JP2013224467A - 錫溶解装置および錫溶解方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メッキ液9を貯留するメッキ液循環槽11と、金属錫19を貯留する錫溶解槽121〜12Nと、メッキ液循環槽11のメッキ液9を錫溶解槽121〜12Nへ送出する送出管16と、錫溶解槽121〜12Nのメッキ液をメッキ液循環槽11へ回収する回収管17と、送出管16から錫溶解槽121〜12Nを経て回収管17に至る錫溶解経路18に設置されてメッキ液循環槽11のメッキ液9を錫溶解経路18へと循環させる循環ポンプ14と、を備え、錫溶解経路18の回収管17よりも上流側の、メッキ液の流れに沿った複数の位置に、それぞれ当該位置を通るメッキ液に酸素を吹き込む酸素吹込口131〜13Nを有する。
【選択図】図1
Description
このような不溶性陽極を用いた連続電気錫メッキラインにおいては、錫メッキ槽に錫イオンを含むメッキ液を供給するために、金属錫を溶解する錫溶解装置が用いられる(特許文献1参照)。
錫溶解装置90は、メッキ液循環槽91および錫溶解槽92を備え、メッキ液循環槽91からそれぞれ錫メッキ槽2および錫溶解槽92へとメッキ液9を循環させている。
錫溶解槽92に至るメッキ液には、酸素吹込口93から酸素が吹き込まれる。酸素を含むメッキ液が錫溶解槽92に導入されることで、錫溶解槽92内に貯留された金属錫99が還元されて錫イオンとなる。こうして錫イオンが溶解されたメッキ液は、メッキ液循環槽91に戻される。
メッキ液循環槽91に貯留されたメッキ液9は、錫メッキ槽2へと循環され、メッキ処理により錫イオン含有量が低下するが、再びメッキ液循環槽91に戻されることで錫イオン含有量が必要濃度まで回復される。
すなわち、メッキ槽でメッキを行うことによって消費される錫イオン消費に対して、それを保証するだけの錫イオン供給量が必要となり、そこから酸素吹込量が決定される。この際、酸素が過剰になると酸化錫スラッジが発生する。
スラッジの成分は酸化錫(IV)であることが知られており、メッキ液中の酸素濃度が増加すると、スラッジの生成量が増加する。スラッジは不溶性であり、メッキに寄与しないため、錫の原単位が悪化する。また、その後スラッジとして除去される分、金属錫の無駄になる。
従って、前述した錫溶解装置90では、必要な錫イオン生成速度を満足させつつ酸化錫の発生を最小限に抑えることが望まれている。
このような問題に対し、特許文献1の装置では、錫溶解槽92の入出の圧力損失を測定し、測定した圧力損失から錫溶解槽92中の金属錫99の量を計算し、計算した錫量に基づいて単位時間あたりの酸素吹込量qとメッキ液流量Qを制御し、これによりメッキ液中の酸素濃度を下げることで、スラッジの生成量を抑制している。
しかし、前述した錫溶解装置90においては、前述した一カ所での単位時間当たりの酸素吹込量qによって、錫溶解槽92における錫溶解速度が決定される。一方、錫溶解槽92における錫溶解速度は、生産スケジュールに基づいて錫メッキ槽2で消費される錫イオン量に応じて一定の値であることが要求される。従って、前述した酸素吹込量qも一定の量が必要となる。
このようなことから、スラッジ抑制のために酸素吹込量qを下げようとしても、その調整には限界がある。
しかし、メッキ液流量Qを大きくする場合、錫溶解槽92から金属錫99の粒が流出することが懸念されるとともに、メッキ液を圧送するポンプ94,95等を大型化する必要が生じ、コスト的に問題が生じる。また、槽外への錫粒の流出が起こる可能性もある。
このような問題があるため、従来はスラッジ生成の抑制に限界があった。
なお、各吹き込み位置での酸素吹き込み量は、各吹き込み位置で互いに同じである必要はなく、その吹き込み位置の下流側の条件、例えば槽内の錫粒量などに基づいて個別に設定してもよい。
その際にも、単一の吹込位置にて酸素を吹き込むよりも酸素濃度は低下するため、スラッジを低減する効果は得られる。
この際、酸素吹き込みを流れ方向の複数箇所で行うことにより、各吹込箇所での酸素吹込量は、錫溶解経路の全体として必要な酸素吹込量を複数分割した少ない量とすることができ、吹込箇所下流での局所的な酸素濃度上昇を抑制し、酸化錫スラッジの生成を抑制することができる。
一方、各吹込箇所での酸素吹込量を少量化しても、複数の各吹込箇所からの吹込量を合計することで、錫溶解経路に供給される全体としての酸素吹込量は確保することができ、吹込箇所を増加させれば全体としての酸素吹込量を更に増加させることもできる。
従って、錫溶解装置の全体としては、生産スケジュールに基づいて錫メッキ槽で消費される錫イオン量に応じた十分な酸素量を供給しつつ、各吹込位置では、メッキ液に吹き込まれる酸素の量を低減させて酸化錫スラッジの発生を抑制することができる。
このような本発明において、複数の錫溶解槽としては、単独で使用される通常の錫溶解槽をそのまま利用してもよく、あるいは通常の錫溶解槽より小容量のものを複数連結して通常の錫溶解槽と同じ容量となるように構成してもよい。一方、酸素吹込口としては、送出管および連結管に対する酸素吹き込みが行える構成であればよく、既存の構成を利用することができる。
このような本発明では、複数の錫溶解槽の各々には、その上流側の送出管または連結管に吹き込まれた酸素が供給され、金属錫の溶解に利用される。この際、複数の錫溶解槽および連結管、酸素吹込口は、それぞれ既存の構成を利用することができ、実施が容易である。とくに、酸素吹込口は、送出管および連結管など管路に対する酸素の吹き込みであるため、メッキ液に吹き込まれた酸素の分布を均一とすることが容易である。
このような本発明において、錫溶解槽としては、通常の錫溶解槽を流用することができる。一方、複数の酸素吹込口としては、酸素吹込位置とすべきメッキ液の流れ方向の所定位置に、錫溶解槽内を横断するパイプを設置し、このパイプに多数の吹き出し孔を形成した構造などを採用することが望ましい。このような錫溶解槽内を横断するパイプを用いることで、吹き込まれた酸素の錫溶解槽内での分布を均一化することができる。
このような本発明では、錫溶解槽の各吹込箇所において酸素が供給され、各吹込箇所より下流側の金属錫の溶解に利用される。この際、錫溶解槽を複数とする必要がなく、装置構成がコンパクトにでき、実施が容易である。
このような本発明において、錫溶解槽としては、通常の錫溶解槽を流用することができる。但し、内部を複数の区画に仕切るための仕切壁等を設置し、各区画を接続する連結管を設置することが必要である。一方、複数の酸素吹込口としては、送出管および連結管に対する酸素吹き込みが行える構成であればよく、既存の構成を利用することができる。
このような本発明では、錫溶解槽の区画の各々には、その上流側の送出管または連結管に吹き込まれた酸素が供給され、金属錫の溶解に利用される。この際、錫溶解槽は既存のものを改造することで確保でき、連結管および酸素吹込口は、それぞれ既存の構成を利用することができ、実施が容易である。とくに、酸素吹込口は、送出管および連結管など管路に対する酸素の吹き込みであるため、メッキ液に吹き込まれた酸素の分布を均一とすることが容易である。また、錫溶解槽を複数とする必要がなく、装置構成がコンパクトにでき、実施が容易である。
〔第1実施形態〕
図1および図2には、本発明の第1実施形態が示されている。
図1において、本実施形態の錫溶解装置10は、不溶性陽極3を用いた連続電気錫メッキライン1を構成する錫メッキ槽2に錫イオンを含むメッキ液9を供給するために設置されている。
錫溶解装置10は、メッキ液9を貯留するメッキ液循環槽11と、金属錫19を貯留する複数の錫溶解槽12(錫溶解槽121〜12N)と、各錫溶解槽121〜12Nを順次連結する連結管182〜18Nと、メッキ液循環槽11のメッキ液9を最上流側の錫溶解槽121へ送出する送出管16と、最下流側の錫溶解槽12Nのメッキ液をメッキ液循環槽11へ回収する回収管17とを有する。
本実施形態においては、循環ポンプ14が送出管16のメッキ液循環槽11近くに設置されている。ただし、循環ポンプ14は他の位置あるいは回収管17に設置してもよい。
メッキ液循環槽11と錫メッキ槽2との間でメッキ液を循環させるために、取出管4および供給管5の一部には循環ポンプ15が設置されている。
本実施形態においては、循環ポンプ15が取出管4のメッキ液循環槽11近くに設置されている。ただし、循環ポンプ15は他の位置あるいは供給管5に設置してもよい。
最も上流側の酸素吹込口131は、送出管16に設置され、最も上流側の錫溶解槽121に酸素を供給する。
流れ方向2番目の酸素吹込口132は、連結管182に設置され、流れ方向2番目の錫溶解槽122に酸素を供給する。
同様に、N番目の酸素吹込口13Nは、連結管18Nに設置され、N番目の錫溶解槽12Nに酸素を供給する。
なお、本実施形態では、酸素吹込口131〜13Nによる酸素吹込量q1〜qNに対してメッキ液の流量Qであるから、酸素吹込口131〜13Nの直後の酸素濃度はq1/Q〜qN/Qとなる。
従って、酸素吹込口131,132における酸素吹込量q1,q2は、錫溶解槽121,122の各出口側(図2の(B)部グラフで最も酸素濃度が低い状態)において酸素不足が生じないように十分な量とするとともに、酸素吹込口131,132での吹き込み直後の最も酸素濃度が高い状態でも、スラッジの発生を抑えるために設定された酸素濃度DSを超えないように設定することが望ましい。
このように錫溶解槽121,122での酸素必要量を確保すると酸素吹込口131,132での酸素濃度が濃度DSを超える場合、錫溶解槽121,122の金属錫19の量を減らして錫溶解槽121,122での酸素必要量を減少させるように対応することが望ましい。各錫溶解槽で金属錫を減らすと全体としての錫イオン量が確保できない場合、装置構成を見直し、錫溶解槽の数を更に増やす等の対応をとることが望ましい。
この際、酸素吹き込みを流れ方向の複数箇所に配置された酸素吹込口131〜13Nで行うことにより、各々における酸素吹込量q1〜qNは、錫溶解経路18の全体として必要な酸素吹込量qを複数分割した少ない量(例えば均等に分割していればN分の1)とすることができ、酸素吹込口131〜13Nおよびその下流での局所的な酸素濃度上昇を抑制し、酸化錫スラッジの生成を抑制することができる(図2の(B)部グラフ参照)。
図7の従来例では、メッキ液中に吹き込まれる酸素量は前述した本実施形態の図2と同じ量である。しかし、図7の従来例では、図7(A)部に示すように、一カ所でまとめて酸素が吹き込まれるため、吹込部分においてメッキ液中の酸素が過剰になり、スラッジが発生する。
図7(B)に示すように、従来例では、酸素吹き込みの直後に、酸素濃度が大きく上昇しており、前述した酸素濃度DS(スラッジの発生を抑えるために設定された酸素濃度)を超過した状態となる。この状態では、メッキ液中のスラッジの発生が避けられない。
これに対し、本実施形態では、図2(B)に示すように、複数箇所での酸素吹込がそれぞれ酸素濃度DS以下の低濃度で済み、スラッジの発生を抑制することができる。
従って、錫溶解装置10の全体としては、生産スケジュールに基づいて錫メッキ槽2で消費される錫イオン量に応じた十分な酸素量を供給しつつ、酸素吹込口131〜13Nでは、メッキ液に吹き込まれる酸素の量q1〜qNを全体に対して低減させて酸化錫スラッジの発生を抑制することができる。
図3および図4には、本発明の第2実施形態が示されている。
本実施形態の錫溶解装置10Aは、基本的に前述した第1実施形態と同様な構成を有する。このため、共通の構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略するとともに、以下には相違する部分について説明する。
これに対し、本実施形態の錫溶解装置10Aでは、錫溶解槽12Aは一つだけ設置され、この錫溶解槽12Aはその流れ方向に沿って複数の異なる位置にそれぞれ酸素吹込口13が設置されている。
錫溶解槽12Aには、メッキ液循環槽11との間に送出管16および回収管17が接続されている。
送出管16の錫溶解槽12Aの近傍位置には最上流の酸素吹込口131が接続されている。他の酸素吹込口132〜13Nは、錫溶解槽12Aの側面から内部に導入され、錫溶解槽12Aの内部の異なる高さ(メッキ液の流れ方向の異なる位置)に配置されている。
吹込管13Aは、錫溶解槽12Aは容器本体と同様な鋼材等で形成されたパイプ状の部材であり、両端が容器本体の内面に溶接等により固定され、このうち一方の端部は容器本体を貫通する孔を通して外部の酸素供給源に接続されている。
吹込管13Aには、その側面に長手方向に沿って全長にわたり複数の吹出口13Bが形成されており、前述した酸素供給源から酸素が供給された際には、この酸素が各吹出口13Bから錫溶解槽12Aの内部に吹き込まれる。
すなわち、錫溶解槽12Aの下端つまり送出管16が接続された部分から最下段の酸素吹込口132までの領域は、送出管16に設置された酸素吹込口131からの酸素により錫イオンの生成が行われる。
また、錫溶解槽12Aの酸素吹込口132から酸素吹込口133までの領域は、酸素吹込口132からの酸素により錫イオンの生成が行われる。
同様に、各酸素吹込口13Nからの酸素により流れ方向直後の領域の錫イオンの生成が行われる。
また、錫溶解槽12Aの内部への酸素吹き込みにあたって、酸素吹込口131〜13Nとして、それぞれ容器本体を横断する吹込管13Aを用い、かつ吹込管13Aの全長にわたり吹出口13Bを形成したため、大断面の錫溶解槽12Aであっても分布むらを抑制することができる。
また、吹込管13Aは、それぞれ同じ向きに設置することで、前述した酸素供給源からの配管の接続が錫溶解槽12Aの側面で一方向に揃うため、配管施工が容易である。但し、吹込管13Aは、互いに異なる方向となるように設置してもよい。吹込管13Aは、容器本体の内部を横断する形状に限らず、容器本体の内面から片持ち状に突起する形状等であってもよい。
図5には、本発明の第3実施形態が示されている。
本実施形態の錫溶解装置10Bは、基本的に前述した第1実施形態と同様な構成を有する。このため、共通の構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略するとともに、以下には相違する部分について説明する。
これに対し、本実施形態の錫溶解装置10Bでは、錫溶解槽12Bは一つだけ設置され、この錫溶解槽12Bはその流れ方向に沿って複数の区画に仕切られ、各区画を連結する連結管にそれぞれ酸素吹込口13が設置されている。
各区画121B〜12NBには、それぞれ錫供給口12Sが設置され、各区画121B〜12NBの内部には所定量の金属錫19が貯留される。
各区画121B〜12NBは、それぞれ連結管182〜18Nで相互に連結されている。すなわち、区画121Bと区画122Bとは、錫溶解槽12Bの外側面に設置された連結管182で連結され、以下同様に各区画は流れ方向直後の区画と連結されている。
最上流の区画121Bにはメッキ液循環槽11からの送出管16が接続され、最下流の区画12NBには回収管17が接続されている。
従って、酸素吹込口131からの酸素は送出管16から最上流の区画121Bに供給され、酸素吹込口132〜13Nからの酸素は連結管182〜18Nから各区画122B〜12NBに供給され、それぞれの区画121B〜12NBの内部に貯留された金属錫19と反応して、錫イオンを生成することができる。
また、錫溶解槽12Bの内部を複数の区画121B〜12NBに仕切り、各々を連結する連結管182〜18Nおよび最上流の送出管16に酸素吹込口131〜13Nを設けたため、各々から吹き込まれた酸素は連結管182〜18Nおよび送出管16の管内で一様に混合され、各区画121B〜12NBに対してむらなく酸素を供給することができる。
特に、前述した第2実施形態では、錫溶解槽12A内に直接酸素を吹き込んでおり、吹出口13Bを多数設けて分散させても、むらが解消しにくいことがあるが、本実施形態では、管路内への酸素吹き込みを行うことで、メッキ液に対する酸素の混合が十分に行われ、各区画121B〜12NBに供給されるメッキ液の酸素分布をより一様にすることができる。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した第1実施形態では、複数N基の錫溶解槽121〜12Nを直列に設置したが、接続する数Nは要求される酸素量および酸素濃度等に応じて適宜選択すればよい。また、前述した第2実施形態および第3実施形態において、錫溶解槽12A,12Bにおける酸素吹込口の数Nも同様であり、要求される酸素量および酸素濃度等に応じて適宜選択すればよい。
前述した第1実施形態では、複数N基の錫溶解槽121〜12Nを直列に設置したが、同様の直列接続された錫溶解槽を2列以上に並列接続してもよい。また、前述した第2実施形態および第3実施形態において、錫溶解槽12A,12Bは単独で設置されるものに限らず、2基以上を並列接続してもよい。
2…錫メッキ槽
3…不溶性陽極
4…取出管
5…供給管
9…メッキ液
10,10A,10B…錫溶解装置
11…メッキ液循環槽
12,12A,12B…錫溶解槽
121〜12N…錫溶解槽
121B〜12NB…区画
12S…錫供給口
12T…仕切板
13,131〜13N…酸素吹込口
13A…吹込管
13B…吹出口
14,15…循環ポンプ
16…送出管
17…回収管
18…錫溶解経路
182〜18N…連結管
19…金属錫
Claims (5)
- メッキ液を貯留するメッキ液循環槽と、金属錫を貯留する錫溶解槽と、前記メッキ液循環槽の前記メッキ液を前記錫溶解槽へ送出する送出管と、前記錫溶解槽の前記メッキ液を前記メッキ液循環槽へ回収する回収管と、前記送出管から前記錫溶解槽を経て前記回収管に至る錫溶解経路に設置されて前記メッキ液循環槽の前記メッキ液を前記錫溶解経路へと循環させる循環ポンプと、を備えた錫溶解装置であって、
前記錫溶解経路の前記回収管よりも上流側の、前記メッキ液の流れに沿った複数の位置に、それぞれ当該位置を通る前記メッキ液に酸素を吹き込む酸素吹込口を有することを特徴とする錫溶解装置。 - 請求項1に記載した錫溶解装置において、前記錫溶解槽は複数が設置され、前記錫溶解槽は互いに連結管で接続されており、最上流の前記錫溶解槽に前記送出管が接続され、最下流の前記錫溶解槽に前記回収管が接続され、前記送出管および前記連結管にそれぞれ前記酸素吹込口が設置されていることを特徴とする錫溶解装置。
- 請求項1に記載した錫溶解装置において、前記錫溶解槽の内部には、前記メッキ液の流れに沿った複数の位置に、それぞれ前記酸素吹込口が設置されていることを特徴とする錫溶解装置。
- 請求項1に記載した錫溶解装置において、前記錫溶解槽は、内部が前記メッキ液の流れに沿った複数の区画に仕切られ、前記区画は互いに連結管で接続されており、最上流の前記区画に前記送出管が接続され、最下流の前記区画に前記回収管が接続され、前記送出管および前記連結管にそれぞれ前記酸素吹込口が設置されていることを特徴とする錫溶解装置。
- メッキ液を貯留するメッキ液循環槽と、金属錫を貯留する錫溶解槽と、前記メッキ液循環槽の前記メッキ液を前記錫溶解槽へ送出する送出管と、前記錫溶解槽の前記メッキ液を前記メッキ液循環槽へ回収する回収管と、前記送出管から前記錫溶解槽を経て前記回収管に至る錫溶解経路に設置されて前記メッキ液循環槽の前記メッキ液を前記錫溶解経路へと循環させる循環ポンプと、を用いる錫溶解方法であって、
前記錫溶解経路の前記回収管よりも上流側の、前記メッキ液の流れに沿った複数の位置で、当該位置を通る前記メッキ液に酸素を吹き込むことを特徴とする錫溶解方法。
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