JPH1143800A - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents
めっき装置及びめっき方法Info
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- JPH1143800A JPH1143800A JP23377197A JP23377197A JPH1143800A JP H1143800 A JPH1143800 A JP H1143800A JP 23377197 A JP23377197 A JP 23377197A JP 23377197 A JP23377197 A JP 23377197A JP H1143800 A JPH1143800 A JP H1143800A
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- ion
- anode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 20〜300A/dm2 の高電流密度におい
て高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオン濃度
とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひび、わ
れ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめっき皮
膜の形成ができるようにしためっき装置及びめっき方法
を提供する。 【解決手段】 アノード室102とカソード室103と
をニッケルイオンを透過しないイオン交換膜105によ
って分離したニッケルイオン補給槽109を少なくとも
一以上設けた。
て高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオン濃度
とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひび、わ
れ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめっき皮
膜の形成ができるようにしためっき装置及びめっき方法
を提供する。 【解決手段】 アノード室102とカソード室103と
をニッケルイオンを透過しないイオン交換膜105によ
って分離したニッケルイオン補給槽109を少なくとも
一以上設けた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はめっき装置及びめっ
き方法に関し、特に内燃機関のエンジンシリンダに好適
なめっき装置及びめっき方法に関する。
き方法に関し、特に内燃機関のエンジンシリンダに好適
なめっき装置及びめっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンシリンダ内壁にめっきを
施す場合、シリンダ内部へ陽極を挿入している。この陽
極は、チタンバスケット中にニッケルペレットを充填し
ている。これによって、めっき液中にニッケルの補給を
行っている。この方法は、一般的に行われており、ニッ
ケルペレットが溶け出して不足する都度、チタンバスケ
ット内にニッケルペレットを補充している。しかし、例
えば、めっき液をシリンダ内部に連続的に流すフロー方
式の場合、問題があった。この方式では、電流密度が2
0〜300A/dm2 となり、ニッケルの溶解が間に合
わない傾向があり、水素イオンが増加してpHが低下し
過ぎてめっき条件を悪化させることがあった。そして、
さらにニッケルイオン濃度が低下すると、めっき皮膜の
われやひび、こげ等多くの不良を誘発することともなっ
ていた。さらに、フロー方式では、めっき速度が早いた
めに、ニッケルペレットの消費が早く、ニッケルペレッ
トの補給を頻繁に行なわなければならず、生産性が悪化
していた。
施す場合、シリンダ内部へ陽極を挿入している。この陽
極は、チタンバスケット中にニッケルペレットを充填し
ている。これによって、めっき液中にニッケルの補給を
行っている。この方法は、一般的に行われており、ニッ
ケルペレットが溶け出して不足する都度、チタンバスケ
ット内にニッケルペレットを補充している。しかし、例
えば、めっき液をシリンダ内部に連続的に流すフロー方
式の場合、問題があった。この方式では、電流密度が2
0〜300A/dm2 となり、ニッケルの溶解が間に合
わない傾向があり、水素イオンが増加してpHが低下し
過ぎてめっき条件を悪化させることがあった。そして、
さらにニッケルイオン濃度が低下すると、めっき皮膜の
われやひび、こげ等多くの不良を誘発することともなっ
ていた。さらに、フロー方式では、めっき速度が早いた
めに、ニッケルペレットの消費が早く、ニッケルペレッ
トの補給を頻繁に行なわなければならず、生産性が悪化
していた。
【0003】これに対して、不溶性電極を用いためっき
方法も採用されている。この場合、炭酸ニッケルや水酸
化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケルイオ
ンの補給を行っている。しかし、高速めっき等のように
ニッケルイオンの消費速度が早い場合には、ニッケルペ
レットと同様にニッケルイオンの供給が追いつかず、p
Hの低下やイオン不足により正常なめっき皮膜を形成す
ることができない。また、炭酸ニッケルや水酸化ニッケ
ルにより補給する場合、消費したニッケルイオン量に対
応して正確に補給するのは難しく、めっき作業中にニッ
ケルイオン濃度を一定に保つことができず、信頼性や品
質の面で大きく劣っている。
方法も採用されている。この場合、炭酸ニッケルや水酸
化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケルイオ
ンの補給を行っている。しかし、高速めっき等のように
ニッケルイオンの消費速度が早い場合には、ニッケルペ
レットと同様にニッケルイオンの供給が追いつかず、p
Hの低下やイオン不足により正常なめっき皮膜を形成す
ることができない。また、炭酸ニッケルや水酸化ニッケ
ルにより補給する場合、消費したニッケルイオン量に対
応して正確に補給するのは難しく、めっき作業中にニッ
ケルイオン濃度を一定に保つことができず、信頼性や品
質の面で大きく劣っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑み、20〜300A/dm2 の高電流密度におい
て高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオン濃度
とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひび、わ
れ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめっき皮
膜の形成ができるようにしためっき装置及びめっき方法
を提供することを目的とする。
状に鑑み、20〜300A/dm2 の高電流密度におい
て高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオン濃度
とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひび、わ
れ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめっき皮
膜の形成ができるようにしためっき装置及びめっき方法
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載された発明は、ニッケルめっき皮膜
を形成するためのめっき装置であって、アノード室とカ
ソード室とをニッケルイオンを透過しないイオン交換膜
によって分離したニッケルイオン補給槽を少なくとも一
つ以上設けたことを特徴とする。請求項2に記載された
発明は、請求項1のめっき装置において、めっき対象物
をエンジンシリンダとし、該エンジンシリンダ内部に陽
極を配置し、エンジンシリンダ内部と上記陽極との間に
めっき液を流してめっきを行うようにしたことを特徴と
する。請求項3に記載された発明は、請求項1又は2の
めっき装置において、上記イオン交換膜を、1価カチオ
ン選択透過性イオン交換膜等のカチオン交換膜又は水素
イオン選択透過性イオン交換膜としたことを特徴とす
る。
め、請求項1に記載された発明は、ニッケルめっき皮膜
を形成するためのめっき装置であって、アノード室とカ
ソード室とをニッケルイオンを透過しないイオン交換膜
によって分離したニッケルイオン補給槽を少なくとも一
つ以上設けたことを特徴とする。請求項2に記載された
発明は、請求項1のめっき装置において、めっき対象物
をエンジンシリンダとし、該エンジンシリンダ内部に陽
極を配置し、エンジンシリンダ内部と上記陽極との間に
めっき液を流してめっきを行うようにしたことを特徴と
する。請求項3に記載された発明は、請求項1又は2の
めっき装置において、上記イオン交換膜を、1価カチオ
ン選択透過性イオン交換膜等のカチオン交換膜又は水素
イオン選択透過性イオン交換膜としたことを特徴とす
る。
【0006】請求項4に記載された発明は、請求項1又
は2のめっき装置において、上記イオン交換膜をアニオ
ン交換膜としたことを特徴とする。請求項5に記載され
た発明は、請求項4のめっき装置において、上記アニオ
ン交換膜を、強塩基性アニオン膜、1価アニオン選択透
過膜又は水素イオン難透過膜としたことを特徴とする。
請求項6に記載された発明は、請求項4又は5のめっき
装置において、上記カソード室の電解液にアルカリ性溶
液を用いるようにしたことを特徴とする。請求項7に記
載された発明は、請求項1から6のいずれかに記載のめ
っき装置において、上記アノード室の陽極をニッケル板
とし、上記カソード室の陰極を不溶性陰極としたことを
特徴とする。請求項8に記載された発明は、請求項1か
ら7のいずれかに記載のめっき装置において、上記ニッ
ケルイオン補給槽に用いられるニッケル陽極の材質を電
解ニッケル、硫黄含有デポラライズドニッケル、酸化ニ
ッケル含有デポラライズドニッケル、又はカーボン含有
カーボナイズドニッケルとしたことを特徴とする。請求
項9に記載された発明は、請求項1から8のいずれかに
記載のめっき装置を用いためっき方法であって、形成さ
れるめっき皮膜がNi−Pめっき皮膜、Ni−SiC分
散めっき皮膜、又はNi−P−SiC分散めっき皮膜で
あることを特徴とする。
は2のめっき装置において、上記イオン交換膜をアニオ
ン交換膜としたことを特徴とする。請求項5に記載され
た発明は、請求項4のめっき装置において、上記アニオ
ン交換膜を、強塩基性アニオン膜、1価アニオン選択透
過膜又は水素イオン難透過膜としたことを特徴とする。
請求項6に記載された発明は、請求項4又は5のめっき
装置において、上記カソード室の電解液にアルカリ性溶
液を用いるようにしたことを特徴とする。請求項7に記
載された発明は、請求項1から6のいずれかに記載のめ
っき装置において、上記アノード室の陽極をニッケル板
とし、上記カソード室の陰極を不溶性陰極としたことを
特徴とする。請求項8に記載された発明は、請求項1か
ら7のいずれかに記載のめっき装置において、上記ニッ
ケルイオン補給槽に用いられるニッケル陽極の材質を電
解ニッケル、硫黄含有デポラライズドニッケル、酸化ニ
ッケル含有デポラライズドニッケル、又はカーボン含有
カーボナイズドニッケルとしたことを特徴とする。請求
項9に記載された発明は、請求項1から8のいずれかに
記載のめっき装置を用いためっき方法であって、形成さ
れるめっき皮膜がNi−Pめっき皮膜、Ni−SiC分
散めっき皮膜、又はNi−P−SiC分散めっき皮膜で
あることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明をその実施の形態に
ついて詳細に説明する。イオン交換膜として1価カチオン選択透過性イオン交換
膜等のカチオン交換膜又は水素イオン選択透過性イオン
交換膜を用いる場合の発明の実施の形態 図1は、本発明を実施するためのめっき装置の一実施の
形態を示す概念図である。この装置は、めっき装置部1
6と、めっき液槽2と、ニッケルイオン補給槽109と
を含む。この装置のめっき装置部16では、エンジンシ
リンダ(ワークピース)10の内面にめっきを施すため
に、このエンジンシリンダ10の内部に不溶性陽極11
を配置している。この装置では、エンジンシリンダ10
の内部と不溶性陽極11との間にめっき液を流してめっ
きを行う。上記不溶性陽極11は、例えばPt、Ti、
ステンレス又はチタン材に白金めっきを施したものであ
る。
ついて詳細に説明する。イオン交換膜として1価カチオン選択透過性イオン交換
膜等のカチオン交換膜又は水素イオン選択透過性イオン
交換膜を用いる場合の発明の実施の形態 図1は、本発明を実施するためのめっき装置の一実施の
形態を示す概念図である。この装置は、めっき装置部1
6と、めっき液槽2と、ニッケルイオン補給槽109と
を含む。この装置のめっき装置部16では、エンジンシ
リンダ(ワークピース)10の内面にめっきを施すため
に、このエンジンシリンダ10の内部に不溶性陽極11
を配置している。この装置では、エンジンシリンダ10
の内部と不溶性陽極11との間にめっき液を流してめっ
きを行う。上記不溶性陽極11は、例えばPt、Ti、
ステンレス又はチタン材に白金めっきを施したものであ
る。
【0008】このめっき装置部16では、下部フレーム
1aの上に絶縁板6、電極板7、第2の絶縁板8、第2
の電極板9、前述のエンジンシリンダ10、パッキング
12及び上部治具13が設置されている。エンジンシリ
ンダ10以外の部材にも図示するようにエンジンシリン
ダ10と同じ径の孔が設けられており、それらの孔の軸
心がエンジンシリンダ10内の軸線に一致するように設
定している。電極板7の孔部中央は電極支持部7aとな
っており、不溶性陽極11がめっき液の通路の中央に位
置するように支持固定している。一方、中空状の上部治
具13は、エンジンシリンダ10の上方のクランクケー
ス側開口部を塞ぐように据置しており、エアシリンダ1
5により上部治具13をエンジンシリンダ10に押さえ
つけることにより固定している。エアシリンダ15は、
フレーム1の上部フレーム1bから押圧ロッド15aを
介して上部治具13を押圧する。
1aの上に絶縁板6、電極板7、第2の絶縁板8、第2
の電極板9、前述のエンジンシリンダ10、パッキング
12及び上部治具13が設置されている。エンジンシリ
ンダ10以外の部材にも図示するようにエンジンシリン
ダ10と同じ径の孔が設けられており、それらの孔の軸
心がエンジンシリンダ10内の軸線に一致するように設
定している。電極板7の孔部中央は電極支持部7aとな
っており、不溶性陽極11がめっき液の通路の中央に位
置するように支持固定している。一方、中空状の上部治
具13は、エンジンシリンダ10の上方のクランクケー
ス側開口部を塞ぐように据置しており、エアシリンダ1
5により上部治具13をエンジンシリンダ10に押さえ
つけることにより固定している。エアシリンダ15は、
フレーム1の上部フレーム1bから押圧ロッド15aを
介して上部治具13を押圧する。
【0009】通電は、直流電源3により、エンジンシリ
ンダ10(陰極)と不溶性陽極11との間で行われる。
なお、エンジンシリンダ10は、絶縁板8により電極板
7から電気的に絶縁されている。めっき液槽2からは、
めっき液がめっき用ポンプ4によって圧送されるように
なっている。さらに、めっき液は、下部フレーム1aの
下側に配設しためっき液流入部5から流入し、エンジン
シリンダ10の内面を通って、上部治具13に配設され
た液流出部14からめっき液槽2へ排出される。めっき
液のベース溶液としては、例えば、スルファミン酸ニッ
ケル浴、硫酸ニッケル浴、塩化ニッケル浴を挙げること
ができる。特に好ましくは、スルファミン酸ニッケル浴
及び硫酸ニッケル浴である。具体的には、硫酸ニッケル
とホウ酸とを基本浴組成とすることが好適であり、硫酸
ニッケル150〜600g/L、好ましくは400〜5
50g/L、ホウ酸15〜50g/Lの浴組成にSiC
を50〜450g/L、好ましくは100〜300g/
L添加したものを挙げることができる。その他リン源、
サッカリン等の光沢剤等を添加することもできる。形成
されるめっき皮膜としては、Niめっき皮膜、Ni−P
めっき皮膜、Ni−SiC分散めっき皮膜、又はNi−
P−SiC分散めっき皮膜等を挙げることができる。こ
のうち好適なものは、Ni−Pめっき皮膜、Ni−Si
C分散めっき皮膜、及びNi−P−SiC分散めっき皮
膜である。
ンダ10(陰極)と不溶性陽極11との間で行われる。
なお、エンジンシリンダ10は、絶縁板8により電極板
7から電気的に絶縁されている。めっき液槽2からは、
めっき液がめっき用ポンプ4によって圧送されるように
なっている。さらに、めっき液は、下部フレーム1aの
下側に配設しためっき液流入部5から流入し、エンジン
シリンダ10の内面を通って、上部治具13に配設され
た液流出部14からめっき液槽2へ排出される。めっき
液のベース溶液としては、例えば、スルファミン酸ニッ
ケル浴、硫酸ニッケル浴、塩化ニッケル浴を挙げること
ができる。特に好ましくは、スルファミン酸ニッケル浴
及び硫酸ニッケル浴である。具体的には、硫酸ニッケル
とホウ酸とを基本浴組成とすることが好適であり、硫酸
ニッケル150〜600g/L、好ましくは400〜5
50g/L、ホウ酸15〜50g/Lの浴組成にSiC
を50〜450g/L、好ましくは100〜300g/
L添加したものを挙げることができる。その他リン源、
サッカリン等の光沢剤等を添加することもできる。形成
されるめっき皮膜としては、Niめっき皮膜、Ni−P
めっき皮膜、Ni−SiC分散めっき皮膜、又はNi−
P−SiC分散めっき皮膜等を挙げることができる。こ
のうち好適なものは、Ni−Pめっき皮膜、Ni−Si
C分散めっき皮膜、及びNi−P−SiC分散めっき皮
膜である。
【0010】ニッケルイオン補給槽109は、アノード
室102とカソード室103とをイオン交換膜105に
よって分離している。イオン交換膜105は、1価カチ
オン選択透過性イオン交換膜等のカチオン交換膜又は水
素イオン選択透過性イオン交換膜で構成することができ
る。アノード室102とめっき液槽2とは液送管110
によって結合されており、循環ポンプ108と111と
によって、めっき液はアノード室102とめっき液槽2
とを循環している。アノード室102の陽極106は、
ニッケル板とし、上記カソード室103の陰極107を
不溶性陰極としている。通電は、陽極板106をプラ
ス、不溶性陰極107がマイナスとなるように行う。カ
ソード室103には、スルファミン酸、硫酸、塩酸又は
硝酸等を含む酸性溶液を用いる。陽極106は、上記の
ようなニッケル板の他、ペレット等の他のものも用いる
ことができる。陽極106の材質は、電解ニッケル、硫
黄含有デポラライズドニッケル、酸化ニッケル含有デポ
ラライズドニッケル、又はカーボン含有カーボナイズド
ニッケルとすることができる。特に好ましくは、硫黄含
有デポラライズドニッケルである。この材質では、ニッ
ケルの溶解がスムースであり、ニッケルイオンの補給が
スムースに行われるからである。
室102とカソード室103とをイオン交換膜105に
よって分離している。イオン交換膜105は、1価カチ
オン選択透過性イオン交換膜等のカチオン交換膜又は水
素イオン選択透過性イオン交換膜で構成することができ
る。アノード室102とめっき液槽2とは液送管110
によって結合されており、循環ポンプ108と111と
によって、めっき液はアノード室102とめっき液槽2
とを循環している。アノード室102の陽極106は、
ニッケル板とし、上記カソード室103の陰極107を
不溶性陰極としている。通電は、陽極板106をプラ
ス、不溶性陰極107がマイナスとなるように行う。カ
ソード室103には、スルファミン酸、硫酸、塩酸又は
硝酸等を含む酸性溶液を用いる。陽極106は、上記の
ようなニッケル板の他、ペレット等の他のものも用いる
ことができる。陽極106の材質は、電解ニッケル、硫
黄含有デポラライズドニッケル、酸化ニッケル含有デポ
ラライズドニッケル、又はカーボン含有カーボナイズド
ニッケルとすることができる。特に好ましくは、硫黄含
有デポラライズドニッケルである。この材質では、ニッ
ケルの溶解がスムースであり、ニッケルイオンの補給が
スムースに行われるからである。
【0011】上記構成の実施の形態にかかるめっき装置
を用いてめっきを行う場合の概念を、図2について説明
する。この装置を用いてフロー方式によって高電流密度
(20〜300A/dm2 )の高速めっきを行うと、以
下のような反応式に従って反応が進む。 めっき装置部16: 陽極: H2 O → 1/2O2 ↑+2H+ +2e- 陰極(ワーク):Ni2++2e- → Ni ニッケルイオン補給槽109: 陽極: Ni → Ni2++2e- 陰極: H2 O+e- → 1/2H2 ↑+OH-
を用いてめっきを行う場合の概念を、図2について説明
する。この装置を用いてフロー方式によって高電流密度
(20〜300A/dm2 )の高速めっきを行うと、以
下のような反応式に従って反応が進む。 めっき装置部16: 陽極: H2 O → 1/2O2 ↑+2H+ +2e- 陰極(ワーク):Ni2++2e- → Ni ニッケルイオン補給槽109: 陽極: Ni → Ni2++2e- 陰極: H2 O+e- → 1/2H2 ↑+OH-
【0012】この反応を図2について説明すると、まず
めっき装置部16では、不溶性陽極11で水の電気分解
反応が行われ、水素イオンと酸素ガスが発生する。陰極
であるワーク10には、ニッケルの析出反応が起きる。
めっき液は、ニッケルイオンの減少と水素イオンの増加
によってpHが低下する。そこで、ニッケルイオン補給
槽109を通電すると、ニッケルイオン補給槽109で
は、ニッケル陽極106より、ニッケルイオンが溶解す
る。カチオンであるH+ とNi2+とは、不溶性陰極10
7へ電気的な動力によって移動する。水素イオン選択透
過性又は1価カチオン選択性のイオン交換膜105を用
いると、図3に示すようにNi2+イオン33はブロック
され、1価カチオンである水素イオン32だけが膜10
5を通過する。この水素イオン32は、不溶性陰極10
7により水素ガスとなって消費され、アノード室102
のニッケルイオン濃度が増加する。この増加したニッケ
ルイオン33を含む液は、ポンプ111によってめっき
液槽2に補給される。なお、ニッケルイオンの減少した
めっき液は、めっき液槽2からポンプ108によってニ
ッケルイオン補給槽109に戻される。
めっき装置部16では、不溶性陽極11で水の電気分解
反応が行われ、水素イオンと酸素ガスが発生する。陰極
であるワーク10には、ニッケルの析出反応が起きる。
めっき液は、ニッケルイオンの減少と水素イオンの増加
によってpHが低下する。そこで、ニッケルイオン補給
槽109を通電すると、ニッケルイオン補給槽109で
は、ニッケル陽極106より、ニッケルイオンが溶解す
る。カチオンであるH+ とNi2+とは、不溶性陰極10
7へ電気的な動力によって移動する。水素イオン選択透
過性又は1価カチオン選択性のイオン交換膜105を用
いると、図3に示すようにNi2+イオン33はブロック
され、1価カチオンである水素イオン32だけが膜10
5を通過する。この水素イオン32は、不溶性陰極10
7により水素ガスとなって消費され、アノード室102
のニッケルイオン濃度が増加する。この増加したニッケ
ルイオン33を含む液は、ポンプ111によってめっき
液槽2に補給される。なお、ニッケルイオンの減少した
めっき液は、めっき液槽2からポンプ108によってニ
ッケルイオン補給槽109に戻される。
【0013】以上のように、めっき装置部16でニッケ
ルイオンが不足し、水素イオンが増加しても、ニッケル
イオン補給槽109でニッケルイオンの補給と水素イオ
ンの消費が行われるので、ニッケルイオンの濃度とpH
を一定に保つことができる。なお、イオン交換膜105
として、カチオンのみを通過させる一般的なカチオン膜
を用いても良い。その場合、ニッケルイオンの通過速度
と、水素イオンの通過速度とを比較すると、ニッケルイ
オンのほうが遅いために、水素イオンが優先的に通過
し、アノード室102からのニッケルイオンの供給と水
素イオンの消費が可能となる。
ルイオンが不足し、水素イオンが増加しても、ニッケル
イオン補給槽109でニッケルイオンの補給と水素イオ
ンの消費が行われるので、ニッケルイオンの濃度とpH
を一定に保つことができる。なお、イオン交換膜105
として、カチオンのみを通過させる一般的なカチオン膜
を用いても良い。その場合、ニッケルイオンの通過速度
と、水素イオンの通過速度とを比較すると、ニッケルイ
オンのほうが遅いために、水素イオンが優先的に通過
し、アノード室102からのニッケルイオンの供給と水
素イオンの消費が可能となる。
【0014】これによって、本実施の形態のように、不
溶性電極を用いためっき方法において、炭酸ニッケルや
水酸化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケル
イオンの補給を行なわなくても良い。また、チタンバス
ケット内にニッケルペレットを収納した陽極を用いた場
合でも、pHの低下やイオン不足を起こすことがなく、
正常なめっき皮膜を形成することができる。このように
して、フロー方式によって高電流密度(20〜300A
/dm2 )の高速めっきを良好に行うことができ、めっ
き皮膜の品質を向上させることができる。また、フロー
方式の装置に組み込んでインライン化が可能である。め
っき装置部16又はめっき液槽2といっためっきシステ
ム本体へのニッケルペレット、炭酸ニッケル、水酸化ニ
ッケルの補給の操作が不要となり、生産性が向上し、無
人化が可能となり、コストを削減することができる。
溶性電極を用いためっき方法において、炭酸ニッケルや
水酸化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケル
イオンの補給を行なわなくても良い。また、チタンバス
ケット内にニッケルペレットを収納した陽極を用いた場
合でも、pHの低下やイオン不足を起こすことがなく、
正常なめっき皮膜を形成することができる。このように
して、フロー方式によって高電流密度(20〜300A
/dm2 )の高速めっきを良好に行うことができ、めっ
き皮膜の品質を向上させることができる。また、フロー
方式の装置に組み込んでインライン化が可能である。め
っき装置部16又はめっき液槽2といっためっきシステ
ム本体へのニッケルペレット、炭酸ニッケル、水酸化ニ
ッケルの補給の操作が不要となり、生産性が向上し、無
人化が可能となり、コストを削減することができる。
【0015】イオン交換膜としてアニオン交換膜を用い
た場合の実施の形態 本実施の形態においても、図1と同様のめっき装置を用
いる。ただし、ニッケルイオン補給槽109の構成が異
なる。ニッケルイオン補給槽109は、アノード室10
2とカソード室103とをイオン交換膜105によって
分離している。イオン交換膜105は、この実施の形態
では、アニオン交換膜としている。アニオン交換膜とし
ては、例えば、強塩基性アニオン膜、1価アニオン選択
透過膜又は水素イオン難透過膜を用いることができる。
先の実施の形態と同様、アノード室102とめっき液槽
2とは液送管110によって結合されており、循環ポン
プ108と111とによって、めっき液はアノード室1
02とめっき液槽2とを循環している。アノード室10
2の陽極106は、ニッケル板とし、上記カソード室1
03の陰極107を不溶性陰極としている。通電は、陽
極板106をプラス、不溶性陰極107がマイナスとな
るように行う。カソード室103には、アルカリ性溶液
を用いる。アルカリ性溶液であれば特に限定はないが、
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カ
リウム、アンモニア溶液を用いることができる。陽極の
材質等の先の実施の形態と同様ニッケル板の他、ペレッ
ト状のものを用いることができ、電解ニッケル等を用い
ることができる等異なる点はない。
た場合の実施の形態 本実施の形態においても、図1と同様のめっき装置を用
いる。ただし、ニッケルイオン補給槽109の構成が異
なる。ニッケルイオン補給槽109は、アノード室10
2とカソード室103とをイオン交換膜105によって
分離している。イオン交換膜105は、この実施の形態
では、アニオン交換膜としている。アニオン交換膜とし
ては、例えば、強塩基性アニオン膜、1価アニオン選択
透過膜又は水素イオン難透過膜を用いることができる。
先の実施の形態と同様、アノード室102とめっき液槽
2とは液送管110によって結合されており、循環ポン
プ108と111とによって、めっき液はアノード室1
02とめっき液槽2とを循環している。アノード室10
2の陽極106は、ニッケル板とし、上記カソード室1
03の陰極107を不溶性陰極としている。通電は、陽
極板106をプラス、不溶性陰極107がマイナスとな
るように行う。カソード室103には、アルカリ性溶液
を用いる。アルカリ性溶液であれば特に限定はないが、
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カ
リウム、アンモニア溶液を用いることができる。陽極の
材質等の先の実施の形態と同様ニッケル板の他、ペレッ
ト状のものを用いることができ、電解ニッケル等を用い
ることができる等異なる点はない。
【0016】本実施の形態でも、先の実施の形態と同
様、通電することによってめっき液槽2でめっきが行わ
れる。ただし、ニッケルイオン補給槽109の構成が異
なるので、該ニッケルイオン補給槽109におけるイオ
ンの動きが異なる。このことをを、図4について説明す
る。まず、図1の装置を用いてフロー方式によって高電
流密度(20〜300A/dm2 )の高速めっきを行う
と、以下のような反応式に従って反応が進む。 めっき装置部16: 陽極: H2 O → 1/2O2 ↑+2H+ +2e- 陰極(ワーク):Ni2++2e- → Ni ニッケルイオン補給槽109: 陽極: Ni → Ni2++2e- 陰極: H2 O+e- → 1/2H2 ↑+OH- これらの反応は、先の実施の形態と同様である。
様、通電することによってめっき液槽2でめっきが行わ
れる。ただし、ニッケルイオン補給槽109の構成が異
なるので、該ニッケルイオン補給槽109におけるイオ
ンの動きが異なる。このことをを、図4について説明す
る。まず、図1の装置を用いてフロー方式によって高電
流密度(20〜300A/dm2 )の高速めっきを行う
と、以下のような反応式に従って反応が進む。 めっき装置部16: 陽極: H2 O → 1/2O2 ↑+2H+ +2e- 陰極(ワーク):Ni2++2e- → Ni ニッケルイオン補給槽109: 陽極: Ni → Ni2++2e- 陰極: H2 O+e- → 1/2H2 ↑+OH- これらの反応は、先の実施の形態と同様である。
【0017】すなわち、めっき装置部16では、不溶性
陽極11で水の電気分解反応が行われ、水素イオンと酸
素ガスが発生する。陰極であるワーク10には、ニッケ
ルの析出反応が起きる。めっき液は、ニッケルイオンの
減少と水素イオンの増加によってpHが低下する。そこ
で、ニッケルイオン補給槽109を通電すると、ニッケ
ルイオン補給槽109では、ニッケル陽極106より、
ニッケルイオンが溶解する。陰極からは、水素が発生
し、OH- が増加する。図4に示すように、OH - イオ
ンが、アニオン交換膜105を通過し、アノード室10
2の水素イオンと中和し、水を生成する。中和反応式
は、 H+ +OH- → H2 O となる。一方、カチオ
ンであるニッケルイオンは、アニオン膜105を通過で
きない。水素イオンは、小さいので、ある程度アニオン
膜105を通過するが、通過した水素イオンは、OH-
イオンとカソード室103で中和し、特に問題はない。
電気的な損失を考慮して、水素イオンを通過させないほ
うが良い場合には、水素イオン難透過膜を用いれば良
い。この反応により、アノード室102内では、ニッケ
ルイオンの補給と増加した水素イオンをOH- イオンと
中和することによりpHを一定に保つことが可能とな
る。
陽極11で水の電気分解反応が行われ、水素イオンと酸
素ガスが発生する。陰極であるワーク10には、ニッケ
ルの析出反応が起きる。めっき液は、ニッケルイオンの
減少と水素イオンの増加によってpHが低下する。そこ
で、ニッケルイオン補給槽109を通電すると、ニッケ
ルイオン補給槽109では、ニッケル陽極106より、
ニッケルイオンが溶解する。陰極からは、水素が発生
し、OH- が増加する。図4に示すように、OH - イオ
ンが、アニオン交換膜105を通過し、アノード室10
2の水素イオンと中和し、水を生成する。中和反応式
は、 H+ +OH- → H2 O となる。一方、カチオ
ンであるニッケルイオンは、アニオン膜105を通過で
きない。水素イオンは、小さいので、ある程度アニオン
膜105を通過するが、通過した水素イオンは、OH-
イオンとカソード室103で中和し、特に問題はない。
電気的な損失を考慮して、水素イオンを通過させないほ
うが良い場合には、水素イオン難透過膜を用いれば良
い。この反応により、アノード室102内では、ニッケ
ルイオンの補給と増加した水素イオンをOH- イオンと
中和することによりpHを一定に保つことが可能とな
る。
【0018】以上のようにして、本実施の形態でも、不
溶性電極を用いためっき方法において、炭酸ニッケルや
水酸化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケル
イオンの補給を行なわなくても良い等、先の実施の形態
におけると同様の効果を期待することができる。
溶性電極を用いためっき方法において、炭酸ニッケルや
水酸化ニッケルの粉末をめっき液中に溶かし、ニッケル
イオンの補給を行なわなくても良い等、先の実施の形態
におけると同様の効果を期待することができる。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げる。実施例1 以下に示しためっき条件で上記先の実施の形態について
説明しためっき装置を用いてめっきを行った。不溶性陽
極、ニッケルイオン補給部の陽極、陰極の各材質のいず
れの組み合わせにおいても良好なめっき皮膜を得ること
ができた。 めっき条件: めっき装置部: めっき液:スルファミン酸ニッケル 535 ml/L ホウ酸 45 g/L サッカリンソーダ 3.2g/L 次亜リン酸 1.5g/L 通電条件: 100A/dm2 ×5分、 膜厚 100μm 温度 : 57℃±5℃ pH : 4.2±0.5 不溶性陽極:Pt、Ti、又はSusもしくはTiにPtめっきを施したもの を用いた。
説明しためっき装置を用いてめっきを行った。不溶性陽
極、ニッケルイオン補給部の陽極、陰極の各材質のいず
れの組み合わせにおいても良好なめっき皮膜を得ること
ができた。 めっき条件: めっき装置部: めっき液:スルファミン酸ニッケル 535 ml/L ホウ酸 45 g/L サッカリンソーダ 3.2g/L 次亜リン酸 1.5g/L 通電条件: 100A/dm2 ×5分、 膜厚 100μm 温度 : 57℃±5℃ pH : 4.2±0.5 不溶性陽極:Pt、Ti、又はSusもしくはTiにPtめっきを施したもの を用いた。
【0020】ニッケルイオン補給部: アノード室浴組成:めっき液と同様とした。 カソード室浴組成:スルファミン酸 300g/L液温
を57℃±5℃とした。 カチオン交換膜:1価カチオン選択透過性イオン交換
膜。 電流密度:3〜10A/dm2 陽極:ニッケル(電解ニッケル、硫黄含有デポラライズ
ドニッケル、酸化ニッケル含有デポラライズドニッケ
ル、又はカーボン含有カーボナイズドニッケルを用いた
場合について行った。) 陰極:Pt、Ti又はSusもしくはTiにPtめっき
を施したものを用いた。
を57℃±5℃とした。 カチオン交換膜:1価カチオン選択透過性イオン交換
膜。 電流密度:3〜10A/dm2 陽極:ニッケル(電解ニッケル、硫黄含有デポラライズ
ドニッケル、酸化ニッケル含有デポラライズドニッケ
ル、又はカーボン含有カーボナイズドニッケルを用いた
場合について行った。) 陰極:Pt、Ti又はSusもしくはTiにPtめっき
を施したものを用いた。
【0021】実施例2 以下に示しためっき条件で上記後の実施の形態について
説明しためっき装置を用いてめっきを行った。不溶性陽
極、ニッケルイオン補給部の陽極、陰極の各材質のいず
れの組み合わせにおいても良好なめっき皮膜を得ること
ができた。 めっき条件: めっき装置部: めっき液:スルファミン酸ニッケル 535 ml/L ホウ酸 45 g/L サッカリンソーダ 3.2g/L 次亜リン酸 1.5g/L 通電条件: 100A/dm2 ×5分、 膜厚 100μm 温度 : 57℃±5℃ pH : 4.2±0.5 不溶性陽極:Pt、Ti、又はSusもしくはTiにPtめっきを施したもの を用いた。
説明しためっき装置を用いてめっきを行った。不溶性陽
極、ニッケルイオン補給部の陽極、陰極の各材質のいず
れの組み合わせにおいても良好なめっき皮膜を得ること
ができた。 めっき条件: めっき装置部: めっき液:スルファミン酸ニッケル 535 ml/L ホウ酸 45 g/L サッカリンソーダ 3.2g/L 次亜リン酸 1.5g/L 通電条件: 100A/dm2 ×5分、 膜厚 100μm 温度 : 57℃±5℃ pH : 4.2±0.5 不溶性陽極:Pt、Ti、又はSusもしくはTiにPtめっきを施したもの を用いた。
【0022】ニッケルイオン補給部: アノード室浴組成:めっき液と同様とした。 カソード室浴組成:水酸化ナトリウム 200g/L液
温を57℃±5℃とした。 アニオン交換膜:強塩基性アニオン膜、1価アニオン選
択透過膜、水素イオン難透過膜。 電流密度:5〜10A/dm2 陽極:ニッケル(電解ニッケル、硫黄含有デポラライズ
ドニッケル、酸化ニッケル含有デポラライズドニッケ
ル、又はカーボン含有カーボナイズドニッケルを用いた
場合について行った。) 陰極:Pt、Ti又はSusもしくはTiにPtめっき
を施したものを用いた。
温を57℃±5℃とした。 アニオン交換膜:強塩基性アニオン膜、1価アニオン選
択透過膜、水素イオン難透過膜。 電流密度:5〜10A/dm2 陽極:ニッケル(電解ニッケル、硫黄含有デポラライズ
ドニッケル、酸化ニッケル含有デポラライズドニッケ
ル、又はカーボン含有カーボナイズドニッケルを用いた
場合について行った。) 陰極:Pt、Ti又はSusもしくはTiにPtめっき
を施したものを用いた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したところから明かなように、
本発明によれば、20〜300A/dm2 の高電流密度
において高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオ
ン濃度とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひ
び、われ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめ
っき皮膜の形成ができるようにめっき装置及びめっき方
法が提供される。
本発明によれば、20〜300A/dm2 の高電流密度
において高速度めっきができ、めっき中にニッケルイオ
ン濃度とpHを一定に保つことができ、めっき皮膜のひ
び、われ、こげといっためっき不良をなくし、正常なめ
っき皮膜の形成ができるようにめっき装置及びめっき方
法が提供される。
【図1】本発明を実施するためのめっき装置の一実施の
形態を説明する概念図である。
形態を説明する概念図である。
【図2】図1のめっき装置の作用を説明する概念図であ
る。
る。
【図3】図2の要部拡大概念図である。
【図4】本発明の他の実施の形態にかかるめっき装置の
作用を説明する概念図である。
作用を説明する概念図である。
【符号の説明】 1 フレーム 1a 下部フレーム 1b 上部フレーム 2 めっき液槽 3 めっき用電源 4 めっき用ポンプ 5 液流入部 6 絶縁板 7 電極板 7a 電極支持部 8 絶縁板 10 シリンダ 11 不溶性陽極 12 パッキング 13 上部治具 14 液流出部 15 エアシリンダ 15a 押圧ロッド 16 めっき装置部 101 ニッケルイオン補給部 102 アノード室 103 カソード室 104 ニッケルイオン補給用電源 105 イオン交換膜 106 ニッケル陽極 107 不溶性陰極 108 循環ポンプ 109 ニッケルイオン補給槽 110 移送管 111 循環ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C25D 21/14 C25D 21/14 G (72)発明者 村松 仁 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内
Claims (9)
- 【請求項1】 アノード室とカソード室とをニッケルイ
オンを透過しないイオン交換膜によって分離したニッケ
ルイオン補給槽を少なくとも一つ以上設けたことを特徴
とするニッケルめっき皮膜を形成するためのめっき装
置。 - 【請求項2】 めっき対象物をエンジンシリンダとし、
該エンジンシリンダ内部に陽極を配置し、エンジンシリ
ンダ内部と上記陽極との間にめっき液を流してめっきを
行うようにしたことを特徴とする請求項1のめっき装
置。 - 【請求項3】 上記イオン交換膜を、1価カチオン選択
透過性イオン交換膜等のカチオン交換膜又は水素イオン
選択透過性イオン交換膜としたことを特徴とする請求項
1又は2のめっき装置。 - 【請求項4】 上記イオン交換膜をアニオン交換膜とし
たことを特徴とする請求項1又は2のめっき装置。 - 【請求項5】 上記アニオン交換膜を、強塩基性アニオ
ン膜、1価アニオン選択透過膜又は水素イオン難透過膜
としたことを特徴とする請求項4のめっき装置。 - 【請求項6】 上記カソード室の電解液にアルカリ性溶
液を用いるようにしたことを特徴とする請求項4又は5
のめっき装置。 - 【請求項7】 上記アノード室の陽極をニッケル板と
し、上記カソード室の陰極を不溶性陰極としたことを特
徴とする請求項1から6のいずれかに記載のめっき装
置。 - 【請求項8】 上記ニッケルイオン補給槽に用いられる
ニッケル陽極の材質を電解ニッケル、硫黄含有デポララ
イズドニッケル、酸化ニッケル含有デポラライズドニッ
ケル、又はカーボン含有カーボナイズドニッケルとした
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のめ
っき装置。 - 【請求項9】 形成されるめっき皮膜がNi−Pめっき
皮膜、Ni−SiC分散めっき皮膜、又はNi−P−S
iC分散めっき皮膜であることを特徴とする請求項1か
ら8のいずれかに記載のめっき装置を用いためっき方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23377197A JPH1143800A (ja) | 1997-05-28 | 1997-08-29 | めっき装置及びめっき方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13813397 | 1997-05-28 | ||
JP9-138133 | 1997-05-28 | ||
JP23377197A JPH1143800A (ja) | 1997-05-28 | 1997-08-29 | めっき装置及びめっき方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1143800A true JPH1143800A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=26471254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23377197A Pending JPH1143800A (ja) | 1997-05-28 | 1997-08-29 | めっき装置及びめっき方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1143800A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100414002C (zh) * | 2005-10-10 | 2008-08-27 | 上海工程技术大学 | 高速电喷镀装置 |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23377197A patent/JPH1143800A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100414002C (zh) * | 2005-10-10 | 2008-08-27 | 上海工程技术大学 | 高速电喷镀装置 |
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