JPS6320499A - 管内めつき装置 - 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 本発明は熱交換器や、ヒートパイプに利用される、特に
液媒体を流動させる伝熱管の内壁面のめっき装置に関す
る。

従来の技術 熱交換部材に多孔質層を形成し、表面積の増大。

沸騰伝熱の促進効果をはかることは一般に知られている
が、伝熱管内に多孔質層を形成することは焼結法や溶射
法では困難であるから通常はめつき法を利用する。

伝熱管内壁面へのめっき方法としては、特開昭４９−１
０８２７号公報および特開昭５５−３８９７０号公報の
様に、金属管の中心軸に沿って挿入する陽極棒の両端部
に、絶縁性のキャップよりシールし、金属管内部にめっ
き液を入れ、陽極棒と金属管との間に電流を流して金属
管の内壁面にめっきすることが提案されている。

また、化学めっきによる方法としては特公昭５Ｂ−１８
９９１号公報の様に、単一のポンプにて複数本の長尺管
内壁面にめっき液を流し込みめっきを行う方法が提案さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、化学めっき方法は、電気めっき方法に比
べて被めっき体表面の金属析出速度が遅く、又めっき処
理の時間経過にともない、めっき溶液循環ポンプの回転
子や軸受部分に金属の還元析出反応を生じる等の問題が
あった。その点、電気めっき方法は、比較的、金属析出
速度が早く、特に最近ではめっき液の被めっき体に対す
る相対速度を上げ、高電流密度でもってめっき処理を行
う、高速度めっき方法の確立がなされ、より合理的にめ
っき処理が可能となってきている。しかし、前記の公報
で示す実施例の様な、管内めっき処理方法であれば、中
心軸に沿って挿入するアノード棒の出し入れが非常に困
難であるばかりか、出し入れのたびに、内部を流れてい
ためっき液が外部に洩れ、伝熱管外壁面及び装置部材を
汚し、腐蝕させ、装置の故障の原因ともなる可能性があ
った。

さらに、長尺管内径が小さく、アノード棒と長尺管内壁
面との距離が小さい場合には、アノード棒と被めっき体
である長尺管との間の電極間が抵抗が小さいため、アノ
ード棒自身の抵抗により、長尺管内壁面に対して均一な
電流密度が得られず、長尺管入口部と奥部とのめっき厚
さが変化する問題を生じていた。特に不溶性アノードと
して一般に使用されるチタン材で顕著な差が生じていた
。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の管内めっき装置
は、長尺管の中心軸に沿って、直流電源のプラス側に接
続されたアノード棒を挿入し、長尺管内部にめっき液を
導入し、長尺管内壁面に電気めっきするもので、アノー
ド棒の材質として芯材に銅等の良電導材を使用し、被覆
材としてチタン材等の様に芯材に使用した材料よりも導
電性の悪い材料を使用したものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、直流電源のプラス側に
接続されたアノード棒を長尺管の一方から挿入するだけ
で、管内部にめっき液を導入し、その流速を高速に流す
ことで、高電流密度が得られ金属の析出速度が速くでき
る。また−度、アノード棒を挿入し、設置するだけで、
一連のめっき工程である脱脂、水洗、酸洗、水洗、めっ
き処理。

水洗、乾燥の各工程を連続して行うことも容易であり、
アノード棒の出し入れにより、めっき液が管外に洩れる
ことは少なく出来る。さらに、アノード棒の芯材として
銅等の良電導材料を使用し、表面に比較的抵抗の高いチ
タン材で被覆層を形成しており、アノード棒と被めっき
体である長尺管内壁面との間の抵抗がどの位置でもほぼ
等しくなるので、長尺管内壁面に対する電流密度が等し
くなり均一なめっき層が得られることになる。

実施例 以下本発明の一実施例について、第１図から第４図を参
考にしながら説明する。

１は銅の伝熱管である長尺管２とアルミニウムの薄片加
工した放熱フィン３とからなる熱交換器である。

２は長尺管２の内壁面４には凹凸の銅のめっき層６が形
成されている。またこの複数本並行した長尺管２の連結
はＵ字管６を溶接することにより行なわれである。この
様な熱交換器１は通常、空調用冷却システムに組み込ま
れ、内部にフロンガスを封入し、蒸発器や凝縮器として
使用される。

７はヒーター８により温調可能な脱脂層で、脱脂液９が
入れられである。脱脂液９としては市販されているアル
カリ脱脂剤を使用した。１０はヒーター１１により温調
可能な水槽で、約５０℃の湯が入れられである。１２は
ヒーター１３により温調可能な酸洗液槽であり、酸洗液
１４が入っている。酸洗液１４としては、１チの希硫酸
を使用した。１６はヒーター１６で温調可能なめっき槽
であり、めっき液１７が入れられである。このめっき液
１７としては１６０ｆ／ｌ　Ｃｕ５Ｑ４・６Ｈ２゜と６
０ｔ／１Ｈ２Ｓｏ４，０．１０ｔ／ｌポリオキシエチレ
ンオレイルエーテルおよび６０ｐｐｍの塩酸を加えた酸
性硫酸銅めっき液を使用する。

また、１８はＵ字管６を溶接する前の銅パイプ伝熱管と
なる長尺管であり、すてに長尺管１８の外周には長尺管
１８を拡管することにより放熱フィン３が固定されてい
る。

１９はアノード棒２０を長尺管１８の中心軸に沿って挿
入させると共に、シール管２１でもって端部のシールを
行ない、めっき液等を長尺管１８の内部に導入または長
尺管１８内部から流出させるだめの接続部材である。ア
ノード棒２０には直流電源２２のプラス側端子２３が結
縁されており、被めっき体である長尺管１８の内壁面４
と接触を防止するための絶縁スペーサー２４が取り付け
である。２５は脱脂槽７から脱脂液９を長尺管１８内部
に送り込むための脱脂液用ポンプであり、脱脂液９はＡ
三方弁２６とＢ三方弁２７を通り接続部材１９と長尺管
１８からＣ三方弁２８とＣ三方弁２９を経て脱脂槽７に
もどる様に配置されている。

３０は酸洗液槽１２から酸洗液１４を長尺管１８内部に
送り込むための酸洗液用ポンプであり、酸洗液１４はＥ
三方弁３１とＢ三方弁２７を通り接続部材１９と長尺管
１８からＣ三方弁２８とＦ三方弁３２を経て酸洗液槽１
２にもどる様に配置されている。３３はめっき槽１５か
らめっき液１７を長尺管１８内部に送り込むためのめつ
き液量ポンプであり、めっき液１７はΣ三方弁３１とＢ
三方弁２７を通り接続部材１９と長尺管１８からＣ三方
弁２６とＦ三方弁３２を経てめっき槽にもどる様配管さ
れている。さらに、３４は湯を水槽１０から長尺管１８
内部に送り込むための水用ポンプであり、湯はＡ三方弁
２６とＢ三方弁２７を通り接続部材１９と長尺管１８か
らＣ三方弁２８とＣ三方弁２９を経て水槽１０にもどる
様配管されている。

尚、３６は熱風乾燥機で開閉弁３６とリーク弁３７を通
り熱風を長尺管１８内部に送り込み乾燥させる様にして
いる。又、接続部材１９の位置は長尺管１８より下方に
位置する様設置されている。

さらに、接続部材１９のシール管２１部を長尺管１８の
端部３８に圧入した時、直流電源２２のマイナス端子３
９が長尺管１８と接続する様な構成となっている。３８
は直流電源２２の０Ｎ−ＯＦＦ及び、三方弁、ポンプ等
のＯＮ−ＯＦＦを制御する制御盤である。

尚、アノード棒２０は、銅棒を芯材４０にチタン材を被
覆層４１としたもので、不溶化のために、めっき金属で
ある銅よりも責な白金で、さらに表面をめっきしたもの
を使用する。このチタン材の被覆層４１は、プラス側端
子２３が結線されていへ接続箇所近傍４２を厚くし、ア
ノード棒２０先端４３に向け薄く形成されている。

また、４４は水の排水の処理装置で、４６はアノード棒
２ｏを上下させるエアーシリンダーであり、４６はマス
キングテープである。

次にかかる構成での熱交換器１の製造方法について説明
する。

ます長尺管１８と放熱フィン３とを定位置にて嵌合して
おき、長尺管１８を所定の拡管機で拡管し、長尺管１８
と放熱フィン３とを圧着させておく。

次に、この長尺管１８の中心軸に沿って接続部材１９に
固定したアノード棒２０をエアーシリンダー４１を上げ
ることにより挿入する。また、シール管２１を長尺管１
８の端部３８に圧入させることにより、長尺管１８内部
をシールすると共に、マイナス端子３９を長尺管に接続
させる。

次に、第１工程として、長尺管１８内部の脱脂を行う。

すなわち、脱脂用ポンプ２６を稼動させ、三方弁Ａ２６
．Ｂ２７．Ｃ２Ｂ、Ｄ２９を制御することにより、脱脂
槽７内の脱脂液９を長尺管１８内部に流し込む。脱脂液
９の液温は６０℃とし、４０秒間脱脂処理を行った。脱
脂完了すると、脱脂用ポンプ２６が静止し、リーク弁３
７が開き、長尺管１８内、及び配管内の脱脂液を排出さ
せる。

排出完了后、リーク弁３７は閉じる。

第２工程として、長尺管１８内部の湯洗を行う。

すなわち、水用ポンプ３４を稼動させ、三方弁Ａ２６、
Ｂ２７．Ｃ２８，Ｄ２９を制御することにより、水槽１
ｏ内の湯を長尺管１８内部に流し込む。湯の温度は６０
℃とし、３０秒間湯洗を行った。湯洗完了すると、水用
ポンプ３４を止め、リーク弁３７が開き、長尺管１８内
、及び配管内の脱脂液を排出させる。排出完了后、リー
ク弁３７は閉じる。

第３工程として、長尺管１８内部の酸洗を行う。

すなわち、酸洗用ポンプ３ｏを稼動させ、三方弁Ｅ３１
　、Ｂ２７，０２Ｂ、Ｆ３２を制御することにより、酸
洗液槽１２内の酸洗液１４を長尺管１８内部に流し込む
。酸洗液１４の液温は３０℃とし、１０秒間酸洗を行っ
た。酸洗が完了すると、酸洗用ポンプ３０が静止し、リ
ーク弁３７が開き、長尺管１８内、及び、配管内の酸洗
液を排出する。

排出完了后、リーク弁３７は閉じる。

第４工程としては第２工程と同じ内容を繰り返す。

第５工程として、長尺管１８内壁面４の凹凸のめっき層
６を形成させる。すなわち、めっき用ポンプ３３を稼動
させ、三方弁Ｅ３１　、Ｂ２７゜Ｃ２Ｂ　、Ｆ３２を制
御することによシ、めっき槽１６内のめっき液１７を長
尺管１８内部に流し込む。めっき液１７の液温はヒータ
ー１６により５０℃に加温されている。めっき液１７が
長尺管１８内を循環開始すると同時に、直流電源２２に
より、長尺管１８にマイナス端子３９により負の電荷を
かけ、一方アノード棒２ｏにはプラス端子２３により正
の電荷をかけ、アノード棒２ｏと長尺管１８との間に電
流を流す。この時の電流密度は４０Ａ／ｄｒｒ？とし、
めっき液１７の流速は約１ｍ／′８＋とじて行った。め
っき処理時間は４分間とした。

めっき完了層、電源を切り、リーク弁３７を開き、長尺
管１８内、及び、配管内のめつき液を排出させる。排出
完了后、リーク弁３７を閉じる。

第６エ程は第２工程と同じ内容を繰り返す。

第７エ程として、長尺管１８内部の乾燥を行う。

すなわち、リーク弁３７と開閉弁３６を開放させ、熱風
乾燥機３５より１００℃の熱風を長尺管１８内部に送り
込み乾燥させる。約３Ｑ秒間の乾燥を行った。

以上が１サイクルの管内めっき処理工程であり、第４工
程の湯洗は１０秒間とし、各工程の制御時間を６秒とす
ると約７分間で１台のめっき処理が完了する。

ここで、通常のめっき液であれば、長尺管１８の内壁面
４全体に均一な厚みで銅が析出するが、めっき液１７に
は非イオン系の界面活性剤であるポリオキシエチレンオ
レイルニーテルト、６０ｐｐｍという低濃度の塩酸によ
り生じる塩素イオンとを有するため、全体に均一な厚み
の鋼めっき層とはならず、凹凸の銅めっき層５が形成さ
れることになる。限界電流密度以上でめっき処理を行っ
た時に生じるコブ状のめっき層とは異なり、本発明のめ
っき層６は安定して形成可能で、密着強度、及び、硬度
の面で優れており、表面積し増大、沸騰伝熱の促進効果
をはかる多孔質層として良好な性能を発起する。

尚、この凹凸の銅めっき層６の形成のための重要な条件
として、塩素イオン濃度の他に、電流密度により著しい
影響がある。そのため、長尺管２の中心に沿って、直流
電源２２のプラス側端子２３に接続されたアノード棒２
０を挿入し、長尺管２内部にめっき液を導入し、長尺管
２内壁面４に電気めっきを施す場合、アノード棒２ｏ自
身の抵抗が影響を与える。すなわち、プラス側端子２３
が結線されている接続箇所近傍４２では電流密度が高く
なり、またアノード棒２０先端４３付近では電流密度が
低くなる。よって、めっき層の厚みが変化するばかりか
、本実施例の様な凹凸めっき層を得るものにおいては、
凹凸のめっき状態が変化することにもなる。たとえば、
アノード棒２０に単一のチタン棒を使用し、内径９■の
６０１の長尺管２内壁面４にめっきする場合、アノード
棒２０の直径を４１１１１とすると、チタン自身の比抵
抗は約５０Ｘ１０−６Ω・１であるので、平均４０Ａ／
ｄｍ”ノミ流密度の電流を流したとしても、プラス側端
子２３が結線されている接続箇所近傍４２では約５５　
Ａ／ｄｍ”の電流密度となり、アノード棒２０の先端４
３付近では約２５　Ａ／ｄｍ”となってしまう。

しかし本実施例においては、芯材４０として比抵抗が１
．７Ｘ　１０−６Ω・αの良電導材の銅棒を使用し、被
覆層４１材にチタン材を使用するため、比較的、アノー
ド自身の抵抗による電流密度の変化は小さくなり、さら
に、被覆層４１に比較的比抵抗の高いチタン材料使用す
ると共に、プラス側端子２３と接続された近傍において
被覆層４１を厚くし、アノード棒先端４３付近では薄く
しているため、各箇所でのアノード棒２０の表面の電流
密度が平均化され、長尺管２の内壁面４には均一に凹凸
のめっき層６が形成されることになる。

発明の効果 以上の様に、本発明は、長尺管の中心軸に沿って、直流
電源のプラス端子に接続されたアノード棒を挿入し、長
尺管内部にめっき液を導入し、長尺管内壁面に電気めっ
きを施すもので、前記アノード棒が、銅等の導電導材の
芯材と、芯材より導電性の悪いチタン材等の被覆層で構
成されたことを特徴とした管内めっき装置であり、電気
めっきによる方法であることから、高速度でめっきが完
了する。また、アノード棒自身の導電性もすぐれ、被覆
層が芯材よりも高い比抵抗の材料を使用しているので多
少厚みを制御することにより、長尺管内壁面へ流れる電
流密度を均一化することができ、めっき層の析出量を均
一にし、さらに凹凸めっきの状態も安定化した長尺管が
得られる。すなわち、熱交換部材として、管内の表面積
を増大させ、沸騰伝熱の促進がはかれた内面多孔質の伝
熱管を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施ＰＩＪを示す管内めっき装置の
アノード棒の断面図、第２図は同第１図のアノード棒を
長尺管の中心軸に沿って挿入した状態を示す断面図、第
３図は管内めっき装置の概略構成図、第４図は熱交換器
の斜視図である。 ２．１８・・・・・・長尺管、４・・・・・・内壁面、
２０・・・・・・アノード棒、２２・・・・・・直流電
源、２３・・・・・プラス側端子、４ｏ・・・・・・芯
材、４１・・・・・・被覆層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２０
−−アノードオシ ２Ｊ−７うス剖痛予 句−１し羽 第４ｔ！１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）長尺管の中心軸に沿って、直流電源のプラス側端
   子に接続されたアノード棒を挿入し、長尺管内部にめっ
   き液を導入し、長尺管内壁面に電気めっきを施すもので
   あって、前記アノード棒を良電導材の芯材と、芯材より
   導電性の悪い被覆層とで構成したことを特徴とする管内
   めっき装置。
2. （２）アノード棒の被覆層の厚さを、前記直流電源のプ
   ラス側端子接続部近傍を厚くし、アノード棒先端に向け
   薄くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   管内めっき装置。
3. （３）アノード棒の芯材を銅材とし、被覆層をチタン材
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の管
   内めっき装置。