JP2005226135A - Direct energizing type continuous electrolytic etching method and direct energizing type continuous electrolytic etching apparatus for metallic strip - Google Patents

Direct energizing type continuous electrolytic etching method and direct energizing type continuous electrolytic etching apparatus for metallic strip Download PDF

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JP2005226135A JP2004036931A JP2004036931A JP2005226135A JP 2005226135 A JP2005226135 A JP 2005226135A JP 2004036931 A JP2004036931 A JP 2004036931A JP 2004036931 A JP2004036931 A JP 2004036931A JP 2005226135 A JP2005226135 A JP 2005226135A
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重信 古賀
Takashi Mogi
尚 茂木
Masahiro Fujikura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide direct energizing type continuous electrolytic etching method and apparatus for a metallic strip which realize stable treatment even under the condition of an electrolytic solution in which turbidity is increased by long time treatment. <P>SOLUTION: In the etching method, one or more sets of a B system electrode arranged opposite to the etching face of a metallic strip and of an A system conductor roll pairing with the electrode are arranged in succession, and successively to the final one thereof, a set of an A' conductor roll and a B' electrode are arranged. An electrolytic solution is filled into the space between the metallic strip and each electrode, and each conductor roll is brought into contact with the other surface. Between the A system conductor roll and the B system electrode, (I) voltage application in which the B system electrode functions as an anode and (II) voltage application in which the B system electrode functions as a cathode are alternately repeated. Also, the time in which voltage is not applied to the space between the A system and B system electrodes is inserted when the voltage application is shifted from (I) to (II) and when shifted from (II) to (I). Further, voltage application in which the B' electrode functions as the cathode is performed to the space between the A' conductor roll and the B' electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法および直接通電式連続電解エッチング装置に関し、特に、金属帯を長時間連続して電解エッチングして、電解液中の金属の溶解量が増大しても安定した電解エッチングを行うことのできる、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法および直接通電式連続電解エッチング装置に関するものである。   The present invention relates to a metal strip direct energization type continuous electrolytic etching method and a direct energization type continuous electrolytic etching apparatus, and in particular, the metal strip is subjected to electrolytic etching continuously for a long time, so that the amount of dissolved metal in the electrolyte increases. The present invention relates to a direct energization type continuous electroetching method and a direct energization type continuous electroetching apparatus for a metal strip, which are capable of performing stable electroetching.

鋼帯などの金属帯に、電気絶縁性のエッチングマスク(エッチングレジスト)を選択的に(エッチングパターンを付与して)形成し、電解エッチングにより連続して溝加工することにより、金属帯の材料特性を改善する従来技術の例としては、特許文献1や特許文献2等で開示されている、変圧器その他の電気機器の鉄心としての用途に好適な低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法の発明の例がある。   By selectively forming an etching mask (etching resist) that is electrically insulating on a metal band such as a steel band (with an etching pattern), and continuously machining grooves by electrolytic etching, the material properties of the metal band As an example of the prior art for improving the invention, the invention of a method for producing a low iron loss directional electrical steel sheet suitable for use as an iron core of a transformer or other electric device disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, etc. There are examples.

従来の金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置の概略を、特許文献3で開示されている発明を例にして、以下に説明する。すなわち、当該装置は、図7に示すように、片面に電気絶縁性のエッチングレジストが施された金属帯1の電解エッチング装置であって、電解エッチング槽2″と、陽極であるコンダクターロール13″、14″と、当該コンダクターロール13″、14″と金属帯1を介在して相接するように配設されたバックアップロール19、20と、電解エッチング槽2″の電解液3″に浸漬された陰極5″と、金属帯1を電解液3″に浸漬するための浸漬用ロール11、12とを有し、金属帯1のエッチングレジスト面が下向きに通板され、当該金属帯1のエッチングレジスト面側と相対向して陰極5″が上向きに、かつ当該エッチングレジスト面と陰極間距離が所定間隔となるように配設され、コンダクターロール13″、14″が金属帯1のエッチングレジストが施されていない面に、バックアップロール19、20が金属帯1のエッチングレジスト面にそれぞれ当接されるように配設されている。コンダクターロール13″、14″(陽極)と陰極5″は直流電源装置36に接続され、金属帯1への直接通電により、電解エッチングが施される。また、コンダクターロール13″、14″は、電解エッチング槽2″の電解液3″の外に配設され、短絡電流の発生が防止されている。
特開昭63−042332号公報 特公平08−006140号公報 特開平10−204699号公報
An outline of a conventional metal strip direct energization type continuous electrolytic etching apparatus will be described below by taking the invention disclosed in Patent Document 3 as an example. That is, as shown in FIG. 7, the apparatus is an electrolytic etching apparatus for a metal strip 1 having an electrically insulating etching resist on one side, and includes an electrolytic etching tank 2 ″ and a conductor roll 13 ″ as an anode. , 14 ″, backup rolls 19 and 20 disposed so as to be in contact with the conductor rolls 13 ″ and 14 ″ with the metal strip 1 interposed therebetween, and an electrolytic solution 3 ″ in an electrolytic etching bath 2 ″. A negative electrode 5 ″ and dipping rolls 11 and 12 for immersing the metal strip 1 in the electrolytic solution 3 ″. The etching resist surface of the metal strip 1 is passed downward, and the metal strip 1 is etched. Opposite to the resist surface side, the cathode 5 ″ is directed upward, and the distance between the etching resist surface and the cathode is set at a predetermined interval, and the conductor rolls 13 ″ and 14 ″ are disposed on the metal strip 1. On a surface quenching resist is not applied, are arranged so as backup roll 19 and 20 are respectively abut the etching resist surface of the metal strip 1. Conductor rolls 13 ″, 14 ″ (anode) and cathode 5 ″ are connected to a DC power supply 36 and subjected to electrolytic etching by direct energization to the metal strip 1. The conductor rolls 13 ″, 14 ″ It is disposed outside the electrolytic solution 3 ″ in the electrolytic etching tank 2 ″ to prevent occurrence of a short circuit current.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-042332 Japanese Patent Publication No. 08-006140 Japanese Patent Laid-Open No. 10-204699

上記従来技術のような、片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に電解エッチングにより連続して溝加工する方法、特に、珪素鋼板の片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクを形成し、電解エッチングにより連続して溝加工を施した、トランスの鉄心等に利用される歪取り焼鈍後に鉄損が劣化しない低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法については、様々な製造方法が提案されているが、全て、コンダクターロール(金属帯)側を陽極、電極側を陰極として、電圧印加している。   A method in which an etching mask is formed by applying an etching pattern to one surface as in the above prior art, and the remaining surface on one side is continuously grooved by electrolytic etching on a metal strip that is a conductor. An iron mask is formed by applying an etching pattern to the surface of one side of the wire, and continuously grooving by electrolytic etching. Various production methods have been proposed for producing grain-oriented silicon steel sheets, but all are applied with the conductor roll (metal strip) side as the anode and the electrode side as the cathode.

本発明者らは、このような従来の直接通電式電解エッチングによる、トランスの鉄心等に利用される歪取り焼鈍後に鉄損が劣化しない低鉄損一方向性珪素鋼板の特性改善に取り組むうちに、エッチング溝の断面の幾何学形状のバラツキが磁性(鉄損)のバラツキを引き起こし、磁性の良好な製品を安定して製造することの障害になっていることを見出した。そして、ここで新たに問題となったエッチング部の溝形状の安定性の問題は、エッチング部での陽極反応による電解液の淀み(電解沈殿物)が原因であることも突き止めた。さらに検討を重ねた結果、この電解液の淀みは極短期間の陰極反応によるHガスを周期的に発生させれば解消することができ、ひいてはエッチング部の溝の幅、溝の深さをより均一とすることができることを知見して、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法および直接通電式連続電解エッチング装置に関する発明を完成させるとともに、その発明につき先に特願2003−207619号にて特許出願した。 While working on improving the characteristics of a low iron loss unidirectional silicon steel sheet in which iron loss does not deteriorate after strain relief annealing used for a transformer core or the like by such conventional direct-current electrolytic etching, The inventors have found that the variation in the geometric shape of the cross section of the etching groove causes the variation in magnetism (iron loss), which is an obstacle to stably producing a product having good magnetism. It was also found that the problem of the stability of the groove shape of the etched portion, which became a new problem here, is caused by stagnation of the electrolytic solution (electrolytic precipitate) due to the anodic reaction in the etched portion. As a result of further studies, this stagnation of the electrolyte solution can be eliminated by periodically generating H 2 gas due to the cathodic reaction for a very short period of time. As a result, the groove width and depth of the etched portion are reduced. Knowing that it can be made more uniform, the invention relating to the direct energization type continuous electrolytic etching method and the direct energization type continuous electrolytic etching apparatus of the metal strip is completed, and the invention is first described in Japanese Patent Application No. 2003-207619. Applied for a patent.

しかしながら、上記の特願2003−207619号で開示された発明は、電解液中の金属の溶解量が比較的少ないときでの電解エッチングを前提とするものであって、電解エッチングを長時間継続して、電解液中の金属の溶解量が増加した状態での電解エッチングの課題やその解決手段までは開示されていなかった。
本発明は、上記の問題を有利に解決して、金属帯を長時間連続して電解エッチングする状態をも含めて安定して電解エッチングを行うことのできる、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法および直接通電式連続電解エッチング装置を提供することを目的とするものである。
However, the invention disclosed in the above Japanese Patent Application No. 2003-207619 is based on the premise of electrolytic etching when the amount of metal dissolved in the electrolytic solution is relatively small, and the electrolytic etching is continued for a long time. Thus, the problem of electrolytic etching in a state in which the amount of dissolved metal in the electrolytic solution is increased and the solution thereof have not been disclosed.
The present invention advantageously solves the above-described problems, and can perform a stable electrolytic etching including a state in which a metal strip is continuously subjected to electrolytic etching for a long time. It is an object of the present invention to provide a method and a direct energization type continuous electrolytic etching apparatus.

まず、本発明に至るまでの予備的な検討について説明する。
すなわち、金属帯の直接通電式連続電解エッチングについて基礎的なデータを収集するために、上記特許文献3に記載の発明に類似の、片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に、電解エッチングにより連続して溝加工する予備実験を行った。
First, a preliminary study up to the present invention will be described.
That is, in order to collect basic data on direct energization type continuous electrolytic etching of a metal band, an etching mask is formed by applying an etching pattern to one surface similar to the invention described in Patent Document 3, A preliminary experiment was carried out in which a groove was continuously formed by electrolytic etching in a metal strip having a conductive surface on the other side.

図5は、実験装置の概略を長手方向垂直断面図で示すものである。主たる構成は、連続して通板される片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成された金属帯1の残る片側の導電体である表面に接触したコンダクターロール13″、14″と、電解槽2″内で金属帯1と相対向して配設された電極5″の間に、電解液3″を充填し、コンダクターロール13″、14″と電極5″の間に、コンダクターロール側を陽極、電極側を陰極として、直流電源装置36を配置している。直流電源装置36とコンダクターロール13″、14″の間には、開閉器46が、直流電源装置36と電極5″の間には抵抗26が設置されている。この開閉器46を閉にすることにより、コンダクターロール13″、14″と電極5″の間で電極側に負の電圧を印加する。また、開閉器46を開とすることにより、電圧印加を中断する。また、上記抵抗26を増加・減少させることにより、コンダクターロール13″、14″と電極5″の間で電極5″に印加する負の電圧を増加・減少させる。なお、コンダクターロール13″、14″が金属帯1に当接する、金属帯1のエッチングレジスト面側には、バックアップロール19、20が配設されている。また、金属帯1の搬送ロールとして、電解槽2″の入出側には、リンガーロール(図示省略)が設置され、電解液3″の槽外への流出を抑制しており、槽内には、シンクロール11、12が設置され、電極5″と金属帯1の距離を一定に保持している。   FIG. 5 shows an outline of the experimental apparatus in a longitudinal sectional view in the longitudinal direction. The main structure is that conductor rolls 13 ″ and 14 ″ are in contact with the surface which is a conductor on the other side of the metal band 1 on which the etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side which is continuously passed through. The electrolytic solution 3 ″ is filled between the electrodes 5 ″ arranged opposite to the metal strip 1 in the electrolytic cell 2 ″, and the conductors 13 ″, 14 ″ and the electrodes 5 ″ are provided with conductors. The DC power supply 36 is arranged with the roll side as the anode and the electrode side as the cathode. A switch 46 is installed between the DC power supply 36 and the conductor rolls 13 ″ and 14 ″, and a resistor 26 is installed between the DC power supply 36 and the electrode 5 ″. The switch 46 is closed. Thus, a negative voltage is applied to the electrode side between the conductor rolls 13 ″ and 14 ″ and the electrode 5 ″. Further, the voltage application is interrupted by opening the switch 46. Further, by increasing / decreasing the resistance 26, the negative voltage applied to the electrode 5 ″ between the conductor rolls 13 ″, 14 ″ and the electrode 5 ″ is increased / decreased. Note that backup rolls 19 and 20 are disposed on the etching resist surface side of the metal band 1 where the conductor rolls 13 ″ and 14 ″ contact the metal band 1. In addition, a ringer roll (not shown) is installed on the entrance / exit side of the electrolytic cell 2 ″ as a transport roll for the metal strip 1 to suppress the outflow of the electrolytic solution 3 ″ to the outside of the cell. The sink rolls 11 and 12 are installed to keep the distance between the electrode 5 ″ and the metal strip 1 constant.

図6に、上記予備実験での、コンダクターロール13″、14″と電極5″の間での電極5″への電圧印加例を示す。なお、金属帯1と電極5″との間に一定の電解電流が流れるように調整されている。電極5″は、いわゆるカソードであり、SUS316からなる電極が採用されている。
このような状態においては、電流は、コンダクターロール13″、14″から金属帯1へ流れ、更に、電解液3″を通して、電極5″へと流れる。
FIG. 6 shows an example of voltage application to the electrode 5 ″ between the conductor rolls 13 ″ and 14 ″ and the electrode 5 ″ in the preliminary experiment. It is adjusted so that a constant electrolytic current flows between the metal strip 1 and the electrode 5 ″. The electrode 5 ″ is a so-called cathode, and an electrode made of SUS316 is adopted.
In such a state, current flows from the conductor rolls 13 ″, 14 ″ to the metal strip 1, and further flows through the electrolyte 3 ″ to the electrode 5 ″.

以上のような図5に示した装置を用いて、本発明者らは、金属帯1を一定の進行速度で通板し、コンダクターロールと電極の間に、図6に示した電圧印加を行い、エッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成された金属帯の電解エッチングによる溝加工を行い、その溝の形状(幾何学形状、溝の幅、溝の深さ)を観察した。
なお、実験に用いた金属帯1は、フォルステライト(MgSiO)被膜を表面に有しない、仕上焼鈍され、その片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成された方向性珪素鋼板である。また、電解液3″はNaClの水溶液である。
Using the apparatus shown in FIG. 5 as described above, the present inventors pass the metal strip 1 at a constant traveling speed and apply the voltage shown in FIG. 6 between the conductor roll and the electrode. Then, a groove was formed by electrolytic etching of a metal strip provided with an etching pattern by providing an etching pattern, and the groove shape (geometric shape, groove width, groove depth) was observed.
The metal band 1 used in the experiment has no forsterite (Mg 2 SiO 4 ) coating on the surface, finish annealed, and directional silicon with an etching pattern formed on one surface thereof by forming an etching mask. It is a steel plate. The electrolytic solution 3 ″ is an aqueous solution of NaCl.

図4に、本発明の目標とする電解エッチングで形成される溝形状(イ)と、本実験の電解エッチングで形成された溝形状の観察結果例(ロ)〜(ニ)を示す。ここで観察された電解エッチングの溝形状は、(ロ)傾斜型、(ハ)幅拡がり型、(ニ)局部エッチング型と分類できるように、幾何学形状が非常に不安定であり、溝の幅、溝の深さも大きく変動しやすいことが判明した。   FIG. 4 shows observation results (b) to (d) of the groove shape (A) formed by the electrolytic etching targeted by the present invention and the groove shape formed by the electrolytic etching of this experiment. The groove shape of the electrolytic etching observed here is very unstable in geometric shape so that it can be classified as (b) inclined type, (c) widening type, and (d) local etching type. It turned out that the width and the depth of the groove are also easily fluctuated.

このような問題に対し、本発明者らは、金属帯の鋼種を変更し、あるいは、電解条件(NaCl濃度、電解液温度、溝部の実効電流密度)を変更して、諸々の条件における溝の形状を調査したが、溝の形状を安定させ、溝の深さ、溝の幅のばらつきを大幅に減少させることはできなかった。本発明者らは、さらに、鋭意検討を重ねるうちに、エッチッグ溝形状の不安定さは、エッチング部での陽極反応による電解液の淀み(電解沈殿物)が主原因であることを突き止めた。そこで、この電解液の淀みの解消についてさらに検討した結果、極短期間の陰極反応によるHガスを周期的に発生させればエッチング部の電解液の淀みを解消することができ、ひいてはエッチング部の溝の幅、溝の深さをより均一とすることができることを知見した。
ただし以上の知見は、電解液中の金属の溶解量が比較的少ない場合での電解エッチングを前提とするものであって、実際の電解エッチング処理ラインによる溝加工では、むしろ長時間連続して電解エッチングを行うのが通例であるため、電解液中の金属の溶解量の増加は避けられない。このような場合、電解液中の金属の金属帯への付着(金属帯の汚れ)という新たな問題も顕在化してくることが想定された。
In response to such a problem, the present inventors changed the steel type of the metal strip or changed the electrolysis conditions (NaCl concentration, electrolyte temperature, effective current density of the groove), and changed the groove conditions under various conditions. Although the shape was investigated, it was not possible to stabilize the shape of the groove and greatly reduce the variation in the depth and width of the groove. Furthermore, the inventors of the present invention have found that the instability of the etch groove shape is mainly caused by stagnation (electrolytic precipitate) of the electrolytic solution due to the anodic reaction in the etching portion. Therefore, as a result of further examination on the elimination of the stagnation of the electrolytic solution, it is possible to eliminate the stagnation of the electrolytic solution in the etching portion by periodically generating H 2 gas due to the cathodic reaction for a very short period of time. It has been found that the groove width and groove depth can be made more uniform.
However, the above knowledge is based on the premise of electrolytic etching when the amount of metal dissolved in the electrolytic solution is relatively small. Since it is customary to perform etching, an increase in the amount of dissolved metal in the electrolytic solution is inevitable. In such a case, it was assumed that a new problem of adhesion of the metal in the electrolytic solution to the metal band (dirt of the metal band) also becomes obvious.

そこで、本発明者らは、金属帯を長時間連続して電解エッチングして、電解液中の金属の溶解量が増大した場合でも、電解エッチングにより形成される溝の形状の安定化と、金属帯の表面の美麗化(汚れがないこと)とを両立させることのできる電解エッチングについて、さらに鋭意研究した。その結果、電解槽に複数の電極を配置し、その最後の電極をアノード(陰極)と固定することで、電解液中の金属が金属帯表面に付着することもなく、電解エッチングの溝形状のバラツキの発生をも有利に回避できることを見出した。   Therefore, the present inventors have carried out electrolytic etching of a metal strip continuously for a long time, and even when the amount of dissolution of the metal in the electrolytic solution is increased, the shape of the groove formed by electrolytic etching is stabilized, and the metal We have made further studies on electrolytic etching that can achieve both the beautification of the surface of the belt (the absence of dirt). As a result, by arranging a plurality of electrodes in the electrolytic cell and fixing the last electrode to the anode (cathode), the metal in the electrolytic solution does not adhere to the surface of the metal strip, and the shape of the electrolytic etching groove shape It has been found that the occurrence of variations can be advantageously avoided.

本発明は、以上の新知見に基づき更に検討を進めてはじめて完成されたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。
(1) 片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法であって、
前記金属帯のエッチング面と相対向して配設される電極(B系電極)および該電極と対をなすコンダクターロール(A系コンダクターロール)を、一組または二組以上、前記金属帯の進行方向に、順次配設するとともに、その最後に続けて、A′コンダクターロールとB′電極の一組を配設し、前記金属帯と前記各電極の間に電解液を充填し、前記各コンダクターロールを金属帯のエッチングマスクが形成されていないもう一方の表面に接触させ、
前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間では、
(I)時間M=3〜10msecの間に前記B系電極を陽極とする電圧印加と、
(II)時間N=4M〜20Mmsecの間に前記B系電極を陰極とする電圧印加と
を交互に繰り返すとともに、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α>0)間、および、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β>0)間、前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿み、
前記A′コンダクターロールと前記B′電極の間では、B′電極が陰極となる電圧印加を行うことを特徴とする、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法。
(2) 片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する、金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置であって、
(a)電解エッチング槽と、
(b)前記電解エッチング槽の電解液に浸漬され、一組または二組以上の、前記金属帯のエッチング面と相対向して配設される電極(B系電極)および該電極と対をなすコンダクターロール(A系コンダクターロール)と、
(c)前記電解エッチング槽の電解液に浸漬され、前記A系コンダクターロールとB系電極の最後に続けて配設される、A′コンダクターロールとB′電極の一組と、
(d)前記金属帯を前記電解エッチング槽の電解液に浸漬するためのシンクロールと、
(e)前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間で、(I)所定のM時間、B系電極が陽極となる電圧制御と、(II)所定のN(N>M)時間、B系電極が陰極となる電圧制御と、(III)前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の間の時間αmsec(α>0)の前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しないことと、(IV)前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の間の時間βmsec(β>0)の前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しないこととを任意に組み合わせた電圧制御を行う電源装置と、
(f)前記A′コンダクターロールと前記B′電極の間で、B′電極が陰極となる電圧制御を行う電源装置とを有することを特徴とする、金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置。
The present invention has been completed only after further studies based on the above new findings. The gist of the present invention is as follows.
(1) An etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side, and the metal band whose surface on the other side is a conductor is continuously grooved by direct energization electrolytic etching. A continuous electrolytic etching method,
One set or two or more sets of electrode (B-type electrode) disposed opposite to the etching surface of the metal band and a pair of conductor rolls (A-type conductor roll), and the progression of the metal band The A ′ conductor roll and the B ′ electrode are disposed one after the other in sequence, and a pair of A ′ conductor rolls and B ′ electrodes are disposed, and an electrolyte is filled between the metal strip and the electrodes. The roll is brought into contact with the other surface where the metal mask etching mask is not formed,
Between the A system conductor roll and the B system electrode,
(I) voltage application using the B-system electrode as an anode during a time M = 3 to 10 msec;
(II) During the time N = 4M to 20Mmsec, the voltage application using the B-system electrode as a cathode is alternately repeated, and at the time of the transition from the voltage application (I) to the voltage application (II). During the time αmsec (α> 0) and during the time βmsec (β> 0) during the transition from the voltage application (II) to the voltage application (I), the A-system conductor roll and the B-system Insert a time interval in which no voltage is applied between the electrodes,
A direct energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip, wherein a voltage is applied between the A 'conductor roll and the B' electrode so that the B 'electrode serves as a cathode.
(2) An etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side, and the metal band whose surface on the other side is a conductor is continuously grooved by direct energization electrolytic etching. Type continuous electrolytic etching apparatus,
(A) an electrolytic etching tank;
(B) One or two or more sets of electrodes (B-type electrodes) that are immersed in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank and are opposed to the etching surface of the metal strip, and pair with the electrodes A conductor roll (system A conductor roll);
(C) a set of A ′ conductor roll and B ′ electrode, which is immersed in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank and is disposed after the last of the A system conductor roll and the B system electrode;
(D) a sink roll for immersing the metal strip in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank;
(E) Between the A-system conductor roll and the B-system electrode, (I) voltage control in which the B-system electrode becomes an anode for a predetermined M time, and (II) a predetermined N (N> M) time, B Voltage control in which the system electrode becomes a cathode, and (III) the A system conductor roll and the B of time αmsec (α> 0) between the voltage application of (I) and the voltage application of (II) No voltage is applied between the system electrodes; and (IV) the A system conductor roll of time βmsec (β> 0) between the voltage application of (II) and the voltage application of (I); A power supply device that performs voltage control arbitrarily combining not applying a voltage between the B-system electrodes;
(F) A direct energization type continuous electrolytic etching apparatus for a metal strip, characterized by having a power supply device for voltage control between the A ′ conductor roll and the B ′ electrode, with the B ′ electrode serving as a cathode.

本発明によれば、従来の直接通電式電解エッチングでは達成することのできなかった電解エッチングによる溝形状のバラツキの問題に対し、金属帯を長時間連続電解エッチングする場合等の状態をも含めて有利に解決して、電解エッチングにより形成される溝の形状を安定させ、溝の幅、溝の深さをより均一とするとともに、表面も美麗な(汚れのない)金属帯を得ることができる。特に、電源トランスの鉄心等に利用される歪取り焼鈍後に鉄損が劣化し難い低鉄損一方向性電磁鋼板の製造に好適な、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法および直接通電式連続電解エッチング装置を提供することができるため、その効果は絶大である。   According to the present invention, in contrast to the problem of variation in groove shape due to electrolytic etching that could not be achieved by conventional direct-current electrolytic etching, including the case where a metal strip is subjected to continuous electrolytic etching for a long time. It is possible to advantageously solve, to stabilize the shape of the groove formed by electrolytic etching, to make the groove width and groove depth more uniform, and to obtain a metal band with a beautiful surface (without dirt). . Particularly suitable for the production of low iron loss unidirectional electrical steel sheet with low iron loss that is difficult to deteriorate after stress relief annealing used for iron cores of power transformers, etc. Since the electrolytic etching apparatus can be provided, the effect is great.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1に、本発明に係る、片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に電解エッチングにより連続して溝加工する設備の構成図を、長手方向垂直断面図で模式的に示す。
主たる構成は、片面に前記エッチングマスクが形成された金属帯1の残る片側の導電体の表面に接触したA系コンダクターロール13、14、A′コンダクターロール13′、14′と、金属帯1と電解槽2、2′の電解液3、3′を介して相対向して配設されたB系電極5、B′電極5′と、A系コンダクターロール13、14とB系電極5の間に直流電源装置31、32と、A′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′の間に直流電源装置33とを配置している。直流電源装置31、32とA系コンダクターロール13、14の間には、それぞれ、開閉器41、42が設置されており、また、直流電源装置31、32とB系電極5の間には、それぞれ、抵抗21、22、開閉器41′、42′が設置されている。開閉器41、41′を閉にし、開閉器42、42′を開にすることにより、A系コンダクターロール13、14とB系電極5の間でB系電極5に負の電圧を印加し、また、開閉器41、41′を開にし、開閉器42、42′を閉とすることにより、A系コンダクターロール13、14とB系電極5の間でB系電極5に正の電圧を印加する。なお、開閉器41、41′42、42′をすべて、開とすることにより、電圧印加を中断する。また、上記抵抗21、22を増加・減少させることにより、A系コンダクターロール13、14とB系電極5の間でB系電極5に印加する負正の電圧を増加・減少させる。ここでは、電解エッチングの電気回路の電気抵抗が変化しない場合は、単位時間あたりの通電量の制御は電圧制御で代替できることを前提としている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an equipment according to the present invention, in which an etching mask is formed on one surface and an etching mask is formed, and the remaining surface on one side is continuously grooved by electrolytic etching on a metal band that is a conductor. Is schematically shown in a longitudinal vertical sectional view.
The main structure is that the A-system conductor rolls 13 and 14, A ′ conductor rolls 13 ′ and 14 ′ that are in contact with the surface of the remaining conductor on one side of the metal band 1 having the etching mask formed on one side, the metal band 1, Between the B system electrode 5 and the B ′ electrode 5 ′ disposed opposite to each other through the electrolytic solutions 3 and 3 ′ in the electrolytic cells 2 and 2 ′, and between the A system conductor rolls 13 and 14 and the B system electrode 5. The DC power supply devices 31 and 32, and the DC power supply device 33 are disposed between the A 'conductor rolls 13' and 14 'and the B' electrode 5 '. Switches 41 and 42 are respectively installed between the DC power supply devices 31 and 32 and the A-system conductor rolls 13 and 14, and between the DC power supply devices 31 and 32 and the B-system electrode 5, Resistors 21 and 22 and switches 41 'and 42' are installed, respectively. By closing the switches 41, 41 'and opening the switches 42, 42', a negative voltage is applied to the B system electrode 5 between the A system conductor rolls 13, 14 and the B system electrode 5, Further, a positive voltage is applied to the B system electrode 5 between the A system conductor rolls 13 and 14 and the B system electrode 5 by opening the switches 41 and 41 ′ and closing the switches 42 and 42 ′. To do. Note that voltage application is interrupted by opening all the switches 41, 41'42, 42 '. Further, by increasing / decreasing the resistors 21, 22, the negative positive voltage applied to the B system electrode 5 between the A system conductor rolls 13, 14 and the B system electrode 5 is increased / decreased. Here, it is assumed that when the electric resistance of the electric circuit of electrolytic etching does not change, the control of the energization amount per unit time can be replaced by voltage control.

また、直流電源装置33とA′コンダクターロール13′、14′の間には、開閉器43を設置しており、直流電源装置33とB′電極5′の間には、抵抗23を設置している。この開閉器43を閉にすることにより、A′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′の間でB′電極5′に負の電圧を印加する。なお、開閉器43を開とすることにより、電圧印加を中断する。また、上記抵抗23を増加・減少させることにより、A′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′の間でB′電極5′に印加する負の電圧を増加・減少させる。ここでも、電解エッチングの電気回路の電気抵抗が変化しない場合は、単位時間あたりの通電量の制御は電圧制御で代替できることを前提としている。   A switch 43 is installed between the DC power supply 33 and the A 'conductor rolls 13' and 14 ', and a resistor 23 is installed between the DC power supply 33 and the B' electrode 5 '. ing. By closing the switch 43, a negative voltage is applied to the B 'electrode 5' between the A 'conductor rolls 13', 14 'and the B' electrode 5 '. Note that the voltage application is interrupted by opening the switch 43. Further, by increasing / decreasing the resistance 23, the negative voltage applied to the B 'electrode 5' between the A 'conductor rolls 13', 14 'and the B' electrode 5 'is increased / decreased. Here again, it is assumed that when the electric resistance of the electric circuit of electrolytic etching does not change, the control of the energization amount per unit time can be replaced by voltage control.

なお、A系コンダクターロール14、15、およびA′コンダクターロール14′、15′が金属帯1に当接する、金属帯1のエッチングレジスト面側には、バックアップロール15、16、および、17、18が配設されている。また、金属帯1の搬送ロールとして、電解槽2、2′の入出側には、リンガーロール(図示省略)が設置され、電解液3、3′の槽外への流出を抑制しており、槽内には、シンクロール7、8、および、9、10が設置され、B系電極5、B′電極5′と金属帯1の距離を一定に保持している。   Note that the backup rolls 15, 16, 17, and 18 are provided on the etching resist surface side of the metal strip 1 where the A-system conductor rolls 14 and 15 and the A ′ conductor rolls 14 ′ and 15 ′ are in contact with the metal strip 1. Is arranged. In addition, as a transport roll for the metal strip 1, a ringer roll (not shown) is installed on the entry / exit side of the electrolytic cells 2, 2 'to suppress the outflow of the electrolytes 3, 3' to the outside of the bath, Sink rolls 7, 8, 9, and 10 are installed in the tank, and the distance between the B system electrode 5, the B ′ electrode 5 ′, and the metal strip 1 is kept constant.

図2(a)に、本発明によるA系コンダクターロール13、14とB系電極5の間でのB系電極5への電圧印加例、および、同図(b)に、A′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′の間でのB′電極5′への電圧印加例を示す。
まず、図2(a)に示すように、本発明では、B系電極5とA系コンダクターロール13、14との間でB系電極5に、すなわち、金属帯1に、負の電圧印加、正の電圧印加のそれぞれを行うことにより、所定の電解電流が流れるよう調整されている。例えば、B系電極5への電圧印加が負の電圧印加(陰極となる)の場合は、所定の電解電流が、A系コンダクターロール13、14より、金属帯1の導電性を維持した表面を経て金属帯1に流れ、さらに、B系電極5に相対する金属帯1のエッチングパターン部(陽極となる)、電解液3を経てB系電極5へと流れる。この電解電流により、B系電極5に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部では、陽極反応
Me→Me+e(金属帯が鋼帯の場合、Fe→Fe2++2e
により電解エッチングが進行することになる。逆に、B系電極5への電圧印加が正の電圧印加(陽極となる)の場合は、上記の場合と逆向きに所定の電流が流れることになるが、上記のB系電極5(陽極となる)に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部(陰極となる)では、陰極反応(電子受容反応)
2H+2e→H
により発生したHガスにより、電解エッチング中に発生したエッチングパターン部近傍の電解液の淀み(溶解沈殿物)を減少させることができる。
なお、本発明では、B系電極5は、陽極になる場合と陰極になる場合があることから、陽極の場合に電極自身が電解エッチングされることのないように例えばPt系等の不溶性材料から製作するのがよい。
FIG. 2A shows an example of voltage application to the B system electrode 5 between the A system conductor rolls 13 and 14 and the B system electrode 5 according to the present invention, and FIG. An example of voltage application to the B ′ electrode 5 ′ between the ′, 14 ′ and the B ′ electrode 5 ′ is shown.
First, as shown in FIG. 2 (a), in the present invention, a negative voltage is applied to the B-system electrode 5 between the B-system electrode 5 and the A-system conductor rolls 13 and 14, that is, to the metal band 1. By performing each positive voltage application, a predetermined electrolytic current is adjusted to flow. For example, when the voltage applied to the B-system electrode 5 is a negative voltage application (becomes a cathode), a predetermined electrolytic current is applied to the surface where the conductivity of the metal strip 1 is maintained by the A-system conductor rolls 13 and 14. Then, it flows to the metal band 1, and further flows to the B-type electrode 5 through the etching pattern portion (to become an anode) of the metal band 1 facing the B-type electrode 5 and the electrolytic solution 3. This electrolytic current causes an anodic reaction Me → Me + + e (when the metal band is a steel band, Fe → Fe 2+ + 2e ) in the etching pattern portion of the metal band 1 on the side facing the B-based electrode 5.
As a result, electrolytic etching proceeds. Conversely, when the voltage applied to the B-system electrode 5 is a positive voltage application (becomes an anode), a predetermined current flows in the opposite direction to the above case, but the B-system electrode 5 (anode) In the etching pattern portion of the metal band 1 on the side opposite to (becomes)) (to become the cathode), the cathode reaction (electron acceptance reaction)
2H + + 2e → H 2
The stagnation (dissolved precipitate) of the electrolytic solution in the vicinity of the etching pattern portion generated during the electrolytic etching can be reduced by the H 2 gas generated by the above.
In the present invention, since the B-based electrode 5 may be an anode or a cathode, it may be made of an insoluble material such as a Pt-based material so that the electrode itself is not subjected to electrolytic etching in the case of the anode. It is good to make.

さらに、本発明では、A系コンダクターロール13、14とB系電極5の間で、(I)時間M=3〜10msecの間の、前記コンダクトロール側を陰極とし、前記電極側を陽極とする電圧印加と、(II)時間N=4M〜20Mmsecの間の、前記コンダクトロール側を陽極とし、前記電極側を陰極とする電圧印加とを交互に繰り返すことが必要である。
上記(I)のコンダクターロールを陰極、電極を陽極とする場合、Mを電圧印加時間(msec)とするとき、3msec未満の時間の電圧印加では、エッチングで形成された溝部の表面でのHガスの発生が溝の中の電解液(沈殿物)の淀みを除去するのに充分でなく、一方、Mが10msec超の時間の電圧印加では、電解エッチングの電流効率の低下を招くからである。
また、上記(II)のコンダクターロールを陽極、電極を陰極とする場合、Nを電圧印加時間(msec)とするとき、4Mmsec未満の電圧印加では、電解エッチングの電流効率の低下を招き、一方、20Mmsec超の電圧印加では、電解エッチングで形成された溝の中の淀み(沈殿物)が大きくなりすぎ、溝のなかの電解液(沈殿物)の淀みを除去するのが困難になるからである。
Further, in the present invention, between the A-system conductor rolls 13 and 14 and the B-system electrode 5, (I) the conduct roll side for a time M = 3 to 10 msec is set as a cathode, and the electrode side is set as an anode. It is necessary to alternately repeat voltage application and (II) voltage application between time N = 4 M to 20 Mmsec with the conduct roll side as the anode and the electrode side as the cathode.
When the conductor roll of (I) is a cathode and the electrode is an anode, when M is a voltage application time (msec), H 2 on the surface of the groove formed by etching is applied when the voltage is applied for a time of less than 3 msec. This is because the generation of gas is not sufficient to remove the stagnation of the electrolytic solution (precipitate) in the groove, and on the other hand, when the voltage is applied for a time in which M exceeds 10 msec, the current efficiency of electrolytic etching is reduced. .
Further, when the conductor roll of (II) is an anode and the electrode is a cathode, when N is a voltage application time (msec), a voltage application of less than 4 Mmsec causes a decrease in the current efficiency of electrolytic etching, This is because, when a voltage exceeding 20 Mmsec is applied, the stagnation (precipitate) in the groove formed by electrolytic etching becomes too large, and it becomes difficult to remove the stagnation of the electrolyte (precipitate) in the groove. .

また、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α>0)間、および、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β>0)間、前記コンダクターロールと前記電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿むことも電解エッチングを安定して行うためには有効である。実際の電解エッチング設備では、電解電源装置とコンダクターロールとの間、電解電源装置と電極との間、あるいは、電極と金属帯との間にそれぞれ電気的な、いわゆるLC回路が形成され、印加電圧の陽極、陰極の切替のときに生じる時間遅れが問題となる場合があるからである。このLC回路による時間遅れの問題は、設備規模が大きくなるほど顕在化することになる。
ただし、αまたはβが10msec超となる長い電圧印加しない時間を採用すると、電解エッチング速度の低下、あるいは、電解エッチング設備(電解槽)の長大化を招くので好ましくなく、また、αまたはβが1msec未満では、上記のLC回路による時間遅れの問題の有効な解決手段とはなりえないため、αまたはβは1〜10msecの範囲にするのが望ましい。
Also, during the transition from the voltage application of (I) to the voltage application of (II) for a time αmsec (α> 0), and from the voltage application of (II) to the voltage application of (I). In order to perform electrolytic etching stably, it is also effective to insert a time interval during which no voltage is applied between the conductor roll and the electrode for a time βmsec (β> 0). In an actual electrolytic etching facility, an electrical so-called LC circuit is formed between the electrolytic power supply device and the conductor roll, between the electrolytic power supply device and the electrode, or between the electrode and the metal strip, and the applied voltage. This is because the time delay that occurs when switching between the anode and the cathode may become a problem. The problem of time delay due to the LC circuit becomes more apparent as the equipment scale increases.
However, it is not preferable to use a time during which no voltage is applied so that α or β exceeds 10 msec, because it causes a decrease in the electrolytic etching rate or an increase in the length of the electrolytic etching equipment (electrolyzer). Also, α or β is 1 msec. If it is less than 1, it cannot be an effective solution to the problem of time delay caused by the LC circuit, so α or β is preferably in the range of 1 to 10 msec.

また、前記(I)の電圧印加のときの単位時間あたりの通電量(電流密度)を、前記(II)の電圧印加のときの単位時間あたりの通電量以下とすることも、電解エッチングを効率的に行うことに有効であり望ましい実施の形態である。前記(I)の電圧印加のときの単位時間あたりの通電量が前記(II)の電圧印加のときの単位時間あたりの通電量を超えると、電解エッチング速度の低下、あるいは、電解エッチング設備(電解槽)の長大化を招くので好ましくないからである。
一方、前記(I)の電圧印加のときの単位時間あたりの通電量を、10A/dm以上とすることも、電解エッチングを安定して行うことに有効である。10A/dm未満では、発生Hガスの噴出力が小さく、電解エッチングで形成された溝の中の淀みを除去する効率が悪くなり好ましくないからである。
なお、金属帯を高速で電解エッチング処理する手段としては、A系コンダクターロールとB系電極が配設された電解槽を複数設置することも有効である。
In addition, it is also possible to reduce the amount of energization per unit time (current density) when applying the voltage of (I) below the amount of energization per unit time when applying the voltage of (II). This is an embodiment that is effective and desirable to be performed in an automated manner. When the energization amount per unit time when the voltage (I) is applied exceeds the energization amount per unit time when the voltage (II) is applied, the electrolytic etching rate decreases or the electrolytic etching equipment (electrolysis This is because the length of the tank is undesirably increased.
On the other hand, setting the amount of energization per unit time when applying the voltage (I) to 10 A / dm 2 or more is also effective for performing electrolytic etching stably. If it is less than 10 A / dm 2 , the jet power of the generated H 2 gas is small, and the efficiency of removing the stagnation in the groove formed by electrolytic etching deteriorates, which is not preferable.
In addition, it is also effective to install a plurality of electrolytic cells in which A-based conductor rolls and B-based electrodes are disposed as means for performing electrolytic etching treatment on the metal strip at high speed.

次に、図2(b)に示すように、本発明では、後半部分の電解槽に設置したA′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′との間では、B′電極5′に負の電圧印加を行うことにより、所定の電解電流が、A′コンダクターロール13′、14′より、金属帯1へ流れ、さらにはB′電極5′に相対する金属帯1のエッチングパターン部(陽極となる)、電解液3′を経てB′電極5′(陰極となる)へと流れる。この電解電流により、B′電極5′に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部では、陽極反応
Me→Me+e(金属帯が鋼帯の場合、Fe→Fe2++2e
により電解エッチングが進行することになる。そのため、この後半部分の電解槽の電極の電圧印加により、最後の電極となるB′電極5′に相対する側の金属帯表面では、陰極反応
Me+e→Me
を生じることはないので、この陰極反応に起因した電解液中の金属の金属帯表面への付着(汚れ)を防止し、表面外観美麗な金属帯を得ることを可能とする。
Next, as shown in FIG. 2 (b), in the present invention, the B 'electrode 5' is placed between the A 'conductor rolls 13', 14 'and the B' electrode 5 'installed in the latter half of the electrolytic cell. By applying a negative voltage to the metal band 1, a predetermined electrolytic current flows from the A 'conductor rolls 13' and 14 'to the metal band 1, and further, the etching pattern portion of the metal band 1 facing the B' electrode 5 '. It flows to the B 'electrode 5' (becomes a cathode) through the electrolytic solution 3 '(becomes the anode). This electrolytic current causes an anodic reaction Me → Me + + e (when the metal band is a steel band, Fe → Fe 2+ + 2e ) in the etching pattern portion of the metal band 1 on the side facing the B ′ electrode 5 ′.
As a result, electrolytic etching proceeds. Therefore, the cathode reaction Me + + e → Me on the surface of the metal strip opposite to the B ′ electrode 5 ′, which is the last electrode, by applying a voltage to the electrode of the electrolytic cell in the latter half portion.
Therefore, it is possible to prevent adhesion (dirt) of the metal in the electrolytic solution to the surface of the metal band due to this cathodic reaction, and to obtain a metal band with a beautiful surface appearance.

なお、ここでのA′コンダクターロール13′、14′とB′電極5′との間での、B′電極5′への負の電圧印加量は、電解槽の前半部分のB系電極への負の電圧印加量と同等またはそれ以下、かつ電流密度10A/dmとなる電圧印加量以上とするのが好ましい。電解槽の前半部分でのB系電極への負の電圧印加量は、通常、電解槽の長さを最短とすべく、エッチング幅が広がる等の障害がでない許容最大電圧の印加量とすることとなるが、電解槽の後半部分においてもこの印加量を越すことはできないからである。一方、ここでの電圧印加量の下限は、金属帯表面への汚れの付着が防止できる最低限度の電圧印加であればよいが、電流密度10A/dmとなる電圧印加量未満ではその効果が得られないからである。
また、B′電極5′は、いわゆるカソード(陰極)であり、必ずしも不溶性電極を採用する必要はなく、例えばSUS316からなる電極等を採用してもよい。
The negative voltage applied to the B 'electrode 5' between the A 'conductor rolls 13' and 14 'and the B' electrode 5 'here is applied to the B-system electrode in the first half of the electrolytic cell. The negative voltage application amount is preferably equal to or less than the negative voltage application amount, and is preferably equal to or higher than the voltage application amount at which the current density is 10 A / dm 2 . The amount of negative voltage applied to the B-system electrode in the first half of the electrolytic cell is usually the maximum amount of allowable voltage that does not impede the etching width to minimize the length of the electrolytic cell. However, this applied amount cannot be exceeded even in the latter half of the electrolytic cell. On the other hand, the lower limit of the voltage application amount here may be a minimum voltage application that can prevent the adhesion of dirt on the surface of the metal band, but the effect is not achieved when the voltage application amount is less than 10 A / dm 2. It is because it cannot be obtained.
Further, the B ′ electrode 5 ′ is a so-called cathode (cathode), and an insoluble electrode is not necessarily employed. For example, an electrode made of SUS316 or the like may be employed.

この後半部分の電極配置は、通常、複数極配置は必要ではない。また、B系電極とB′電極は、別の電解槽内に配置されることに限定されるものではなく、同一の電解槽に配置されてもよい。
また、本発明では、後半部分の電解槽の電極配置は、図3に示すようにB′電極に特定されることはなく、B系電極でもかまわない。この場合は、B系電極の印加電圧を、例えば図2(b)に示すようなB′電極への印加電圧とすれば、本発明を実施することができる。このような設備構成とすることにより、本発明の実施に限らず汎用性を持たせた設備とすることができる。
In the latter half of the electrode arrangement, a multi-pole arrangement is usually not necessary. Further, the B-system electrode and the B ′ electrode are not limited to being disposed in separate electrolytic cells, and may be disposed in the same electrolytic cell.
In the present invention, the electrode arrangement of the electrolytic cell in the latter half is not limited to the B ′ electrode as shown in FIG. 3 and may be a B-type electrode. In this case, the present invention can be implemented if the voltage applied to the B-system electrode is, for example, the voltage applied to the B ′ electrode as shown in FIG. By setting it as such an equipment structure, it can be set as the equipment which gave not only implementation of this invention but versatility.

本発明に使用する電解電源装置は、上記の直流電源装置と開閉器による切り替えシステムに限定されるものではなく、上記の電圧印加サイクルをとれるものであれば、方式を問わない。いわゆる、6相半波整流波形の、トランジスター方式でも、インバータ方式でも有効である。また、抵抗も必ずしも単独に設置する必要はなく、上記の電圧印加のときの通電量を制御できるものであれば、方式は問わず、勿論、直流電源方式と組み合わせたものでかまわない。   The electrolytic power supply device used in the present invention is not limited to the switching system using the DC power supply device and the switch described above, and any system can be used as long as it can take the voltage application cycle described above. The so-called 6-phase half-wave rectified waveform is effective in both the transistor system and the inverter system. Also, it is not always necessary to install a single resistor, and any method can be used as long as it can control the energization amount when the voltage is applied. Of course, the resistor may be combined with a DC power supply method.

本発明によれば、図1に示した設備のA系コンダクターロールとB系電極の間でB系電極に、および、A′コンダクターロールとB′電極の間でB′電極に、それぞれ図2(a)、(b)で示した電圧印加を行う直接通電式連続電解エッチングによる溝加工を長時間連続して行った場合でも、電解エッチングで形成された溝の形状(幾何学形状、溝の幅、溝の深さ)は非常に安定化し、全て、図4の(イ)のような凹型の形状となり、溝の幅、溝の深さもより均一となり、バラツキは大幅に改善される。また、金属帯にも汚れはなく、表面外観も美麗である。   According to the present invention, the system shown in FIG. 1 has a B-system electrode between the A-system conductor roll and the B-system electrode, and a B 'electrode between the A' conductor roll and the B 'electrode, respectively. Even when groove processing by direct energization type continuous electrolytic etching for applying voltage shown in (a) and (b) is performed continuously for a long time, the shape of the groove formed by electrolytic etching (geometric shape, groove The width and the depth of the groove are very stable, and all have a concave shape as shown in FIG. 4A, the width of the groove and the depth of the groove become more uniform, and the variation is greatly improved. Also, the metal strip is not dirty and the surface appearance is beautiful.

本発明は、片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に連続して、電解エッチングにより安定して溝加工する場合のすべてに対して有効である。特に、表面にエッチングマスクが形成された仕上焼鈍された珪素鋼板に電解エッチングを施した、歪取り焼鈍による鉄損劣化がない耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性珪素鋼板については、特にその効果は大きい。これは、電解エッチングで形成される溝形状のバラツキが磁性のバラツキとなって特に顕著に問題が顕在化するからである。
もちろん、冷延板の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成された方向性珪素鋼板でもその効果は有効である。
The present invention applies to all cases where an etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side, and the remaining surface on one side continues to a metal band as a conductor and is stably grooved by electrolytic etching. It is effective. In particular, the effect is particularly effective for strain-resistant annealed low iron loss unidirectional silicon steel sheets that have been subjected to electrolytic etching on a finish-annealed silicon steel sheet with an etching mask formed on the surface and no iron loss deterioration due to strain relief annealing. Is big. This is because the variation in the groove shape formed by electrolytic etching becomes magnetic variation, and the problem becomes particularly noticeable.
Of course, the effect is effective even in a directional silicon steel sheet in which an etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface of the cold rolled sheet.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
電解エッチング前の金属帯は、下記条件下で、最終板厚まで冷間圧延され、脱炭焼鈍された後、MgOからなる焼鈍分離材が両側の表面に塗布・乾燥処理され、さらに、仕上焼鈍され、仕上焼鈍中に両表面に生成したフォルステライト(MgSiO)被膜が除去され、その片側の表面に張力付与型被膜(燐酸系の絶縁被膜)が塗布された後、焼き付けられ、さらに、その張力付与型被膜の焼き付けられた片側の表面がレーザ光線により張力付与型被膜が選択的に除去されて地鉄が露出したエッチングパターンが形成されている方向性珪素鋼板である。なお、この張力付与型被膜は、電気絶縁性被膜であるため、エッチングマスクとして利用することとした。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
The metal strip before electrolytic etching is cold-rolled to the final sheet thickness under the following conditions, decarburized and annealed, and then an annealed separator made of MgO is applied to the surfaces on both sides and dried, and further annealed. The forsterite (Mg 2 SiO 4 ) film formed on both surfaces during finish annealing is removed, and a tension-imparting film (phosphoric acid-based insulating film) is applied to the surface on one side, and then baked. The grain-oriented silicon steel sheet is formed with an etching pattern in which the surface of one side on which the tension-imparting film is baked is selectively removed by a laser beam to expose the ground iron. In addition, since this tension | tensile_strength type | mold film | membrane is an electrically insulating film, it decided to utilize as an etching mask.

上記のような前処理が施された方向性珪素鋼板に、図1または図5に示す直接通電式連続電解エッチング装置を用いて、電解エッチング処理を施した。
[方向性珪素鋼板] 板厚 0.22mm、板幅 1000mm
[エッチングマスク] 板長手方向に直角な方向(板幅方向)に、5mmピッチ、
幅0.20mmのエッチングパターンを有する。
[電解液] 組成500g−NaCl/l、液温 50℃
[目標溝深さ] 0.02mm
[電解電流] 200C/dm
[電解開始時の電解液の鉄分濃度] 0g/l、0.2g/l
電解エッチング後、鋼板板幅方向における電解エッチングで形成された溝の形状パターン、溝の深さのばらつきを評価した。
表1に、図1または図5に示す装置に、図2、図6のいずれかの電圧印加をしたときの試験条件と結果を示す。
The grain-oriented silicon steel sheet that had been subjected to the pretreatment as described above was subjected to an electrolytic etching treatment using the direct current continuous electrolytic etching apparatus shown in FIG. 1 or FIG.
[Directional silicon steel sheet] Thickness 0.22 mm, width 1000 mm
[Etching mask] 5 mm pitch in the direction perpendicular to the plate longitudinal direction (plate width direction),
It has an etching pattern with a width of 0.20 mm.
[Electrolyte] Composition 500 g-NaCl / 1, liquid temperature 50 ° C.
[Target groove depth] 0.02mm
[Electrolytic current] 200 C / dm 2
[Iron content of electrolyte at start of electrolysis] 0 g / l, 0.2 g / l
After the electrolytic etching, the variation in the shape pattern of the groove and the depth of the groove formed by the electrolytic etching in the steel plate width direction was evaluated.
Table 1 shows test conditions and results when the voltage shown in FIG. 2 or 6 is applied to the apparatus shown in FIG. 1 or FIG.

No.1〜5に示される本発明例では、溝の形状は全て凹型(イ)で安定しており、その結果、溝の深さのバラツキ(%)((溝の深さの標準偏差)/(溝の深さの平均値)×100)は、極めて小さいことが分かる。さらに、鋼帯の表面の汚れもなく、美麗なことがわかる。
一方、コンダクターロールへの負の電圧印加時間が短い比較例のNo.1、および、正の電圧印加時間/負の電圧印加時間の比率が20を超える比較例のNo.2、3では、溝の形状は、一部凹型(イ)が認められるものの、依然として、溝の形状が、傾斜型(ロ)、幅拡がり型(ハ)、局部エッチング型(ニ)が混在しており、その結果、深さのバラツキは大きく、満足できる品質ではなかった。
No. In the examples of the present invention shown in 1 to 5, the groove shapes are all concave (A) and stable, and as a result, the groove depth variation (%) ((standard deviation of groove depth) / ( It can be seen that the average value of the groove depth) × 100) is very small. Furthermore, it can be seen that the surface of the steel strip is clean and beautiful.
On the other hand, No. of the comparative example in which the negative voltage application time to the conductor roll is short. No. 1 and Comparative Example No. 1 in which the ratio of positive voltage application time / negative voltage application time exceeds 20. In Nos. 2 and 3, the shape of the groove is partially concave (A), but the shape of the groove is still an inclined type (B), widening type (C), and local etching type (D). As a result, the variation in depth was large and the quality was not satisfactory.

また、従来の金属帯に対する電圧印加方法(図6)に類似の比較例のNo.4では、溝の形状は、凹型(イ)は殆ど認められず、傾斜型(ロ)、幅拡がり型(ハ)、局部エッチング型(ニ)が大半であり、その結果、溝の深さのばらつきは大きいものであった。
さらに、A′コンダクターロールとB′電極との間にB′電極への負の電圧印加をしていない比較例のNo.5〜9では、溝の形状は、全て凹型(イ)であり安定しており、その結果、溝の深さのバラツキ(%)は、極めて小さいが、鋼板の表面に汚れが少量認められた。
なお、新しい電解液での比較例No.10では、その他の条件は比較例6と同じであったが、鋼板の表面の汚れは認められなかった。
In addition, a comparative example No. similar to the voltage application method (FIG. 6) for the conventional metal strip. In No. 4, the concave shape (b) is hardly recognized, and the inclined type (b), the widening type (c), and the local etching type (d) are mostly formed. The variation was large.
Further, in the comparative example No. in which no negative voltage is applied to the B ′ electrode between the A ′ conductor roll and the B ′ electrode. In Nos. 5 to 9, the groove shape was all concave (A) and stable, and as a result, the variation in groove depth (%) was very small, but a small amount of dirt was observed on the surface of the steel sheet. .
In addition, comparative example No. with a new electrolyte solution. In No. 10, the other conditions were the same as in Comparative Example 6, but no contamination of the surface of the steel sheet was observed.

Figure 2005226135
Figure 2005226135

本発明に係る、表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する設備の長手方向垂直断面図による概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing by the longitudinal direction vertical cross-sectional view of the installation which continuously carries out a groove process by the direct electrolysis type electrolytic etching to the metal strip in which the etching mask which provided the etching pattern on the surface based on this invention was formed. 本発明に係る、A系コンダクターロールとB系電極の間でのB系電極への電圧印加、および、A′コンダクターロールとB′電極の間でのB′電極への電圧印加例を示す図である。The figure which shows the voltage application to B system electrode between A system conductor roll and B system electrode based on this invention, and the voltage application to B 'electrode between A' conductor roll and B 'electrode It is. 本発明に係る、別の、少なくとも片側の表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続して溝加工する装置の長手方向垂直断面図による概略説明図である。Schematic explanation according to the vertical cross-sectional view in the longitudinal direction of another apparatus according to the present invention for continuously grooving a metal band having an etching mask provided with an etching pattern on at least one surface by direct electrolysis electrolytic etching FIG. 電解エッチングで形成される溝の断面形状のパターンを分類して示す図である。It is a figure which classify | categorizes and shows the pattern of the cross-sectional shape of the groove | channel formed by electrolytic etching. 従来技術による金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置に類似のもので、本発明に至る予備実験に用いた装置であって、片側表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する設備の長手方向垂直断面図による概略説明図である。It is similar to a conventional metal strip direct energization type continuous electrolytic etching apparatus according to the prior art, and is an apparatus used in a preliminary experiment leading to the present invention, in which a metal band having an etching mask provided with an etching pattern on one surface is formed. It is a schematic explanatory drawing by the longitudinal direction vertical sectional view of the equipment which carries out continuous groove processing by direct energization type electrolytic etching. 従来技術に係る図5の装置による予備実験において用いたコンダクターロールと電極の間での電極への電圧印加例を示す図である。It is a figure which shows the example of a voltage application to the electrode between the conductor roll and electrode used in the preliminary experiment by the apparatus of FIG. 5 which concerns on a prior art. 従来の金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置の概略を、長手方向垂直断面図で説明する図である。It is a figure explaining the outline of the conventional direct current | flow type continuous electrolytic etching apparatus of a metal strip with a longitudinal cross-sectional view.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属帯
2、2′、2″ 電解(エッチング)槽
3、3′、3″ 電解液
5 B系電極
5′B′電極
5″ 陰極
7、8、9、10、11、12 シンクロール(浸漬用ロール)
13、14 A系コンダクターロール
13′、14′ A′コンダクターロール
13″、14″ コンダクターロール
15、16、17、18、19、20 バックアップロール
21、22、23、24、25、26 抵抗
31、32、33、34、35、36 直流電源装置
41、41′、42、42′、43 開閉器
44、44′、45、45′、46 開閉器
1 Metal strip 2, 2 ', 2 "Electrolysis (etching) tank 3, 3', 3" Electrolyte 5 B-system electrode 5 'B' electrode 5 "Cathode
7, 8, 9, 10, 11, 12 Sink roll (dipping roll)
13, 14 A system conductor roll 13 ', 14' A 'conductor roll 13 ", 14" conductor roll 15, 16, 17, 18, 19, 20 Backup roll 21, 22, 23, 24, 25, 26 Resistance 31, 32, 33, 34, 35, 36 DC power supply device 41, 41 ', 42, 42', 43 Switch 44, 44 ', 45, 45', 46 Switch

Claims (2)

片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法であって、
前記金属帯のエッチング面と相対向して配設される電極(B系電極)および該電極と対をなすコンダクターロール(A系コンダクターロール)を、一組または二組以上、前記金属帯の進行方向に、順次配設するとともに、その最後に続けて、A′コンダクターロールとB′電極の一組を配設し、前記金属帯と前記各電極の間に電解液を充填し、前記各コンダクターロールを金属帯のエッチングマスクが形成されていないもう一方の表面に接触させ、
前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間では、
(I)時間M=3〜10msecの間に前記B系電極を陽極とする電圧印加と、
(II)時間N=4M〜20Mmsecの間に前記B系電極を陰極とする電圧印加と
を交互に繰り返すとともに、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α>0)間、および、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β>0)間、前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿み、
前記A′コンダクターロールと前記B′電極の間では、B′電極が陰極となる電圧印加を行うことを特徴とする、金属帯の直接通電式連続電解エッチング方法。
An etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side, and the metal strip with the remaining surface on the other side is continuously grooved by direct energization electrolytic etching, directly energizing continuous electrolysis of the metal strip. An etching method comprising:
One set or two or more sets of electrode (B-type electrode) disposed opposite to the etching surface of the metal band and a pair of conductor rolls (A-type conductor roll), and the progression of the metal band The A ′ conductor roll and the B ′ electrode are disposed one after the other in sequence, and a pair of A ′ conductor rolls and B ′ electrodes are disposed, and an electrolyte is filled between the metal strip and the electrodes. The roll is brought into contact with the other surface where the metal mask etching mask is not formed,
Between the A system conductor roll and the B system electrode,
(I) voltage application using the B-system electrode as an anode during a time M = 3 to 10 msec;
(II) During the time N = 4M to 20Mmsec, the voltage application using the B-system electrode as a cathode is alternately repeated, and at the time of the transition from the voltage application (I) to the voltage application (II). During the time αmsec (α> 0) and during the time βmsec (β> 0) during the transition from the voltage application (II) to the voltage application (I), the A-system conductor roll and the B-system Insert a period of time when no voltage is applied between the electrodes,
A direct energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip, wherein a voltage is applied between the A 'conductor roll and the B' electrode so that the B 'electrode serves as a cathode.
片側の表面にエッチングパターンを付与してエッチングマスクが形成され、残る片側の表面が導電体である金属帯に、直接通電式電解エッチングにより連続的に溝加工する、金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置であって、
(a)電解エッチング槽と、
(b)前記電解エッチング槽の電解液に浸漬され、一組または二組以上の、前記金属帯のエッチング面と相対向して配設される電極(B系電極)および該電極と対をなすコンダクターロール(A系コンダクターロール)と、
(c)前記電解エッチング槽の電解液に浸漬され、前記A系コンダクターロールとB系電極の最後に続けて配設される、A′コンダクターロールとB′電極の一組と、
(d)前記金属帯を前記電解エッチング槽の電解液に浸漬するためのシンクロールと、
(e)前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間で、(I)所定のM時間、B系電極が陽極となる電圧制御と、(II)所定のN(N>M)時間、B系電極が陰極となる電圧制御と、(III)前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の間の時間αmsec(α>0)の前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しないことと、(IV)前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の間の時間βmsec(β>0)の前記A系コンダクターロールと前記B系電極の間に電圧を印加しないこととを任意に組み合わせた電圧制御を行う電源装置と、
(f)前記A′コンダクターロールと前記B′電極の間で、B′電極が陰極となる電圧制御を行う電源装置とを有することを特徴とする、金属帯の直接通電式連続電解エッチング装置。
An etching mask is formed by applying an etching pattern to the surface on one side, and the metal strip with the remaining surface on the other side is continuously grooved by direct energization electrolytic etching, directly energizing continuous electrolysis of the metal strip. An etching apparatus,
(A) an electrolytic etching tank;
(B) One or two or more sets of electrodes (B-type electrodes) that are immersed in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank and are opposed to the etching surface of the metal strip, and pair with the electrodes A conductor roll (system A conductor roll);
(C) a set of A ′ conductor roll and B ′ electrode, which is immersed in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank and is disposed after the last of the A system conductor roll and the B system electrode;
(D) a sink roll for immersing the metal strip in the electrolytic solution of the electrolytic etching tank;
(E) Between the A-system conductor roll and the B-system electrode, (I) voltage control in which the B-system electrode becomes an anode for a predetermined M time, and (II) a predetermined N (N> M) time, B Voltage control in which the system electrode becomes a cathode, and (III) the A system conductor roll and the B of time αmsec (α> 0) between the voltage application of (I) and the voltage application of (II) No voltage is applied between the system electrodes; and (IV) the A system conductor roll of time β msec (β> 0) between the voltage application of (II) and the voltage application of (I), A power supply device that performs voltage control arbitrarily combining not applying a voltage between the B-system electrodes;
(F) A direct energization type continuous electrolytic etching apparatus for a metal strip, comprising a power supply device for performing voltage control between the A ′ conductor roll and the B ′ electrode so that the B ′ electrode serves as a cathode.
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