Ｎｉ電気めっき装置用通電ロール
【課題】本発明は、ステンレス箔のＮｉめっき装置においてラインスピードを低下さることなく生産性を維持して高品質を確保することのできる通電ロール及びその通電ロールを用いためっき装置を提供することである。
【解決手段】ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉ電気めっき装置用通電ロールであり、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆される。
【解決手段】ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉ電気めっき装置用通電ロールであり、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ステンレス箔にＮｉめっきする際の通電ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等のスイッチ、特にドーム型スイッチにおいてステンレス鋼箔が多く用いられている。ステンレス鋼はスイッチの材料としてよく用いられる銅合金に比べ、強度が高くばね性が高いからである。しかしながら、ステンレス鋼は材料表面に不働態皮膜を形成し易いため、接触抵抗が高くなるという弱点を有している。そこで、ステンレス鋼をスイッチ材に用いる場合には接点部分にＡｇめっきやＮｉめっきを施すことが一般的である。
【０００３】
このようなＡｇめっきやＮｉめっきは、連続電気めっき装置で行われる。ステンレス鋼のＮｉ電気めっき装置は、一般的に脱脂、酸洗等の前処理工程をへて、Ｎｉストライクめっき工程、Ｎｉめっき工程から成り立っている。Ｎｉ電気めっきでは、塩酸を使用しためっき浴が用いられることが多く、陰極である通電ロールは、耐食性が求められる。特にめっき槽の入り側の通電ロールは、めっき槽上に位置するため、厳しい腐食環境になる。
そこで、通電ロールは、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等の素材を使用している。これらの素材は各々耐食性を有しており、使用するめっき液の種類や環境、コスト等により使い分けが行われている。また、これら耐食合金を使用する理由として溶接性が良いことやロール自体に表面処理ができることも挙げられ、表面を硬化させ耐摩耗性を向上させるといった使い方も行われている。
これらの理由からこの耐食合金を使用した通電ロールが、開発されてきた（特許文献１、２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１９５１３７号公報
【特許文献２】特開平０６−０８１０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、電子機器等の小型化・軽量化により、それに用いられる部品も小型化・軽量化が進み、そのため、それらの用いられる素材も薄肉化が要求されている。そこで、このような用途に用いられるステンレス鋼の板厚は薄くなってきているが、板厚が薄くなるにつれて抵抗が大きくなり、また、上記のような耐食性のある通電ロールでは、ステンレス鋼箔との接触抵抗が大きくなり、通電ロールやめっきされるステンレス鋼箔が発熱する。箔が発熱すると、ステンレス鋼箔表面が乾燥して通電ロールの密着性を低下させるため、スパークが発生したり、めっき密着性が低下する等のめっき品質低下につながる。また、耐食合金を使用した通電ロールであっても、使用するめっき液の種類によってはロール表面が著しく腐食するため、箔との均一な接触を阻害し、同様なめっき品質の低下につながる。
さらに、広幅で表面処理を行うと発熱はさらに顕著に現れる。
【０００６】
そこで、このようなステンレス鋼箔の発熱に対して通電ロールや箔を冷却するための装置の設置が考えされるが設備改造が必要となる。また、電流密度を上げ、ステンレス箔の表面処理を行うには、接触抵抗が高いため、電圧が上昇し、高電圧の整流器が必要となる。その結果、必要なめっき厚を得るためにラインスピードを低下させざるをえない。
【０００７】
本発明では、ステンレス箔のＮｉめっき装置においてラインスピードを低下さることなく生産性を維持して高品質を確保することのできる通電ロール及びその通電ロールを用いためっき装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究の結果、酸に対する耐食性を有し接触抵抗を低い皮膜、具体的には貴金属皮膜を通電ロール表面に設けることで課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の通りである。
【０００９】
（１）ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉめっき装置用通電ロール。
【００１０】
（２）Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆することを特徴とする上記（１）に記載のめっき装置用通電ロール。
【００１１】
（３）貴金属皮膜が１０ｎｍ以上であることを特徴とする上記（１）〜（２）のＮｉめっき装置用通電ロール。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）の通電ロールを用いたことを特徴とするＮｉ電気めっき装置。
【００１３】
請求項４に記載のめっき装置を用いてＮｉめっきを施すことを特徴とするステンレス鋼箔のめっき方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の通電ロールを用いることで、冷却装置が不要となり、めっき時の電圧上昇が抑制されるため電流密度向上につながり、ラインスピードを上げることができるため、生産性の向上とコスト低減を図ることができる。また、優れた表面品質を有するステンレス箔を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明はＦｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等の素材を使用した通電ロールに貴金属皮膜を形成することであり、それにより、通箔するステンレス箔とロール間の接触抵抗を下げることができ、ステンレス鋼箔の発熱を防止することができる。また、貴金属皮膜を硬質にすることにより摩耗を防止することもできる。さらに、貴金属は耐酸性にも優れる。
【００１６】
貴金属皮膜は、７種類の貴金属（Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔ）から少なくとも１種類以上が選択されるものであればよい。
【００１７】
形成される皮膜の厚さは１０ｎｍ以上であればよい。１０ｎｍ未満では、ロール表面を均一に覆うことができず、覆われていない部分から腐食をしてしまう。また、全面覆うことができても皮膜が薄い部分は磨耗してロールの地肌を早く露出させてしまい、腐食の原因となってしまう。一方、上限については技術的な制限はないが、貴金属は高価であるので皮膜は薄いほうが望ましく、５０００ｎｍ以下が望ましい。より好ましくは、３０００ｎｍ以下である。また、材料が接触する部分のみに行い、余分なコストの増加を防止することが可能である。
【００１８】
皮膜形成の方法としては乾式成膜法であるスパッタリング、イオンコーティング、蒸着でもよく、湿式成膜法の電気めっきでもよい。
通電ロールの素材は、従来のレベルの耐食性を有するものでよく、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等が考えられる。
【実施例】
【００１９】
下記に本発明の実施例を示すが、これらは本発明を限定するものではない。
（１）通電ロールの準備
実施例では、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系素材のロール表面にＡｕ、Ｐｄ、Ｐｔの貴金属の皮膜を表１に示す方法にて形成し、貴金属皮膜を形成した通電ロールと貴金属皮膜を形成しない通電ロールを準備した。
【００２０】
・通電ロール表面へのＡｕめっきの条件は以下のとおりである。
電流密度：ＤＫ５〜２０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１０〜５０００秒
【００２１】
・通電ロール表面へのＰｄ、Ｐｔをスパッタリングによる皮膜形成の条件
出力：ＤＣ５０〜５００Ｗ
スパッタリング時間：９０〜９０００秒
【００２２】
なお、ロール表面の貴金属皮膜厚さについては、ロールと同じ材質の平板サンプルに同じ条件で乾式又は湿式の製膜を行ったものを電解式膜厚計によって測定を実施した。
【００２３】
（２）ステンレス鋼箔へのＮｉめっき
それらの通電ロールを用いてステンレス箔に以下の条件にてめっき厚：２００ｎｍのＮｉめっきを行った。以下にめっき条件を記載する。
めっき浴：ワット浴
電流密度：２．０Ａ／ｄｍ２、４．０Ａ／ｄｍ２ （２条件）
ライン速度：２．０ｍ／ｍｉｎ、４．０ｍ／ｍｉｎ （２条件）
【００２４】
（３）評価方法
めっき中のステンレス箔エッジ部と通電ロール界面に発生するスパークを目視で観察し、めっきの表面品質は、光学顕微鏡を使用して５０〜１００倍で観察した。主な外観の品質不良として、めっきむら、アークスポット、変色などである。
また、めっき終了後、通電ロールの表面にスパーク痕や腐食がないかを目視で確認した。
【００２５】
（５）結果
表１に結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
発明例Ｎｏ．１〜４については電流密度を上げることが可能となり、ライン速度向上につなげることができた。また、接触抵抗が低いため、発熱を抑制することができ、スパーク等のめっき異常を防止することができた。また、これらの皮膜によりロール表面の耐食性の向上が見られた。
【００２８】
一方、比較例Ｎｏ．５、６は貴金属皮膜を形成しない通電ロールを用いた例である。Ｎｏ．５では電流密度を上げず、ライン速度を遅い条件で行うと表面品質は確保できるものの、生産性を落としてしまう結果となった。電流密度が高く、ライン速度の速い条件である比較例Ｎｏ．６では通板しているステンレス鋼箔が発熱をし始め、箔の乾燥が見られ、スパークによる表面品質異常が見られた。
比較例Ｎｏ．７では極薄いＡｕめっきを施したロールを使用した場合で、最初は良好な結果が見られたものの、途中からステンレス鋼箔は発熱をし始め、箔の乾燥が見られ、スパークによる表面品質異常が見られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】Ｎｉめっき装置における通電ロールとめっき層の位置関係を示す模式図である。
【図２】Ｎｉめっき装置において比較例Ｎｏ．６において発生したスパーク痕の顕微鏡写真である。
【技術分野】
【０００１】
ステンレス箔にＮｉめっきする際の通電ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等のスイッチ、特にドーム型スイッチにおいてステンレス鋼箔が多く用いられている。ステンレス鋼はスイッチの材料としてよく用いられる銅合金に比べ、強度が高くばね性が高いからである。しかしながら、ステンレス鋼は材料表面に不働態皮膜を形成し易いため、接触抵抗が高くなるという弱点を有している。そこで、ステンレス鋼をスイッチ材に用いる場合には接点部分にＡｇめっきやＮｉめっきを施すことが一般的である。
【０００３】
このようなＡｇめっきやＮｉめっきは、連続電気めっき装置で行われる。ステンレス鋼のＮｉ電気めっき装置は、一般的に脱脂、酸洗等の前処理工程をへて、Ｎｉストライクめっき工程、Ｎｉめっき工程から成り立っている。Ｎｉ電気めっきでは、塩酸を使用しためっき浴が用いられることが多く、陰極である通電ロールは、耐食性が求められる。特にめっき槽の入り側の通電ロールは、めっき槽上に位置するため、厳しい腐食環境になる。
そこで、通電ロールは、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等の素材を使用している。これらの素材は各々耐食性を有しており、使用するめっき液の種類や環境、コスト等により使い分けが行われている。また、これら耐食合金を使用する理由として溶接性が良いことやロール自体に表面処理ができることも挙げられ、表面を硬化させ耐摩耗性を向上させるといった使い方も行われている。
これらの理由からこの耐食合金を使用した通電ロールが、開発されてきた（特許文献１、２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１９５１３７号公報
【特許文献２】特開平０６−０８１０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、電子機器等の小型化・軽量化により、それに用いられる部品も小型化・軽量化が進み、そのため、それらの用いられる素材も薄肉化が要求されている。そこで、このような用途に用いられるステンレス鋼の板厚は薄くなってきているが、板厚が薄くなるにつれて抵抗が大きくなり、また、上記のような耐食性のある通電ロールでは、ステンレス鋼箔との接触抵抗が大きくなり、通電ロールやめっきされるステンレス鋼箔が発熱する。箔が発熱すると、ステンレス鋼箔表面が乾燥して通電ロールの密着性を低下させるため、スパークが発生したり、めっき密着性が低下する等のめっき品質低下につながる。また、耐食合金を使用した通電ロールであっても、使用するめっき液の種類によってはロール表面が著しく腐食するため、箔との均一な接触を阻害し、同様なめっき品質の低下につながる。
さらに、広幅で表面処理を行うと発熱はさらに顕著に現れる。
【０００６】
そこで、このようなステンレス鋼箔の発熱に対して通電ロールや箔を冷却するための装置の設置が考えされるが設備改造が必要となる。また、電流密度を上げ、ステンレス箔の表面処理を行うには、接触抵抗が高いため、電圧が上昇し、高電圧の整流器が必要となる。その結果、必要なめっき厚を得るためにラインスピードを低下させざるをえない。
【０００７】
本発明では、ステンレス箔のＮｉめっき装置においてラインスピードを低下さることなく生産性を維持して高品質を確保することのできる通電ロール及びその通電ロールを用いためっき装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究の結果、酸に対する耐食性を有し接触抵抗を低い皮膜、具体的には貴金属皮膜を通電ロール表面に設けることで課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の通りである。
【０００９】
（１）ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉめっき装置用通電ロール。
【００１０】
（２）Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆することを特徴とする上記（１）に記載のめっき装置用通電ロール。
【００１１】
（３）貴金属皮膜が１０ｎｍ以上であることを特徴とする上記（１）〜（２）のＮｉめっき装置用通電ロール。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）の通電ロールを用いたことを特徴とするＮｉ電気めっき装置。
【００１３】
請求項４に記載のめっき装置を用いてＮｉめっきを施すことを特徴とするステンレス鋼箔のめっき方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の通電ロールを用いることで、冷却装置が不要となり、めっき時の電圧上昇が抑制されるため電流密度向上につながり、ラインスピードを上げることができるため、生産性の向上とコスト低減を図ることができる。また、優れた表面品質を有するステンレス箔を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明はＦｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等の素材を使用した通電ロールに貴金属皮膜を形成することであり、それにより、通箔するステンレス箔とロール間の接触抵抗を下げることができ、ステンレス鋼箔の発熱を防止することができる。また、貴金属皮膜を硬質にすることにより摩耗を防止することもできる。さらに、貴金属は耐酸性にも優れる。
【００１６】
貴金属皮膜は、７種類の貴金属（Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔ）から少なくとも１種類以上が選択されるものであればよい。
【００１７】
形成される皮膜の厚さは１０ｎｍ以上であればよい。１０ｎｍ未満では、ロール表面を均一に覆うことができず、覆われていない部分から腐食をしてしまう。また、全面覆うことができても皮膜が薄い部分は磨耗してロールの地肌を早く露出させてしまい、腐食の原因となってしまう。一方、上限については技術的な制限はないが、貴金属は高価であるので皮膜は薄いほうが望ましく、５０００ｎｍ以下が望ましい。より好ましくは、３０００ｎｍ以下である。また、材料が接触する部分のみに行い、余分なコストの増加を防止することが可能である。
【００１８】
皮膜形成の方法としては乾式成膜法であるスパッタリング、イオンコーティング、蒸着でもよく、湿式成膜法の電気めっきでもよい。
通電ロールの素材は、従来のレベルの耐食性を有するものでよく、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系等が考えられる。
【実施例】
【００１９】
下記に本発明の実施例を示すが、これらは本発明を限定するものではない。
（１）通電ロールの準備
実施例では、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系素材のロール表面にＡｕ、Ｐｄ、Ｐｔの貴金属の皮膜を表１に示す方法にて形成し、貴金属皮膜を形成した通電ロールと貴金属皮膜を形成しない通電ロールを準備した。
【００２０】
・通電ロール表面へのＡｕめっきの条件は以下のとおりである。
電流密度：ＤＫ５〜２０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１０〜５０００秒
【００２１】
・通電ロール表面へのＰｄ、Ｐｔをスパッタリングによる皮膜形成の条件
出力：ＤＣ５０〜５００Ｗ
スパッタリング時間：９０〜９０００秒
【００２２】
なお、ロール表面の貴金属皮膜厚さについては、ロールと同じ材質の平板サンプルに同じ条件で乾式又は湿式の製膜を行ったものを電解式膜厚計によって測定を実施した。
【００２３】
（２）ステンレス鋼箔へのＮｉめっき
それらの通電ロールを用いてステンレス箔に以下の条件にてめっき厚：２００ｎｍのＮｉめっきを行った。以下にめっき条件を記載する。
めっき浴：ワット浴
電流密度：２．０Ａ／ｄｍ２、４．０Ａ／ｄｍ２ （２条件）
ライン速度：２．０ｍ／ｍｉｎ、４．０ｍ／ｍｉｎ （２条件）
【００２４】
（３）評価方法
めっき中のステンレス箔エッジ部と通電ロール界面に発生するスパークを目視で観察し、めっきの表面品質は、光学顕微鏡を使用して５０〜１００倍で観察した。主な外観の品質不良として、めっきむら、アークスポット、変色などである。
また、めっき終了後、通電ロールの表面にスパーク痕や腐食がないかを目視で確認した。
【００２５】
（５）結果
表１に結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
発明例Ｎｏ．１〜４については電流密度を上げることが可能となり、ライン速度向上につなげることができた。また、接触抵抗が低いため、発熱を抑制することができ、スパーク等のめっき異常を防止することができた。また、これらの皮膜によりロール表面の耐食性の向上が見られた。
【００２８】
一方、比較例Ｎｏ．５、６は貴金属皮膜を形成しない通電ロールを用いた例である。Ｎｏ．５では電流密度を上げず、ライン速度を遅い条件で行うと表面品質は確保できるものの、生産性を落としてしまう結果となった。電流密度が高く、ライン速度の速い条件である比較例Ｎｏ．６では通板しているステンレス鋼箔が発熱をし始め、箔の乾燥が見られ、スパークによる表面品質異常が見られた。
比較例Ｎｏ．７では極薄いＡｕめっきを施したロールを使用した場合で、最初は良好な結果が見られたものの、途中からステンレス鋼箔は発熱をし始め、箔の乾燥が見られ、スパークによる表面品質異常が見られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】Ｎｉめっき装置における通電ロールとめっき層の位置関係を示す模式図である。
【図２】Ｎｉめっき装置において比較例Ｎｏ．６において発生したスパーク痕の顕微鏡写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項２】
Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項３】
貴金属皮膜が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜２のＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項４】
請求項１〜３の通電ロールを用いたことを特徴とするＮｉ電気めっき装置。
【請求項５】
請求項４に記載のめっき装置を用いてＮｉめっきを施すことを特徴とするステンレス鋼箔のＮｉめっき方法。
【請求項１】
ステンレス箔にＮｉめっきを施す電気めっき装置において、その表面に貴金属皮膜を形成したことを特徴とするＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項２】
Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ及びＰｔからなる群より選択される少なくとも１種類以上の貴金属で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項３】
貴金属皮膜が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜２のＮｉ電気めっき装置用通電ロール。
【請求項４】
請求項１〜３の通電ロールを用いたことを特徴とするＮｉ電気めっき装置。
【請求項５】
請求項４に記載のめっき装置を用いてＮｉめっきを施すことを特徴とするステンレス鋼箔のＮｉめっき方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２４８３３９（Ｐ２００８−２４８３３９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９３１１２（Ｐ２００７−９３１１２）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
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