JP4496522B2

JP4496522B2 - 電鋳による多心金属管の製造方法

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Publication number: JP4496522B2
Application number: JP2004042352A
Authority: JP
Inventors: 等三ヶ尻; 郁子鎌崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: US20060011481A1; JP2005232531A

Description

本発明は、光ファイバー用のコネクタ、デバイス等の多心フェルールや、エンジン用噴射ポンプのノズル、インクジェットプリンタのノズル等に用いられる、複数の細い孔を高精度に配置した多心金属管を電鋳により製造する方法に関する。

本出願人等は、光ファイバー用のコネクタ、デバイス等の多心フェルール等に用いられる、複数の細い孔を高精度に配置した多心金属管を電鋳により製造する方法を発明して、２００２年８月１５日に、特願２００２−２８１９５７号、「電鋳による光コネクタ用多心フェルールなどの多心金属管の製造方法」として出願している。この方法は、金属、プラスチックなどの２本以上の線材６を張ったものを母型に使用し、電鋳してから当該線材６を除去する光コネクタ用多心フェルールなどの金属管の製造方法に於いて、複数個の孔が正確な径と位置で開いている同一形状の電気絶縁性板10の複数個を、孔位置を一直線上に配して、当該電気絶縁性板10の複数の孔に線材６を涙じれることなく平行に一直線状に通して成る陰極治具9 を電鋳液中に浸漬し、中心付近に配置して設けた通電性の線材6aだけにマイナス通電して電鋳することを特徴とする光ファイバ用多心フェルールなどの多心金属管の製造方法であり、さらには、電鋳により形成される金属管の外形を円形にするために、陰極治具９の中心の線材6aと陽極との間隔をほぼ同距離にして、陰極治具９の線材6aをほぼ中心にして自転しながら電鋳することを特徴とする。

なお、電鋳により光コネンタ用フェルール、スリーブなどの金属管を製造する公知の方法としては、特許文献１に記載の「金属管の製造方法」がある。
特開２００３−３１３６９５号公報

しかしながら、上述したように、陰極治具の線材6aをほぼ中心にして陰極治具を自転しながら電鋳すると、線材6aは回転の中心であるため電鋳液に対して相対速度が略０であるが、線材6aを除く他の線材６は、回転中心から離れて配置されているため電鋳液に対して相対速度が発生する。その結果、他の線材６は、電鋳液の動圧を受けて回転方向の後方に撓むことになり、その撓んだ状態のまま電鋳が進むと、他の線材６により形成される孔の位置がずれるとともに、孔の直線性が損なわれることになる。こうして製造された金属管は孔の位置がばらつき、光コネンタ用フェルール用いると、品質を著しく損なうことがあった。

そこで、本発明は、電鋳により複数の孔を有する金属管を形成する場合に、孔の位置ずれを防止しながら金属管の外形を略真円に形成することを目的とした。

上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１本は導電性材からなる複数の線材を１対の電気絶縁性支持具に張架して形成された陰極治具を電鋳液中に浸漬するとともに、前記電鋳液中であって前記陰極治具の外側に陽極を配置して、前記陰極治具の導電性線材と前記陽極との間に直流を通電することにより、前記導電性線材を軸心にした金属管を生成した後、前記複数の線材を抜去して金属管を製造する電鋳による多心金属管の製造方法において、前記導電性線材を回転軸として前記陽極を公転させたことを特徴とする。
ここで、前記陽極は、前記導電性線材と略平行な１本以上の電極を前記導電性線材を中心に等間隔で配置することが好ましい。
また、前記陽極は、前記導電性線材を中心軸とする円筒状の導電性材により形成したことを特徴とする電鋳による多心金属管の製造方法。
さらには、前記陽極を、ともに編み目状の金属製内筒と金属製外筒とを組み合わせて二重構造をした円筒状に形成するとともに、前記内筒と外筒との間に、電鋳金属材を収納することも可能である。

また本発明は、少なくとも１本は導電性材からなる複数の線材を１対の電気絶縁性支持具に張架して形成された陰極治具を電鋳液中に浸漬するとともに、前記電鋳液中であって前記陰極治具の外側に陽極を配置して、前記陰極治具の導電性線材と前記陽極との間に直流を通電することにより、前記導電性線材を軸心にした金属管を生成した後、前記複数の線材を抜去して金属管を製造する電鋳による多心金属管の製造方法において、前記陽極は、前記導電性線材を中心軸とする略真円からなる円筒状の導電性材により形成したことを特徴とする。
ここで、前記陽極を、ともに編み目状の金属製内筒と金属製外筒とを組み合わせて二重構造とした円筒状に形成するとともに、前記内筒と外筒との間に、電鋳金属材を収納することも可能である。
また、前記電気絶縁性支持具を、互いに同位置に線材を挿通する孔を形成した２枚以上の絶縁板により形成するとともに、前記絶縁板を線材の張架方向に適間隔で配置して線材を支持することを特徴とすることも可能である。

以上述べたように本発明によれば、陰極治具を自転させることなく、陽極を公転または陽極を陰極の周囲に略真円に配置するようにしたことで、金属管に形成される孔の位置ずれを解消するとともに、金属管の外形を略真円に形成することが可能となる。

以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に用いられる電鋳装置の一部を縦断した正面図であり、図２は図１の要部を示す平面図である。図において、１は縁の部分まで電鋳液が満たされた電鋳液槽であり、その中心に陰極治具２が上下方向に配置されている。陰極治具２は、電気絶縁性支持具であるところの絶縁板３，４の同位置に線材を挿通する複数の孔を穿設するとともに、絶縁板３，４を上下方向に所定間隔で支持しておき、その穿設された中心位置の孔には導電性を有するステンレス製の線材を挿通張架する。残りの孔には、導電性を問わないため樹脂製の線材を挿通張架する。これらの線材５は、下端を固定板６に接続し、上端を引っ張りコイルばね７を介して導電性材からなる固定板８に接続することで、絶縁板３，４の間の線材５に適度なテンションを付与する。

電鋳液槽１の液面の上方には、陰極治具２のステンレス製の線材５を中心として、リング状の円板９が、四隅に配置されたガイドプーリ１１〜１４により回転自在に支持されている。円板９は導電性材により形成され、円板９の下面には、チタン製の網からなる有底円筒状の陽極１５〜１７が略等間隔で取り付けられている。この陽極１５〜１７内には電鋳金属材として、ニッケルの粒または棒が収納されている。また、円板９の外周部には、アイドラー１８を介して減速機付のモータ１９の出力軸ローラ２１が当接されており、モータ１９が回転駆動されると、出力軸ローラ２１の回転がアイドラー１８を介して円板９を回転駆動する。それにより、陽極１５〜１７が陰極治具２のステンレス製の線材５を中心として、陰極治具２の周囲を公転する。

また、円板９の右端部には、ブラシ２２が摺動自在に当接されている。図１の電鋳液槽１の右隣に設置されている管理槽２３は、図示しない配管により電鋳液槽１に接続されており、電鋳液槽１内の電鋳液の濃度、比重、温度、レベル等を一定に保つように管理するものである。管理槽２３の右隣のフィルタ２４は、図示しない配管により管理槽２３に接続されており、電鋳液内に発生する不純物等を濾過する。

このように構成された電鋳装置では、固定板８をマイナス極に、ブラシ２２にプラス極を接続して電流を流しながら、モータ１９を回転駆動すると、陰極治具２の中心に位置するステンレス製の線材５に電鋳金属のニッケルが析出され、ステンレス製の線材５を中心軸とし、外形が真円からなる金属管が生成される。これは陽極１５〜１７が陰極治具２の周囲の円軌道上を一定速度で公転することにより、電鋳金属の析出に関しては、時間経過とともに均等な電界が累積されることになり、陰極治具２のステンレス製の線材５を中心として全周に均等な厚さでニッケルが析出されることによる。

金属管が所定の太さに成長したら、通電および陽極の回転を停止して、陰極治具２から金属管を取り出し、ステンレス製の線材５および樹脂製の線材５を金属管から抜き取ることで、複数の細い孔を高精度に配置した多心金属管を得ることができる。また、得られた金属管は外形が真円であるため、
後加工が容易となる。なお、上述した方法では、陰極治具２が電鋳液中で自転することなく停止しているため、中心のステンレス製の線材５の外側に配置された樹脂製の線材５も電鋳液中で静止しており、線材５の位置すなわち孔の位置がずれることが解消される。なお、図示例では、陽極を３個配置したが、陽極の個数を１個または２個とすることも可能であるし、４個以上とすることも可能である。

図３は本発明の第２の実施形態に用いられる電鋳装置の一部を縦断した正面図であり、図４は図３の要部を示す平面図である。図において、１は縁の部分まで電鋳液が満たされた電鋳液槽であり、その中心に陰極治具２が上下方向に配置されている。陰極治具２は、電気絶縁性支持具であるところの絶縁板３，４の同位置に線材を挿通する複数の孔を穿設するとともに、絶縁板３，４を上下方向に所定間隔で支持しておき、その穿設された中心位置の孔には導電性を有するステンレス製の線材を挿通張架する。残りの孔には、導電性を問わないため樹脂製の線材を挿通張架する。これらの線材５は、下端を固定板６に接続し、上端を引っ張りコイルばね７を介して導電性材からなる固定板８に接続することで、絶縁板３，４の間の線材５に適度なテンションを付与する。

電鋳液槽１の陰極治具２の外側には、チタン製の網からなる内筒３１と同じくチタン製の網からなる外筒３２とからなる二重構造の陽極３３が配置されている。この内筒３１と外筒３２との間には、電鋳金属材として、ニッケルの粒または棒が収納されている。陽極３３上端の４箇所がステイ３４〜３７により、電鋳液槽１の縁に支持されることで、内筒３１の内面が、陰極治具２のステンレス製の線材５を中心としたに真円上に位置するように正確に保持される。

また、図３の電鋳液槽１の右隣に設置されている管理槽２３は、図示しない配管により電鋳液槽１に接続されており、電鋳液槽１内の電鋳液の濃度、比重、温度、レベル等を一定に保つように管理するものである。管理槽２３の右隣のフィルタ２４は、図示しない配管により管理槽２３に接続されており、電鋳液内に発生する不純物等を濾過する。

このように構成された電鋳装置では、固定板８をマイナス極に、陽極３３にプラス極を接続して電流を流すことで、陰極治具２のステンレス製の線材５に電鋳金属のニッケルが析出され、ステンレス製の線材５を中心軸とし、外形が真円からなる金属管が生成される。これは陽極３３の内筒３１の内面が、陰極治具２の中心に位置するステンレス製の線材５に対して真円の位置に保持されているため、陰極治具２のステンレス製の線材５の周囲全方向に均一な電界が形成されて、電鋳金属の析出が均等になることによる。

金属管が所定の太さに成長したら、通電を停止して、陰極治具２から金属管を取り出し、ステンレス製の線材５および樹脂製の線材５を金属管から抜き取ることで、複数の細い孔を高精度に配置した多心金属管を得ることができる。また、得られた金属管は外形が真円であるため、
後加工が容易となる。なお、上述した方法では、陰極治具２が電鋳液中で自転することなく停止しているため、中心のステンレス製の線材５の外側に配置された樹脂製の線材５も電鋳液中で静止しており、線材５の位置すなわち孔の位置がずれることが解消される。

なお、上述した実施形態では、陰極治具２の絶縁板３，４として、正確な位置と大きさの複数の孔を穿設したプラスチック成形品や、フォトレジスト加工のフォトエッチング法によって製造したシリコン板や、特殊ドリルによるＮＣ加工で複数の孔を穿設した絶縁性の板等が使用できる。このうちプラスチック成形品を使用する方法が適性が高く、特に多量のフィーラーを混合したエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂、フェノール樹脂等の線膨脹係数の低い材質の採用が望ましい。

本発明においては、陰極治具２にセットされている複数の線材５の中の中心の線材５にステンレスの線材を用いたが、他に、リン青鍋などの金属製の導電性のあるものも使用可能であり、この中心の線材だけにマイナス電流を流すことを特徴としている。また、中心以外の線材５の材質としては、ステンレス、リン青銅などの導電性の金属であってもよいし、通電性のない樹脂製の線材であってもよく、中心以外の線材に導電性の線材５を使用して電鋳する場合には、電鋳部が差支えない程度の多少の断面の楕円化が見られるが、これに樹脂製の線材５を使用する場合には、電鋳する際に樹脂製の線材５は電解析出作用に全く彰響を及ぼさないために、より位置精度が良くなると同時に生成された電鋳品の断面形状が殆ど真円になる。すなわち、本発明においては、中心以外の線材には導電性のない線材５を使用することがより好ましい。

また、本発明においては、電鋳金属としてニッケルを用いたが、他のコバルト等の金属を用いることも可能である。詳しくは、電鋳金属の材質として、例えばニッケル又はその合金、鉄又はその合金、銅又はその合金、コバルト又はその合金、タングステン合金、微粒子分散金属などが採用可能である。また、電鋳液としては、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、スルファミン酸第一鉄、ホウフッ化第一鉄、ピロリン酸銅、硫酸銅、ホウフッ化銅、ケイフッ化銅、チタンフッ化銅、アルカノールスルフォン酸銅、硫酸コバルト、タングステン酸ナトリウムなどの水溶液を主成分とする水溶液、又は、これらの液に炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素、酸化ジルコニウム、チッ化ケイ素、アルミナ、ダイヤモンドなどの微粉末を分散させた液が使用され、これらのうち特にスルファミン酸ニッケルを主成分とする溶液が、電鋳のやり易さ、硬度などの物性の多様性、化学的安定性、溶接の容易性、電鋳液の安全性の面で適している。そして、電鋳液は、濾過精度０．１〜５μｍｍ程度のフィルターで高速濾過し、また加温して±３℃程度の適性温度範囲に温度コントロールすることが好ましい。

また、電鋳に際しては、直流電流を３〜８Ａ／ｄｍ^２程度の電流密度とし、所定の太さに成長させた後、電鋳槽から取り出してよく水洗した後、乾燥させることが好ましい。

本発明は、光ファイバー用のコネクタ、デバイス等の多心フェルールに使用される多心金属管を製造する以外には、エンジン用噴射ポンプのノズル、インクジェットプリンタのノズル等に使用される多心金属管を製造する場合に利用可能である。

本発明の第１の実施形態に用いられる電鋳装置の一部を縦断した正面図である。図１の要部を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に用いられる電鋳装置の一部を縦断した正面図である。図３の要部を示す平面図である。

符号の説明

１電鋳液槽

２陰極治具

３，４絶縁板

５線材

６固定板

７引っ張りコイルばね

８固定板

９円板

１１〜１４ガイドプーリ

１５〜１７陽極

１８アイドラー

１９モータ

２１出力軸ローラ

２２ブラシ

２３管理槽

２４フィルタ

３１内筒

３２外筒

３３陽極

３４〜３７ステイ

Claims

少なくとも１本は導電性材からなる複数の線材を１対の電気絶縁性支持具に張架して形成された陰極治具を電鋳液中に浸漬するとともに、前記電鋳液中であって前記陰極治具の外側に陽極を配置して、前記陰極治具の導電性線材と前記陽極との間に直流を通電することにより、前記導電性線材を軸心にした金属管を生成した後、前記複数の線材を抜去して金属管を製造する電鋳による多心金属管の製造方法において、
前記陽極は、ともに編み目状の金属製内筒と金属製外筒とを組み合わせて前記導電性線材を中心軸とする二重構造をした円筒状の導電性材により形成するとともに、前記内筒と外筒との間に、電鋳金属材を収納し、前記導電性線材を回転軸として回転させたことを特徴とする電鋳による多心金属管の製造方法。
陽極を、前記導電性線材を中心軸とする略真円からなる円筒状の導電性材により形成したことを特徴とする請求項１に記載の電鋳による多心金属管の製造方法。
互いに同位置に線材を挿通する孔を形成した２枚以上の絶縁板により前記電気絶縁性支持具を形成するとともに、前記絶縁板を線材の張架方向に適間隔で配置して線材を支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の電鋳による多心金属管の製造方法。