JPH0270094A

JPH0270094A - 金属材の電解処理方法および装置

Info

Publication number: JPH0270094A
Application number: JP22319688A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Totsuka; 戸塚　信夫; Katsuhei Kikuchi; 菊地　勝平; Takao Kurisu; 栗栖　孝雄
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-08

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
になしつる金属材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、ペースト状電解買
と金属材に施そうとする模様を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、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、乾燥等の簡単な前処理を
行な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
を行な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フたものである
。

すなわち、本発明は、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のループを回転
させ、このループの一部分において金属材の表面と密接させて
積層体を形成し、前記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電
解処理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。

また、前記金属材は、帯状をなし、巻回コイルから送り
出しおよび巻き取りを連続的に行う途中において、前記
スクリーンと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。

そして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好ましい。

また本発明は、透孔模様を有するスクリーンの回転ルー
プと、帯状金属材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間において所定の距離
にわたって金属材および前記ループの一部分スクリーン
を密接して積層体の状態に維持する手段と、この積層体スクリーン側から所定の電解処理位置におい
て対面する電極と、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
、電極よりも金属材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よりも金属材
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を提供する。

そして前記電極が平板またはロールであるのがよい。

また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が好ましい。

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買（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。

メツキ用ペーストとしては、通常のメツキ溶液、各種金
属塩と酸あるいはアルカリとの混合溶液などのメツキ種
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。

発色用のペーストとしては、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ぎペースト
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棟なナイロン、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、塩ヒ、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。

第１図に示すように、金属材３は送り出し手段１より連
続的に送り出され、ガイドロール４で搬送され、巻き取
り手段１１に巻き取られる。　これに対し、被処理金属
材に付与しようとする透孔模様が形成されているスクリ
ーン２のループが金属材３に対向して回転可能に配設さ
れている。

金属材３およびループ状スクリーン２は給送の途中にお
いて駆動ガイドロール１２により積層体となされ、電解
処理後再び分離される。

積層体は支持台９が設置されている電解処理位置におい
てペースト５ｂを用いて上述した所望の電解処理がなさ
れる。

被処理金属材とスクリーンの積層体は、少なくとも被処
理金属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、磁力によっ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金属材
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２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
層偉容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５ｅ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
が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に
より適当な電源（図示せず）より給電され、選択したペ
ーストおよび電解処理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
。

なお本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われたら所定
量の積層体を送る断続処理を行っても良い。

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より積層体の移送方向下流の位置で、回転し
ているスクリーンのループにより排除される。　このペ
ーストを有しているスクリーンはスクリーン洗浄用スプ
レー１３、洗浄ロール１４を有する洗浄槽１５および乾
燥器１６により洗浄される。

電解処理位置、すなわち、電極６の下流において、スク
リーン２はペーストを運び出し、回転して上記スプレー
１３および洗浄槽１５で清浄された後、乾燥器１６で乾
燥され、再び循環していく。　　このようにスクリーン
をループにすることにより連続処理がより容易となる。

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、新たに
吸引タイプのペースト排出手段１０が設けられた点であ
る。　　したがって、その作用はほぼ同一である。　た
だし、電解　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。

第３図には、本発明の電解処理装置の第３構成例を示す
。　この例は第２図に示す第２構成例とほぼ同じである
が、金属材３とループ状スクリーン２との積層体をより
確実に形成するために、両者間に粘着剤塗布手段１７を
設けた点が異なっている。

粘着剤としては、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粘着剤などが適当であり、これ
は粘着剤供給用バット１７ａからピックアップロール１
７ｂおよび塗布用ロール１７ｃを経てスクリーン２に供
給される。

ロール状電極組立体を用いる場合、第１〜３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６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互って巻
回して電解処理を施すことができる。　これを第４図に
示す。　このとぎ、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１８を設けるとよい。

このような構成とすることにより、第１〜３図に示す例
に比へ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をメツキした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一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。

送り出し手装置１から送給された金属材３はループ状の
スクリーン２とロール１２により積層体とされて同期的
に搬送される。　この積層体は支持台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５
ａからロール５ｃ、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、ループ状スク
リーン２により電解処理位置から運び出される。　ペー
ストを有するスクリーンはスプレー１３、洗浄ロール付
洗浄槽１５および乾燥器１６を有するスクリーン清浄手
段により清浄化され、再循環される。

本装置においては、必要に応じて段歩的電解処理を行っ
ても良い。

電極として第２および３図に示すようなロール電極を用
いるときには、第４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。

〈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％Ｈ，Ｓｏ４＋１％Ｆ　ｅ　Ｃ１，、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、５ｘ１００ｘ２００
０ｍｍの５ＵＳ３０４を下記条件で電解加工した。

スクリーン：スクリーン材質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、４％４ｍｍの十文字の透孔模様を
タテ、ヨコ４ｍｍ間隔で配置したもの積層体移動速度：　６０　ｃ　ｍ／ｍｉｎ、電解形状：
５Ｘ１００ｘ１００ｍｍの平板状電極極間圧ｌ！！＝約２ｍｍ電解電流：　２ｍＡ、電解電圧：約１０Ｖ極性：電極を−、被処理材を＋ペースト供給量：約１５０　ｃ　ｃ／ｍｉｎ　。

その結果、上記十文字模様の溝（巾約１ｍｍ、４％４ｍ
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、２００秒で
加工できた。

（実施例２）メツキ５％Ｈ２Ｓｏ４＋５％Ｃｕ　Ｓ　Ｏ４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、０．４Ｘ１００Ｘ２０
００ｍｍの冷延鋼板上に実施例１と同様の十文字の模様
状のメツキ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＝１００ｍ／ｌｌ１ｉｎ極間距１ｌｌ１
１＝約２ｍｍ電解電流：６０ｍＡ電解電圧：約７ｖ極性・電極を＋、被処理材を− ペースト供給量：約２５　ｃ　ｃ／ｍｉｎ　ａ約２０分
で模様状の銅メツキが板全面に施せた。

（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１１ｔ
：約２ｍｍ電解電圧＝１５ｖに定電圧制御極性：電極を−、被処理材を＋ペースト供給量：１５０ｃｃ／ｍｉｎ。

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、電解貿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
よび透孔模様付き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、めっきなどの多彩な加工を連続的に行う
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４図は、ロール電極と積層体を巻き回して電解処理を
行なう態様を示す線図的側面図である。符号の説明１・・・帯状金属材の送り出し手段、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・・・ペースト供給用ピックアップロール、５ｄ・
・・ペースト供給用中間ロール、５ｅ・・・ペースト供
給用塗布ロール、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・・・ペースト排出手段、１１・・・帯状金属材巻き取り手段、中印ライン運動方向、１２・・・スクリーン駆動およびガイドロール、１３・
・・スクリーン洗浄用スプレー１４・・・スクリーン洗浄用ロール、１５・・・スクリーン洗浄槽、１６・・・スクリーン洗浄用乾燥器、１７・・・粘着剤供給手段、１７ａ・・・粘着剤供給用バット、１７ｂ・・・ピックアップロール、１７ｃ・・・塗布用ロール、１８・・・押えロール

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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のループを回転させ、このループの一部分において、処理されるべき金属材の
表面と密接させて積層体を形成し、前記スクリーンを介
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
介して前記金属材を電解処理することにより金属材表面
に電解処理模様を付することを特徴とする金属の電解処
理方法。
（２）前記金属材は、帯状をなし、巻回コイルから送り
出しおよび巻き取りを連続的に行う途中において、前記
スクリーンと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。
（３）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または２に記載の金属材の電解処理方法
。
（４）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ないし３のいず
れかに記載の金属材の電解処理方法。
（５）透孔模様を有するスクリーンの回転ループと、帯
状金属材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間において所定の距離にわたっ
て金属材および前記ループの一部分スクリーンを密接し
て積層体の状態に維持する手段と、この積層体スクリーン側から所定の電解処理位置におい
て対面する電極と、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
、電極よりも金属材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よりも金属材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。
（６）前記電極が平板またはロールである請求項５に記
載の金属材の電解処理装置。
（７）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５ないし７のいずれかに
記載の金属材の電解処理装置。