JP3288229B2 - 電気めっき装置 - Google Patents

電気めっき装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続式電気めっき
装置に関し、詳しくは、該電気めっき装置を走行する鋼
帯のパス・ライン低下で起きる陽極と鋼帯との接触に起
因するめっき不良を抑制すると共に、鋼帯と陽極間の距
離を短縮してめっきに要する電力(以下、めっき電力と
略す)を低減させる技術に係わる。
【0002】
【従来の技術】電気めっき鋼板を工業生産するには、図
7に示す連続式電気めっき装置が利用されることが多
い。その装置は、まず、めっき浴中に上下に浸漬、配置
した陽極1間を、被めっき素材である鋼帯6が走行する
ようになっている。そして、めっき浴の両端部には、走
行する鋼帯6の下面を支持するバックアップ・ロール4
と、該バックアップ・ロール4と対向し、鋼帯6の上面
と接触するように、陰極となるコンダクタ・ロール5が
配置してある。従って、鋼帯6の上下面は陰極的に作用
し、前記陽極1との間で電気回路が形成されると、該陽
極1からめっき浴に溶解した金属イオンは、鋼帯6の上
下面に析出し、所謂電気めっきが行われる。なお、めっ
き液7は、めっき槽の一端に槽幅方向に長いスリット状
ノズル8を設け、それを介してめっき浴内に噴射され、
めっき槽の他端から排出される。
【0003】ところで、かかる連続式電気めっき装置の
操業における関心事の1つに、陽極1と鋼帯6間に流す
全ての電流のうち、電気めっき現象に用いられる電流の
割合を高め、無駄な電力を削減して、電力コストを低減
させることがある。具体的には、鋼帯6面と陽極1間の
距離(以下、極間距離という)を縮め、めっき液7の電
気抵抗に起因する電流ロスを低減させることである。
【0004】しかしながら、この極間距離を縮めると、
走行中の鋼帯6が振動によって陽極1に接触し、スパー
クが発生して製品不良となるという問題がある。また、
極間距離の短縮で、鋼帯のパス・ライン(理想的には、
陽極間の中心にあるのが望ましい)が低下した場合、該
鋼帯の表裏面と陽極との距離が変わって鋼帯表裏面での
めっき付着量の差を大きくし、めっき薬剤の使用量が増
加するという問題も生ずる。
【0005】そこで、鋼帯の振動を抑制し、上下に配置
した陽極間の中央部を通板させる技術として、例えば、
特開平8−3786号公報は、陽極に、鋼帯進行方向に
沿ったテーパ面を有するスタビライザーを設置すること
を提案している。また、特開平8−127900号公報
は、陽極面上に突起部を設け、該突起部からめっき液を
噴射する技術、あるいは特開平8−120433号公報
は、めっき液に圧力を発生させる技術を開示し、問題を
解消しようとした。さらに、特開平7−268683号
公報は、陽極の上に、凹溝を有する突起状プロテクタ
(電極保護部材)を、鋼帯進行方向に直交するように設
け、該プロテクのところで生じるめっき液の静圧によっ
て鋼帯のパス・ラインを安定化する技術を開示してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8−3786号公報に開示された「テーパ面を有するス
タビライザーを用いる技術」では、物理的に極間距離を
狭くすることに限界があること、及び配置する陽極の形
状も複雑になるという欠点があり、現実的でなかった。
また、特開平8−127900号公報記載の技術では、
めっき浴全体でめっき液の流速が低減するので、金属イ
オンの供給速度が下がり、鋼帯に流すめっき電流密度に
限界がある。加えて、陽極面上の突起を絶縁体で形成し
た場合、電極としての有効面積が小さくなるので、電流
密度が上昇しすぎになるという問題もあった。さらに、
特開平8−120433号公報記載の技術は、設備が大
がかりで低コストによる改造は難しく、現実的でなかっ
た。さらに、特開平7−268683号公報記載の技術
では、鋼帯を挟み対向する位置の陽極面に、前記プロテ
クタのような突起を設置しても、鋼帯の上下面に沿って
流れるめっき液の流速がそれぞれ異なると、該プロテク
タが鋼帯に及ぼす圧力も異なり、パス・ラインが低下し
てしまうことがある。加えて、鋼帯自体の垂れ下がりに
よるパス・ラインの低下もあるため、鋼帯の上下面でめ
っき液の流速を一定にしても、パスラインの低下は、防
止できなかった。
【0007】本発明は、かかる事情を鑑み、従来からあ
る電気めっき装置の安価な改造で、鋼帯の振動及びパス
・ラインの陽極間中心からの低下を防止して極間距離の
短縮を実現させると共に、めっき液の流速低下を最小限
に押え、高電流密度でめっき可能な電気めっき装置を提
供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意研究し、めっき液の圧力変化に着眼し
て、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、めっき
浴内に上下に対向して水平に配置した陽極と、これら陽
極の間を走行する鋼帯に陰極作用をさせるコンダクタ・
ロールとからなる連続式めっき装置であって、鋼帯を上
下に挟み対向する陽極面上に、陽極幅とほぼ等しい長さ
で、鋼帯進行方向に直交する1対の突起を設け、該一対
の突起のうち、前記鋼帯に対して上側に位置する突起
天端が平坦であり、他方は天端に突起の長手方向に沿う
凹溝を設けてなることを特徴とする電気めっき装置であ
る。
【0009】また、本発明は、上記突起を電気絶縁物質
で形成することを特徴とする電気めっき装置でもある。
本発明では、電気めっき装置を上記のような構成にした
ので、従来からある電気めっき装置の安価な改造だけ
で、鋼帯のパス・ライン低下を防止できるようになる。
また、その結果、極間距離の短縮が実現でき、めっき液
の流速低下を最小限に押え、高電流密度でめっきが可能
になる。
【0010】
【発明の実施の形態】発明者は、めっき槽内の電極に突
起を設けた場合、該突起によって、めっき液の鋼帯に与
える圧力がどのように変化するかについて解析を行っ
た。まず、凹溝を天端に有する突起2が陽極1上に存在
する場合、該突起2によるめっき液7の圧力増加ΔP1
は、 ΔP1 =ρ/2{2A(A−1)−(1/CC −1)
2 }{u・h/(CCε)}2 となる。
【0011】ただし、 ρ:めっき液の密度 u:突起部分の上流部分でのめっき流速 h:極間距離 ε:突起−鋼帯間の距離 θ:突起天端から凹溝内へのめっき液の層流部分の落込
み角度。
【0012】s:陽極長さ CC :突起高さと極間距離で決まる係数(0<CC
1) A:εCC (εCC +s・tanθ) この式より、凹溝を有する突起2では、鋼帯6を該突起
から引き離す(押す)方向に圧力が働く。なお、これ
は、特開平7−268683号公報の効果を、発明者が
理論的に解明したものである。
【0013】しかし、本発明では、この効果によっても
パス・ラインの低下を防止できない場合にも効果的な技
術を提案するため、以下に述べる作用を加えたのであ
る。すなわち、天端が平坦な突起3が陽極1上に存在す
る場合の該突起3によるめっき液の圧力増加ΔP2 は、 ΔP2 ={(1/CC −1)}2 {(ρh/2εC
C )}u2 となる。
【0014】ただし、 CC :突起高さと極間距離で決まる係数(0<CC
1) ρ:めっき液の密度 h:極間距離 ε:突起と陽極との距離 u:めっき液の流速 この式より、天端が平坦な突起3では、鋼帯6に負の圧
力がかかることがわかる。つまり、鋼帯6は、該突起3
に引き寄せられるようになる。
【0015】そこで、発明者は、以上述べた2つの作用
を利用して、鋼帯6のパスラインの低下を防止するため
に、鋼帯6が陽極1に接近する側に、天端が平坦な突起
3を配置し、一方その対向側に凹溝を天端に有する突起
2を配置するようにした。なお、突起3が鋼帯6を引き
つける圧力は、めっき液の流速によって変わるので、そ
れぞれの突起高さは、めっき流速、および、垂れ下がり
によるパス・ラインの低下を、操業前に従来の経験デー
タで予め決定しておけば良い。
【0016】
【実施例】図1に示す連続式電気めっき装置を用いて、
鋼種が極低炭素鋼で、厚み0.7mmの鋼帯6に電気亜
鉛めっきを施した。その際、鋼帯6の板幅は、700m
m〜1800mmの範囲で、用途に応じ種々変更してい
る。また、図1の電気めっき装置において、めっき槽内
に予め配置した陽極1としては、鋼帯下面に向け、幅W
=2000mm、長さL=1000mmで、その天端に
長さ方向に沿い凹溝を有する高さ3mmの突起2を備え
たもの(図2参照)、鋼帯上面に向けては、サイズが同
じで天端が平坦な高さ2mmの突起3を有するもの(図
3参照)を用いた。なお、これら突起2、3は、電気絶
縁物質で形成し、所謂アノード・プロテクタの役目も果
たすようにしている。また、極間距離は、15mmとし
た。
【0017】操業の結果は、図4に●印(TYPE1)
で示す。鋼帯6のパス・ラインは、板幅が種々変更され
ても、陽極間の(中央±0.5mm)以内に維持されて
いる。一方、比較のため、上下の陽極を共に凹溝付き突
起を備えたものにして、上記と同一鋼帯にめっきを施し
た結果も、図4に○印で示してある。その結果は、明ら
かにパス・ラインが低下しており、その位置は鋼帯6の
幅によっても異なっていた。なお、図4の各プロット
は、同一鋼帯幅の場合の平均パス・ライン値である。
【0018】次に、本発明によりパス・ラインの安定が
得られたので、上記と同一の鋼帯6で、極間距離を9m
mにした操業を行った。その結果、従来通り15mmの
極間距離の場合に比べて、電流密度を40%高い状態で
めっきが出来、使用電力が25%、薬剤使用量が5%低
減した。また、得られためっき品質は、製品としての合
格率が99.6%で、従来の98.0%に比べ大幅に向
上した。
【0019】なお、上記実施例では、突起数が一方の陽
極当たり2本であるが、本発明はその本数に限るもので
はなく、めっき槽の長さに応じ変更して良い。また、本
発明の考え方は、水平式電気めっき装置ばかりでなく、
垂直型のめっき槽で、めっき液や鋼帯を鉛直方向に移動
するものにも適用できる。さらに、突起の材質として
は、万一鋼帯6と接触しても、鋼帯6に疵を付けない程
度の硬度を有するものが好ましく、特に、所謂アノード
・プロテクタとしての役目を発揮させるには、テフロ
ン、FRP樹脂等が適当である。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、電気
めっき装置内を走行する鋼帯のパス・ラインを陽極間の
中心±0.5mm以内に抑えることが可能となった。ま
た、この効果により、極間距離の短縮が実現し、めっき
電力のコストも削減できた。さらに、パス・ライン低下
を低減することによって、鋼帯表裏面のめっき付着量が
均一になり、めっき品質が向上すると共に、めっき薬剤
の使用量を削減する効果もあった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気めっき装置を示す縦断面図で
ある。
【図2】図1の下側陽極の詳細を示す斜視図である。
【図3】図1の上側陽極の詳細を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施効果を示す図である。
【図5】天端が平坦な突起のモデルである。
【図6】天端に凹溝を有する突起のモデルである。
【図7】従来の電気めっき装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 陽極 2 天端に凹溝を有する突起 3 天端が平坦な突起 4 バックアップ・ロール 5 コンダクタ・ロール 6 鋼帯 7 めっき液 8 スリット状ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 秀和 倉敷市水島川崎通1丁目(番地なし) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平10−102286(JP,A) 特開 平10−72698(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 7/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき浴内に上下に対向して水平に配置
    した陽極と、これら陽極の間を走行する鋼帯に陰極作用
    をさせるコンダクタ・ロールとからなる連続式めっき装
    置であって、 鋼帯を上下に挟み対向する陽極面上に、陽極幅とほぼ等
    しい長さで、鋼帯進行方向に直交する1対の突起を設
    け、該一対の突起のうち、前記鋼帯に対して上側に位置
    する突起は天端が平坦であり、他方は天端に突起の長手
    方向に沿う凹溝を設けてなることを特徴とする電気めっ
    き装置。
  2. 【請求項2】 上記突起を電気絶縁物質で形成すること
    を特徴とする請求項1記載の電気めっき装置。
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