JP2656917B2 - 線材連続電気めっきの前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、線材連続電気めっきラインにおいて、水の
電気分解により電極たる線材の表面に発生する気泡を利
用して線材表面の洗浄およびスケールの除去を行う線材
連続電気めっきの前処理方法に関する。

［従来の技術］ 一般に線材の表面には油脂などの有機物が付着してい
たり、スケール（酸化物層）が生じていたりする。

線材表面をこのような有機物や、スケールが覆ってい
るままの状態で電気めっきを施すと、密着不良ないしは
無めっきの原因となる。

そのため電気めっきの前処理として、このような有機
物やスケールを除去することが必要である。

即ち、前処理には電解による脱脂と酸洗があり、脱脂
はさらに線材表面が陰極になる陰極脱脂と逆に陽極にな
る陽極脱脂とに分けられる。

陰極脱脂は表面に付着している油脂類をアルカリ水溶
液中で鹸化し、さらに線材表面に発生する水素の撹拌効
果により液中に分散させる。

また陽極脱脂はアルカリ水溶液中で油脂を酸化分解し
乳化させる。電解酸洗は表面の酸化物層を除去しめっき
の密着性を向上させるものであるが、陽極脱脂でもアル
カリ中でのエッチング作用により密着性を向上させるこ
とができる。

従来、線材連続電気めっきの前処理は、第３図に示す
ように、矢印方向に流れている線材12を各々固定電極７
と９と持つアルカリ槽１と酸槽５に浸漬し、アルカリ槽
１中の線材12を陰極となるように、酸槽５中の線材12を
陽極となるように電源14により電圧を印加して線材表面
の洗浄、スケールの除去を行っていた。

しかし、この方法では短時間で充分な洗浄及びスケー
ル除去、エッチングの効果を得ることは困難であり、そ
のため、全体の印加電圧を高くする必要があった。

しかし、印加電圧を高くすると、脱脂洗浄効果は上が
るが酸槽中で線材からの溶出金属粉が多く発生し、その
除去作業を頻繁に行わねばらなず多大は手間がかかると
もに、線材がエッチング過多となり、線材素地を粗くし
てめっき後の外観に悪影響を与えるという欠点があっ
た。

脱脂洗浄効果のみを得る方法として槽長を長くとり処
理液浸漬時間を長くすることや、PR法を応用して周期的
逆電流を印加することが考えられるが、前者は、高速め
っきラインにおいては十分な洗浄効果を得るために槽長
をかなり長くとらなければならず、スペース上の制限を
受けたりコスト高くなったりして実現性に乏しく、酸槽
中で高電圧密度であるためエッチング過多となり素地を
粗くしてしまうこと、後者は酸槽中で線材表面に溶出金
属の再析出を伴ない、めっき後の特性に悪影響を与え、
かつPR用電源が高価なためコストが上昇するという欠点
がありいずれも適切な方策ではない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消
し、高速で線材表面の高い洗浄効果を発揮し、めっき面
を平滑に保つようなエッチング量に調節することが容易
に可能でかつ低コストな線材連続電気めっきの前処理方
法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的は、以下の本発明によって達成され
る。

すなわち本発明は、隣接して配置された少なくとも２
つのアルカリ槽と少なくとも１つの酸槽に電圧を印加
し、前記少なくとも２つのアルカリ槽に線材を通し、し
かも、そのうちの少なくとも１つのアルカリ槽に前記線
材を複数回通すことにより、線材表面を陰極アルカリ洗
および陽極アルカリ洗した後、前記酸槽に前記線材を通
して線材の電気めっきの前処理を行うことを特徴とする
線材連続めっきの前処理方法である。

また、アルカリ槽と３槽には共用電源または個別の電
源を用いて電圧を印加することができる。

以下本発明の線材連続電気めっきの前処理方法を添付
図面に示す好適実施例について詳細に説明する。

第１図および第２図は、２つのアルカリ槽１、３と１
つの酸槽５を配置した本発明の実施例を示す線図であ
る。

アルカリ槽１および３には、水酸化ナトリウム、炭酸
ナトリウム等を主成分とするアルカリ性処理液２および
４が満されている。このアルカリ性処理液２、４にはキ
レート剤を含有させることが好ましいが、リン酸塩、ケ
イ酸塩のみでも可能である。

酸槽５には、硫酸、塩酸等の酸性処理液６が満されて
いる。

各槽１、３および５の底部には、各々固定電極７、８
および９が設置されている。そして固定電極７と８の間
には電源13が固定電極７側をプラスとして、固定電極７
と９の間には固定電極７側をプラスとして電源14が設置
されている。

本発明の線材連続電気めっきの前処理方法は、このよ
うな構成の装置を用いて行われるのが好ましい。

第１図に示す場合には、同図中の矢印方向に連続して
流れている線剤12はアルカリ槽１のアルカリ性処理液２
中に浸漬され、次いでアルカリ槽３のアルカリ性処理液
４中に浸漬される。アルカリ槽３を出た線材12はターン
プーリー10によりその方向を逆方向に転換し、アルカリ
槽１及び３の外を回って再びターンプーリー11によりそ
の方法を逆方向に転換し、アルカリ性処理液２、次いで
アルカリ性処理液４に浸漬される。

また、ターンプーリー10により方向転換された線材12
は、アルカリ槽１及び３の外を回らずに、アルカリ性処
理液４、次いでアルカリ性処理液２に浸漬されてターン
プーリー11に到達してもよい。

このようにターンプーリー10および11を経て連続進行
する線材12はその一方向あるいは両方向においてアルカ
リ性処理液中を複数回通過する。

線材12はアルカリ性処理液中に浸漬されると、線材表
面に付着した油脂等はけん化され、水溶化して線材表面
から離脱する。

さらに電極13、14の配置条件から、アルカリ槽１では
線材が陰極となる陰極アルカリ洗、アルカリ槽３では線
材が陽極となる陽極アルカリ洗が行われる。即ちアルカ
リ性処理液２中では線材12の表面は陰極となり、H₂ガス
の気泡の活発な発生により線材表面の付着機物のはね出
しおよび酸化物層（スケール）の還元除去が行われる。
アルカリ性処理液４中では線材12の表面は陽極となり、
O₂ガスの気泡の発生により主に有機物の酸化分解が行わ
れる。

本発明の電気めっきの前処理方法では線材12が何回か
の方向転換を繰り返して複数回アルカリ性処理液に浸漬
されるので、線材12が高速で流れている場合でも、浸漬
時間を長くとることができ、さらに高速で繰り返し還元
・酸化がなされるため、前記機能を十分に発揮し、線材
表面の良好な洗浄、スケールの除去が行われる。

一方、第２図に示すように、ターンプーリー10、11が
アルカリ槽３の前後にあり、線材12がアルカリ処理液４
中に複数回浸漬される場合も本発明に包含されるもので
あり、特に陽極アルカリ洗における前記同様の機能を十
分に発揮する。

なお第１図、第２図の例と異なり、陰極アルカリ洗と
陽極アルカリ洗の順序を逆にした構成の装置にて線材の
前処理を行うことも本発明に包含される。

第１図、第２図に示すようにアルカリ槽１、３に繰り
返し浸漬された線材12は、酸槽５に満たされている酸性
処理液６に浸漬され、アルカリ槽で線材12表面に生じた
親水性アルカリ被膜を中和除去し、線材表面の活性化が
なされる。

上述した例では、電源はアルカリ槽および酸槽で共用
しているが、このようなアルカリ槽１、３と酸槽５には
個別の電源を用いて電圧を印加することもできる。

第１図、第２図に示す配線例及び電圧の印加方法を説
明する。

電源13のプラス端子は固定電極７へ、マイナス端子は
固定電極８へ接続する。電源14のプラス端子は固定電極
７へ、マイナス端子は固定電極９へ接続する。

第１図および第２図においては電源13の電圧を高くし
（電流を多くし）電源14の電圧を低くし（電流を少なく
し）て、アルカリ槽１、３へ供給する電力の大半を電源
13に担持させると酸槽５への印加電圧が少なくなり（０
に近づけることも可能）十分な線材表面の洗浄効果が得
られるとともに、エッチング量をコントロールできエッ
チング過多を防止することができる。

従来では第３図に示すごとく、アルカリ槽１と酸槽５
の電極７および９への電圧の印加は単一の電源によって
行っていたため、洗浄効果とエッチング量の抑制を両立
させることは困難であったが、本発明では共用電源を用
いたりあるいは電源を個別に配置し各々の電圧を選定し
て、高い洗浄効果を確保しつつエッチング量を調節する
ことができる。

このように電源13および14の電圧を調節して陰極アル
カリ洗を行うアルカリ槽１中の線材12の電流密度を30A/
dm²以上とすることが好ましい。この電流密度が30A/dm²
未満であると、洗浄効果が劣るからである。

また陽極アルカリ洗を行なうアルカリ槽３中の線材12
の電流密度は5A/dm²以下とすることが好ましい。

この電源密度が5A/dm²を越えると洗浄効果が低くなり
素地溶出量が増大するからである。

以上、第１図、第２図に示す本発明の好適例について
説明したが、これに限らず、処理槽の数や配置、各処理
槽の処理液の選定、線材の走行速度、線材の方向転換の
手段及び浸漬回数、各処理槽に設けられた電極の形成及
びその電極への印加方法、電源の接続方法等は任意に可
能であり、諸条件により適宜選択決定される。

［実施例］ （実施例１） 線材連続電気めっきラインの進行方向に向ってアルカ
リ槽Ａ、アルカリ槽Ｂおよび酸層を順次配置し、以下の
条件の下で線材表面の洗浄及びスケールの除去を行っ
た。

（ａ）槽長 アルカリ槽A:0.3m アルカリ槽B:1.2m 酸槽 :0.5m （ｂ）処理液 アルカリ槽A:PH＝13.5 液温40℃ アルカリ槽B:PH＝12.0 液温40℃ 酸槽（硫酸）:12vol％ PH＝1.0 液温10〜20℃ （ｃ）線材 仕様：銅線 径0.45mm 走行速度:30〜200m/minの範囲で変化 浸漬回数：アルカリ槽Ａ、Ｂ各２回 酸槽１回 （ｄ）通電条件 使用電源：サイリスタ整流器（形式20V、100A、３相全
波定電流制御整流器）２個 配線方法：第１図に示すものと同様 線材の電流密度：アルカリ槽Ａ中で40A/dm² アルカリ槽Ｂ中で2A/dm² 酸槽中で60A/dm² （比較例１） 線材連続電気めっきラインの進行方向に向ってアルカ
リ槽および酸層を順次配置し、以下の条件の下で線材表
面の洗浄及びスケールの除去を行った。

（ａ）槽長 アルカリ槽:1.5m 酸槽 :0.5m （ｂ）処理液 アルカリ槽:PH＝13.5 酸槽 :PH＝1.0 （ｃ）線材 仕様および進行速度は実施例１と同様。

浸漬回数：アルカリ槽、酸槽各１回 （ｄ）通電条件 使用電源：サイリスタ整流器（形式20V、100A、３相全
波定電流制御整流器）１個 配線方法：第３図に示すものと同様 線材の電流密度：アルカリ槽中で30A/dm² 酸槽中で90A/dm² 上記の条件の下で線材表面の洗浄およびスケールの除
去を行った結果を第４図のグラフに示す。

なお、線材表面の洗浄結果の判定は水濡れ接触角測定
法によって行った。

第４図のグラフからわかるように、比較例１（従来方
法）では線材進行速度が50m/minから洗浄効果が低下し
始め、120m/minを越えると洗浄効果がほとんどなくなる
のに対し、実施例１（本発明の方法）では線材進行速度
が150m/min程度まで上げてもなお高い洗浄効果を維持す
ることができる。

［発明の効果］ 本発明の線材連続電気めっきの前処理方法は、アルカ
リ槽に対してのみ線材の走行方向を転換させてその処理
液中に線材を複数回浸漬するので低速はもちろんのこと
高速で流れる線材に対しても浸漬経路を長くとり、高い
洗浄効果を発揮することができる上、印加電圧を高める
必要がないので酸槽でのエッチング過多の問題も解消で
き、品質の向上および生産性の向上を図ることができ
る。特に隣接配置した２以上のアルカリ槽により陰極ア
ルカリ洗と陽極アルカリ洗で繰り返し還元・酸化を行う
ので、上記効果は顕著である。

さらに電源の配置を選定して線材のエッチング量を適
正にする電圧を各処理槽に設けられた電極に印加するこ
とで、めっき前の線材表面を平滑なものとし、めっき後
の製品の品質を向上することができる。

そして、本発明に用いる装置類が簡単で安価なもので
あるため、低コストで優れた洗浄処理を実現することが
できる。

また主にアルカリ性処理液にて線材表面の洗浄を行え
ば、酸洗において発生する酸霧のため装置類の腐食等の
害を生ずることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の線材連続電気めっきの
前処理方法を示す線図である。 第３図は、従来の線材連続電気めっきの前処理方法を示
す線図である。 第４図は、実施例（本発明の方法）および比較例（従来
の方法）における線材進行速度と洗浄効果の関係を示す
グラフである。 符号の説明 １、３……アルカリ槽、２、４……アルカリ性処理液、
５……酸槽、６……酸性処理液 ７、８、９……固定電極、10、11……ターンプーリー、
12……線材、13、14……電源

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隣接して配置された少なくとも２つのアル
   カリ槽と少なくとも１つの酸槽に電圧を印加し、前記少
   なくとも２つのアルカリ槽に線材を通し、しかも、その
   うちの少なくとも１つのアルカリ槽に前記線材を複数回
   通すことにより、線材表面を陰極アルカリ洗および陽極
   アルカリ洗した後、前記酸槽に前記線材を通して線材の
   電気めっきの前処理を行うことを特徴とする線材連続電
   気めっきの前処理方法。
2. 【請求項２】前記アルカリ槽と前記酸槽には共用する電
   源を用いて電圧を印加し、アルカリ槽に印加する電圧を
   酸槽に印加する電圧より大きくする特許請求の範囲第１
   項に記載の線材連続電気めっきの前処理方法。
3. 【請求項３】前記アルカリ槽と前記酸槽には個別の電源
   を用いて電圧を印加する特許請求の範囲第１項に記載の
   線材連続電気めっきの前処理方法。