JPH0317920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的用途の金属ワイヤ上に、大き
さが調整可能な小球の形態でニツケルの連続薄膜
を移動モードで電着するための方法及び装置に関
する。

本出願人名義の米国特許第4492615号明細書は、
長い金属を金属層で被覆する方法及び装置を開示
している。特にそれは直接にニツケルめつきする
方法、即ち中間層を適用せずに、直径が1.5〜３
mmの間であり且つ工業的に又は家庭内で使用され
るアルミニウム又はその合金の一つの導電体上に
直接にニツケルめつきをする方法に適用される。

該方法は、ワイヤから潤滑残油を取去つた後
に、本明細書中に於いては以降活性化槽と称する
液体電流供給手段にワイヤを通すことから成る。
活性化槽の中では、直流又はパルス状の電流の流
れのためにワイヤは正に帯電しており、且つ槽に
含まれる酸化合物及び／又は塩化合物の作用で、
その表面は、活性とされる後続の被覆又はコーテ
イング操作に申し分なく適したものとなる。次い
でワイヤをニツケルめつき槽に通すと、前様の電
流のために負で帯電して、連続薄膜を形成するま
で次第にニツケルで被覆される。この方法ならば
１分間に300メートル近い速度で移動するワイヤ
上に、厚さ数ミクロンであつて、信頼性がある導
電体を提供するためには不可欠な特性である良好
なレベルの粘着性及び低くて無変化な接触抵抗を
有するニツケル薄膜を作製することが可能であ
る。薄膜の上記粘着性は、ニツケル被覆がめくれ
たりはがれたりしないで直径0.78mmまで延伸する
ことができる程であつた。

上記特許は、活性化タンク及びニツケルめつき
タンクが各々長さ５メートル近くあり且つ、各々
が槽中をワイヤが移動する経路全体に、ワイヤと
平行に延びる偏平又は平面状の電極を備えている
小型装置も開示している。

直径１mm未満の幾本かのニツケルめつきアルミ
ニウムワイヤによつて形成してあるストランドか
ら電気ケーブルを作製する目的で、上記方法にワ
イヤを所望の直径にするワイヤ延伸操作を追加し
て上記方法を使用することを試みた。しかし断面
を充分小さくしたニツケル被覆に崩壊が発生し、
得られるワイヤの接触抵抗における不利な変動を
生じるという困難が生じた。

この理由から、本出願人はワイヤを直接より合
わせしてワイヤ延伸操作を回避するために、細い
ワイヤを被覆する方法を提供することを試みた。
しかし粉末状堆積物又は非連続薄膜といつた新た
な問題に遭遇した。

この問題点を解決するために、如いてはいかな
る寸法のワイヤにも解決策が適用されるように、
本出願者は本発明によつて、電気的用途の金属ワ
イヤ上に、大きさが調整可能な小球の形態でニツ
ケルの連続薄膜を移動モードで電着するための方
法を開発した。該方法では、油脂を取り去つた後
に、電圧をかけた活性化槽に通すことによつてワ
イヤを電流密度に当てて正に帯電させ、すすぎの
後で、電圧をかけた酸ニツケルめつき槽に通すこ
とによつてワイヤを電流密度に当てて負に帯電さ
せ、最後にすすぎ操作及び乾燥操作を実施するも
のであつて、ワイヤの移動経路に沿つて電流密度
を変調させるために、ニツケルめつき槽の上流部
分及び／又は活性化槽の下流部分では電流密度を
低減してあり且つニツケルめつき槽の酸性度がPH
値１から５に調整してあることを特徴とする方法
である。

従つて、該方法は上記特許方法で使用している
手段を包含するが、それに特別な手段も加えてお
り、該特別手段ではニツケルめつき槽中で、一方
でワイヤに完全に密着する小球という特殊な形態
でニツケルの堆積物を生じ、そうして粉末状の堆
積物を回避でき、また一方では、ワイヤ上に連続
的な被覆又はコーテイングを施すように前記小球
の大きさ及び分布を調整できる。活性化槽に於い
て、上記特別手段は、特にニツケルのための定着
中心（fixing center）を生成させることによつ
て、ワイヤ表面の調整に有益であることが判明し
ている。

上記手段は、一方でニツケルめつき槽の上流部
分及び／又は活性化槽の下流部分の電流密度を低
減することによつて形成される。実際、単一電極
であるか又は複数電極であつてもそれは槽に沿つ
て規則的な配列で分布しており且つワイヤに平行
であつた従来の技術では、電流密度はニツケルめ
つき槽の上流部分では非常に高くて、特に電流密
度のレベルは与えられた電流の強度が増加するの
に比例して増加し、このことは堆積物の品質に有
害になり得ることが判明した。

本出願人は、基板に密着し且つ最高の状態で被
覆する小球の形態で、接触抵抗を低いレベルに押
さえるニツケル層を生成するためには、ニツケル
めつき槽の上流部分の電流密着を低減する必要が
あることを見出だした。

改良の重点は電流密度の変化量のグラフ
（profile）を置き換えることにあつて、該グラフ
は従来の方法では固有であり、即ち槽の放電の入
口から下降する曲線であるが、本発明方法では、
それを規則的に上昇した後になだらかに下降する
グラフであつて特に最大密度が槽の全長の入口か
ら三分の一から中間の間にあるように置き換え、
最大密度と最小密度の差をできるだけ小さくする
ように配置する。

これらの条件下では、小球の大きさが小さくな
ることでワイヤの被覆が高度となり、その結果接
触抵抗のレベルが著しく向上することが分かる。

本発明による手段は、また一方ではニツケルめ
つき槽の酸性度をPH値１から５の間に調整するこ
とを包含する。その理由は本出願人は、この範囲
であれば上記長所を備えたニツケル小球の大きさ
を小さくすることが可能であることを見出だした
からである。特に酸性度のレベルが増加する程よ
いが、これらの結果はPH値2.5から3.5の間で特に
明らかに達成される。

槽の酸性度はニツケルめつき槽中の例えばスル
フアミン酸の量を増やすことによつて高くできる
が、ニツケルめつき槽は上記特許に記載してある
ように、塩化ニツケル及びオルトホウ酸もまた含
有し、一方活性化槽は上記特許に記載してあるの
と同じ成分を含有する。

本発明による方法は、例えば銅線といつたいか
なる金属ワイヤにも適用され得るが、電気的用途
の、アルミニウム又はその合金の一つのワイヤの
ニツケルめつきには特に魅力的である。なぜなら
ば、その比較的小さい比質量とその為に重量が小
さいので、例えば陸輸又は空輸備品に適するよう
なケーブル製造のために銅と置き換えるならば、
エネルギーを充分節約することができるからであ
る。

該方法は、同じ槽中に鉛直方向に整列した配列
状に設置してある複数のワイヤ又はストランドを
同時にニツケルめつきすることによつて作製され
得るストランド導線及びケーブルの作製に適する
強度な密着被覆を提供するので、特に小断面（１
mm未満）のストランド又はワイヤのニツケルめつ
きに適している。

本発明は上記方法を実施するための装置にも関
する。

上記特許のように、該装置は、ワイヤが移動す
る方向に、活性化槽を包含する第一タンクと、す
すぎ区画室と、ニツケルめつき槽を包含する第二
タンクとから成り、二つのタンク各々は少なくと
も二対の偏平な電極を備えており、各対はワイヤ
の両側に設置してある電極の形態であり且つ少な
くとも一部がそれぞれの槽に浸してあつて、活性
化槽の対は負の電流源に接続してあり且つニツケ
ルめつき槽の対は正の電流源に接続してある装置
である。そして、前記対の少なくとも一つの電極
が可動性であり且つ少なくとも一つの隣接する対
とワイヤとに対する距離が調整可能であり、各前
記電極及びワイヤの間に電気的絶縁材料でできた
少なくとも一つの可動性スクリーンが設置してあ
ることを特徴とする。

このように、従来の技術とは異なり、タンクに
沿つて規則的に且つワイヤから等距離に配設され
る一つ又はそれ以上の電極に代わつて、本発明に
よる装置は、一方で、電極を相互に近付けるか又
は特にタンクの端部の一方で電極を遠ざけるか若
しくは自由空間を残すために、タンクの長さ
（縦）方向に沿つて変位するか、或いは、被覆さ
れるべきワイヤの方に多少なりとも電極を移動さ
せるために、タンクの上記とは別の次元方向に沿
つて変位される対をなす電極によつて形成されて
いる。この形態では、電極がない箇所では電流密
度が低減し且つワイヤの方に電極が近付くと電流
密度が増大するという事実を考慮すれば、ワイヤ
に沿つた電流密度の変化量のグラフを変調するこ
とが可能である。

特に上記グラフは、ニツケルめつきタンクの上
流部分及び／又は活性化タンクの下流部分に自由
空間を残すか、又は上記部分とは反対の部分でワ
イヤの方へ電極を移動させることによつて、得ら
れる。

電極を移動させるための特殊手段については、
当業者の知識に基づき作製され得る。

本発明による装置には、少なくとも一対の電極
の各々とワイヤとの間にある少なくとも一つの可
動性スクリーンが更に存在する。スクリーンは電
気絶縁材料からできており、且つ活性化又はニツ
ケルめつき槽に対して充分な抵抗レベルを有する
のが好ましい。スクリーンはワイヤから遠ざけた
りワイヤに近付けたりして設置し、少なくとも電
極を一部マスクして槽を流れる電流のラインを中
断又は迂回させ、従つて槽の正確な箇所での電流
密度を低減することができる。

上記グラフを作製するために、スクリーンはニ
ツケルめつきタンクの上流部分及び／又は活性化
タンクの下流部分に設置してある。しかし、可変
直径の孔を備えたスクリーンを使用すれば、上記
グラフに更によい効果を生じることができる。好
適には、孔の数はタンク内のスクリーンの位置に
従つて可変であり、特に穴の数はワイヤが移動す
る方向に増加する。孔がないスクリーン及び孔を
有するスクリーンを組合わせることも可能であ
る。

上記形態の装置は、密封手段を備えて相互に並
んだ適当な開口を有し、端と端とを縦につなぐ関
係にあるタンクの壁を提供することによつて、一
本又はそれ以上ワイヤの処理に適す。好適には、
ワイヤと槽との間の交換を促進するために、ポン
プによつて槽に循環を与えることが可能である。
つまり装置は、ニツケルめつきタンクから伴出
（entrain）された槽を脱塩水によつて除去するた
めのすすぎ区画室によつて完全なものとなり、ワ
イヤをぬらす水は乾燥区画室で蒸発される。

タンク及びすすぎ区画室のアセンブリはモジユ
ール要素の形態であり、その長さ及び断面は、関
連する被覆の問題点に適用でき且つ相互に容易に
組合わせられるようにしてある。

添付の図面を参照すれば本発明がより理解され
る。第１図はニツケルめつきタンクの透視図であ
つて、中央対称面のわずかに手前の位置の鉛直方
向平面に沿つた、タンクの長さ方向の断面図であ
る。

第１図には平行六面体形のタンク１を示してあ
り、その小さい面２には三つの孔３が開けてあつ
て、この孔３を３本の金属ワイヤ又はストランド
４が通つて矢印５で示す方向にニツケルめつき槽
中を移動する。ワイヤ４の配列の両側には、垂直
方向に設置してあり且つワイヤがタンクを通して
移動する方向で次第にワイヤに近付く８個の電極
７の内の４個を示す。電極７は正の電流源（不図
示）に接続してあり、ワイヤ４は負に帯電してあ
る。

電極とワイヤ４の配列との間には、ワイヤ４の
配列に平行で且つそれらの間は等間隔である８個
のスクリーン８の内の４個を示す。ワイヤが移動
する方向に最初の２個のスクリーン８は孔がない
が、３番目のスクリーンは６個の孔９を有し且つ
最後のスクリーンは12個の孔を有する。

電極及びスクリーンは、タンク中を長さ方向及
び横方向に変位させられる手段（不図示）によつ
て槽中に懸吊してある。槽は、あふれ手段１０か
らの流れによつて与えられ且つ槽を分配アセンブ
リ１１にポンプで組込むポンプ（不図示）を用い
て上向きに循環運動をしている。

活性化タンクについてもこのように表される。

本発明を、次の本発明の使用の実施例によつて
説明する。

実施例 １ この実施例は、 −内径が1000×120×120mmであつて、容積80リ
ツトルのリバースタンクからポンプで組み入れた
70℃の溶液９リツトルが入つた第一すすぎ区画室
と、 −すすぎ区画室と、 −寸法が100×80×80mmであり且つ40ボルトで
2000A供給できる電流源の負端子に接続してある
電極と、電流密度を適当に選択して分配するため
に設置された寸法120×40×５mmのポリプロピレ
ンのスクリーンとを備えた、内径1000×120×120
mmの活性化タンクであつて、6H₂Oを有する塩化
ニツケル125ｇ／とオルトホウ酸12.5ｇ／と、
フツ化水素酸６cm³／とを含有する45℃の溶液が
入れてあり、流量６m³／時間で上向きに循環して
いる前記活性化タンクと、 −第二すすぎ区画室と、 −活性化タンクと同じ電流源の正端子に接続し
てある電極と、活性化タンクのものと同じ寸法の
スクリーンとを備えた、内径1000×120×120mmの
ニツケルめつきタンクであつて、そのアセンブリ
は第１図に示す通りであり、スルフアミン酸ニツ
ケル300ｇ／と、塩化ニツケル30ｇ／と、オ
ルトホウ酸30ｇ／とを含有して、PH値3.2を有
する65℃の溶液を入れてあり、流量６m³／時間で
上向きに循環している前記タンクと、 −第三すすぎ区画室と、 −乾燥オーブン とを連続的に包含する装置を使用する。

この装置を使用して、アルミニウム協会基準で
1310.50型、直径0.51mmのアルミニウムの５本の
ワイヤ又はストランドを同時に装置内を通して１
分間に50メートルの速度で移動させた。

得られたストランド又はワイヤは各々、直径
1.0μｍの小球の形態で平均の厚さ1.5μｍのニツケ
ルで被覆された。これを第２図に3000倍に拡大し
て示し、従来の技術に相当する第３図と比較でき
るようにした。第３図はかなり大きい小球（3μ
ｍ）であり連続層を形成していない。

ワイヤはより合わされて、500ｇでの接触抵抗
についてのテストを通して、1.5〜２ｍΩの値を
示した。一方従来の技術では、該ワイヤは２ｍΩ
より大の値が得られた。

実施例 ２ 同じ装置を使用して、実施例１よりも小さい直
径、即ち直径0.32−0.30−0.25−0.20及び0.15の５
本のワイヤのアレイを、移動の速度は１分間に25
〜50メートルで処理すると、直径が１ミクロンよ
り小さい小球の形態で、接触抵抗のレベル１ｍΩ
未満を有する、平均の厚さ1.0μｍのニツケルの堆
積物を得た。

これらのニツケルめつきワイヤをより合わせて
ケーブルにして、次いで空軍公認の材料で絶縁し
た。

本発明は、いかなる直径、特に直径１mm未満の
金属ワイヤ特にアルミニウムのニツケルめつきに
適用され、ストランド化及びケーブル化によつて
軽量且つ信頼性のある導電体の製造を可能にし、
該導電体は陸輸又は空輸備品に使用するのには特
に魅力的であつて、使用される設備の重量を軽減
することによつてエネルギーが節約されることは
非常に有利なことである。

【図面の簡単な説明】

第１図はニツケルめつきタンクの透視図であつ
て、中央対称面のわずかに手前の位置の鉛直方向
平面に沿つたその長さ方向の断面図、第２図は本
発明によるニツケルめつき層の粒子構造の拡大写
真であり、第３図は従来の技術によるニツケルめ
つき層の粒子構造の拡大写真である。 １……タンク、２……面、３，９……孔、４…
…ワイヤ、５……矢印、６……ニツケルめつき
槽、７……電極、８……スクリーン、１０……あ
ふれ手段、１１……分配アセンブリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気的用途の金属ワイヤ上に、大きさが制御
   可能な小球の形態のニツケルの連続薄膜を移動モ
   ードで電着するために、油脂を取り去つた後に、
   電圧をかけた活性化槽を通すことによつてワイヤ
   を電流密度に当てて正に帯電させ、すすぎの後
   で、電圧をかけたニツケルめつき槽を通すことに
   よつてワイヤを電流密度に当てて負に帯電させ、
   最後にすすぎ操作及び乾燥燥作を実施する方法で
   あつて、ワイヤの移動経路に沿つて電流密度を変
   調させるために、ニツケルめつき槽の上流部分及
   び／又は活性化槽の下流部分では電流密度を低減
   し、且つニツケルめつき槽の酸性度がPH値１から
   ５の間に調整してあることを特徴とする前記方
   法。 ２ ワイヤが移動する方向に電流密度を緩やかに
   増加させ次いで減少させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 槽の最初の三分の一と中間との間で最大値を
   有するように電流密度を増加させることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 小球の大きさを小さくするために、最大密度
   と最小密度との差違を小さくすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 堆積させる小球の大きさを小さくするため
   に、ニツケルめつき槽の酸性度を高くすることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 酸性度が2.2から3.5の間のPH値であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 電気的用途の、アルミニウム又はその合金の
   一つのニツケルめつきワイヤであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 直径が１mm未満のニツケルめつきワイヤであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の方法。 ９ ニツケルめつきワイヤが、次いでより合わさ
   れる少なくとも二つの分離したストランドの鉛直
   方向に整列した配列の形態であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０ 特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施
   するためのものであり、ワイヤが移動する方向
   に、活性化槽を包含する第一タンクと、すすぎ区
   画室と、ニツケルめつき槽を包含する第二タンク
   とから成つており、二つのタンク各々は少なくと
   も二対の偏平な電極を備えており、各対はワイヤ
   の両側に設置してある電極の形態であり且つ少な
   くとも一部がそれぞれの槽に浸してあつて、活性
   化槽の対は負の電流源に接続してあり且つニツケ
   ルめつき槽の対は正の電流源に接続してある装置
   であつて、前記対の少なくとも一つの電極が可動
   性であり且つ少なくとも一つの隣接する対とワイ
   ヤとに対する距離が調整可能であり、各前記電極
   及びワイヤの間に電気的絶縁材料でできた少なく
   とも一つの可動性スクリーンが設置してあること
   を特徴とする前記装置。 １１ 隣接する対に対する距離が調整されてニツ
   ケルめつきタンクの上流部分及び／又は活性化タ
   ンクの下流部分に自由空間を残すことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２ ワイヤに対する距離が調整されて、それが
   ニツケルめつきタンクの上流部分及び／又は活性
   化タンクの下流部分でより大きいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １３ スクリーンをニツケルめつきタンクの上流
   部分及び／又は活性化タンクの下流部分に設置す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
   載の装置。 １４ スクリーンの少なくとも一つには孔を設け
   てあることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   に記載の装置。 １５ 孔の数がタンク中のスクリーンの位置によ
   つて可変であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１４項に記載の装置。 １６ 孔の数が、ニツケルめつきタンクではワイ
   ヤが移動する方向に且つ活性化タンクではその反
   対方向に増加することを特徴とする特許請求の範
   囲第１５項に記載の装置。 １７ ニツケルめつきタンクの後にはすすぎ区画
   室及び乾燥区画室があることを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項に記載の装置。 １８ タンク及び区画室がモジユール型の要素形
   態であることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項に記載の装置。