JPS6152239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気めつきによる複合粉末の連続的
製造に関するものであり、特には陽イオン交換樹
脂膜を使用して電気めつき槽内の陰極室に被めつ
き芯粉末とめつきすべき金属のイオンを含むスラ
リを連続的に循回することにより複合粉末を連続
的に製造する方法に関係する。 複合粉末とは、各粒子が芯部とその外周に少く
共１つの被覆層とを有する粉末を云う。近年、
様々の分野で複合粉末が使用されるようになつて
いる。例えばオイルレス軸受材料等の自己潤滑性
材料は銅粉や錫粉のような母材金属粉末に黒鉛等
の固体潤滑剤粉末を添加しそして加圧成型後焼結
することにより作製される。この際添加される黒
鉛等の固体潤滑剤粉末は、混合の一様性、焼結強
度の改善等を目的として個々の粒子の表面に銅や
ニツケルの薄い層を被覆した複合粉末の形で使用
される。この他、電気接点を始めとする各種粉末
焼結製品においても、２元系以上の場合には、混
合の一様性を確保するために、ベースとなる粉末
に添加金属成分を被覆した複合粉末が使用される
ようになつている。 複合粉末を製造するための方法としては、熱分
解、還元、気相反応、蒸着等による方法が行われ
てきたが、いずれも製造工程、生成物の品質、大
量生産、設備上の観点で欠点が多く工業的に広く
実施されていない。最近、本件出願人はセメンテ
ーシヨン反応を利用する複合粉末の製造方法と提
唱し、これは上記方法に替えて高品質の複合粉末
を簡便に製造しうる点で好適なものであつた、し
かし、このセメンテーシヨン法は、セメンテーシ
ヨン反応のために鉄粉を使用すること、バツチ式
であること、混合に微妙な管理を要すること等の
理由で状況によつては満足すべきものでなく、鉄
粉を使用せずにすみそして連続操業の可能な複合
粉末製造方法もまた必要とされている。 このような観点から、本発明者は、電気めつき
による連続的な複合粉末の製造法について検討を
重ねた。その結果、通常の固定電極型の電気めつ
き法では、粉末のめつきは良好に行いえずまたそ
の連続性も達成困難であることが確認された。そ
こで、電気めつき槽の固定陽極と固定陰極との間
を陽イオン交換樹脂膜で仕切つて陽極室と陰極室
とを形成しそして陰極室に被めつき芯粉末とめつ
き金属イオンとを含むスラリを循回せしめ同時に
陽極室にめつき金属イオンを含まない電導性陽極
液を循回せしめる方法を試行した結果、良好な複
合粉末が連続的に生成しうることを知見した。被
めつき芯粉末は陰極室を通しての流動中陰極との
衝突により負の電荷を受取りそして粒子表面にお
いて電析反応が進行する。陽極室には導電性の液
体が充填される。被めつき芯粉末を含むスラリ
は、陽極室底部から導入されそして該室を流動し
つつ上昇しそして溢流として該室から放出される
が、単にポンプ循環のみでは層流となつて被めつ
き芯粉末が陰極に衝突する確率が小さいので、め
つきが良好に達成しえない。このため、陰極室に
気体を吹込むことによりスラリの撹拌を与えるこ
とが複合粉末の製造に当つては不可欠であること
を確認した。 前述した通り、複合粉末には各種のものがあ
り、その代表例は自己潤滑性材料である。この場
合、代表的に黒鉛粒子に銅を被覆した複合粉末が
使用されるが、これら複合粉末は黒鉛粒子と再混
合された上で加圧成型後焼結される。本発明方法
を実施するに当つて、黒鉛供給量を制御すること
により、めつきずみ黒鉛粒子とめつきを受けなか
つた黒鉛粒子の分散した状態の粉末を回収するこ
とが可能となり、それにより従来のように複合粉
末生成後そこに黒鉛粉末を添加しそしてそれと混
合する操作を要せに、電気めつき槽から直接その
ような混合粉末を得ることができる。 しかしながら、高品質の複合粉末を連続的に製
造することはなかなか難しい。高品質の複合粉末
の連続的製造目的には、隔膜の選定、陽極液の選
定、スラリ濃度、被めつき金属イオン濃度および
供給量間の厳密な相関づけ等を必要とし、また被
めつき芯粉末の陰極室内での撹拌状態の向上を必
要とする。 斯くして、本発明は、陽イオン交換樹脂膜で陽
極室と陰極室とに仕切られた電気めつき槽におい
て導電性芯粉末に金属をめつきすることにより複
合粉末を連続的に製造する方法であつて、 (イ) 前記陰極室において芯粉末とめつき金属イオ
ンとを含むスラリを気体吹込みを伴う撹拌作用
下で流動化し同時に前記陽極室にめつき金属イ
オンを含まない導電性陽極液を循環することに
より芯粉末にめつき金属を電着すること、 (ロ) 前記めつきずみ芯粉末を含むスラリを前記陰
極室上方から溢流せしめること、 (ハ) 前記めつきずみ芯粉末を含むスラリからめつ
きずみ芯粉末の少くとも一部を回収すること、 (ニ) めつきずみ芯粉末回収後のスラリに芯粉末と
めつき金属イオンを該めつきずみ芯粉末の回収
量に応じて補給すること、および (ホ) 前記補給ずみスラリを前記陰極室の底部に導
入して前記(イ)の工程を継続すること を包含する前記複合粉末の連続的製造法を提供す
る。 以下、図面を参照しつつ本発明について具体的
に説明する。 図面は本発明方法の概略を示すフローシートで
ある。電気めつき槽１は陽極５と陰極７とを両端
に対向して備えている。槽１は陽イオン交換樹脂
膜３によつて間を仕切られて、陽極室４と陰極室
６とを形成する。陽極室４にはめつき金属イオン
を含まない導電性陽極液が循環される。陰極室６
には後述する被めつき芯粉末を含むスラリが気体
吹込みによる撹拌状態で流され、所定の電着操作
を行う。 使用される陽極としては、鉛、炭素、白金めつ
きチタン等から成る不溶性陽極が一般に使用され
る。陰極としては、導電性があれば何でも良い
が、銅板、炭素板等が代表的に使用される。 陽極室に循回される陽極液は電導性があれば何
でもよいが、通常は硫酸、硫酸ナトリウムが使用
される。一般目的には硫酸で充分であり、50〜
100ｇ／の濃度で使用される。硫酸は１規定以
上であれば電導度が変化せず、操業を安定化す
る。陽極液は陽極室４と貯槽９との間を循環され
る。 陰極室では、被めつき芯粉末とめつき金属イオ
ンとを含むスラリを気体吹込みを伴う撹拌下で流
動させることにより電気めつき操作が行われる。
スラリ濃度、めつき金属イオン濃度、スラリ流
量、撹拌の状態、電流密度等の因子が相互に関連
して芯粉末への金属電着条件を確立するので、芯
粉末およびめつき金属の種類ならびに目標とする
めつき厚さを勘案して最適条件を見出す必要があ
る。例えば、めつき金属イオン濃度が高過ぎた
り、電流密度が低過ぎたりあるいはスラリ中の芯
粉末濃度が低いと、陰極に電着が起つて安定した
めつき操作を継続しえなくなる。逆に、スラリ芯
粉末濃度が多すぎると、めつきされないまま流出
する芯粉末の割合が増しまためつき被覆量がばら
つく。めつき金属イオン濃度も所定の電着量を確
保するに充分でなければならない。各因子が相互
に関連しあうため、一義的な電解条件を指定する
ことは困難であるが、黒鉛芯粉末に銅をめつきす
る場合、50〜400ｇ／、好ましくは200〜400
ｇ／のスラリ濃度、１〜50ｇ／、最適には５
ｇ／前後の銅濃度および10〜100A／ｄm²、好
ましくは30〜50A／ｄm²の電流密度の採用によつ
て実施可能であつた。 陰極室において、芯粉末はその流動中陰極に衝
突することにより負の電荷を受取つて帯電する。
通常のポンプによる循環所謂強制環流のみでは、
陰極室内でのスラリの流れが層流となりやすく、
芯粉末が陰極に当る確率が減少する。そのため、
複合粉末の製造目的には、気体の吹込みによるス
ラリの撹拌が不可欠である。吹込み気体として
は、窒素、アルゴン等の不活性ガスの使用が好ま
しいが、空気でもよい。但し、空気を使用する
と、銅のような酸化しやすい金属をめつきする場
合、それが酸化されて一部溶解し従つて不活性ガ
ス使用の場合に較べてて電流効率が10％程度低下
する。気体の吹込みは、陰極室の底部から行われ
るが、芯粉末と陰極との衝突確率を増すため、吹
込み口の数、配列模様、配向、邪魔板との併用等
適宜の工夫をなすこともできる。気体吹込みの
他、機械的撹拌方式も併用しうる。 この方法では、比較的低濃度のめつき金属イオ
ン濃度および高い電流密度で電解が行われるた
め、電流効率が悪くジユール熱により電解液が昇
温する。一般に電解温度は50〜60℃において行わ
れるが、陽イオン交換樹脂膜が使用されるため、
40℃以下が好ましい。従つて、電解液冷却器をめ
つき槽に装備することが好ましい。 陽イオン交換樹脂膜と陰極との距離は８〜20mm
位が適当でありそして陽極と陰極の距離は、近い
程液抵抗が小さくなり、槽電圧は低下し、消費電
力が低下するので30〜50mm位が適当である。 操作において、先ず所定の芯粉末濃度およびめ
つき金属イオン濃度を有するスラリが陰極室に装
入され、気体の吹込みによる撹拌下で陰極室内で
流動され、その間に芯粉末表面にめつき金属が被
覆される。めつきずみの芯粉末は陰極室の上端か
ら溢流として放出されそしてその少く共一部が回
収され、過操作を経て液と生成複合粉末とに
分別される。溢流の残部および液は、回収した
複合粉末による芯粉末およびめつき金属イオン消
費量に見合うだけの新たな両者の補給物と共に撹
拌槽８において混合され、そして生成スラリは陰
極室に送られる。生成された複合粉末は、洗浄、
防錆処理、乾燥等の工程を経て複合粉末製品とし
て回収される。 芯粉末表面に２層以上の金属層を被覆した複合
粉末を製造する場合には、第一層において第一層
を被覆された芯粉末は洗浄後続いて第二層に移送
され、そこで第二層のめつき被覆処理を受け、必
要に応じてめつき操作が繰返される。 被めつき芯粉末としては、黒鉛のような炭素系
材料、炭化タングステンのような炭化物、金属硫
化物、金属酸化物その他窒化物等の化合物、金
属、合金と云つた導電性物質ならいずれも使用可
能である。 先にも述べたように、複合粉末をそれと同じ芯
粉末と混合状態で使用する場合、芯粉末供給量を
増やすことによつて、めつきされた芯粉末とめつ
きされない芯粉末が混合した生成物が直接的に入
手されうる。こうすると、後に添加および混合操
作が不要となるので、工程が省略化される。 実施例 図面に示したのと同様の装置を使用して黒鉛芯
粉末に銅をめつきした複合粉末を製造した。電解
設備の詳細は次の通りである： 陽極：鉛又は炭素板を使用 48×200mm＝0.96dm² 陰極：鉛又は炭素板を使用 40×175mm＝0.70dm² 電流密度（陰極基準）：50A／ｄm²（電流35A） 隔膜：陽イオン交換樹脂膜 ガス：窒素 ４／分 液循環量：陽極液（黒鉛スラリ） 500c.c.／分 陽極液（硫酸液） 300c.c.／分 電槽：陰極室 たて30×よこ50×高さ330mm 陽極室 50× 50× 330mm 陰極液の銅濃度およびスラリ濃度を様々に変え、
めつき操作を行つたが、いずれも銅は黒鉛粉末に
良好に被覆した、操作条件を次に示す。

【表】 以上説明した通り、本発明は、帯電粒子スラリ
を使用しての電気めつき技術により複合粉末を連
続的に製造する方法を開発したものであり、セメ
ンテーシヨン法に較べて鉄粉を必要とせずまた微
妙な混合状態の管理を必要としない。その他の従
来法に較べても、工業化、省力化に適し、これか
らの複合粉末製造方法として産業界への寄与する
ところ大きいものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の概略フローシートである。 １：電気めつき槽、３：陽イオン交換樹脂膜、
４：陽極室、６：陰極室、７：陰極、５：陽極、
８：撹拌槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽イオン交換樹脂膜で陽極室と陰極室とに仕
   切られた電気めつき槽において導電性芯粉末に金
   属をめつきすることにより複合粉末を連続的に製
   造する方法であつて、 (イ) 前記陰極室において芯粉末とめつき金属イオ
   ンとを含むスラリを気体吹込みを伴う撹拌作用
   下で流動化し同時に前記陽極室にめつき金属イ
   オンを含まない導電性陽極液を循環することに
   より芯粉末にめつき金属を電着すること、 (ロ) 前記めつきずみ芯粉末を含むスラリを前記陰
   極室上方から溢流せしめること、 (ハ) 前記めつきずみ芯粉末を含むスラリからめつ
   きずみ芯粉末の少くとも一部を回収すること、 (ニ) めつきずみ芯粉末回収後のスラリに芯粉末と
   めつき金属イオンを該めつきずみ芯粉末の回収
   量に応じて補給すること、および (ホ) 前記補給ずみスラリを前記陰極室の底部に導
   入して前記(イ)の工程を継続すること を包含する前記複合粉末の連続的製造法。 ２ 芯粉末が黒沿である特許請求の範囲第１項記
   載の製造法。 ３ 芯粉末が金属である特許請求の範囲第１項記
   載の製造法。 ４ 芯粉末が炭化物である特許請求の範囲第１項
   記載の製造法。 ５ 芯粉末が金属硫化物である特許請求の範囲第
   １項記載の製造法。 ６ 芯粉末が金属酸化物である特許請求の範囲第
   １項記載の製造法。