²）から約100ア
ンペア／平方インチ（15.5アンペア/cm²）に上昇させ
た。浴を薄膜（skimmer）で連続的に濾過して浴上層部
からの残渣を絶えず除去した。マンドレルコアは1.0ミ
ル（25.4μｍ）のニッケルをメッキするのに十分な時間
浴中に滞留した。メッキ終了後：メッキしたマンドレル
をニッケル浴からの取出しの間約29rpmでゆっくり回転
させた。“急速すすぎをマンドレルがニッケル浴から出
始めるとすぐに開始した。“急速すすぎ”は本実施例で
上述した“完全すすぎ”と同じであった。

マンドレルは上記すすぎ、即ちニッケル浴後すすぎ後直
ちに酸浸漬浴に入れた。マンドレルはまだすすぎにより
湿っていた。温度70゜Ｆ（21.1℃）およびpH1.85に維持
した0.13オンス／ガロン（0.92g/）H₂SO₄を含んでい
た。29rpmで回転させながら、マンドレルは酸浸漬液に
入り、電圧は掛けなかった。マンドレルが完全に酸浸漬
浴に浸漬するとすぐに、rpmを35に増大させた。これら
の条件は少なくとも１分間維持した。次いで、rpmを５
分間で12.5rpmに増大させた。“急速すすぎ”をマンド
レルが酸浸漬浴を出始めるとすぐに開始した。“急速す
すぎ”は本実施例で上述した“完全すすぎ”と同じであ
った。

マンドレルを次にクロムメッキ浴に移動させた。クロム
浴は33オンス／ガロン（246.8g/）の６価クロム、0.5
0オンス／ガロン（3.745g/）のフルオロケイ酸塩（F^-
イオンを与えるために存在する）および0.2オンス／ガ
ロン（1.50g/）の硫酸塩を含有していた。浴は約112
゜Ｆ（44.4℃）であり、アノードは鉛／錫合金であっ
た。アノード対カソード、即ちマンドレルとの表面積比
は１対１であった。クロム浴をマンドレルが浴に入る前
に15分間“ダミー処理”した。鉛／錫合金カソードを鉛
／錫合金カソードと一緒に用い、アノード対カソード表
面積比は24対１であり、電流密度は200アンペアであっ
た。これによってアノードを後の使用のために活性化す
る。

以前のすすぎによりまだ湿ったまゝで、マンドレルを約
5rpmで回転させながらクロム浴に浸漬し電流を供給する
前に少なくとも約４秒間クロム浴中に維持した。約200
アンペア／平方インチ（15.5アンペア/cm²）の電流をラ
ンピングなしで供給した。マンドレルを浴中に約１ミル
（25.4μｍ）のクロムがマンドレル上にメッキされるま
で滞留させた。得られたクロムメッキマンドレルを浴か
ら取り出し、清浄化し、検査した。電鋳物品のマンドレ
ルのメッキ楕円形末端からの取出しを妨げるメッキ金属
コーティング中の突出は存在しなかった。

〔比較例１〕 実施例１に記載の手順を繰返したが、異なるマンドレル
コアを用いた。この新しいコアも直径約１インチ（2.54
cm）と長さ約21インチ（53.34cm）を有するアルミニウ
ムカンパニーオブアメリカ社から入手できる6061−T6−
QQAアルミニウムの円筒状固形アルミニウムコアであっ
た。このコアの外表面は何ら目視し得る欠陥のない、即
ち、刻み目、引っかきおよびツールマークのない極めて
滑らかであった。RMS（道路平均ます目）は約３〜５マ
イクロインチ（76.2〜127μｍ）であった。コアの１末
端を機械加工して第５図に例示したマンドレル末端の形
状と同様の楕円形状を形成させた。メッキ前のマンドレ
ル末端の大部分の楕円形状は次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって定義され、ａ＝38.1mm、ｂ＝12.7mm（即ち、ａ
＝3b）であり、ｂ＝マンドレルの半径であった。直径3.
18mmと深さ12.7mmを有するブリード孔をマンドレルコア
の楕円形末端の頂端にドリル開けした。ブリード孔に隣
接する頂端でのマンドレルコア末端の形状もまた機械加
工して曲面の外表面からブリード孔の内表面までのブリ
ード孔に隣接するマンドレルコア末端での移り変り部も
また楕円形状であるようにした。ブリード孔に隣接する
マンドレルコア末端の断面の曲率半径は式Ｒ＝a/30に従
い、ａ＝38.1mmであった。クロムメッキ後、メッキした
マンドレルを浴より取出し、清浄化し、検査した。外表
面およびブリード孔の内部の両方に沿って楕円頂端のメ
ッキ中に膨らみが見られ、この膨らみはマンドレルのメ
ッキした楕円形末端からの電鋳物品の取出しを妨げた。

〔比較例２〕 実施例１に記載の手順を繰返したが、異なるマンドレル
コアを用いた。この新しいコアも直径約１インチ（2.54
cm）と長さ約21インチ（53.34cm）を有するアルミニウ
ムカンパニーオブアメリカ社から入手できる6061−T6−
QQAアルミニウムの円筒状固形アルミニウムコアであっ
た。このコアの外表面は何ら目視し得る欠陥のない、即
ち、刻み目、引っかきおよびツールマークのない極めて
滑らかであった。RMS（道路平均ます目）は約３〜５マ
イクロインチ（76.2〜127μｍ）であった。コアの１末
端を機械加工して第６図に例示したマンドレル末端の形
状と同様の楕円形状を形成させた。メッキ前のマンドレ
ル末端の大部分の楕円形状は次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって形状され、ａ＝12.7mm、ｂ＝12.7mm（即ち、ａ
＝ｂ）であり、ｂ＝マンドレルの半径であった。直径3.
18mmと深さ21.7mmを有するブリード孔をマンドレルコア
の楕円形末端の頂端にドリル開けした。ブリード孔に隣
接する頂端でのマンドレルコア末端の形状もまた機械加
工して曲面の外表面からブリード孔の内表面までのブリ
ード孔に隣接するマンドレルコア末端での移り変り部も
また楕円形状であるようにした。ブリード孔に隣接する
マンドレルコア末端の断面の曲率半径は式Ｒ＝a/4に従
い、ａ＝12.7mmであった。クロムメッキ後、メッキした
マンドレルを浴より取出し、清浄化し、検査した。メッ
キ中の膨らみは傾斜末端の曲面がマンドレルコアの直線
面と接合したところに観察された。この膨らみはマンド
レルのメッキ楕円形末端部からの電鋳メッキの取出を妨
害する。

〔実施例２〕 実施例１の方法で製造したマンドレルをリフト装置に取
付けて、清浄化したニッケルゼログラフィーベルトをメ
ッキするのに使用するニッケルベルトメッキ浴の温度に
加熱した。次に、マンドレルをメッキ槽中に下げた。槽
はニッケルベルトメッキ浴を含んでいた。一般的なメッ
キ条件は一定であり以下に示す： 電流密度 285アンペア/ft²（44.175アンペア/cm²） 撹拌速度 ４〜6ft/秒（10.16〜15.24cm/秒） （カソード表面上での直線溶液流速） pH 3.8〜3.9 表面張力（ダイン/cm） 33〜39 H₃BO₃ ４〜５オンス／ガロン（29.96〜37.45g/） ラウリル硫酸ナトリウム 0.0007オンス／ガロン（0.00
524g/） NiCl₂・6H₂O ６オンス／ガロン（44.94g/） アノード 電解性 メッキ温度（゜Ｆ）T₂ 140（60℃） デルタＴ（T₂−T₁） 100゜Ｆ（37.8℃） 分離用間隙（T₁での） 0.00026インチ（0.0066mm） T₁（分離温度） 40゜Ｆ（4.4℃） ニッケルをマンドレル上に約５ミル（0.127mm）の厚さ
に電鋳させた。メッキは約20分間行った。他の析出パラ
メーターは次のとおりである： 表面粗さ（マイクロインチ、RMS） ８（20.32cm） 内部応力（psi） −3,000（−210.93kg/cm²） 引張強度（psi） 93,000（6538.8kg/cm²） 伸び（２インチでの％） 12 マンドレルと電鋳物品を槽から取出し約40゜Ｆ（4.4
℃）の温度に冷却した。電鋳物品はマンドレルからマン
ドレルの傾斜末端上をすべらせることによって容易に取
外した。

〔比較例３〕 実施例２の手順を繰返したが、比較例１のマンドレルを
用いた。電鋳物品はマンドレルから容易に取外せなかっ
た。それは、楕円体の頂端でのメッキ中の膨らみが物品
のマンドレルの傾斜末端上での摺動を妨げたことによ
る。

〔比較例４〕 実施例２の手順を繰返したが、比較例２のマンドレルを
用いた。電鋳物品はマンドレルから容易に取外せなかっ
た。それは、傾斜末端の曲面がマンドレルコアの直線面
と接するところのメッキ中の膨らみが物品のマンドレル
の傾斜末端上での摺動を妨げたことによる。

〔実施例３〕 実施例１に記載の手順を繰返したが、異なるマンドレル
コアを用いた。この新しいコアも直径約21インチ（53.3
4cm）と長さ約22インチ（55.88cm）を有するアルミニウ
ムの円筒状中空アルミニウムスリーブであった。このス
リーブの壁は約１インチ厚（2.54cm）であった。このコ
アの外表面は何ら目視し得る欠陥のない、即ち、刻み
目、引っかきおよび道具マークのない極めて滑らかであ
った。スリーブの１末端を機械加工して楕円形状を有す
る断面を形成させた。メッキ前のマンドレル末端の大部
分の楕円形状は次式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって定義され、ａ＝50.8mm、ｂ＝25.4mm（即ち、ａ
＝2b）であり、ｂ＝マンドレルの壁厚であった。円筒形
中空内部はマンドレルの末端の過メッキを防止するのに
十分な領域を形成する。円筒状中空内部への入口近くの
頂端でのマンドレルコアの形状も機械加工して曲面の外
表面から円筒状中空内部の内表面までの入口近くのマン
ドレルコア末端での移り変り部もまた楕円形であるよう
にした。マンドレルの内部近くのマンドレルコア末端の
断面形状の曲率半径は式Ｒ＝1/4に従い、こゝで、ａ＝
２インチ（5.1cm）であった。得られたクロムメッキマ
ンドレルを浴から取出し、清浄化し、検査した。メッキ
金属コーティング中に電鋳物品のマンドレルのメッキ楕
円形末端からの取出しを妨害する突出物は存在しなかっ
た。

本発明を特定の好ましい実施態様について説明して来た
けれども、本発明はこれらの限定されるものではなく、
むしろ、当業者であれば種々の修正および変形を本発明
の精神および特許請求する範囲においてなし得るものと
理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラットな末端を有するメッキした従来技術の
マンドレルの断面図である。 第２図はロバーで保護したフラットな末端を有するメッ
キした従来技術のマンドレルの断面図である。 第３図はロバーとリング状シールドで保護したフラット
な末端を有するメッキしていない従来技術のマンドレル
の断面図である。 第４図は楕円形末端とブリード孔での楕円形曲部とを有
するメッキしたマンドレルの断面図である。 第５図は漸進的に曲がった末端とブリード孔での楕円形
曲部とを有するメッキしたマンドレルの断面図である。 第６図は半円状末端とブリード孔での楕円形曲部とを有
するメッキしたマンドレルの断面図である。 20、40、68……従来技術のマンドレル、 22、42、70……マンドレルコア、 27、48……メッキコーティング、 24、26、58、62、80、82……マンドレルのフラット末
端、 28、30、32、34、48、50、52、54……厚目のメッキ付着
層、 44、46、72、76……皿型導電性ロバー、 78、79……リング状シールド、 90、100、110……楕円形末端 91、102、112……マンドレル末端 92、104、114……ブリード孔、 94、106、116……メッキ金属コーティング、 108、120……膨らみ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デューアン シー バッシュ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14620 ロチェスター シエパード ストリート 156 (72)発明者 ピーター ジェイ シュミット アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14519 オンタリオ スローカム ロード 7244 (56)参考文献 特開 昭53−67640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−99491（ＪＰ，Ａ) 実公 昭35−32625（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行な側面と少なくとも１つの頂端に向っ
   て収斂する曲面を有する傾斜末端とを有する円筒状のマ
   ンドレルコア、および上記平行側面と上記傾斜末端上に
   メッキ金属コーティングを含み、上記曲面と上記平行側
   面との交差点からおよそ上記頂端までの上記傾斜末端の
   軸断面の形状が式： ｙ＝±b/a√（a²−x²） によって定義される楕円の半分の形状を有し、上式中、 ａは上記楕円の長軸の長さの1/2であって2.3b以下で1.7
   b以上の値を有し、 ｂは上記楕円の短軸の高さの1/2であって上記平行側面
   上の上記メッキ金属コーティングの厚さの少なくとも10
   00倍の値を有し、ｘおよびｙは上記楕円の中心から測定
   した上記楕円の外表面に沿う点を形成する、 ことを特徴とする円筒状電鋳用マンドレル。