JPH0798997B2 - 金属の電着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気メッキや電
鋳加工等の電着方法において、電着金属の多孔質化を図
るようにした金属の電着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気メッキは、金属（例えばニッ
ケル）イオンを含む電解液中に、金属製あるいは表面が
導電処理された被メッキ物を陰極として配置すると共
に、例えば電着すべき金属（ニッケル）からなる陽極を
配置し、それら両極間に直流電流を流すことにより、前
記被メッキ物の表面に金属（ニッケル）を薄膜状に電着
させるものである。また、電鋳加工は、例えばプラスチ
ック製の母型の表面に導電処理を行ったものを陰極と
し、電気メッキと同様に、その表面に金属を所定厚みに
電着させた後、電着金属を母型から剥がすことにより成
形型等の求める製品を得るものである。

【０００３】このような電着の技術にあって、近年で
は、電鋳加工により、例えばプラスチック成形品の真空
成形に使用される多孔質の成形型を製造する技術が開発
されてきている（例えば特開昭６０−１５２６９２号，
特開昭６１−２５３３９２号公報）。この技術は、上述
のような一般の電着方法とは異なり、成形品と同一外形
を有する母型（陰極）の表面に水素ガスの微細な気泡を
積極的に発生させ、この気泡を包み込むように金属を析
出させることにより、電着金属の多孔質化を図ろうとす
るものである。図７は、このような電着により得られた
多孔質成形型２１を示しており、厚み方向に連続する多
数個の気孔２１ａを有した多孔質金属層から成る成形型
２１を製造することができるものである。

【０００４】このように電鋳加工により多孔質成形型を
製造するためには、母型に対し、その表面層を導電部と
絶縁部とのいわば微細な斑状とするポーラス化用処理を
行い、導電部と絶縁部と境界部で過電界を生じさせて水
素ガスを積極的に発生させるようにしている。このポー
ラス化用処理は、母型の表面に、導電塗料に絶縁性ラッ
カーを混合したスプレー液を吹付けたり、母型の表面に
銀鏡反応により導電層を形成した後、その導電層に銀腐
食剤を塗布して銀の一部を除去するといった方法により
行われるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た電鋳加工により多孔質成形型を製造する従来の技術で
は、母型の表面に対して、導電部と絶縁部とを微細斑状
に混在させたポーラス化用の処理を行うことが必須であ
った。このため、メッキに採用したくとも、被電着物が
金属（導電体）である場合には金属を多孔状に電着させ
ることは不可能であり、また、例えば絶縁性の被電着物
にポーラス化用処理を行った場合でも、一旦電鋳（メッ
キ）加工を中断してしまうと、後に加工を再開してもそ
の後は電着金属が多孔状とならない不具合があった。

【０００６】そして、図７に示すように、多孔質成形型
２１の表面部においては気孔２１ａは極く細かいものと
なっていても、電着が進行して母型表面から外側に離れ
るに伴って、複数個の気泡が集合して大きな１個の気泡
となり、その分気孔２１ａが次第に大きくなってしまう
欠点があり、強度面などの問題が生ずることになってい
た。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、被電着物に金属を電着させる方法にあ
って、被電着物の表面のポーラス化用処理の有無にかか
わらず、電着金属の多孔質化を十分に図ることができる
と共に、形成される気孔の大きさの制御を可能とするこ
とができる金属の電着方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の金属の電着方法
は、金属イオンを含む電解液中に、陽極及び被電着物を
配置し、それら陽極と被電着物との間に電流を流すこと
により、前記被電着物に金属を多孔質状に電着させる方
法であって、電解液に、イオン移動度が５０以上の陽イ
オンとイオン移動度が６５以上の陰イオンとを組合わせ
た電解質からなる気泡発生促進用の添加剤を添加すると
共に、通常時における一定電圧の直流電流波形に対し
て、一時的に電流波形を変化させることを間欠的に行い
ながら電流を流すようにしたところに特徴を有するもの
である。

【０００９】

【作用】被電着物に電着される金属を多孔質化させるに
は、被電着物の表面に水素ガス等の微細な気泡を無数に
発生させ、その気泡を包み込むようにさせながら金属を
電着させれば良い。

【００１０】本発明の金属の電着方法によれば、電解質
からなる気泡発生促進用の添加剤は、電解液中で陽イオ
ン及び陰イオンに電離し、通電が開始されることによ
り、それらイオンが夫々陰極及び陽極に引寄せられるの
であるが、それらイオンのイオン移動度が高いため、両
極におけるそれらイオンの反応が速やかに行われるよう
になり、陰極即ち被電着物の表面において多量の水素ガ
スが発生するようになる。従って、ポーラス化用処理の
有無にかかわらず、電着金属の十分な多孔質化に必要な
気泡を発生させることが可能となる。

【００１１】この場合、気泡発生促進用の添加剤として
は、イオン移動度が５０以上の陽イオンとイオン移動度
が６５以上の陰イオンとを組合わせた電解質であれば、
種々のものが使用できるが、ＨＣｌ，ＨＢｒ，ＨＩ等の
ハロゲン化水素酸が特に好適する。

【００１２】そして、上述のように電着金属の多孔質化
に必要な気泡を常時発生させることができても、その気
泡が被電着物や電着金属層の表面に長時間付着した状態
が続くと、気泡の数が多くなり過ぎてそれらが集合し大
きな気泡となってしまう事情がある。

【００１３】ところが、本発明の金属の電着方法によれ
ば、通常時における一定電圧の直流電流波形に対して一
時的に電流波形を変化させることを間欠的に行いながら
電流を流すようにしたので、被電着物や電着金属層の表
面に付着した気泡が大きくなったところで、被電着物や
電着金属層に一時的にいわば電気的な衝撃が与えられる
ようになり、これにて、付着していた気泡を被電着物や
電着金属層から外して除去することができる。そして、
その後通常の電流波形による通電に戻すことにより、改
めて細かい気泡を発生させて被電着物や電着金属層の表
面に付着させることができ、さらに金属を電着させるこ
とを繰返すことにより、電着金属層に形成される気孔の
大きさを制御することができるようになる。

【００１４】この場合、通常時には直流による通電が行
われるが、電流波形の変化としては、直流から交流に変
化させる、直流の極を逆転させる、電流の大きさを増減
させる、電流を流すことを中断するといった態様があ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１乃至
図３を参照しながら説明する。尚、本実施例では、例え
ば真空成形用の多孔質成形型を、電鋳加工により製造す
る場合に本発明を適用している。

【００１６】電鋳加工により多孔質成形型を製造するに
は、図２に示すように、被電着物としての母型１が用い
られる。この場合、この母型１は、例えば成形品の表面
と同一の凹凸形状を有しポーラス化用処理がなされた表
面層２の裏面側に、エポキシ樹脂及び強化用繊維等を積
層して形成された裏打層３を備えて構成されている。詳
しく図示はしないが、前記表面層２は、前記裏打層３の
表面全体にわたって付着硬化された導電塗料からなる導
電部と、その導電部の表面に無数の微細斑点状に付着硬
化された絶縁塗料からなる絶縁部とから構成されてい
る。

【００１７】図示及び詳しい説明は省略するが、この母
型１を製造するにあたっては、成形品と同一形状を有す
る原型を木型等から製作し、この原型の表面部にシリコ
ン樹脂を注型して硬化させ、離型することにより成形品
と逆の凹凸形状を有する反転型を製作する。そして、こ
の反転型の内表面に例えばスプレーにより絶縁塗料を霧
状に吹付けて硬化させた後、反転型の内表面全体に導電
塗料を所定厚みに吹付けて硬化させる。これにて、導電
部と絶縁部とからなる表面層２が形成され、その後、そ
の表面層２の上に裏打層３を形成して、前記表面層２と
共に反転型から離型することにより、母型１が得られる
のである。

【００１８】次に、図２は本実施例において使用される
電鋳加工装置４を概略的に示しており、ここで、電鋳槽
５内には、例えばスルファミン酸ニッケルを主な組成と
してなる電解液６が、所要のｐＨ及び温度に保たれた状
態で収容されている。この場合、例えばスルファミン酸
ニッケルの濃度は６００ｇ／ｌとされ、また、ｐＨは
１．５、温度は３５℃といった条件とされている。

【００１９】そして、この電解液９中には、イオン移動
度の高い陽イオンと陰イオンとを組合わせた電解質から
なる気泡発生促進用の添加剤例えば臭化水素酸（ＨＢ
ｒ）が、所要量（例えば２ｃｃ／ｌ）添加されている。

【００２０】この場合、イオン移動度の高い陽イオン及
び陰イオンとしては、次の表１に示すものが上げられ、
陽イオンとしてはイオン移動度が５０以上のもの、陰イ
オンとしてはイオン移動度が６５以上のものが好適する
のである。

【００２１】

【表１】

【００２２】添加剤としては、この表１に示された陽イ
オンと陰イオンとを組合わせた電解質であれば、どの組
合わせでも採用することができるが、水素イオンとハロ
ゲンイオンとを組合わせたＨＣｌ，ＨＢｒ，ＨＩ等のハ
ロゲン化水素酸が特に好適する。この場合、陽イオンと
しては、水素イオンのイオン移動度が最も高いが、金属
イオンを採用することも可能である。

【００２３】そして、前記電鋳槽５内には、ニッケルか
らなる陽極７が配置されると共に、陰極として前記母型
１が配置され、それら両極７，１間に電源装置８が接続
される。詳しい図示及び説明は省略するが、この電源装
置８は、商用電源の電圧を低下させる変圧器、交流を直
流に変換する整流器、両極７，１間に流す電流を直流と
交流との間で切換える切換器、その切換器による切換え
を所定の時間に行なわせるためのタイマー等を備えて構
成されている。

【００２４】この場合、前記電源装置８により、通常時
には、陽極７と母型１（表面層２）との間には、所要の
電流密度（例えば１Ａ／ｄｍ2 ）となるように一定電圧
の直流電流が流されるのであるが、後述するように、そ
の直流の電流波形に対して、一時的に電流波形を変化さ
せることが間欠的に行われるようになっている。本実施
例では、直流から５０〜６０サイクルの交流に切換えら
れることが、例えば１時間に１回、数秒〜数十秒程度行
われるようになっている。

【００２５】さて、電鋳加工を行うにあたっては、上述
のように、電鋳槽５内（電解液６中）に、ニッケルより
なる陽極７及び被電着物としての母型１を配置する。そ
して、それら両極７，１間に電源装置８を接続して電流
を流す。この場合、通常時は、直流電流が流される。

【００２６】すると、電解反応により母型１（表面層
２）の表面にニッケル金属が析出し電着が行われるので
あるが、この際、電解液６に添加されている添加剤（臭
化水素酸）が、水素イオン及び臭素イオンに電離し、通
電により、それらイオンが夫々陰極（母型１）及び陽極
７に引寄せられる。このとき、それらイオンのイオン移
動度が高いため、母型１の表面や陽極７におけるそれら
イオンの反応が速やかに行われるようになり、陰極即ち
母型１の表面において水素ガスの微細な気泡が無数に発
生するようになる。

【００２７】ニッケルは、母型１の表面に付着している
多数個の微細な気泡を包み込むように延びながら母型１
の表面に析出するようになり、ニッケルの電着が進行す
るに伴い、母型１の表面部の気泡から連続するようにし
て母型１の外側に向けてさらに気泡が付着し、ニッケル
はさらにその気泡を包むように延びながら析出して行
く。これにて、ニッケルは母型１の表面に多孔状に電着
されるようになるのである。

【００２８】尚、この場合、母型１（表面層２）の表面
は導電部と絶縁部とがいわば微細斑状となったポーラス
化用処理がなされているため、導電部と絶縁部との境界
部で過電界が生じて水素ガスの気泡が発生し易くなって
気泡の発生がより一層促進されるようになるが、必ずし
もポーラス化用処理は必要なく、上述の添加剤による気
泡の発生によって、電着金属の多孔質化に十分な気泡を
発生させることが可能である。

【００２９】而して、母型１の表面に発生する気泡は、
極く細かいものとなっているが、電着が進行して母型１
表面から外側に離れるに伴って、気泡の数が多くなり過
ぎて複数個の気泡が集合して大きな１個の気泡となり、
ひいては電着金属層に形成される気孔が大きくなってし
まう事情がある。

【００３０】そこで、本実施例においては、通常時の直
流の電流波形に対して、一時的に電流波形を交流に変化
させることを間欠的に行いながら電流を流すようにして
いる。上述のように、本実施例では、直流から５０〜６
０サイクルの交流に切換えることを、１時間に１回、数
秒〜数十秒程度行うようにしているのである。このとき
の電流波形を図３（ａ）に示している。

【００３１】また、このときの交流としては、５０〜６
０サイクル交流の他にも、図３（ｂ）に示すような低サ
イクル（１．２５〜１０サイクル）の交流、図３（ｃ）
に示すような倍サイクル（１００〜１２０サイクル）の
交流、図３（ｄ）に示すような矩形波交流等を採用する
ことも可能である。

【００３２】これにて、母型１の表面や電着金属層の表
面に付着した気泡が大きくなったところで、一時的にい
わば電気的な衝撃が与えられるようになり、その気泡が
母型１や電着金属層から取外されて除去されるようにな
る。そして、その後直流による通電に戻されることによ
り、改めて添加剤の作用により微細な気泡が電着金属層
の表面に発生し付着するようになり、上記と同様にその
気泡を包み込むようにニッケルが電着されるようにな
る。

【００３３】このような通電のパターンを繰返すことに
より、常に細かい気泡が生成され、それら細かい気泡を
包み込むようにしてニッケルの電着が行われる。母型１
に対する所定厚み（例えば３ｍｍ）の電着が行われたと
ころで、電鋳加工を終了し、電着ニッケル層を母型１か
ら離型することにより、図１に示すような、厚み方向に
連続する多数個の微細な気孔９ａを有し、しかもそれら
気孔９ａの大きさの揃った多孔質成形型９が得られるの
である。尚、上記方法によれば、例えば電着金属層に部
分的にマスキングを行うために電鋳加工を中断すること
も可能となり、再開後に添加剤の作用により新たに気泡
を発生させることができる。

【００３４】このように本実施例によれば、電解液９
に、イオン移動度が５０以上の陽イオンとイオン移動度
が６５以上の陰イオンとを組合わせた電解質からなる気
泡発生促進用の添加剤を添加したことにより、従来必須
と考えられていた母型１表面のポーラス化用処理の有無
に拘らず、電着金属の多孔質化に必要な気泡を発生させ
ることができる。従って、電着金属層の多孔質化を十分
に図ることができ、また、従来では不可能であった電鋳
加工の中断，再開も可能となったのである。

【００３５】そして、通常時の直流の電流波形に対し
て、一時的に電流波形を交流に変化させることを間欠的
に行いながら電流を流すようにしたので、気泡が大きく
なったところでその気泡を除去し、改めて細かい気泡を
発生させることができるようになった。この結果、母型
表面から外側に離れるに伴って複数個の気泡が集合して
大きくなり気孔２１ａが次第に大きくなっていた従来の
多孔質成形型２１と異なり、気泡の大きさ言換えれば電
着金属層の気孔９ａの大きさを制御することができ、ひ
いては、機械的強度等にも優れた高品質な多孔質成形型
９を得ることができるものである。

【００３６】尚、上記実施例では、電流波形の変化の一
態様として、直流から交流に変化させるようにしたが、
その他にも、図４（ａ），（ｂ）に示すような直流の極
を逆転させる態様や、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
すような電流の大きさを増減させる態様、図示はしない
が電流を流すことを中断するといった態様がある。ま
た、上述のような電流波形の選択や、通電時間や切換時
間の設定は、求める電着物等によって適宜決定すれば良
い。

【００３７】また、上記実施例では、電鋳加工により多
孔質成形型９を製造する場合を例としたが、本発明を電
気メッキに適用することができることは勿論である。図
６は、金属薄板からなる被電着物１１の表面に、本発明
の方法を使用した電気メッキ加工により、連続した無数
の気孔１２ａを備えてなる多孔質の電着金属層１２を電
着して得られた多孔質金属板１３を示している。この場
合も、電着金属層１２に大きさの揃った気孔１２ａを形
成することができる。

【００３８】この多孔質金属板１３は、例えばバッテリ
ーの電極として利用することができる。この多孔質金属
板１３は、極めて大きな表面積（例えば平板の７０〜８
０倍）が得られるため、電極として採用すれば、バッテ
リーの高電圧化，高容量化や小形化等を図ることができ
るのである。

【００３９】さらに、図示はしないが、絶縁材料例えば
プラスチック製の薄板からなる被電着物の表面に化学メ
ッキや蒸着等の方法により導電層を形成し、同様の方法
で電気メッキを行うことにより、やはり表面に多孔状の
電着金属層を備えたプラスチック板を得ることができ
る。このものは、例えば高品質の電波吸収体として電波
シールド等の用途に利用することができる。

【００４０】その他、本発明は上記し且つ図面に示した
実施例に限定されるものではなく、種々の材質や形状の
被電着物に対して、電着金属の多孔質化を図ることがで
き、その電着金属層の厚みや形状、気孔の大きさや数量
なども種々変更することができる。また、電着金属の種
類としても、ニッケルはもとより、金，銀，銅，クロ
ム，亜鉛，錫等の様々なものがあるなど、本発明は要旨
を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。そし
て、本発明の金属の電着方法を用いて得られる製品は、
今後、様々な分野，用途に広く利用することができる可
能性がある。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の金属の電着方法によれば、電解液に、イオン移動度が
５０以上の陽イオンとイオン移動度が６５以上の陰イオ
ンとを組合わせた電解質からなる気泡発生促進用の添加
剤を添加すると共に、通常時における一定電圧の直流電
流波形に対して一時的に電流波形を変化させることを間
欠的に行いながら電流を流すようにしたので、被電着物
の表面のポーラス化用処理の有無にかかわらず、電着金
属の多孔質化を十分に図ることができると共に、形成さ
れる気孔の大きさの制御を可能とすることができるとい
う優れた実用的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、多孔質成形型
の部分的な拡大縦断面図

【図２】電鋳加工装置を概略的に示す図

【図３】直流から交流に変化させる場合の電流波形の一
例を示す図

【図４】直流の極を逆転させる場合の電流波形の一例を
示す図

【図５】電流の大きさを増減させる場合の電流波形の一
例を示す図

【図６】本発明の他の実施例を示す多孔質金属板の部分
的な拡大縦断面図

【図７】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１は母型（被電着物）、２は表面層、３は裏打
層、４は電鋳加工装置、５は電鋳槽、６は電解液、７は
陽極、８は電源装置、９は多孔質成形型、９ａは気孔、
１１は被電着物、１２は電着金属層、１２ａは気孔を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属イオンを含む電解液中に、陽極及び
   被電着物を配置し、それら陽極と被電着物との間に電流
   を流すことにより、前記被電着物に金属を多孔質状に電
   着させる方法において、前記電解液に、イオン移動度が
   ５０以上の陽イオンとイオン移動度が６５以上の陰イオ
   ンとを組合わせた電解質からなる気泡発生促進用の添加
   剤を添加すると共に、通常時における一定電圧の直流電
   流波形に対して、一時的に電流波形を変化させることを
   間欠的に行いながら電流を流すようにしたことを特徴と
   する金属の電着方法。