JP2006283184A - 電気錫メッキ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法において、酸素吹込み時に同時に生成する錫スラッジの生成を低減できる制御方法を提供する。
【解決手段】金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間のメッキ液循環ラインにおいて、メッキ液循環槽へ供給するメッキ液流量Ｆａを制御する際に、メッキ液循環槽から金属錫溶解槽への流量Ｆｂと金属錫溶解槽内流量Ｆｃと金属錫溶解槽の自己循環流量Ｆｄとを、Ｆｂ＝Ｆａ、Ｆｃ＝Ｆａ＋Ｆｄとなるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法に関するものである。

従来、不溶性電極を用いた電気錫メッキする方法は、溶性電極を用いた電気錫メッキする方法に比較して、陽極電極が溶解しないために、陰極のストリップと陽極電極との間隔が一定である。このためにメッキ付着量が一定となりメッキ品質が均一であるという利点がある。また、設備的にもメッキ用電極を交換する頻度が低いため、要員削減等の利点もある。一方、不溶性電極を用いた電気錫メッキする方法では、金属錫粒子を充填した金属錫溶解槽内の錫（Ｓｎ）溶解時に酸素を吹き込むことにより、錫（Ｓｎ）粒子表面にＳｎＯが生成する。

上述した反応としては、
Ｓｎ＋１／２Ｏ_２→ＳｎＯ
これにメッキ液中のＨ^＋ が反応し、錫イオンＳｎ^２＋が生成する。
ＳｎＯ＋２Ｈ^＋ →Ｓｎ^２＋＋Ｈ_２Ｏ

しかし、溶存酸素の量が過剰になるとＳｎＯが酸素と反応してＳｎＯ_２となり、このＳｎＯ_２は不溶性のため、メッキ液中でスラッジとなる。
ＳｎＯ＋１／２Ｏ_２→ＳｎＯ_２

上記錫イオンＳｎ^２＋の酸化によるメッキ液中のスラッジの発生は錫イオンの効率を低下せしめ、かつ液送配管が詰まる等操業上の問題から頻繁にスラッジを回収除去しなければならず、また、このスラッジがメッキタンク内に排出されて電気メッキ板の表面に付着して美麗な外観を損なうと言う問題がある。従って、これらの錫イオンＳｎ^２＋の酸化によるスラッジの発生を抑制する方法には金属錫溶解槽内に供給するメッキ液中の溶存酸素濃度を少なくすることが考えられる。しかしながら、上記のような反応を利用して金属錫を溶解するため、必要量の錫イオンＳｎ^２＋を溶解して供給するにはそれに見合った酸素量が必要であり、メッキ液中の溶存酸素濃度を少なくする方法には限界がある。

そこで例えば特開平３−１８０４９３号公報（特許文献１）に開示されているように、錫イオンＳｎ^２＋の酸化によるメッキ液中のスラッジの発生を抑制することを目的として、金属錫粒子を積極的に機械攪拌することによって、錫の溶解速度を速く、しかもスラッジの発生も少なくできる方法が提案されている。しかしながら、前記特許文献１に開示されている方法は、金属錫粒子を積極的に機械攪拌することによって、錫の溶解速度を速く、しかもスラッジの発生も少なくできると言うものであるが、錫イオン消費量に応じたメッキ液循環量を調整しながらスラッジの発生を少なくするというものではない。電気錫メッキラインでは、電解メッキ槽での錫イオン消費量が大きい場合には、メッキ液循環槽の錫イオン消費も大きくなるので、錫イオン消費量に応じてメッキ液循環槽への錫イオンの供給（メッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ラインにおける、メッキ液循環槽へのメッキ液供給量）を制御する必要がある。
特開平３−１８０４９３号公報

メッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ラインにおける、メッキ液循環槽へのメッキ液供給流量により、メッキ液循環槽の錫イオン濃度は制御される。しかし、メッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ラインにおける他のポンプからの吐出流量を適切に制御しないと、メッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ライン中の沈殿槽やメッキ液循環槽のレベルが変動し、各槽の上限を超えたり、下限を下回ったりして、ポンプ停止・再起動が必要となる。メッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ラインにおいて、上述のようにメッキ液循環ポンプが間欠運転されると、錫を溶解させる酸素投入も間欠投入となる。

本発明は、錫溶解用酸素の間欠投入と錫スラッジ発生量との関係を用いて、不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法のメッキ液循環槽と金属溶解槽との間の循環ラインにおいて、錫スラッジの発生を最小限に抑える電気錫メッキ方法を提供することを目的とする。

本発明は、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間の第１のメッキ液循環ラインで酸素を溶存させたメッキ液にて金属錫を溶解し、メッキ液循環槽と電解メッキ槽との間の第２のメッキ液循環ラインで不溶性電極を用いて電気錫メッキする電気錫メッキ方法であって、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間のメッキ液循環ラインのメッキ液循環槽へ供給するメッキ液流量Ｆａを制御する際に、メッキ液循環槽から金属錫溶解槽への流量Ｆｂと金属錫溶解槽内流量Ｆｃと金属錫溶解槽の自己循環流量Ｆｄとの関係が、Ｆｂ＝Ｆａ、Ｆｃ＝Ｆａ＋Ｆｄとなるようにメッキ液循環槽から金属錫溶解槽への流量Ｆｂおよび金属錫溶解槽の自己循環流量Ｆｄを制御することを特徴とする。

本発明による電気錫メッキ方法を用いれば、メッキ液循環槽内の錫イオン濃度が安定するように、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間のメッキ液循環ラインのメッキ液循環槽へ供給するメッキ液流量Ｆａを制御しても、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間のメッキ液循環ライン全体の循環流量がＦａになるように制御されるので、メッキ液循環槽や沈殿槽のレベルが上下限を切り、間欠運転することなく、安定した循環を行なうことが可能となる。その結果、錫溶解用酸素の間欠投入がなくなり、錫スラッジを減少させることができる。この錫スラッジの減少によって、錫原単位の低減やメッキ設備への錫スラッジの付着が減ることによりメンテナンスの低減を図ることが出来る。

また、このスラッジがメッキタンク内に排出されて電気メッキ板の表面に付着して美麗な外観を損なうことも減少される等の極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る装置の１例を示す構成図である。この図に示すように、不溶性電極システムにおける電気錫メッキでは、金属錫供給装置２から開閉弁（常時は閉）７を介して供給された金属錫粒子３をメッキ液循環槽４との間でメッキ液を循環させながら、酸素吹込みパイプ１１から酸素を吹込み、金属錫粒子３を溶解する。溶解した錫イオンは金属錫溶解槽１から沈殿槽１４を介してメッキ液循環槽４に供給される（この循環ラインを以下「第１の循環ライン８」と称す）。

一方、電解メッキ槽５とメッキ液循環槽４との間ではメッキ液を循環させながら、不溶性電極９を用いてストリップ１０に電気錫メッキを行うように構成されている（この循環ラインを以下「第２の循環ライン１９」と称す）。また、メッキ液循環槽４と金属溶解槽１との間、沈殿槽１４とメッキ液循環槽４との間はポンプ６、流量計１６、流量調整弁１７を介して接続され、第１の循環ライン８を形成している。そして、金属溶解槽１には、ポンプ６・流量計１６・流量調整弁１７を設けた自己循環ライン１２が併設されている。また、メッキ液循環槽４と電解メッキ槽５との間はポンプ６を設け接続され、第２の循環ライン１９を形成している。

また、酸素吹込みパイプ１１は、第１の循環ライン８のメッキ液循環槽４と金属錫溶解槽１の間に連結されている。メッキ液循環槽４から送給されるメッキ液に酸素ガスを酸素吹込みパイプ１１から供給しながら、金属錫溶解槽１を循環させる。この場合不溶性電極９を用いてストリップ１０に電気錫メッキを行なうにつれ、減少する電解メッキ槽５内の錫イオン濃度はメッキ液循環槽４から補給される。なお、符号１３はレベル計、符号１５は制御器、符号１８は錫イオン濃度計を示す。

上述したようなメッキ液循環系において、これまでの操業上の知見から、錫スラッジ生成速度と錫イオン生成速度との間には次のような関係があることが判明した。
（錫スラッジ生成速度）∝（酸素吹込み量）^２
（錫イオン生成速度） ∝（酸素吹込み量）
故に、（錫スラッジ生成速度）∝（錫イオン生成速度）^２ となる。

これより、所定期間中の錫スラッジ生成を抑えるには、錫イオン生成速度を、所定期間の平均の錫イオン生成速度とすればよいことが判る。所定期間の平均の錫イオン生成速度で錫イオンを生成するためには、錫溶解のための酸素投入を中断させない様、第１の循環ライン８における各部のメッキ液の循環流量を同一にする必要がある。すなわち、第１の循環ライン８のメッキ液循環槽４へ供給するメッキ液流量Ｆａを制御する際、メッキ液循環槽４から金属錫溶解槽１への流量Ｆｂと金属錫溶解槽１内流量Ｆｃと金属錫溶解槽１の自己循環流量Ｆｄとの関係が、
Ｆｂ＝Ｆａ、
Ｆｃ＝Ｆａ＋Ｆｄ
となるようにメッキ液循環槽４から金属錫溶解槽１への流量Ｆｂおよび金属錫溶解槽１の自己循環流量Ｆｄを制御する。ここで、金属錫溶解槽１内流量Ｆｃは、金属錫溶解槽１に固有の錫溶解に最適な流量である。さらに詳しく説明する。

まず、メッキ液循環槽４の錫イオン濃度を制御するために、第１の循環ライン８のメッキ液循環槽４へ供給するメッキ液流量Ｆａを決定する。第１の循環ライン８のメッキ液循環槽４へ供給するメッキ液流量Ｆａは、第１の循環ライン８でメッキ液循環槽４へ供給する錫イオン濃度、第２の循環ライン１９でメッキ液循環槽４から供給される錫イオン濃度とメッキ液循環槽４の目標錫イオン濃度、メッキ液循環槽内メッキ液量及び補正時間（何分かけて錫イオン濃度を補正するかの時間）により、フィードバック制御にて求めることが出来る。また、錫イオン消費予定を見越したフィードフォワード制御を用いて、制御しても構わない。

次に、メッキ液循環槽４から金属錫溶解槽１への流量Ｆｂ＝Ｆａとなるように、メッキ液循環槽４から金属錫溶解槽１の間に設ける、流量計１６および流量調整弁１７を用いて、メッキ液循環流量Ｆｂを制御する。

次に、Ｆｃ＝Ｆａ＋Ｆｄの関係を用いて、金属錫溶解槽内流量Ｆｃが上述した金属錫溶解槽１に固有の錫溶解に最適な流量となるように、金属錫溶解槽１の自己循環ライン１２内の流量計１６および流量調整弁１７を用いて、金属錫溶解槽１の自己循環流量Ｆｄを制御する。

以上説明したように、本発明による電気錫メッキ方法を用いれば、メッキ液循環槽４や沈殿槽１４のレベルが上下限を切り、間欠運転することなく、安定した循環を行なうことができる。その結果、錫溶解用酸素の間欠投入がなくなり、錫スラッジを減少させることができる。

本発明の実施形態にかかる装置の１例を示す構成図。

符号の説明

１ 金属錫溶解槽
２ 金属錫供給装置
３ 金属錫粒子
４ メッキ液循環槽
５ 電解メッキ槽
６ ポンプ
７ 開閉弁（常時は閉）
８ 第１の循環ライン
９ 不溶性電極
１０ ストリップ
１１ 酸素吹込みパイプ
１２ 金属錫溶解槽１の自己循環ライン
１３ レベル計
１４ 沈殿槽
１５ 制御器
１６ 流量計
１７ 流量調整弁
１８ 錫イオン濃度計
１９ 第２の循環ライン

Claims (1)

1. 金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間の第１のメッキ液循環ラインで酸素を溶存させたメッキ液にて金属錫を溶解し、メッキ液循環槽と電解メッキ槽との間の第２のメッキ液循環ラインで不溶性電極を用いて電気錫メッキする電気錫メッキ方法であって、
   金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間のメッキ液循環ラインのメッキ液循環槽へ供給するメッキ液流量Ｆａを制御する際に、
   メッキ液循環槽から金属錫溶解槽への流量Ｆｂと金属錫溶解槽内流量Ｆｃと金属錫溶解槽の自己循環流量Ｆｄとの関係が、
   Ｆｂ＝Ｆａ
   Ｆｃ＝Ｆａ＋Ｆｄ
   となるようにメッキ液循環槽から金属錫溶解槽への流量Ｆｂおよび金属錫溶解槽の自己循環流量Ｆｄを制御することを特徴とする電気錫メッキ方法。

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