KR102227227B1 - 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치 - Google Patents

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도야마 스미토모 덴코우 가부시키가이샤
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Abstract

3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전화 처리를 실시하여, 도전층을 갖는 도전화 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 전기 도금 처리를 실시하여, 금속 도금층을 갖는 도금 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도금 수지 다공체로부터 적어도 상기 수지 다공체의 제거 처리를 행하여 금속 다공체를 얻는 공정을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서, 상기 전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시켜 급전하는, 금속 다공체의 제조 방법.

Description

금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치
본 발명은, 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치에 관한 것이다.
본 출원은, 2017년 12월 15일 출원의 일본출원 제2017-240116호에 기초하는 우선권을 주장하고, 상기 일본출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.
종래, 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 금속 다공체는, 내열성을 필요로 하는 필터나, 전지용 극판, 촉매 담지체 및, 금속 복합재 등의 여러 가지 용도에 이용되고 있다. 상기 금속 다공체의 제조 방법으로서는, 수지 다공체의 골격의 표면을 도전화 처리한 후, 전기 도금 처리에 의해 금속 도금을 실시하고, 수지 다공체의 제거 처리에 의해 금속 다공체를 얻는 방법이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 금속 다공체의 제조 방법에서는, 전기 도금 처리를 행할 때, 골격의 표면이 도전화된 시트 형상의 수지 다공체의 편면측 또는 양면측에서 금속 도금층을 형성하기 위해, 이송 롤러와, 도금조 외의 급전 음극을 겸한 전극 롤러에 의해 수지 다공체를 순차적으로 이송하면서, 복수의 도금조에서 반복 전기 도금 처리를 실시하고 있다. 전극 롤러에는, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시킴으로써 전류가 전송된다(예를 들면 특허문헌 2 참조).
일본공개특허공보 2015-153648호 일본공개실용공보 평5-97082호 일본실용신안등록공보 3075438호 일본공개특허공보 2001-157413호 일본공개특허공보 2011-205816호 일본공개특허공보 2001-346363호 일본공개특허공보 평6-84775호
본 개시의 금속 다공체의 제조 방법은, 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전화 처리를 실시하여, 도전층을 갖는 도전화 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 전기 도금 처리를 실시하여, 금속 도금층을 갖는 도금 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도금 수지 다공체로부터 적어도 상기 수지 다공체의 제거 처리를 행하여 금속 다공체를 얻는 공정을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서, 상기 전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시켜 급전하는, 금속 다공체의 제조 방법이다.
본 개시의 도금 처리 장치는, 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전층이 형성되어 이루어지는 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에, 상기 도금 처리를 실시하여 금속 도금층을 형성하기 위한 도금 처리 장치로서, 도금조와, 회전 가능한 회전축을 갖고, 당해 회전축을 회전시킴으로써 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하는 전극 롤러와, 상기 전극 롤러의 회전축에 대하여 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시를 구비하고, 상기 급전 브러시는, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는, 도금 처리 장치이다.
도 1은 금속 다공체를 나타내는 개략도이다.
도 2는 금속 다공체를 정극판으로서 이용한 전지를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 다공체의 제조 방법을 나타내는 플로우도이다.
도 4a는 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4b는 도전화 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4c는 도금 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4d는 금속 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 5는 도금 처리 장치의 일 예를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 전극 롤러로의 급전 구조를 나타내는 평면도이다.
도 7은 급전 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8a는 급전 브러시를 나타내는 측면도이다.
도 8b는 급전 브러시를 도 8a의 하측으로부터 본 도면이다.
도 9는 도금 처리 장치의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 10은 복수의 실시예의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 11은 복수의 비교예의 평가 결과를 나타내는 표이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[본 개시가 해결하고자 하는 과제]
상기 종래와 같이 시트 형상의 수지 다공체에 전기 도금 처리를 실시하는 경우, 수지 다공체의 표면적이 크기 때문에, 전극 롤러에 대전류를 흐르게 할 필요가 있다. 이를 위해, 일반적으로, 전극 롤러에 급전하는 급전 브러시에는, 구리를 주성분으로 하는 소결체가 이용되고 있다.
그러나, 구리제의 급전 브러시는, 전기 도금 분위기하에 있어서 부식성 흄(corrosive fumes)의 영향으로 부식하기 쉽다. 특히, 급전 브러시가 슬라이딩 특성을 개선하기 위해서 소결체로 만들어져 있는 경우, 급전 브러시의 표면이 다공질이 되기 때문에 부식이 더욱 촉진된다. 이 때문에, 급전 브러시를 빈번히 교환할 필요가 있어, 금속 다공체의 생산성이 저하된다는 문제가 있었다.
또한, 급전 브러시에 부식이 발생하면, 저속 회전하는 전극 롤러에서 딸꾹질 현상(jerkiness)(회전 불량(rotational failure))이 발생하기 쉬워진다. 이러한 딸꾹질 현상이 발생한 경우, 전기 도금 처리에서 수지 다공체로의 도금량이 적으면, 제작된 금속 다공체의 도금 두께가 얇아지기 때문에, 금속 다공체의 골격에 금이 생김으로써 강도가 저하되어, 금속 다공체의 품질이 저하할 우려가 있다.
또한, 구리제의 급전 브러시를 이용한 경우, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부에, 탄화수소 화합물을 주성분으로 하는 윤활제를 도포할 필요가 있어, 금속 다공체의 생산성이 더욱 저하된다는 문제가 발생한다.
그래서, 이러한 사정을 감안하여, 금속 다공체의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[본 개시의 효과]
본 개시에 의하면, 금속 다공체의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
[본 발명의 실시 형태의 설명]
맨 처음에 본 발명의 실시 형태의 내용을 열기하여 설명한다.
(1) 본 발명의 실시 형태에 따른 금속 다공체의 제조 방법은, 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전화 처리를 실시하여, 도전층을 갖는 도전화 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 전기 도금 처리를 실시하여, 금속 도금층을 갖는 도금 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도금 수지 다공체로부터 적어도 상기 수지 다공체의 제거 처리를 행하여 금속 다공체를 얻는 공정을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서, 상기 전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시켜 급전한다.
상기 금속 다공체의 제조 방법에 의하면, 전기 도금 처리에 있어서, 전극 롤러의 회전축에 슬라이딩 접촉하여 급전하는 급전 브러시는, 내식성이 우수한 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 종래의 구리제의 급전 브러시에 비하여 부식되기 어렵다. 따라서, 급전 브러시를 빈번히 교환할 필요가 없기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시의 내식성이 향상됨으로써, 전기 도금 처리에서의 도금량을 적게 해도, 전극 롤러의 회전축에 있어서의 딸꾹질 현상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 금속 다공체에 금이 생겨 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 카본은, 구리에 비하여 동마찰(dynamic friction) 계수가 작아, 슬라이딩성이 우수하기 때문에, 전극 롤러와 급전 브러시의 접촉부에 윤활제를 도포할 필요가 없다. 따라서, 정기적으로 윤활제를 도포하는 작업이 불필요해지기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(2) 상기 전기 도금 처리에 있어서, 상기 급전 브러시에서 발생한 열을, 당해 급전 브러시에 접속된 방열 부재에 의해 외부에 방열하는 것이 바람직하다.
이 경우, 방열 부재에 의해 급전 브러시의 온도가 상승하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 없기 때문에, 냉각 기능을 추가할 필요가 없다. 그 결과, 비용이 염가로 된다.
(3) 상기 전극 롤러의 회전축은, 상기 급전 브러시보다도 마모되기 어려운 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 급전 브러시는 전극 롤러의 회전축보다도 먼저 마모되기 때문에, 정기적으로 급전 브러시만을 교환하면 되어, 전극 롤러의 교환 작업이 불필요해진다. 그 결과, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(4) 상기 전극 롤러의 회전축은, 표면에 도금 처리가 실시된 금속제의 소결체로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 도금 처리에 의해, 상기 전극 롤러의 회전축이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
(5) 상기 전기 도금 처리에 있어서, 상기 급전 브러시에 있어서의 상기 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에서 발생한 마모분(abrasion powder)을, 당해 접촉면에 형성된 홈부에 의해 외부에 배출 안내하는 것이 바람직하다.
이 경우, 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 사이에, 상기 마모분이 응집한 덩어리가 되어 축적되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부에 윤활제를 도포할 필요가 없다. 따라서, 정기적으로 윤활제를 도포하는 작업이 불필요해지기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(6) 상기 급전 브러시의 동마찰 계수가, 0.01∼0.40인 것이 바람직하다.
이 경우, 제조 비용을 억제하면서, 급전 브러시의 슬라이딩성을 향상시킬 수 있다.
(7) 상기 급전 브러시로부터 상기 전극 롤러에 급전할 때의 전류 밀도가, 5A/㎠∼15A/㎠인 것이 바람직하다.
이 경우, 급전 브러시를 포함하는 급전 장치 전체가 대형화하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 급전 브러시의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 없기 때문에, 냉각 기능을 추가할 필요가 없다. 그 결과, 비용이 염가로 된다.
(8) 본 발명의 실시 형태에 따른 도금 처리 장치는, 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전층이 형성되어 이루어지는 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에, 전기 도금 처리를 실시하여 금속 도금층을 형성하기 위한 도금 처리 장치로서, 도금조와, 회전 가능한 회전축을 갖고, 당해 회전축을 회전시킴으로써 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하는 전극 롤러와, 상기 전극 롤러의 회전축에 대하여 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시를 구비하고, 상기 급전 브러시는, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있다.
상기 도금 처리 장치에 의하면, 전극 롤러의 회전축에 슬라이딩 접촉하여 급전하는 급전 브러시는, 내식성이 우수한 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 종래의 구리제의 급전 브러시에 비하여 부식되기 어렵다. 따라서, 급전 브러시를 빈번히 교환할 필요가 없기 때문에, 전기 도금 처리 후에 얻어지는 금속 다공체의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시의 내식성이 향상함으로써, 전기 도금 처리에서의 도금량을 적게 해도, 전극 롤러에 있어서의 딸꾹질 현상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 금속 다공체에 금이 생겨 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전기 도금 처리 후에 얻어지는 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 카본은, 구리에 비하여 동마찰 계수가 작아, 슬라이딩성이 우수하기 때문에, 전극 롤러와 급전 브러시의 접촉부에 윤활제를 도포할 필요가 없다. 따라서, 정기적으로 윤활제를 도포하는 작업이 불필요해지기 때문에, 전기 도금 처리 후에 얻어지는 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[본 발명의 실시 형태의 상세]
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태의 적어도 일부를 임의로 조합해도 좋다.
＜금속 다공체＞
도 1은, 금속 다공체를 나타내는 개략도이다. 금속 다공체(10)는, 시트 형상의 외관을 갖고, 3차원 그물코 구조를 구성하는 골격(11)을 갖고 있다. 이 3차원 그물코 구조에 의해 규정되는 다수의 기공이, 금속 다공체(10)의 표면에서 내부까지 나열되도록 형성되어 있다.
금속 다공체(10)는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 전지(20)의 정극판(21)으로서 이용할 수 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 금속 다공체(10)를 이용한 전지(20)는, 케이스(24)의 내부에 배치된 정극판(21)과, 세퍼레이터(22)와, 부극판(23)을 주로 구비한다. 이들 정극판(21), 세퍼레이터(22) 및 부극판(23)은 적층한 상태에서 케이스(24)의 내부에 배치된다. 정극판(21), 세퍼레이터(22) 및 부극판(23)의 적층체는, 권회된 상태에서 보유 지지되어 있다. 정극판(21)은, 본 실시 형태에 의한 금속 다공체(10)와, 당해 금속 다공체(10)에 충전된 활물질(도시 생략)을 포함한다.
＜금속 다공체의 제조 공정＞
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 다공체(10)의 제조 방법을 나타내는 플로우도이다. 이하, 도 3을 참조하여 금속 다공체(10)의 제조 방법 전체의 흐름을 설명한다.
우선, 기체가 되는 3차원 그물코 형상 구조를 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 준비를 행한다(스텝 ST1). 도 4a는, 기체가 되는 수지 다공체(1)의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다. 수지 다공체(1)에는, 3차원 그물코 구조에 의해 규정되는 다수의 기공이, 표면에서 내부까지 나열되도록 형성되어 있다.
다음으로, 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 도전화 처리를 실시한다(스텝 ST2). 이 공정에 의해, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 얇게 도전체에 의한 도전층(2)을 형성하여 이루어지는 도전화 수지 다공체(3)를 얻을 수 있다.
이어서, 도전화 수지 다공체(3)의 골격의 표면에 전기 도금 처리를 실시한다(스텝 ST3). 이 공정에 의해, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 도전화 수지 다공체(3)의 골격의 표면에 금속 도금층(4)을 형성하여 이루어지는 도금 수지 다공체(5)를 얻을 수 있다.
다음으로, 도금 수지 다공체(5)로부터, 기체인 수지 다공체(1)의 제거 처리를 행한다(스텝 ST4). 이 제거 처리에서는, 수지 다공체(1)를 소각 등에 의해 소실시킴으로써, 금속 도금층(4)만이 남은 금속 다공체(10)를 얻을 수 있다(도 4d 참조). 이하 각 공정의 상세에 대해서 순서를 쫓아 설명한다.
＜수지 다공체의 준비＞
3차원 그물코 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체(1)를 준비한다. 수지 다공체(1)의 소재로서는 수지 발포체, 부직포, 펠트, 직포 등을 들 수 있지만, 필요에 따라서 이들을 조합해도 좋다. 또한, 수지 다공체(1)의 소재는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전기 도금 처리에 의해 골격의 표면에 금속 도금층(4)을 형성한 후, 소각 처리에 의해 제거할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 수지 다공체(1)의 소재는, 그 취급상, 특히 시트 형상의 것에 있어서는 강성이 높으면 꺽이기 쉬워지기 때문에, 유연성이 있는 소재인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 수지 다공체(1)의 소재로서 수지 발포체를 이용하는 것이 바람직하다. 수지 발포체는, 다공성의 것이면 좋고, 공지 또는 시판의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 발포 우레탄, 발포 스티렌 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 발포 우레탄은, 다공도가 크다는 관점에서 바람직하다. 수지 발포체의 두께, 다공도, 평균 공경은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라 적절히 설정할 수 있다.
＜도전화 처리＞
다음으로, 전해 도금 처리를 실시하기 위해, 수지 다공체(1)의 골격의 표면을 미리 도전화 처리한다. 도전화 처리의 방법은, 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 도전층(2)을 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 도전층(2)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 니켈, 티탄, 스테인리스 스틸 등의 금속 외에, 카본 블랙 등의 비정질 탄소, 흑연 등의 카본 분말을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 카본 분말이 바람직하고, 카본 블랙이 보다 바람직하다. 도전층(2)은, 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 연속적으로 형성되어 있으면 좋다. 도전층(2)의 단위 면적당의 중량은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 통상 5g/㎡∼15g/㎡ 정도, 바람직하게는 7g/㎡∼10g/㎡ 정도로 하면 좋다.
도전화 처리의 구체예로서는, 예를 들면, 니켈을 이용하는 경우는, 무전해 도금 처리, 스퍼터링 처리 등이 바람직하다. 또한, 티탄, 스테인리스 스틸 등의 금속, 카본 블랙, 흑연 등의 재료를 이용하는 경우는, 이들 재료의 미분말에 바인더를 더하여 얻어지는 혼합물을, 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 도착하는 처리가 바람직하다.
니켈을 이용한 무전해 도금 처리로서는, 예를 들면, 환원제로서 차아인해 나트륨(sodium hypophosphite)을 함유한 황산 니켈 수용액 등의 공지의 무전해 니켈 도금욕에 수지 다공체(1)를 침지하면 좋다. 필요에 따라서, 도금욕의 침지 전에, 수지 다공체(1)를 미량의 팔라듐 이온을 포함하는 활성화액(일본의 카니젠(KANIGEN)사 제조의 세정액) 등에 침지해도 좋다.
니켈을 이용한 스퍼터링 처리로서는, 예를 들면, 기판 홀더에 수지 다공체(1)를 부착한 후, 불활성 가스를 도입하면서, 기판 홀더와 타겟(니켈)의 사이에 직류 전압을 인가함으로써, 이온화한 불활성 가스를 니켈에 충돌시켜, 불어날린(blown) 니켈 입자를 수지 다공체(1)의 골격의 표면에 퇴적시키면 좋다.
＜전기 도금 처리＞
상기의 무전해 도금 처리 및 스퍼터링 처리의 적어도 한쪽의 처리에 의해 금속 도금층의 두께를 늘려 가면, 전기 도금 처리의 필요성은 없지만, 생산성 및 비용의 관점에서, 상기한 바와 같이, 우선 수지 다공체(1)를 도전화 처리하고, 이어서 도전화 수지 다공체(3)에 전기 도금 처리에 의해 금속 도금층(4)을 형성하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
전기 도금 처리는, 통상의 방법에 따라서 행하면 좋다. 예를 들면 니켈 도금의 경우에는, 도금욕으로서는, 공지 또는 시판의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 와트욕, 염화욕, 술파민산욕 등을 들 수 있다. 상기의 무전해 도금 처리나 스퍼터링 처리에 의해 도전화 수지 다공체(3)를 도금욕에 담궈, 도전화 수지 다공체(3)를 음극에, 도금 금속의 대극판을 양극에 접속하고, 직류 혹은 펄스 단속 전류를 통전시킴으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 도전층(2) 상에, 추가로 금속 도금층(4)을 형성할 수 있다. 금속 도금층(4)은, 도전층(2)이 노출되지 않을 정도로 당해 도전층(2) 상에 형성되어 있으면 좋다(도 4c 참조).
도 5는, 시트 형상의 도전화 수지 다공체(3)에 대하여 전기 도금 처리를 연속적으로 행하는 도금 처리 장치(30)의 일 예를 나타내는 측단면도이다. 본 실시 형태의 도금 처리 장치(30)는, 시트 형상의 도전화 수지 다공체(3)를 도 5의 좌측으로부터 우측으로 이송하는 구성으로 되어 있고, 제1 도금조(31)와, 이 제1 도금조(31)의 하류측에 배치된 제2 도금조(32)와, 급전 장치(50)(도 7 참조)를 구비하고 있다.
제1 도금조(31)는, 도금욕(33)과, 원통 형상 전극(34)(원통 형상 음극)과 용기 내벽에 형성된 양극(35)(원통 형상 양극)을 구비하고 있다. 도전화 수지 다공체(3)가 원통 형상 전극(34)을 따라 도금욕(33) 중을 통과함으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 일면측(도 5의 하면측)에 금속 도금층(4)이 형성된다.
제2 도금조(32)는, 도전화 수지 다공체(3)의 타면측(도 5의 상면측)에 금속 도금층(4)을 형성하기 위한 복수의 조(tank; 36)를 구비하고 있다. 도전화 수지 다공체(3)는, 각 조(36)에 인접하여 배치된 복수의 이송 롤러(37) 및, 전극 롤러(38)에 의해 사이에 끼워진 상태로 순차적으로 이송되어, 도금욕(39)을 통과함으로써 금속 도금이 행해진다. 복수의 조(36) 내에는, 도전화 수지 다공체(3)의 상기 타면측에 도금욕(39)을 개재하여 양극(40)이 형성되어 있고, 이 양극(40) 및 전극 롤러(38)(조 외 급전 음극)의 회전축(38a)에 급전함으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 상기 타면측에 금속 도금층(4)이 형성된다.
도 6은, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)으로의 급전 구조를 나타내는 평면도이다. 전극 롤러(38)의 회전축(38a)은, 시트 형상의 도전화 수지 다공체(3)에 접촉하면서 회전하는 전극 롤러(38)의 축방향 양 단부에 각각 형성되어 있다. 각 전극 롤러(38)의 회전축(38a)은, 그 외주면에 슬라이딩 접촉하는 복수의 급전 브러시(51)에 의해 급전된다. 급전 브러시(51)는, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있다. 여기에서, 「주성분」이란, 질량 함유량이 가장 많은 성분을 말하고, 본 실시 형태의 효과를 발휘하는 범위에서, 불순물이 포함되어 있어도 좋다.
카본은, 층 형상 결정 구조에 의해, 자기 윤활성이 있어, 동마모 계수가 작은 성질을 갖기 때문에, 내마모성이 우수하고, 또한 전기 전도성이 있고, 또한 용도에 따라서 사용 원료, 제조 공정을 선택함으로써, 최적의 전기 저항 특성을 안정되게 얻을 수 있다.
급전 브러시(51)는, 전류값이나 동마찰 계수로부터, 전기 흑연, 탄소 흑연, 천연 흑연, 또는 인공 흑연을 주성분으로 하고, 그들을 조합한 것이라도 좋다. 전극 롤러(38)의 회전축(38a)은, 급전 브러시(51)보다도 마모되기 어려운 재료로 이루어진다. 예를 들면, 본 실시 형태의 회전축(38a)은, 금속제의 소결체로 이루어지고, 당해 소결체의 표면에는, 부식을 방지하기 위해, 도금 처리가 실시되어 있다. 이에 따라, 급전 브러시(51)는, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 대하여 마모되도록 되어 있다.
급전 브러시(51)의 동마찰 계수는, 0.01∼0.40 정도, 바람직하게는 0.10∼0.30이다. 이들 범위를 하회하면, 제조 비용이 증대하여 불리해지고, 이들 범위를 상회하면, 급전 브러시(51)의 슬라이딩성이 나빠져, 마모량이 커진다는 문제가 발생하기 때문이다.
도 7은, 복수의 급전 브러시(51)를 구비한 급전 장치(50)를 나타내는 단면도이다. 급전 장치(50)는, 전극 롤러(38)의 축방향 양 단부에 각각 형성되어 있다. 본 실시 형태의 급전 장치(50)는, 복수(여기에서는 3개)의 급전 브러시(51)와, 각 급전 브러시(51)를 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면에 압압 탄성 지지하는 복수의 탄성 지지 부재(52)와, 케이스(53)를 구비하고 있다.
케이스(53)는, 예를 들면 도전성을 갖는 금속 부재에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태의 케이스(53)는, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)을 둘러싸도록 단면 직사각 형상으로 형성되어 있고, 4개의 내측면 중, 상측, 하측 및 좌측의 3면에는, 상기 탄성 지지 부재(52)가 부착되어 있다.
탄성 지지 부재(52)는, 급전 브러시(51)를 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면에 압압 탄성 지지하는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태의 탄성 지지 부재(52)는, 예를 들면 단면 S자 형상으로 꺽여 구부러진 판용수철에 의해 구성되어 있다. 각 탄성 지지 부재(52)의 일단부는, 대응하는 케이스(53)의 내면에, 예를 들면 고정판(56A) 및 볼트(57A)에 의해 부착되어 있고, 각 탄성 지지 부재(52)의 타단부에는, 급전 브러시(51)가 예를 들면 고정판(56B) 및 볼트(57B)에 의해 접속되어 있다. 이에 따라, 3개의 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)(후술)은, 대응하는 탄성 지지 부재(52)의 탄성 지지력에 의해, 도 7의 상측, 하측 및 좌측으로부터, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면에 눌려 대어져 있다.
탄성 지지 부재(52)는, 도전성 및 방열성에도 우수한 금속 부재에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 탄성 지지 부재(52)는, 도전성을 갖고, 또한 방열성이 우수한 구리에 주석 도금한 금속 부재에 의해 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 고정판(56A, 56B)도 방열성을 갖고 있다. 이에 따라, 탄성 지지 부재(52) 및 고정판(56A, 56B)은, 당해 탄성 지지 부재(52)에 접속되어 있는 급전 브러시(51)에서 발생한 열을 외부에 방열하는 방열 부재로서 기능한다. 또한, 급전 브러시(51)에 접속되는 방열 부재는, 탄성 지지 부재(52) 및 고정판(56A, 56B) 이외의 부재로 구성되어 있어도 좋고, 탄성 지지 부재(52) 및 고정판(56A, 56B)과 케이스(53)에 의해 구성되어 있어도 좋다.
각 급전 브러시(51)에 있어서, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면에 대향하는 면은, 당해 외주면에 슬라이딩 접촉하는 접촉면(51a)으로 되어 있다. 접촉면(51a)은, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면을 따라 원호 형상으로 형성되어 있고, 당해 외주면에 면 접촉하고 있다.
도 8a는, 급전 브러시(51)를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 8b는, 급전 브러시(51)를 도 8a의 하측으로부터 본 도면이다. 도 8a 및 도 8b에 나타내는 바와 같이, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)에는, 복수(여기에서는 3개)의 슬릿 형상의 홈부(55)가 형성되어 있다. 이들 홈부(55)는, 접촉면(51a)에 있어서, 그 긴 방향(도 8a 및 도 8b의 좌우 방향)으로 등간격을 두고 형성되어 있다.
또한, 각 홈부(55)는, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)이 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접선 방향 T(도 8b 참조)에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 홈부(55)는, 접촉면(51a)에 있어서, 그 짧은 방향(도 8a 및 도 8b의 상하 방향)에 대하여 소정 각도(예를 들면 30°) 경사진 상태에서, 당해 짧은 방향의 전체에 걸쳐 직선 형상으로 연장되어 형성되어 있다. 이에 따라, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)에 있어서 전극 롤러(38)의 회전축(38a)과의 슬라이딩 접촉에 의해 발생한 마모분을, 복수의 홈부(55)에 의해 외부에 배출 안내할 수 있다.
급전 브러시(51)로부터 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 급전할 때의 전류 밀도(전류와 급전 브러시(51)의 총 단면적비)는, 5A/㎠∼15A/㎠ 정도, 바람직하게는 8A/㎠∼13A/㎠이다. 이들 범위를 하회하면, 급전 장치(50) 전체가 커져, 급전 장치(50)에서 대응하는 조(36)까지의 거리가 길어지기 때문에, 전압 로스가 커진다. 한편, 이들 범위를 초과하면, 급전 브러시(51)의 온도가 상승하기 때문에, 급전 브러시(51)의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 있기 때문에, 비용적으로 불리해진다.
금속 도금층(4)의 단위 면적당의 중량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 150g/㎡∼400g/㎡ 정도이고, 도전층(2)의 단위 면적당의 중량 및 금속 도금층(4)의 단위 면적당의 중량의 합계량으로서는, 바람직하게는 200g/㎡ 이상 350g/㎡ 이하이다. 상기 합계량이 이 범위를 하회하면, 금속 다공체의 강도가 저하할 우려가 있고, 상기 합계량이 이 범위를 상회하면, 카본제의 급전 브러시에서는 발열성이 높아지거나, 도금량이 증가함으로써 비용적으로 불리해지기 때문이다.
전기 도금 처리는, 본 실시 형태의 전기 도금 처리에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 예비 도금조(preliminary plating tank)를 이용한 도금 처리 방식이나, 예비 도금조와 인상(lift)식의 본 도금조(main plating tank)를 이용한 도금 처리 방식을 채용해도 좋다.
도 9는, 도금 처리 장치(30)의 변형예를 나타내는 개략도이다. 본 변형예의 도금 처리 장치(30)는, 예비 도금조(61)와, 이 예비 도금조(61)의 하류측에 배치된 인상식의 본 도금조(62)를 구비하고 있다.
예비 도금조(61)는, 도금욕(63), 양극(64)(원통 형상 양극), 가압 롤러(65)및, 회전축(66a)(급전 음극)을 단부에 갖는 전극 롤러(66)를 구비하고 있다. 도전화 수지 다공체(3)는, 가압 롤러(65)와 전극 롤러(66)에 의해 사이에 끼워진 상태에서 순차적으로 이송되고, 도금욕(63) 중을 통과함으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 일면측(도 9의 상면측)에 예비적으로 도금이 행해진다.
본 도금조(62)는, 도금욕(67), 제1 가압 롤러(68), 회전축(69a)(급전 음극)을 단부에 갖는 제1 전극 롤러(69), 한 쌍의 제1 양극(70)(원통 형상 양극), 제1 이송 롤러(71), 제2 이송 롤러(72), 한 쌍의 제2 양극(73)(원통 형상 양극), 제2 가압 롤러(74) 및, 회전축(75a)(급전 음극)을 단부에 갖는 제2 전극 롤러(75)를 구비하고 있다.
본 도금조(62)에 있어서, 도전화 수지 다공체(3)는, 제1 가압 롤러(68)와 제1 전극 롤러(69)에 의해 사이에 끼워진 상태에서, 도금욕(67) 내의 한 쌍의 제1 양극(70)끼리의 사이에 순차적으로 인입된다. 그 때, 제1 전극 롤러(69)의 회전축(69a) 및 한 쌍의 제1 양극(70)에 급전함으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 양면 측에 도금이 행해진다.
이어서, 도전화 수지 다공체(3)는, 도금욕(67) 내에 있어서 제1 및 제2 이송 롤러(71, 72)에 의해, 한 쌍의 제2 양극(73)끼리의 사이에 순차적으로 이송된다. 그리고, 도전화 수지 다공체(3)는, 제2 가압 롤러(74)와 제2 전극 롤러(75)에 의해 사이에 끼워진 상태에서, 도금욕(67) 내로부터 순차적으로 인상된다. 그 때, 한 쌍의 제2 양극(73) 및 제2 전극 롤러(75)의 회전축(75a)에 급전함으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 양면측에 도금이 행해진다.
예비 도금조(61)의 전극 롤러(66)의 회전축(66a)은, 이에 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시(도시 생략)에 의해 급전된다. 동일하게, 본 도금조(62)의 제1 및 제2 전극 롤러(69, 75)의 회전축(69a, 75a)은, 이들에 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시(도시 생략)에 의해 급전된다.
각 전극 롤러(66, 69, 75)의 회전축(66a, 69a, 75a)에 급전하는 급전 브러시는, 상기 실시 형태와 동일하게 구성되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.
＜수지 다공체의 제거 처리＞
전기 도금 처리에 의해 얻어진 도금 수지 다공체(5)(도 4c 참조)로부터 수지 다공체(1)의 제거 처리를 행한다. 이 제거 처리에서는, 예를 들면, 600℃ 정도 이상 800℃ 이하, 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 대기 등의 산화성 분위기에서, 도금 수지 다공체(5)로부터 수지 다공체(1)를 제거한 후, 환원성 분위기 중 750℃ 이상(바람직하게는 높은 온도가 바람직하지만, 비용적으로 불리해지는 것이나 환원로(reducing furnace)의 로체(body) 재질의 면에서 1000℃)에서 가열한다. 환원성 가스로서는, 수소 가스, 또는 수소와 이산화탄소나 불활성 가스의 혼합 가스를 이용하거나, 필요에 따라서 이들을 조합하여 이용하거나 할 수도 있다. 특히, 수소 가스를 환원성 가스에 반드시 더하도록 하면, 산화 환원성의 효율이 좋아지는 점에서 바람직하다.
[평가 시험에 대해서]
다음으로, 본 발명자가 행한, 상기 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조된 금속 다공체의 평가 시험에 대해서 설명한다.
우선, 본 발명자는, 복수의 실시예 및 복수의 비교예를 비교 평가하기 위해, 이들 실시예 및 비교예를 이하에 나타내는 제조 방법에 의해 제조했다.
＜실시예의 제조 방법＞
시트 형상의 수지 다공체로서 1.5㎜ 두께의 폴리우레탄 시트를 이용하여, 입경 0.01㎛∼0.2㎛의 비정성 탄소인 카본 블랙 100g을 0.5L의 10wt％ 아크릴산 에스테르계 수지 수용액에 분산하고, 이의 비율로 점착 도료를 제작했다. 다음으로 시트 형상의 수지 다공체를 상기 점착 도료에 연속적으로 담궈, 롤(rolls)로 드로잉(squeeze)한 후, 건조시켜 도전화 처리를 실시했다. 그리고, 도전화 처리를 실시한 시트 형상의 수지 다공체에 대하여, 전기 도금 처리에 의해, 복수의 실시예 각각에 대하여, 니켈의 금속 도금을 소정의 단위 면적당의 중량으로 부착시켰다.
전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를, 윤활제를 이용하지 않고 슬라이딩 접촉시켜 급전했다. 또한, 전류 밀도(전류와 급전 브러시의 총 단면적비)를 8A/㎠로 하여, 전극 롤러의 회전 속도(슬라이딩 속도)를 10㎜/s∼30㎜/s로 한 조건으로 전기 도금 처리를 실시했다. 전극 롤러는 구리제의 소결체로 했다. 또한, 급전 브러시에 있어서의 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에는, 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 슬라이딩 접촉에 의해 발생한 마모분을 외부에 배출 안내하는 복수의 홈부를 형성했다.
또한, 복수의 실시예의 전체에 있어서, 급전 브러시는 전극 롤러의 회전축에 대하여 마모되도록 설계하고, 비교 평가를 위해, 일부의 실시예에서는 전극 롤러의 회전축에 도금을 실시하고, 다른 실시예에서는 전극 롤러의 회전축에 도금을 실시하지 않았다. 또한, 비교 평가를 위해, 일부의 실시예에서는 급전 브러시에서 발생한 열을 방열하는 방열 부재(급전 브러시를 가압 탄성 지지 하는 탄성 지지 부재 등)를 형성하고, 다른 실시예에서는 상기 방열 부재를 형성하지 않았다.
이어서, 상기에 의해 얻어진 도전층 및 금속 도금층이 형성된 수지 다공체로부터 수지 성분을 제거하기 위해, 700℃의 대기의 산화성 분위기하와 1000℃의 H2와 N2의 혼합 기체를 이용한 환원성 분위기 중에서 시트 형상의 금속 다공체를 얻었다.
＜비교예의 제조 방법＞
비교예로서, 상기 실시예와 동일하게 도전화 처리를 실시한 시트 형상의 수지 다공체에 대하여, 전기 도금 처리에 의해, 복수의 비교예 각각에 대하여, 니켈의 금속 도금을 소정의 단위 면적당의 중량으로 부착시켰다. 비교예의 전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 구리를 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시켜 급전했다. 전극 롤러는 구리제의 소결체로 했다. 급전 브러시는 전극 롤러의 회전축에 대하여 마모되도록 설계하고, 당해 전극 롤러의 회전축에는 도금을 실시했다.
또한, 복수의 비교예끼리를 비교 평가하기 위해, 일부의 비교예에서는 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부에 탄화수소 화합물을 주성분으로 하는 윤활유(윤활제)를 도포하고, 다른 비교예에서는 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부에는 상기 윤활유를 도포하지 않았다. 또한, 비교 평가를 위해, 일부의 비교예에서는, 급전 브러시에 있어서의 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에, 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 슬라이딩 접촉에 의해 발생한 마모분을 외부에 배출 안내하는 복수의 홈부를 형성하고, 다른 비교예에서는, 상기 접촉면에 상기 홈부를 형성하지 않았다.
이어서, 상기에 의해 얻어진 도전층 및 금속 도금층이 형성된 수지 다공체로부터 수지 성분을 제거하기 위해, 상기 실시예와 동일하게, 700℃의 대기의 산화성 분위기하와 1000℃의 H2와 N2의 혼합 기체를 이용한 환원성 분위기 중에서 시트 형상의 금속 다공체를 얻었다.
＜전지의 제작＞
상기에서 얻은 각 실시예 및 각 비교예의 시트 형상의 금속 다공체를 정극으로서 이용한 전지를 제작했다. 구체적으로는, 금속 다공체에 주요 성분으로서 수산화 니켈과 수산화 코발트를 포함하는 니켈 수소 전지용의 정극 활물질 합제를 충전하고, 전극 표면을 평활화하여 건조시키고, 그 후 롤러 프레스를 이용하여 두께 약 0.5㎜의 니켈 수소 전지용의 정극을 제작했다. 집전용의 리드부는, 접속할 부분을 미리 찌부러트려 페이스트가 들어가지 않도록 하여 초음파 용접으로 행했다. 다음으로, 부극으로서 공지의 수소 흡장 합금 부극, 세퍼레이터로서 친수화 처리한 PP 부직포, 전해액으로서 30wt％의 수산화 칼륨 수용액에 30g/L의 수산화 리튬을 용해한 것을 이용하여 밀폐형 원통 전지를 작성했다.
＜금속 다공체의 평가 방법＞
상기와 같이 실시예 및 비교예를 제조할 때에, 이하에 나타내는 측정, 관찰 및 시험 등을 행했다.
동마찰 저항의 측정
JIS K7125(1999)에 준거하여, 전극 롤러의 회전축의 재질과 급전 브러시의 재질의 사이의 동마찰 계수를 측정했다.
전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부의 관찰과 윤활유의 보급
500시간의 전기 도금 처리 중에 있어서, 24시간마다 전극 롤러의 회전축에서 딸꾹질 현상이 발생하고 있는지 아닌지를 육안으로 관찰하고, 딸꾹질 현상이 발생한 경우에는, 전극 롤러의 회전축에 윤활유를 보급했다. 또한, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부의 온도를 측정했다.
급전 브러시의 교환
5000시간의 전기 도금 처리 중에 있어서, 급전 브러시가 부식되어 있는 경우에는 급전 브러시를 교환했다.
금속 다공체의 외관 관찰
전자 현미경(배율 40배)을 이용하여 금속 다공체의 골격부에 발생한 균열수를 확인했다.
금속 다공체의 초음파 진동 시험
제조된 실시예 및 비교예의 시트 형상의 금속 다공체를 두께 0.3㎜로 압연한 후, 10㎜×7㎜ 모서리의 초음파 혼으로 초음파 용접기를 사용하여, 리드부의 용접은 하지 않고, 시트 형상의 금속 다공체에 초음파 진동을 부여하여 용접성의 대용 강도로 했다. 초음파 혼과 대좌의 클리어런스를 0.2㎜, 초음파 혼의 치수 10㎜×7㎜에 대하여 격자 형상으로 1.5㎜ 모서리의 24개의 구멍이 뚫린 대좌를 사용하여, 압력 0.2㎫, 주파수 20㎑의 조건으로 했다. 각 조건에 대하여 9점의 초음파 시험을 실시하고, 각 10㎜×7㎜ 모서리 내에 있는 금속 다공체의 관통공수를 육안으로 세어, 상기 9점의 평균값을 계산했다.
＜전지의 평가 방법＞
상기에서 얻어진 전지 내에서의 금속 다공체(정극)와 리드 용접부의 균열 발생 상태를 조사하기 위해, 전지 제작 후에 정극을 취출하고, 초음파 세정기를 이용하여, 활물질을 제거하고, 실체 현미경에 의해 상기 균열 발생 상태를 확인했다. 상기에서 얻어진 전지에 대해서, 초기에 저전류에서 수 사이클 충방전한 후, 방전 특성과 사이클 특성을 조사했다. 방전 특성은, 충전을 1C에서 전지 용량의 120％까지 행한 후, 방전을 1C 및 10C의 각 방전율로 행하여, 그 때의 작동 전압과 용량 이용율을 조사했다. 사이클 특성은, 충전을 1C에서 전지 용량의 120％까지 행하고, 방전을 1C에서 방전 종지 전압을 0.8V로 한 충방전을 반복하여, 600사이클 후의 용량 유지율을 조사했다. 용량 유지율은, 방전 특성의 시험에서 얻은 1C의 이용율을 기준으로 하여 계산했다.
＜평가 결과＞
도 10은, 상기 복수의 실시예(실시예 1∼8)의 금속 다공체 및 전지의 평가 방법에 의한 평가 결과를 나타내는 표이다. 또한, 도 11은, 상기 비교예(비교예 1∼5)의 금속 다공체 및 전지의 평가 방법에 의한 평가 결과를 나타내는 표이다.
비교예 1∼5에서는, 모두 구리제의 급전 브러시에 부식이 보였기 때문에, 급전 브러시를 교환했다. 이에 대하여, 실시예 1∼8에서는, 모두 카본제의 급전 브러시에 부식이 보여지지 않아, 급전 브러시를 교환할 일은 없었다.
비교예 2∼4에 있어서, 전극 롤러에서 딸꾹질 현상이 발생한 것에 대하여, 실시예 1∼8에서는, 모두 전극 롤러에서 딸꾹질 현상은 발생하지 않아, 전극 롤러의 회전축에 윤활유를 보급할 일은 없었다. 특히, 실시예 1∼5에서는, 금속 다공체의 단위 면적당의 중량(도전층의 단위 면적당의 중량 및 금속 도금층의 단위 면적당의 중량의 합계량)이 200g/㎡ 이상 350g/㎡ 이하가 되도록, 전기 도금 처리에서의 도금량을 적게 해도, 전극 롤러에서 딸꾹질 현상이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 6∼8과 같이, 금속 다공체의 단위 면적당의 중량이 350g/㎡를 초과하는 450g/㎡가 되도록 상기 도금량을 증가시킨 경우, 실시예 1∼5에 비하여, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부의 온도가 높아져 전극 롤러의 회전축의 슬라이딩 속도가 저하하기 때문에, 비용적으로 불리해질 뿐만 아니라 생산성이 저하하는 경우도 확인할 수 있었다.
비교예 2 및 4에 있어서, 금속 다공체의 골격 및 전지의 리드 용접부에 균열이 발생한 것에 대하여, 실시예 1∼5에서는, 모두 상기 골격 및 리드 용접부에 균열은 발생하지 않았다. 이에 수반하여, 실시예 1∼5에서는, 비교예 2 및 4에 비하여, 전지의 방전 특성 및 용량 유지율이 향상하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
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비교예 2 및 4에서는, 구리제의 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 접촉부에 윤활유를 도포하지 않은 경우의 동마찰 계수는, 상기 접촉부에 윤활유를 도포한 비교예 1, 3 및 5보다도 높은 값이었다. 이에 따라, 구리제의 급전 브러시를 이용하는 경우는, 상기 접촉부에 윤활유를 도포할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 실시예 1∼8에 있어서, 카본제의 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 접촉부에 윤활유를 도포하고 있지 않은 경우의 동마찰 계수는, 비교예 1, 3 및 5와 같이 구리제의 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 접촉부에 윤활유를 도포한 경우의 동마찰 계수와 거의 다르지 않은 결과가 되었다. 이에 따라, 카본제의 급전 브러시를 이용한 경우는, 상기 접촉부에 윤활유를 도포할 필요가 없는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 6과 실시예 8을 비교하면, 전극 롤러의 슬라이딩 속도는 서로 동일한 속도(20㎜/s)이지만, 방열 부재를 형성하고 있는 실시예 8의 쪽이, 방열 부재를 형성하고 있지 않은 실시예 6보다도, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부의 온도가 낮아졌다. 이에 따라, 방열 부재를 형성한 경우는, 급전 브러시의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 없는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1과 비교예 5를 비교하면, 급전 브러시에 있어서의 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에 홈부를 형성하고 있는 비교예 5의 쪽이, 상기 접촉면에 홈부를 형성하고 있지 않은 비교예 1보다도, 전극 롤러의 회전축으로의 윤활유의 보급 빈도가 적었다. 또한, 상기 접촉면에 홈부를 형성하고 있는 실시예 1∼8에서는, 전극 롤러의 회전축에 윤활유를 보급할 일은 없었다. 이에 따라, 상기 접촉면에 홈부를 형성한 경우는, 금속 다공체의 생산성이 향상하는 것을 확인할 수 있었다.
이상의 평가 결과에서, 본 실시 형태에 있어서의 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치(30)에 의하면, 전기 도금 처리에 있어서, 전극 롤러에 슬라이딩 접촉하여 급전하는 급전 브러시는, 내식성이 우수한 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 종래의 구리제의 급전 브러시에 비하여 부식되기 어렵다. 따라서, 급전 브러시를 빈번히 교환할 필요가 없기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시의 내식성이 향상함으로써, 전기 도금 처리에서의 도금량을 적게 해도, 전극 롤러에 있어서의 딸꾹질 현상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 금속 다공체에 금이 생겨 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 카본은, 구리에 비하여 동마찰 계수가 적어, 슬라이딩성이 우수하기 때문에, 전극 롤러와 급전 브러시의 접촉부에 윤활제를 도포할 필요가 없다. 따라서, 정기적으로 윤활제를 도포하는 작업이 불필요해지기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시에서 발생한 열을, 당해 급전 브러시에 접속된 방열 부재에 의해 외부에 방열하기 때문에, 급전 브러시의 온도가 상승하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 없기 때문에, 냉각 기능을 추가할 필요가 없다. 그 결과, 비용이 염가로 된다.
또한, 급전 브러시는 전극 롤러보다도 먼저 마모되기 때문에, 정기적으로 급전 브러시만을 교환하면 되어, 전극 롤러의 교환 작업이 불필요해진다. 그 결과, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 전극 롤러의 회전축은, 금속제의 소결체로 이루어지고, 그 소결체의 표면에 도금 처리가 실시되어 있기 때문에, 전극 롤러의 회전축이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 급전 브러시에 있어서의 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에 형성한 홈부에 의해, 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 슬라이딩 접촉에 의해 발생한 마모분을 외부에 배출 안내하기 때문에, 급전 브러시와 전극 롤러의 회전축의 극간에, 상기 마모분이 응집한 덩어리가 되어 축적되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 접촉부에 윤활제를 도포할 필요가 없다. 따라서, 정기적으로 윤활제를 도포하는 작업이 불필요해지기 때문에, 금속 다공체의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시의 동마찰 계수가 0.01∼0.40이기 때문에, 제조 비용을 억제하면서, 급전 브러시의 슬라이딩성을 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시로부터 상기 전극 롤러에 급전할 때의 전류 밀도가 5A/㎠∼15A/㎠이기 때문에, 급전 브러시를 포함하는 급전 장치 전체가 대형화하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 급전 브러시의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시의 주변 부재의 내열성을 확보할 필요가 없기 때문에, 냉각 기능을 추가할 필요가 없다. 그 결과, 비용이 염가로 된다.
[그 외]
상기 실시 형태에 있어서의 금속 다공체의 제조 방법은, 전지의 전극으로서 이용되는 금속 다공체의 제조 방법에 적용하는 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 전지의 전극에 한정되는 것은 아니고, 내열성을 필요로 하는 필터, 촉매 담지체 또는 금속 복합재 등에 이용되는 금속 다공체의 제조 방법에 적용해도 좋다. 단, 상기 실시 형태에 있어서의 금속 다공체의 제조 방법은, 전지의 전극으로서 이용되는 금속 다공체의 제조 방법에 적용하는 것이 특히 유효하다.
또한, 금회에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등의 의미 및, 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 수지 다공체
2 : 도전층
3 : 도전화 수지 다공체
4 : 금속 도금층
5 : 도금 수지 다공체
10 : 금속 다공체
11 : 골격
20 : 전지
21 : 정극판
22 : 세퍼레이터
23 : 부극판
24 : 케이스
30 : 도금 처리 장치
31 : 제1 도금조(plating tank)
32 : 제2 도금조
33 : 도금욕(plating bath)
34 : 원통 형상 전극
35 : 양극
36 : 조
37 : 이송 롤러
38 : 전극 롤러
38a : 회전축
39 : 도금욕
40 : 양극
50 : 급전 장치
51 : 급전 브러시
51a : 접촉면
52 : 탄성 지지 부재(방열 부재)
53 : 케이스
55 : 홈부(groove)
56A, 56B : 고정판(방열 부재)
57A, 57B : 볼트
61 : 예비 도금조
62 : 본 도금조
63 : 도금욕
64 : 양극
65 : 가압 롤러
66 : 전극 롤러
66a : 회전축
67 : 도금욕
68 : 제1 가압 롤러
69 : 제1 전극 롤러
69a : 회전축
70 : 제1 양극
71 : 제1 이송 롤러
72 : 제2 이송 롤러
73 : 제2 양극
74 : 제2 가압 롤러
75 : 제2 전극 롤러
75a : 회전축
T : 접선 방향

Claims (8)

  1. 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전화 처리를 실시하여, 도전층을 갖는 도전화 수지 다공체를 얻는 공정과,
    상기 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 전기 도금 처리를 실시하여, 금속 도금층을 갖는 도금 수지 다공체를 얻는 공정과,
    상기 도금 수지 다공체로부터 적어도 상기 수지 다공체의 제거 처리를 행하여 금속 다공체를 얻는 공정을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서,
    상기 전기 도금 처리에서는, 회전하는 전극 롤러의 회전축에 대하여, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시를 슬라이딩 접촉시켜 급전하며,
    또한, 상기 전기 도금 처리에서, 상기 급전 브러시에 있어서의 상기 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에서 발생한 마모분을, 당해 접촉면에 형성되며 상기 회전축의 축방향에 대하여 경사진 슬릿 형상의 홈부에 의해 외부에 배출 안내하는, 금속 다공체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 도금 처리에 있어서, 상기 급전 브러시에서 발생한 열을, 당해 급전 브러시에 접속된 방열 부재에 의해 외부에 방열하는, 금속 다공체의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전극 롤러의 회전축은, 상기 급전 브러시보다도 마모되기 어려운 재료로 이루어지는, 금속 다공체의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 롤러의 회전축은, 표면에 도금 처리가 실시된 금속제의 소결체로 이루어지는, 금속 다공체의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 홈부는 등간격으로 복수개 형성되는, 금속 다공체의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급전 브러시의 동마찰(dynamic friction) 계수가, 0.01∼0.40인, 금속 다공체의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급전 브러시로부터 상기 전극 롤러에 급전할 때의 전류 밀도가, 5A/㎠∼15A/㎠인, 금속 다공체의 제조 방법.
  8. 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 시트 형상의 수지 다공체의 상기 골격의 표면에 도전층이 형성되어 이루어지는 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에, 전기 도금 처리를 실시하여 금속 도금층을 형성하기 위한 도금 처리 장치로서,
    도금조(plating tank)와,
    회전 가능한 회전축을 갖고, 당해 회전축을 회전시킴으로써 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하는 전극 롤러와,
    상기 전극 롤러의 회전축에 대하여 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시를 구비하고,
    상기 급전 브러시는, 카본을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있으며,
    상기 급전 브러시는, 상기 급전 브러시에 있어서의 상기 전극 롤러의 회전축과의 접촉면에서 발생한 마모분을 외부에 배출 안내하기 위하여, 당해 접촉면에 형성되며 상기 회전축의 축방향에 대하여 경사진 슬릿 형상의 홈부를 갖는, 도금 처리 장치.
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