筒鍍裝置與設計方法
2023-05-04 13:27:06 2
專利名稱：筒鍍裝置與設計方法
技術領域：
本發明涉及筒鍍裝置與設計方法，尤其是涉及利用與被鍍對象物形狀的關係決定裝於筒內的電極形態，減少或防止筒內被鍍對象物流動狀態的偏倚或停留，可確保被鍍對象物形成均勻厚度鍍膜的筒鍍裝置與設計方法。
背景技術：
對電子元件等的被鍍對象物實施鍍時使用的裝置有一種筒鍍裝置。這種鍍裝置人們早已熟知其形態，該鍍裝置至少一部分由通過電鍍液的金屬網等的材料構成，在內部配置著陰極電極的筒內，收容例如電子元件等的被鍍對象物、和接通被鍍對象物與陰極電極用的例如鋼球等的接觸媒體(也稱介質)後，把筒浸漬在電鍍槽內的電鍍液中，邊在配設於電鍍槽內的陽極電極與陰極電極之間通電、邊使筒在電鍍浴中旋轉，通過利用接觸媒體使被鍍對象物與陰極電極和電鍍液接觸，對被鍍對象物的表面進行電鍍。
然而，以往的筒鍍裝置，採用筒旋轉的方法，雖然內部的被鍍對象物與接觸媒體成流動的狀態，但由於起筒內導入陰極電極作用的陰極導入部是略水平狀，故筒旋轉時被鍍對象物也會集中在陰極導入部的附近，有時產生被鍍對象物間的電鍍厚度發生不可忽略的偏差問題。
為了解決這樣的問題，特開平9-119000號公報(特許文獻1)提出了在筒內兩端的一部配置作為攪拌板的整流體，可使片狀部件與導電性媒體不分離而在中央側圓滑地移動的筒鍍裝置，因此，可以用比較短的時間製造電鍍膜厚偏差少的元件。
另外，特開2001-279498號公報(特許文獻2)，提出了在筒內的兩端安裝圓錐狀或角錐狀的部件，減少或防止被鍍對象物在筒內流動狀態的偏倚或停留，確保在被鍍對象物上形成均勻厚度鍍膜的要點。
然而，上述特許文獻1與2的提案，由於形成在筒內的兩端安裝既定部件的構成，故裝置本身的結構變得複雜，還存在減少筒容量的傾向，不利於實現裝置的小型化。
此外，上述特許文獻1與特許文獻2的提案使用的這種被鍍對象物是小物形狀且鍍膜厚2μm左右的薄膜，估計基本上不產生本發明者所認識的被鍍對象物重疊的這種問題，在以往公開的被鍍對象物範圍內更不需要考慮改進筒鍍裝置的特別的設定規格。
發明內容
本發明是在這種實際狀況的基礎上改進的發明。其目的當然是採用簡單的結構實現裝置的小型化，本申請目的是提供利用與所使用的特別的被鍍對象物形狀的關係決定裝於筒內的電極形態，減少或防止被鍍對象物在筒內流動狀態的偏移或停留，可確保被鍍對象物形成均勻厚度的鍍膜，且可抑制龜裂或破裂問題的筒鍍裝置與其設計方法。此外，還提供儘量使被鍍對象物的流動狀態接近理想的狀態，從而可提高電鍍速度，可以降低電鍍用電流值的筒鍍裝置及其設計方法。
為了解決這樣的課題，本發明採用長軸長度為5～60mm、長軸長度a與短軸長度b(單位mm)的比(a/b)的值是1.2以上、厚度c(單位mm)比短軸長度b小的平板形狀物作為被鍍對象進行筒鍍用筒鍍裝置，該筒鍍裝置構成是大致筒狀體、可旋轉，具有內部收容被鍍對象物的筒、和在前述筒相對的兩側的端面板側從與筒旋轉軸大約同心軸的位置分別向筒內導入的棒狀陰極電極體，前述棒狀的陰極電極體有其頂端露出的陰極電極部、和被絕緣材料被覆一直到前述陰極電極部的棒狀陰極導入部，前述棒狀的陰極導入部、導入筒內後有距離L的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度a的關係、設定該距離L使L/a≤0.9。
另外，作為本發明的優選方案，前述棒狀的陰極導入部、其構成要有導入筒內後經距離L的水平部、然後垂下的結構，使陰極電極部配置在中央附近。
此外，作為本發明的優選方案，其構成使前述筒的容量為0.5～24升。
另外，作為本發明的優選方案，其構成是前述被鍍對象物為永久磁體。
此外，作為本發明的優選方案，其構成是前述永久磁體為稀土類永久磁體。
另外，作為本發明的優選方案，其構成是對前述被鍍對象物實施的電鍍為含Ni、Cu、Zn、Sn至少1種的金屬鍍。
此外，作為本發明的優選方案，其操作要使對前述被鍍對象物實施的鍍膜厚為5μm以上。
本發明的永久磁體電鍍的形成方法，其構成是使用前述筒鍍裝置進行永久磁體的電鍍。
本發明的筒鍍裝置的設計方法，是長軸長度a為5～60mm、長軸長度a與短軸長度b(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上、厚度c(單位mm)比短軸長度b小的平板形狀物作為被鍍對象物進行筒鍍用筒鍍裝置，該筒鍍裝置其構成是略筒狀體可旋轉，具有內部收容被鍍對象物的筒、和在前述筒相對兩側的端面板側從與筒旋轉軸大約同心軸的位置分別向筒內導入的棒狀陰極電極體，前述棒狀的陰極電極體有其頂端露出的陰極電極部、和被絕緣材料被覆、一直到前述陰極電極部的棒狀陰極導入部，前述棒狀的陰極導入部導入筒內後有距離L的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度a的關係，設定該距離L使L/a≤0.9。
圖1是模式地表示本發明筒鍍裝置的一種實施方案的圖。
圖2是表示用於筒鍍裝置的筒的簡略外觀形狀一個例子的側視圖。
圖3(a)是表示作為被鍍對象物形狀的長方體平板形狀物的圖，圖3(b)是表示作為被鍍對象物形狀的平面扇形形狀的平板形狀物的圖。
圖4是模式地表示筒鍍後對被鍍對象物被覆的鍍膜狀態的圖。
實施發明的最佳方案以下，對本發明筒鍍裝置的實施方案詳細地進行說明。
圖1是模式地表示本發明筒鍍裝置的一種實施方案的圖，圖2是表示用於筒鍍裝置的筒其簡略外觀形狀一個例子的側視圖。
本發明的筒鍍裝置1有筒狀的筒30。筒30有位於軸支該旋轉軸側的相對(對置)的端面板31、35，和構成外周側面的筒板38。通常，在筒板38上形成許多貫通孔(省略圖面上的表示)使電鍍液可以通過筒的內外。
本實施方案中筒30的形態，可列舉截面形狀6角的6角(稜)柱體作為一個例子，但不限定於此形狀，例如，截面形狀也可以是8角的8角柱筒體等或其他截面多角形形狀的角柱體。雖然可成為有圓筒狀形狀的圓柱體，但在提高攪拌效果進行均勻電鍍處理方面最好是截面多角形(邊)形狀的筒。
如圖1所示，利用配置於筒30的兩端面的端面板31、35封閉筒狀筒的端部。端面板31、35與筒板38可分別分別形成，也可以一體地形成。
構成筒30的材質優選使用有絕緣性的樹脂材料。這種樹脂材料成型性好、重量輕、價格也便宜。
這樣的筒30，其構成是與沒有圖示出的馬達等驅動源連接，該筒30的中心軸100作為旋轉軸可旋轉。
在配置於筒30的兩端面的端面板31、35的中心分別形成插入孔32、36，在這些的插入孔32、36中分別插入利用沒有圖示的軸承件固定各自本身不轉動的2根棒狀的陰極電極體10、20。
一邊的棒狀陰極電極體10，如圖1所示，有其頂端露出的陰極電極部15、和被絕緣材料被覆、一直到陰極電極部15的棒狀陰極導入部11、12、13。位於與電極部15相反側的陰極導入部的端部，與筒30的外側沒有圖示的負電位相連接。本實施方案中的棒狀陰極導入部，插進插入孔32並導入筒內後大致沿筒的中心軸稍前伸(形成導入部11)，在符號α處一次朝下方按大約90度的角下降彎曲(形成導入部12)，再在符號β處再彎成大約90度形成與筒的底面成略平行的水平部分(形成導入部13)。
同樣地另一邊的陰極電極體20，如圖1所示，有其頂端露出的陰極電極部25、和被絕緣材料被覆、一直到陰極電極部25的棒狀陰極導入部21、22、23。位於與電極部25相反側的陰極導入部的端部，與筒外側沒有圖示的負電位相連接。本實施方案中的棒狀陰極導入部，插進插入孔36同時又導入筒內後大致沿筒的中心軸稍前伸(形成導入部21)、在符號α處一次朝下方按大約90度的角下降彎曲(形成導入部22)，再在符號β處再彎成大約90度形成與筒的底面成略平行的水平部分(形成導入部23)。此外，一直到陰極電極部15或25的棒狀陰極導入部11、12、13或21、22、23的截面形狀可以是圓形，但菱形形狀等的多角形可以發揮效果。
本發明這種筒鍍裝置的主要部分在於利用與被鍍對象物形狀的關係決定裝於筒內的棒狀陰極電極體的最佳形態。
即，本發明把被鍍對象物70做成如圖3(a)表示的長方體的平板形狀物、或如圖3(b)表示的平面扇形(類梯形)形狀的平板形狀物。而且，長軸長度a為5～60mm(優選5～50mm)，長軸長度a與短軸長度b(單位mm)的比(a/b)值為1.2以上(優選1.5～20的範圍)、厚度c(單位mm)比短軸長度b小(尤其是，c≤0.5b)的平板形狀物作為被鍍對象物。如圖3(b)表示的平面扇形形狀的場合，長軸長度a是使外周彎曲部的角71與72之間近似成直線後取該長度為a。
本發明的被鍍對象物70的長軸長度a的值未滿5mm、且(a/b)的值未滿1.2的小型近似正方形的對象物，在筒鍍中的電鍍操作期間基本上不產生被鍍對象彼此的重疊、幾乎不出現阻障形成均勻鍍膜的現象。因此，不需要再改進裝置，用原來的裝置即可，本發明要解決的課題成為其他對象。即，沒有設定筒鍍裝置中的棒狀陰極電極最佳形態的必要性。
而，長軸長度a超過60mm的大型被鍍對象物沒有進行筒鍍的這種優點。即，長軸長度a超過60mm時裝入筒容器的數量減少成本增高，而且，長軸長度a超過60mm、(a/b)的值未滿1.2的面積寬的樣品很難利用筒鍍生成均勻的膜、產生針孔等的缺陷，或者被鍍對象物因攪拌導致產生龜裂。破裂，很難維持可耐實用的質量。所以，長軸長度a超過60mm的大型被鍍對象物，採用所謂的塗漆鍍法進行處理才是理想的方策。
對這樣的本發明被鍍對象物進行筒鍍時，本發明中的棒狀陰極導入部，如圖1所示導入筒內後有距離L的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度a的關係、設定該距離L使L/a≤0.9，優選L/a≤0.6。距離L是導入筒30內後到最初彎曲部α的導入部11、21的部分長度。而，本發明所說的所謂水平部是意味著實際上的水平部分，包括±20％左右的角度誤差範圍。例如，需要考慮導入部11、21因自重等而撓曲的緣故。
L/a的值超過0.9時，由於與上述被鍍對象物的關係，被鍍對象物在筒內的流動狀態的偏倚或停留等急劇增大，很難在被鍍對象物上形成均勻厚度的鍍膜。
向本發明的筒30中投入平板狀形狀物的被鍍對象物與介質，然後將其浸漬在電鍍液中進行電鍍。筒30的容量為0.5～24升，優選為5～14升。
作為具體的被鍍對象物是永久磁體、具體是稀土類永久磁體等。更具體地、例如可列舉加工成平板狀形狀的R-TM-B系永久磁體(R表示至少含Y的稀土類元素1種以上、TM表示Fe為主要成分的過渡元素、B表示硼)、Sm-Co系永久磁體之類具有10-4～10-8Ωm範圍電阻值的金屬燒結材料、或鐵素體之類的氧化物燒結材料。當然，這些都是滿足上述本發明設定形狀尺寸必要條件的被鍍對象物形狀。
在被鍍對象物的外表面形成鍍膜時，為了輔助對被鍍對象物外表面的通電而導入介質。介質由鋼球等的導電性材料、或其表面被導電性材料被覆的材料構成。
使用本發明的裝置實施電鍍的場合，首先向筒30內投入被鍍對象物、介質，將該筒30浸漬在貯存有電鍍液41的電鍍槽40內。然後，以筒30的旋轉軸100為中心使筒30旋轉。再者，旋轉速度為3～20r.p.m，優選4～9r.p.m。通過筒的旋轉筒中的被鍍對象物與介質被攪拌、混合。此期間，對配置於筒外電鍍液中的陽極電極50、與陰極電極15、25之間通電進行電鍍處理。此外，本發明筒鍍裝置的棒狀陰極導入部，導入筒內後有距離L的水平部，該距離L利用與被鍍對象物的長軸長度a的關係，由於其構成使L/a≤0.9，故可以減少或防止被鍍對象物在筒內流動狀態的偏倚或停留，可以確保在被鍍對象物上形成均勻厚度的鍍膜。
此外，在前述被鍍對象物上形成的鍍膜最好為含Ni、Cu、Zn、Sn至少一種的金屬鍍膜。另外，電鍍操作使前述被鍍對象物上形成的鍍膜厚為5μm以上，最好為5～60μm。
以下，列舉實施例更詳細地說明本發明。
使用如圖1表示的筒鍍裝置，在以下的條件下對被鍍對象物進行鍍Ni。
(1)電鍍裝置規格·筒外觀形狀6角柱形狀
·筒容量12升·棒狀陰極導入部的距離L的值參照下述表1·從筒水平底面到旋轉軸的距離H0100mm·從筒水平底面到最深的導入部13的距離與從筒水平底面到旋轉軸的距離H0的比(H1/H0)0.1(2)電鍍準備方法·介質使用直徑3.0mm的鋼球15kg·被鍍對象物的形狀如表1所示；a/b＝1.0、1.5、2.0與5.0的四種類型，各類型a＝3mm、5mm、20mm、45mm、60mm的5種尺寸樣品另外，c的值如表1所示。
·被鍍對象物的材料由Nd(14)-Dy(1)-B(7)-Fe(78)組成構成的磁體材料(括弧內數值為原子％)·被鍍對象物的總投入量3kg·Ni電鍍液瓦特液(3)電鍍操作條件·陰極電流密度鍍Ni時的陰極電流密度0.43A/dm2·電鍍時間適當調節作為被鍍對象物的(a/2)位置中心部的電鍍厚度為15μm·筒旋轉數6r.p.m在這種筒鍍的具體實驗中，目視確認在筒鍍中被鍍對象物彼此是否產生重疊。把結果示於下述表1。表1中，用○表示一定時間沒出現重疊的場合，用×表示一定時間可出現重疊的場合。若被鍍對象物彼此產生重疊，則產生不能確保形成均勻厚度鍍膜的這種不良現象。
另外，求如圖4所示的電鍍處理後被鍍對象物70的長軸長度a端部的厚度方向尺寸為d2、(a/2)位置的厚度方向尺寸為d1時的(d2-d1)/2的值(單位μm)(樣品數N＝50)，把該平均值示於表1中的括弧內。圖4中的符號77表示鍍膜。內的數值越小電鍍厚度越小形成均勻性良好的鍍膜。再者，使用千分尺進行d2與d1的測定。另外，本實驗在本發明範圍內的結果，由於不產生重疊等不良現象，故即使相同時間形成相同膜厚，在低電流值下也可確認有相同效果，該電流值的降低效果可確認節電約20％(若電流相同則相當於縮短約20％的時間)。
表1
○…筒鍍中被鍍對象物不重疊×...筒鍍中被鍍對象物重疊由上述的結果看出本發明的效果。即，本發明的筒鍍裝置是長軸長度為5～60mm、長軸長度a與短軸長度b(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上，厚度c(單位mm)比短軸長度b小的平板形狀物為被鍍對象物進行筒鍍用的筒鍍裝置，其構成是棒狀陰極導入部導入筒內後有距離L的水平部，該距離L利用與被鍍對象物的長軸長度的關係成為L/a≤0.9。
因此，採用筒鍍即使是有障礙的平板形狀的被鍍對象物，也可以減少或防止被鍍對象物在筒內流動狀態的偏倚或停留，可確保被鍍對象物形成均勻厚度的鍍膜、且可抑制龜裂或破裂的不良現象。
產業上利用的可能性本發明是對電子元件等的被鍍對象物實施電鍍時使用的筒鍍裝置，一般用於電鍍產業。
權利要求
1.筒鍍裝置，其特徵在於是長軸長度(a)為5～60mm、長軸長度(a)與短軸長度(b)(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上，厚度(c)(單位mm)比短軸長度(b)小的平板形狀物為被鍍對象物進行筒鍍用的筒鍍裝置，前述筒鍍裝置，其構成是大致筒狀體可旋轉，內部有收容被鍍對象物的筒、和在前述筒的相對兩側的端面板側，從與筒的旋轉軸大致為同心的位置分別導入筒內的棒狀陰極電極體，前述棒狀陰極電極體有其頂端露出的陰極電極部、和被絕緣材料被覆而一直到前述陰極電極部的棒狀陰極導入部。前述棒狀陰極導入部導入筒內後有距離(L)的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度(a)的關係設定該距離使(L/a)≤0.9。
2.權利要求1所述的筒鍍裝置，其特徵在於前述棒狀陰極導入部有導入筒內後經距離(L)的水平部，然後下垂的結構，使陰極電極部配置在中央附近。
3.權利要求1所述的筒鍍裝置，其特徵在於前述筒的容量是0.5～24升。
4.權利要求1所述的筒鍍裝置，其特徵在於前述被鍍對象物是永久磁體。
5.權利要求4所述的筒鍍裝置，其特徵在於前述永久磁體是稀土類永久磁體。
6.權利要求1所述的筒鍍裝置，其特徵在於在前述被鍍對象物上形成的電鍍是含Ni、Cu、Zn、Sn至少1種的金屬電鍍。
7.權利要求6所述的筒鍍裝置，其特徵在於進行操作使前述被鍍對象物上形成的鍍膜厚為5μm以上。
8.永久磁體鍍的形成方法，其特徵在於是使用筒鍍裝置進行永久磁體電鍍的永久磁體鍍的形成方法，前述永久磁體是長軸長度(a)為5～60mm、長軸長度(a)與短軸長度(b)(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上，厚度(c)(單位mm)比短軸長度(b)小的平板形狀物被鍍對象物，前述筒鍍裝置，其構成是大致筒狀體可旋轉，內部有收容被鍍對象物的筒、和在前述筒的相對兩側的端面板側，從與筒的旋轉軸大致為同心的位置分別導入筒內的棒狀陰極電極體，前述棒狀陰極電極體有其頂端露出的陰極電極部、和被絕緣材料被覆而一直到陰極電極部的棒狀陰極導入部，前述棒狀陰極導入部導入筒內後有距離L的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度(a)的關係，設定該距離使(L/a)≤0.9。
9.筒鍍裝置的設計方法，其特徵在於是長軸長度(a)為5～60mm、長軸長度(a)與短軸長度(b)(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上，厚度(c)(單位mm)比短軸長度(b)小的平板形狀物為被鍍對象物進行筒鍍用的筒鍍裝置的設計方法，作為該設計對象的筒鍍裝置，其構成是大致筒狀體可旋轉、內部有收容被鍍對象物的筒、和在前述筒的相對的兩端面側、從與筒的旋轉軸大致為同心位置分別導入筒內的棒狀陰極電極體，前述棒狀的陰極電極體、有頂端部露出的陰極電極部、和被絕緣材料被覆而一直到陰極電極部的棒狀陰極導入部，前述棒狀的陰極導入部導入筒內後有距離(L)的水平部，利用與被鍍對象物的長軸長度(a)的關係、設定該距離使(L/a)≤0.9。
全文摘要
本發明的筒鍍裝置是長軸長度(a)為5～60mm、長軸長度(a)與短軸長度(b)(單位mm)的比(a/b)的值為1.2以上，厚度(c)(單位mm)比短軸長度(b)小的平板形狀物為被鍍對象物進行筒鍍用的筒鍍裝置，由於其構成是棒狀的陰極導入部導入筒內後有距離(L)的水平部，利用與被鍍對象物的長度(a)的關係，設定該距離使(L/a)≤0.9，所以即使是筒鍍中有障礙的平板形狀的被鍍對象物，也可以減少或防止被鍍對象物在筒內流動狀態的偏倚或停留，可確保被鍍對象物形成均勻厚度的鍍膜、且可抑制龜裂或破裂的不良現象。
文檔編號C25D17/16GK1572915SQ20041004468
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月20日 優先權日2003年5月20日
發明者中山靖之, 坂本健, 巖井達洋, 山本智實 申請人:Tdk株式會社