JP2774852B2 - 改良されたプレートアノード - Google Patents

改良されたプレートアノード

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    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
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Description

【発明の詳細な説明】 大きな物体の連続的な電気化学的被覆(例えば鋼コイ
ルのめっき)に対して非犠牲アノードを使用することは
よく知られている。代表的な電着プロセスは電気亜鉛め
っきである。このような電着の場合、支持体金属(例え
ば、コイルから供給されるシートの形態の鋼)に対し、
しばしば高い線速度で電気化学的被覆プロセスが施され
る。このようなプロセスに対するアノードを設計する場
合、電解質の流れだけでなく他の動力学等の特性も考慮
に入れなければならない、ということが知られている。
例えば米国特許第4,642,173号明細書には、電気亜鉛
めっき操作に対する高エネルギー要件だけでなく、電解
質の流れパターンの調整と方向づけをも考慮することに
よって設計された電極が開示されている。該特許に記載
の構造物においては、電流供給ポスト(a current feed
post)に取り付けられたシート・コネクター(sheet c
onnectors)上にて、延伸板状(elongated lamellar)
アノードが棒状の電流分配器の近くに位置せしめられて
いる。
さらに電解による電気亜鉛めっき操作においては、プ
レート状のアノードを使用することが知られている。米
国特許第4,469,565号明細書では、非水平状態に配向さ
れた金属ストリップがプレート状アノードと向かいあっ
た形で示されている。電着は、ストリップカソードとプ
レートアノードとの間の電解質の流れによって進行す
る。
アノードプレートを使用する場合、そして特に種々の
幅の金属ストリップにめっきしようとする場合、幅の狭
いストリップの周縁に対するめっきがうまくいかないこ
とがある。このため、米国特許第4,119,515号明細書で
は、アノードの取り替えを行う必要なくアノードを種々
の幅のストリップに応じて調節できるよう、内部の鼓形
プレートを外部の補足的なU−形プレートと共に使用す
ることを提唱している。
しかしながら、電気亜鉛めっきのような電着操作にお
いて使用することができるアノード構造物であって、操
作が経済的に行え、アノード接合部においてすじの形成
やプレートの付着を起こすことなく均一な電着が得ら
れ、さらにアノードの再被覆も含めて取り替えや修理が
簡単で且つコストがかからないようなアノード構造物の
必要性がなおも叫ばれている。さらに、連続的なエネル
ギー供給(本エネルギー供給は、プレートアノード表面
の均一性を損なうことなく行うことができる)を可能に
する確実な電気的接触を有したアノード構造物が必要と
されている。例えば、鋼コイルを電気亜鉛めっきするの
に有用な電解質中にアノードが配置され、そしてコイル
状の鋼がアノード面の前及びその近くを急速に移動する
場合、アノードとカソードとの間隔に関して最良の均一
性を保持することが特に望ましい。
高効率で堅牢な改良されたアノード構造物を作製し
た。本アノード構造物を使用すると、可動カソード上に
付着形成された被膜においてすじの形成や付着物の体積
が起こりにくくなる。本アノード構造物は確実な電気的
接触によって作動させることができるが、アノード表面
の均一性が損なわれることはない。
一般的な態様においては、本発明は、 シート又はストリップの形態の可動カソード上に被膜
を電着させるのに使用すべくなされた少なくとも1つの
面を有する固定されたアノード手段、を含んだ少なくと
も実質的に平面状で不撓性のアノード構造物であって、 前記固定アノード手段が、複数のプレートアノードセ
グメントを有するセグメント化されたプレートアノード
を含み、前記複数のプレートアノードセグメントが合わ
さって前記可動シートカソード又は可動ストリップカソ
ードと向き合った関係の広くてフラットなアノード面を
与え、 このとき改良点が、前記アノードセグメントを横切っ
て延びていて前記カソードの移動方向に関してバイアス
カットされている少なくとも1つのバイアスカットエッ
ジ(bias cut edge)、を有する少なくとも1つのアノ
ードセグメントを含むことにある、 前記アノード構造物 に関する。
本発明のアノードは、カソード上に付着物(例えば亜
鉛を含有した付着物等の金属付着物)を形成させるよう
な電解槽中の電着操作において特に有用である。このよ
うな操作の代表的なものとしては、鋼ストリップ等の支
持体金属ストリップの電気亜鉛めっきがある。本発明の
アノードは、カソードが可動カソード(例えば、ストリ
ップの形態のコイル状鋼に対する電気亜鉛めっき操作の
場合のような鋼の可動シート)であるときの電着操作に
おいて特に有用である。便宜上、アノードは電着操作で
の使用に関して説明されることが多く、また単純且つ明
確に示す意味でこのような操作は電気亜鉛めっき操作と
呼ばれることが多い。しかしながら、周知のように、ア
ノードは他の電着プロセス(例えば、カドミウム、ニッ
ケル、スズ、及びニッケル/亜鉛合金によって代表され
る金属合金等の金属の付着)を使用した電解槽にて、並
びに陽極酸化処理、電気泳動、及びエレクトロピックリ
ング(electropickling)のような電着以外の操作にて
使用されることもある。
図面に関して、各図面における同じ構成要素に対して
は同じ識別番号を使用している。第1A図には、従来技術
によるセグメン化されたプレートアノードが1にて概略
的に示されている。示されているアノードは、5つのプ
レートアノードセグメント2から構成されている。単純
化して示しているために、電気供給手段やアノード支持
体手段等は図示されていない。可動カソードは、アノー
ドセグメントの面を横切り、図面の矢印Aで示された方
向に移動する。第1図を参照すると、本発明のバイアス
カットされたプレートアノード3が示されている。しか
しながら、本プレートアノード3(本発明でない場合に
は一般に長方形である)はバイアスカットエッジ4を有
する。電流分配器によりアノード3に電流が供給され、
該電流分配器はバスワーク(busswork)を通って電源に
繋がっている(これらは全て図示せず)。第2のアノー
ドセグメント(図示せず)は、プレートアノード3のバ
イアスカットエッジ4に相対して位置決めするためのバ
イアスカットエッジを有している。このように、プレー
トアノード3を構成している一組のセグメントがある。
プレートアノード3は、電解質供給手段(図示せず)に
接続された電解質供給オリフィス5によって貫通されて
いる。さらにプレートアノード3は、支持体構造物(図
示せず)の所定の位置に保持されている。プレートアノ
ード3のバイアスカットエッジ4は、電解質供給オリフ
ィス5から離れて配置されている。
言うまでもないが、バイアスカットエッジに対して
は、配置及びカットの角度に関して多くの変形が可能で
ある。1つの広いアノードプレートにおいては、いくつ
かのバイアスカットエッジが存在し、そのうちのいくつ
かのエッジは交差してもよい。第2図を参照すると、本
発明のバイアスカットプレートアノード3に対するこれ
ら変形の1つが示されている。本プレートアノード3
(本発明でない場合には一般に長方形である)は、4つ
のプレートセグメント7,8,9,及び10から構成されてお
り、各プレートセグメントがバイアスカットエッジ4を
有している。電流は、前述した場合と同様にプレートア
ノード3に供給される。2つのプレートセグメント9と
10には、電解質供給オリフィス5が貫通している。さら
にプレートセグメント7,8,9,及び10は、支持体構造物
(図示せず)の所定の位置に保持されている。プレート
セグメント7,8,9,及び10のバイアスカットエッジ4は、
電解質供給オリフィス5から離れて配置されている。
第3図を参照すると、本発明のバイアスカットプレー
トアノード3に対する他の変形が示されている。本プレ
ートアノード3(本発明でない場合には一般に長方形で
ある)は、2つのプレートセグメント11と14から構成さ
れており、各プレートセグメントは2つのバイアスカッ
トエッジ4を有している。アノードセグメント11には、
電解質供給オリフィス5が貫通している。アノードセグ
メント11と14は、支持体構造物(図示せず)の所定の位
置に保持されている。追加のアノードセグメント(図示
せず)は、図面の上部バイアスカットエッジ4に相対し
てこのような追加のセグメントを位置決めするためのバ
イアスカットエッジを有しており、これにより全体とし
てほぼ長方形のプレートアノード3が得られる。セグメ
ント11と14の各バイアスカットエッジ4は、電解質供給
オリフィス5から離れて配置されている。
プレートアノード3を作製するとき、各バイアスカッ
トエッジ4の端部には金属だけが存在していなければな
らない。すなわち、これらのエッジ4は互いに絶縁され
ておらず、従ってプレートアノード3を据え付ける場
合、これらのエッジにおいては金属と金属が相対してい
る。一般に、プレートアノード3をセグメントとして製
造・据え付けする際には、各エッジ4の間にエア・ギャ
ップ(ari gap)が存在する。作動時、このようなギャ
ップには実質上電解質が充填されている。電解質は、ギ
ャップにおけるプレートセグメント間の電気的接触を保
持するよう作用しうる。しかしながら、バス・バー(bu
s bars)は通常、業界において従来そうであるように、
プレートアノード3の幅方向を横切って電流を供給する
よう設計されていると考えられる。
図面において詳細に示されているように、各バイアス
カットエッジ4は、直線状の連続的エッジである。さら
に、最良の被覆効率を得るためには、プレートアノード
3の各セグメントが少なくとも1つのバイアスカットエ
ッジ4を有しているのが好ましい。従って、金属ストリ
ップに向かい合った外側エッジにおけるプレートセグメ
ント、及び中心におけるプレートセグメントは、全て少
なくとも1つのバイアスカットエッジを有しているのが
好ましい。アノード据え付けの際のこれらのエッジは、
高効率を得るため一般にはできるだけ近接される。通
常、隣接セグメントエッジ間のギャップの幅は、0.001
インチ以下〜最大約0.03インチの範囲である。最も効率
の良いめっきを行うには、バイアスカットエッジにおけ
るセグメント間のギャップ距離が0.001〜0.005インチで
あるのが好ましい。
さらに図面において詳細に示されているように、バイ
アスカットエッジは通常、金属ストリップの移動路に対
して鋭角となっている。図面においては、示されている
角度は約40〜約70゜である。これらのエッジは、カソー
ドの移動路の方向に対して約30〜約70゜の角度となって
いるのが有利である。最も経済的なプレート付着層を得
るためには、このような角度は約40〜約60゜の範囲が好
ましい。プレートアノードセグメントは、第2図におけ
る中央の垂直線によって表わされている如く、可動カソ
ードの移動路に対して斜めに配置してもよいし、あるい
は第1A図にて示されている如く、カソードの移動路に沿
って配置してもよい。
バイアスカットされたプレートアノード3に関して、
使用されている構成物質は環境において消滅しえないも
のであり、該物質としては、チタン、コロンビウム、及
びタンタル等の耐熱金属(例えばチタンで被覆した鋼の
ような、チタン被覆又はチタンめっきの金属)がある。
プレートアノード3の活性表面は、最良のアノード活
性を得るためには、電気触媒被膜を含んでいるのが好ま
しい。こうしたアノード活性は、白金又は他の白金族金
属の被膜により得られるし、あるいはまた白金属金属の
酸化物、マグネタイト、フェライト、コバルトスピネ
ル、もしくは金属酸化物混合物による被膜のような種々
の活性酸化物被膜(これらは電気化学業界においてアノ
ート用被膜として開発されているものである)によって
も得られる。被膜用としての白金族金属又は金属酸化物
混合物については、例えば米国特許第3,265,526;3,632,
498;3,711,385;及び4,528,084号各明細書の1つ以上に
一般的に記載されている。さらに具体的に言えば、この
ような白金族金属としては、白金、パラジウム、ロジウ
ム、イリジウム、ルテニウム、及びこれらの合金等があ
る。金属酸化物混合物としては、これらの白金族金属の
少なくとも1種の酸化物を、バルブメタル又は他の非貴
金属の少なくとも1種の酸化物と組み合わせたものが含
まれる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は、従来技術によるセグメント化されたアノード
の正面図である。 第1図は、本発明によるバイアスカットアノードの正面
図である。 第2図は、本発明によるバイアスカットアノードに対す
る1つの変形の正面図である。 第3図は、本発明によるバイアスカットアノードに対す
るさらに他の変形の正面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−41394(JP,A) 実公 昭55−20765(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 7/06 C25D 17/12

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シート又はストリップの形態の可動カソー
    ド上に被膜を電着させるのに使用すべくなされた少なく
    とも1つの面を有する固定されたアノード手段、を含ん
    だ少なくとも実質的に広い面を有する不撓性のアノード
    構造物であって、 前記固定アノード手段が、複数のプレートアノードセグ
    メントを有するセグメント化されたプレートアノードを
    含み、前記複数のプレートアノードセグメントが合わさ
    って前記可動シートカソード又は可動ストリップカソー
    ドと向き合った関係の広いアノード面を与え、 そして改良点が、前記アノードセグメントを横切って延
    びていて前記カソードの移動方向に関してバイアスカッ
    トされている少なくとも1つのバイアスカットエッジ、
    を有する少なくとも1つのアノードセグメントを含むこ
    とにある、 前記アノード構造物。
  2. 【請求項2】前記バイアスカットエッジが、前記セグメ
    ントの幅寸法全体にわたって連続的な直線の形で延びて
    いる、請求項1記載のアノード構造物。
  3. 【請求項3】前記プレートアノードに対する全てのアノ
    ードセグメントが少なくとも1つのバイアスカットエッ
    ジを有する、請求項1記載のアノード構造物。
  4. 【請求項4】前記アノードセグメントの前記バイアスカ
    ットエッジが、第2のアノードセグメントのバイアスカ
    ットエッジと相対して位置せしめられている、請求項1
    記載のアノード構造物。
  5. 【請求項5】前記アノードセグメントの相対したバイア
    スカットエッジが、約0.0254〜約0.762mm(約0.001〜約
    0.03インチの非絶縁ギャップによって隔てられている、
    請求項4記載のアノード構造物。
  6. 【請求項6】電着工程中において、前記ギャップが少な
    くとも実質的に電解質で満たされる、請求項5記載のア
    ノード構造物。
  7. 【請求項7】隣接したアノードセグメントが、前記ギャ
    ップを横切って導電的に接触している、請求項6記載の
    アノード構造物。
  8. 【請求項8】前記バイアスカットエッジが、前記アノー
    ドセグメントを通って前記可動カソードの移動路の方向
    に対し約30〜約70゜の角度にて延びている、請求項1記
    載のアノード構造物。
  9. 【請求項9】前記固定アノード手段が前記の広いアノー
    ド面を貫通した少なくとも1つの電解質入口オリフィス
    を含み、前記バイアスカットエッジが前記オリフィスか
    ら離れて配置されている、請求項1記載のアノード構造
    物。
  10. 【請求項10】前記の広いアノード面に電解質を供給す
    るための電解質供給手段が前記電解質入口オリフィスと
    繋がっている、請求項9記載のアノード構造物。
  11. 【請求項11】前記の広くてフラットなアノード面が電
    気触媒被膜を有する活性アノード面である、請求項1記
    載のアノード構造物。
  12. 【請求項12】前記の電気触媒被膜が、白金族の金属を
    含有するか、あるいは白金族金属の酸化物、マグネタイ
    ト、フェライト、及びコバルト酸化物スピネルからなる
    群から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含有する、請
    求項11記載のアノード構造物。
  13. 【請求項13】前記の電気触媒作用による被膜が、バル
    ブメタルの少なくとも1種の酸化物と白金族金属の少な
    くとも1種の酸化物との酸化物混合物質を含有する、請
    求項11記載のアノード構造物。
  14. 【請求項14】前記プレートアノードセグメントが曲げ
    られ、そして前記の曲げられたセグメントが曲線状のカ
    ソードと同心関係にて離れて配置される、請求項1記載
    のアノード構造物。
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