亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法
【課題】被めっき物の量の多少に関わらず、めっき未着やフクレや剥離などの密着不良が発生しにくく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき被膜を得ることができるバレル電気めっき方法を提供する。
【解決手段】本発明は、金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、内壁面に陰極が設けられたバレル(4)内に被めっき物を収容する段階と、被めっき物を収容したバレルをめっき液に浸漬する段階と、バレルの中に配置された陽極(6)と陰極の間に電圧を印可すると共に、バレルを回転、揺動、又は振動させ、陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、を有することを特徴としている。
【解決手段】本発明は、金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、内壁面に陰極が設けられたバレル(4)内に被めっき物を収容する段階と、被めっき物を収容したバレルをめっき液に浸漬する段階と、バレルの中に配置された陽極(6)と陰極の間に電圧を印可すると共に、バレルを回転、揺動、又は振動させ、陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バレルめっき方法に関し、特に、ボルト、ねじ等の小物部品の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開昭４９−１３０号公報（特許文献１）には、メッキ槽におけるバーレル回転支持方法並びに装置が記載されている。ここに記載されているめっき装置は、被めっき物を収容するバレルと、このバレルの中に挿入され、被めっき物と接触される陰極と、バレルの外部に配置された陽極と、を有する。
図６は、従来のバレル電気めっき方法に使用されているバレルめっき装置の一例を模式的に示す断面図である。図６に示すように、従来のバレル電気めっき装置１００は、めっき槽１０２の中に回転自在に支持されたバレル１０４を有し、このバレル１０４の内部に被めっき物Ｗが収容される。また、陰極１０６は、バレル１０４に収容された被めっき物Ｗに接触するように、バレル１０４内に配置される。一方、陽極１０８は、めっき槽１０２の中の、バレル１０４の外部に配置される。めっきを行う際には、バレルを回転させながら、陽極１０８と陰極１０６の間に電圧が付与され、陽極１０８と、陰極１０６に接触した被めっき物Ｗの間に電流が流される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開昭４９−１３０号公報に記載されたバレルめっき装置を用いて電気めっきを行う場合、被めっき物は、バレルに挿入された陰極と接触することにより陰極電位にされる。従って、バレル内の被めっき物の数量が少ない場合には、陰極と被めっき物の接触、又は被めっき物同士の接触が十分に確保されず、一部の被めっき物が通電不良を起すいという問題がある。多数のめっき物のうちの一つでも通電不良が生じると、バイポーラ現象が発生して、めっき未着、密着不良、不均一なめっきの原因となり、良好なめっき被膜を得ることができなくなる。また、被めっき物が多い場合には、めっきに必要な総電流量が大きくなり、また、浴電圧も高くなる。この大きな電流が、バレル外部の陽極からバレルの壁面に設けられた穴を通って流れるため、そこに電流が集中し、焦げと呼ばれるめっき金属の異常析出が発生するという問題がある。
【０００５】
特に、昨今多く使用されている均一電着性タイプのノーシアンアルカリ亜鉛めっきや、亜鉛合金めっきでは、めっき添加剤の吸着力が強いためバイポーラ現象が発生しやすく、被めっき物に接触不良が発生した場合には、めっき未着や密着不良が顕著に発生するという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、被めっき物の量の多少に関わらず、めっき未着やフクレや剥離などの密着不良が発生しにくく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき被膜を得ることができるバレル電気めっき方法を提供することを目的としている。
特に、本発明は、亜鉛または亜鉛合金を、被めっき物に効率良くめっきすることができるバレル電気めっき方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、内壁面に陰極が設けられたバレル内に被めっき物を収容する段階と、被めっき物を収容したバレルをめっき液に浸漬する段階と、バレルの中に配置された陽極と陰極の間に電圧を印可すると共に、バレルを回転、揺動、又は振動させ、陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、バレルに収容された被めっき物は、バレルの内壁面に設けられた陰極に導通する。バレルはバレル駆動部により回転、揺動、又は振動される。また、陽極はバレルの中に配置され、陽極駆動部により回転、揺動、又は振動される。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、陰極がバレルの内壁面に設けられているので被めっき物と陰極との導通が確実に確保されると共に、陽極がバレルの中に配置され、陽極駆動部により回転、揺動、又は振動されるので、浴電圧の過度の上昇を防止することができる。これにより、被めっき物の量の多少に関わらず、良好なめっき被膜を得ることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、陽極に印可される電圧は、めっき液の中に浸漬された陽極電気接点を介して印加される。
このように構成された本発明によれば、陽極電気接点が、めっき液の中に浸漬されているので、バレルめっき装置全体の構成を簡単にすることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、陽極に印可される電圧は、チタン製の陽極電気接点を介して印加される。
このように構成された本発明によれば、陽極電気接点の接点部がめっき液の中に浸漬されていても、接点の接触抵抗を低く抑えることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、陽極は、円筒又は円柱形状である。
このように構成された本発明によれば、陽極を簡単に形成することができる。
本発明において、好ましくは、陽極は、不溶性陽極又は可溶性陽極である。
本発明において、好ましくは、陰極は、導電性を有する材料で形成されている。
【００１３】
本発明において、好ましくは、陰極は、銅、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、カーボン、又は導電性樹脂製である。
本発明において、好ましくは、めっき液は、バレルに設けられた陰極に形成された多数の穴を介してバレルに流入し又はバレルから流出される。
このように構成された本発明によれば、バレルをめっき液槽に浸けることにより、被めっき物をめっき液に浸けることができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、被めっき物は、バレルの内壁面全体を覆うように形成された陰極と接触する。
このように構成された本発明によれば、被めっき物と陰極との導通を、より確実にすることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、被めっき物は、バレル内に配置された三角柱状山型の邪魔板によって混合される。
このように構成された本発明によれば、バレル内の被めっき物を、より効果的に混合することができるので、形成されるめっき層をより均一にすることができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、バレルは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、又はテフロン（登録商標）製である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のバレル電気めっき方法によれば、被めっき物の量の多少に関わらず、めっき未着やフクレや剥離などの密着不良が発生しにくく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき被膜を得ることができる。
特に、本発明のバレル電気めっき方法によれば、亜鉛または亜鉛合金を、被めっき物に効率良くめっきすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の正面図である。
【図２】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の左側面図である。
【図３】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の右側面図である。
【図４】バレルの断面図である。
【図５】陽極にプラス電圧を付与する陽極電気接点の機構を示す図である。
【図６】従来のバレル電気めっき方法に使用されているバレルめっき装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明は、陽極をバレル内中央に配置し、陰極をバレル内壁面に配置し、陽極を回転、揺動、又は振動させ、バレル壁面の陰極を揺動、回転、又は振動させてめっきするバレル電気めっき装置を用いてめっきを行う亜鉛、亜鉛合金めっき方法により、常に被めっき品に通電されるようにした陰極接点の改善、極間距離の短縮による浴電圧の低下、及び電流集中の防止による電流密度の均一化を図ることができ、均一なめっき皮膜を得ることができるという知見に基づいて為されたものである。また、本発明は、バレル内に設置された陽極を回転させながらめっきすることにより、陽極電流効率の改善、浴電圧の上昇を防止することができ、皮膜の均一性、こげ防止効果をさらに高め、高電流密度作業が可能になると言う知見に基づいて為されたものである。
【００２０】
まず、図１乃至図５を参照して、本発明のバレル電気めっき方法を実施するために使用されるバレルめっき装置を説明する。図１はバレルめっき装置の正面図であり、図２は左側面図であり、図３は右側面図である。また、図４は、バレルの断面図である。図５は、陽極にプラス電圧を付与する陽極電気接点の機構を示す図である。
【００２１】
図１乃至３に示すように、バレルめっき装置１は、２枚のフレーム板２ａ、２ｂと、このフレーム板に対して揺動可能に支持され、陰極が設けられたバレル４と、このバレル４が揺動する中心軸線上に配置された陽極６と、バレル駆動部であるバレル駆動用モーター８と、陽極駆動部である陽極駆動用モーター１０と、陰極と陽極６の間に電圧を印可する電源部１１と、を有する。
【００２２】
バレルめっき装置１は、鉄製の不溶性陽極を使用した、バレル電気めっき装置である。この装置は、バレル４に、ボルト、ねじ等の小物物品を収容し、バレルめっき装置１を所定の位置までめっき液槽のめっき液の中に漬ける。次いで、陽極駆動用モーター１０を起動して陽極６を回転させながら、バレル４を所定の周期で揺動させると共に、陽極６とバレル４に設けられた陰極の間に電流を流すことにより、バレル４内の小物物品に亜鉛又は亜鉛合金めっきを施すものである。
【００２３】
電源部１１は、本実施形態においては、陰極と陽極６の間にパルス状の電圧を印可するパルス電源部である。
フレーム板２ａ、２ｂは、絶縁体で形成された２枚の平板であり、３本の連結棒２ｃ、２ｄ、２ｅにより、平行に連結されている。また、フレーム板２ａ、２ｂには、それらの間にバレル４を揺動可能に支持するための軸受けが設けられている。なお、本実施形態においては、フレーム板２ａ、２ｂは、ポリ塩化ビニル製である。
【００２４】
図４に示すように、バレル４は、両端に配置された２つの大径のバレル歯車１２と、これらを連結するように配置された金属製の薄板１４と、陽極カバー１６と、陰極端子１８と、邪魔板２０と、を有する。
【００２５】
薄板１４は、凹形に折り曲げられ、半八角形断面を有するバレルを形成し、被めっき物（図示せず）が、この内側に収容される。薄板１４は、多数の小穴が設けられた銅板であり、その内側表面は内壁面に設けられた陰極として機能する。使用時においては、めっき液は、薄板１４の多数の小穴を通って流入し、又は流出する。
【００２６】
なお、本実施形態においては、バレル自体を導電性を有する材料で形成して陰極を構成しているが、変形例として、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）等の絶縁体で形成されたバレルの内壁面に導体の陰極板を取り付けても良い。また、本実施形態においては、薄板１４は銅製であるが、他の金属として、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、或いは、カーボン、導電性樹脂によりバレル４を構成することもできる。
【００２７】
陽極カバー１６は、５枚の板状の部材で形成され、バレル４の中に配置される陽極６の概ね下半分を覆うように配置されている。この陽極カバー１６により、被めっき物の数量が多い場合等において、被めっき物の陽極６への偶発的な接触が防止される。陽極カバー１６には多数の小穴が形成されており、これらの小穴を通って、陽極から被めっき物に電流が流れるように構成されている。なお、本実施形態においては、陽極カバー１６はポリ塩化ビニル製である。
【００２８】
陰極端子１８は、薄板１４の両側から延びる金属製の細長い板であり、電源部１１のマイナス側の端子に接続される（図１）。
邪魔板２０は、折り曲げられた薄板１４の角部に配置された角柱状の部材であり、この邪魔板２０により、バレル４の内側に三角形状の断面の山を形成している。邪魔板２０は、バレル４の内側に山を形成することにより、バレル４が揺動された際に、被めっき物が良く混合されるようにしている。
【００２９】
図１乃至３に示すように、陽極６は、両端部の直径が小さく構成されている段付き軸状の鉄製の円柱であり、その両端部は各フレーム板２ａ、２ｂを貫通して延びている。これにより、陽極６は、フレーム板２ａ、２ｂに対して回転可能に支持されている。また、陽極６の一方の段部には陽極駆動用歯車２２が取り付けられている。変形例として、陽極６を中空に形成し、円筒状としても良い。また、陽極６は、プラスチック及び／又は金属で形成された中空円筒の表面に、可溶性又は不溶性の陽極材を交換可能に取り付けることにより構成することもできる。陽極には、鉄の他、ニッケル、亜鉛等を使用することができる。好ましくは、陽極６の表面にゴルフボールのディンプル状の凹凸を形成しておく。
【００３０】
図３に示すように、バレルめっき装置１の上部に配置された陽極駆動用モーター１０は、フレーム板２ｂに取り付けられた伝動用歯車２４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して陽極駆動用歯車２２を回転駆動する。これにより、陽極６が回転駆動される。
【００３１】
一方、図２に示すように、バレルめっき装置１の上部に配置されたバレル駆動用モーター８は、フレーム板２ａに取り付けられた伝動用歯車２６ａ、２６ｂを介してバレル歯車１２を駆動する。また、バレル歯車１２には、突起１２ａ、１２ｂが設けられている。バレル歯車１２が陽極６を中心に回転すると、突起１２ａ、１２ｂが移動され、これによりフレーム板２ａに回動可能に取り付けられたロッド２８が回動される。回動されたロッド２８の先端部は、その両側に配置されたマイクロスイッチ３０ａ、３０ｂをオン又はオフに切り替える。即ち、図２において、バレル歯車１２が反時計回りに回転されると、突起１２ａがロッド２８の下端部を左方向に押し、ロッド２８は時計回りに回動される。これにより、ロッド２８の上端部がマイクロスイッチ３０ａを押して、これをオンにする。マイクロスイッチ３０ａがオンにされると、バレル駆動用モーター８の回転が反転され、バレル歯車１２は時計回りに回転されるようになる。
【００３２】
バレル歯車１２が時計回りに回転されると、突起１２ｂがロッド２８の下端部を右方向に押し、ロッド２８は反時計回りに回動される。これにより、ロッド２８の上端部がマイクロスイッチ３０ｂを押して、これをオンにする。マイクロスイッチ３０ｂがオンにされると、バレル駆動用モーター８の回転が反転され、バレル歯車１２は再び反時計回りに回転されるようになる。以上の作用を繰り返すことにより、バレル４は、約９０゜の角度範囲に亘って揺動運動される。
【００３３】
次に、図５を参照して、陽極電気接点部の構成を説明する。
図５に示すように、陽極電気接点部は、棒状の陽極端子３２と、この陽極端子３２を付勢するコイルスプリング３４と、陽極６と接触する固定側の部材である固定側接点部材３６と、内部に陽極端子３２を通す絶縁スリーブ３８と、コイルスプリング３４による付勢力を調節するスプリング調節ボルト４０と、を有する。なお、使用時において、陽極電気接点部はめっき液の中に浸漬され、固定側接点部材３６に対して陽極６が摺動される。
【００３４】
陽極端子３２は、上部が細く形成された段付きの軸であり、その上端は電源部１１のプラス端子に接続され、下端には固定側接点部材３６が取り付けられている。また、陽極端子３２の細くなった上部は、コイルスプリング３４に通されており、陽極端子３２の段部がコイルスプリング３４の下端と係合されるようになっている。
【００３５】
固定側接点部材３６は、チタン製であり、陽極端子３２の下端部に螺合されている。また、固定側接点部材３６の底面は、陽極６の小径部と広い接触面積で摺動するように、円筒面に形成されている。陽極電気接点の固定側である固定側接点部材３６の底面と、陽極電気接点の可動側である鉄製の陽極６が接触しながら陽極６が回転される。これにより、電源部１１のプラス端子から陽極端子３２、固定側接点部材３６を介して陽極６に電流が流れる。
なお、変形例として、固定側接点部材３６及び／又は陽極電気接点の可動側を、チタン、チタン合金等の耐腐食性の金属材料で構成することもできる。
【００３６】
絶縁スリーブ３８は、ポリ塩化ビニル製のパイプであり、陽極端子３２及びコイルスプリング３４を覆うように配置される、また、スプリング調節ボルト４０は、中心にボアが形成されたポリ塩化ビニル製のボルト状の部材であり、絶縁スリーブ３８の上部に螺合されるように形成されている。スプリング調節ボルト４０は、そのボアに陽極端子３２が貫通され、スプリング調節ボルト４０の先端がコイルスプリング３４の上端を押圧するように配置される。このため、スプリング調節ボルト４０を回転させることにより、コイルスプリング３４を圧縮する力が変化し、固定側接点部材３６を陽極６に押し付ける力を調節することができる。
【００３７】
次に、バレルめっき装置１を使用した本発明のバレル電気めっき方法の一例を説明する。
まず、バレルめっき装置１のバレル４に、被めっき物である例えば鉄材のボルト、ねじ等の小物物品を入れる。これにより、各被めっき物は、バレル４の内壁面に直接接触して、又は、バレル４の内壁面に接触している他の被めっき物を介して陰極と導通される。なお、被めっき物である基体としては、鉄の他、ニッケル、銅などの各種金属、及びこれらの合金、あるいは亜鉛置換処理を施したアルミニウムなどの金属や合金が挙げられる。また、被めっき物としては、ボルト、ナット、ワッシャー、プレス小物品や直方体、円柱、円筒、球状物など種々の形状のものが挙げられる。
【００３８】
バレル４に被めっき物を入れた後、バレルめっき装置１を、めっき液が入れられためっき槽に所定の位置まで浸す。具体的には、バレル４及び陽極６が完全にめっき液に浸かり、バレル駆動用モーター８及び陽極駆動用モーター１０が、めっき液の液面よりも上方に位置するようにバレルめっき装置１をめっき液に浸す。なお、本発明に用いられる亜鉛、亜鉛合金めっき液としては、例えば、硫酸浴、アンモン浴、カリ浴などの酸性浴、アルカリノーシアン浴、アルカリシアン浴等のアルカリ浴が挙げられる。特に、亜鉛めっきでは、アルカリノーシアン浴(ＤｉｐｓｏｌＮＺ−２００，ＮＺ−１００，ＮＺ−８７浴)を用いるのが好ましい。
【００３９】
また、亜鉛合金めっきとしては、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−コバルト合金めっき等が挙げられる。特に、アルカリノーシアン浴からのニッケル共析率１２〜１８％の亜鉛−ニッケル合金めっき浴が好ましい。
【００４０】
次に、バレル駆動用モーター８及び陽極駆動用モーター１０を起動する。陽極６は、陽極駆動用モーター１０の駆動力により、陽極６の中心軸線を中心に約５０〜１００ｒｐｍで回転される。一方、バレル４のバレル歯車１２は、バレル駆動用モーター８の駆動力により約１ｒｐｍの回転速度で回転駆動され、約９０゜回動される毎に回転方向が反転されるように揺動される。
【００４１】
また、電源部１１により、陽極端子３２と陰極端子１８との間に例えばパルス状の５０Ａ−１０Ｖの電流を流す。これにより、電流は、陽極端子３２、固定側接点部材３６、陽極６、めっき液、被めっき物、陰極（バレル４の内壁面）を通って流れる。なお、陽極端子３２と陰極端子１８との間に流す電流は、直流でも良い。また、浴温は、めっき液に依存するが、一般的には１５〜５０゜Ｃ、好ましくは、２５〜３５゜Ｃとする。電流密度は、０．１〜１５Ａ／ｄｍ2、好ましくは、０．５〜５Ａ／ｄｍ2の電解条件で行うのがよい。なお、めっきを行う間は、濾過器(図示せず)を使用して、バレル４内のめっき液を循環させるのがよい。
【００４２】
さらに、バレル４が揺動されることにより、バレル４内の被めっき物が混合され、被めっき物の表面に均一なめっき層が形成される。また、バレル４内に設けられた邪魔板２０は、バレル４内における被めっき物の混合が促進され、より均一なめっき層が形成される。また、バレル４の内壁面が陰極を構成しているので、被めっき物の数量が少なく、被めっき物同士が接触していない状態であっても、被めっき物の陰極への導通が確保され、バイポーラ現象の発生が防止される。さらに、陽極６の周囲には陽極カバー１６が配置されているので、被めっき物の数量が多い場合でも、被めっき物の陽極６への直接接触が防止される。
【００４３】
また、めっき液に浸漬されている陽極６は回転されているので、陽極６の周囲にめっき液の流れが常に生成され、浴電圧（陽極端子３２と陰極端子１８の間の電圧）異常な上昇を防止することができる。さらに、陽極６がバレル４の中の、陰極に比較的近い位置に配置され、陽極６を囲むように被めっき物が配置されるので、陽極６の被めっき物に対する露出面積が大きくなり、電流集中による黒色析出物や、焦げの発生が防止される。
所定時間後、電源部１１による電圧の印加を停止し、バレルめっき装置１をめっき液槽から引き上げで、めっき作業を終了する。本方法により任意の厚さの亜鉛及び亜鉛合金めっきを形成することができるが、めっきの厚さは１μｍ以上であるのが好ましく、より好ましくは５〜２５μｍである。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明のバレル電気めっき方法を使用して、実際にめっきを行った実施例を説明する。
実施例１
陰極を銅板、陽極を鉄としたバレルめっき装置１（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、苛性ソーダ１２０ｇ／ｌ、ＮＺ−２００Ｓ（ディップソール株式会社製）１０ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間４０分、浴温２５゜Ｃとした。表１に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量１〜２０ｋｇの何れにおいても光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができた。
【表１】
【００４５】
実施例２
陰極を銅板、陽極をニッケルとしたバレルめっき装置１（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、ニッケル１．６ｇ／ｌ、苛性ソーダ１３０ｇ／ｌ、ＩＺ−２５２Ｓ（ディップソール株式会社製）５ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間５０分、浴温２５゜Ｃとした。表２に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量１〜２０ｋｇの何れにおいても光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができた。
【表２】
【００４６】
比較例１
次に、比較例として、図６に示した従来のバレルめっき装置を使用して亜鉛めっきを施した結果を説明する。
陰極を銅、陽極を鉄とした図６に示すバレルめっき装置（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、苛性ソーダ１２０ｇ／ｌ、ＮＺ−２００Ｓ（ディップソール株式会社製）１０ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間４０分、浴温２５゜Ｃとした。表３に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量２０ｋｇにおいては光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができたが、投入量１ｋｇ、５ｋｇではめっきが未着であり、投入量１０ｋｇではめっきにムラができた。
【表３】
【００４７】
比較例２
陰極を銅、陽極をニッケルとした図６に示した従来のバレルめっき装置（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、ニッケル１．６ｇ／ｌ、苛性ソーダ１３０ｇ／ｌ、ＩＺ−２５２Ｓ（ディップソール株式会社製）５ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間５０分、浴温２５゜Ｃとした。表４に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量２０ｋｇにおいては光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができたが、投入量１ｋｇ、５ｋｇではめっきが未着であり、投入量１０ｋｇではめっきにムラができた。
【表４】
【００４８】
以上のように、実施例１、２においては、被めっき物であるボルトの投入量が少ない場合であっても、常に陰極と被めっき物が接触しているため、めっき未着やめっき不良は発生していないが、従来のバレルめっき装置を使用した比較例１、２においては、被めっき物の投入量が少ない場合には、被めっき物と陰極が十分に接触していないため、めっき未着や、密着不良等のめっき不良が発生した。これは、陰極と十分な導通が得られていない被めっき物にバイポーラ現象が発生したためと考えられる。
【００４９】
本発明の実施形態の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法によれば、被めっき物の量に大きな影響を受けることなく、めっき未着やフクレ、剥離などの密着不良もなく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき皮膜を得ることができる。このように、本発明は、高品質な亜鉛めっきや亜鉛合金めっきを効率良く施すことができるので、自動車部品、家電部品等、幅広い用途が期待される。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、陽極は、バレルの中で回転されていたが、陽極が揺動又は振動されるようにバレルめっき装置を構成することもできる。
【００５１】
さらに、上述した実施形態においては、バレルは、揺動され、又は回転されていたが、バレルが振動されるように、バレルめっき装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置
２ａ、２ｂ フレーム板
２ｃ、２ｄ、２ｅ 連結棒
４ バレル
６ 陽極
８ バレル駆動用モーター（バレル駆動部）
１０ 陽極駆動用モーター（陽極駆動部）
１１ 電源部
１２ バレル歯車
１４ 薄板
１６ 陽極カバー
１８ 陰極端子
２０ 邪魔板
２２ 陽極駆動用歯車
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 伝動用歯車
２６ａ、２６ｂ 伝動用歯車
２８ ロッド
３０ａ、３０ｂ マイクロスイッチ
３２ 陽極端子
３４ コイルスプリング
３６ 固定側接点部材
３８ 絶縁スリーブ
４０ スプリング調節ボルト
１００ 従来のバレル電気めっき装置
１０２ めっき槽
１０４ バレル
１０６ 陰極
１０８ 陽極
Ｗ 被めっき物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バレルめっき方法に関し、特に、ボルト、ねじ等の小物部品の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開昭４９−１３０号公報（特許文献１）には、メッキ槽におけるバーレル回転支持方法並びに装置が記載されている。ここに記載されているめっき装置は、被めっき物を収容するバレルと、このバレルの中に挿入され、被めっき物と接触される陰極と、バレルの外部に配置された陽極と、を有する。
図６は、従来のバレル電気めっき方法に使用されているバレルめっき装置の一例を模式的に示す断面図である。図６に示すように、従来のバレル電気めっき装置１００は、めっき槽１０２の中に回転自在に支持されたバレル１０４を有し、このバレル１０４の内部に被めっき物Ｗが収容される。また、陰極１０６は、バレル１０４に収容された被めっき物Ｗに接触するように、バレル１０４内に配置される。一方、陽極１０８は、めっき槽１０２の中の、バレル１０４の外部に配置される。めっきを行う際には、バレルを回転させながら、陽極１０８と陰極１０６の間に電圧が付与され、陽極１０８と、陰極１０６に接触した被めっき物Ｗの間に電流が流される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開昭４９−１３０号公報に記載されたバレルめっき装置を用いて電気めっきを行う場合、被めっき物は、バレルに挿入された陰極と接触することにより陰極電位にされる。従って、バレル内の被めっき物の数量が少ない場合には、陰極と被めっき物の接触、又は被めっき物同士の接触が十分に確保されず、一部の被めっき物が通電不良を起すいという問題がある。多数のめっき物のうちの一つでも通電不良が生じると、バイポーラ現象が発生して、めっき未着、密着不良、不均一なめっきの原因となり、良好なめっき被膜を得ることができなくなる。また、被めっき物が多い場合には、めっきに必要な総電流量が大きくなり、また、浴電圧も高くなる。この大きな電流が、バレル外部の陽極からバレルの壁面に設けられた穴を通って流れるため、そこに電流が集中し、焦げと呼ばれるめっき金属の異常析出が発生するという問題がある。
【０００５】
特に、昨今多く使用されている均一電着性タイプのノーシアンアルカリ亜鉛めっきや、亜鉛合金めっきでは、めっき添加剤の吸着力が強いためバイポーラ現象が発生しやすく、被めっき物に接触不良が発生した場合には、めっき未着や密着不良が顕著に発生するという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、被めっき物の量の多少に関わらず、めっき未着やフクレや剥離などの密着不良が発生しにくく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき被膜を得ることができるバレル電気めっき方法を提供することを目的としている。
特に、本発明は、亜鉛または亜鉛合金を、被めっき物に効率良くめっきすることができるバレル電気めっき方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、内壁面に陰極が設けられたバレル内に被めっき物を収容する段階と、被めっき物を収容したバレルをめっき液に浸漬する段階と、バレルの中に配置された陽極と陰極の間に電圧を印可すると共に、バレルを回転、揺動、又は振動させ、陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、バレルに収容された被めっき物は、バレルの内壁面に設けられた陰極に導通する。バレルはバレル駆動部により回転、揺動、又は振動される。また、陽極はバレルの中に配置され、陽極駆動部により回転、揺動、又は振動される。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、陰極がバレルの内壁面に設けられているので被めっき物と陰極との導通が確実に確保されると共に、陽極がバレルの中に配置され、陽極駆動部により回転、揺動、又は振動されるので、浴電圧の過度の上昇を防止することができる。これにより、被めっき物の量の多少に関わらず、良好なめっき被膜を得ることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、陽極に印可される電圧は、めっき液の中に浸漬された陽極電気接点を介して印加される。
このように構成された本発明によれば、陽極電気接点が、めっき液の中に浸漬されているので、バレルめっき装置全体の構成を簡単にすることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、陽極に印可される電圧は、チタン製の陽極電気接点を介して印加される。
このように構成された本発明によれば、陽極電気接点の接点部がめっき液の中に浸漬されていても、接点の接触抵抗を低く抑えることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、陽極は、円筒又は円柱形状である。
このように構成された本発明によれば、陽極を簡単に形成することができる。
本発明において、好ましくは、陽極は、不溶性陽極又は可溶性陽極である。
本発明において、好ましくは、陰極は、導電性を有する材料で形成されている。
【００１３】
本発明において、好ましくは、陰極は、銅、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、カーボン、又は導電性樹脂製である。
本発明において、好ましくは、めっき液は、バレルに設けられた陰極に形成された多数の穴を介してバレルに流入し又はバレルから流出される。
このように構成された本発明によれば、バレルをめっき液槽に浸けることにより、被めっき物をめっき液に浸けることができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、被めっき物は、バレルの内壁面全体を覆うように形成された陰極と接触する。
このように構成された本発明によれば、被めっき物と陰極との導通を、より確実にすることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、被めっき物は、バレル内に配置された三角柱状山型の邪魔板によって混合される。
このように構成された本発明によれば、バレル内の被めっき物を、より効果的に混合することができるので、形成されるめっき層をより均一にすることができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、バレルは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、又はテフロン（登録商標）製である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のバレル電気めっき方法によれば、被めっき物の量の多少に関わらず、めっき未着やフクレや剥離などの密着不良が発生しにくく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき被膜を得ることができる。
特に、本発明のバレル電気めっき方法によれば、亜鉛または亜鉛合金を、被めっき物に効率良くめっきすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の正面図である。
【図２】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の左側面図である。
【図３】本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置の右側面図である。
【図４】バレルの断面図である。
【図５】陽極にプラス電圧を付与する陽極電気接点の機構を示す図である。
【図６】従来のバレル電気めっき方法に使用されているバレルめっき装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明は、陽極をバレル内中央に配置し、陰極をバレル内壁面に配置し、陽極を回転、揺動、又は振動させ、バレル壁面の陰極を揺動、回転、又は振動させてめっきするバレル電気めっき装置を用いてめっきを行う亜鉛、亜鉛合金めっき方法により、常に被めっき品に通電されるようにした陰極接点の改善、極間距離の短縮による浴電圧の低下、及び電流集中の防止による電流密度の均一化を図ることができ、均一なめっき皮膜を得ることができるという知見に基づいて為されたものである。また、本発明は、バレル内に設置された陽極を回転させながらめっきすることにより、陽極電流効率の改善、浴電圧の上昇を防止することができ、皮膜の均一性、こげ防止効果をさらに高め、高電流密度作業が可能になると言う知見に基づいて為されたものである。
【００２０】
まず、図１乃至図５を参照して、本発明のバレル電気めっき方法を実施するために使用されるバレルめっき装置を説明する。図１はバレルめっき装置の正面図であり、図２は左側面図であり、図３は右側面図である。また、図４は、バレルの断面図である。図５は、陽極にプラス電圧を付与する陽極電気接点の機構を示す図である。
【００２１】
図１乃至３に示すように、バレルめっき装置１は、２枚のフレーム板２ａ、２ｂと、このフレーム板に対して揺動可能に支持され、陰極が設けられたバレル４と、このバレル４が揺動する中心軸線上に配置された陽極６と、バレル駆動部であるバレル駆動用モーター８と、陽極駆動部である陽極駆動用モーター１０と、陰極と陽極６の間に電圧を印可する電源部１１と、を有する。
【００２２】
バレルめっき装置１は、鉄製の不溶性陽極を使用した、バレル電気めっき装置である。この装置は、バレル４に、ボルト、ねじ等の小物物品を収容し、バレルめっき装置１を所定の位置までめっき液槽のめっき液の中に漬ける。次いで、陽極駆動用モーター１０を起動して陽極６を回転させながら、バレル４を所定の周期で揺動させると共に、陽極６とバレル４に設けられた陰極の間に電流を流すことにより、バレル４内の小物物品に亜鉛又は亜鉛合金めっきを施すものである。
【００２３】
電源部１１は、本実施形態においては、陰極と陽極６の間にパルス状の電圧を印可するパルス電源部である。
フレーム板２ａ、２ｂは、絶縁体で形成された２枚の平板であり、３本の連結棒２ｃ、２ｄ、２ｅにより、平行に連結されている。また、フレーム板２ａ、２ｂには、それらの間にバレル４を揺動可能に支持するための軸受けが設けられている。なお、本実施形態においては、フレーム板２ａ、２ｂは、ポリ塩化ビニル製である。
【００２４】
図４に示すように、バレル４は、両端に配置された２つの大径のバレル歯車１２と、これらを連結するように配置された金属製の薄板１４と、陽極カバー１６と、陰極端子１８と、邪魔板２０と、を有する。
【００２５】
薄板１４は、凹形に折り曲げられ、半八角形断面を有するバレルを形成し、被めっき物（図示せず）が、この内側に収容される。薄板１４は、多数の小穴が設けられた銅板であり、その内側表面は内壁面に設けられた陰極として機能する。使用時においては、めっき液は、薄板１４の多数の小穴を通って流入し、又は流出する。
【００２６】
なお、本実施形態においては、バレル自体を導電性を有する材料で形成して陰極を構成しているが、変形例として、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）等の絶縁体で形成されたバレルの内壁面に導体の陰極板を取り付けても良い。また、本実施形態においては、薄板１４は銅製であるが、他の金属として、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、或いは、カーボン、導電性樹脂によりバレル４を構成することもできる。
【００２７】
陽極カバー１６は、５枚の板状の部材で形成され、バレル４の中に配置される陽極６の概ね下半分を覆うように配置されている。この陽極カバー１６により、被めっき物の数量が多い場合等において、被めっき物の陽極６への偶発的な接触が防止される。陽極カバー１６には多数の小穴が形成されており、これらの小穴を通って、陽極から被めっき物に電流が流れるように構成されている。なお、本実施形態においては、陽極カバー１６はポリ塩化ビニル製である。
【００２８】
陰極端子１８は、薄板１４の両側から延びる金属製の細長い板であり、電源部１１のマイナス側の端子に接続される（図１）。
邪魔板２０は、折り曲げられた薄板１４の角部に配置された角柱状の部材であり、この邪魔板２０により、バレル４の内側に三角形状の断面の山を形成している。邪魔板２０は、バレル４の内側に山を形成することにより、バレル４が揺動された際に、被めっき物が良く混合されるようにしている。
【００２９】
図１乃至３に示すように、陽極６は、両端部の直径が小さく構成されている段付き軸状の鉄製の円柱であり、その両端部は各フレーム板２ａ、２ｂを貫通して延びている。これにより、陽極６は、フレーム板２ａ、２ｂに対して回転可能に支持されている。また、陽極６の一方の段部には陽極駆動用歯車２２が取り付けられている。変形例として、陽極６を中空に形成し、円筒状としても良い。また、陽極６は、プラスチック及び／又は金属で形成された中空円筒の表面に、可溶性又は不溶性の陽極材を交換可能に取り付けることにより構成することもできる。陽極には、鉄の他、ニッケル、亜鉛等を使用することができる。好ましくは、陽極６の表面にゴルフボールのディンプル状の凹凸を形成しておく。
【００３０】
図３に示すように、バレルめっき装置１の上部に配置された陽極駆動用モーター１０は、フレーム板２ｂに取り付けられた伝動用歯車２４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して陽極駆動用歯車２２を回転駆動する。これにより、陽極６が回転駆動される。
【００３１】
一方、図２に示すように、バレルめっき装置１の上部に配置されたバレル駆動用モーター８は、フレーム板２ａに取り付けられた伝動用歯車２６ａ、２６ｂを介してバレル歯車１２を駆動する。また、バレル歯車１２には、突起１２ａ、１２ｂが設けられている。バレル歯車１２が陽極６を中心に回転すると、突起１２ａ、１２ｂが移動され、これによりフレーム板２ａに回動可能に取り付けられたロッド２８が回動される。回動されたロッド２８の先端部は、その両側に配置されたマイクロスイッチ３０ａ、３０ｂをオン又はオフに切り替える。即ち、図２において、バレル歯車１２が反時計回りに回転されると、突起１２ａがロッド２８の下端部を左方向に押し、ロッド２８は時計回りに回動される。これにより、ロッド２８の上端部がマイクロスイッチ３０ａを押して、これをオンにする。マイクロスイッチ３０ａがオンにされると、バレル駆動用モーター８の回転が反転され、バレル歯車１２は時計回りに回転されるようになる。
【００３２】
バレル歯車１２が時計回りに回転されると、突起１２ｂがロッド２８の下端部を右方向に押し、ロッド２８は反時計回りに回動される。これにより、ロッド２８の上端部がマイクロスイッチ３０ｂを押して、これをオンにする。マイクロスイッチ３０ｂがオンにされると、バレル駆動用モーター８の回転が反転され、バレル歯車１２は再び反時計回りに回転されるようになる。以上の作用を繰り返すことにより、バレル４は、約９０゜の角度範囲に亘って揺動運動される。
【００３３】
次に、図５を参照して、陽極電気接点部の構成を説明する。
図５に示すように、陽極電気接点部は、棒状の陽極端子３２と、この陽極端子３２を付勢するコイルスプリング３４と、陽極６と接触する固定側の部材である固定側接点部材３６と、内部に陽極端子３２を通す絶縁スリーブ３８と、コイルスプリング３４による付勢力を調節するスプリング調節ボルト４０と、を有する。なお、使用時において、陽極電気接点部はめっき液の中に浸漬され、固定側接点部材３６に対して陽極６が摺動される。
【００３４】
陽極端子３２は、上部が細く形成された段付きの軸であり、その上端は電源部１１のプラス端子に接続され、下端には固定側接点部材３６が取り付けられている。また、陽極端子３２の細くなった上部は、コイルスプリング３４に通されており、陽極端子３２の段部がコイルスプリング３４の下端と係合されるようになっている。
【００３５】
固定側接点部材３６は、チタン製であり、陽極端子３２の下端部に螺合されている。また、固定側接点部材３６の底面は、陽極６の小径部と広い接触面積で摺動するように、円筒面に形成されている。陽極電気接点の固定側である固定側接点部材３６の底面と、陽極電気接点の可動側である鉄製の陽極６が接触しながら陽極６が回転される。これにより、電源部１１のプラス端子から陽極端子３２、固定側接点部材３６を介して陽極６に電流が流れる。
なお、変形例として、固定側接点部材３６及び／又は陽極電気接点の可動側を、チタン、チタン合金等の耐腐食性の金属材料で構成することもできる。
【００３６】
絶縁スリーブ３８は、ポリ塩化ビニル製のパイプであり、陽極端子３２及びコイルスプリング３４を覆うように配置される、また、スプリング調節ボルト４０は、中心にボアが形成されたポリ塩化ビニル製のボルト状の部材であり、絶縁スリーブ３８の上部に螺合されるように形成されている。スプリング調節ボルト４０は、そのボアに陽極端子３２が貫通され、スプリング調節ボルト４０の先端がコイルスプリング３４の上端を押圧するように配置される。このため、スプリング調節ボルト４０を回転させることにより、コイルスプリング３４を圧縮する力が変化し、固定側接点部材３６を陽極６に押し付ける力を調節することができる。
【００３７】
次に、バレルめっき装置１を使用した本発明のバレル電気めっき方法の一例を説明する。
まず、バレルめっき装置１のバレル４に、被めっき物である例えば鉄材のボルト、ねじ等の小物物品を入れる。これにより、各被めっき物は、バレル４の内壁面に直接接触して、又は、バレル４の内壁面に接触している他の被めっき物を介して陰極と導通される。なお、被めっき物である基体としては、鉄の他、ニッケル、銅などの各種金属、及びこれらの合金、あるいは亜鉛置換処理を施したアルミニウムなどの金属や合金が挙げられる。また、被めっき物としては、ボルト、ナット、ワッシャー、プレス小物品や直方体、円柱、円筒、球状物など種々の形状のものが挙げられる。
【００３８】
バレル４に被めっき物を入れた後、バレルめっき装置１を、めっき液が入れられためっき槽に所定の位置まで浸す。具体的には、バレル４及び陽極６が完全にめっき液に浸かり、バレル駆動用モーター８及び陽極駆動用モーター１０が、めっき液の液面よりも上方に位置するようにバレルめっき装置１をめっき液に浸す。なお、本発明に用いられる亜鉛、亜鉛合金めっき液としては、例えば、硫酸浴、アンモン浴、カリ浴などの酸性浴、アルカリノーシアン浴、アルカリシアン浴等のアルカリ浴が挙げられる。特に、亜鉛めっきでは、アルカリノーシアン浴(ＤｉｐｓｏｌＮＺ−２００，ＮＺ−１００，ＮＺ−８７浴)を用いるのが好ましい。
【００３９】
また、亜鉛合金めっきとしては、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−コバルト合金めっき等が挙げられる。特に、アルカリノーシアン浴からのニッケル共析率１２〜１８％の亜鉛−ニッケル合金めっき浴が好ましい。
【００４０】
次に、バレル駆動用モーター８及び陽極駆動用モーター１０を起動する。陽極６は、陽極駆動用モーター１０の駆動力により、陽極６の中心軸線を中心に約５０〜１００ｒｐｍで回転される。一方、バレル４のバレル歯車１２は、バレル駆動用モーター８の駆動力により約１ｒｐｍの回転速度で回転駆動され、約９０゜回動される毎に回転方向が反転されるように揺動される。
【００４１】
また、電源部１１により、陽極端子３２と陰極端子１８との間に例えばパルス状の５０Ａ−１０Ｖの電流を流す。これにより、電流は、陽極端子３２、固定側接点部材３６、陽極６、めっき液、被めっき物、陰極（バレル４の内壁面）を通って流れる。なお、陽極端子３２と陰極端子１８との間に流す電流は、直流でも良い。また、浴温は、めっき液に依存するが、一般的には１５〜５０゜Ｃ、好ましくは、２５〜３５゜Ｃとする。電流密度は、０．１〜１５Ａ／ｄｍ2、好ましくは、０．５〜５Ａ／ｄｍ2の電解条件で行うのがよい。なお、めっきを行う間は、濾過器(図示せず)を使用して、バレル４内のめっき液を循環させるのがよい。
【００４２】
さらに、バレル４が揺動されることにより、バレル４内の被めっき物が混合され、被めっき物の表面に均一なめっき層が形成される。また、バレル４内に設けられた邪魔板２０は、バレル４内における被めっき物の混合が促進され、より均一なめっき層が形成される。また、バレル４の内壁面が陰極を構成しているので、被めっき物の数量が少なく、被めっき物同士が接触していない状態であっても、被めっき物の陰極への導通が確保され、バイポーラ現象の発生が防止される。さらに、陽極６の周囲には陽極カバー１６が配置されているので、被めっき物の数量が多い場合でも、被めっき物の陽極６への直接接触が防止される。
【００４３】
また、めっき液に浸漬されている陽極６は回転されているので、陽極６の周囲にめっき液の流れが常に生成され、浴電圧（陽極端子３２と陰極端子１８の間の電圧）異常な上昇を防止することができる。さらに、陽極６がバレル４の中の、陰極に比較的近い位置に配置され、陽極６を囲むように被めっき物が配置されるので、陽極６の被めっき物に対する露出面積が大きくなり、電流集中による黒色析出物や、焦げの発生が防止される。
所定時間後、電源部１１による電圧の印加を停止し、バレルめっき装置１をめっき液槽から引き上げで、めっき作業を終了する。本方法により任意の厚さの亜鉛及び亜鉛合金めっきを形成することができるが、めっきの厚さは１μｍ以上であるのが好ましく、より好ましくは５〜２５μｍである。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明のバレル電気めっき方法を使用して、実際にめっきを行った実施例を説明する。
実施例１
陰極を銅板、陽極を鉄としたバレルめっき装置１（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、苛性ソーダ１２０ｇ／ｌ、ＮＺ−２００Ｓ（ディップソール株式会社製）１０ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間４０分、浴温２５゜Ｃとした。表１に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量１〜２０ｋｇの何れにおいても光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができた。
【表１】
【００４５】
実施例２
陰極を銅板、陽極をニッケルとしたバレルめっき装置１（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、ニッケル１．６ｇ／ｌ、苛性ソーダ１３０ｇ／ｌ、ＩＺ−２５２Ｓ（ディップソール株式会社製）５ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間５０分、浴温２５゜Ｃとした。表２に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量１〜２０ｋｇの何れにおいても光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができた。
【表２】
【００４６】
比較例１
次に、比較例として、図６に示した従来のバレルめっき装置を使用して亜鉛めっきを施した結果を説明する。
陰極を銅、陽極を鉄とした図６に示すバレルめっき装置（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、苛性ソーダ１２０ｇ／ｌ、ＮＺ−２００Ｓ（ディップソール株式会社製）１０ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間４０分、浴温２５゜Ｃとした。表３に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量２０ｋｇにおいては光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができたが、投入量１ｋｇ、５ｋｇではめっきが未着であり、投入量１０ｋｇではめっきにムラができた。
【表３】
【００４７】
比較例２
陰極を銅、陽極をニッケルとした図６に示した従来のバレルめっき装置（２０ｋｇバレル）を使用して、Ｍ８のボルトに亜鉛めっきを施した。ボルトの投入量は、１〜２０ｋｇの間で変化させた。まず、前処理として、アルカリ脱脂、アルカリ電解洗浄及び酸洗を行った。また、めっき浴の組成は、亜鉛８ｇ／ｌ、ニッケル１．６ｇ／ｌ、苛性ソーダ１３０ｇ／ｌ、ＩＺ−２５２Ｓ（ディップソール株式会社製）５ｍｌ／ｌを使用した。
めっき条件は、電流密度１Ａ／ｄｍ2、めっき時間５０分、浴温２５゜Ｃとした。表４に示すように、亜鉛めっきを施した結果として、投入量２０ｋｇにおいては光沢のある亜鉛めっき皮膜を得ることができたが、投入量１ｋｇ、５ｋｇではめっきが未着であり、投入量１０ｋｇではめっきにムラができた。
【表４】
【００４８】
以上のように、実施例１、２においては、被めっき物であるボルトの投入量が少ない場合であっても、常に陰極と被めっき物が接触しているため、めっき未着やめっき不良は発生していないが、従来のバレルめっき装置を使用した比較例１、２においては、被めっき物の投入量が少ない場合には、被めっき物と陰極が十分に接触していないため、めっき未着や、密着不良等のめっき不良が発生した。これは、陰極と十分な導通が得られていない被めっき物にバイポーラ現象が発生したためと考えられる。
【００４９】
本発明の実施形態の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法によれば、被めっき物の量に大きな影響を受けることなく、めっき未着やフクレ、剥離などの密着不良もなく、めっき皮膜にこげや光沢不良のない均一なめっき皮膜を得ることができる。このように、本発明は、高品質な亜鉛めっきや亜鉛合金めっきを効率良く施すことができるので、自動車部品、家電部品等、幅広い用途が期待される。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、陽極は、バレルの中で回転されていたが、陽極が揺動又は振動されるようにバレルめっき装置を構成することもできる。
【００５１】
さらに、上述した実施形態においては、バレルは、揺動され、又は回転されていたが、バレルが振動されるように、バレルめっき装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 本発明のバレル電気めっき方法に使用されるバレルめっき装置
２ａ、２ｂ フレーム板
２ｃ、２ｄ、２ｅ 連結棒
４ バレル
６ 陽極
８ バレル駆動用モーター（バレル駆動部）
１０ 陽極駆動用モーター（陽極駆動部）
１１ 電源部
１２ バレル歯車
１４ 薄板
１６ 陽極カバー
１８ 陰極端子
２０ 邪魔板
２２ 陽極駆動用歯車
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 伝動用歯車
２６ａ、２６ｂ 伝動用歯車
２８ ロッド
３０ａ、３０ｂ マイクロスイッチ
３２ 陽極端子
３４ コイルスプリング
３６ 固定側接点部材
３８ 絶縁スリーブ
４０ スプリング調節ボルト
１００ 従来のバレル電気めっき装置
１０２ めっき槽
１０４ バレル
１０６ 陰極
１０８ 陽極
Ｗ 被めっき物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、
内壁面に陰極が設けられたバレル内に被めっき物を収容する段階と、
被めっき物を収容した上記バレルをめっき液に浸漬する段階と、
上記バレルの中に配置された陽極と上記陰極の間に電圧を印可すると共に、上記バレルを回転、揺動、又は振動させ、上記陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、
を有することを特徴とする亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項２】
上記陽極に印可される電圧は、めっき液の中に浸漬された陽極電気接点を介して印加される請求項１記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項３】
上記陽極に印可される電圧は、チタン製の陽極電気接点を介して印加される請求項１又は２記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項４】
上記陽極は、円筒又は円柱形状である請求項１乃至３の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項５】
上記陽極は、不溶性陽極又は可溶性陽極である請求項１乃至４の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項６】
上記陰極は、導電性を有する材料で形成されている請求項１乃至５の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項７】
上記陰極は、銅、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、カーボン、又は導電性樹脂製である請求項１乃至６の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項８】
上記めっき液は、上記バレルに設けられた陰極に形成された多数の穴を介して上記バレルに流入し又は上記バレルから流出される請求項１乃至７の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項９】
被めっき物は、上記バレルの内壁面全体を覆うように形成された陰極と接触する請求項１乃至８の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１０】
被めっき物は、上記バレル内に配置された三角柱状山型の邪魔板によって混合される請求項１乃至９の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１１】
上記バレルは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、又はテフロン（登録商標）製である請求項１乃至１０の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１２】
さらに、上記陰極と上記陽極の間に印加される電圧は、パルス状に変化される請求項１乃至１１の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１】
金属の表面に亜鉛または亜鉛合金めっきを施すバレル電気めっき方法であって、
内壁面に陰極が設けられたバレル内に被めっき物を収容する段階と、
被めっき物を収容した上記バレルをめっき液に浸漬する段階と、
上記バレルの中に配置された陽極と上記陰極の間に電圧を印可すると共に、上記バレルを回転、揺動、又は振動させ、上記陽極を回転、揺動、又は振動させる段階と、
を有することを特徴とする亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項２】
上記陽極に印可される電圧は、めっき液の中に浸漬された陽極電気接点を介して印加される請求項１記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項３】
上記陽極に印可される電圧は、チタン製の陽極電気接点を介して印加される請求項１又は２記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項４】
上記陽極は、円筒又は円柱形状である請求項１乃至３の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項５】
上記陽極は、不溶性陽極又は可溶性陽極である請求項１乃至４の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項６】
上記陰極は、導電性を有する材料で形成されている請求項１乃至５の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項７】
上記陰極は、銅、金、鉄、ニッケル、ステンレス、チタン、カーボン、又は導電性樹脂製である請求項１乃至６の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項８】
上記めっき液は、上記バレルに設けられた陰極に形成された多数の穴を介して上記バレルに流入し又は上記バレルから流出される請求項１乃至７の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項９】
被めっき物は、上記バレルの内壁面全体を覆うように形成された陰極と接触する請求項１乃至８の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１０】
被めっき物は、上記バレル内に配置された三角柱状山型の邪魔板によって混合される請求項１乃至９の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１１】
上記バレルは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、又はテフロン（登録商標）製である請求項１乃至１０の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【請求項１２】
さらに、上記陰極と上記陽極の間に印加される電圧は、パルス状に変化される請求項１乃至１１の何れか１項に記載の亜鉛または亜鉛合金バレル電気めっき方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−８４７９９（Ｐ２０１１−８４７９９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４０４２８（Ｐ２００９−２４０４２８）
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００１０９６５７）ディップソール株式会社 (25)
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００１０９６５７）ディップソール株式会社 (25)
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