JPH0270093A - 金属材の電解処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は金属の微細電解加工、エツチング、めっき、発
色処理などに利用可能な金属材の電解処理方法および装
置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、金属材料に微細な電解処理をする方法としては、
金属材料の被処理部以外をレジストで被覆するフォトレ
ジスト法（例えば特公昭６０−１５７０５号公報）があ
る。

上記のフォトレジスト法では、（１）原図の作成、（２
）写真製版法による原版の作成、（３）被処理面の前処
理、（４）感光液塗布、（５）露光、（６）現像、（７
）被加工材の加工面以外の面のレジスト塗布、（８）電
解処理、（９）洗浄、（１０）レジスト除去、（１１）
洗浄、乾燥、仕上げ、と非常に複雑な工程を経なければ
ならず、必然的にコスト高となるという問題がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、簡便な手
段でまた電解液を用いることなく、エツチング、めっき
、発色などの加工を、微細な加工であっても極めて鮮明
になしつる金属羽の電解処理方法および装置を提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上述した従来技術の繁雑さなどの欠点を
解消すべく鋭意研究を重ねたところ、ペースト状電解貿
と金属材に施そうとする模様な透孔状に形成してなるス
クリーンを使用することによって、さらに電解処理すべ
き模様部分に電流が集中する様工夫を加え、レジストを
全く使用せずに、任意の模様部分に電解処理ができるこ
とが可能であり、これによって洗浄、乾燥等の簡単な前
ＩＡ埋を行っただけの被処理材表面を直ちに電解処理を
行ない、その後、必要に応じて材料の洗浄、乾燥、仕上
げ処理を行うだけで従来技術と同程度の処理が行なえる
ため、低コストで微細加工であっても高速処理が可能で
あることを見い出し、本発明を完成するに至ったもので
ある。

すなわち、本発明は、金属材の表面に、電解質ペースト
（以下単にペーストという）と反応しない物質で構成さ
れかつ電解処理されるべき透孔模様を有するスクリーン
を密接させて積層体を形成し、 このスクリーンを介して積層体の所定の電解処理位置に
おいてペーストを塗布し、 前記電解処理位置においてペーストおよびスクリーンを
介して金属材を電解処理することにより金属材表面に模
様を付することを特徴とする金属の電解処理方法を提供
するものである。

また、前記金属材およびスクリーンがともに帯状をなし
、予め両者の積層体として巻回されたコイルを連続的に
送り出ししながら前記電解処理を行うのがよい。

そして、前記金属材およびスクリーンがともに帯状をな
し、それぞれの巻回コイルから別個に送り出しおよび巻
き取りを連続的に行う途中において両者を密接させて積
層体を形成し、これを同期的に搬送しつつ前記電解処理
を行うのがよい。

また、前記積４層体は磁気的吸着または粘着剤により密
着させるのがよい。

また、前記電解処理は、電解加工、電解エツチング、電
解めっきまたは電解発色のいずれかであるのが適してい
る。

また、本発明は、金属材と透孔模様付はスクリーンとの
積層体の送り出し手段および巻き取り手段と、 この送り出し手段、と巻き取り手段の間で積層体のスク
リーン側から積層体と対面する電極と、 前記スクリーンを介して電極と積層体の金属材との間に
、電極位置よりも積層体の移送方向の上流側において、
ペーストを供給する手段と、 前記ペーストを電極位置よりも積層体の移送方向の下流
側において排出する手段と、前記電極および積層体の金
属材に通電する手段を具えることを特徴とする金属材の
電解処理装置がある。

また、金属材および透孔ａｊ様付スクリーンそれぞれの
送り出し手段および巻き取り手段と、 前記送り出し手段と巻き取り手段の間において所定の距
離にわたって金属材およびスクリーンを密接して積層体
の状態に維持する手段と、 この積層体のスクリーン側から積層体と対面する電極と
、 前記スクリーンを介して電極と積層体の金属材との間に
、電極位置よりも積層体の移送方向の上流側において、
ペーストを供給する手段と、 前記ペーストを電極位置よりも積層体の移送方向の下流
側において排出する手段と、前記電極および積層体の金
属材に通電する手段とを具えることを特徴とする金属材
の電解処理装置がある。

また、前記電極は平板またはロールであるのがよい。

さらに、前記積層体あるいは金属材および／またはスク
リーンの清浄装置を具えるのがよい。

以下に本発明の金属材の電解処理装置について詳細に説
明する。

本発明においては、被電解処理材である金属材とは電解
処理可能な金属部分を少なくとも表面部分に有する材料
をいう。　例えば、各種鋼板、非鉄金属板はもちろんの
こと、これらの金属薄板または箔と、セラミック、プラ
スチック、木材等との積層材あるいはこれら金属材料を
表面に任意の手段でコーティングした材料を挙げること
ができる。

また、用いるペースト状電解質（以下単にペーストとい
う）は目的とする処理に応じて異なる。

めっき用ペーストとしては、通常のめっき溶液、各種金
属塩と酸あるいはアルカリとの混合溶液などのめっき種
を含有する溶液を用い、例えばポリアクリル酸ソーダ、
アルギン酸ナトリラム、ザンサンガム等の有機増粘剤お
よび／またはゼオライト、水ガラス、コロイダルシリカ
、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無機増粘剤な
どを加えてペースト化したものであればどのような方法
で製造されたものでも用いることができる。

発色用ペーストとしては、力性ソーダ、力性カリ、アン
モニア等のアルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、しゆ
う酸、ぶつ酸、クロム酸、重クロム酸、リン酸、ぎ酸、
酢酸、マロン酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸等の酸
、あるいは上記のアルカリもしくは酸の塩類を単独また
は混合した発色用水溶液を用い、たとえばポリアクリル
酸ソーダ、アルギン酸ナトリウム、ザンサンガム等の有
機増粘剤および／またはゼオライト、水ガラス、コロイ
ダルシリカ、コロイダルアルミナ、珪弗化ソーダ等の無
機増粘剤などを加えてペースト化したものであればどの
ような方法で製造されたものでも用いることができる。

エツチング用、加工用ペーストとしては、力性ソーダの
アルカリ、もしくは塩酸、硫酸、硝酸、クロム酸、重ク
ロム酸、ぶつ酸等の酸および／または上記のアルカリも
しくは酸の塩類を単独または混合した物について、その
まままたは水を加えてペースト化されるものは勿論、さ
らにポリアクリル酸ソーダ、あるいは二酸化ケイ素、ア
ルミナ、水ガラス、アルギン酸ソーダの如きペースト化
材を加えて成るペーストであればどのような方法で製造
されたものでも用いることができる。

そして、金属材上に供給しても供給された幅以上に拡散
していくことのないタッキネス、粘度を有するものであ
る。　　したがって、微細な加工であっても精密に行う
ことができる。

本発明で用いるスクリーンは、電解処理用溶媒と反応し
なければ通常の印刷に使用される様なナイロン、テトロ
ン、ポリエステル等のスクリーン上にレジストを印刷し
たものでも、ナイロン、塩ビ、フッ素樹脂、ステンレス
、高Ｎｉ合金等のシートを印刻したものでも良く、めっ
き用模様部分のみに、電解処理用溶媒が透過しうる透孔
が設けられている。　また、このスクリーンの少なくと
も表面層は、電気的絶縁性を有する層で構成される必要
がある。

本発明において、電解処理は用いるペーストに応じて、
エツチング、めっき、発色処理などを行うことができる
。

まず、本発明の電解処理装置の第１構成例および作用に
ついて説明する。

予め積層体とされたスクリーン２および金属材３は送り
出し手段１から連続的に送り出され、ガイトロール４に
より支持されつつ搬送され、巻き取り手段１１により巻
き取られる。　その途中の支持台９が設置されてしする
電解処理位置においてペースト５ｂを用しλて上述した
所望の電解処理がなされる。

被処理材とスクリーンの積層体は、少なくとも被処理材
と接する側に磁気的吸着層（スクリーンの樹脂膜中に、
磁性粉末を分散させた層）を形成させたスクリーンを用
い、磁力によりて積層体を形成させるか、あるいは粘着
性を有する層、例えば粘着性ウレタンゴム層を持つスク
リーンを用いてこの粘着層の粘着力で積層体を形成させ
るか、あるいは酢酸ビニル樹脂系、アクリル樹脂系、天
然あるいは合成ゴム系等の接着剤をスクリーンに塗布し
て、その接着力あるいは粘着力で被処理材とスクリーン
を積層するいずれの方法を用いてもよい。

上記積層体を形成させる方法を選択するに当っては電解
処理用ペースト剤との反応性および処理後のスクリーン
の剥離性を考慮してペースト剤と反応し難く、処理後剥
離させ易い方法を選択するのが良い。　なお前記積層体
形成手段は前記の二つのみに限定されるものではない。

支持台９の上方には、図示の例では平板状の電極６が保
持手段７により積層体に対して適切な位置決めを行える
よう配設されている。

電極６と積層体の金属材３との間には、電極６よりも積
層体径送方向の上流位置において、電解処理用ペースト
５ｂがペースト供給用バット５ａからピックアップロー
ル５ｃ、中間ロール５ｄおよび塗布ロール５ｄを経て連
続的に供給される。　ペーストは積層体のスクリーン２
に設けられた透孔模様を介して金属材３に至り、電極６
と積層体の金属材３の被処理部との間がペースト５ｂで
充填される。

このように積層体の金属材３と電極６との間にペースト
か充填された状態が維持されつつ、金属材３にはコンダ
クタ−ロール８を介し、電極６には図示しない給電線を
介して、適当な電源（図示せず）より給電され、選択し
たペーストおよび電解条件に応じてエツチング、めっき
、発色などの電解処理が施される。　　このとき、金属
材３上にはスクリーン２が配設されているので、スクリ
ーンに付された模様に応じた模様が金属材表面に施され
る。

なお、水装置においては、必要に応じて、特に長時間の
電解処理を必要とする時は、積層体の送りを停止した状
態で一定時間電解処理し、一定面積の処理が行なわれた
ら、所定量の積層体を送る断続処理を行なっても良い。

上述した電解処理に供された後のペーストは不要である
から、電極６よりも積層体の移送方向下流の位置でペー
スト排出手段１ｏにより排除される。　ペースト排出手
段１ｏはエンドレスの帯状布１０ｂのループを有し、こ
れを駆動ロール１０ａにより回転駆動する。

電解処理位置の下流、すなわち、電極６の下流において
、ペーストは回転している帯状布１０ａによりピックア
ップされ、ドクター１゜ｄによりかき取られてペースト
溜１０ｃに収容される。　この後帯状布１０ｂは洗浄＋
ｌｉ　１０　ｅにおいて洗浄され、次いで乾燥手段１０
ｆにて乾燥後、再循環される。

電解処理位置において電解処理され、不要のペーストが
除去された模様付金属材３とスクリーン２の積層体は巻
き取り手段によって巻き取られる。

なお長時間の電解処理を必要とする場合、複数個の電解
処理用、支持台、電極、ペースト供給、回収手段を１つ
のラインに設置すれば良い。　なおこの場合、必要に応
じてペースト供給、回収手段を初段と最終段にのみ設置
してもよい。

第２図には、本発明の第２の構成例を示す。

第１図に示す第１構成例との構成上の相違は、電極６が
平板状ではなくロールタイプのものである点と、ペース
ト排出手段１０が帯状布のループではなく吸引タイプの
ものである点である。

平板状電極では高電流密度の電解処理を長時間行うと電
極の温度が上昇し、電解処理に悪影響を与える場合もあ
るが、この構成例に示すロールタイプの電極では常に作
業面が回転しているため温度上昇が小さくその悪影響を
防止できる。

次に、本発明の電解処理装置の第３構成例について第３
図を参照して説明する。

第３構成例は第１図に示す第１構成例の変形例であり、
その相違点は金属材３とスクリーン２とは最初から積層
体とされていない点である。　従ってそれ以外の説明は
省略する。

すなわち、金属材３は送り出し手段１から巻き取り手段
１１に給送され、これに対しスクリーン２は送り出し手
段１２から巻き取り手段１３に別個に給送される。　両
者は給送の途中において、ガイドロール４において積層
体となされ、電解処理後に再び分離されてそれぞれ巻き
取られる。

また、第４図には本発明の電解処理装置の第４構成例を
示す。　第４構成例は第２図に示す第２構成例の変形例
であり、その相違点は金属材３とスクリーン２とは最初
から積層体とされていない点である。　その点の説明は
第３図に示す第３構成例について行った通りである。

ロール状電極組立体を用いる場合、第１〜４図に示す種
々の構成例に示したような電解処理用支持台９を省略し
、電極ロールに被処理材である金属材３およびスクリー
ン２の積層体をロールの円周面の部分円弧に亙って巻回
して電解処理を施すことができる。　これを第５図に示
す。　このとき、積層体を電極６に巻き付けるように抑
えるため押えロール１４を設けるとよい。

このような構成とすることにより、第１〜４図に示す例
に比べて電解処理時間を長くとることができる。

上述した本発明装置の材質は電解処理に適したものであ
ればいかなるものでもよいが、直接電解ペーストに接触
する部材は、高耐食性材料または耐食性コーティングを
施した材料を用いるのがよい。　たとえば、チューブ類
は、フッ素樹脂製チューブを、ピストン、シリンダーな
どにはフッ素樹脂コーティングを施した５ＵＳ３１６な
どを用いるとよい。

帯状スクリーンは全ての例において同一のものも使用で
きるが、特に金属面と接する側の少なくとも最終層に粘
着層を有するスクリーン、および／または少なくとも最
終層に磁性微粉末を含む層を有するスクリーンを使用す
るのが望ましい。

電解処理用電極はペーストを介して金属帯を電解処理す
るための電極で、電解用ペースト剤と反応しない物質で
構成されることが望ましい。　例えば表面にｐｔをめっ
きしたＴｉ板、カーボン板などが好ましい。　ロール状
電極の材質も同様で、表面層が高耐食性、導電性のもの
であれば良い。　なお被処理材との間隔を定に保ちかつ
短絡を防ぐため、電極表面にペーストを含浸でき、耐薬
品性、絶縁性に優れた物質を取り付けるのが望ましい。

金属帯およびスクリーンの前処理、後処理として前記装
置の送り出し手段の後および巻き取り手段の前にスクリ
ーンおよび金属帯の洗浄、乾燥手段をつけることができ
る。　特に巻き取り手段前に洗浄、乾燥手段を設置すれ
ばペーストの排出手段を省略でき、また、製品品質も向
上するメリットが有る。

次に、本発明の金属材の電解処理方法を代表的に第１図
の電解処理装置につき説明するが、本発明はこれに限定
されるものでない。

送り出し手段１から送給されたスクリーン２および金属
材３の積層体は支持台９の電解処理位置において電解処
理される。　電極６と積層体の金属材３との間にスクリ
ーン２を介してペースト５ｂがバット５ａからロール５
ｃ。

５ｄ、５ｅを経て供給される。

電解用電源（図示せず）から金属材３と電極６との間に
、金属材３へはコンダクタ−ロール８を経て通電され、
金属材３が電解処理される。　このとき、金属材３と電
極６との間には透孔模様付スクリーン２が介在するので
、金属材３の表面にその模様に対応する模様が電解処理
によって形成される。　この模様は選択されたペースト
および電解条件に応じてエツチング、めっき、発色等と
して具現される。

電解処理後のペーストは不要であるから、ペースト排出
手段１０により積層体上から排除される。　ペーストの
排除は駆動ロール１０ａにより回転されるエンドレスの
帯状布１０ｂで行われ、これに付着したペーストはドク
ター１０ｄでかき取られてペースト溜１０ｃに落とされ
る。　この後帯状布１０ｂは洗浄装置１０ｅで洗浄後乾
燥手段１０ｆで乾燥されて循環される。

本装置においては、必要に応じて段歩的電解処理を行な
っても良い。

電極として第２および４図に示すようなロール電極を用
いるときには、第５図に示すように、積層体をロール電
極の周面に巻き付けて電解処理を施すと、電解時間を長
くとれて好ましい。

また、積層体は最初から形成しておく必要はなく、第３
および４図に示すように後に形成しでもよい。

電解処理の済んだ金属材は、第１図および第２図の構成
例では、スクリーンと共に、第３図および第４図の構成
例ではスクリーンを分離して、巻き取られる。

第１図および第２図の構成例では、巻き取られた金属材
は、別途巻き戻しながらスクリーンを剥離し、表面を洗
浄、乾燥等の仕上げ処理を行なう。

第３図および第４図の構成例では、金属材は、巻き取り
前または巻き取った後に別途巻き戻しながら、表面を洗
浄、乾燥等の仕上げ処理を行なう。

電解質ペーストが長時間、金属材表面に残存することが
好ましくない場合は、上記の第３図または第４図の構成
例によって処理することが好ましい。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１）加工およびエツチング ５％Ｈ２Ｓｏ４＋１％Ｆ　ｅ　Ｃｆｌ　３水溶液に１．
５％のザンサンガムを加えて成るペースト状電解質を使
用し、第１図に示す装置を用い、０．５Ｘ１００Ｘ２０
００ｍｍの５ＵＳ３０４を下記条件で電解加工した。

スクリーン：ナイロン製モノフィラメントスクリーン（
２００メツシユ）に感光乳剤を用いた製版法により、巾
１ｍｍ、４Ｘ４ｍｍの十文字の透孔模様をタテ、ヨコ４
ｍｍ間隔で配置したもの、 積層体移動速度：　６０　ｃ　ｍ／ｍｉｎ電極：５Ｘ１
００Ｘ１００ｍｍの平板状電極極間距離：約２ｍｍ 電解電流：２Ａ 電解電圧：約１０Ｖ 極性：電極を一１被処理材を＋ ペースト供給量：約１５０ｃｃ／ｍｉｎ。

その結果、上記十文字模様の溝（巾約１ｍｍ、４Ｘ４ｍ
ｍ、深さ約１０μｍ）を何らの加工歪も加えることなく
、０．５ｘ１００ｘ２０００ｍｍの板全面に約２００秒
で加工できた。

（実施例２）めっき ５％Ｈ２Ｓｏ４＋５％ＣｕＳＯ４水溶液に３％のポリア
クリル酸ソーダを加えて成るペースト状電解質を使用し
、第２図に示す装置を用い、０．４ｘ１００ｘ２０００
ｍｍの冷延鋼板上に実施例１と同様の十文字の模様状の
めっきを下記条件で施した。

スクリーン材質、模様は、実施例１と同様である。

積層体移動速度：　１０　ｃ　ｍ／ｍｉｎ、極間距離・
約２ｍｍ、 電解電流：６０ｍＡ、 電解電圧：約７■、 極性、電極を＋、被処理材を ペースト供給量、約２５　ｃ　ｃ　／ｍｉｎ。

約２０分で模様状の銅めっきが板全面に施せた。

（実施例３）発色 １０％Ｈ２ＳＯ４水溶液に３．５％のポリアクリル酸ソ
ーダを加えて成るペースト状電解質を使用し、第３図に
示す装置を用い、０．５×１０１００ｘ２０００のチタ
ン板上に実施例１．２と同様の十文字状模様の発色処理
を下記条件で施した。

スクリーン材質、模様は、実施例１．２と同様である。

積層体移動速度：　６０　ｃ　ｍ／ｍｉｎ　。

極間距離：約２ｍｍ、 電解電圧：電圧１５Ｖに定電圧制御、 極性：電極な−、被処理材を＋、 ペースト供給量：　１５０ｃｃ／＋ｎｉｎ　０レジスト
剤の使用なしで、ゴールドに発色した十文字模様を上記
チタン板全面に得ることができた。

〈発明の効果〉 本発明の方法によれば、電解質液を用いずにタラキーな
、（粘稠性を有する）ペーストを用い、ペースト、電解
条件および透孔模様付電スクリーンを適宜選択し、電極
と被処理材とを相対移動させることにより、微細な加工
、エツチング、発色、めフきなどの多彩な加工を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は、本発明の金属
材の電解処理装置の種々の構成例を示す線図的側面図で
ある。 第５図は、ロール電極と積層体の電解処理の他の態様を
示す線図的側面図である。 符号の説明 １・・・送り出し手段、 ２・・・透孔模様付スクリーン、 ３・・・帯状金属材、 ４・・・ガイドロール、 ５・・・ペースト供給手段、 ５ａ・・・ペースト供給用バット、 ５ｂ・・・電解質ペースト剤、 ５ｃ・・・ピックアップロール、 ５ｄ・・・中間ロール、 ５ｅ・・・塗布ロール、 ６・・・電解処理用電極、 ７・・・電極保持手段、 ８・・・電流供給用コンダクタ−ロール、９・・・電解
処理用支持台、 １０・・・電解用ペースト排出手段、 １０ａ・・・ペースト排出用帯状布駆動ロール、１０ｂ
・・・帯状布、 １０ｃ・・・排出ペースト溜、 １０ｄ・・・ペーストかき取り用ドクター１０ｅ・・・
帯状布洗浄槽、 １０ｆ・・・帯状布乾燥手段、 １１・・・巻き取り手段、 １２・・・帯状スクリーン送り出し手段、１３・・・帯
状スクリーン巻き取り手段、１４・・・押えロール

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属材の表面に、電解質ペースト（以下単にペー
   ストという）と反応しない物質で構成されかつ電解処理
   されるべき透孔模様を有するスクリーンを密接させて積
   層体を形成し、 このスクリーンを介して積層体の所定の電解処理位置に
   おいてペーストを塗布し、 前記電解処理位置においてペーストおよびスクリーンを
   介して金属材を電解処理することにより金属材表面に模
   様を付することを特徴とする金属の電解処理方法。
2. （２）前記金属材およびスクリーンがともに帯状をなし
   、予め両者の積層体として巻回されたコイルを連続的に
   送り出ししながら前記電解処理を行う請求項１に記載の
   金属材の電解処理方法。
3. （３）前記金属材およびスクリーンがともに帯状をなし
   、それぞれの巻回コイルから別個に送り出しおよび巻き
   取りを連続的に行う途中において両者を密接させて積層
   体を形成し、これを同期的に搬送しつつ前記電解処理を
   行う請求項１に記載の金属材の電解処理方法。
4. （４）前記積層体は磁気的吸着または粘着剤により密着
   させる請求項１〜３のいずれかに記載の金属材の電解処
   理方法。
5. （５）前記電解処理は、電解加工、電解エッチング、電
   解めっきまたは電解発色である請求項１〜４のいずれか
   に記載の金属材の電解処理方法。
6. （６）金属材と透孔模様付スクリーンとの積層体の送り
   出し手段および巻き取り手段と、 この送り出し手段と巻き取り手段の間で積層体のスクリ
   ーン側から積層体と対面する電極と、 前記スクリーンを介して電極と積層体の金属材との間に
   、電極位置よりも積層体の移送方向の上流側において、
   ペーストを供給する手段と、 前記ペーストを電極位置よりも積層体の移送方向の下流
   側において排出する手段と、 前記電極および積層体の金属材に通電する手段を具える
   ことを特徴とする金属材の電解処理装置。
7. （７）金属材および透孔模様付スクリーンそれぞれの送
   り出し手段および巻き取り手段と、前記送り出し手段と
   巻き取り手段の間において所定の距離にわたって金属材
   およびスク リーンを密接して積層体の状態に維持する手段と、 この積層体のスクリーン側から積層体と対面する電極と
   、 前記スクリーンを介して電極と積層体の金属材との間に
   、電極位置よりも積層体の移送方向の上流側において、
   ペーストを供給する手段と、 前記ペーストを電極位置よりも積層体の移送方向の下流
   側において排出する手段と、 前記電極および積層体の金属材に通電する手段とを具え
   ることを特徴とする金属材の電解処理装置。
8. （８）前記電極が平板またはロールである請求項６また
   は７に記載の金属材の電解処理装 置。
9. （９）前記積層体あるいは金属材および／またはスクリ
   ーンの清浄装置を具える請求項６〜８のいずれかに記載
   の金属材の電解処理装置。