金属箔用通電ロール
【課題】厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理において、通電ロールと金属箔との間の通電量を増大させて電気メッキ処理の性能向上を図ることが可能な金属箔用通電ロールを提供する。
【解決手段】通電ロール１０とバックアップロール１１は、一対の不溶性電極１４の出入口近傍にそれぞれ設置されている。通電ロール１０は金属製とされ、電源１７を介してブスバー１３と接続されている。通電ロール１０のロールたわみ率は０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つ通電ロール１０のロール表面粗度は０．２μｍ以上０．３μｍ以下とされている。これにより、通電ロール１０と金属箔Ｓとの間の通電量が３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大し、高品質のメッキが可能となると共に、電気メッキセル２０の総数を大幅に削減することができる。
【解決手段】通電ロール１０とバックアップロール１１は、一対の不溶性電極１４の出入口近傍にそれぞれ設置されている。通電ロール１０は金属製とされ、電源１７を介してブスバー１３と接続されている。通電ロール１０のロールたわみ率は０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つ通電ロール１０のロール表面粗度は０．２μｍ以上０．３μｍ以下とされている。これにより、通電ロール１０と金属箔Ｓとの間の通電量が３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大し、高品質のメッキが可能となると共に、電気メッキセル２０の総数を大幅に削減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
不溶性電極方式の横型電気メッキセルは、水平方向に搬送される金属箔を挟んで対向配置された一対の不溶性電極と、一対の不溶性電極の出入口近傍にそれぞれ配置された通電ロール及びバックアップロールとを備え、一対の不溶性電極間はメッキ液で満たされている。一対の不溶性電極を陽極、通電ロールを介して通電される金属箔を陰極として電圧を印加すると、陰極で還元反応が起こり、金属箔にメッキ皮膜が形成される。
【０００３】
通電ロールと金属箔との間の均一な接触が阻害されて接触面積が減少した場合、電流密度が局部的に集中し、アークスポットと呼ばれるメッキ異常部が発生しやすくなる。また、通電ロールの表面が粗くなると、ロール表面模様が金属箔へ転写されるおそれがある。特に、厚み３０μｍ以下の金属箔では高い表面品質が要求されるため、通電ロールの表面粗度が重要となる。そこで、特許文献１では、ガスレーザなどの高密度エネルギー源を用いて、ロール表面の中心線平均粗さＲａ、最大高さＲｍａｘ、及び１０点平均粗さＲｚを所定範囲内に調整することで、帯鋼（金属箔）面におけるアークスポットの発生を抑止するコンダクタロール（通電ロール）の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１２９９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通電ロールと金属箔とが均一に接触するためには、上述した通電ロールの表面粗度に加えて、通電ロールの剛性が重要となる。通電ロール５０をバックアップロール５１に押し付けて金属箔Ｓに通電する際、図５に示すように、通電ロール５０の剛性が低いと、通電ロール５０が変形し、通電ロール５０と金属箔Ｓとの間に間隙が生じる。その結果、通電ロール５０と金属箔Ｓとの間の電気抵抗が増大し、通電量が頭打ちとなる。因みに、厚みが３０μｍ以下の金属箔を電気メッキ処理した場合、金属箔の板幅１ｍｍ当たり２Ａ程度の通電量となる。このため、従来の電気メッキ設備では、数多くの電気メッキセルを連設する必要があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理において、通電ロールと金属箔との間の通電量を増大させて電気メッキ処理の性能向上を図ることが可能な金属箔用通電ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールであって、ロールたわみ率が０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度が０．２μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
ここで、「ロールたわみ率」は、両端が支持された通電ロールのロール部に総重量１ｋｇの等分布荷重を負荷した場合の支点間中央のたわみ量のことである。また、「ロール表面粗度」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されている算術平均粗さＲａのことである。
【０００９】
本発明では、高い表面品質が要求される厚み３０μｍ以下の金属箔を対象としており、通電ロールと金属箔との間の通電量を増大させることにより電気メッキ処理の性能向上を図るものである。具体的には、通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とすることにより、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大させることができる。なお、「Ａ／ｍｍ」は、金属箔の板幅１ｍｍ当たりの電流値を表している。
【００１０】
また、本発明に係る金属箔用通電ロールでは、前記金属箔が銅箔あるいはアルミニウム箔、且つメッキが錫メッキであることを好適とする。
【発明の効果】
【００１１】
通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とすることにより、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大することができる。その結果、電気メッキ処理の性能が向上し、高品質のメッキが可能となると共に、電気メッキセルの総数を大幅に削減することができる。加えて、ロール表面模様の金属箔への転写も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属箔用通電ロールを用いた不溶性電極方式の横型電気メッキセルの模式図である。
【図２】ロールたわみ率を説明するための模式図である。
【図３】ロールたわみ率と通電量との関係を示すグラフである。
【図４】ロール表面粗度と通電量との関係を示すグラフである。
【図５】通電ロールの変形を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施の形態に係る金属箔用通電ロール１０を用いた不溶性電極方式の横型電気メッキセル（以下では、単に「電気メッキセル」と呼ぶ。）２０の模式図を示す。電気メッキセル２０は、水平方向に搬送される金属箔Ｓを挟んで対向配置された一対の不溶性電極１４と、金属箔Ｓの上面に摺接する通電ロール１０と、通電ロール１０と同じ位置で金属箔Ｓの下面に摺接するバックアップロール１１とを備えている。
【００１５】
各不溶性電極１４は平板状とされ、対向面の中央部には、メッキ液１６を吐出するための液供給口１５が設けられている。また、対向面の裏側には、ブスバー１３と呼ばれる導電体が装着されている。
【００１６】
通電ロール１０とバックアップロール１１は、一対の不溶性電極１４の出入口近傍にそれぞれ設置されている。通電ロール１０は金属製とされ、電源１７を介してブスバー１３と接続されている。通電ロール１０のロールたわみ率は０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つ通電ロール１０のロール表面粗度は０．２μｍ以上０．３μｍ以下とされている。
一方、バックアップロール１１は、ウレタンゴム等で被覆されたゴムロールである。各バックアップロール１１の直下には、液供給口１５から吐出されたメッキ液１６を貯留するための液受タンク１２が設置されている。
【００１７】
ロールたわみ率は、図２に示すように、両端部１０ｂが支持された通電ロール１０のロール部１０ａに総重量１ｋｇの等分布荷重ｗを負荷した際の支点間中央のたわみδをいう。なお、たわみδには、通電ロール１０の自重によるたわみは含んでいない。
【００１８】
一方、ロール表面粗度は、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されている算術平均粗さＲａのことであり、（１）式で定義される。（１）式において、Ｚは凹凸の高さ、Ｌは測定長さである。
【００１９】
【数１】
【００２０】
一対の不溶性電極１４を陽極、通電ロール１０を介して通電される金属箔Ｓを陰極として電圧を印加すると、陰極で還元反応が起こり、メッキ液１６に含まれる金属イオンが析出し、金属箔Ｓにメッキ皮膜が形成される。対象とする金属箔Ｓは、厚み３０μｍ以下３μｍ以上の銅やアルミニウム及びそれらの合金などである。また、メッキ皮膜としては錫や亜鉛、ニッケルなどが挙げられる。
【００２１】
［実施例］
金属箔として厚さ３０μｍの銅箔を用い、通電ロールのロールたわみ率とロール表面粗度をパラメータとして実施した錫メッキ試験について説明する。
試験に使用した通電ロールの諸元は以下の通りである。
ロール部の外径：２５０ｍｍ、ロール部の長さ：１２００ｍｍ、支点間距離：１５００ｍｍ
【００２２】
厚さ３０μｍ以下の金属箔を電気メッキ処理する場合、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ以上とすることにより、電気メッキセルの総数を従来の１／１０とすることができる。一方、通電量が３５Ａ／ｍｍを超えると、メッキ面に「ヤケ」と称する品質不良が発生する。そこで、本発明では、通電量の最適値を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍとし、上記最適値を満たす、通電ロールのロールたわみ率とロール表面粗度を求めた。
【００２３】
図３にロールたわみ率と通電量との関係を、図４にロール表面粗度と通電量との関係をそれぞれ示す。なお、ロールたわみ率と通電量との関係について試験した際は、ロール表面粗度を０．３μｍとし、ロール表面粗度と通電量との関係について試験した際は、ロールたわみ率を０．０５ｍｍ／ｋｇとした。また、図中の実線は、試験結果から算出された回帰曲線である。これらの図から、通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、ロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とした場合、通電量が３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍとなることがわかる。
【００２４】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、横型電気メッキセルについて説明したが、竪型電気メッキセルでもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０：通電ロール、１０ａ：ロール部、１０ｂ：端部、１１：バックアップロール、１２：液受タンク、１３：ブスバー、１４：不溶性電極、１５：液供給口、１６：メッキ液、１７：電源、２０：電気メッキセル、Ｓ：金属箔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
不溶性電極方式の横型電気メッキセルは、水平方向に搬送される金属箔を挟んで対向配置された一対の不溶性電極と、一対の不溶性電極の出入口近傍にそれぞれ配置された通電ロール及びバックアップロールとを備え、一対の不溶性電極間はメッキ液で満たされている。一対の不溶性電極を陽極、通電ロールを介して通電される金属箔を陰極として電圧を印加すると、陰極で還元反応が起こり、金属箔にメッキ皮膜が形成される。
【０００３】
通電ロールと金属箔との間の均一な接触が阻害されて接触面積が減少した場合、電流密度が局部的に集中し、アークスポットと呼ばれるメッキ異常部が発生しやすくなる。また、通電ロールの表面が粗くなると、ロール表面模様が金属箔へ転写されるおそれがある。特に、厚み３０μｍ以下の金属箔では高い表面品質が要求されるため、通電ロールの表面粗度が重要となる。そこで、特許文献１では、ガスレーザなどの高密度エネルギー源を用いて、ロール表面の中心線平均粗さＲａ、最大高さＲｍａｘ、及び１０点平均粗さＲｚを所定範囲内に調整することで、帯鋼（金属箔）面におけるアークスポットの発生を抑止するコンダクタロール（通電ロール）の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１２９９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通電ロールと金属箔とが均一に接触するためには、上述した通電ロールの表面粗度に加えて、通電ロールの剛性が重要となる。通電ロール５０をバックアップロール５１に押し付けて金属箔Ｓに通電する際、図５に示すように、通電ロール５０の剛性が低いと、通電ロール５０が変形し、通電ロール５０と金属箔Ｓとの間に間隙が生じる。その結果、通電ロール５０と金属箔Ｓとの間の電気抵抗が増大し、通電量が頭打ちとなる。因みに、厚みが３０μｍ以下の金属箔を電気メッキ処理した場合、金属箔の板幅１ｍｍ当たり２Ａ程度の通電量となる。このため、従来の電気メッキ設備では、数多くの電気メッキセルを連設する必要があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理において、通電ロールと金属箔との間の通電量を増大させて電気メッキ処理の性能向上を図ることが可能な金属箔用通電ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールであって、ロールたわみ率が０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度が０．２μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
ここで、「ロールたわみ率」は、両端が支持された通電ロールのロール部に総重量１ｋｇの等分布荷重を負荷した場合の支点間中央のたわみ量のことである。また、「ロール表面粗度」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されている算術平均粗さＲａのことである。
【０００９】
本発明では、高い表面品質が要求される厚み３０μｍ以下の金属箔を対象としており、通電ロールと金属箔との間の通電量を増大させることにより電気メッキ処理の性能向上を図るものである。具体的には、通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とすることにより、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大させることができる。なお、「Ａ／ｍｍ」は、金属箔の板幅１ｍｍ当たりの電流値を表している。
【００１０】
また、本発明に係る金属箔用通電ロールでは、前記金属箔が銅箔あるいはアルミニウム箔、且つメッキが錫メッキであることを好適とする。
【発明の効果】
【００１１】
通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とすることにより、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍに増大することができる。その結果、電気メッキ処理の性能が向上し、高品質のメッキが可能となると共に、電気メッキセルの総数を大幅に削減することができる。加えて、ロール表面模様の金属箔への転写も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属箔用通電ロールを用いた不溶性電極方式の横型電気メッキセルの模式図である。
【図２】ロールたわみ率を説明するための模式図である。
【図３】ロールたわみ率と通電量との関係を示すグラフである。
【図４】ロール表面粗度と通電量との関係を示すグラフである。
【図５】通電ロールの変形を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施の形態に係る金属箔用通電ロール１０を用いた不溶性電極方式の横型電気メッキセル（以下では、単に「電気メッキセル」と呼ぶ。）２０の模式図を示す。電気メッキセル２０は、水平方向に搬送される金属箔Ｓを挟んで対向配置された一対の不溶性電極１４と、金属箔Ｓの上面に摺接する通電ロール１０と、通電ロール１０と同じ位置で金属箔Ｓの下面に摺接するバックアップロール１１とを備えている。
【００１５】
各不溶性電極１４は平板状とされ、対向面の中央部には、メッキ液１６を吐出するための液供給口１５が設けられている。また、対向面の裏側には、ブスバー１３と呼ばれる導電体が装着されている。
【００１６】
通電ロール１０とバックアップロール１１は、一対の不溶性電極１４の出入口近傍にそれぞれ設置されている。通電ロール１０は金属製とされ、電源１７を介してブスバー１３と接続されている。通電ロール１０のロールたわみ率は０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つ通電ロール１０のロール表面粗度は０．２μｍ以上０．３μｍ以下とされている。
一方、バックアップロール１１は、ウレタンゴム等で被覆されたゴムロールである。各バックアップロール１１の直下には、液供給口１５から吐出されたメッキ液１６を貯留するための液受タンク１２が設置されている。
【００１７】
ロールたわみ率は、図２に示すように、両端部１０ｂが支持された通電ロール１０のロール部１０ａに総重量１ｋｇの等分布荷重ｗを負荷した際の支点間中央のたわみδをいう。なお、たわみδには、通電ロール１０の自重によるたわみは含んでいない。
【００１８】
一方、ロール表面粗度は、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されている算術平均粗さＲａのことであり、（１）式で定義される。（１）式において、Ｚは凹凸の高さ、Ｌは測定長さである。
【００１９】
【数１】
【００２０】
一対の不溶性電極１４を陽極、通電ロール１０を介して通電される金属箔Ｓを陰極として電圧を印加すると、陰極で還元反応が起こり、メッキ液１６に含まれる金属イオンが析出し、金属箔Ｓにメッキ皮膜が形成される。対象とする金属箔Ｓは、厚み３０μｍ以下３μｍ以上の銅やアルミニウム及びそれらの合金などである。また、メッキ皮膜としては錫や亜鉛、ニッケルなどが挙げられる。
【００２１】
［実施例］
金属箔として厚さ３０μｍの銅箔を用い、通電ロールのロールたわみ率とロール表面粗度をパラメータとして実施した錫メッキ試験について説明する。
試験に使用した通電ロールの諸元は以下の通りである。
ロール部の外径：２５０ｍｍ、ロール部の長さ：１２００ｍｍ、支点間距離：１５００ｍｍ
【００２２】
厚さ３０μｍ以下の金属箔を電気メッキ処理する場合、通電ロールと金属箔との間の通電量を３０Ａ／ｍｍ以上とすることにより、電気メッキセルの総数を従来の１／１０とすることができる。一方、通電量が３５Ａ／ｍｍを超えると、メッキ面に「ヤケ」と称する品質不良が発生する。そこで、本発明では、通電量の最適値を３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍとし、上記最適値を満たす、通電ロールのロールたわみ率とロール表面粗度を求めた。
【００２３】
図３にロールたわみ率と通電量との関係を、図４にロール表面粗度と通電量との関係をそれぞれ示す。なお、ロールたわみ率と通電量との関係について試験した際は、ロール表面粗度を０．３μｍとし、ロール表面粗度と通電量との関係について試験した際は、ロールたわみ率を０．０５ｍｍ／ｋｇとした。また、図中の実線は、試験結果から算出された回帰曲線である。これらの図から、通電ロールのロールたわみ率を０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、ロール表面粗度を０．２μｍ以上０．３μｍ以下とした場合、通電量が３０Ａ／ｍｍ〜３５Ａ／ｍｍとなることがわかる。
【００２４】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、横型電気メッキセルについて説明したが、竪型電気メッキセルでもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０：通電ロール、１０ａ：ロール部、１０ｂ：端部、１１：バックアップロール、１２：液受タンク、１３：ブスバー、１４：不溶性電極、１５：液供給口、１６：メッキ液、１７：電源、２０：電気メッキセル、Ｓ：金属箔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールであって、
ロールたわみ率が０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度が０．２μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴とする金属箔用通電ロール。
【請求項２】
請求項１記載の金属箔用通電ロールにおいて、前記金属箔が銅箔あるいはアルミニウム箔、且つメッキが錫メッキであることを特徴とする金属箔用通電ロール。
【請求項１】
厚み３０μｍ以下の金属箔の電気メッキ処理に使用される金属箔用通電ロールであって、
ロールたわみ率が０．０４ｍｍ／ｋｇ以上０．０５ｍｍ／ｋｇ以下、且つロール表面粗度が０．２μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴とする金属箔用通電ロール。
【請求項２】
請求項１記載の金属箔用通電ロールにおいて、前記金属箔が銅箔あるいはアルミニウム箔、且つメッキが錫メッキであることを特徴とする金属箔用通電ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４２１４２（Ｐ２０１０−２４２１４２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０３６３（Ｐ２００９−９０３６３）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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