JPS642675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電着マンドレルに関するものであり、
更に詳しくはニツケル電着に使用されるマンドレ
ルに関するものである。

米国特許第3577330号、第3668081号、第
3883411号及びカナダ特許第955195号等に記載の
多数の開示はニツケル電着用カソードマンドレル
を取扱つている。一般にこれらの開示は、不銹
鋼、チタン、及びアルミニウムから成るマンドレ
ルを使用し、この種のマンドレル上に電着された
ニツケルの内部応力水準に対応してマイクロイン
チ表示（プロフイロメータで測定）の特定の表面
仕上げ度までサンドブラスト処理されたマンドレ
ルに関するものである。

これら従来特許に記載の技術は企業規模で実施
された時に完全に効果的なものではなかつた。こ
れら従来技術の目的は、電着工程中にニツケル着
物の接着を生じ、電着工程が終了した時に電着物
を容易に除去する事のできるマンドレルを提供す
るにある。企業生産に際して生じる問題は、電着
されたニツケルの内部応力水準を任意長の時間、
一定に保持する事が不可能な点にある。明白な理
由と不明な理由から、電解質の組成は毎日、また
は週毎に変動する。この種の変動は、生成物の純
度と品質に関しては無意義であるが、マンドレル
に対する電着ニツケルの接着に関しては極めて有
意である。電着ニツケルの低い内部応力条件で、
マンドレル粗さ度が高ければ過度に大きな接着力
を生じ、マンドレルから電着ニツケルを除去する
事が困難になる。その反対に、電着ニツケルの高
い内部応力条件でマンドレル粗さ度が低すぎる
と、マンドレルに対する電着ニツケルの接着度が
低くなる。

故に企業生産に必要とされるものは、この様な
ニツケル電着物の内部応力の不可避的変動に対し
て広い範囲で寛容となる様に仕上げられたマンド
レル表面である。

本発明によれば、特殊構造の表面プロフイルを
成す様に特殊の表面仕上げ制御を実施する事によ
り、電着ニツケルの内部応力の変動に対して非常
に広い寛容性を有するマンドレルが提供されうる
事が発見された。

電着中は電着ニツケルの接着状態を保持し、電
着終了と同時に電着物を容易に除去する事を可能
にする新規なニツケル電着用マンドレルを提供す
る事が本発明の目的である。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。

一般的に言つて、本質的に平面の列を成して配
置されこの列の平面中において電気絶縁物質によ
つて包囲された相互に電気的に接続した裸の不活
性金属の複数の島部と、前記の島部を直流回路に
接続する手段とを含み、前記の裸金属の島部は酸
化アルミニウム粗粒または鋳鉄粗粒のグリツトブ
ラストによつて表面仕上げ処理を受け、この処理
によつて前記の裸金属島部の上に、コツプ状また
はピラミツド状の複数の、鋭い輪郭のマイクロく
ぼみを備え、前記の島部の平均表面粗さは、鋳鉄
粗粒を使用した場合には130乃至300マイクロイン
チ（3.3乃至7.6μm、酸化アルミニウム粗粒を使用
した場合には25乃至150マイクロインチ（0.6乃至
約3.8μm）である様にした再使用可能の電着マン
ドレルが本発明によつて提供される。

ここでコツプ状またはピラミツド状という用語
について説明する。

普通２つのグリツトがグリツトブラストに使用
される。即ち、鋳鉄およびアルミナである。鋳鉄
グリツトが、グリツトブラストに使用され、再使
用されるときには、個々の粒子は、表面に当たつ
て繰返し衝撃を受けた後、幾分か丸くなる傾向が
ある。これは鋳鉄グリツト粒子が硬質の鉄炭化物
を含むけれども、粒子はマトリツクスとして比較
的軟質の鉄金属の幾分かを含む理由によるもので
ある。幾分丸くなつた粒子で表面と衝突する結果
ブラストされるべき表面上に多数の丸い窪みがで
きる。グリツトの分裂が最少になるのでブラスト
の全効果が、ブラストされる金属表面中の比較的
均一な寸法の極微な丸い窪みとなる。本発明では
顕微鏡下でこれらの窪みがコツプ状を持つことに
なる。即ち、断面がほぼ∪状に見える。

アルミナまたは、その目的のために、その他の
セラミツク状グリツト、例えばSiCを用いる時
は、状況は異なる。グリツト粒子が金属面に衝突
するときグリツト粒子の表面映像となる窪みがで
きる。２つのことが起こりうる。グリツト粒子は
一体で表面にぶつかり、それが反発するに従つて
分裂する。グリツトはガラス様に脆いので変形も
しないし丸くもならない。再使用に当たつては、
グリツト粒子の元の形状に拘らず、粒子の断片は
アルミナの開裂面に沿つての破砕から生ずる、か
どがある状態となる。アルミナでブラストしたグ
リツトのありのままの結果は、本発明で顕微鏡下
ではピラミツド状を持つとおもわれる、角張つた
窪みを含むブラストされた表面である。グリツト
ブラスト方法の統計的性質の故に、ピークの形状
ならびにブラストされた表面上には規則性もな
く、均一な四角形または三角形のピラミツドもな
い。顕微鏡的規模よりもむしろ表面は、鋳鉄グリ
ツトブラストによつて生じた丸い凹凸よりも、は
つきりした角張つた凹凸を持つ。即ち、断面がほ
ぼ∇状に見える。

即ち、表面の差は金属の電着に関して発揮され
る接着度に反映される。

本発明の電着マンドレルは、一端に懸垂装置を
備え、両面において、裸の不活性金属の露出した
島部以外は絶縁性コーテイング（例えばエポキシ
塗料）によつて被覆された不活性金属板の形とす
る事ができる。この種のマンドレルは前記の米国
特許において大体に開示されている。あるいは、
このマンドレルは、露出島部と懸垂部材またはプ
ラスチツク等の絶縁体中に埋込まれた他の電気接
続手段以外の構造全体によつて、相互に電気的に
接続された島部を限定した不活性金属ユニツトの
組立構造から成るものとする事ができる。この型
のマンドレルは南アフリカ特願第76／6898号に開
示されている。

本発明によるマンドレルを製造するための304
型不銹鋼等のマンドレル金属の表面仕上げは、金
属表面を均一に摩耗しまた研摩材の性質を制御す
る事のできる任意適当な装置の中で実施する事が
できる。

アンダサイズの研摩粗粒を捨てるためのスクリ
ーンを有する研摩材戻し手段と連結された
Wheelabrator Frye製等のホイール型遠心ブラ
スト装置を使用して良い結果が得られた。同じく
研摩材粗粒サイズを一定に保持するための手段を
備えたZero Manufacturing Company製等のエ
アブラスト装置を使用しても良い結果が得られ
た。

従来技術の教訓と異り、サンドブラスト法は満
足なマンドレル表面仕上げ法でない事が発見され
た。本発明者の調査によれば、ブラスト工程中に
砂粒は余り簡単に破砕するので、砂粒について一
定粒径を保持するのは極めて困難なことが確認さ
れた。その上、金属面との衝突に際して生じる砂
粒の破砕の結果、研摩材として鉄または酸化アル
ミニウムの粗粒を使用した時に生じる様な鋭い輪
郭ではなく、丸味を帯びた輪郭を持つた微細くぼ
みを金属面の中に形成する。表面仕上げ工程によ
つて生じる表面形態の型そのものが、ニツケルの
電気的生産または電気精錬に使用されるマンドレ
ル上に有効範囲の表面粗さを生じる。鋳鉄粗粒
は、第１図に図示の様なコツプ状微細くぼみを作
る。鋳鉄粗粒をもつて130乃至300マイクロインチ
（μインチ）（3.3〜7.6μm）のRMS表面粗さまで
ブラストする事により、ニツケル電着用の１イン
チ（2.5cm）径の露出金属区域を有する有効なマ
ンドレル面が得られる。この様な表面形態を有す
るマンドレルは、20000乃至100000psi（即ち、150
〜700メガパスカルMPa）の範囲の内部応力を有
するニツケル電着物を満足に処理する事ができ
る。この様なマンドレル上に電着された径１イン
チのニツケル ラウンドは、マンドレルの面に対
して直角方向の25ポンド（11.36Kg）の引張り力
に抵抗し、また同方向の100ポンド（45.45Kg）の
引張り力によつてマンドレルから引離される。こ
の様な接着特性を有するニツケルラウンドは電着
工程に際してマンドレルに固着し、電着工程の終
了時にマンドレルから容易に除去される事が発見
された。

酸化アルミニウム粗粒でブラストされたマンド
レルでは、RMS表面粗さを25乃至150μインチ
（0.6乃至3.8μm）とせねばならない以外は同様の
結果が得られる。酸化アルミニウムでブラストさ
れた比較的平滑な面が鋳鉄粗粒によつて得られた
比較的粗い面と同様に作用する理由は、酸化アル
ミニウム粗粒によつて作られた表面くぼみが角張
つてピラミツド状を成し、マンドレル面に対して
電着金属をより効果的に固着できるからであると
思われる。この様な酸化アルミニウム粗粒で作ら
れたくぼみの角型ピラミツド形状は第２図に図示
されている。

以下、本発明を二、三の例について説明する。

例 サイズ25，40，50，80または120の粗粒を使用
して３mm厚の304型不銹鋼板の両側面にグリツト
ブラストを実施した。ブラスト処理された鋼板を
18×23cmサイズに切断し、この鋼板片に電気接続
手段を備え、3.5cm中心上に径2.54cm出発円形パ
タンを作る様にエポキシインキで印刷した。エポ
キシインキをマンドレルに対して接着させるため
にクロムめつきを使用した。印刷と硬化ののち、
希荷性溶液（45ｇ／NaOH）中アノード溶質
によつて出発円形からクロムを除去した。

次に下記を含有する40のシユミレート精錬所
浴の中でマンドレルをめつきした。

285ｇ／ NiSO₄・6H₂O 35ｇ／ NiCl₂・6H₂O 75ｇ／ NaCl 20ｇ／ H₃BO₃ 浴温度は60℃（140〓）に保持され、PHは3.5と
4.0の範囲内に保持された。溶液撹拌のために撹
拌機を使用した。出発カソード電流密度は
648A／m²であつた。６日間にわたつてラウンド
が成長する間、電流を初値に保持した。アノード
物質として硫黄含有ニツケル ラウンドを使用し
た。

ｐ―トルエンスルホンアミドを使用して、電着
ニツケル内部応力を特定水準に制御した。このア
ミドは、溶液秤量ポンプを介して、0.175MPaと
325MPaの内部応力水準を保持するのに必要な流
速で添加された。内部応力を480MPaに保持する
ためには応力低下剤を要としなかつた。二個の平
行アノード間に配置されたBrenner―Seuderoff
らせん型コントラクトメータを使用して、直接に
40浴中において内部応力測定を実施した。ラウ
ンド成長の初期における応力水準を正確に表示す
るため、648A／m²の電流密度を使用し、電着物
をわずか5μm（0.2ミル）の厚まで成長させた。

通常の引張り力テスタを使用してマンドレルの
面に対して直角方向にラウンドをマンドレルから
引離すのに必要とされる力を測定する事により、
ラウンドの接着力を測定した。ラウンドに対して
エポキシセメントによつてボルトを固着する事に
よつて、ラウンドを引離した。その場合、ボルト
を引張り力テスタによつて把持する事ができた。
ラウンドを引離すために450N以上を必要とした
マンドレル面は過大接着力を示すものと見なされ
た。これらのラウンドは一般に非常に除去困難で
あつた。ラウンドを引離すために100N以下を必
要としたマンドレル面は不十分な接着力を示すも
のと見なされた。しばしば、これらのラウンド面
から、テストに先立つてラウンドが剥落しようと
した。

PROFILOMETER 表面粗さアナライザに
よつて5μ乃至6μm（約180〜230μインチ）のRMS
表面粗さが測定された場合、ニツケル電着物の
100〜500MPaの範囲内のすべての内部応力水準
において満足な接着力が得られた。

例 ブラストユニツトに送られ粗粒のサイズを制御
するために粗粒分類戻し手段と連結されたエアブ
ラスト装置を使用して、例のものと同一の形状
とサイズのマンドレルを酸化アルミニウムでブラ
ストした。これらのマンドレルにマスキング処理
し、例の場合と同様にして、また同一型の浴を
使用して、マスキングされないマンドレル面の上
にニツケル電着した。例の場合と同様にテスト
した結果、1.1乃至1.5μm（45〜60μインチ）RMS
のRMS表面粗さ度を有するマンドレルが
325MPa（45000psi）の内部応力を有するニツケ
ルラウンドの電着に対して満足である事が発見さ
れた。

本発明は前記説明のみに限定されるものでな
く、その主旨の範囲内において任意に変更実施で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳鉄粗粒によつてブラストされた本発
明によるマンドレルの表面断面図、また第２図は
酸化アルミニウム粗粒によつてブラストされた本
発明のマンドレルの表面断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平面の列を成して配置され、ニツケル電解質
   に対して不活性の金属から成り、前記列の面にお
   いて電気絶縁性物質によつて包囲された複数の、
   電気的に相互に接続された小面積表面と、これら
   の小面積表面を直流電気回路に接続する手段とを
   含むニツケル電着用マンドレルにおいて、前記の
   小面積表面は酸化アルミニウム組粒または鋳鉄粗
   粒をグリツトブラストする事によつて表面仕上げ
   を成されて複数の鋭い輪郭の微細くぼみを備え、
   各くぼみはコツプ状またはピラミツド状の形状を
   有し、前記の仕上げ面は酸化アルミニウムブラス
   トの場合には0.6乃至3.8マイクロメーターの表面
   粗さを有し、鋳鉄粗粒ブラストの場合は3.3乃至
   7.6マイクロメーターの表面粗さを有する事を特
   徴とするニツケル電着用マンドレル。 ２ 前記の平面列に配置された小面積表面はマス
   キングされた平面金属板上の露出区域である事を
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電着用
   マンドレル。 ３ 前記金属板の金属はチタンまたは不銹鋼であ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   電着マンドレル。 ４ 前記の金属は不銹鋼であつて、各小面積表面
   はそれぞれ丸く2.5cm径である事を特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の電着マンドレル。