JPS60200998A - 粉粒体の電気めつき方法及び電気めつき用装置 - 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】 本発明は粉粒体の電気めっき方法及び電気めっき用装置
に関する。

導電性を有する粉粒体に対し、金属被覆を施す方法とし
ては、一般に電気めっき方法が考えられるが、実際には
非常に困難な問題が多い。例えば精密パーツに用いられ
るビス、ナツト等の小物部品であれば、小さなバレルを
用いたシ、縄付は法を採用したシ、或いは遠心力で被め
っき物をめっき槽内壁に密着させてめっきする方法を採
用するなど、種々の方法で電気めっきすることが可能で
ある。しかし、多量の物品を均一にめっきしようとした
場合には、これらの方法では装置が大型化したシ、不必
要に多量のめっき液を使用しなければならず、不経済で
あった。また、粉粒体、特に粒径５００μ以下の粉粒体
を電気めっきする場合は、これらの方法を採用すること
が困難であり、とシわけ０．５〜５０μ程度の粉粒体で
は電気めっき法を採用しｎい。また被めっき物やリード
材料などがめつき液中に溶けこんだ場合、このような不
純物を巻きこんでめっきされてしまう。

そこで、粉粒体を電気めっき液中に攪拌作用下で流動化
させ、粉粒体と電気めっき液とでスラリーを形成し、こ
のスラリーを陰極に接触させて′電気めっきを行なう方
法も提案されているが、めっき液が均一な層流で送られ
ないためめっきの均一性や不必要な多量のめっき液を使
用する点で問題があった。

このため、従来は粉粒体に対する金わ１被扮法として化
学めっき法が主として採用されているが、この方法はコ
スト的に問題がある上、使用目的によっては被膜強度、
密着性２品質安全性などの点で必ずしも酒足な性能を示
さない場合がある。特に、金属粉に代る導電性粉粒体と
して塗料、インク、接着剤、プラスチック等に添加、混
合し、金へ粉と同程度の性能をもって各種用途に使用し
得る導゛屯性材料を得ようとする場合、母材となる粉粒
体に金属めっき膜が所要の厚みをもって均一にしかも密
着性よく被覆することが必要で、かつその製造コストも
安価であることが要求されるが、化学めっき法を採用す
る場合にはめつき膜を厚く形成するのにかなシの時間を
要し、まためっき液自体も比較的高価なため、製造コス
トが高価なものになる。

本発明者らは、上記事情に錯み、粉粒体を均一かつ効率
的に電気めっきする方法及び装置につき鋭意検討を行っ
た結果、粉粒体の電気めっき方法において、陰極に接し
て堆積した被めっき物である粉粒体がめつき液によって
流動化され、かつ、陰極粒子としてめっきされることを
特徴とする粉粒体の電気めっき方法および陽極室と粉粒
体収容槽を設けた陰極室とからなる電気めっき装置浜に
おいて、その粉粒体収容槽の底部にめっき液流入口を設
け、かつ、その粉粒体収容槽の上部に外方に開口しため
っき液流出口を設けたことを特徴とする粉粒体の電気め
っき装置とによって、上り１的が達成されることを知見
した。

即ち、本発明者らは、最初開放型の傾斜バレルを使用し
、このバレル本体自体を陰極にして内部に粉粒体を入れ
ると共に、バレル本体の開放口よシ陽極を挿入し、バレ
ルの回転を１〜１０　ｒｐｍの範囲で種々変化させて電
気めっきを行なったが、均一な電気めっきが行われず、
特に１０μ以下の粉粒体を用いた場合はバレルの回転を
低速にしても粉粒体がめつきＭｆ中にかなシの程度分散
し、？ｌｊ着物の均一性が非常に悪いものであった。ま
た、この種の回転バレルの代りに振動バレルを用い、粉
粒体を振動下に′電気めっきしたが、同様に良好な電気
めっきが行われず、更にめっき槽内底面を陰極にし、そ
の上に粉粒体を堆積させ、との粉粒体を超音波を利用し
て攪拌しながら電気めっきしたが、この場合も不均一な
電着物しか得られなかった。

これらはすべてめっき液が均一な層流とならないので、
粉粒体が流動化されないためである。このため更に検討
を続けた結果、堆積した被めっき物となる粉粒体粒子を
流動化した状態で電気めっきを施すことによシ均一かつ
高効率の電気めっきが得られることを知見した。すなわ
ち、本発明においてはめつき液が層流となるため粉粒体
粒子がめつき液中で粉粒体相互がくっついたシはなれた
シしていわゆる多孔質状態をなし、この多孔質状態の内
部をめっき液が通過する。したがって、電気めっきする
と、多孔質状態全体が陰極として働くので陰極表面積が
極端に大きくなり、効率よくめっきできる。また多孔質
状態のめつき液流入側は流出側に比し、めっき液濃度が
高く厚くめっきされるが、めっき液の水流によってまき
上けられて攪拌される。

この場合、粉粒体が余りにも小さすきると、めっき液中
の熱振動などにより粉粒体がはなればなれとなシ、陰極
として働かせることが困難となる。

したがって、粉粒体の平均粒径は１μ以上が好ましい。

また、粉粒体が１０覇以上になると必要とするめっき液
の水流が犬きくなシ装置が大型になって好ましくない。

また、流動状態においては、めっき液が粉粒体内部に流
れることと粉粒体全体が陰極として働くことが必要なこ
とから、めっき時における多孔質状態の体積がもとの被
めっき物の堆積した体積の１．１〜１．５倍であること
が作業性に良い。

また、本発明の装置においては、めっき液の流出ｌ＋Ｕ
が外方に開口した構造となっておシめっき液速度が弱め
られるため、粉粒体がめつき液とともに流出してしまう
こともなく、また粉粒体収容僧では均一な層流による流
動状態が保たれて不純物を含まない均一な′１ｉ、気め
っきができる。

以下、本発明につき図面を参照して更に詳しく説明する
。

第１図は、本発明に係る電気めっき装置の一実施例を示
す縦断面図、第２図は、第１図の■−■線横線面断面図
る。

電解槽本体１　ｔｊ２、上面が開口し、上端に外向きフ
ランジ２が連設された円筒体から成シ、該本体１の下面
中央には、下向きにめっき液流入口３が設けられている
。本体１内壁の下端近傍には、陽極支持用円筒４が内設
され、該円筒４上には、０リング５を介して、格子状の
支持片６が内設されたドーナツ状の陽極下部フレーム７
が載置されている。陽極下部フレーム７の上級には、多
孔性円筒状の陽極８が溶接等によシ立設されている。

陽極の材質としては、グラファイト、ステンレス、白金
あるいは貴金属酸化物をコーティングしたチタン及びフ
ェライト等を使用することができる。陽極８の上端には
、上端に外向き折曲部９が連設された短寸円筒状の陽極
上部フレーム１０の下端部が溶接等によ多連結され、外
向き折曲部９の外端部は、前記外向きフランジ２の外端
部と整合し、外向き折曲部９と外向きフランジ２の間に
は、ガスケット１１が介在されている。陽極８及び陽極
上部フレーム１０の内面及び格子状の支持片６上には、
ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の非電導性
有機化合物あるいは非電導性無機化合物から成！Ｉ）、
０．１μ〜１００μ程度の多数のＩ」孔を有する袋状の
隔膜１２が内接状態で収容され、該隔膜１２の上端部は
外方に折曲され、かつ１対のガスケツ）１３．１４に挾
持されて陽極上部フレーム１０の外向き折曲部９上に載
置されている。袋状隔膜１２の内下部の該隔膜１２を介
して陽極下部フレーム７に当接する部分には、中央上面
に凹部１５が設けられ、上下方向の多数の流通孔１６が
穿設された塩化ビニル樹脂等から成る溶液分散板１７が
載置されている。

この分散板１７はなくても良い。

袋状の隔膜１２の上端部上にはガスケット１４を介して
、流動粒子逸散防止基１８の下端部外向きフランジ１９
が載置され、ボルト２０によシ締着されている。流動粒
子逸散防止基１８は下から順に前記下端部外向きフラン
ジ１９．小径部２１．テーパ一部２２゜大径部２３．上
端部外向きフランジ２４から宿成され、該外向きフラン
ジ２４上には、円盤状の着体２５がボルト２６によｐ締
着されている。粉体２５中央下面には、下端が前記凹部
１５近傍に達する陰極集電体２７が垂設され、該集電体
２７は、上端からほぼ中央までの棒状部２８と、棒状部
２８に続くテーパ一部２９と、中空円筒状の本体３０と
から成り、本体３ｏの外周には、粉粒体との接触面積を
増すための洲体３１が放射状に連設されている。袋状隔
膜１２の内部には粒径が１μ〜１０！！１８度、好まし
くは０．０５〜３．Ｏｔｒｍ程度の多数の粉粒体３２が
堆積されている。

粉粒体の材質は導電性を有し、電気めっき可能なもので
あれば、いずれのものでもよく、例えば銅粉、鉄粉、ア
ルミニウム粉、Ａちゅう粉等の金属粉粒体、炭素粉等の
導電性無機粉粒体、Ａｌ２Ｏ３゜Ｓ　Ｉ　Ｏｘ等の非導
電性無機粉粒体や樹脂粉粒体を化学めっき法、真空蒸着
法の適宜な導電化処理法を用いて導電化したものなどが
挙げられる。

これらの粉粒体を用いて′電気めっきを行なう場合は、
必要によシその材質に応じた前処理を行なうことができ
る。例えば、銅粉、鉄粉などにおいては脱脂、酸洗処理
を施し、またアルミニウム粉などにおいては公知の亜鉛
置換処理を行ない、次いで青化銅ストライクめっきを行
なうなどの前処理を採用することによシ、良好な電気め
っきを行なうことができる。また、非導電性粉粒体の場
合には、パラジウム等の触媒金属付着処理を行なった後
、化学ニッケルめっき、化学銅めっき等の化学めっきを
施す公知の化学めっき法が好適に採用され得、このよう
にして導電化された非導電性粉粒体を金属粉粒体と同様
にして電気めっきするととができる。

本発明において、電気めっき液の種類は制限されず、剰
ＩＬ　ニッケル、クロム、錫、亜鉛、銀、白金、金、ロ
ジウム、パラジウム等の公知のめっき液を用いることが
できる。この場合、めっき液は酸性液でもアルカリ性液
でも好適に使用することができ、またニッケルめっき後
鍋めっきを行なうなど、多層めっきすることもできる。

また、めっき条件に、電気めっき液のａ類に応じ、適宜
な条件が採用される。

なお、本発明においては、必要によシボンプを用いてめ
っき液を循環させ、めっき液を常時ルトしいものと交換
させながらめっきを行なうようにすることができる。

３３は、電解槽本体１の上部側面に連設された陽極ガス
及び陽極液取出口、３４は、流動粒子逸散防止基１８の
大径部２３側面に連設された陰極液流出口、３５は、合
体２５上面に連設された陰極ガス取出口である。

上記構成から成る電解槽本体１に、めっき液を溶液流入
口３から供給する。供給された溶液は、袋状隔膜１２の
細孔と溶液分散板１７の流通孔１６を通って、陰極室内
に導入される。この場合溶液は、粉粒体３２を浮遊状態
に維持し、攪拌する役割を果たす。溶液中の金属イオン
は粉粒体３２上で電解還元され、全屈原子となって粉粒
体３２上に析出するとともに副反応として、水が電解さ
れて水素が発生し、この水素は陰極ガス取出口３５から
取出される。めっき液の一部は、袋状隔膜１２を通って
陽極室に流入し、陽極８上で水が′電解されて酸素が発
生し、この酸素は陽極ガス取出口３３又は陰極ガス取出
口３５から電解槽外へ取出される。まためっき液中には
通常シアンイオン等信のイオンが含まれておシ、このシ
アンイオン等が酸化されて生ずる窒素、アンモニア等も
同様に取出される。めっきされて金属イオン濃度が減少
しためつき液は、溶４ 液流出口例からオーバーフローして電解槽外に取□出さ
れる。

この電解操作において、流動層内の粉粒体に効率よく陰
極電位をもたせて高電流効率、低電解電圧で均一に陰極
上に析出させるためには、次に挙げる電解条件下でめっ
きを行うことが望ましい。

陰極電流密度：　３０Ａ／ｄｍ２以下（好ましくは１０
Ａ／ｄｍ’以下） 陽極電流密度：　２０Ａ／ｄｍ’以下（好ましくは５Ａ
／ｄｍ”以下） 流動層内′屯流凸度：　３０Ａ／ｌ−流動層以下（好ま
しくはＩＯＡ／ｌ−流動層以下） 流動層空間率：４０〜９０％（好ましくは６０〜７５％
）ここで、陰極密度が３ＯＡ／ｄｍ’を越え、又、陽極
電流密度が２ＯＡ／ｄｒｎ”を越えると電圧が高くなシ
、さらに、流動層内電流濃度が３０Ａ／ｌ−流動層を越
えると電圧が上がるだけでなく、ブラッキングが発生し
、流動層空間率が９０チを越えると電圧が上がシ、４０
チよシ下がるとめっき液流入口付近でブラッキングが生
ずるので、上記範囲内とするのがよい。

又、この電解操作を引き続いて行うと、金属の析出に伴
って陰極粒子の径が大きくなるので、流動条件（流動層
高、流動層空間率、流動層圧力損失）が変化するので、
本箪篤信の流動床部分は次のように設計することが好ま
しい。すなわち流動層の高さは、初期流動層の１．２倍
以上、好ましくは１，４倍以上とし、流動粒子逸散防止
基の断面積を、電解槽本体の断面積の１．５倍以上、好
ましくは２倍以上として粉粒体の逸散を防止する。

又陰極として流動状態の粉粒状を使用しているため、陰
極表面積が非常に大きくなって電流密度を下げてめっき
できると共に、均一な層流中に浮遊した陰極粒子が相互
に衝突して電気二重層を不安定としているので、電解電
圧が低く電流効率の高い状態で電解を行うことができ、
均一に電気めっきできる。さらにめっき液中に析出金属
以外の他の不純物金満を含んでいても、両金属の電位差
を利用して不純物を含まない電気めっき膜を得ることが
できる。

このようにして得られた電気めっき膜被υ粉粒体は、導
電性インキ、触妬、塗料、接着剤、プラスチック、電磁
シールド材、接点等の材料として好適に使用し得るもの
である。特に、電気銀めりきを施すことによって得られ
た銀被膜粉粒体は、銀粉とほぼ同等の性能を有し、しか
も銀粉よりも安価に製造できるため、ペースト用銀粉の
代替品として極めて有効なものである。

第３図は、本発明に係わる電気めっき装置の第２集施例
を示す縦断面図である。この電気めっき装置は、第１実
施例の電気めっき装置の改良に係わるものであシ、第１
実施例の部材と同一部材には同一符号を付して説明を省
略する。

電解槽本体１′は、めっき液流入口３が連設された皿状
の下部枠体３６と、円筒状の陽極８′とから成り　、（
’Ｊｊ′Ｊ極８’の上下両端は、それぞれ外方に向けて
折曲されている。多孔性の隔膜３は、円筒状の上部隔ｊ
Ｍ１２’と平面状の下部隔膜１２″から成シ、上部Ｆｉ
膜１２’の上下両端は、それぞれ外方に向けて折曲され
ている。溶液分散板１７′の直径は、下部隔膜１２／／
の直径とほぼ同一であシ、中央部にのみ流通孔１６′が
穿設されている。

上部隔膜１２′の上端の折曲部は、ガスケット１３゜１
４を介して流動粒子逸散防止塔１８の外向きフランジ１
９と陽極８′上端の折曲部との間に挾持され、ボルト２
０によシ締着されている。溶液分散板１７′の周縁部は
、それぞれ１対のガスケツ）　３７．３８に挾持された
上部隔膜１２′の下端折曲部と、下部隔膜１２″との間
に挾持され、ボルト３９によシ締着されている。

この電解槽に溶液流入口３からめっき液を供給すると、
第１実施例の場合と同様に粉粒体３２に′電気めっきが
される。

本実施例の゛電解槽では、見かけ上湯極室の厚さが零で
あるが、隔膜が陽極に密着することはなく、実質的には
隔膜と陽極との間に陽極室が存在する。

陽極表面で発生する電解ガスは、隔膜を通って陰極室に
達し、陰極ガス取出口３５から、陰極ガスとともに取シ
出される。

本実施例の電解槽は、陽極によ、！７電解槽本体を構成
し、溶液分散板を電解槽本体に連結しであるなどのため
、第１実施例の電解槽よシ部材数が少なく、構造がコン
パクトになる。又、陽極が大気に露出しているが、印加
電圧が小さいため感電等の危険はない。

なお、本発明においてめっき厚の均一性をまずためにイ
ンペラ一式攪拌機などの機械的攪拌を併用して流動状態
を阻害しない範囲で１に拌してもよい。また、陰極基台
３１にらせん溝を設けて均一な層状の渦流を発生するよ
うにして、めっき液の流通経路を長くしてもよい。被め
っき物がめつき液よシ軽い場合は、本実施例の装置は逆
転する。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本
発明は下記の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕 銅粒子（平均粒径１００μの球状粒子）に下記の方法に
よｐ金めっきを施した。

まず、銅粒子５　Ｋ９を脱脂し、次いで水洗、酸洗。

水洗を行なって銅粒子表面の汚れ、酸化膜を除去した。

次に、前処理を施した銅粒子につき、第１図に示す如き
装置を用い、堆積させた後下記条件によシミ気合めっき
を施した。

金めつき条件 めっき液：金８ｔ／ｌのオートロネクスＣ（日本エレク
トロプレーテイングエン ジニャーズ０榊製酸性シアンメッキ液）不純　物：銅　
４０　ｐｐｍ めっき液ｍ：５０Ａ！ 電　流：４５Ａ 電　圧：４Ｖ めっき温度：５０℃ めっき時間：６０分 流　速：　０．３ｃｔｎ／　ｓｅｃ 銅粒子は約１０分で全体が金色にかわってきた。

金めつき後、めっき液を除き、よく水洗してから濾過し
、乾燥して銅粒子に金めつき膜が０．１μ被膜した粒子
（Ａｕ／Ｃｕ粒子）を得た。

上述した方法で得られたＡｕ／Ｃｕ粒子につき、ＳＥＭ
写真とＸ線マイクロアナライザーによる全分布像を調べ
た結果、金が銅粒子に均一に電着していることが認めら
れた。また、不純物としての銅はめつき後も４０　ｐｐ
ｍであった。

このようにしてえられたＡｕ／Ｃｕ粒子は電気接点用素
材に利用できた。

〔実施例２〕 平均粒径１闘のＡ　１２０ｇ粒子２ノを用い、下記方法
によシめっきを行なった。

まず、ＡｂＯｓ粒子を脱脂し、次いで水洗、酸洗、水洗
した後、下記工程に従って化学ニッケルめっきを行なっ
た。

次に、とのＡ１ｇＯｓ粒子につき、第３図に示す如き装
置を用い、実施例１に準じて下記条件によシ箪気白金め
っきを施した。

白金めつき条件 めっき液：塩化白金酸　１（１／／ 塩酸　０．３規定 めっき液量：　５０） 電　流：　２００Ａ 電　圧＝２０Ｖ めっき温度：　２０℃ めっき時間二　６０分 流　速：　０．２ｔＴｎ／ｓｅｅ 上述した方法でえられたＰ　ｔ　／Ｎ　ｔ　／Ａ　Ｌａ
ｏｓ粒子は、いずれも′電気めっき膜が均一に電着して
いるものであり、粒子が陰極であるめっき槽に確実に接
触し、均一な電着物を得ることができることを知見した
。

また、粒子が非電導性の場合、電気めっき前に化学めっ
きを施す必要があるが、本発明においては粒子に化学め
っきを施す場合、その膜厚は電気めっきが可能な程度の
ものでよく、化学めっき被膜のみによって高導電性粒子
を得る場合に比較してその膜厚を薄くすることができ、
コストを著しく低下させることができた。

以上の如く、実施例１．　２で得られた電気めつき膜を
被すした導電性材料は、蒸着や化学めっき品と比較して
被膜が強く密着性が良好で、不純物を含まず品質的に安
定であシ、またコスト的にも安価で、種々の用途に効果
的に用いることができるものである。

４４、図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る電気めっき装置の第１実施例を
示す一部破断正面図、第２図は第１図の■−■線横線面
断面図３図は本発明に係る′電気めっき装置の第２実施
例を示す一部破断正面図である。

ｌ、１′・・・・・・電解ね本体、３・・・・・・めっ
き液流入口、８．８′・・・・・・＠極、２７・・・・
・・陰極集電体、３２・・・・・・粉粒体、１８・・・
・・・流動粒子逸散防止基、２２・・・・・・テーパ一
部。

出願人　クロリンエンジニアズ株式会社出願人　田中貴
金属工栗株式会社 １　ヱ 同代理人　弁理士　森　浩　之霞二゛・□。

、甲！、−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）粉粒体の電気めっき方法において、陰極に接して堆
   積した被めっき物である粉粒体がめつき液によって流動
   化され、かつ陰極粒子としてめっきされることを特徴と
   する粉粒体の電気めっき方法。 ２）被めっき物である粉粒体が平均粒径１μ〜１０圏の
   ものである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）流動状態かもとの被めっき物の堆積した体債の１．
   １〜１．５倍である特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の方法。 ４）円筒形の陽極室と粉粒体収容槽を設けた陰極室とか
   らなる電気めっき装置において、その粉粒体収容槽の底
   部にめっき液流入口を設け、かつ、その粉粒体収容槽の
   上部に外方に開口しためっき液流出口を設けたことを特
   徴とする粉粒体の電気めっき装置。