JP2009228023A

JP2009228023A - 竪型噴流めっき装置

Info

Publication number: JP2009228023A
Application number: JP2008072043A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Shimamura; 美智広嶋村
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: JP5027703B2

Abstract

【課題】高生産性化及び高品質化を図ると共に、ストリップの両端部のエッジオーバーコートを防止して製品歩留まりの向上が可能な竪型噴流めっき装置を提供する。
【解決手段】貫通孔が並べて形成された電極１２、１３をめっき槽１４内に対向して垂直配置した電極対１５の間に、電極対１５の上下方向の一側に設けられた給液ノズルから電解液を供給して電極対１５内を満たすと共に、他側に設けられた排液ボックスで回収した電解液を排液手段で排出しながら、電極対１５の間にストリップ１８を垂直方向に走行させて電解めっきを行う竪型噴流めっき装置であって、電極対１５内の幅方向両側には、電極対１５内のストリップ１８の幅方向両側部を上下方向に渡って連続して覆うエッジマスク１９、２０が、ストリップ１８の幅方向に沿って進退自在にそれぞれ設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属ストリップ表面に電解めっき処理を行う竪型噴流めっき装置に関する。

従来、金属ストリップ（以下、単にストリップという）の電解めっき処理において、高生産性で高品質を達成できる電解めっき装置が求められている。ここで、生産性を向上させるには、電解液の流速を強制的に上げて高い電解電流密度を確保することが有効であるが、流速の大きな電解液がストリップの周囲を通過することに伴って、ストリップに振動が発生したりストリップが電極に接触したりする問題が生じる。そこで、電極間へ電解液を供給する給液ノズルと、電極間から排出される電解液を集積する排液ボックスを備えた排液装置と、給液ノズルと排液装置の間に位置する電極の幅方向の両端部にサイドシールを配設すると共に、電極の背面側にそれぞれ均圧室を設け、かつストリップが通板されるストリップ走行部と各均圧室とを導通する多数の貫通孔を電極に設け、電極、サイドシール、及び均圧室から形成される電極ボックスと、最下部に設けた電解液の流出を防止するシール装置から構成される竪型噴流めっき装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２５８８４５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、電解に伴いストリップの幅方向両端部に電流集中が発生し、ストリップの両端部におけるめっき厚さが部分的に厚くなるエッジオーバーコートが生じ、製品歩留まりが低下するという問題が生じる。ここで、エッジオーバーコートの発生は、ストリップの幅方向の両側をそれぞれ覆うエッジマスクを設置すれば防止することができるが、幅が大きなストリップの場合、エッジマスクを設置しようとすると電極間の両端部にそれぞれ設けたサイドシールとエッジマスクが干渉して、サイドシールが設置できず、電極間を流れる電解液に、高生産性に必要な電解電流密度を確保できるような流速を与えることができないという問題が生じる。また、エッジマスクは、ストリップの通板位置の変化、ストリップの幅変化に対応させてストリップの幅方向に移動可能な構造にする必要があり、例えば、エッジマスクはストリップの幅方向に進退するロッド等の支持部材で支持される構造となる。このため、電極間に挿入される支持部材の長さを変えて電極間におけるエッジマスクの位置を調整すると、電極ボックス内を流れる電解液の分布状態が影響を受け、電極間を通過する電解液の流れが変化するという問題も生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高電解電流密度を確保するため電極間を通過する電解液の流速を大きくしても、ストリップの振動及び電極への接触を防止してめっき処理の高生産性化及び高品質化を図ると共に、ストリップの両端部のエッジオーバーコートを防止して製品歩留まりの向上が可能な竪型噴流めっき装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る竪型噴流めっき装置は、貫通孔が並べて形成された電極をめっき槽内に対向して垂直配置した電極対の間に、該電極対の上下方向の一側に設けられた給液ノズルから電解液を供給して該電極対内を満たすと共に、他側に設けられた排液ボックスで回収した電解液を排液手段で排出しながら、前記電極対の間にストリップを垂直方向に走行させて電解めっきを行う竪型噴流めっき装置であって、
前記電極対内の幅方向両側には、該電極対内の前記ストリップの幅方向両側部を上下方向に渡って連続して覆うエッジマスクが、前記ストリップの幅方向に沿って進退自在にそれぞれ設けられている。

本発明に係る竪型噴流めっき装置において、前記めっき槽の幅方向両側部には、前記電極対の幅方向両端部にそれぞれ当接する絶縁部材が配置され、電解液が該めっき槽の幅方向両側部に移動するのを防止していることが好ましい。
これによって、エッジマスクが移動しても、めっき槽内では、めっき槽の幅方向両側部に配置された絶縁部材で挟まれた領域を電解液が通過することになる。その結果、電解液の流速が変動するのを防止でき、高い電解電流密度を安定して確保することができる。

本発明に係る竪型噴流めっき装置において、前記絶縁部材の前記電極対の幅方向両端部に当接する面の中央部に、該電極対の内部と連通する溝部を上下方向に渡って連続して形成することが好ましい。
これによって、ストリップの幅が最大で、エッジマスクが後退限位置にあっても、ストリップ表面側及びストリップ裏面側の電解液の圧力を均一にできると共に、溝部と電極の貫通孔を通ってストリップ表面側とストリップ裏面側の間で電解液が流出入（往来）できる。
本発明に係る竪型噴流めっき装置において、前記エッジマスクは、前記ストリップの端部が隙間を有して嵌入する凹部が形成された断面コ字状のマスク部と、前記めっき槽の側壁を貫通して該マスク部に接続し該ストリップの幅方向に沿って進退する支持ロッドとを有することが好ましい。
これによって、支持ロッドを進退させることで、エッジマスクをストリップの幅方向に沿って進退させることができ、ストリップの通板位置が変化した場合や、ストリップの幅が変更になった場合でも、ストリップの幅方向両側部を容易かつ確実に覆うことができる。

本発明に係る竪型噴流めっき装置においては、エッジマスクでストリップの幅方向両側部が覆われているので、ストリップの両端部に電流集中が発生するのを防止して、ストリップの両端部のエッジオーバーコートの発生を防止できる。
また、電極対内を通過する電解液の流速を大きくすることで、電極対内の電解液の圧力が変化しても、電極の貫通孔を介して電解液が移動することができ、更に、電極対の間でエッジマスクが移動して左右の対向するエッジマスクで囲まれた領域と左右のエッジマスクの外側（背面側）の領域において、電解液が通過する流路の断面積が変化しても、流路断面積が減少した側から電解液が電極の貫通孔を通過して電極対の外側に流出することができると共に、電極対の外側から電極の貫通孔を通過して電解液が流路断面積が増加した側に流入することができ、電極対内の電解液の圧力を均一に保つことができる。これによって、ストリップの振動及び電極への接触を防止してめっき処理の高生産性化及び高品質化を図ると共に、ストリップの両端部のエッジオーバーコートを防止して製品歩留まりの向上が可能になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る竪型噴流めっき装置の正断面図、図２は同竪型噴流めっき装置の部分側断面図、図３は図１のＰ−Ｐ矢視断面図、図４、図５は同竪型噴流めっき装置のエッジマスクの説明図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る竪型噴流めっき装置１０は、それぞれ複数の貫通孔１１が並べて形成された電極１２、１３をめっき槽１４内に対向して垂直配置した電極対１５の間に、電極対１５の上下方向の一側（この実施の形態では上側）に設けられた給液ノズル１６から電解液を供給して電極対１５内（めっき槽１４内）を満たすと共に、他側（下側）に設けられた排液ボックス１７で回収した電解液を排液手段の一例であるポンプを備えた電解液循環タンク（図示せず）へ排出しながら、電極対１５の間にストリップ１８を上方から下方に向けて走行させて電解めっきを行うものである。そして、電極対１５内の幅方向両側には、電極対１５内のストリップ１８の幅方向両側部を上下方向に渡って連続して覆うエッジマスク１９、２０が、ストリップ１８の幅方向に沿って進退自在にそれぞれ設けられている。以下詳細に説明する。

電極１２、１３の隙間は、１５〜６０ｍｍであり、ストリップ１８は電極１２、１３間の中央部を通過する。また、電極１２、１３に並べて形成される貫通孔１１の孔径は、電極１２、１３の内表面（対向面）とストリップ１８中心との距離の１〜１０倍である。貫通孔１１の総面積は、電極１２、１３の外形状から求まる見掛けの電極面積に対して５〜１０％である。また、隣り合う貫通孔１１の中心間距離（ピッチ）は、電極１２、１３の内表面とストリップ１８中心との距離の５〜２０倍である。

ここで、対向して垂直配置された電極１２、１３において、電極１２外面側の上部一方側（ここでは左側）には接続端子部２１が形成され、接続端子部２１をその外側から囲むようにスリーブ部材２１ａが立設されている。電極１３外面側の下部両側にはそれぞれ接続端子部２２が形成され、各接続端子部２２をその外側から囲むようにスリーブ部材２２ａが立設されている。また、電極１２、１３の内面側には、貫通孔１１を避ける位置に、水平配置された絶縁性の桟部材２３がそれぞれ対向して多段に設けられている。

なお、めっき槽１４の側部の上、下部両側にはそれぞれ窪み部２２ｂが形成され、電極１２、１３に設けられたスリーブ部材２１ａ、２２ａは対向する窪み部２２ｂの底部を貫通してめっき槽１４から露出している。また、電極１２、１３の外側面とめっき槽１４の内側面との距離は、電極１２、１３内面とストリップ１８中心との距離の２〜４倍に設定されている。

給液ノズル１６は、電極対１５の上端部に設けられ、給液管２４より供給された電解液をストリップ１８の幅方向及び厚み方向の両側に供給するものである。そして、給液ノズル１６をノズル取付けフランジ３１を介してめっき槽１４の上端部に取付けることで、電解液の流路を形成して、ストリップ１８の厚み方向の両側における電解液の流速と、ストリップ１８の幅方向における電解液の流速を均一にすることができる。

排液ボックス１７は、電極対１５の下端部に接続する開口部３２を備え、めっき槽１４の下端部にボックス取付けフランジ３３によって取付けられ、電解液循環タンクと接続する排液配管３６を有している。

これによって、めっき槽１４に電解液を貯めながらめっき槽１４から排出された電解液を排液配管３６を介して電解液循環タンクに戻すことができる。排液ボックス１７は、電極対１５内から電解液を、ストリップ１８の幅方向及びストリップ１８の厚み方向の両側から均一に排出する。その結果、電極対１５内でのストリップ１８の幅方向における電解液の流速及びストリップ１８の厚み方向両側における電解液の流速の均一化を更に図ることができる。

図２、図３に示すように、めっき槽１４の幅方向両側部には、電極対１５の幅方向両端部にそれぞれ当接する絶縁部材３７、３８が配置されている。ここで、絶縁部材３７、３８の上下両端面は、めっき槽１４の上下内面にそれそれ当接している。また、平面視した絶縁部材３７、３８において、電極対１５の幅方向両端部に当接する面を除いた残りの面は、めっき槽１４の内面にそれぞれ当接している。また、電極対１５の幅方向両端部にそれぞれ当接する面の中央部には、電極対１５の内部と連通する溝部３９、４０が上下方向に渡って連続して形成されている。

電極対１５の幅方向両外側に電極対１５の端部をシールして絶縁部材３７、３８をそれぞれ配置することで、電解液がめっき槽１４の幅方向両側部に流入するのを防止することができる。また、めっき槽１４内に、電極１２、１３の外面、めっき槽１４の内面、及び絶縁部材３７、３８でそれぞれ囲まれ、上、下をノズル取付けフランジ３１及びボックス取付けフランジ３３でそれぞれ囲まれた第１、第２の空間部４１、４２を形成することができる。ここで、第１、第２の空間部４１、４２の幅、電極１２、１３の幅、給液ノズル１６で電解液が流入する部分の幅、及び排液ボックス１７で電解液が排水される部分の幅は、いずれも同一の幅Ｗに形成され、電解液の流路幅の拡大及び縮小を避けて、電解液の流れの均一化を図っている。

図４に示すように、エッジマスク２０（エッジマスク１９も同様）は、ストリップ１８の幅方向端部が隙間を有して嵌入する凹部４３が先側に形成された断面コ字状（溝状）のマスク部４４と、めっき槽１４の側壁及び側壁に当接して配置された絶縁部材３８をそれぞれ貫通してマスク部４４の基部に先部が接続する支持ロッド４５とを有している。なお、支持ロッド４５は、シール部材４６（例えば、グランドパッキン）を介して支持部材４７に保持され、支持部材４７はめっき槽１４の側壁に取付けたフランジ４８に取付けられている。そして、支持ロッド４５の基側は、図示しない進退駆動機構（例えば、流体圧シリンダ）に接続されている。これにより、図５に示すように、幅狭のストリップ４９を走行させる場合も、マスク部４４を、電極対１５内でストリップ４９の幅方向に沿って移動させることができ、ストリップ４９の両側を覆うことができる。

ここで、ストリップ１８の幅方向両端部に電流集中が発生しないようにするには、ストリップ１８の端から０ｍｍ、又は０を超え２５ｍｍ以下の範囲Ｘをマスク部４４で覆う必要がある。また、ストリップ１８の両側と中央部におけるめっき速度を均一にするには、マスク部４４で覆われたストリップ１８の側部を通過する電解液の流速を確保する必要があり、ストリップ１８の表面とこれに対向するマスク部４４の凹部４３側面との距離Ｚは８〜５０ｍｍ、ストリップ１８の端とこれに対向する凹部４３底面との距離Ｙは２０〜５０ｍｍとする。

電極１２、１３には、貫通孔１１が並べて形成されているので、貫通孔１１を介して電極対１５間と第１、第２の空間部４１、４２はそれぞれ連通している。更に、エッジマスク１９、２０のマスク部４４の背側で電極１２、１３と絶縁部材３７、３８の溝部３９、４０で囲まれた領域は、電極１２、１３の貫通孔１１を介して第１の空間部４１と第２の空間部４２を接続する導通部５０として作用する。

図１に示すように、排液ボックス１７の下部には、排液ボックス１７内から電解液の流出を防止してストリップ１８のみを排出させるシール機構５１が設けられている。ここで、シール機構５１は、排液ボックス１７の下方に連接して設けられ、回転しながらストリップ１８を厚み方向に挟持する対となるダムロール５６、５７と、開口部３２に連通し中央をストリップ１８が挿通する開口部５２の出口側に一端側が取付けられ他端側がダムロール５６、５７にそれぞれ当接して、開口部５２から排出されダムロール５６、５７に挟持されるまでの範囲のストリップ１８を取囲むシール板部材５８、５９とを有している。これによって、ストリップ１８のみを通過させて電解液の流出を防止でき、めっき槽１４内に電解液を貯留することができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る竪型噴流めっき装置１０の作用について説明する。
図３、図４に示すように、エッジマスク１９、２０のマスク部４４でストリップ１８の幅方向両側部が覆われているので、ストリップ１８の両端部に電流集中が発生するのを防止して、ストリップ１８の両端部のエッジオーバーコートの発生を防止できる。そして、図５に示すように、幅狭のストリップ４９を走行させる場合も、電極対１５の間でエッジマスク１９、２０を移動させてマスク部４４でストリップ４９の幅方向両側部を覆って、ストリップ４９の両端部のエッジオーバーコートの発生を防止できる。

また、エッジマスク１９、２０の進退に伴って、エッジマスク１９、２０の前、後における電解液の流路断面積に増減が生じても、流路断面積が減少した側から電解液が電極１２、１３の貫通孔１１を通過して電極対１５の外側の第１、第２の空間部４１、４２に流出することができると共に、第１、第２の空間部４１、４２から電極１２、１３の貫通孔１１を通過して電解液が流路断面積が増加した側に流入することができ、電極対１５内の電解液の圧力を均一に保つことができる。その結果、ストリップ１８、４９に均一なめっきを施す（高品質化を図る）ことができる。

また、電極対１５内をストリップ１８、４９が走行している際に、例えば電極１２側を通過する電解液の液圧が電極１３側を通過する電解液の液圧より大きくなると、図４、図５に示すように、電極対１５内の電極１２側を通過する電解液の一部は電極１２の貫通孔１１を通過して第１の空間部４１に流入する。これに伴い、第１の空間部４１内の電解液の一部は電極１２の貫通孔１１を介して連通する導通部５０内に流入し、導通部５０内の電解液の一部は、電極１３の貫通孔１１を介して第２の空間部４２内に流入し、更に第２の空間部４２から電極１３の貫通孔１１を介して電極対１５内の電極１３側に流入する。その結果、ストリップ１８、４９の厚み方向両側において電解液の液圧に差が発生しても、電解液の液圧が高い側から液圧が低い側に電解液が移動して、ストリップ１８、４９の両側において電解液の液圧差が解消され、ストリップ１８、４９の振動及び電極１３への接触が防止される。その結果、ストリップ１８、４９に均一なめっきを施す（高品質化を図る）ことができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、ストリップが下方から上方に向けて走行する場合、めっき槽の上部に排液ボックス、下部に給液ノズルを配置すると共に、給液ノズルの上流側にシール機構を設置することができる。
また、給液ノズルについては、ストリップの幅方向及び厚み方向の両側に電解液を均一に供給できるものであればよい。更に、排液ノズルについても、ストリップの幅方向及び厚み方向の両側から電解液を均一に排出できるものであればよい。

本発明の一実施の形態に係る竪型噴流めっき装置の正断面図である。同竪型噴流めっき装置の部分側断面図である。図１のＰ−Ｐ矢視断面図である。同竪型噴流めっき装置のエッジマスクの説明図である。同竪型噴流めっき装置のエッジマスクの説明図である。

符号の説明

１０：竪型噴流めっき装置、１１：貫通孔、１２、１３：電極、１４：めっき槽、１５：電極対、１６：給液ノズル、１７：排液ボックス、１８：ストリップ、１９、２０：エッジマスク、２１：接続端子部、２１ａ：スリーブ部材、２２：接続端子部、２２ａ：スリーブ部材、２２ｂ：窪み部、２３：桟部材、２４：給液管、３１：ノズル取付けフランジ、３２：開口部、３３：ボックス取付けフランジ、３６：排液配管、３７、３８：絶縁部材、３９、４０：溝部、４１：第１の空間部、４２：第２の空間部、４３：凹部、４４：マスク部、４５：支持ロッド、４６：シール部材、４７：支持部材、４８：フランジ、４９：ストリップ、５０：導通部、５１：シール機構、５２：開口部、５６、５７：ダムロール、５８、５９：シール板部材

Claims

貫通孔が並べて形成された電極をめっき槽内に対向して垂直配置した電極対の間に、該電極対の上下方向の一側に設けられた給液ノズルから電解液を供給して該電極対内を満たすと共に、他側に設けられた排液ボックスで回収した電解液を排液手段で排出しながら、前記電極対の間にストリップを垂直方向に走行させて電解めっきを行う竪型噴流めっき装置であって、
前記電極対内の幅方向両側には、該電極対内の前記ストリップの幅方向両側部を上下方向に渡って連続して覆うエッジマスクが、前記ストリップの幅方向に沿って進退自在にそれぞれ設けられていることを特徴とする竪型噴流めっき装置。
請求項１記載の竪型噴流めっき装置において、前記めっき槽の幅方向両側部には、前記電極対の幅方向両端部にそれぞれ当接する絶縁部材が配置され、電解液が該めっき槽の幅方向両側部に移動するのを防止していることを特徴とする竪型噴流めっき装置。
請求項２記載の竪型噴流めっき装置において、前記絶縁部材の前記電極対の幅方向両端部に当接する面の中央部に、該電極対の内部と連通する溝部を上下方向に渡って連続して形成することを特徴とする竪型噴流めっき装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の竪型噴流めっき装置において、前記エッジマスクは、前記ストリップの端部が隙間を有して嵌入する凹部が形成された断面コ字状のマスク部と、前記めっき槽の側壁を貫通して該マスク部に接続し該ストリップの幅方向に沿って進退する支持ロッドとを有することを特徴とする竪型噴流めっき装置。