JP2628331B2 - Zinc-chrome electroplating method - Google Patents

Zinc-chrome electroplating method

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JP2628331B2
JP2628331B2 JP4029288A JP4029288A JP2628331B2 JP 2628331 B2 JP2628331 B2 JP 2628331B2 JP 4029288 A JP4029288 A JP 4029288A JP 4029288 A JP4029288 A JP 4029288A JP 2628331 B2 JP2628331 B2 JP 2628331B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は自動車、家電、建材等に使用される耐食性の
優れたZn−Cr電気めっき鋼板の製造方法に関し、特に工
業的に安定に連続生産するためのめっき液の金属イオン
濃度の維持管理方法あるいは補給方法に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a Zn-Cr electroplated steel sheet having excellent corrosion resistance used for automobiles, home appliances, building materials, etc., and particularly to industrially stable continuous production. The present invention relates to a method for maintaining and replenishing a metal ion concentration of a plating solution for performing the method.

(従来の技術) ZnないしZn系合金めっき中にCrを含有せしめたZn−Cr
系電気めっき法としては、例えば特公昭61−36078号、
特公昭58−56039号、特開昭61−270398号等の公報が公
知であるが、これらはCrの共析率が0.005〜5%までの
極めて微量である。従ってめっき液中のCr3+イオンの補
給に関しては、特に開示はないが、硫酸クロムあるいは
塩化クロム等の薬品を投入する公知の方法で対処するこ
とも不可能ではない。
(Prior art) Zn-Cr containing Cr in Zn or Zn-based alloy plating
As a system electroplating method, for example, JP-B-61-36078,
JP-B-58-56039, JP-A-61-270398, and the like are known, but these are very small amounts of eutectoids of Cr up to 0.005 to 5%. Therefore, although there is no particular disclosure regarding the replenishment of Cr 3+ ions in the plating solution, it is not impossible to cope with the known method of adding a chemical such as chromium sulfate or chromium chloride.

(発明が解決しようとする課題) 本発明者らは、耐食性を画期的に向上させるために、
Cr含有量の更に高いZn−Cr系電気めっき鋼板の製造法を
検討し、その目途を得た。しかしながら工業的に長期に
わたって安定して製造するためには、めっきで消費され
るZn2+イオンとCr3+イオンを補給し、めっき浴中の該イ
オンを所定濃度に維持できる技術が必要である。
(Problems to be Solved by the Invention) The present inventors have set out to improve the corrosion resistance remarkably.
A method for producing a Zn-Cr-based electroplated steel sheet having a higher Cr content was studied, and the aim was obtained. However, in order to industrially and stably produce over a long period of time, there is a need for a technique capable of replenishing Zn 2+ ions and Cr 3+ ions consumed in plating and maintaining the ions in the plating bath at a predetermined concentration. .

Cr3+イオンは、硫酸クロムや塩化クロムのごとき塩類
で添加すると、めっき浴内にSO4 2-イオン、Cl-イオン等
の陰イオンの濃度が増大し、めっきに支障が出る。これ
をCr2O3等の酸化物あるいは金属Crとしてめっき液に添
加することはできない。何故ならば例えばpH=1以下の
酸性浴であってもこれらは溶解しないからである。
When Cr 3+ ions are added as salts such as chromium sulfate and chromium chloride, the concentration of anions such as SO 4 2- ions and Cl ions in the plating bath increases, and plating is hindered. This cannot be added to the plating solution as an oxide such as Cr 2 O 3 or metal Cr. This is because these do not dissolve even in an acidic bath having a pH of 1 or less.

Cr(OH)3等の水酸化物あるいはCr2(CO32等の炭酸
塩としてめっき浴に添加することも考えられるが、酸性
浴に一部溶解するのみで不溶解残渣が出る。これは空気
中で不安定であって酸化物に変換し易いためである。た
とえば酸化物生成を抑止し得たとしても、原料コストが
不当に高くなるので現実的ではない。
It is conceivable to add it to the plating bath as a hydroxide such as Cr (OH) 3 or a carbonate such as Cr 2 (CO 3 ) 2, but only partially dissolves in the acidic bath, resulting in an insoluble residue. This is because they are unstable in air and easily converted to oxides. For example, even if the formation of oxides can be suppressed, it is not realistic because the raw material cost becomes unduly high.

金属Crを陽極に使用して電気的に溶解する方法は可能
であるが、陰極でめっきに消費されるCr量に対して過剰
のCrがめっき浴中に溶解するのでCr3+イオンは濃度を一
定に維持することはできない。
Although it is possible to dissolve electrically using metal Cr as the anode, the excess Cr dissolves in the plating bath with respect to the amount of Cr consumed for plating at the cathode, so the concentration of Cr 3+ ions is reduced. It cannot be kept constant.

このように従来Crめっきにおいて工業的に応用できる
効率的なCr源のめっき浴への補給方法はなかった。
As described above, there has been no efficient method of replenishing a plating source with a Cr source that can be industrially applied in Cr plating.

本発明はかかる問題点を有利に解決するためになされ
たものである。
The present invention has been made to advantageously solve such a problem.

(課題を解決するための手段) 即ち本発明は、金属Znと6価Crを含有する水溶液をZn
2+イオンとCr3+イオンを主体とする酸性めっき浴に接触
反応せしめ、Zn2+イオンとCr3+イオンとを該酸性めっき
浴へ供給しながらめっきすることを特徴とする亜鉛−ク
ロム電気めっき方法であり、また不溶解性陽極としてPb
系電極を使用し、SrあるいはBaの炭酸塩を系内に供給
し、かつCr源の一部を硫酸クロムで補給することを付加
し、また粒径10〜0.1mmの粒状の金属Znを充填した溶解
槽にめっき液と6価Crを含有する水溶液を圧入し、液流
に伴なって金属Znが流動することを抑制しつつ溶解さ
せ、循環使用し、また6価Crを含有する水溶液がクロム
酸および/またはクロム酸クロムとしたものである。
(Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides an aqueous solution containing metal Zn and hexavalent Cr.
2+ ions and Cr 3+ ions contacted reaction acidified plating bath mainly zinc characterized by plating while supplying the Zn 2+ ions and Cr 3+ ions to the acidic plating bath - chromium electric It is a plating method, and Pb is used as an insoluble anode.
Using a system electrode, supply the carbonate of Sr or Ba into the system, and replenish a part of the Cr source with chromium sulfate.Fill with granular metal Zn with a particle size of 10 to 0.1 mm. A plating solution and an aqueous solution containing hexavalent Cr are press-fitted into the dissolving tank, and dissolved while suppressing the metal Zn from flowing along with the liquid flow, and the aqueous solution containing hexavalent Cr is dissolved. Chromic acid and / or chromium chromate.

(作用) 金属Znは、酸性めっき浴中でH2ガスを発生しながら溶
解する。しかるにこの系に6価Cr,例えばクロム酸水溶
液等を添加すると、6価Crは金属Znの溶解を促進し、自
身はCr3+イオンに変換する。金属Znと6価Crとを十分接
触させると、未反応6価Crはほとんど残らずにCr3+イオ
ンが生成する。
(Action) Metal Zn dissolves in the acidic plating bath while generating H 2 gas. However, when hexavalent Cr, for example, an aqueous solution of chromic acid or the like is added to this system, hexavalent Cr promotes the dissolution of metal Zn and converts itself to Cr 3+ ions. When metal Zn and hexavalent Cr are sufficiently contacted, Cr 3+ ions are generated with almost no unreacted hexavalent Cr remaining.

金属Znは、H+イオンによる溶解と6価Crによる溶解と
の競争反応によって溶解するので、特にCr含有量の高い
Zn−Cr電気めっきを行う場合には、後者の反応の寄与率
を高めることが肝要となる。後者の反応速度は、6価Cr
イオンの金属Zn表面への拡散によって支配される。従っ
て金属Znと6価Crとの接触効率の高い溶解槽を適用する
ことが好ましい。
Metallic Zn is dissolved by a competitive reaction between dissolution by H + ions and dissolution by hexavalent Cr, so that the Cr content is particularly high.
When performing Zn-Cr electroplating, it is important to increase the contribution of the latter reaction. The latter reaction rate is hexavalent Cr
It is governed by the diffusion of ions to the metal Zn surface. Therefore, it is preferable to use a melting tank having high contact efficiency between metal Zn and hexavalent Cr.

溶解槽としては、金属Znを投入するホッパーをもち、
槽内に金属Znが充填され、めっき液および6価Cr水溶液
が流入してその液流によって金属Znとの接触をはかり、
反応後槽から流出する循環系路を有するものが連続的な
イオン補給ができるので好ましい。バッチ形式の溶解槽
も適用可能であるが、この場合接触効率を高めるため
に、振とう,撹拌,あるいは気体吹込み等の装置を付設
することが好ましい。連続型溶解槽としては、流動槽,
充填槽,タワーミル等が適用できる。
As a melting tank, it has a hopper for charging metal Zn,
The tank is filled with metal Zn, and a plating solution and a hexavalent Cr aqueous solution flow into the tank to measure contact with the metal Zn by the liquid flow,
A reactor having a circulation system flowing out of the tank after the reaction is preferable since continuous ion supply can be performed. A batch-type dissolving tank is also applicable, but in this case, it is preferable to add a device such as shaking, stirring, or gas blowing to increase the contact efficiency. As a continuous dissolution tank, a fluidized tank,
A filling tank, a tower mill, etc. can be applied.

特に、溶解能力が高く接触効率の高い溶解方法は、金
属Znを充填しめっき液および6価Cr水溶液を流入通過せ
しめるに際し、金属Znが液流に伴なって移動したり、ま
た付着H2気泡によって浮上したりしないように、金属Zn
を固定できるように、充填床の上、下部に多孔板を配設
した形式が好ましい。かくすることにより相対流速が確
保でき、接触効率を高めることができる。
In particular, the dissolving method having high dissolving ability and high contact efficiency is such that, when metal Zn is filled and a plating solution and an aqueous solution of hexavalent Cr are allowed to flow in and pass through, the metal Zn moves along with the solution flow and adheres to H 2 bubbles. Metal Zn so that it does not surface
It is preferable that a perforated plate is provided above and below the packed bed so that the fixed plate can be fixed. By doing so, the relative flow velocity can be secured, and the contact efficiency can be increased.

液流速としては、溶解槽内空塔速度0.5cm/sec以上と
なることが好ましい。より好ましくは金属Znが液流に伴
なって移動しない充填槽で、相対速度5cm/sec以上とな
ることが良い。
The liquid flow rate is preferably 0.5 cm / sec or more in the dissolving tank. More preferably, the relative velocity is 5 cm / sec or more in a filling tank in which metal Zn does not move with the liquid flow.

金属Znの形態としては、板状,粒状,粉状のものが使
用できるが、相対流速を確保することと、表面積を大き
くすることを兼ね合わせるために、径10mm〜0.1mmの粒
状が最適である。径が10mmを超えると表面積が小さくな
り、単位容積当りの溶解能力が減少し好ましくない。径
0.1mm未満では相対流速を槽全容にわたって確保するこ
とが困難になる。
As the form of metal Zn, plate-like, granular, and powdery forms can be used, but in order to secure both the relative flow rate and increase the surface area, a granular form with a diameter of 10 mm to 0.1 mm is optimal. is there. If the diameter exceeds 10 mm, the surface area becomes small, and the dissolving capacity per unit volume decreases, which is not preferable. Diameter
If it is less than 0.1 mm, it becomes difficult to secure a relative flow velocity over the entire volume of the tank.

本発明を適用するめっき液としては、例えばZn2+イオ
ン10〜150g/l,Cr3+イオン10〜150g/l,pHは3〜0.5の酸
性浴があり、陰イオンとしては、硫酸浴,塩化浴いづれ
も適用可能であり、他に無関係陽イオンとして、Na+,K
+,NH4 +,Mg2+等を含有しても影響なく、H3BO3等の緩衝
剤、あるいはポリエチレングリコール等のポリオキシア
ルキレン誘導体やSiO2等のコロイド微粒子等の特殊添加
剤を含有していても本質的な影響はない。Fe,Ni,Co,Mn,
Cu,Sn,Cd,Pb,Mo等の金属イオンは不可避的に微量はめっ
き液に混入するものであるが、少量であれば本発明の方
法は適用できる。
Examples of the plating solution to which the present invention is applied include an acid bath having a Zn 2+ ion of 10 to 150 g / l, a Cr 3+ ion of 10 to 150 g / l, and a pH of 3 to 0.5. Both chloride baths are applicable, and Na + , K
+ , NH 4 + , Mg 2+, etc., and has no effect, and contains buffering agents such as H 3 BO 3 or special additives such as polyoxyalkylene derivatives such as polyethylene glycol and colloidal fine particles such as SiO 2 Doing so has no essential effect. Fe, Ni, Co, Mn,
A small amount of metal ions such as Cu, Sn, Cd, Pb, and Mo are inevitably mixed into the plating solution, but the method of the present invention can be applied to a small amount.

6価Crイオンは、10g/l未満であれば、Zn−Crめっき
に実質的な影響はなく許容できる。溶解槽に通入させる
めっき液の温度は、常温〜80℃で適用でき、30〜70℃の
めっき温度と同範囲で操業することがより好ましい。
If the hexavalent Cr ion is less than 10 g / l, it does not substantially affect the Zn-Cr plating and is acceptable. The temperature of the plating solution passed through the melting tank can be applied at room temperature to 80 ° C., and it is more preferable to operate within the same range as the plating temperature of 30 to 70 ° C.

補給する6価Cr液は、めっき液のイオンバランス上他
の陽イオンや陰イオンを含有しないことが好ましく、ク
ロム酸,重クロム酸および/あるいはクロム酸クロムが
適用できる。クロム酸クロムは無水クロム酸にアルコー
ル類,ギ酸等の有機酸類あるいはでんぷん等の有機物を
還元剤として反応させ、6価Crの一部をCr3+に還元した
ものである。このようにして他イオンを含まず、また未
反応有機物も痕跡程度にしたものが得られる。場合によ
っては、クロム酸ナトリウム等の塩類も、Na+イオンの
バランスを変化させない範囲においては適用可能であ
る。
The hexavalent Cr solution to be replenished preferably does not contain other cations or anions due to the ion balance of the plating solution, and chromate, dichromate and / or chromate can be used. Chromium chromate is obtained by reacting chromic anhydride with organic acids such as alcohols and formic acid or organic substances such as starch as a reducing agent to reduce a part of hexavalent Cr to Cr 3+ . In this way, a product containing no other ions and having unreacted organic substances in traces can be obtained. In some cases, salts such as sodium chromate can be applied as long as the balance of Na + ions is not changed.

次にめっきセルの不溶解性陽極との関連について述べ
る。
Next, the relationship between the plating cell and the insoluble anode will be described.

不溶解性陽極は長期連続的にめっきを行っても損耗し
ないので、陽極の形状が保持され、また被めっき体であ
る鋼帯等との極間距離が一定に保持できるので、長期連
続的に一定のめっき条件で操業できる。また極間距離を
短縮できるので、液抵抗による電圧損失を極力少なくす
ることができ、更に可溶性陽極のごとく頻繁な陽極取り
替えを要しないで、生産稼動率を向上させ得る等、その
経済的利点は大きい。
The insoluble anode does not wear out even if it is plated for a long period of time, so the shape of the anode is maintained, and the distance between the electrodes and the steel plate to be plated can be kept constant. Can operate under certain plating conditions. In addition, since the distance between the electrodes can be reduced, the voltage loss due to the liquid resistance can be reduced as much as possible, and furthermore, the economical advantage that the production operation rate can be improved without requiring frequent anode replacement like a soluble anode can be obtained. large.

しかしながら不溶解性陽極を使用する場合、電流は水
の電気分解によるO2ガス発生、あるいはめっき液成分の
電解酸化反応を介して伝達される。Zn2+−Cr3+めっき浴
の場合にはCr3+イオンが酸化され、6価Crが生成する。
従って、6価Crが系内に蓄積されるので、これを還元す
ることが必要である。
However, when an insoluble anode is used, the current is transmitted through O 2 gas generation by electrolysis of water or electrolytic oxidation reaction of a plating solution component. In the case of a Zn 2+ -Cr 3+ plating bath, Cr 3+ ions are oxidized to generate hexavalent Cr.
Therefore, hexavalent Cr is accumulated in the system, and it is necessary to reduce it.

本発明は金属Znを系内に供給することによって、不溶
解性陽極から発生する6価Crも還元し、めっき浴中の6
価Cr濃度を低位に維持することも狙ったものである。か
くすることによりZn−Crめっきに不溶解性陽極が適用可
能となり、前記の利点を享受できるのである。
According to the present invention, by supplying metal Zn into the system, hexavalent Cr generated from the insoluble anode is also reduced, and 6% in the plating bath is reduced.
It also aims to keep the valence Cr concentration low. By doing so, an insoluble anode can be applied to the Zn-Cr plating, and the above advantages can be enjoyed.

この場合全めっきセルに不溶解性陽極を使用すること
がより好ましいが、場合によっては一部のセルにCr電極
等の可溶性電極を適用することもできる。金属Zn溶解時
の6価Cr還元に対する寄与率と、不溶解性陽極でのCr3+
酸化に対する電流分担率を勘案して、Crの酸化還元バラ
ンスをとれるように陽極を選定すればよい。
In this case, it is more preferable to use an insoluble anode for all the plating cells, but in some cases, a soluble electrode such as a Cr electrode may be applied to some of the cells. Contribution to hexavalent Cr reduction during dissolution of metallic Zn and Cr 3+ at insoluble anode
The anode may be selected in consideration of the current sharing ratio with respect to oxidation so that the redox balance of Cr can be obtained.

不溶解性陽極としては、PbにSn,Ag,In,Te,Tl,Sr,As,S
b,Caを合金させたPb合金系電極、あるいはPbO2電極等の
Pb系電極、PtあるいはPtにIr,Pd,Ru,Rh等を合金化させ
たPt系電極、Rh,Ruの酸化物電極等の貴金属系電極、Ta
とRu,Rh,Pd,Ir,Pt,Ni等からなる非晶質合金系電極等が
適用可能である。
As an insoluble anode, Sn, Ag, In, Te, Tl, Sr, As, S
b, Ca alloyed Pb alloy electrode or PbO 2 electrode
Pb-based electrodes, Pt-based electrodes in which Pt or Pt is alloyed with Ir, Pd, Ru, Rh, etc., noble metal-based electrodes such as Rh, Ru oxide electrodes, Ta
And an amorphous alloy-based electrode made of Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ni, or the like.

このうちPb系電極は経済的に最も有利であり、硫酸塩
系のめっき浴に専ら使用されるが、めっき浴中に微量の
Pbが溶解する。Zn−Crめっきにおいては、浴中Pb濃度が
3ppmを超えると、めっき密着性が劣化する傾向が現われ
るので好ましくない。そこでSrおよび/あるいはBaの炭
酸塩を浴中に投入し、硫酸塩として沈澱する時にPbを共
沈する作用を利用してPbを除去できる。Zn−Crめっきに
おいて、Srおよび/あるいはBa炭酸塩の作用は、Pb除去
以外に硫酸イオン除去として有効に利用できるのであ
る。即ち、めっきによってZn2+イオン,Cr3+イオンが消
費されると、その対イオンとしての硫酸イオンが蓄積
し、長期連続めっきに支障をきたす。この過剰硫酸イオ
ンに相当する金属イオンを、金属Znと6価クロムで補給
する訳であるが、Srおよび/あるいはBaの硫酸塩として
沈澱し、硫酸イオンが系外に除去されることにより、Cr
源をCr2(SO43あるいはCr(OH)(SO4)等の硫酸塩と
して一部補給することが可能となり、金属Zn溶解時の6
価Cr還元に関わる負荷を軽減することが可能になる。
Of these, Pb-based electrodes are the most economically advantageous and are used exclusively in sulfate-based plating baths, but trace amounts of
Pb dissolves. In Zn-Cr plating, the Pb concentration in the bath is
If it exceeds 3 ppm, the plating adhesion tends to deteriorate, which is not preferable. Therefore, Sb and / or Ba carbonate is put into the bath, and Pb can be removed by utilizing the action of co-precipitating Pb when precipitating as sulfate. In Zn-Cr plating, the action of Sr and / or Ba carbonate can be effectively used as sulfate ion removal in addition to Pb removal. That is, when Zn 2+ ions and Cr 3+ ions are consumed by plating, sulfate ions as counter ions accumulate, which hinders long-term continuous plating. The metal ions corresponding to the excess sulfate ions are replenished with the metal Zn and hexavalent chromium, but precipitate as Sr and / or Ba sulfate and the sulfate ions are removed out of the system.
The source can be partially replenished as a sulfate such as Cr 2 (SO 4 ) 3 or Cr (OH) (SO 4 ), and 6
It is possible to reduce the load related to the valence Cr reduction.

次に本発明のめっきプロセス態様例を、第1図によっ
て説明する。
Next, an example of a plating process according to the present invention will be described with reference to FIG.

1は不溶解性陽極を使用するめっきセル、2は不溶解
性陽極、3は被めっき対象である鋼帯であって、めっき
セル1は複数個ある。
1 is a plating cell using an insoluble anode, 2 is an insoluble anode, 3 is a steel strip to be plated, and there are a plurality of plating cells 1.

4は可溶性陽極を使用するめっきセル、5は可溶性陽
極であり、該めっきセル4は0個ないし複数個ある。
4 is a plating cell using a soluble anode, 5 is a soluble anode, and there are zero or more plating cells 4.

循環タンク6からめっき液をめっきセル1あるいは1
と4に送り、電流を流してめっきをし、めっき液を循環
タンク6に戻し、再び循環させる。一方溶解槽7に金属
Znをホッパー8から投入充填し、循環タンク6からめっ
き液を供給するとともに、貯槽9から6価Crをめっき液
に供給混合して溶解槽7に通す。ここで6価Crは金属Zn
に接触してCr3+イオンに変換し、同時にZnは溶解してZn
2+イオンになる。溶解槽7を通過し、イオン補給された
めっき液は、沈静槽10に導かれる。更にホッパー11から
Srおよび/あるいはBa炭酸塩粉末が沈静槽10に投入さ
れ、硫酸塩となって沈澱する。沈澱はフィルター12によ
って系外に除去される。沈静槽10からめっき液は循環タ
ンク6に戻り、循環使用される。循環タンク6内のめっ
き液は、めっきセル1系統での金属イオン消費に相当す
る量を溶解槽7系統から補給され、所定濃度に維持させ
る。
Transfer the plating solution from the circulation tank 6 to the plating cell 1 or 1
And 4, the plating solution is plated by passing an electric current, and the plating solution is returned to the circulation tank 6 and circulated again. On the other hand, metal
Zn is charged and charged from a hopper 8, a plating solution is supplied from a circulation tank 6, and hexavalent Cr is supplied to and mixed with the plating solution from a storage tank 9 and passed through a melting tank 7. Here, hexavalent Cr is metal Zn
To convert it into Cr 3+ ions, while simultaneously dissolving Zn
Become 2+ ions. The plating solution, which has passed through the dissolving tank 7 and has been ion-supplied, is guided to the settling tank 10. From hopper 11
The Sr and / or Ba carbonate powder is put into the settling tank 10 and becomes sulfate and precipitates. The precipitate is removed out of the system by the filter 12. The plating solution returns from the settling tank 10 to the circulation tank 6 and is used for circulation. The plating solution in the circulation tank 6 is supplied from the dissolution tank 7 in an amount corresponding to the consumption of metal ions in one plating cell system, and is maintained at a predetermined concentration.

第2図には、めっき液と6価Crを圧入し液流に伴って
金属Znが流動することを抑制した溶解槽の態様例を示
す。
FIG. 2 shows an embodiment of a melting tank in which a plating solution and hexavalent Cr are press-fitted and metal Zn is prevented from flowing with the solution flow.

金属Zn粒13をホッパー8から投入し、溶解槽7内へ充
填する。金属Zn粒13は多孔板14と加圧板15とで挟まれ、
液流で流動しないようになっている。めっき液は供給管
16から加圧導入され、槽7内で金属Zn粒13と反応し、排
出口17から排出して第1図に示す沈静槽10へ導く。加圧
板15は金属Zn粒投入時には、駆動装置18の作動によりガ
イドバー19、ロット20を介して上部に引きあげられ、投
入後下降し、金属Zn粒13頂部に接触し、モータ21により
回転し、ならした後加圧する。かくすることにより、金
属Zn粒13の充填高さを均一化して加圧することができ
る。
Metal Zn particles 13 are charged from the hopper 8 and filled into the melting tank 7. Metal Zn particles 13 are sandwiched between a perforated plate 14 and a pressing plate 15,
It does not flow in the liquid flow. Plating solution supply pipe
The pressure is introduced from 16, reacts with the metal Zn particles 13 in the tank 7, is discharged from the discharge port 17, and is guided to the settling tank 10 shown in FIG. The pressurizing plate 15 is pulled up through the guide bar 19 and the lot 20 by the operation of the driving device 18 when the metal Zn particles are charged, descends after the charging, contacts the top of the metal Zn particles 13, and is rotated by the motor 21, Then pressurize. By doing so, the filling height of the metal Zn particles 13 can be made uniform and pressurized.

以上述べたように、本発明を適用することによりめっ
き温度30〜70℃,電流密度50A/dm2以上,相対流速30〜2
00m/分の条件で、Cr含有量5〜40%に及ぶ高耐食性Zn−
Crめっき鋼板が安定に長期連続して製造することができ
る。
As described above, by applying the present invention, a plating temperature of 30 to 70 ° C., a current density of 50 A / dm 2 or more, and a relative flow rate of 30 to 2
Under the condition of 00 m / min, high corrosion resistance Zn-
Cr-plated steel sheets can be manufactured stably and continuously for a long time.

(実施例1) Zn2+=107g/l,Cr3+=40g/l,Na+=14g/l,ポリエチレン
グリコール(分子量:1500)=2g/lで、硫酸を陰イオン
とするpH=1.3の浴からPb−4%Sn電極を陽極として、
電流密度150A/dm2,流速60m/分,浴温50℃の条件で1万
クローン/lまでの連続めっきをおこなった。鋼板上のめ
っき層の組成はCr15%残部Znであった。1万クローン/l
負荷後のめっき浴中のCr6+は0.57g/lに増加していた。
Example 1 Zn 2+ = 107 g / l, Cr 3+ = 40 g / l, Na + = 14 g / l, polyethylene glycol (molecular weight: 1500) = 2 g / l, pH = 1.3 using sulfuric acid as an anion From the bath, the Pb-4% Sn electrode was used as the anode,
Continuous plating up to 10,000 clones / l was performed under the conditions of a current density of 150 A / dm 2 , a flow rate of 60 m / min, and a bath temperature of 50 ° C. The composition of the plating layer on the steel sheet was Cr 15% balance Zn. 10,000 clones / l
Cr 6+ in the plating bath after loading increased to 0.57 g / l.

次いでめっき浴1当り1.8gの金属Zn粉末と、Cr6+
して0.3gに相当するCrO3水溶液を添加して50℃で充分撹
拌し、溶解せしめた。溶解後のCr6+は0.1g/l以下であ
り、Zn2+およびCr3+イオン濃度はほゞ初期の濃度に回復
した。
Next, 1.8 g of metal Zn powder per plating bath and a CrO 3 aqueous solution equivalent to 0.3 g as Cr 6+ were added, and sufficiently stirred at 50 ° C. to dissolve. The Cr 6+ after dissolution was 0.1 g / l or less, and the Zn 2+ and Cr 3+ ion concentrations recovered to almost the initial concentrations.

液量を調整した後再び上記と同一条件で連続めっきを
1万クローン/lまで行い、上記と同一条件でイオン補給
操作を行い、このようなサイクルを繰返して60万クロー
ン/lまでの負荷をかけた。なおこの間ドラグアウト等に
よる添加成分の若干の変動の補正は試薬で行なった。
After adjusting the liquid volume, continuous plating was performed again to 10,000 clones / l under the same conditions as above, ion replenishment was performed under the same conditions as above, and such a cycle was repeated to reduce the load to 600,000 clones / l. I took it. During this time, slight fluctuations in the added components due to drag-out and the like were corrected with the reagent.

60万クローン/lまでのめっき層の組成は、ほぼCr15
%,残部Znと安定して推移し、めっき外観も良好で変化
はなかった。
The composition of the plating layer up to 600,000 clones / l is almost Cr15
%, The balance was Zn, and the plating appearance was good with no change.

イオン補給回復後のZn2+イオンおよびCr3+イオン濃度
は、ほぼ初期と同じであり、Cr6+イオンは0.1g/l以下で
あって、濃度増大の傾向は認められなかった。
The Zn 2+ ion and Cr 3+ ion concentrations after the recovery of ion supplementation were almost the same as those at the initial stage , and the Cr 6+ ion was 0.1 g / l or less, and no tendency to increase the concentration was observed.

(実施例2) Zn2+=84g/l,Cr3+=49g/l,Na+=14g/l,ポリエチレン
グリコール(分子量:1500)=2g/lで、硫酸を陰イオン
とするpH=1.2の浴からPt電極を陽極として、電流密度1
00A/dm2,流速60m/分,浴温50℃の条件で1万クローン/
lまでの連続めっきをおこなった。鋼板上のめっき層の
組成はCr15%,残部Znであった。1万クローン/l負荷後
のめっき浴中のCr6+濃度は0.1g/l以下であった。
(Example 2) Zn 2+ = 84 g / l, Cr 3+ = 49 g / l, Na + = 14 g / l, polyethylene glycol (molecular weight: 1500) = 2 g / l, pH = 1.2 using sulfuric acid as an anion Current density 1
Under the conditions of 00A / dm 2 , flow rate of 60m / min, and bath temperature of 50 ° C, 10,000 clones /
Continuous plating up to l was performed. The composition of the plating layer on the steel sheet was 15% Cr and the balance was Zn. The Cr 6+ concentration in the plating bath after loading 10,000 clones / l was 0.1 g / l or less.

次いでめっき浴1当り1.8gの金属Zn粉末と、Cr分と
して0.3gに相当するクロム酸クロム水溶液を添加して50
℃で充分撹拌し、溶解せしめた。クロム酸クロム水溶液
は無水クロム酸をでんぷんを用いて部分的に還元したも
のであり、全Cr中30%がCr3+で、残部Cr6+である。溶解
反応後のCr6+は0.1g/l以下であり、Zn2+およびCr3+イオ
ン濃度はほゞ初期の濃度に回復した。
Next, 1.8 g of metal Zn powder per plating bath and an aqueous solution of chromium chromate equivalent to 0.3 g as Cr content were added to the solution, and 50
The mixture was sufficiently stirred at ℃ to dissolve. The chromium chromate aqueous solution is obtained by partially reducing chromic anhydride using starch, and 30% of the total Cr is Cr 3+ and the balance is Cr 6+ . The Cr 6+ after the dissolution reaction was 0.1 g / l or less, and the Zn 2+ and Cr 3+ ion concentrations recovered to almost the initial concentrations.

液量を調整した後再び上記と同一条件で連続めっきを
1万クローン/lまで行い、上記と同一条件でイオン補給
操作を行い、このようなサイクルを繰返して60万クロー
ン/lまでの負荷をかけた。なおこの間ドラグアウト等に
よる添加成分の若干の変動の補正は試薬で行った。
After adjusting the liquid volume, continuous plating was performed again to 10,000 clones / l under the same conditions as above, ion replenishment was performed under the same conditions as above, and such a cycle was repeated to reduce the load to 600,000 clones / l. I took it. During this time, slight fluctuations in the added components due to drag-out and the like were corrected with the reagent.

60万クローン/lまでのめっき層の組成は、ほぼCr15
%,残部Znと安定して推移し、めっき外観も良好で変化
はなかった。
The composition of the plating layer up to 600,000 clones / l is almost Cr15
%, The balance was Zn, and the plating appearance was good with no change.

イオン補給回復後のZn2+イオンおよびCr3+イオン濃度
は、ほぼ初期と同じであり、Cr6+イオンは0.1g/l以下で
あって、濃度増大の傾向は認められなかった。
The Zn 2+ ion and Cr 3+ ion concentrations after the recovery of ion supplementation were almost the same as those at the initial stage , and the Cr 6+ ion was 0.1 g / l or less, and no tendency to increase the concentration was observed.

(実施例3) Zn2+=84g/l,Cr3+=49g/l,Na+=14g/l,ポリエチレン
グリコール(分子量:1500)=2g/lで、硫酸を陰イオン
とするpH=1.2の浴からPb−1%Ag電極を陽極として、
電流密度150A/dm2,流速60m/分,浴温50℃の条件で1万
クローン/lまでの連続めっきをおこなった。鋼板上のめ
っき層の組成はCr15%,残部Znであった。1万クローン
/l負荷後のめっき浴中のCr6+は0.76g/lに増加してい
た。浴中Pb濃度は14ppmであった。
(Example 3) Zn 2+ = 84 g / l, Cr 3+ = 49 g / l, Na + = 14 g / l, polyethylene glycol (molecular weight: 1500) = 2 g / l, pH = 1.2 using sulfuric acid as an anion Pb-1% Ag electrode from the bath
Continuous plating up to 10,000 clones / l was performed under the conditions of a current density of 150 A / dm 2 , a flow rate of 60 m / min, and a bath temperature of 50 ° C. The composition of the plating layer on the steel sheet was 15% Cr and the balance was Zn. 10,000 clones
Cr 6+ in the plating bath after / l loading increased to 0.76 g / l. The Pb concentration in the bath was 14 ppm.

次いでめっき浴1当り1.8gの金属Zn粉末を添加し
て,50℃で充分撹拌して溶解せしめた。更にCr分として
0.3gに相当する硫酸クロム水溶液を添加し、次いでSrCO
3粉末を1当り1.6g投入して撹拌溶解した。浴調整後
のCr6+は0.1g/l以下であり、Pbは1ppm以下であった。Zn
2+およびCr3+イオン濃度はほゞ初期の濃度に回復した。
Next, 1.8 g of metal Zn powder was added per plating bath, and the mixture was sufficiently stirred at 50 ° C. to dissolve. Furthermore, as Cr content
Add an aqueous solution of chromium sulfate equivalent to 0.3 g, then add SrCO
1.6 g of 3 powders were charged and dissolved by stirring. Cr 6+ after bath adjustment was 0.1 g / l or less, and Pb was 1 ppm or less. Zn
The 2+ and Cr 3+ ion concentrations returned to near-initial concentrations.

液量を調整して再び上記と同一条件で連続めっきを1
万クローン/lまで行い、上記と同一条件でイオン補給操
作を行い、このようなサイクルを繰返して60万クローン
/lまでの負荷をかけた。なおこの間ドラグアウト等によ
る添加成分の若干の変動の補正は試薬で行った。
Adjust the liquid volume and repeat continuous plating under the same conditions as above.
Perform ion replenishment operation under the same conditions as above, and repeat this cycle to 600,000 clones / l.
Load up to / l. During this time, slight fluctuations in the added components due to drag-out and the like were corrected with the reagent.

60万クローン/lまでのめっき層の組成は、ほぼCr15
%,残部Znと安定して推移し、めっき外観も良好で変化
はなかった。イオン補給回復後のZn2+イオンおよびCr3+
イオン濃度は、ほぼ初期と同じであり、Cr6+は0.1g/l以
下であって、濃度増大の傾向は認められなかった。
The composition of the plating layer up to 600,000 clones / l is almost Cr15
%, The balance was Zn, and the plating appearance was good with no change. Zn 2+ ions and Cr 3+ after recovery from ion supplementation
The ion concentration was almost the same as in the initial stage, and the content of Cr 6+ was 0.1 g / l or less, and no tendency to increase the concentration was observed.

(実施例4) 第2図に示す塔径500mmの充填槽に、粒径2mmの金属Zn
粒330kgを高さ約300mmに充填した。
(Example 4) Metal Zn having a particle diameter of 2 mm was placed in a packed tank having a tower diameter of 500 mm shown in FIG.
330 kg of grains were filled to a height of about 300 mm.

補給用のクロム酸とめっき液を上流で予め混合し、ポ
ンプ圧7kg/cm2,流速3m2/分で充填槽に供給した。こ
の場合空塔速度は25cm/秒に相当する。供給液の組成
は、Zn2+=80g/l,Cr3+=40g/l,Na+=14g/l,クロム酸はC
r6+として0.2g/l,ポリエチレングリコール(分子量150
0)=1.5g/lで硫酸を陰イオンとし、pH=1.0である。
Chromic acid for replenishment and the plating solution were previously mixed upstream and supplied to the filling tank at a pump pressure of 7 kg / cm 2 and a flow rate of 3 m 2 / min. In this case, the superficial velocity corresponds to 25 cm / sec. The composition of the feed solution is Zn 2+ = 80 g / l, Cr 3+ = 40 g / l, Na + = 14 g / l, and chromic acid is C
As r 6+ 0.2g / l, polyethylene glycol (molecular weight 150
0) = 1.5 g / l and sulfuric acid as anion, pH = 1.0.

1時間の連続運転で、金属Znの溶解量は36kg,出口の
クロム酸濃度はCr6+として0.1g/l以下であった。溶解し
たZnの約90%が6価Crの還元に寄与したことになる。
After one hour of continuous operation, the dissolved amount of metal Zn was 36 kg, and the chromic acid concentration at the outlet was 0.1 g / l or less as Cr 6+ . About 90% of the dissolved Zn contributed to the reduction of hexavalent Cr.

(発明の効果) 以上述べたように本発明による電気めっき方法によ
り、耐食性の優れたCr含有量の高いZn−Cr電気めっき鋼
板を、安定な品質で長時間連続して製造することができ
る。
(Effects of the Invention) As described above, the electroplating method according to the present invention enables continuous production of a Zn-Cr electroplated steel sheet having excellent corrosion resistance and high Cr content with stable quality for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のめっきプロセスの一例を示すブロック
図、第2図は溶解槽の一例を示す側断面図である。 1,4…めっきセル、2…不溶解性陽極、3…鋼帯、5…
可溶性陽極、6…循環タンク、7…溶解槽、8,11…ホッ
パー,9…貯槽、10…沈静槽、12…フィルター、13…金属
Zn粒、14…多孔板、15…加圧板、17…排出口、18…加圧
板の駆動装置。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a plating process of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view showing an example of a melting tank. 1,4 ... Plating cell, 2 ... Insoluble anode, 3 ... Steel strip, 5 ...
Soluble anode, 6… circulation tank, 7… dissolution tank, 8,11… hopper, 9… storage tank, 10… settling tank, 12… filter, 13… metal
Zn particle, 14 ... perforated plate, 15 ... press plate, 17 ... outlet, 18 ... drive device for press plate.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属Znと6価Crを含有する水溶液をZn2+
オンとCr3+イオンを主体とする酸性めっき浴に接触反応
せしめ、Zn2+イオンとCr3+イオンとを該酸性めっき浴へ
供給しながらめっきすることを特徴とする亜鉛−クロム
電気めっき方法。
1. A an aqueous solution containing the metal Zn and hexavalent Cr contacted response to acidic plating bath composed mainly of Zn 2+ ions and Cr 3+ ions, the acidic and Zn 2+ ions and Cr 3+ ions A zinc-chromium electroplating method, wherein plating is performed while supplying the solution to a plating bath.
【請求項2】不溶解性陽極としてPb系電極を使用し、Sr
あるいはBaの炭酸塩を系内に供給し、かつCr源の一部を
硫酸クロムで補給することを付加した請求項(1)記載
の亜鉛−クロム電気めっき方法。
2. A method using a Pb-based electrode as an insoluble anode,
The zinc-chromium electroplating method according to claim 1, further comprising supplying a carbonate of Ba into the system and supplementing a part of the Cr source with chromium sulfate.
【請求項3】粒径10〜0.1mmの粒状の金属Znを充填した
溶解槽にめっき液と6価Crを含有する水溶液を圧入し、
液流に伴って金属Znが流動することを抑制しつつ溶解さ
せ、循環使用する請求項(1)記載の亜鉛−クロム電気
めっき方法。
3. A plating solution and an aqueous solution containing hexavalent Cr are pressed into a dissolution tank filled with granular metal Zn having a particle size of 10 to 0.1 mm,
The zinc-chromium electroplating method according to claim 1, wherein the metal Zn is dissolved while being suppressed from flowing along with the liquid flow, and is recycled.
【請求項4】6価Crを含有する水溶液がクロム酸および
/またはクロム酸クロムである請求項(1)記載の亜鉛
−クロム電気めっき方法。
4. The zinc-chromium electroplating method according to claim 1, wherein the aqueous solution containing hexavalent Cr is chromate and / or chromium chromate.
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