JP2023158843A - 亜鉛系めっき皮膜の製造方法およびめっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ性亜鉛系めっき皮膜を安定的に製造する方法を提供する。【解決手段】本発明に係る亜鉛系めっき皮膜の製造方法は、アルカリ性のめっき液を透析して得た成分を含むアルカリ性の電解液により、亜鉛を含む金属インゴットを溶解し、前記亜鉛を含む金属インゴットの溶解物を含む前記電解液を前記めっき液に加えることを特徴とし、亜鉛系めっき皮膜が亜鉛合金めっき皮膜である場合には、電解液における前記亜鉛系めっき皮膜の合金元素の濃度は、前記めっき液における前記合金元素の濃度より低いことが好ましい。【選択図】 図４

Description

本発明は、亜鉛系めっき皮膜の製造方法および当該製造方法を実施するためのめっき装置に関する。

本明細書において、亜鉛系めっきとは、亜鉛めっきおよび亜鉛めっきの総称として用いる。また、亜鉛合金めっきとは、亜鉛および合金成分ならびに不可避的な不純物からなるめっきをいう。亜鉛合金めっきはめっき中の亜鉛の濃度（質量％）が他の合金元素の濃度（質量％）のいずれよりも高くてもよいし、亜鉛の濃度（質量％）よりも濃度が高い合金元素が含まれていてもよい。

亜鉛－ニッケル合金、亜鉛－鉄合金、すず－亜鉛合金など亜鉛合金めっきを備える亜鉛合金めっき皮膜や亜鉛めっき皮膜など亜鉛系めっき皮膜は、自動車用の鋼板やボルトやナットなどの鋼材からなる機械部品をはじめとして、我々の身の回りの部材に対して、耐食性、耐熱性などの機能性を向上させることを目的として広汎に用いられている。

亜鉛系めっき皮膜は、亜鉛系めっき皮膜を形成するためのめっき液（本明細書において「亜鉛系めっき浴」ともいう。）に被めっき部材を浸漬した状態で電解を行う電気めっきにて形成される。この亜鉛系めっき浴は、アルカリ浴（例えば特許文献１など）と酸性浴（例えば特許文献２など）とに大別され、アルカリ浴にはシアン化物浴やジンケート型亜鉛合金めっき浴、酸性浴には塩化亜鉛浴や硫酸亜鉛浴がある。求める亜鉛系めっき皮膜の硬度や光沢性、被めっき部材の形状や大きさ、作業環境などの様々な条件を勘案して、これらの亜鉛系めっき浴から適切な浴が選択されている。

特開平１－２９８１９２号公報 特許第４３０７８１０号公報

アルカリ性の亜鉛系めっき浴を用いる亜鉛系めっきでは、アルカリ性の液体にて亜鉛を溶解して、亜鉛酸イオンとしてめっき液に供給する。このため、亜鉛を溶解するために用いられたアルカリ成分（水系液体のｐＨを高めることに寄与する物質であって、ナトリウムイオンやカリウムイオンが例示される。）のめっき液中濃度が高まりやすい。めっき液においてこうした成分の濃度が高くなると、めっき液の安定性が低くなったり、得られる亜鉛系めっきの品質を維持することが困難となったりすることがある。

また、アルカリ性の亜鉛合金めっき浴では、他の亜鉛合金めっき浴、特に酸性の亜鉛合金めっき浴との対比で電流効率が低いことが通例である。これは、亜鉛と鉄などの合金金属とを同時に高アルカリ浴に溶解させるために、錯体安定度定数の高い錯化剤を用いる必要があり、そのために電解析出が起こり難くなるためである。また、亜鉛合金めっき皮膜の合金金属が亜鉛よりも貴な場合には、亜鉛を含む金属インゴットに合金金属が析出して金属インゴットからの亜鉛が溶解しにくくなることがある。

本発明は、アルカリ性の亜鉛系めっき浴を用いて亜鉛系めっき皮膜を安定的に製造する方法を提供することおよび安定的にアルカリ性亜鉛系めっき皮膜を製造することが可能なめっき装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために提供される本発明は次のとおりである。
（１）アルカリ性のめっき液を透析して得た成分を含むアルカリ性の電解液により、亜鉛を含む金属インゴットを溶解し、前記亜鉛を含む金属インゴットの溶解物を含む前記電解液を前記めっき液に加えることを特徴とする亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（２）前記透析は電気透析である、上記（１）に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（３）前記電気透析のための給電とめっきのための給電とは独立で行われる、上記（２）に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（４）前記電気透析のための給電は、めっきのための給電と共通で行われる、上記（２）に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（５）前記亜鉛を含む金属インゴットを前記めっき液により溶解しない、上記（１）から上記（４）のいずれかに記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（６）前記亜鉛系めっき皮膜は亜鉛合金めっき皮膜であって、前記電解液における前記亜鉛合金めっき皮膜の合金元素の濃度は、前記めっき液における前記合金元素の濃度より低い、上記（１）から上記（４）のいずれかに記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（７）前記亜鉛合金めっき皮膜は、鉄、ニッケルおよびスズからなる群から選ばれる一種以上からなる元素を前記合金元素とする、上記（６）に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
（８）アルカリ性のめっき液により亜鉛系めっき皮膜を製造するためのめっき装置であって、前記めっき液をその内部に収容するめっき槽と、前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する第１不溶性陽極と、被めっき部材を保持可能であって導電性を有する保持具と、前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する第２不溶性陽極と、アルカリ性の電解液に接触する陰極と、前記第１不溶性陽極および前記第２不溶性陽極に正の電圧を印加し、前記保持具および前記陰極に負の電圧を印加する電源と、前記陰極および前記電解液をその内部に収容する電解槽を有し、前記電解槽の外面の少なくとも一部を含むように設けられた接液部において前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する電解部と、前記接液部に設けられ、前記めっき槽の内部の前記めっき液の一部を前記電解槽の内部に透過させるイオン交換膜と、亜鉛を含む金属インゴットおよび前記電解液をその内部に収容する溶解槽と、前記電解槽の内部の前記電解液の一部を前記溶解槽へと移動させる第１送液部と、前記溶解槽の内部の前記電解液の一部を前記めっき槽へと移動させる第２送液部と、を備えることを特徴とするめっき装置。
（９）前記イオン交換膜は、多価イオンよりも一価イオンを透過させやすい、上記（８）に記載のめっき装置。
（１０）前記イオン交換膜は、陰イオンよりも陽イオンを透過させやすい、上記（８）または上記（９）に記載のめっき装置。
（１１）前記イオン交換膜は、前記第２不溶性陽極と前記陰極との間に位置する、上記（８）に記載のめっき装置。
（１２）前記電源は、前記第１不溶性陽極および前記保持具に電気的に接続される第１電源と、前記第２不溶性陽極および前記陰極に電気的に接続される第２電源と、を有する、上記（８）に記載のめっき装置。
（１３）前記電源は、前記第１不溶性陽極および前記保持具を含む第１電解系に給電する第１電源と、前記第２不溶性陽極および前記陰極を含む第２電解系に給電する第２電源と、を有する、上記（８）に記載のめっき装置。
（１４）前記第１不溶性陽極と前記陰極とが配線で電気的に接続されること、または前記第２不溶性陽極と前記保持具とが配線で電気的に接続されることのいずれかを満たす、上記（８）に記載のめっき装置。
（１５）前記第１不溶性陽極および前記保持具を含む第１電解系と、前記第２不溶性陽極および前記陰極を含む第２電解系とが直列で接続される、上記（８）に記載のめっき装置。
（１６）前記めっき槽は、前記第１不溶性陽極に接触する前記めっき液をその内部に収容する第１めっき槽と、前記第２不溶性陽極に接触する前記めっき液をその内部に収容する第２めっき槽と、を有し、前記第１めっき槽の内部の前記めっき液の一部を前記第２めっき槽へと移動させる第３送液部と、をさらに備え、前記第２送液部は、前記溶解槽の内部の前記電解液の一部を前記第１めっき槽へと移動させる、上記（８）に記載のめっき装置。
（１７）前記めっき槽の内部の前記めっき液は前記溶解槽の内部に供給されない、上記（８）に記載のめっき装置。
（１８）前記亜鉛系めっき皮膜は亜鉛合金めっき皮膜であって、前記電解液における前記亜鉛合金めっき皮膜の合金元素の濃度は、前記めっき液における前記合金元素の濃度より低い、上記（８）に記載のめっき装置。
（１９）前記亜鉛合金めっき皮膜は、鉄、ニッケルおよびスズからなる群から選ばれる一種以上からなる元素を前記合金元素とする、上記（１８）に記載のめっき装置。

本発明により、アルカリ性の亜鉛系めっき浴を用いて亜鉛系めっき皮膜を安定的に製造する方法が提供される。また、本発明に係るめっき装置を用いることにより、アルカリ性の亜鉛系めっき浴から亜鉛系めっき皮膜を安定的に製造することが可能である。

本発明の第１実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。 図１のＡ－Ａ’線での断面図である。 本発明の第２実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。 図３のＢ－Ｂ’線での断面図である。 本発明の第３実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。 図５のＣ－Ｃ’線での断面図である。 本発明の第４実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。 図７のＤ－Ｄ’線での断面図である。

以下、図面を用いて本発明について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。図２は図１のＡ－Ａ’線での断面図である。図２では、Ａ－Ａ’断面線の端部Ａ側が左側に示され、端部Ａ’側が右側に示されている。

図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係るめっき装置は、めっき槽１０、電解槽２０および溶解槽３０を備える。めっき槽１０の内部には、亜鉛系めっき皮膜の一例である亜鉛合金めっき皮膜を形成するために用いられるアルカリ性のめっき液ＰＳが収容される。電解槽２０の内部には、めっき液ＰＳからアルカリ成分を回収するために用いられるアルカリ性の電解液ＥＳが収容される。溶解槽３０の内部には、亜鉛を含む金属インゴットＭＩおよび金属インゴットＭＩを溶解させる溶解液ＳＳが収容される。図１では、金属インゴットＭＩは、図示しない網により保持されて、溶解液ＳＳ中に浮遊している。

めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳには、導電性を有する保持具５０に保持された被めっき部材５１および第１不溶性陽極４０が接触している。第１不溶性陽極４０は第１電源８１の正極端子に接続され、保持具５０は第１電源８１の負極端子に接続される。図１に示されるめっき装置１００では、２つの第１不溶性陽極４０が被めっき部材５１を挟むように配置されている。使用に際しては、保持具５０および保持具５０に保持された被めっき部材５１ならびに第１不溶性陽極４０を含む第１電解系に第１電源８１から給電することにより、被めっき部材５１に亜鉛合金めっき皮膜を析出させる。

めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳには、第１不溶性陽極４０とは異なる第２不溶性陽極６０も接触している。電解槽２０は、陰極７０および電解液ＥＳをその内部に収容する。したがって、陰極７０は、電解槽２０の内部の電解液ＥＳに接触している。めっき槽１０の側面の一部には開口１０Ａが設けられ、この開口１０Ａにより、電解槽２０の外面の少なくとも一部が、接液部２２として、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳに接触している。

接液部２２には、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳの一部を電解槽２０の内部に透過させるイオン交換膜２３が設けられている。イオン交換膜２３は、めっき液ＰＳに接する第２不溶性陽極６０と電解液ＥＳに接する陰極７０との間に位置するように配置される。このように、陰極７０および電解液ＥＳをその内部に収容する電解槽２０を有し、電解槽２０の外面の少なくとも一部を含むように設けられた接液部２２においてめっき槽１０の内部のめっき液ＰＳに接触する電解部２１を、本実施形態に係るめっき装置１００は備える。

第２不溶性陽極６０は第２電源８２の正極端子に接続され、陰極７０は第２電源８２の負極端子に接続される。使用に際しては、第２不溶性陽極６０および陰極７０を含む第２電解系に第２電源８２から給電することにより、めっき液ＰＳの一部がイオン交換膜２３を介して電解液ＥＳに移動する電気透析が行われる。具体的には、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどアルカリ成分が透析されて、めっき液ＰＳから電解液ＥＳへと移動する。

図２に示されるように、イオン交換膜２３を介して対向する第２不溶性陽極６０および陰極７０へと第２電源８２から給電されるため、イオン交換膜２３を透過する物質は、めっき液ＰＳから電解液ＥＳへの移動はカチオン性の物質であり、電解液ＥＳからめっき液ＰＳへの移動はアニオン性の物質である。

本実施形態に係るめっき装置１００では、イオン交換膜２３はカチオン性イオン交換膜が用いられているため、イオン交換膜２３が陰イオンよりも陽イオンを透過させやすい。このため、電解液ＥＳからめっき液ＰＳへのアニオン性の物質の移動が妨げられ、めっき液ＰＳから電解液ＥＳへと移動する物質量は、電解液ＥＳからめっき液ＰＳへと移動する物質量よりも多くなりやすい。それゆえ、電解槽２０の内部の電解液ＥＳの液面は、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳの液面よりも高くなる。なお、図２には、各槽の液（めっき液ＰＳ、電解液ＥＳ、溶解液ＳＳ）の液面は二点鎖線で示されている。このように、本実施形態では、イオン交換膜２３は、めっき槽１０側から電解槽２０側へと液体を移送する機能も果たしている。カチオン性のイオン交換膜２３の具体例として、アストム社製「ネオセプタＣＭＢ」が挙げられる。

電解槽２０では、上記のように、めっき液ＰＳの一部からなるアルカリ成分が供給されるため、電解液ＥＳの液面上昇が生じる。本実施形態に係るめっき装置１００では、電解槽２０の内部の電解液ＥＳの一部を溶解槽３０へと移動させる第１送液部９１として、オーバーフロー機構が設けられている。これにより、電解槽２０の内部の電解液ＥＳの液量が所定量に維持され、電解槽２０の内部の電解液ＥＳの一部が、溶解槽３０へと継続的に供給される。

溶解槽３０の内部に供給されたアルカリ性の電解液ＥＳは、溶解槽３０の内部の金属インゴットＭＩを溶解する。溶解槽３０とめっき槽１０との間には、オーバーフロー機構からなる第２送液部９２が設けられているため、金属インゴットＭＩの溶解物（具体的には亜鉛酸イオンなど亜鉛を含むイオンが例示される。）を含有する溶解液ＳＳの一部が、めっき槽１０へと継続的に供給される。

このように、本実施形態では、第２電解系によって、めっき槽１０の内部に位置するアルカリ性のめっき液ＰＳを透析して、アルカリ成分を電解槽２０へと移送する。この透析により得たアルカリ成分を含むアルカリ性の電解液ＥＳを溶解槽３０に供給することにより、溶解槽３０の内部にて、亜鉛を含む金属インゴットＭＩを溶解する。そして、金属インゴットＭＩの溶解物を含む電解液ＥＳである溶解液ＳＳを、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳに加える。

亜鉛を含む金属インゴットＭＩをアルカリ性の液体で溶解して得られる溶解液ＳＳをめっき液ＰＳに加えるときに、金属インゴットＭＩを溶解させるアルカリ成分がめっき液ＰＳとは異なる外部から供給されると、めっき液ＰＳにおけるアルカリ成分に基づくイオン（具体的にはナトリウムイオンやカリウムイオンが例示される。）の濃度が経時的に高くなり、めっき液ＰＳの組成バランスが崩れ、めっき液ＰＳの安定性が低下してしまう。めっき液ＰＳの安定性が低下すると、めっき皮膜の品質が低下することもある。

これに対し、上記のように、本実施形態に係るめっき装置１００を用いた亜鉛合金めっきの製造方法では、めっき液ＰＳに基づくアルカリ成分により金属インゴットＭＩを溶解するため、長期間めっきを行っても、めっき液ＰＳの内部のアルカリ成分が増加しにくく、それゆえ、めっき液ＰＳのバランスが崩れにくい。

ここで、本実施形態に係るめっき装置１００が備えるイオン交換膜２３は、多価イオンよりも一価イオンを透過させやすいため、めっき液ＰＳの内部に含まれる、亜鉛合金めっき皮膜の合金元素を与える多価の金属イオン（具体的には鉄イオン、スズイオン、ニッケルイオンが例示される。）は電解槽２０へと移動しにくい。それゆえ、溶解液ＳＳにおけるめっき液ＰＳに由来する多価の金属イオンの濃度は低く、鉄など亜鉛合金めっき皮膜の合金元素が亜鉛よりも貴であっても、溶解液ＳＳにおけるその合金元素の濃度は特に低くなる。このように、本実施形態に係るめっき装置１００では、電解液ＥＳにおける亜鉛合金めっきの合金元素の濃度がめっき液ＰＳにおける合金元素の濃度より低いため、亜鉛を含む金属インゴットＭＩをめっき液ＰＳで溶解させたときに問題となる、置換めっき（合金元素の金属インゴットＭＩへの析出）が生じにくい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。図４は図３のＢ－Ｂ’線での断面図である。図４では、Ｂ－Ｂ’断面線の端部Ｂ側が左側に示され、端部Ｂ’側が右側に示されている。

第２実施形態に係るめっき装置１１０は、第１実施形態に係るめっき装置１００と基本構成は共通するため、相違点についてのみ説明する。
第１実施形態に係るめっき装置１００では、めっき槽１０の一部に開口１０Ａが設けられ、電解槽２０におけるこの開口１０Ａから臨む部分が接液部２２を構成しているが、第２実施形態に係るめっき装置１１０では、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳに一部が埋没するように電解槽２０が設けられている。すなわち、第２実施形態に係るめっき装置１１０における電解槽２０は全ての側面の一部および底面がめっき液ＰＳに接する接液部２２である。そして、めっき装置１１０では、電解槽２０の対向する一組の側面のそれぞれにイオン交換膜２３が設けられ、めっき槽１０には、電解槽２０の２つのイオン交換膜２３のそれぞれに対向するように、２つの第２不溶性陽極６０が設けられている。なお、２つの第２不溶性陽極６０は並列で第２電源８２の正極端子に接続されるため、使用時に２つの第２不溶性陽極６０には等しい正電圧が印加される。

第１実施形態に係るめっき装置１００では、電解槽２０の内部の電解液ＥＳの一部を溶解槽３０へと移動させる第１送液部９１はオーバーフロー機構から構成されているが、第２実施形態に係るめっき装置１１０では、第１送液部９１は送液ポンプにより構成されている。

第１実施形態では、イオン交換膜２３を含む第２電解系がめっき装置１００の液循環の駆動源となっていたが、これを実現するためには、電解液ＥＳの液面はめっき液ＰＳの液面よりも高い状態を維持する必要がある。このため、第１実施形態に係るめっき装置１００では、第２電解系は、電解液ＥＳの液面をめっき液ＰＳの液面まで下げようとする力に抗して、物質移動を行わなければならない。

これに対し、第２実施形態では、第１送液部９１を構成する送液ポンプが継続的に電解液ＥＳを溶解槽３０へと移動させるため、図４に示されるように、電解液ＥＳの液面はめっき液ＰＳの液面よりも低くなっている。この液面レベルの差に基づき、イオン交換膜２３では、めっき液ＰＳから電解液ＥＳへの物質移動が、反対向きの物質移動よりも生じやすくなっている。それゆえ、第２実施形態では、第２電解系は、第１実施形態の第２電解系よりも効率的にめっき液ＰＳのアルカリ成分を電解液ＥＳに回収することが実現されている。

本実施形態では、電解槽２０はめっき槽１０の内部に位置しているため、市販の円筒型や箱形の隔膜電極を用いることが可能である。そのような市販の隔膜電極の一例として、ポリテックス社製「テクトロン」が挙げられる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。図６は図５のＣ－Ｃ’線での断面図である。図６では、Ｃ－Ｃ’断面線の端部Ｃ側が左側に示され、端部Ｃ’側が右側に示されている。

第３実施形態に係るめっき装置１２０は、第２実施形態に係るめっき装置１１０と基本構成は共通するため、相違点についてのみ説明する。

第２実施形態に係るめっき装置１１０では、単独のめっき槽１０が用いられ、第１電解系は第１電源８１により給電され、第２電解系は第２電源８２により給電されるが、第３実施形態に係るめっき装置１２０では、２つのめっき槽（第１めっき槽１１、第２めっき槽１２）が用いられ、第１電解系と第２電解系とが直列に接続され、一つの電源８０により給電されている。第１めっき槽１１と第２めっき槽１２との間には、オーバーフロー機構からなる第３送液部９３が設けられているため、第１めっき槽１１のめっき液ＰＳの一部が、第２めっき槽１２へと継続的に供給される。

具体的には、第３実施形態に係るめっき装置１２０では、第１めっき槽１１に第１電解系が配置され、第２電解系を構成する第２不溶性陽極６０は第２めっき槽１２に配置され、第１めっき槽１１に収容されるめっき液ＰＳと第２めっき槽１２に収容されるめっき液ＰＳとは、電気的に独立している。そして、電源８０の正極端子に第２電解系を構成する第２不溶性陽極６０が接続され、電源８０の負極端子に第１電解系を構成する保持具５０が接続され、第２電解系の陰極７０と第１電解系の第１不溶性陽極４０とが電気的に接続されることにより、第１電解系と第２電解系とが直列に接続されている。

このような構成とすることにより、電源を１つにすることができ、装置の製造コストを低減させることができる場合がある。ただし、この場合には、第１電解系に流れる電流量と第２電解系に流れる電流量とは等しくなるため、めっき装置１２０の稼働の際に、保持具５０に保持される被めっき部材５１の面積が変化することにより、電解槽２０の内部へと移動するめっき液ＰＳのアルカリ成分の量が変化する。このアルカリ成分量の変化に応じて電解槽２０の内部の電解液ＥＳの量が変わるため、第１送液部９１による電解液ＥＳの溶解槽３０への移送量を調整することが必要となる場合がある。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係るめっき装置の構成を示す説明図である。図８は図７のＤ－Ｄ’線での断面図である。図８では、Ｄ－Ｄ’断面線の端部Ｄ側が左側に示され、端部Ｄ’側が右側に示されている。

第４実施形態に係るめっき装置１３０は、第３実施形態に係るめっき装置１２０と基本構成は共通するため、相違点についてのみ説明する。

第３実施形態に係るめっき装置１２０では、第２実施形態と同様に、電解槽２０はめっき槽１０の内部に位置するように配置されているが、第４実施形態に係るめっき装置１３０では、第１実施形態と同様に、電解槽２０は第２めっき槽１２の外に配置され、第１送液部９１はオーバーフロー機構から構成されている。第４実施形態に係るめっき装置１３０は電源が１つであり、送液ポンプも用いていないため、製造コストを低く抑えることが可能となる場合がある。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記の実施形態ではめっき槽１０に収容されるめっき液ＰＳは、亜鉛合金めっき皮膜を形成するための亜鉛合金めっき液（亜鉛合金めっき浴）であったが、亜鉛めっき皮膜を形成するための亜鉛めっき液（亜鉛めっき浴）であってもよい。この場合であっても、溶解槽３０の溶解液ＳＳにおいて亜鉛を含む金属インゴットＭＩを溶解させるアルカリ成分はめっき液ＰＳ由来であることから、めっき液ＰＳのアルカリ成分濃度が高まりにくく、長期間めっきしても、めっき液ＰＳの組成バランスが崩れにくい。

以下、本発明の効果を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

第２実施形態に係るめっき装置１１０を用いて、めっき処理を行う試験を行った。
各槽の液量および電流は次のとおりであった。
めっき槽１０のめっき液ＰＳ：４０Ｌ
電解槽２０の電解液ＥＳ：１Ｌ
溶解槽３０の溶解液ＳＳ：２Ｌ
第１電源８１の印加電流（めっき電流）：５Ａ
第２電源８２の印加電流（透析電流）：１０Ａ

電解槽２０の電解液ＥＳは水酸化ナトリウム水溶液とした。
イオン交換膜２３として、イオン交換樹脂を有するアストム社製「ネオセプタＣＭＢ」を用いた。

通電開始前の初期、通電開始から４０時間経過後、および８０時間経過後に、各槽の内部の液体（めっき液ＰＳ、電解液ＥＳ、溶解液ＳＳ）の亜鉛濃度（亜鉛イオン濃度）およびナトリウム濃度（ナトリウムイオン濃度）を測定した。結果を表１に示す。表中の数字は濃度（単位：ｇ／Ｌ）を意味する（以下同じ。）。

表１に示されるように、本実施例では、８０時間が経過しても、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳにおける亜鉛濃度に変化はなかった。また、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳにおけるナトリウム濃度は、４０時間経過後の測定では初期の７０ｇ／Ｌから若干低くなって６５ｇ／Ｌとなり、以下、８０時間経過後も同じ濃度であった。このように、本実施例では、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳの組成を８０時間経過後も建浴時とほぼ共通とすることができた。電解槽２０の内部の電解液ＥＳおよび溶解槽３０の内部の溶解液ＳＳでは、めっき処理を行うことによって、初期（建浴時）に比べて、ナトリウム濃度が高くなった。このため、溶解液ＳＳでは、亜鉛インゴットの溶解が進み、亜鉛濃度が経時的に高くなることが確認された。

（比較例１）
めっき槽のみを有するめっき装置を用いて、実施例と同様の組成のめっき液ＰＳを用いて、実施例と等しい条件（めっき電流：５Ａ）でめっき処理を行い、実施例と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。

表２に示されるように、めっき槽内のめっき液ＰＳの亜鉛濃度は経時的に減少し、８０時間後は３ｇ／Ｌになってしまった。

（比較例２）
比較例１のめっき装置を用い、実施例と同じめっき液ＰＳを建浴し、実施例と等しい条件（めっき電流：５Ａ）でめっき処理を行った。ただし、比較例２では、補給液（亜鉛濃度：１５０ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム濃度：４５０ｇ／Ｌ）を定期的に補給しながら、めっき処理を行った。めっき槽の内部のめっき液ＰＳの亜鉛濃度およびナトリウム濃度の測定結果を表３に示す。

表３に示されるように、比較例２では、比較例１と異なり、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳにおいて亜鉛濃度の低下は認められなかった。しかしながら、水酸化ナトリウムが含まれる補給液を補給しながらめっきを行ったので、めっき槽１０の内部のめっき液ＰＳにおけるナトリウム濃度が経時的に上昇した。このため、めっき液ＰＳの安定性が低下した。

１００、１１０、１２０、１３０ ：めっき装置
１０ ：めっき槽
１０Ａ ：開口
１１ ：第１めっき槽
１２ ：第２めっき槽
２０ ：電解槽
２１ ：電解部
２２ ：接液部
２３ ：イオン交換膜
３０ ：溶解槽
４０ ：第１不溶性陽極
５０ ：保持具
５１ ：被めっき部材
６０ ：第２不溶性陽極
７０ ：陰極
８０ ：電源
８１ ：第１電源
８２ ：第２電源
９１ ：第１送液部
９２ ：第２送液部
９３ ：第３送液部
ＥＳ ：電解液
ＭＩ ：金属インゴット
ＰＳ ：めっき液
ＳＳ ：溶解液

Claims (19)

1. アルカリ性のめっき液を透析して得た成分を含むアルカリ性の電解液により、亜鉛を含む金属インゴットを溶解し、
   前記亜鉛を含む金属インゴットの溶解物を含む前記電解液を前記めっき液に加えること
   を特徴とする亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
2. 前記透析は電気透析である、請求項１に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
3. 前記電気透析のための給電とめっきのための給電とは独立で行われる、請求項２に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
4. 前記電気透析のための給電は、めっきのための給電と共通で行われる、請求項２に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
5. 前記亜鉛を含む金属インゴットを前記めっき液により溶解しない、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
6. 前記亜鉛系めっき皮膜は亜鉛合金めっき皮膜であって、前記電解液における前記亜鉛合金めっき皮膜の合金元素の濃度は、前記めっき液における前記合金元素の濃度より低い、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
7. 前記亜鉛合金めっき皮膜は、鉄、ニッケルおよびスズからなる群から選ばれる一種以上からなる元素を前記合金元素とする、請求項６に記載の亜鉛系めっき皮膜の製造方法。
8. アルカリ性のめっき液により亜鉛系めっき皮膜を製造するためのめっき装置であって、
   前記めっき液をその内部に収容するめっき槽と、
   前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する第１不溶性陽極と、
   被めっき部材を保持可能であって導電性を有する保持具と、
   前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する第２不溶性陽極と、
   アルカリ性の電解液に接触する陰極と、
   前記第１不溶性陽極および前記第２不溶性陽極に正の電圧を印加し、前記保持具および前記陰極に負の電圧を印加する電源と、
   前記陰極および前記電解液をその内部に収容する電解槽を有し、前記電解槽の外面の少なくとも一部を含むように設けられた接液部において前記めっき槽の内部の前記めっき液に接触する電解部と、
   前記接液部に設けられ、前記めっき槽の内部の前記めっき液の一部を前記電解槽の内部に透過させるイオン交換膜と、
   亜鉛を含む金属インゴットおよび前記電解液をその内部に収容する溶解槽と、
   前記電解槽の内部の前記電解液の一部を前記溶解槽へと移動させる第１送液部と、
   前記溶解槽の内部の前記電解液の一部を前記めっき槽へと移動させる第２送液部と、
   を備えることを特徴とするめっき装置。
9. 前記イオン交換膜は、多価イオンよりも一価イオンを透過させやすい、請求項８に記載のめっき装置。
10. 前記イオン交換膜は、陰イオンよりも陽イオンを透過させやすい、請求項８または請求項９に記載のめっき装置。
11. 前記イオン交換膜は、前記第２不溶性陽極と前記陰極との間に位置する、請求項８に記載のめっき装置。
12. 前記電源は、
    前記第１不溶性陽極および前記保持具に電気的に接続される第１電源と、
    前記第２不溶性陽極および前記陰極に電気的に接続される第２電源と、
    を有する、請求項８に記載のめっき装置。
13. 前記電源は、
    前記第１不溶性陽極および前記保持具を含む第１電解系に給電する第１電源と、
    前記第２不溶性陽極および前記陰極を含む第２電解系に給電する第２電源と、
    を有する、請求項８に記載のめっき装置。
14. 前記第１不溶性陽極と前記陰極とが配線で電気的に接続されること、または前記第２不溶性陽極と前記保持具とが配線で電気的に接続されることのいずれかを満たす、請求項８に記載のめっき装置。
15. 前記第１不溶性陽極および前記保持具を含む第１電解系と、前記第２不溶性陽極および前記陰極を含む第２電解系とが直列で接続される、請求項８に記載のめっき装置。
16. 前記めっき槽は、
    前記第１不溶性陽極に接触する前記めっき液をその内部に収容する第１めっき槽と、
    前記第２不溶性陽極に接触する前記めっき液をその内部に収容する第２めっき槽と、
    を有し、
    前記第１めっき槽の内部の前記めっき液の一部を前記第２めっき槽へと移動させる第３送液部と、をさらに備え、
    前記第２送液部は、前記溶解槽の内部の前記電解液の一部を前記第１めっき槽へと移動させる、請求項８に記載のめっき装置。
17. 前記めっき槽の内部の前記めっき液は前記溶解槽の内部に供給されない、請求項８に記載のめっき装置。
18. 前記亜鉛系めっき皮膜は亜鉛合金めっき皮膜であって、前記電解液における前記亜鉛合金めっき皮膜の合金元素の濃度は、前記めっき液における前記合金元素の濃度より低い、請求項８に記載のめっき装置。
19. 前記亜鉛合金めっき皮膜は、鉄、ニッケルおよびスズからなる群から選ばれる一種以上からなる元素を前記合金元素とする、請求項１８に記載のめっき装置。