JP2551092B2 - 電気鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金防止方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属帯を連続的に電気鍍金する際に、金
属帯の幅方向の鍍金付着量を均一化する技術に関するも
のである。

［従来技術］ 金属帯に錫や亜鉛、ニッケル、クローム等金属を電気
鍍金する際に、金属帯の幅方向端部に鍍金電流が集中
し、第３図Ｃのグラフに示すように、この部分の鍍金付
着量が中央部よりもずっと多くなる傾向がある。即ち、
端部過剰鍍金の現象であるが、この現象が生じると、金
属帯をコイルに巻く際に押し疵や鍍金粉付着等の欠陥を
発生させたりする他、加工の際に溶接不良を惹き起こし
たりする問題が生じる。

この問題に対処するため、従来から種々の提案がなさ
れているが、未だ満足すべき効果を有するものはない。
先ず、陽極を端部から離すことが試みられた。即ち、金
属帯と等距離に向き合っている陽極の金属帯の端部に近
い部分を電気絶縁材で覆ってしまう方法である。しか
し、この方法では金属帯の極く端部だけに過剰に付着す
る鍍金を防ぐには十分ではなかった。次には、金属帯の
端部を覆ってしまうエッヂマスク法が試みられた。この
方法では、マスクを出来るだけ端部に近づけて設置する
ことによって、端部過剰付着のコントロールは十分に行
えるが、金属帯の蛇行と面方向への振動とによる金属帯
端部とマスクとの衝突の問題が生じた。このうち蛇行の
問題に対する対策としては、金属帯の蛇行を検出しそれ
に合わせてマスクの位置を調整することが提案されてい
る（例えば、特公昭60−30755）が、振動の問題は解決
されていない。衝突が起こるとマスクを破損、損傷する
だけでなく、金属帯自体が変形してしまうことも多い。

これらの鍍金電流を遮蔽する考えとは別に、ダミー電
極を用いる方法も試みられている。これは、金属帯の外
縁に近くに沿ってもう一つの被鍍金材を設ける方法であ
る。即ち、ダミー電極に鍍金電流を集中させることによ
り、実際の金属帯の端部を内部と同じ条件にするもので
ある。この方法は、巧みな方法であり、金属帯の蛇行に
対する対策が成されれば、面方向の振動による衝突はな
い。しかしながら、このダミー電極にはたくさんの鍍金
金属が粗茫に付着するためこれが脱落して、鍍金浴を汚
したり金属帯の鍍金面に付着して欠陥を生じさせたりす
る問題と、鍍金工程全体にわたってダミー電極を配置し
ないとその効果が削減するという問題とがある。このう
ち脱落の問題については、ダミー電極を電気絶縁材で作
られた箱の中に収納し、この箱に窓を開け、この窓にイ
オン交換膜を張って、電極上に鍍金金属を析出させない
方法が提案されている（例えば、特開昭54−37035）。
この場合、鍍金成分はイオン交換膜に遮られてダミー電
極上に析出することは防げるが、膜の外側近傍では鍍金
浴のpHが上がり、鍍金成分の水酸化物等の沈殿が生じ浴
の汚染、鍍金面への付着などが起こるので、このダミー
電極は金属帯端部に近ずけた効率的な設置が出来ない。

［発明が解決しようとする課題］ エッヂマスクやダミー電極を用いる方法では、鍍金工
程全体にわたってこれらの装置を配置せねばならず、そ
の上、金属帯の蛇行に合わせてその位置を調整するため
に、制御装置も多数必要とし、そのために、鍍金設備を
大幅に変える必要があり全体が膨大なものとなってしま
う。これに加えて、エッヂマスクでは金属帯との接触、
ダミー電極では浴条件の変化、沈殿物の付着等の問題が
あり、上記の何れの方法も未だ実用にいたっておらず、
止むを得ずエッヂオーバーコート部をトリムして出荷し
ている状況である。

この発明は、このような問題を解決するためになされ
たもので、多数の装置を必要とせず、現状設備を大きく
変えることなく、鍍金工程の一部に簡単な装置を効率的
に付加し、浴条件を変えることなく析出沈殿物をコント
ロールしながら、端部過鍍金を防止する方法及び装置を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は、金属帯に鍍金を施した後に、前記金属帯の
幅方向端部近傍に設置したスリットを有する電気絶縁体
の中に収納した補助電極を負極、前記金属帯を正極とす
る逆電解処理により金属帯の端部過鍍金を溶解除去する
ことを基本思想とするものであり、前記目的を達成する
ための本発明の鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金
防止方法は、以下の通りである。

複数個の鍍金槽からなる連続電気鍍金ラインで金属帯
の幅方向端部に発生する過鍍金を防止する方法におい
て、前記金属帯に鍍金を施した後に、前記金属帯の幅方
向端部近傍に設置した、金属帯端面に向かって開口した
スリットを有する電気絶縁体の中に収納した補助電極を
負極、前記金属体を正極として逆電解処理を行なう鍍金
ラインにおける金属帯の端部過鍍金防止方法、 前記において、補助電極として円柱状又はパイプ状
の電極を用いる方法、前記又はにおいて、スリッ
ト幅が1mm以上30mm以下で、スリットが金属帯端部より1
mm以上100mm以下の距離に位置するようにする方法、 及び、 前記〜の何れかにおいて、逆電解処理を、鍍金槽
の最後部又はドラグアウトタンク内において行なう方
法。

前記したような逆電解処理においては、金属帯から補
助電極に向かう電流の分布は第２図に示すように金属帯
のエッヂ部に集中するので、金属帯エッヂ部に過鍍金さ
れた金属が多量に逆電解されて補助電極側に移動するの
に対し、金属帯内部では逆電解量が小さいので、その結
果として均一な鍍金量分布が得られる。更に、前記補助
電極を、スリットを有する電気絶縁体の中に収納するこ
とにより、第１図に示されるように電流分布は特にエッ
ヂ部分に集中し、前記の作用は更に強くなる。

発明者等による実験の結果、前記スリットの幅は1mm
以上30mm以下とし、金属帯端部より1mm以上100mm以下の
距離に位置させることがエッヂ部過鍍金の解消に最も好
ましいことが判明した。即ち、より縁に近い所の鍍金金
属を溶出する効果は、スリットの幅が狭い程、又電気絶
縁体の位置が金属帯の縁に近いほど大きのであるが、ス
リット幅を1mm未満にすると、鍍金浴中の浮遊物により
目詰りを起こすおそれがあり、スリット幅が30mmを超え
ると、厚さの薄い金属帯では電気絶縁体による遮断の効
果はなくなってくる。また、電気絶縁体と金属帯の縁と
の距離を1mm未満にすると、金属帯の蛇行に応じた位置
コントロールが困難になり接触の危険が出てくる一方、
100mmを超えて大きくすると、逆電解電流の端部への集
中化の度合いが削減されるとか、極間抵抗の増加によっ
て電力消費量の増大等の弊害が無視できなくなってく
る。

補助電極の形状は円柱状又はパイプ状とすることが好
ましい。

この理由は、逆電解によって補助電極に付着する溶出
除去された過鍍金は補助陰極の表面に析出するが、この
時、スリットの近くや補助電極の凸部に集中するので、
余りにも長時間放置すると、析出金属がデンドライト状
に成長し、スリットの外に伸び出て金属帯と接触し、異
常通電や異物付着などの問題を惹き起こすが、補助電極
の形状を円柱状又はパイプ状とすることにより、補助電
極の一部への電流の集中を防ぎ、デンドライトが局部的
に発生しないようにすることができるからである。

逆電解を行なう場所については、鍍金電極との干渉を
避けるため、また設備的な制約をなくすため、前記金属
帯に鍍金を施した後に行なうことが好ましく、特に全鍍
金終了後の鍍金槽の最後部又は最後の鍍金槽の後に設置
されているドラグアウトタンク内で行なう方が、設備と
してまとまりがよく、安価である。

また、前記方法は以下に記載する装置を用いることに
より実現される。

鍍金後の金属帯に接触するように配置された正極コン
ダクターロールと、金属帯の幅方向端部近傍に配置され
た円柱状又はパイプ状の電極からなる負極と、前記正極
及び負極の間に直流電流を供給する直流電源装置、及び
一部にスリットを有し少なくとも前記負極の電極の軸方
向以外の周囲を覆うように配置された負極収納電気絶縁
体とを有するとともに、前記スリットが金属帯の走行方
向と平行で金属帯端縁に沿うように配置されてなる電気
鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金防止装置、 前記において、スリット幅が1mm以上30mm以下とし
た装置、 前記又はにおいて、負極回転装置を付加した装
置、 及び、 前記〜において、負極に付着した鍍金金属を除去
するスクレイパーを付加した装置。

更に、負極回転装置を付加し負極を回転させれば、前
記デンドライトの付着は一層均一になる。

加えて、付着したデンドライトを削り落とすスクレイ
パーを付加することにより、補助電極を交換することな
く連続的に使用することができる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について、第１図ないし第６
図に基づいて説明する。各図において、同一の構成部に
は同一の符号を付している。第２図はこの発明を説明す
るための電位及び電流分布を示す図であり、１は直径20
mmの円筒状の補助電極、２は金属帯、横軸は金属帯の幅
方向端部の縁からの距離、点線は等電位線、実線は電流
線であるが、上下対象となるので下部のみを描いてい
る。補助電極１は金属帯のエッヂから20mmの間隔をあけ
て置かれている。第２図に見られるように、補助電極１
を負極に、金属帯２を正極にしたとき、電位勾配は補助
電極１と金属帯２の端部の縁とを結ぶ線上で最も大き
く、金属帯中央部へ寄るほど小さくなる。このため、逆
電解電流線はこの端部に寄って集中し、鍍金金属の溶解
量は多くなる。即ち、鍍金付着量の多い端部ほど溶解量
が多くなるので、分布は均一化される。第３図は金属帯
端部の付着量分布図をしめすものであり、横軸は金属帯
エッヂ部からの距離、縦軸は金属帯中央部の付着量を１
とした場合の各部分の付着量の比を表したものである。
グラフＣは逆電解処理を施さなかったときの付着量分布
であり、グラフＢは前記の条件で逆電解処理を施したと
きの付着量分布を示す。端部の縁での付着量は逆電解し
ないときの約半分にまで改善される。

第１図は、補助電極をスリットを有する電気絶縁体で
部分的に覆った場合の電流分布を示す図で、３は電気絶
縁体、４はスリットである。第１図（ａ）は配置図で、
第２図で示した配置に加えて補助電極１と金属帯２のエ
ッヂの中心に幅10mmのスリットを配置したことを示して
おり、第１図（ｂ）は、前記の配置における電流分布を
示す図である。補助電極１に後方ないし横から流れ込む
電流は絶縁体３によって遮断され、電流線はより縁に近
いほうに集中しており、したがって、縁に近い端部の溶
解がより増加し、付着量の分布はより均一化される。こ
の状況を第３図のグラフＡに示す。端部の鍍金付着量は
中央部のそれと殆ど変わらない程にまで改善される。電
気絶縁体３の無い場合は、第３図のグラフＢにもその傾
向が見られるが、端部の縁極近の付着量を中央部のそれ
に合わせようとすると、端部よりやや中央部に寄った所
の付着量が減り過ぎてしまう危険があるが、電気絶縁体
３の使用によってそのおそれは殆ど無くなっている。

逆電解処理は、必ずしも全量鍍金後に行う必要はな
く、例えば、最終鍍金槽の前でその後に端部に過剰に付
着するであろう鍍金量を予想して多めに処理するように
してもよいし、少量鍍金後逆電解する処理を繰り返して
もよい。しかし、複数個の鍍金槽からなる連続電気鍍金
ラインでは、最後の鍍金槽で全鍍金終了後に逆電解処理
を行うか、最後の鍍金槽の後に配置されているドラグア
ウトタンク内で行うほうが、設備としてまとまりがよ
く、安価である。

端部鍍金防止装置の電流回路を第４図に示す。補助電
極１には直流電源装置５の負極側が接続され、金属帯２
には、コンダクターロール６を介して正極側に接続され
る。補助電極の形状は円柱状であり、補助電極は、補助
電極軸と金属帯の端部とが対向する部分にスリットを有
する電気絶縁体３の中に収納されている。鍍金付着量に
対応した電気量を通ずることによって、端部の過鍍金が
逆電解され溶出除去される。

端部過鍍金防止装置の一例を第５図に示す。第５図
（ａ）は縦断面図で、縦型の鍍金層槽12にこの装置を組
み込んだものである。金属帯２は上方から下方又はその
逆向きに搬送される。図において、11は補助電極１表面
にデンドライト状に成長してくる析出金属を掻き落とす
スクレイパー、13は補助電極１を回転させるモータ、14
は補助電極１に通電するための通電ブラシ、15はこれら
を支持する支持体、16は補助電極１等を金属帯２と所定
間隔に保つための駆動装置、17はスクレイパー11により
掻き落とされた析出金属、18は鍍金液と析出金属17を排
出するための輸送管、19はポンプ、20は金属回収装置で
ある。補助電極11は鉛直に位置し、電気絶縁体３に収納
され、モーター13によって回転しながら通電ブラシ14を
通じて通電される。これらは支持体15に支えられ、駆動
装置16によって、金属帯２との位置関係が適正に保たれ
る。回転する補助電極１に隣接してスクレイパー11が設
けられ、デンドライト状に成長してくる析出金属を掻き
落とす。落とされた析出金属17は、電気絶縁体３の底部
に設けられた輸送管18を通ってポンプ19によって金属回
収装置20に運ばれる。金属回収装置20では、フィルター
によって金属と電解液とに分別し、金属を回収し電解液
を再び鍍金槽12に戻す。第５図（ｂ）は、補助陰極とス
クレイパーの平断面図で、補助電極１が回転することに
よって、デンドライト状金属21は自動的にスクレイパー
11によって掻き落とされる。

本発明を実際のプロセスに適用した効果の例を以下に
説明する。

厚さ0.2mm、幅800mmの鋼帯に、ライン速度300m/minで
鍍金を行った後、ドラグアウトタンク内で、第１図に示
す補助電極を用いて逆電解を行い、ストリップの幅方向
端部と中央部との鍍金付着量比（以下過鍍金率と称
す）、溶接性等を調べた。使用した補助電極の長さは0.
5mであり、ドラグアウトタンク内の電解液はフェノール
スルフォン酸が硫酸換算で20g/lの酸性液であった。溶
接性は、製缶時缶胴の接合に使用する電気抵抗スポット
溶接の接合強度を調べた。

電気絶縁体のスリット幅、金属帯との距離、鍍金付着
量などを変えて実施し、実施例１、２及び４とでは、電
気絶縁体のスリット幅と金属帯との距離を変え、実施例
３では、表と裏とで鍍金被膜の厚さが異なる差厚鍍金を
行い、逆電解では補助電極をやや傾いた位置に設置した
が、この状況を第６図に示す。補助電極１は、金属帯２
の厚鍍金面側に約30度傾けて配置した。なお、比較のた
めに、比較例１では逆電解を行なわず、比較例３では差
厚鍍金を行なったのみで逆電解を行なわなかった。

これらの処理条件とその結果とを第１表にまとめて示
す。

この発明の実施例では差厚鍍金も含めて、過鍍金率量
は1.3以内に納まり、溶接性も良好であるが、実施例４
のように、スリット幅が30mmを超える場合、過鍍金率を
1.3以下に押さえようとすると端部よりやや中央寄りに
付着量不足が生じる。比較例１及び３に見られるよう
に、逆電解を行わないと、端部過鍍金率は３前後にも達
し、溶接性も悪くなる。

なお、実施例では、錫鍍金について述べたが、亜鉛や
ニッケル、クローム、銅等他の電気鍍金についても、こ
の発明の作用は同じである。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、複数の鍍金槽から
なる電気鍍金ラインでも、装置は一箇所に設置すれば良
いので、多数の装置を必要とせず、金属帯の蛇行への対
応も容易である。それに加えて、過鍍金分は電気絶縁体
内の補助電極に捕捉され回収されるので、析出物や沈殿
物が浴を汚したり、金属帯に付着して問題を起こすこと
がない。このため、金属帯端部縁に近づけて設置するこ
とができ、電気絶縁体のスリットの効果と相まって極め
て効率良く過鍍金分のみを回収することが可能になっ
た。このように、設備的にも、コスト的にも安く良品質
製品を製造可能としたこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を説明するための装置の原理図、第２
図は発明の原理を説明するための電位及び電流分布図、
第３図は金属帯端部の付着量分布図、第４図はこの発明
を説明するための一例の装置の回路図、第５図は本発明
の一実施例の装置の断面図、第６図は差厚メッキを行っ
た場合における本発明の一実施例を示す図である。 １……補助電極、２……金属帯、３……電気絶縁体、 ４……スリット、５……直流電源装置、 ６……コンダクターロール、11……スクレイパー、 13……モータ、14……ブラシ、 20……金属回収装置。

フロントページの続き (72)発明者 冨丘 英生 東京都千代田区丸ノ内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 審査官 瀬良 聡機 (56)参考文献 特公 昭45−40402（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の鍍金槽からなる連続電気鍍金ライ
   ンで金属帯の幅方向端部に発生する過鍍金を防止する方
   法において、前記金属帯に鍍金を施した後に、前記金属
   帯の幅方向端部近傍に設置した、金属帯の端面に向かっ
   て開口したスリットを有する電気絶縁体の中に収納した
   補助電極を負極、前記金属帯を正極として逆電解処理を
   行なうことを特徴とする電気鍍金ラインにおける金属帯
   の端部過鍍金防止方法。
2. 【請求項２】補助電極が円柱状又はパイプ状の電極であ
   る請求項１記載の電気鍍金ラインにおける金属帯の端部
   過鍍金防止方法。
3. 【請求項３】スリット幅が1mm以上30mm以下で、スリッ
   トが金属帯端部より1mm以上100mm以下の距離に位置して
   いる請求項１又は請求項２記載の電気鍍金ラインにおけ
   る金属帯の端部過鍍金防止方法。
4. 【請求項４】逆電解処理を、鍍金槽の最後部又はドラグ
   アウトタンク内において行なう請求項１〜請求項３の何
   れか１項に記載の電気鍍金ラインにおける金属帯の端部
   過鍍金防止方法。
5. 【請求項５】鍍金後の金属帯に接触するように配置され
   た正極コンダクターロールと、金属帯の幅方向端部近傍
   に配置された円柱状又はパイプ状の電極からなる負極
   と、前記正極及び負極の間に直流電流を供給する直流電
   源装置、及び一部にスリットを有し少なくとも前記負極
   の電極の軸方向以外の周囲を覆うように配置された負極
   収納電気絶縁体とを有するとともに、前記スリットが金
   属帯の走行方向と平行で金属帯端縁に沿うように配置さ
   れてなる電気鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金防
   止装置。
6. 【請求項６】スリット幅が1mm以上30mm以下である請求
   項５記載の電気鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金
   防止装置。
7. 【請求項７】負極回転装置を付加した請求項５又は請求
   項６記載の電気鍍金ラインにおける金属帯の端部過鍍金
   防止装置。
8. 【請求項８】負極に付着した鍍金金属を除去するスクレ
   イパーを付加した請求項７記載の電気鍍金ラインにおけ
   る金属帯の端部過鍍金防止装置。