JP4020519B2

JP4020519B2 - 金属線材への電気メッキ方法およびその装置

Info

Publication number: JP4020519B2
Application number: JP37152798A
Authority: JP
Inventors: 義則大森; 実松尾; 靖若生
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP2000192291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メッキ液中を走行する金属線材に不溶性陽極板を対極として電気メッキを施す金属線材への電気メッキ方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属線材に電気メッキを施すために従来一般に用いられている装置の例を図５に示す。この装置は、メッキ液を収容するメッキ槽１３と、メッキ槽１３の底部のみに設けられた陽極板２とを有し、メッキ液中を並列して走行する複数の金属線材１に、陽極板２を対極として電気メッキを施すものである。ここで、走行する金属線材１はガイドローラ１１等により所定の線材パスラインに誘導され、同時に給電ブラシ、給電ローラ等の給電手段１２およびメッキ電源（図示せず）により陽極板２との間に電流を流すことにより、金属線材１にメッキが施される。なお、メッキ液をポンプＰによりメッキ槽１３と補助槽１４とを循環させ、メッキ槽１３からオーバーフローさせることによりメッキ液面６を金属線材１の上方に位置させている。
【０００３】
メッキ処理に伴って消費されるメッキ金属イオンを補給する方法としては、陽極板２としてメッキ金属と同材質の金属板等を用い、陽極板２自身がメッキ液に溶解してメッキ金属イオンを補給する方法がある。ところが、この方法では陽極板２の溶解により陽極板２と金属線材１との距離が変化するため安定した品質が得難く、さらに、陽極板の交換、補給等の作業が煩雑である等の問題がある。そこで、メッキ金属イオン補給手段を別途設け、陽極板２として、メッキ液中に実質的に溶解しないいわゆる不溶性陽極板を用いる方法が採用されてきている。
【０００４】
図５に示す従来の電気メッキ装置は、メッキ槽１３の底部のみに陽極板２を設けているため構造が簡単であり、通線作業等を陽極板２が阻害しないという利点があるが、金属線材１の下側にのみ陽極板２が位置するため、金属線材周囲の電流密度分布が不均一になり易く、陽極板２に面する側のメッキ付着量がその反対側の付着量よりも多くなり易いという問題点がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、図６に示すように、金属線材１の上下両側に陽極板２を設け、金属線材周囲の電流密度分布の均一化を図る方法がある。しかしながら、この方法は、線材パスラインの上方に設けられた陽極板２が通線作業を阻害するのみならず、陽極板２として不溶性陽極板を使用した際に、通電に伴って陽極板２の表面から発生するガスがメッキ液中に滞留するため、メッキ効率が低下するという問題点がある。
【０００６】
さらに、電流密度分布の均一化、あるいはメッキ速度向上を目的としてメッキ液の撹拌を行おうとしても、メッキ槽１３の底部が陽極板２に占められているため、撹拌手段の設置位置が制限され、有効な強撹拌の実施が困難である。
【０００７】
また、従来の方法は、メッキ量の異なる多数の仕様のメッキ線材の同時生産等の、種々の生産態様への適応性についても問題がある。この適応性の向上策の一つとして、陽極板の一部を遮蔽してメッキ設備の有効長さを可変とする手段があり、例えば、特開平６−３０６６９５号公報には、金属ストリップと平行に配した略長方形の非消耗型電極の表面に接して、幅方向に分割されたアノードマスクを個々に出入り自在に設けた金属ストリップの連続電気装置が開示されている。しかしながら、金属ストリップとアノードマスクとの干渉を避けるにはアノードマスクを側方へ出入り自在に設ける必要があるため、装置が複雑になるとともに液漏れ防止等の処置、保全が煩雑となるという問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術の問題点をふまえ、本発明の第１の目的は、被メッキ物である線材の周囲に均一にメッキを施すことができる金属線材へのメッキ方法および装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加え、メッキ液強撹拌によるメッキ速度の向上を図ることができる金属線材へのメッキ方法および装置を提供することにある。
さらに、本発明の第３の目的は、上記第１および第２の目的に加え、陽極板の一部遮蔽によるメッキ設備有効長さの変更を、効果的かつ容易に行うことができる金属線材へのメッキ方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の金属線材へのメッキ方法は、メッキ液中を走行する金属線材に、不溶性陽極板を対極として電気メッキを施す方法において、不溶性陽極板を、金属線材の左右両側方に、両者の板面同士を対向させて配置し、不溶性陽極板を部分的にシールド板にて覆い、不溶性陽極板の有効長さを短縮して電気メッキを行うことを特徴とするものであり、好ましくは、左右両側方の不溶性陽極板の板面を、金属線材に対して上下対称かつ左右対称となるように配置する。シールド板による不溶性陽極板の一部遮蔽は、本発明の特徴である陽極板配置形態により、容易かつ簡便に行うことができる。
【００１０】
また、陽極板によって占有されない金属線材の下方にメッキ液撹拌手段を設けてメッキ液を撹拌することにより、メッキ速度を向上させることができる。
【００１２】
次に、本発明のメッキ装置は、メッキ液を収容するメッキ槽と、該メッキ槽内に設けられた不溶性陽極板とを有し、所定の線材パスラインに沿ってメッキ液中を走行する金属線材に、不溶性陽極板を対極として電気メッキを施す金属線材への電気メッキ装置において、不溶性陽極板を、線材パスラインの左右両側方に、両者の板面同士を対向させて設け、不溶性陽極板の一部を覆うための着脱自在のシールド板を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本装置においては、メッキ液を撹拌するためのメッキ液撹拌手段をメッキ槽底部に設け、メッキ速度を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の特徴である不溶性陽極板の一配置形態について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は線材走行方向の側方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’に沿う断面図である。被メッキ物である金属線材１は、上流に設けられた巻出し手段および下流に設けられた巻取り手段等により、矢印の方向に走行する。不溶性陽極板２は、金属線材１の左右両側方に、両者の板面を対向させて配置する。これにより、金属線材１の片側にのみ不溶性陽極板を設けた場合に比べ電流密度分布が均一になるとともに、金属線材１の上方および下方に、不溶性陽極板２によって占められないスペース３および４が確保される。上方のスペース３により、通線作業や操業状態監視が容易となる。また、下方のスペース４により、メッキ液撹拌手段の効果的設置が可能となる。
【００１５】
図１においては、後述するシールド板の適用も考慮して、平板状の不溶性陽極板２をほぼ垂直に設けてあるが、不溶性陽極板２の形状は平板に限定されるものではない。また、図１に示す不溶性陽極板２は、メッキ液中に全体を埋没させて設置してあるが、図２（ａ）に示すように、上端をメッキ液面６の上方に露出させて設置してもよい。また、電流密度分布の均一化を促進すべく、例えば、図２（ｂ）に示すように断面を湾曲状としたり、あるいは（ｃ）に示すようにカギカッコ状とすることもできる。
【００１６】
特に好ましい陽極板設置形態は、上下のスペース３および４によるメリットの享受および電流密度分布の均一性の観点から、左右両側方の不溶性陽極板２を、金属線材に対して実質的に上下対称かつ左右対称に配置すること、言い換えれば、左右対称に配置した不溶性陽極板２に挟まれたメッキ液のほぼ中央に金属線材を走行させることである。図１および図２の（ａ）〜（ｃ）に示す各配置形態は、いずれもこの好ましい形態に従うものである。上下対称については、図２（ａ）のように、不溶性陽極板の上端が液面６の上方に露出している場合は、露出している部分を無視することとする。
【００１７】
なお、不溶性陽極板の素材については特に限定するものではなく、表面に貴金属の被覆層を有する板状あるいはメッシュ状の耐食性金属等の、公知のものを使用することができる。
【００１８】
本発明においては、不溶性陽極板２によって占められていない金属線材１の下方のスペース４にメッキ液撹拌手段を設けることができ、かかるメッキ液撹拌手段として、例えば、図３に示すような、気体吹き込みによる撹拌を適用することができる。図３において、（ａ）は線材走行方向の側方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ’に沿う断面図である。図３に示すメッキ液撹拌手段７は、多数の気体吹き込み孔８を有するパイプを金属線材１の直下に設けたものであり、気体吹き込み孔８から気体をメッキ液中に気泡として吹き込むことによりメッキ液を撹拌する。本発明においては、陽極板設置によるメッキ液撹拌手段７の設置条件に対する制限が極めて小さく、かつ吹き込まれた気泡がメッキ液中に滞留することがないため、効果的な強撹拌を実施することができる。
【００１９】
次に、着脱自在のシールド板による遮蔽を適用した本発明の一実施形態について図４を参照して説明する。図４に示す実施形態では、複数の金属線材１ａ〜１ｆを並列して走行させ、メッキ付着量の異なる多種類のメッキ線材を同時に製造するものである。ここでは、金属線材１ａ〜１ｆの各々に対する不溶性陽極板２の配置形態は図２（ａ）に従っている。
【００２０】
各金属線材に対する不溶性陽極板２の有効長さは、その板面の一部を、絶縁材料製の着脱自在のシールド板９または１０により遮蔽することにより調整することができる。例えば、図示する例では、金属線材１ａおよび１ｂの左右両側面に対向する不溶性陽極板の板面は各々シールド板９によって遮蔽され、有効長さＬｐが不溶性陽極板の長さＬａよりも短縮されている。一方、金属線材１ｃ〜１ｅの左右両側面に対向する不溶性陽極板の板面は遮蔽されておらず、その有効長さは不溶性陽極板そのものの長さＬａに等しい。これにより、金属線材１ａ〜１ｆが１対の給電ローラ１２を供用しかつ線材走行速度を同じとした簡単な装置構造であっても、すなわち金属線材１ａ〜１ｆへの給電電圧が等しくかつメッキ液中での滞在時間を同じとしても、メッキ付着量の多いメッキ線材１ｃ〜１ｅと少ないメッキ線材１ａとを同時に製造することができる。
【００２１】
不溶性陽極板の有効長さＬｐは、遮蔽のために適用するシールド板の長さを変更することで調整できるが、図４における金属線材１ｆの左右両側に適用した不溶性陽極板のように、長さの短いシールド板１０を多数用意し、その適用個数を調整することで有効長さＬｐを調整してもよい。各シールド板９または１０は、不溶性陽極板２の上方から被せるようにして装着することができ、また取り外しは、逆に上方に持ち上げて行うことができる。シールド板着脱の操作は金属線材１ａ〜１ｆと干渉しないため、操業中でも可能である。また、着脱のための動力装置等を特に設ける必要はなく、シールド板９または１０に把手等を設ければ、手をメッキ液で汚すことなく手動で着脱することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づきさらに詳しく説明する。
実施例１
図４に示す電気メッキ装置を用い、製品１ｋｇ当たりのメッキ付着量が約２ｇで、直径１．５ｍｍの亜鉛メッキ鋼線材を製造した。不溶性陽極板２としては表面に白金を被覆したチタンメッシュを用い、各鋼線材の左右両側方に設置した不溶性陽極板２間の距離は１５ｍｍとした。また、メッキ液は硫酸亜鉛を主成分とするものを用い、ポンプによりメッキ槽１３と補助槽（図示せず）とを循環させ、メッキ槽１３からオーバーフローさせた。また、メッキ液面６を鋼線材パスラインの上方の所定の位置に上げるため、メッキ槽１３の下流側および上流側の壁に、鋼線材を通過させるためのスリットを設けた。メッキ液面の高さは、メッキ槽底面から約６０ｍｍとした。鋼線材は、本発明の好適条件に従い、左右対称に配置した不溶性陽極板に挟まれたメッキ液のほぼ中央を走行させた。また、シールド板９、１０を全て取り外し、陰極電流密度１２Ａ／ｄｍ^２にて電気メッキを行った。
【００２３】
製造された亜鉛メッキ鋼線材のメッキ付着状態を、従来例のメッキ鋼線材についての結果とともに図７に示す。図７中、（ａ）が実施例１のものであり、（ｂ）が従来例のものである。ここで、（ｂ）に示す従来例のメッキ鋼線材は、図５に示すような不溶性陽極板をメッキ槽底部にのみ設けた装置を用い、メッキ液、陰極電流密度およびメッキ槽滞在時間を実施例１と同じにして製造したものである。なお、図７は、メッキ鋼線材の１／４周毎の亜鉛メッキ付着量を、蛍光Ｘ線分析における特性Ｘ線のカウント値にて評価し、レーダーチャートで表したものである。
【００２４】
図７に示すように、（ｂ）に示す従来例によるメッキ鋼線材は、下側すなわち不溶性陽極板に面する側の亜鉛付着量が高く、メッキ鋼線材周囲のメッキ付着量分布が不均一である。これに対し、（ａ）に示す実施例によるメッキ鋼線材は、上下左右のメッキ付着量の差が著しく小さく、メッキが周囲に均一に付着している。
【００２５】
実施例２
図３に示すような、気体吹き込みによるメッキ液撹拌手段７を有するメッキ装置を用い、直径２ｍｍの鋼線材に銅メッキを施した。メッキ液撹拌手段７としては、３０ｍｍピッチで設けた直径３ｍｍの気体吹き込み孔８を多数有する塩化ビニル製パイプを用い、気体吹き込み孔８が鋼線材１の直下に位置するようにメッキ層底部に設置した。不溶性陽極板２としては表面に白金を被覆したチタンメッシュを用い、鋼線材１の左右両側方に設置した不溶性陽極板２間の距離は２０ｍｍとした。また、メッキ液はピロリン酸銅を主成分とするものを用いた。
【００２６】
吹き込み気体としては空気を用い、吹き込み流量約１００リットル／分にてメッキ液を撹拌しながらメッキを行ったところ、電流効率が９５％未満となる限界電流密度が、撹拌を行わない場合に比べ約２倍に向上した。また、メッキの均一性も良好であり、実施例１と同等以上の結果が得られた。
【００２７】
実施例３
実施例１にて用いた電気メッキ装置に着脱自在のシールド板を適用し、製品１ｋｇ当たりのメッキ付着量が異なる直径１．５ｍｍの亜鉛メッキ鋼線材１ａ〜１ｆを同時に製造した例を以下の表１に示す。
【００２８】
【表１】

＊Ｌａは、不溶性陽極板の長さである。
【００２９】
表１に示すように、不溶性陽極板２の一部にシールド板を適用することにより、メッキ付着量の異なるメッキ鋼線材を同時に製造することができた。メッキ付着量は、シールド板適用によって調整された陽極板有効長さＬｐにほぼ対応しており、各メッキ鋼線材のメッキの均一性も良好であった。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の金属線材への電気メッキ方法および装置は、被メッキ物である線材の周囲に均一にメッキを施すことができる。しかも、メッキ液強撹拌によるメッキ速度向上を、容易かつ効果的に行うことができる。さらに、シールド板による陽極の一部遮蔽も容易であり、メッキ量の異なる多数の仕様のメッキ線材の同時生産等の、種々の生産態様への適応性にも優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属線材への電気メッキ方法および装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の金属線材への電気メッキ装置の、夫々別の形態を示す図である。
【図３】メッキ液撹拌手段を設けた、本発明の金属線材への電気メッキ装置を示す図である。
【図４】シールド板を適用した、本発明の金属線材への電気メッキ装置を示す図である。
【図５】従来の金属線材への電気メッキ装置の一例を示す図である。
【図６】従来の金属線材への電気メッキ装置の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の金属線材への電気メッキ方法、および従来の金属線材への電気メッキ方法により製造したメッキ線材の、メッキ付着状況を示すグラフである。
【符号の説明】
１金属線材
１ａ〜１ｆ金属線材
２（不溶性）陽極板
３上方のスペース
４下方のスペース
５メッキ槽底部
６メッキ液面
７メッキ液撹拌手段
８気体吹き込み孔
９、１０シールド板
１１ガイドローラ
１２給電手段
１３メッキ槽
１４補助槽

Claims

メッキ液中を走行する金属線材に、不溶性陽極板を対極として電気メッキを施す方法において、
不溶性陽極板を、金属線材の左右両側方に、両者の板面同士を対向させて配置し、
不溶性陽極板を部分的にシールド板にて覆い、不溶性陽極板の有効長さを短縮して電気メッキを行うことを特徴とする金属線材への電気メッキ方法。
金属線材の左右両側方の不溶性陽極板の板面を、金属線材に対して上下対称かつ左右対称となるように配置する請求項１記載の金属線材への電気メッキ方法。
金属線材の下方にメッキ液撹拌手段を設け、メッキ液を撹拌しつつ電気メッキを行う請求項１または２記載の金属線材への電気メッキ方法。
メッキ液を収容するメッキ槽と、該メッキ槽内に設けられた不溶性陽極板とを有し、所定の線材パスラインに沿ってメッキ液中を走行する金属線材に、不溶性陽極板を対極として電気メッキを施す金属線材への電気メッキ装置において、
不溶性陽極板を、線材パスラインの左右両側方に、両者の板面同士を対向させて設け、不溶性陽極板の一部を覆うための着脱自在のシールド板を有することを特徴とする金属線材への電気メッキ装置。
メッキ槽底部に、メッキ液を撹拌するためのメッキ液撹拌手段を有する請求項４記載の金属線材への電気メッキ装置。