JP2008174765A - 鋼帯の電気めっき設備および電気めっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼帯の表面に異物が強固に付着するのを簡便な手段で防止し、効率良く均一な電気めっきを施すことが可能な電気めっき設備および電気めっき方法を提供する。
【解決手段】鋼帯の酸洗を行ない、次いで水洗を施して、さらに搬送用ロールが水洗した鋼帯に接触する部位に鋼帯の入側から洗浄水を吹き付けた後、鋼帯の表面に電気めっきを施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷間圧延で得られた鋼帯に電気めっきを施す電気めっき設備および電気めっき方法に関するものである。

冷間圧延，焼鈍，調質圧延の工程を経て得られた鋼帯に電気めっき（たとえば電気錫めっき，電気亜鉛めっき，電気銅めっき等）を施す電気めっき技術は、鋼帯を連続的に供給しながら電気めっきを施すことが可能であり、コスト削減に多大な効果が得られる。一般に採用されている技術では、めっき工程前に生成したFe酸化物（いわゆるスケール）が鋼帯に付着しており、均一かつ良好な電気めっきを施すためには鋼帯からスケールを除去しなければならない。

スケールの除去は、酸性の水溶液に鋼帯を浸漬（いわゆる酸洗）して化学的に行なう技術が普及している。酸洗を行なう際に使用する酸性の水溶液（以下、酸洗液という）は、硫酸，塩酸等を溶解した強酸性の水溶液である。この酸洗液が鋼帯の表面に残存した形で次のめっき液に持ち込まれると、めっき液の各成分の濃度管理が困難になる。
そこで、酸洗した後の鋼帯に残留する酸洗液を水で洗い流して鋼帯を洗浄（いわゆる水洗）することによって、酸洗液の持ち出しを防止する。なお、水による洗浄とブラシによる排除とを併用する水洗装置も実用化されている。

水洗を行なった鋼帯は電気めっきセクションへ送給される。その際、鋼帯の上下両表面には様々な異物（すなわち酸洗にて生成するFe酸化物やFe水酸化物等）が付着している。これらの異物は極小粒かつ少量であり、鋼帯に付着していてもそのまま電気めっきを施される場合には、均一な電気めっきの弊害となることはない。
ところが、鋼帯が搬送用ロールで搬送される場合には、鋼帯の搬送用ロールと接触する面では、異物が鋼帯と搬送用ロールとの間に巻き込まれ、搬送用ロールに付着する。搬送用ロールに付着した異物は、当初、極小粒かつ少量であるが、操業中に徐々に堆積していき、さらに搬送用ロールから鋼帯の表面に転写される。その際、鋼帯と搬送用ロールとが接触する部位にて押圧されるので、異物が鋼帯の表面に強固に圧着される。その結果、異物が強固に付着した部分には電気めっき層が形成されないという問題（いわゆる不めっき）が生じ、歩留りの低下を招く。

とりわけ、電気錫めっきにて錫めっき液としてメタンスルフォン酸の水溶液を使用すると、Fe水酸化物（すなわちFe（OH）₃ ）が不めっき発生に及ぼす影響が顕著になる。
この不めっきを防止するためには、定期的に搬送用ロールを清掃しなければならない。しかし、作業員が手入れ治具を用いて異物を除去する際には、安全性の観点から操業を停止せざるを得ないので、生産性が低下するのは避けられない。

そこで、異物が搬送用ロールから鋼帯に転写するのを防止する技術が種々検討されている。
たとえば特許文献１には、ブライドルロールを対象に、その表面に洗浄液を吹き付けるとともにワイパで異物を除去する技術が開示されている。この技術では、ブライドルロールが鋼帯に接触していない部位にて、洗浄液の噴射とワイパによる除去とを行なう。しかし、ワイパの損耗は必ずしも一定ではなく、局部的に損耗した部分では異物を除去できなくなる。ワイパを頻繁に交換すれば、異物を安定的に除去することは可能であるが、ワイパを交換する際には、安全性の観点から操業を停止せざるを得ないので、生産性が低下するのは避けられない。
実開昭62-103489号公報

本発明は、鋼帯の表面に異物が強固に付着するのを簡便な手段で防止し、効率良く均一な電気めっきを施すことが可能な電気めっき設備および電気めっき方法を提供することを目的とする。特に、メタンスルフォン酸の水溶液をめっき液として用いる場合に、不めっきを防止できる電気めっき設備および電気めっき方法を提供することを目的とする。

本発明は、鋼帯に電気めっきを連続的に施す電気めっき設備であって、酸洗装置と、水洗装置と、水洗装置の出側に配設されて鋼帯に接触する搬送用ロールと、搬送用ロールが水洗装置から排出された鋼帯に接触する部位に鋼帯の入側から洗浄水を吹き付ける水噴射ノズルと、搬送用ロールから搬送される鋼帯の表面に電気めっきを施す電気めっき装置と、を有する鋼帯の電気めっき設備である。

また本発明は、鋼帯に電気めっきを連続的に施す電気めっき方法において、鋼帯の酸洗を行ない、次いで水洗を施して、さらに搬送用ロールが水洗した鋼帯に接触する部位に鋼帯の入側から洗浄水を吹き付けた後、鋼帯の表面に電気めっきを施す鋼帯の電気めっき方法である。
本発明の電気めっき設備および電気めっき方法は、電気錫めっきに適用した場合、また、メタンスルフォン酸の水溶液をめっき液として使用した場合に、多大な効果を発揮する。洗浄水には軟水または純水を使用する。ただしコスト面から軟水を使用することが好ましい。洗浄水の流量は、搬送用ロールの鋼帯に接触する部分の単位面積あたり毎分１ml／ｍ²以上が好ましい。また、搬送用ロールがゴムで被覆されたものに適用することが好ましい。

本発明によれば、鋼帯の表面に異物が強固に付着するのを簡便な手段で防止し、均一かつ良好な電気めっきを施すことができる。特に、水酸化鉄等の異物の影響を受け易いメタンスルフォン酸の水溶液を錫めっき液として用いる場合に、不めっきの防止に多大な効果を発揮する。その結果、電気めっきの歩留り向上と生産性向上を達成できる。

図１は、本発明を適用する電気めっき設備の例を模式的に示す配置図である。図１中の矢印ａは鋼帯１の進行方向を示す。なお、図１に示す鋼帯１の上側の表面を上表面と記し、下側の表面を下表面と記す。
本発明で使用する鋼帯１は冷間圧延，焼鈍，調質圧延の工程によって得たものであり、その上下両表面にはスケールが生成しているので、酸洗装置２にてそのスケールを除去する。酸洗液に溶解する酸は特に限定せず、従来から知られている硫酸，塩酸等を使用する。

ただし上記した通り、鋼帯の表面に付着したFe水酸化物（すなわちFe（OH）₃ ）は、均一かつ良好な電気めっきの阻害要因であり、特にメタンスルフォン酸を錫めっき液として電気錫めっきを施す場合は、Fe水酸化物に起因する不めっきが顕著に現われるという問題があった。
これに対して本発明を適用すれば、鋼帯１の表面に異物が強固に付着するのを簡便な手段で防止し、メタンスルフォン酸を錫めっき液として電気錫めっきを施す場合にも、均一かつ良好な電気めっきを施すことが可能となる。したがって本発明は、メタンスルフォン酸を錫めっき液として鋼帯１に電気めっきを施す場合に適用することによって多大な効果が得られる。

酸洗装置２にてスケールを除去した鋼帯１には酸洗液が付着しているので、水洗装置３にて酸洗液を洗い流す。水洗装置３で使用する水は、鋼帯の表面の清浄性を確保するため、軟水または純水を使用するが、コスト面から軟水を使用することが好ましい。酸洗装置２の出側に水洗装置３を配設して鋼帯１を洗浄することによって、鋼帯１による酸洗液の持ち出しを防止する。水洗装置３は、水による洗浄とブラシによる排除とを併用するものを使用しても良い。

水洗装置３の出側には搬送用ロール４を配設する。搬送用ロール４は鋼帯１の下表面に接触する。搬送用ロール４は鋼帯１を搬送するものであり、通常は鋼帯１のスリップを防止するために駆動力を付加する。さらに搬送用ロール４の鋼帯１の入側には水噴射ノズル５を配設する。この水噴射ノズル５は、搬送用ロール４の外周面が鋼帯１の下表面と接触する部位に洗浄水を噴射する。水噴射ノズル５の個数は、洗浄ロール４の寸法に応じて適宜決定する。

このようして洗浄水は、鋼帯１の下表面と搬送用ロール４の外周面との間に入側から浸入して、搬送用ロール４の外周面に水膜を形成する。その結果、搬送用ロール４（特に、後述する被覆ロールは異物が付着し易い）に異物が付着，堆積するのを防止でき、異物が鋼帯１の表面に強固に圧着するのを防止できる。また、その後に配設される種々のロール（たとえば他の搬送用ロール等）に異物が付着するのを防止できる。

水噴射ノズル５から噴射する洗浄水は、鋼帯の表面の清浄性を確保する観点から、Caを除去した水（いわゆる軟水）または純水を使用する。ただし、コスト面から軟水を使用することが好ましい。
洗浄水の流量は、鋼帯１が接触する搬送用ロール４の表面の単位面積（１ｍ²）あたり、毎分１ml／ｍ²以上が好ましい。その理由は、洗浄水の流量が少な過ぎると異物の付着，堆積を防止できないからである。より好ましくは毎分1.5 ml／ｍ²以上である。洗浄水の流量の上限は特に限定しない。ただし洗浄水を過剰に供給すると、鋼帯１が搬送用ロール４から浮き上がって搬送中にスリップが発生し、さらに悪い場合には蛇行する惧れがある。したがって鋼帯１や搬送用ロール４の寸法等に応じて、鋼帯１の蛇行を防止できる範囲で洗浄水の流量を設定する。

また搬送用ロール４の材質は特に限定しない。ただし、鋼帯１と搬送用ロール４との間でスリップによる疵が生じるのを防止するために、搬送用ロール４の外周面を耐酸性のゴム（たとえばウレタンゴム等）で被覆することが好ましい。
次いで鋼帯１は、表面に電気めっきを施す電気めっき装置へ送給される。図１は、片面ずつ電気めっきを施す例を示す。図１では、下表面に電気めっきを施す電気めっき装置７（以下、下面電気めっき装置という）へ搬送される。このとき鋼帯１の下表面にはFe水酸化物の強固な付着はないので、不めっきは発生せず、均一な電気めっき層を鋼帯１の下表面に形成できる。

さらに鋼帯１は、上表面に電気めっきを施す電気めっき装置（以下、上面電気めっき装置という）へ送給される。鋼帯１の上表面には異物が残留している場合があるが、これらの異物の付着は強固ではなく、酸洗，水洗の後で既に極小粒かつ少量である上に、特に片面ずつ電気めっきを施す場合には下表面に電気めっきを施す時の洗浄効果も加わって、電気めっきに殆ど影響を与えない。そのため、均一かつ良好な電気めっき層を鋼帯１の上表面に形成できる。

以上に説明したように、本発明を適用することによって、鋼帯の表面に異物が強固に付着するのを簡便な手段で防止し、均一かつ良好な電気めっきを施すことできる。特に、メタンスルフォン酸の水溶液を錫めっき液として電気錫めっきを施す場合に、不めっき防止の多大な効果が得られる。

図１に示す設備を用いて鋼帯１（幅1000mm，搬送速度350ｍ／分）の電気錫めっきを行なった。酸洗液は硫酸の水溶液を使用した。搬送用ロール４（直径400mm，胴長1320mm）は外周面をウレタンゴムで被覆したものを使用し、水噴射ノズル５を搬送用ロール４の回転軸の方向に６個配設した。洗浄水の水量は、鋼帯１が接触する搬送用ロール４の表面の単位面積（１ｍ²）あたり毎分1.5ml／ｍ²とした。これを発明例とする。

一方、比較例として、図１に示す設備の水噴射ノズル５を使用せず、鋼帯１の電気錫めっきを行なった。洗浄水の水量がゼロである他は、発明例と同じ条件であるから説明を省略する。
発明例と比較例について、それぞれ２日間連続して操業し、不めっきの有無を目視で調査した。その結果、発明例の不めっき発生率はゼロ（すなわち不めっきは皆無）であったのに対して、比較例の不めっき率は2.1％であった。

なお不めっき率は下記の(1)式で算出される値である。
不めっき率（％）＝100×不めっき重量（ton）／全めっき重量（ton） ・・・(1)

本発明を適用する電気めっき設備の例を模式的に示す配置図である。

符号の説明

１ 鋼帯
２ 酸洗装置
３ 水洗装置
４ 搬送用ロール
５ 水噴射ノズル
６ 蛇行矯正装置
７ 下面電気めっき装置

Claims (12)

1. 鋼帯に電気めっきを連続的に施す電気めっき設備であって、酸洗装置と、水洗装置と、前記水洗装置の出側に配設されて前記鋼帯に接触する搬送用ロールと、前記搬送用ロールが前記水洗装置から排出された前記鋼帯に接触する部位に前記鋼帯の入側から洗浄水を吹き付ける水噴射ノズルと、前記搬送用ロールから搬送される前記鋼帯の表面に電気めっきを施す電気めっき装置と、を有することを特徴とする鋼帯の電気めっき設備。
2. 前記電気めっきが、電気錫めっきであることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の電気めっき設備。
3. 前記電気錫めっきで使用する錫めっき液が、メタンスルフォン酸の水溶液であることを特徴とする請求項２に記載の鋼帯の電気めっき設備。
4. 前記搬送用ロールが、ゴムで被覆されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき設備。
5. 前記洗浄水が、軟水または純水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき設備。
6. 前記洗浄水の流量が、前記搬送用ロールの鋼帯に接触する部分の単位面積あたり毎分１ml／ｍ²以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき設備。
7. 鋼帯に電気めっきを連続的に施す電気めっき方法において、鋼帯の酸洗を行ない、次いで水洗を施して、さらに搬送用ロールが水洗した鋼帯に接触する部位に前記鋼帯の入側から洗浄水を吹き付けた後、前記鋼帯の表面に電気めっきを施すことを特徴とする鋼帯の電気めっき方法。
8. 前記電気めっきが、電気錫めっきであることを特徴とする請求項７に記載の鋼帯の電気めっき方法。
9. 前記電気錫めっきで使用する錫めっき液として、メタンスルフォン酸の水溶液を使用することを特徴とする請求項８に記載の鋼帯の電気めっき方法。
10. 前記搬送用ロールが、ゴムで被覆されてなることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき方法。
11. 前記洗浄水として、軟水または純水を使用することを特徴とする請求項７〜10のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき方法。
12. 前記洗浄水の流量が、前記搬送用ロールの鋼帯に接触する部分の単位面積あたり毎分１ml／ｍ²以上であることを特徴とする請求項７〜11のいずれか一項に記載の鋼帯の電気めっき方法。

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