特開 2022-69159 めっき装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022069159

(43)【公開日】2022-05-11

(54)【発明の名称】めっき装置

(51)【国際特許分類】

   C25D 21/12 20060101AFI20220428BHJP

   G01N 21/59 20060101ALI20220428BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20220428BHJP

【ＦＩ】

C25D21/12 C

G01N21/59 C

G01N21/27 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020178172

(22)【出願日】2020-10-23

(71)【出願人】

【識別番号】391028339

【氏名又は名称】日本カニゼン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】山本 直輝

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB04

2G059CC03

2G059EE01

2G059EE13

2G059HH02

2G059JJ17

2G059KK01

2G059KK09

2G059MM10

2G059MM12

2G059PP04

(57)【要約】

【課題】本発明の課題は、応答遅れなく、正確にめっき液の成分を検出できるめっき装置を提供することである。
【解決手段】本発明のめっき装置（４０）は、第１光ファイバ（５５）、及び、第２光ファイバー（５７）を有する検出装置（５０）と、検出装置（５０）を制御する制御装置（６０）と、を備え、第１光ファイバー（５５）は、白色光を放射し、第２光ファイバー（５７）は、第１光ファイバー（５５）から放射され、めっき液（４２）を透過した光を受光し、制御装置（６０）は、受光された光に含まれる三原色の各々の光量を検出し、検出した三原色のうちの１つの光の光量と、三原色全ての光の光量の合計値との比である第１の比Ｘを算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１種以上の液体が供給されて貯留されるめっき槽と、
第１光ファイバ、及び、第２光ファイバを有する検出装置と、
白色光を発光するとともに光を検出する制御装置と、を備えるめっき装置であって、
前記第１光ファイバ、及び、前記第２光ファイバは、各々の一端部が所定の間隔を隔てて互いに対向した状態で、前記めっき槽に貯留されているめっき液に浸漬されており、
前記第１光ファイバは、制御装置が発光した白色光を伝送して放射し、
前記第２光ファイバは、前記第１光ファイバから放射され、前記めっき液を透過した光を受光して伝送し、
前記制御装置は、前記受光された光に含まれる三原色の各々の光量を検出し、検出した三原色のうち、三原色の１つの光の光量と、三原色の全ての光の光量の合計値との比である第１の比を算出する、めっき装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記めっき液の温度を検出し、前記めっき液の温度が基準めっき温度から外れている時には、前記第１の比を基準めっき温度相当の値に補正する、請求項１に記載のめっき装置。

【請求項3】

前記制御装置は表示部を有し、前記第１の比Ｘと、前記第１の比Ｘに対応する基準値とを比較するとともに、その結果に対応した表示を含むめっき液の状態を示す表示を前記表示部に行う、請求項１又は２に記載のめっき装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき装置に関し、特にめっき液の成分を検出する装置を備えるめっき装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に開示されているように、金属部材をめっきするめっき槽を備えるめっき装置が用いられている。めっき装置は定期的にメンテナンスが必要であり、特許文献１に開示されているめっき装置では、効率的なメンテナンスが行えるめっき装置が提案されている。めっき液は、めっき処理を繰り返すことで成分が変化する。特に、めっき液に含まれる金属成分は、めっき処理を繰り返すことで徐々に減少する。したがって、めっき処理を効率よく進めるためには、めっき液に含まれる金属成分を一定値に保つ必要がある。

【0003】

このため、めっき液をめっき槽から配管を介してポンプで吸引し、配管に接続されたガラス製のフローセルにめっき液を通し、めっき金属含有量等を調べるサンプリング方式が採用されているめっき装置が知られている。サンプリング方式では、透明なフローセルにめっき液を通し、フローセルの一方面の外側から光をあて、透過する光をフォトセンサで受光し、光の減少分を検出して、めっき金属含有量、等のめっき液成分の変化を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１２４６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記サンプリング方式では、次のような問題があった。常時攪拌されているめっき槽から空気粒を吸い込み、サンプリング用配管中に空気が混入することがある。サンプリング用配管中に空気を分離する機構があるが、混入した空気のうち、細かい空気粒はフローセルを通過するため、検出値にばらつきを生じてしまう。また、めっき槽から取り出しためっき液は、めっき槽とフローセルとは距離が離れており、サンプリング配管をめっき液が通りフローセルに到達する時間もめっき処理は継続されているため、検出値に応答遅れがあった。また、フローセルを通過するめっき液に含まれている泡、不要物、等により光量が変化し、検出値が影響され、正確に検出されないことがあった。また、サンプリング用配管に含まれるコネクタ等のめっき防止として、めっき液を２０℃～３５℃に下げる必要があり、そのために、冷却水、冷却水を流す冷却用配管、ポンプ、及びフィルタが必要であった。また、サンプリング用配管類はコストがかかる上、サンプリング用配管内のめっき析出、配管の汚れ、詰まりが発生すると、正確な検出ができなくなるという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、上記問題点を低減でき、コスト削減ができる検出装置を備えるめっき装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るめっき装置では、第１光ファイバ、及び、第２光ファイバを有する検出装置と、検出装置を制御する制御装置と、を備え、第１光ファイバは、白色光を放射し、第２光ファイバは、第１光ファイバから放射され、めっき液を透過した光を受光し、制御装置は、受光された光に含まれる三原色の各々の光量を検出し、検出した三原色のうちの１つの光の光量と、三原色全ての光の光量の合計値との比である第１の比Ｘを算出する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、応答遅れなく、正確にめっき液の成分を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係るめっき装置を含むめっき設備全体を示す概要図である。

【図2】図１におけるめっき槽４１周辺部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜実施の形態＞
以下に、本発明の実施の形態である、検出装置５０を備えためっき装置４０を説明する。図１は、めっき装置４０、及び、供給装置１０、２０、３０を含むめっき設備全体を示す概要図である。図２は、図１におけるめっき槽４１周辺部の拡大図であり、検出装置５０、及び、制御装置６０を備えるめっき装置４０が示されている。

【0011】

図１を参照しながら、めっき装置４０、及び、供給装置１０、２０、３０を含むめっき設備全体を説明する。供給装置１０、２０、３０は、めっき処理に必要な液体を貯留、及び、供給する装置である。供給装置１０は貯留槽１１と、貯留槽１１に貯留されている補給液１２と、貯留槽１１からめっき装置４０に補給液１２を配管を介して移送するポンプ１３と、を備えている。供給装置１０、２０、３０は、それぞれ同じように構成されている。供給装置２０は貯留槽２１と、貯留槽２１に貯留されている補給液２２と、貯留槽２１からめっき装置４０に補給液２２を配管を介して移送するポンプ２３と、を備えている。また、供給装置３０は貯留槽３１と、貯留槽３１に貯留されている補給液３２と、貯留槽３１からめっき装置４０に補給液３２を配管を介して移送するポンプ３３と、を備えている。また、制御装置６０は、白色ＬＥＤを含む光送受信装置６１、表示部６２及びＰＬＣ６４が設けられた制御盤６３を有し、検出装置５０に送る光の放出、及び、受光した光の検出を行うとともに、検出した光の演算、及び演算値の基準値との比較、比較結果に応じた表示、及び、補給液の補給、等の制御を行う。

【0012】

貯留槽１１、貯留槽２１、及び、貯留槽３１には、所望の金属めっきを行うのに必要な液がそれぞれ貯留されている。たとえば、Ｎｉめっきを行う場合、硫酸Ｎｉ液と、次亜リン酸ナトリウム液と、苛性ソーダ液とがそれぞれ貯留される。次亜リン酸ナトリウム液は還元剤として、また、苛性ソーダ液はｐＨ調整剤として用いられる。補給液１２、補給液２２、及び、補給液３２は、それぞれ必要に応じて、適量がめっき装置４０に供給される。

【0013】

図２を参照しながら、めっき装置４０を説明する。めっき装置４０は、めっき槽４１と、めっき槽４１内に貯留されているめっき液４２と、ろ過装置４３と、めっき液４２を加温するヒータ４４と、めっき液４２の温度を検出する温度センサ４５と、めっき液４２のめっき成分濃度を検出する検出装置５０と、光の送受信と分析とを行う制御装置６０を備えている。

【0014】

めっき槽４１は、供給される補給液１２、補給液２２、及び、補給液３２が供給され混合されているためっき液４２を貯留する装置である。めっき液４２は、処理を行うめっき金属を含んだ液、例えば、硫酸Ｎｉ液を含んでいる。加えて、必要に応じて、次亜リン酸ナトリウム液と、苛性ソーダ液（水酸化ナトリウム）とが、めっき金属含有量調整、及び、ｐＨ調整のために適量混合されている。

【0015】

ろ過装置４３は、めっき液４２中に存在する不要物をろ過する装置である。不要物とは、めっき処理中に還元された副産物の析出物である。また、還流するめっき液４２により、めっき槽４１中のめっき液４２の攪拌も行っている。ろ過装置４３は、ポンプ４３ｂと、めっき液４２をろ過するフィルタ４３ａと、めっき槽４１とフィルタ４３ａとの間に配置されている送出側配管４３ｃと、ポンプ４３ｂとめっき槽４１との間に配置されている還流側配管４３ｄと、を有している。送出側配管４３ｃのめっき槽４１側端部は、めっき液４２中に漂っている不要物の他に、沈下している不要物も送出しやすいように、めっき槽４１の下面に接続されている。また、還流側配管４３ｄのめっき槽４１側端部は、めっき槽４１のめっき液４２の上面より上に配置されており、ろ過されて還流するめっき液４２はめっき液４２の上面に自然落下する。めっき液４２がめっき槽４１にこのように還流されることにより、めっき液４２が攪拌される。

【0016】

ヒータ４４は、めっき液４２を所望のめっき処理に好適な温度に加温する。ヒータ４４は中空管であり、内部に流される高温蒸気により、めっき液４２が加温される。めっき処理の好適な温度範囲は、めっきする金属によって異なるが、例えば８５℃～９５℃であり、基準値は９０℃である。めっき処理を始める前のめっき液４２の温度である常温、例えば５℃～３０℃程度から、めっき処理温度、例えば９０℃まで加温する。

【0017】

温度センサ４５は、めっき液４２の温度を検出する。温度センサ４５は、第１ファイバヘッド５６、及び、第２ファイバヘッド５８の近傍のめっき液４２の温度を測定するため、第１ファイバヘッド５６、及び、第２ファイバヘッド５８の近傍であり、第１ファイバヘッド５６、及び、第２ファイバヘッド５８と同じ高さのめっき槽４１の内面に固定されている。温度センサ４５の種類は適宜選択できるが、例えば、めっき液４２に耐性があるステンレス温度抵抗体が用いられている。検出された温度は、制御装置に入力され、めっき液４２の温度を最適値に保つように、ヒータ４４の加温度合いが調整される。

【0018】

検出装置５０は、めっき液４２に含まれる成分を検出する装置である。検出装置５０は、制御装置６０が備えている光送受信装置６１から放射された白色光を伝送して放射する第１光ファイバ５５と、第１光ファイバ５５が放射した光を受光し、光送受信装置６１まで伝送する第２光ファイバ５７と、第１光ファイバ５５、及び、第２光ファイバ５７を保持する光ファイバ保持装置５１と、を有している。

【0019】

第１光ファイバ５５と、第２光ファイバ５７とは、同じ光ファイバを用いることができる。第１光ファイバ５５は、第１ファイバヘッド５６を有し、めっき液４２中に浸漬される一端部５５ａと、制御装置６０に接続されている他端部５５ｂとを有する。また、同様に、第２光ファイバ５７は、第２ファイバヘッド５８を有し、めっき液４２中に浸漬される一端部５７ａと、制御装置６０に接続されている他端部５８ｂとを有する。第１ファイバヘッド５６と、第２ファイバヘッド５８とは、ＰＴＦＥ等によるＰＦＡ被覆を有している。例えば、ＰＴＦＥは、－２００℃～２６０℃までの耐性を有し、耐薬品性も備えている好適なものである。

【0020】

光ファイバ保持装置５１は、第１光ファイバ固定部５３と、第２光ファイバ固定部５４と、めっき槽固定部５２とを有している。めっき槽固定部５２は、垂直方向に配置されたステンレス製の長手部材である。また、第１光ファイバ固定部５３と、第２光ファイバ固定部５４とは、めっき槽固定部５２の下端において、それぞれ水平方向に配置されたステンレス製の長手部材である。光ファイバ保持装置５１により、第１光ファイバ５５と、第２光ファイバ５７とは、各々の一端部５５ａ、５７ａが互いに対向し、かつ、直線状に保持された状態でＰＦＡ製ジョイントを介して保持されている。第１ファイバヘッド５６と、第２ファイバヘッド５８との端部同士間の間隔は、３０ｍｍ～５０ｍｍである。光ファイバ保持装置５１は、高温めっき液に耐性を有する材質である、ステンレス、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ガラスで形成される。

【0021】

その状態で、第１ファイバヘッド５６と、第２ファイバヘッド５８とは、めっき槽４１に貯留されているめっき液４２に浸漬されている。すなわち、第１ファイバヘッド５６から放出された光が、めっき液４２を透過した後、第２ファイバヘッド５８にあたり、第２光ファイバ５７に入り込むように固定されている。めっき液４２中には、第１ファイバヘッド５６と、第２ファイバヘッド５８とのみが浸漬されている。光ファイバ保持装置５１は、第１ファイバヘッド５６と、第２ファイバヘッド５８とが、互いに向かい合って保持できれば、上記以外の形状でも利用可能である。

【0022】

制御装置６０は、制御盤６３に設けられた光送受信装置６１を有している。光送受信装置６１は、白色光を発光する図示しない白色ＬＥＤと、入力される光を受光する図示しない受光素子とを有している。光送受信装置６１は、第１光ファイバ５５に白色光を供給するとともに、めっき液４２を透過した透過光が第２光ファイバ５７で受光されて伝送された透過光を受光素子で検出する。めっき液４２のめっき金属の含有量に応じて、各色の透過光量が異なるので、透過光に含まれている三原色のバランスが変化する。

【0023】

光送受信装置６１は、めっき装置４０の全体的な動作を制御するＰＬＣ６４に接続されている。光送受信装置６１の受光素子で検出された各色の透過光量は、ＰＬＣ６４に出力される。ＰＬＣ６４では、各色の光量の合計を演算するとともに、赤、青、緑の内の選択された何れか１色について、各色の光量の合計に対する比である、第１の比Ｘを算出する。算出される第１の比は、あらかじめ決められた、赤色光に関する第１の比Ｘｒ、緑色光に関する第１の比Ｘｇ、又は、青色光に関する第１の比Ｘｂの何れか１つである。ＰＬＣ６４は、算出された何れか一色に関する第１の比Ｘから、めっき液４２中のめっき金属の含有量を推定する。そのため、算出される何れか一色に関する第１の比Ｘと、めっき金属のめっき液４２中の含有量との関係をあらかじめ測定しておく。また、ＰＬＣ６４は推定されためっき液４２中のめっき金属の含有量を元に、補給するめっき液４２の量を決めて補給する。

【0024】

以下に、めっき液４２中に含まれるめっき金属の含有量と、何れか一色に関する第１の比Ｘとの関係を説明する。めっきする金属、さらに同じめっき金属であってもめっき液４２の種類により、めっき液４２中に含まれるめっき金属の含有量と、透過光に含まれている光の三原色の各色のバランスは異なる。したがって、めっき液ごとに、上記関係を把握しておくことが必要である。以下では、所定のめっき液４２を用いるＮｉめっきの場合について説明する。

【0025】

例えば、あるＮｉめっき液４２中のＮｉの含有量の基準値は、２２．５ｇ／Ｌである。このＮｉめっき液４２中に白色光を透過させると、めっき液４２の状態に応じた三原色のバランスの透過光が得られる。光送受信装置６１は、透過光の光量を各色ごとに検出し、三原色のうち、予め選択された１色と、三原色の光量の合計との比である第１の比Ｘを算出する。予め選択された１色は、赤、緑、青の何れかの１色の光である。めっき金属に応じて、めっき金属の減少に一番変化が表れやすい色を、赤、緑、青の何れかから選択する。Ｎｉめっきの場合、めっき処理の繰り返しによるＮｉの減少に対応して、光量の変化が最も表れやすい赤色光とする。所定のＮｉめっき液４２中のＮｉの含有量が、２２．５ｇ／Ｌから減少した場合、透過光の赤色に関する第１の比Ｘｒの値は増加し、緑色に関する第１の比Ｘｇの値は減少し、青色に関する第１の比Ｘｂはほとんど変化しない。Ｎｉの含有量が減少したＮｉめっき液４２に補給液１２を供給すると、赤色に関する第１の比Ｘｒの値は減少し、緑色に関する第１の比Ｘｇの値は増加し、青色に関する第１の比Ｘｂはほとんど変化しない。

【0026】

表１は、上記の所定のＮｉめっき液４２中のＮｉの含有量と、透過光のうちの赤色光に関する第１の比Ｘｒとの関係を示している。例えば、Ｎｉの含有量が２２．５ｇ／ＬであるＮｉめっき液４２中に白色光を放射した透過光の赤色に関する第１の比Ｘｒは、１２６２である。同じ条件において、緑色に関する第１の比Ｘｇは２４８２、青色に関する第１の比Ｘｂは２１７、三原色の合計は３９６１である。一方、Ｎｉ含有量が０である水中に、白色光を放射した場合の透過光の赤色光の第１の比Ｘｒは、２６８９である。上記の２つの結果から、あらかじめめっき液４２中に含まれるめっき金属の含有量と、透過光に含まれている赤色光に関する第１の比Ｘｒとの関係が表１に示す一次関数として求められ、ＰＬＣ６４に記録されている。

【0027】

【表1】

【0028】

めっき液４２中のＮｉの含有量を推定するときには、光送受信装置６１がめっき液４２中に白色光を放射し、めっき液４２を透過した透過光の光量を検出してＰＬＣ６４に出力する。ＰＬＣ６４は、透過光の光量から例えば透過光の赤色に関する第１の比Ｘｒを算出し、赤色に関する第１の比Ｘｒを表１に示す一次関数に適用して、めっき液４２中のＮｉの含有量を推定する。

【0029】

次に、めっき液温度による第１の比Ｘの補正について、説明する。めっき液４２の温度によりめっき液４２の色が変化する。したがって、検出される第１の比Ｘの値が温度により異なる。めっき温度でのめっき金属含有量を知る必要があるため、めっき液温度による第１の比Ｘの補正が必要である。これについても、めっき金属ごと、さらにはめっき液ごとに、めっき液温度と第１の比Ｘとの関係をあらかじめ把握しておく。例えば、Ｎｉの含有量が２２．５ｇ／ＬであるＮｉめっき液４２の場合、赤色光に関する第１の比Ｘｒは次の値となる。赤色光に関する第１の比Ｘｒは、２５℃では１０９１、８０℃では１２４３、８５℃では１２５１、９０℃では１２６２、９５℃では１２７０である。このめっき液温度と、第１の比Ｘとの関係を制御装置６０に記憶させておき、温度補正された第１の比Ｘを出力するようめっき装置４０を構成することもできる。

【0030】

制御装置６０は表示部６２を有し、めっき液４２の状態を示す表示をＰＬＣ６４に接続されている表示部６２に行う。ＰＬＣ６４は、第１の比Ｘと、第１の比Ｘに対応する基準値とを比較し、その結果に対応した表示、めっき金属の含有量、比較した判定結果、めっき液ｐＨ値、めっき液温度、等を前記表示部６２に行う。第１の比Ｘと、第１の比Ｘに対応する基準値との比較結果に対応した表示とは、例えば、めっき金属の含有量が基準値、又は基準範囲内かどうかを示す青、赤、等の色表示、〇又は×等の図形表示、等、めっき液４２の状態がわかる何らかの表示である。

【0031】

次に、めっき処理の繰り返しによるめっき液４２の老化による第１の比Ｘの補正について、説明する。めっき液４２は、めっき処理の繰り返しにより徐々に老化する。劣化に伴い、多くのめっき液４２の場合、めっき液４２の色は濃くなってくる。めっき液４２が老化する理由の１つは、次亜リン酸イオンの酸化による亜リン酸イオンと、硫酸イオンとナトリウムイオンとの存在により生成される硫酸ナトリウムとがめっき液中に蓄積するためで、これがめっき速度の低下、異常析出及び被膜物性の劣化等を誘発する。例えば、Ｎｉの含有量が２２．５ｇ／Ｌ、かつ９０℃のＮｉめっき液４２の場合、赤色光に関する第１の比Ｘｒは次の値となる。赤色光に関する第１の比Ｘｒは、新液のめっき液４２では１２６２、めっき処理が繰り返された廃棄寸前のめっき液４２では１２７８である。このめっき液４２の老化度合いと、第１の比Ｘとの関係を制御装置６０に記憶させておき、老化補正された第１の比Ｘを出力するようめっき装置４０を構成することもできる。

【0032】

本発明のめっき装置４０は、白色光を放射する第１光ファイバ５５と、第１光ファイバ５５から放射され、めっき液４２を透過した光を受光する第２光ファイバ５７を備え、制御装置６０は、受光された光に含まれる三原色の各々の光量を検出し、検出した三原色のうちの１つの光の光量と、三原色全ての光の光量の合計値との比である第１の比を算出する。

【0033】

本発明の上記構成によれば、めっき漕４１中のめっき液４２のめっき金属含有量を応答遅れなく、かつ、正確に検出することができる。

【0034】

本発明のめっき装置４０は、めっき液４２の温度を検出し、めっき液４２の温度が基準めっき温度から外れている時には、第１の比Ｘを基準めっき温度相当の値に補正する。

【0035】

本発明の上記構成によれば、めっき液４２の温度により変化するめっき液４２の色の影響を受けることなく、めっき液４２のめっき金属含有量を正確に検出することができる。

【0036】

本発明のめっき装置４０は、表示部６２を有し、第１の比Ｘと、第１の比Ｘに対応する基準値とを比較するとともに、その結果に対応した表示を含むめっき液の状態を示す表示を表示部６２に行う。

【0037】

本発明の上記構成によれば、表示部６２にめっき液の状態が示されるため、めっき液４２の状態を正確に検出することができる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、めっき装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0039】

４０ めっき装置、４１ めっき槽、５０ 検出装置、５５ 第１光ファイバ、
５７ 第２光ファイバ、６０ 制御装置、６２ 表示部。

【図1】

【図2】