JPH0514040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属ウエブの電解処理方法に関する。

電解液の中に設置された互いに対向する一対の
電極の間を金属ウエブを通過させるか、金属ウエ
ブの片方の面に対向するように設置された、１対
の電極の近傍を金属ウエブを追加させつつこれら
電極の間に直流電流、あるいは交番波形電流を流
すことにより、金属ウエブの両面あるいは片面に
電気化学的な処理を行なわせしめる、いわゆる間
接給電法と、いわれる電解法は、広く工業的に実
施されている技術である。直流電流を流す電解法
としては、メツキ、陽極酸化あるいは、エツチン
グ等があり、交流電流を流す方法としては、脱
脂、エツチング等が知られている。これら技術で
は、金属ウエブの片面に特別の機能を電気化学的
処理によつて付与させた表面を作成させたり、あ
るいは、金属ウエブの両面に同じような機能を付
与させた、表面を作成することを目的として行な
われるものである。特に互いに対向する一対の電
極間に電圧を印加し中央を通過する金属ウエブを
電解する間接給電による電解方法の利点として
は、金属ウエブの長手方向に大きな電流が流れる
ことがないため、大電流電解も可能であつて、高
速電解により所望の機能を持つた表面を作成でき
るという利点を有している。例えば、金属ウエブ
として、アルミニウム箔を用いるコンデンサー用
の箔エツチング、あるいは印刷版用のアルミニウ
ムストリツプの電解表面化処理等の分野において
は、広く公知の技術である。

また、直流電流を用いる方法としては、同じく
アルミニウムストリツプを陽極酸化するケースが
良く知られている。しかしながらこれら技術の問
題点は金属ウエブの処理方法にもよるが一般的に
処理電圧がウエブにロールあるいは接触ブラシ等
により直接給電する方法に比べて若干ないし、か
なり高目になることがあり得ることが指摘され、
例えば直流電流を用いるケースでは、直流給電法
の方がメリツトが大きくなるケースもあり得る。
また、交流電流を用いるケースでは、板の両面
に、ほぼ等しい処理を施すケースには上記間接給
電法は非常に秀れた利点を持つているが若干異な
る機能の差を持たせた処理を同時に行わせしめる
ことは困難であつた。一般に後者のようなケース
はまれであつて例えば、前出のアルミニウムスト
リツプを用いるコンデンサー用のエツチド箔の製
造技術においては、塩酸中において、互いに対向
する電極の間に対称波形である商用交流を流すこ
とにより、表裏両面に同じエツチング面を作成さ
せることが一般的である。

以上のように処理の目的ならびに、用いる電流
が直流であるか、あるいは、交流であるか、又は
その電流規模の大小により直接給電法のいずれを
とるかが選択される。ところが、特許1028098号、
特公昭55−19191号公報に記載されるごとき、非
対称交番波形電流を用いる金属ウエブの電気化学
的処理法においては、液中に対向して設置され
た、２つの電極の間を通過するウエブの各々の電
極に面する側の処理についてみると、波形的に
は、逆の電解をうけている訳であり、ウエブの両
面に、特許1028098号、特公昭55−19191号公報に
記載される処理を行なわしめることは不可能にな
る。また一対以上の電極が金属ウエブの片方の面
に対向するように設置して電圧を印加して、電解
するケースにおいても、波形的に逆の電解を重複
してうけるために所期の効果を付与した面を安定
に製造することは、困難となつていた。これら、
非対称な交番波形電流を用いて、ウエブの両面処
理に関する上記方法により、金属ウエブの両面に
同じ処理を行なう、あるいは片面処理にかかわる
上記の方法によりウエブの片面に所望の処理を行
なうためには、処理槽とは別の場所で、ロール給
電等による直接給電か、目的とする処理に対し無
害な液を用いて、液中給電をさせる事により、一
度金属ウエブに別個に給電させる方法に頼らざる
を得ない。

一般的にこれらの方法においては、金属ウエブ
中をウエブの長さ方向に処理電流が流れるため
に、ウエブ中の電圧降下に伴う発熱の為、十分な
電流を流せないという制約条件が発生することが
あつた。また、ロール給電等の直接給電機構につ
いて言えば、給電電流の増大は給電の安定化とい
う点から好ましくない現象、例えばスパークの発
生等に伴う、ウエブ、ロールの損傷等を引き起こ
しがちであつて、給電能力を安定的にいかにし
て、増大させ得るかが、１つの重要な技術であ
る。また前述のごとく、特に非対称電流波形を用
いる処理において、金属ウエブの両面に同等ない
しは、それに近い処理を行なうとする際には、上
に記したように直接給電に伴う給電上の制約から
生産性を著しく犠牲にすることを余儀無くされて
いた。

本発明はかかる先行技術のかかえる問題点を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果なされたものであ
つて、非対称交番波形電流を用いる、金属ウエブ
の電気化学的処理において、給電ロールにかかる
負荷を増大させることなく、従来に比べて著しい
高速処理を可能とする、電解方法に関する。

すなわち、本発明は、金属ウエブを非対称の交
番波形を出力する電源を用いて電解するに際し、
該金属ウエブの面に対向する２つ以上の電極を設
置し、更に給電機構を設け、該電極の各々と該給
電機構との間に、殆んどの時間において極性が逆
になるような非対称交番電圧を別々に印加するこ
とを特徴とする金属ウエブの電解処理方法であ
る。

本発明によれば金属ウエブの両面の処理を若干
かえることも可能であるし、各々異つた機能を持
たせるべく、両面を各々独立に変えることもまた
両面を全て同じにすることも、勿論可能とするも
のである。また片面処理の場合についても、従来
法に比べ著しい高速処理を可能とするものであ
る。

以下添付図面を参照して本発明を説明する。第
１図は現行技術の直接給電法による非対称波形に
よる金属ウエブの両面を同じように処理するケー
スの例である。

１は処理すべき金属ウエブで、パスロール３，
４，５により電解槽２の中を選ばれる。電解槽２
には電解液が見たされ、電解液は例えば図示して
いない循環系により電解槽底部から供給され、電
解槽上部に設けられた、オーバーフローせきから
あふれ出て再びポンプで電解槽に戻るという、循
環を続ける。電解槽内には、３枚の電極６，７，
８が設置されていて、金属ウエブは電極６と８、
及び電極８と７の間を通過させられる。９は、給
電ロールであり、パスロール３に金属ウエブ１を
押しつけて給電される。前述の３枚の電極は電気
的に結合されており、この３枚の電極６，７，８
と給電ロール９との間に電源装置１０を図示の如
く結線しこれら給電ロールと電極との間に非対称
交番波形電圧が印加され、金属ウエブ１の両面
は、電極６と８および電極８と７の間を通過する
際に、電解処理されることになる。第２図は、電
源装置１０の出力である、非対称交番波形電圧の
一例として、矩形波電圧を模式的に示している。
又金属ウエブの両面の電解時の電圧、電流の様子
を模式的に示したのが、第３図である。給電ロー
ル９により、給電された金属ウエブ１の電極６，
７側の面をＡとし、その反対側の面をＢとする
と、Ａ面と電極６，７との間には第３図の１の如
き波形の電圧が加わり、このときＡ面から電極
６，７へは第３図の２の如き波形の電流が流れ
る。一方Ｂ面と電極８との間にも第３図の３に示
す如き波形の電圧が加わり、このときＡ面から電
極８へも第３図の４に示す如き波形の電流が流れ
る。

したがつて、給電ロール９から、金属ウエブ１
へ給電される電流は第３図の２と４との和で示さ
れる量であり、それは第３図の５に示される如き
波形になる。第３図において中央が零で、上がプ
ラス、下がマイナスである。このようにロール給
電による直接給電においては、金属ウエブの両面
に同様の処理を行なおうとする場合、各面に流れ
る、電流の合せた量を給電することが必要にな
り、高速電解等の比較的大電流を供給することを
求められる場合には、重大な障害要件となつてい
た。第４図はかかる問題点を解決される為に鋭意
研究された、本発明について示すものである。す
なわち、金属ウエブ１に給電ロール９から給電す
るに当り、少なくとも２つ以上に分割された電源
１０，１１の波形が、互いにプラス・マイナスの
極性が一致することを少なくするように制御し
て、給電することを特徴とする。第５図は、第４
図に示す両面電解の場合に関し、両電源１０，１
１の位相が逆になるようにした、同じ波形の電圧
を給電した場合の例であつて、本発明について詳
述するために用意された。すなわち、第４図にお
いて金属ウエブ１の面が対極８に対しプラスに
なつている全周期にわたり、金属ウエブ１の面
が対極６および７に対しマイナスになるように給
電して電解することを示している。すなわち、
面についてみると、金属ウエブ１と対極８との間
には、電源１１により第５図３に示す電圧波形が
印加されている。波形のプラス・マイナスについ
ては第３図と同じく上がプラス、下がマイナスで
ある。この時金属ウエブ１の面と対極８との間
には、第５図の４で示される波形の電流が流れる
ことになる。一方面についてみると金属ウエブ
１と対極６および７との間には電源１０により第
５図１で示される電圧波形が印加される。この時
金属ウエブ１と対極６，７との間に流れる電流は
第３図と同様に考えて第５図の２に示される波形
のものとなる。面・面を通して、対極に流れ
る電流は、面について、プラスの時面につい
てマイナスになつており、面がプラスからマイ
ナスに変つた後、漸時面はマイナスを保つた後
プラスに変化する。したがつて、面と面の電
流の極性が一致する期間は面がプラスからマイ
ナスに変化してから面がマイナスからプラスに
変るまでの極めて短い一部の期間であり、この間
に給電ロール９から金属ウエブ１に給電される電
流についてのみ面と面の電流が加算されるだ
けになる。１周期の他の時間についてみると、
面と面の電流の極性は逆となつており、給電ロ
ール９から金属ウエブ１へ給電される電流は、
面面と各々の対向する対極の間に流れる電流値
の差となることが示されている（第５図の５）。
このようにして給電ロール１４から金属ウエブ１
へ給電される電流は著しく減少させることが可能
となり、第５図の５に示すケースでは第３図の５
に示す場合の約1/3に給電電流を減らすことが出
来る。第４図、第５図に示すのは、電流１０と電
源１１の出力波形の極性の一致する期間の全周期
に占める割合いが最少になるように同期回路１２
により両電源を制御した場合であるが、本発明は
単にこのような場合のみに限定されるものでな
く、両出力波形の極性が互いに一致する期間をな
るべく少なくするようにした電解方法について
も、本発明に含まれる。また両波形が異つている
場合においても、本発明は有効であつて給電電流
を効果的に減らしつつ金属ウエブの表面裏面の
各々異る機能を付与する電解処理が可能となる。
又本発明にあたつては、給電機構として給電ロー
ルを設置した側について述べているが、給電機構
としては電極による液給電にかえても、本発明の
効果は変らない。

本発明に使用し得る電解液としては、従来より
知られているもの、即ち、アルミニウムを侵すよ
うな性質を有するハロゲンイオンまたは硝酸イオ
ンを含む酸性水溶液が利用できる。特に好ましい
酸化水溶液の具体例には、塩酸、硝酸またはこれ
らの混合物を電解質として含む水溶液が含まれ、
いずれの場合についてもその電解質の濃度は約
0.5重量％から約５重量％、より好ましくは0.8〜
３重量％の範囲から選ばれる。これらの水溶液に
は、更に腐蝕抑制剤（または安定剤）を含有させ
ておくことができる。例えば、塩酸電解浴の場合
には塩化亜塩、塩化アンモニウム、塩化ナトリウ
ム、塩化アルミニウムなどの塩化物、トリメチル
アミン、トリエチルアミン、ジメチルアミン、ジ
エチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、カ
ルバミン酸、トリエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、モノエタノールアミンなどのアミン
類、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン
などのジアミン類、ホルムアルデヒド、アセトア
ルデヒド、ｎ−ヘキシルアルデヒドなどのアルデ
ヒド類、燐酸、クロム酸、硝酸などの酸が挙げら
れ、硝酸電解浴の場合には、硝酸亜鉛、硝酸アン
モニウム、硝酸ナトリウムなどの硝酸塩、上記の
ようなモノアミン類、ジアミン類およびアルデヒ
ド類、並びに燐酸、クロム酸、スルホサリチル酸
などが挙げられる。これらの腐蝕抑制剤の電解液
への添加量は0.05重量％〜約３重量％の範囲から
選ばれることが好ましい。

また電解液の温度は、好ましくは20℃から40℃
の範囲とされる。

次に、本発明の有効性について、印刷版用アル
ミ板の電解エツチングの実施例を上げ説明する。
まず本実験において使用した電圧波形は第２図に
示す如き、非対称矩形波交番波形であり、固定条
件として、V_F＝24V、V_R＝14V、t_A＝6.7ｍSec、
t_C＝10.0ｍSecとした。電解槽は基本的に第１図
に示す構造であつて、各部のデインメンシヨンに
ついては概略、次の通りである。

給電ロール９の径は100mm、給電部の面積は20
mmであり、ロールの材質は、アルミ合金
JISA1050である。給電ロールに対向するパスロ
ール３は径が100mmで面長50mmとしロール材質は
硬質ゴムである。電解槽２のデインメンシヨンに
ついては概略、次の通りである。すなわち、槽の
内寸は、深さ700mm、幅200mm、奥行55mmであり、
槽中央下部のパスロール４の径は100mmであつた。
この槽の中に３枚の黒鉛電極が設置されており、
槽の両側の側壁に沿う黒鉛電極６，７は厚さ20
mm、幅50mmで、アルミニウムウエブ１と対向でき
る液中長さの最大が500mmである。中央の黒鉛電
極８は厚さが40mm、幅50mmでアルミニウムウエブ
１と対向する液中長さの最大値が500mmである。
アルミニウムストリツプ１の幅は50mmであり、厚
さは0.3mm材質はA1050である。アルミニウムウ
エブ１は３枚の電極６，７，８で作られる、２つ
の隙間のほぼ中央を通り、槽中央下部のパスロー
ル４でターンさせた。アルミニウムウエブ１の電
解長さについては、電解液面のオーバーフローせ
きをコントロールすることにより、実施し、黒鉛
電極と対向するアルミストリツプの長さを液面の
調整で行つた。また給電ロールとアルミストリツ
プの接触する部分には電解液をシヤワーし、放電
を防止すると共に、給電部と電解部との間の液に
浸漬されないアルミストリツプの冷却を行つた。
以上を共通条件とする、比較例について次に記
す。

比較例 ３枚の黒鉛電極６，７，８を電気的に短絡し、
これで給電ロール９との間に第２図に示す電圧を
印加する、従来、技術を用いた場合の給電の限界
を求めるための実験を行つた（第１図）。給電ロ
ールと、これに対向するロールの間の荷重は４Kg
とし、アルミニウムウエブ１は苛性ソーダーでエ
ツチングし、洗浄後、給電ロール９とパスロール
３の間を通して電解槽に導いた。液面高さをコン
トロールし、黒鉛電極下端から測つたアルミスト
リツプの黒鉛電極に対向する長さが200mmになる
ようにし、ほぼアルミニウムウエブ１の電解面積
を4dm²とし、電解時間が30秒になるように80
cm／分でアルミニウムウエブ１を搬送した所、ア
ルミニウムが黒鉛電極にプラスになる時に流れる
ピーク電流はほぼ200Aであり、また、アルミニ
ウムがマイナスになる時流れるピーク電流はほぼ
100Aとなつた。給電ロールと電源の間の電流の
流路にそう入したシヤフトからとり出した信号を
絶対値変換して平均化し、平均電流に換算した
所、この時の電流は115Aであり、極めて安定し
た電流を観測した。また特許1028098号実施例記
載の良好な砂面が板の両面に安定に生成されるこ
とを確認した。電解液面を更に50mm上げアルミニ
ウムウエブ１の電解面積を5dm²になるようにし、
同時にアルミニウムウエブ１の搬送速度を１ｍ／
分とした所、平均電流は145Aに増えたが、時々
電流が急激に変動し、安定な給電が出来なかつ
た。したがつてこの場合安定に給電可能な上限は
115A程度といえる。

実施例 電源を等しい周期をもつ２つに分割し第４図に
記載の如く結線し、各電源の出力波形の位相が第
５図に示すようにした。本発明にかかる実施例に
ついて記す。

２電源のうちの１つは給電ロール９と電解槽外
壁に接する２枚の黒鉛電極６，７の間にそう入さ
れ、残る電源は給電ロール９と中央の黒鉛電極８
と結線されている。各電源の出力については、比
較例に記すシヤフト出力を同じように変換してモ
ニターした。両電源の出力が各々比較例に記載さ
れた115Aに等しくなつた時のアルミニウムウエ
ブ１の黒鉛電極に対向する長さは400mmであり、
アルミニウムウエブの搬送スピードは、160cm／
分と比較例の倍の値が得られた。給電ロールから
の給電は極めて安定であり、ストリツプ両面の砂
面は特許1028098号実施例に記載の良好なものと
同一であつた。更に液面を100mm上げアルミニウ
ムストリツプの搬送スピードを200cm／分とした
所、各電源の電流は前と同じ表現で、140Aとな
り、前と同じ砂面が安定に生成されることが実証
された。

以上に比較例、実施例に示すごとく、本発明の
方法によると従来の方法に比べ給電ロールによる
給電の限界をうまく回避することにより少なくと
も従来の倍以上の高速電解が安定的に行なえるこ
とがわかつた。

以上、本発明の内容と実施例は、金属ウエブの
両面電解処理について紹介したが、本発明は金属
ウエブ片面の連続電解処理についても適用可能で
ある。第６図は本発明を片面の連続電解処理に適
用した第４図同様の図であり、同様な作用と効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属ウエブ両面電解処理法を示
す側面図、第２図は電解処理に用いる非対称交番
波形図、第３図は第１図による電解処理時の電圧
電流波形図である。第４図は本発明による金属ウ
エブ両面電解処理法の一例を示す図、第５図は第
４図による電解処理時の電圧電流波形図である。
第６図は本発明を片面の連続電解処理に適用した
場合の一例を示す図である。 １……金属ウエブ、２……電解槽、３，４，５
……パスロール、６，７，８……電極、９……給
電ロール、１０，１１……電源装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属ウエブを非対称の交番波形を出力する電
   源を用いて電解するに際し、該金属ウエブの面に
   対向する２つ以上の電極を設置し、更に給電機構
   を設けて、該電極の各々と該給電機構との間に、
   殆んどの時間において極性が逆になるような非対
   称交番電圧を別々に印加することを特徴とする、
   金属ウエブの電解処理方法。