KR20190073348A - 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치 - Google Patents

금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치 Download PDF

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류우이치 요시카와
히로시 오오이
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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 실시하고, 도전층을 갖는 도전화 수지 다공체를 얻는 공정과, 상기 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 도금 처리를 실시하고, 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, 상기 도전화 수지 다공체는, 회전하는 전극 롤러에 의해 공급되고, 상기 전극 롤러는, 회전축의 일부에, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시가 슬라이딩 접촉함으로써 급전되고, 적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는, 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 제2017-240171호에 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 공정
을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서,
상기 전기 도금 처리에서는, 상기 도전화 수지 다공체는, 회전하는 전극 롤러에 의해 급전되고,
상기 전극 롤러는, 회전축의 일부에, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시가 슬라이딩 접촉함으로써 급전되고,
적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
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, 전기 도금 처리를 실시하여 금속 도금층을 형성하기 위한 도금 처리 장치로서,
도금조와,
회전축을 회전시킴으로써, 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하면서 상기 도전화 수지 다공체에 급전하는 것이 가능한 전극 롤러와,
상기 전극 롤러의 상기 회전축에 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시를 구비하고,
상기 급전 브러시는, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있고,
적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
도금 처리 장치이다.
도 1은 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 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 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4b는 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 도전화 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4c는 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 수지 다공체의 표면을 확대하여 본 확대 개략도이다.
도 4d는 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 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.
(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 부식되기 쉽다. 특히, 급전 브러시가 슬라이딩 특성을 개선하기 위해서 소결체로 만들어져 있는 경우, 급전 브러시의 표면이 다공질이 되기 때문에 부식이 더욱 촉진된다. 또한, 구리제의 급전 브러시는 내마모성이 낮기 때문에, 전극 롤러의 회전축과 계속 접촉함으로써 마모되어 마모분(abrasion powder)이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 급전 브러시를 빈번히 교환할 필요가 있어, 금속 다공체의 생산성이 저하된다는 문제가 있었다.
또한, 급전 브러시에 부식이 발생하거나, 마모분이 발생하거나 하면, 전극 롤러의 회전에 딸꾹질 현상(jerkiness)(회전 불량(rotational failure))이 발생하기 쉬워져 버린다. 특히, 전극 롤러의 딸꾹질 현상은 전극 롤러를 저속 회전시키고 있는 경우에 발생하기 쉽다. 단위 면적당의 중량이 적은 금속 다공체(도금 두께가 얇은 금속 다공체)를 제작할 때에 전극 롤러에 딸꾹질 현상이 발생하면, 도금 두께의 편차가 커져, 금속 다공체의 골격에 금이 생김으로써 강도가 저하하여, 금속 다공체의 품질이 저하될 우려가 있다.
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 있는 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치를 제공할 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 공정
을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서,
상기 전기 도금 처리에서는, 상기 도전화 수지 다공체는, 회전하는 전극 롤러에 의해 급전되고,
상기 전극 롤러는, 회전축의 일부에, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시가 슬라이딩 접촉함으로써 급전되고,
적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
금속 다공체의 제조 방법이다.
또한, 「주성분」이란, 질량 함유량이 가장 많은 성분을 말하고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에 있어서, 의도적 또는 불가피적으로 다른 성분이 포함되어 있어도 좋다.
상기 (1)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 금속 다공체의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 금속 다공체의 제조 방법을 제공할 수 있다. 급전 브러시가 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 급전 브러시의 내마모성이 향상되어 마모분의 발생량이 적어져, 전극 롤러의 회전이 안정된다. 또한, 전극 롤러의 회전축의 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 회전축의 부식이 억제되어, 전극 롤러의 회전이 안정된다. 전극 롤러의 회전축의 딸꾹질 현상이 억제됨으로써, 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 형성되는 금속 도금층의 두께의 편차가 적어진다. 그 결과, 금속 도금층의 두께가 얇은 금속 다공체를 제조하는 경우로서, 금속 다공체의 골격에 금이 생겨 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
(2) 상기 (1)에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 회전축이, 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에, 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 (2)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 철의 이온화 경향과 니켈의 이온화 경향의 차이가 작기 때문에, 이종 금속 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다. 또한, 니켈은 철보다도 내식성이 우수하기 때문에, 회전축의 부식을 보다 억제할 수 있다. 회전축의 부식이 억제됨으로써, 급전 브러시와 회전축의 사이의 마찰 저항을 작게 할 수 있어, 전극 롤러의 회전을 안정시킬 수 있다. 그 결과, 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
(3) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 회전축이, 심부(core portion)가 구리를 주성분으로 하는 재료이고, 상기 구리의 주위에 철을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있고, 또한, 상기 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (3)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 전극 롤러의 회전축의 심부가 구리를 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 전극 롤러로 급전할 때의 전기 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 회전축의 심부의 구리의 표면이 철에 의해 덮이고, 또한 철의 표면이 니켈에 의해 덮여 있기 때문에, 회전축의 표면은 고내식성을 갖고, 회전축의 표면이 소량씩 마모되었다고 해도 심부의 구리가 노출되는 일은 없다. 또한, 니켈의 이온화 경향과 철의 이온화 경향의 차이는, 니켈의 이온화 경향과 구리의 이온화 경향의 차이보다도 작기 때문에, 이종 금속의 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다. 이들에 따라, 회전축의 표면의 부식을 억제하여, 전극 롤러의 회전을 안정시킬 수 있고, 나아가서는 금속 다공체의 품질을 향상시킬 수 있다.
(4) 상기 (1) 내지 상기 (3) 중 어느 한 항에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 급전 브러시가, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제를 개재하여 상기 회전축과 슬라이딩 접촉(sliding contact)하고 있는 것이 바람직하다.
상기 (4)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 전극 롤러의 회전축과 급전 브러시의 마찰 저항을 작게 하여, 전극 롤러의 회전을 안정시킬 수 있다.
또한, 일반적으로, 전기를 흐르게 하는 것을 목적으로 한 부품간에 유동체를 도포하는 경우에는, 그 유동체 중에 금속분 등의 도전재를 혼합시켜, 유동체 그 자체에 도전성을 갖게 하는 수법이 취해진다. 그러나, 이 유동체에 상당하는 윤활제에 도전성의 금속분 등이 포함되어 있으면, 이 윤활제를 장기간 사용한 경우에 윤활제 중의 금속분이 산화하여 도전성이 현저하게 악화될 우려가 있다. 또한, 급전 브러시의 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 사이에 상기 금속분이 응집된 덩어리가 되어 축적됨으로써, 상기 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 접촉 면적이 저하하거나 할 우려가 있다.
이에 대하여, 상기 (4)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 윤활제에 도전성의 금속분이 포함되어 있지 않기 때문에, 금속분의 산화에 기인하여 도전성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 급전 브러시의 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 사이에, 금속분이 응집된 덩어리가 되어 축적되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 상기 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 접촉 면적이 저하하는 것을 방지할 수 있어, 안정된 상기 접촉 면적을 확보할 수 있다.
(5) 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 한 항에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 전극 롤러를 회전시킬 때에, 상기 회전축의 하방에 배치된 용기 내에 저류되어 있는 윤활제에 상기 회전축을 침지시키는 것이 바람직하다.
상기 (5)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 전극 롤러를 회전시킴으로써, 그 회전축의 외주 전체에 용기 내의 윤활제를 도포할 수 있다. 이 때문에, 간단한 구성에 의해, 급전 브러시의 상기 회전축과의 접촉면을, 윤활제를 개재하여 전극 롤러의 회전축에 슬라이딩 접촉시킬 수 있다. 또한, 상기 용기는 전극 롤러의 회전축의 하방에 배치되어 있기 때문에, 급전 브러시의 접촉면에서 발생한 마모분이 자중 등에 의해 낙하했을 때에, 그 낙하한 마모분을 상기 용기 내에 넣을 수 있다. 이에 따라, 메인터넌스 작업시에 상기 마모분을 용이하게 회수할 수 있다.
(6) 상기 (1) 내지 상기 (5) 중 어느 한 항에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 급전 브러시에서 발생한 열을, 상기 급전 브러시에 접속된 방열 부재에 의해 외부에 방열하는 것이 바람직하다.
상기 (6)에 기재된 발명의 양태에 의하면, 방열 부재에 의해, 급전 브러시의 온도가 상승하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 온도 상승에 기인하여 급전 브러시가 부식되는 것을 억제할 수 있다.
(7) 상기 (1) 내지 상기 (6) 중 어느 한 항에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 급전 브러시가 마모됨으로써 발생한 마모분을, 상기 급전 브러시의 상기 회전축과의 접촉면에 형성된 홈부에 의해 외부에 배출 안내하는 것이 바람직하다.
상기 (7)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 급전 브러시의 상기 회전축과의 접촉면과, 상기 회전축의 사이에, 상기 급전 브러시의 마모분이 응집된 덩어리로 되어 축적되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 접촉 면적이 저하하는 것을 억제할 수 있어, 안정된 접촉 면적을 확보할 수 있다.
(8) 상기 (7)에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 홈부가, 상기 회전축의 접선 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (8)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 홈부에 의해 상기 마모분을 효율적으로 외부에 배출 안내할 수 있기 때문에, 급전 브러시의 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 사이에, 상기 마모분이 응집된 덩어리로 되어 축적되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
(9) 상기 (1) 내지 상기 (8) 중 어느 한 항에 기재된 금속 다공체의 제조 방법은,
상기 급전 브러시를, 탄성 지지 부재에 의해 상기 회전축에 압압 탄성 지지하는 것이 바람직하다.
상기 (9)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 탄성 지지 부재에 의해, 급전 브러시의 접촉면과 전극 롤러의 회전축의 접촉면압을 높일 수 있다.
(10) 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,
회전축을 회전시킴으로써, 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하면서 상기 도전화 수지 다공체에 급전하는 것이 가능한 전극 롤러와,
상기 전극 롤러의 상기 회전축에 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시
를 구비하고,
상기 급전 브러시는, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있고,
적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
도금 처리 장치이다.
상기 (10)에 기재된 발명의 실시 형태에 의하면, 금속 다공체의 품질 및 생산성을 향상시키는 것이 가능한 도금 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 상기 (10)에 기재된 도금 처리 장치는, 상기 (1)에 기재된 금속 다공체의 제조 방법을 실시하는 것이 가능한 도금 처리 장치이다.
도금 처리 장치에 있어서, 급전 브러시가 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 급전 브러시의 내마모성이 향상되어 마모분의 발생량이 적어져, 전극 롤러의 회전이 안정된다. 또한, 전극 롤러의 회전축의 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 회전축의 부식이 억제되어, 전극 롤러의 회전이 안정된다. 전극 롤러의 회전축의 딸꾹질 현상이 억제됨으로써, 도전화 수지 다공체의 골격의 표면에 형성되는 금속 도금층의 두께의 편차가 적어진다. 그 결과, 금속 도금층의 두께가 얇은 금속 다공체를 제조하는 경우로서, 금속 다공체의 골격에 금이 생겨 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속 다공체의 품질을 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, 본 발명의 실시 형태에 따른 금속 다공체의 제조 방법에 의해 얻어지는 3차원 그물코 형상 구조의 골격을 갖는 금속 다공체(이하에서는, 간단히 「금속 다공체」라고도 기재함)를 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, 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 적층된 상태에서 케이스(24)의 내부에 배치된다. 정극판(21), 세퍼레이터(22) 및 부극판(23)의 적층체는, 권회된 상태에서 보유 지지되어 있다. 정극판(21)은, 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 형상인 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, 본 발명에 있어서 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라 적절히 설정할 수 있다.
상기 수지 발포체의 두께는, 예를 들면 1.0㎜ 이상, 2.5㎜ 이하이고, 바람직하게는 1.0㎜ 이상, 1.6㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 이상, 1.3㎜ 이하이다.
또한, 상기 수지 발포체의 평균 공경은, 예를 들면 250㎛ 이상, 500㎛ 이하이고, 바람직하게는 300㎛ 이상, 450㎛ 이하, 보다 바람직하게는 300㎛ 이상, 400㎛ 이하이다.
＜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/㎡ 이상, 15g/㎡ 이하, 바람직하게는 7g/㎡ 이상, 10g/㎡ 이하 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)의 골격의 표면에 전기 도금 처리에 의해 금속 도금층(4)을 형성하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
전기 도금 처리는, 상법에 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 골격의 표면의 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(36)를 구비하고 있다. 도전화 수지 다공체(3)는, 각 조(36)에 인접하여 배치된 복수의 이송 롤러(37) 및, 복수의 전극 롤러(38)에 의해 사이에 끼워진 상태에서 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, 그의 외주면의 일부에 슬라이딩 접촉하는 복수의 급전 브러시(51)에 의해 급전된다.
급전 브러시(51)는, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 대전류를 흐르게할 수 있도록, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있다. 또한, 급전 브러시(51)는, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 대하여 마모되도록 설계되어 있다. 종래는, 내마모성이 낮은 동제의 급전 브러시가 이용되고 있었지만, 본 실시 형태에서는 내마모성이 우수한 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 급전 브러시(51)가 구성되어 있기 때문에, 마모분의 발생량을 적게할 수 있다. 급전 브러시(51)의 마모분의 발생량이 적음으로써, 전극 롤러의 회전을 안정시킬 수 있다. 또한, 급전 브러시(51)의 마모의 진행이 느리기 때문에, 급전 브러시(51)의 교환 빈도를 적게할 수도 있다.
또한, 후술하는 윤활제를 개재하여 급전 브러시(51)와 회전축(38a)이 접촉하고 있는 경우에는, 급전 브러시(51)는 소결체에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
전극 롤러(38)의 회전축(38a)은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 회전축(38a)의 표면은 내마모성이나 내식성이 우수하다. 회전축(38a)의 내식성을 보다 높게 하기 위해서는, 회전축(38a)은 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에, 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 이루어지는 것인 것이 바람직하다. 니켈은 철보다도 내식성이 우수하기 때문에, 회전축(38a)의 내식성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 철의 이온화 경향과 니켈의 이온화 경향의 차가 작음으로써, 이종 금속의 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다.
전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 전기 저항을 작게 하기 위해서는, 회전축(38a)의 심부가 구리를 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있고, 상기 구리를 주성분으로 하는 재료의 주위에는 철을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있고, 또한, 상기 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에는 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있는 것이 바람직하다. 회전축(38a)의 심부가 구리를 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 회전축(38a)으로부터 전극 롤러(38)로 급전할 때의 전기 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 회전축(38a)의 표면은 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 내식성이 우수하다. 또한, 회전축(38a)의 표면의 니켈이 서서히 마모되었다고 해도, 니켈의 아래에는 철을 주성분으로 하는 재료가 있기 때문에, 심부의 구리가 노출되지 않도록 할 수 있다. 또한, 니켈의 이온화 경향과 철의 이온화 경향의 차이는, 니켈의 이온화 경향과 구리의 이온화 경향의 차이보다도 작기 때문에, 이종 금속의 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다.
각 급전 브러시(51)는, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 대하여 마모되도록 설계되어 있다. 각 급전 브러시(51)의 동마찰 계수는, 0.01 이상, 0.40 이하, 바람직하게는 0.10 이상, 0.30 이하이다. 급전 브러시(51)의 동마찰 계수가 0.01 이상인 경우에는, 급전 브러시를 비교적 저비용으로 얻을 수 있다. 또한, 급전 브러시(51)의 동마찰 계수가 0.40 이하임으로써, 슬라이딩성을 좋게 하여, 마모량을 적게할 수 있다.
도 7은, 복수의 급전 브러시(51)를 구비한 급전 장치(50)를 나타내는 단면도이다. 급전 장치(50)는, 전극 롤러(38)의 축방향의 양 단부에 각각 형성되어 있다. 본 실시 형태의 급전 장치(50)는, 복수(여기에서는 2개)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.
도 7에 나타내는 급전 장치(50)에 있어서 전극 롤러(38)의 회전축(38a)은, 심부가 구리를 주성분으로 하는 재료(383)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 구리를 주성분으로 하는 재료(383)의 주위에는 철을 주성분으로 하는 재료(382)가 피복되어 있고, 또한, 철을 주성분으로 하는 재료(382)의 주위에는 니켈을 주성분으로 하는 재료(381)가 피복되어 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 및 좌측의 2면에는, 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 않는다. 예를 들면, 본 실시 형태의 탄성 지지 부재(52)는, 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, 2개의 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)(후술)은, 대응하는 탄성 지지 부재(52)의 탄성 지지력에 의해, 도 7의 상측 및 좌측으로부터, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주면에 눌려 대어져 있다.
탄성 지지 부재(52)는, 도전성 및 방열성도 우수한 금속 부재에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 도금 처리 장치의 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 있다. 또한, 접촉면(51a)에는, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제(58)가 도포되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 「도전성의 금속분을 포함하지 않는다」란, 도전성의 금속분을 전혀 포함하지 않는 경우뿐만 아니라, 본 실시 형태의 효과를 발휘하는 범위에서, 도전성의 금속분이 다소 포함되어 있는 경우도 포함하는 의미이다.
윤활제(58)로서는, 액체의 윤활유, 또는 그리스가 이용된다. 본 실시 형태에서는, 윤활제(58)로서, 윤활유인 유동 파라핀이 이용된다. 여기에서, 파라핀(paraffin)이란, 탄화수소 화합물(유기 화합물)의 일종으로서, 탄소 원자의 수가 20 이상인 알칸(일반식이 CnH2n＋2의 쇄식 포화 탄화수소)의 총칭이며, 그 탄소수에 상관없이, 지방족 포화 탄화수소 CnH2n＋2 동의어로 여겨지는 경우도 있다. 또한, 파라핀은, 석유 원유로부터 증류나 정제 등의 공정을 거쳐 얻어지는 탄화수소류의 혼합물이고, 무색 투명의 액체이다. 유동 파라핀은, 원료가 되는 석유의 윤활유 유분(留分)에 포함되어 있는 방향족 탄화수소나 황 화합물 등의 불순물을 제거하고, 고도로 정제되어 있기 때문에, 순수한 탄화수소라고 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 금속 다공체의 제조 방법에 있어서, 유동 파라핀은, 탄화수소(탄소수가 15 이상, 20 이하 정도)의 혼합물(중량 평균 분자량 483)로서, 순도가 95％ 전후의 일급 상당의 시약을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 유동 파라핀의 밀도는, 바람직하게는 0.855g/ml 이상이고, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 0.87g/ml이다.
유동 파라핀의 점도는, 저점도를 40cSt 이상, 75cSt 이하, 중점도를 75cSt 이상, 300cSt 이하 및, 고점도를 300cSt 이상으로 한 경우, 취급하기 쉽다는 관점에서, 바람직하게는 저점도 내지 중점도 하한이다. 본 실시 형태에서는, 유동 파라핀의 점도는, 예를 들면 75.8cSt이고, 유동 파라핀의 동(動)점도는, 예를 들면 67.65cSt(40℃㎟/s일 때)이다.
윤활제(58)는, 케이스(53) 내의 하면에 있어서, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 하방에 배치된 용기(59) 내에 저류되어 있다. 용기(59)의 상측에는, 개구부(59a)가 형성되어 있다. 그리고, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 외주의 일부는, 개구부(59a)로부터 용기(59) 내의 윤활제(58)에 침지되어 있다. 이에 따라, 전극 롤러(38)를 회전시킴으로써, 회전축(38a)의 외주면 전체에 용기(59) 내의 윤활제(58)가 도포되기 때문에, 각 급전 브러시(51)는, 그의 접촉면(51a)이 윤활제(58)를 개재하여 회전축(38a)의 외주면에 슬라이딩 접촉함으로써, 회전축(38a)에 급전할 수 있다. 또한, 각 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)에서 발생한 마모분이 자중 등에 의해 낙하했을 때에, 그 낙하된 마모분을 개구부(59a)로부터 용기(59) 내에 넣을 수 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 8의 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 8의 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/㎠ 이상, 15A/㎠ 이하 정도, 바람직하게는 8A/㎠ 이상, 13A/㎠ 이하이다. 전류 밀도가 5A/㎠ 이상임으로써, 급전 장치(50) 전체를 작게 할 수 있다. 또한, 급전 장치(50)에서 대응하는 조(36)까지의 거리가 짧기 때문에, 전압 로스를 작게 할 수 있다. 전류 밀도가 15A/㎠ 이하임으로써, 급전 브러시(51)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
금속 도금층(4)의 단위 면적당의 중량은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 통상 150g/㎡ 이상, 400g/㎡ 이하 정도이고, 도전층(2)의 단위 면적당의 중량 및 금속 도금층(4)의 단위 면적당의 중량의 합계량으로서는, 바람직하게는 200g/㎡ 이상, 350g/㎡ 이하이다. 단위 면적당의 중량의 상기 합계량이 150g/㎡ 이상임으로써, 금속 다공체의 강도를 확보할 수 있다. 단위 면적당의 중량의 상기 합계량을 400g/㎡ 이하로 함으로써, 급전 브러시의 발열을 억제할 수 있다.
전기 도금 처리는, 본 실시 형태의 전기 도금 처리에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 예비 도금조를 이용한 도금 처리 방식이나, 예비 도금조와 인상(引上)식의 본 도금조를 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 이송 롤러(71) 및 제2 이송 롤러(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 전극 롤러(69) 및 제2 전극 롤러(75)의 회전축(69a) 및 회전축(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 불리해 지는 것이나 환원로의 로체 재질의 면에서 1000℃ 이하)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.
이상, 본 실시 형태에 있어서의 금속 다공체의 제조 방법 및, 도금 처리 장치에 의하면, 전기 도금 처리에 있어서, 급전 브러시(51)가 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있음으로써, 급전 브러시(51)의 내마모성이 향상되어 마모분의 발생량이 적어져, 전극 롤러(38)의 회전이 안정된다. 또한, 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 회전축(38a)의 부식이 억제되어, 전극 롤러(38)의 회전이 안정된다. 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 딸꾹질 현상이 억제됨으로써, 도전화 수지 다공체(3)의 골격의 표면에 형성되는 금속 도금층(4)의 두께의 편차가 적어진다. 그 결과, 금속 도금층(4)의 두께가 얇은 금속 다공체(10)를 제조하는 경우로서, 금속 다공체(10)의 골격에 금이 생겨 강도가 저하하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속 다공체(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 회전축(38a)이, 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에, 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 이루어지는 경우에는, 철의 이온화 경향과 니켈의 이온화 경향의 차이가 작기 때문에, 이종 금속 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다. 또한, 니켈은 철보다도 내식성이 우수하기 때문에, 회전축(38a)의 부식을 보다 억제할 수 있다. 회전축(38a)의 부식이 억제됨으로써, 급전 브러시(51)와 회전축(38a)의 사이의 마찰 저항을 작게 할 수 있어, 전극 롤러(38)의 회전을 안정시킬 수 있다. 그 결과, 금속 다공체(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 회전축(38a)이, 심부가 구리를 주성분으로 하는 재료이고, 상기 구리의 주위에 철을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있고, 또한, 상기 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있는 경우에는, 전극 롤러(38)로 급전할 때의 전기 저항을 작게할 수 있다. 회전축(38a)의 표면은 고내식성을 갖고 있고, 또한, 회전축(38a)의 표면이 소량씩 마모되었다고 해도 심부의 구리를 주성분으로 하는 재료가 노출되는 일은 없다. 또한, 니켈의 이온화 경향과 철의 이온화 경향의 차이는, 니켈의 이온화 경향과 구리의 이온화 경향의 차이보다도 작기 때문에, 이종 금속의 접촉에 의한 부식의 진행을 늦출 수 있다. 이들에 의해, 회전축(38a)의 표면의 부식을 억제하여, 전극 롤러(38)의 회전을 안정시킬 수 있고, 나아가서는 금속 다공체(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 급전 브러시(51)가, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제를 개재하여 회전축(38a)과 슬라이딩 접촉하고 있기 때문에, 급전 브러시(51)와 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 마찰 저항을 작게 하여, 전극 롤러(38)의 회전을 안정시킬 수 있다. 윤활제(58)에는, 도전성의 금속분이 포함되어 있지 않기 때문에, 금속분의 산화에 기인하는 윤활제의 도전성의 악화가 발생하지 않는다. 또한, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 사이에, 금속분이 응집된 덩어리가 되어 축적할 일도 없기 때문에, 상기 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접촉 면적이 저하하는 것을 방지할 수 있어, 안정된 상기 접촉 면적을 확보할 수 있다.
또한, 전극 롤러(38a)를 회전시킴으로써, 그 회전축(38a)의 외주면 전체에 용기(59) 내의 윤활제(58)를 도포할 수 있기 때문에, 간단한 구성에 의해, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)을, 윤활제(58)를 개재하여 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 슬라이딩 접촉시킬 수 있다. 또한, 용기(59)는 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 하방에 배치되어 있기 때문에, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)에서 발생한 마모분이 자중 등에 의해 낙하했을 때에, 그 낙하한 마모분을 개구부(59a)로부터 용기(59) 내에 넣을 수 있다. 이에 따라, 메인터넌스 작업시에 상기 마모분을 용이하게 회수할 수 있다.
또한, 전기 도금 처리에 있어서, 급전 브러시(51)에서 발생한 열을, 당해 급전 브러시(51)에 접속된 탄성 지지 부재(52) 및 고정판(56A, 56B)에 의해 외부에 방열할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시(51)의 온도가 상승하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 온도 상승에 기인하여 급전 브러시(51)가 부식하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 전기 도금 처리에 있어서, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)에서 발생한 마모분을, 당해 접촉면(51a)에 형성된 홈부(55)에 의해 외부에 배출 안내할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 사이에, 상기 마모분이 응집된 덩어리가 되어 축적되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 상기 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접촉 면적이 저하하는 것을 억제할 수 있어, 안정된 상기 접촉 면적을 확보할 수 있다.
또한, 홈부(55)는, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)이 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접선 방향(T)에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 형성되어 있기 때문에, 홈부(55)에 의해 상기 마모분을 효율적으로 외부에 배출 안내할 수 있다. 이에 따라, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 사이에, 상기 마모분이 응집된 덩어리가 되어 축적되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 전기 도금 처리에 있어서, 전극 롤러(38)의 축방향 양 단부에 형성된 회전축(38a) 각각에 급전 브러시(51)를 배치하고, 각 회전축(38a)에 대하여, 대응하는 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)을, 윤활제(58)를 개재하여 슬라이딩 접촉시키면서 급전한다. 이에 따라, 급전시에 있어서, 전극 롤러(38)의 축방향 양 단부에 있어서의 회전축(38a) 각각에 배치된 급전 브러시(51)에 의해, 적정한 전류 밀도 범위로 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 전기 도금 처리에 있어서, 급전 브러시(51)를, 탄성 지지 부재(52)에 의해 전극 롤러(38)의 회전축(38a)에 압압 탄성 지지하기 때문에, 급전 브러시(51)의 접촉면(51a)과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접촉면압을 높일 수 있다.
또한, 탄성 지지 부재(52)에 의해 상기 접촉면압을 높일 수 있기 때문에, 급전 브러시(51)가 소결체로 이루어지는 경우에는, 그 표면에 요철이 형성되는 것과 함께, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제(58)라도, 그 윤활제(58)의 층이 부분적으로(급전 브러시(51)의 국소 볼록부와 전극 롤러(38)의 접촉부에서) 얇아져, 도전성의 금속분이 포함되어 있지 않은 윤활제(58)라도, 전류의 흐름을 방해하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 급전 브러시에 소결체를 이용하는 것과, 탄성 지지 부재(52)에 의해 급전 브러시(51)의 접촉면과 전극 롤러(38)의 회전축(38a)의 접촉면압을 높이는 것과, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제(58)를 조합함으로써, 보다 한층, 현저한 효과를 발휘한다.
[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, 이번에 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 특허청구의 범위에 의해 나타나고, 특허청구의 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
381 : 니켈을 주성분으로 하는 재료
382 : 철을 주성분으로 하는 재료
383 : 구리를 주성분으로 하는 재료
39 : 도금욕
40 : 양극
50 : 급전 장치
51 : 급전 브러시
51a : 접촉면
52 : 탄성 지지 부재(방열 부재)
53 : 케이스
55 : 홈부
56A, 56B : 고정판(방열 부재)
57A, 57B : 볼트
58 : 윤활제
59 : 용기
59a : 개구부
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 (10)

  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 공정
    을 포함하는 금속 다공체의 제조 방법으로서,
    상기 전기 도금 처리에서는, 상기 도전화 수지 다공체는, 회전하는 전극 롤러에 의해 급전되고,
    상기 전극 롤러는, 회전축의 일부에, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성된 급전 브러시가 슬라이딩 접촉함으로써 급전되고,
    적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
    금속 다공체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은, 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에, 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 이루어지는, 금속 다공체의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전축은, 심부(core portion)가 구리를 주성분으로 하는 재료이고, 상기 구리의 주위에 철을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있고, 또한, 상기 철을 주성분으로 하는 재료의 주위에 니켈을 주성분으로 하는 재료가 피복되어 있는, 금속 다공체의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 브러시는, 도전성의 금속분을 포함하지 않는 윤활제를 개재하여 상기 회전축과 슬라이딩 접촉하고 있는, 금속 다공체의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 롤러를 회전시킬 때에, 상기 회전축의 하방에 배치된 용기 내에 저류되어 있는 윤활제에 상기 회전축을 침지시키는, 금속 다공체의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 브러시에서 발생한 열을, 상기 급전 브러시에 접속된 방열 부재에 의해 외부에 방열하는, 금속 다공체의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 브러시가 마모됨으로써 발생한 마모분(abrasion powder)을, 상기 급전 브러시의 상기 회전축과의 접촉면에 형성된 홈부(groove)에 의해 외부에 배출 안내하는, 금속 다공체의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈부는, 상기 회전축의 접선 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 형성되어 있는, 금속 다공체의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 브러시를, 탄성 지지 부재에 의해 상기 회전축에 압압 탄성 지지하는, 금속 다공체의 제조 방법.
  10. 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,
    회전축을 회전시킴으로써, 상기 도전화 수지 다공체를 상기 도금조에 이송하면서 상기 도전화 수지 다공체에 급전하는 것이 가능한 전극 롤러와,
    상기 전극 롤러의 상기 회전축에 슬라이딩 접촉하는 급전 브러시
    를 구비하고,
    상기 급전 브러시는, 철을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있고,
    적어도 상기 급전 브러시가 접촉하는 부분의 상기 회전축은, 적어도 표면이 철 또는 니켈을 주성분으로 하는 재료에 의해 구성되어 있는,
    도금 처리 장치.
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