JP4407363B2 - 錫めっき鋼帯の製造方法および水平型錫めっきセル - Google Patents

Description

本発明は、錫めっき鋼帯の製造方法および水平型錫めっきセルに係り、特にアルカンスルホン酸浴を用い、水平型めっきセルにより鋼帯を連続的に処理する錫めっき鋼帯の製造方法およびそれに用いる水平型錫めっきセルに関する。

ブリキ等の電気錫めっき鋼帯を製造するために用いられる設備には、水平型のセルを連続的に配列し、浴に接する面に順次錫めっき層を被成させる水平型電気錫めっきラインが利用される。このラインでは、図４に示すように、まず両面に地鉄が露出した鋼帯Sを第一のめっきライン1に通板して最初のめっき面（以下「第一めっき面」という）に錫めっきし、その後転回ロール3A、3Bにより鋼帯を反転して第二のめっきライン2により残りの面（前述の第一めっき面の反対面）のめっきを行なうようになっている。図５は本めっきラインに用いられる水平型めっきセル10の概略構成図であって、セル本体15内にめっき浴Bを満たし、バックアップロール12、14と通電ロール11、13によりガイドして浴に鋼帯Sの下面を接触せしめながら搬送し、その間に直流電源17および導体16により可溶性陽極18、通電ロール11、13に通電して可溶性陽極18から錫を溶出させ、これを浴に接触している鋼帯S上に電析させるようになっている。

このような形式の水平型めっきセル10を利用するときには、図６に示すように、鋼帯Sの進行に伴い鋼帯Sの下面側を第一めっき面22としてSn²⁺が付着し、錫めっき層23が形成されるが、その際、鋼帯Sの第一めっき面22の反対面の（鋼帯の上面の）非めっき面21にめっき浴Bが被り、これが鋼帯とともに進行し、通電ロール11によって堰き止められてその前面に大きな液被り部24を生ずる。この液被り部24の近傍では、通電による鋼帯内の自由電子の偏在により鋼帯表面がプラス（＋）に帯電し、一方通電ロール表面はマイナス（−）に帯電しているので、鋼帯上面の非めっき面21から鉄がイオン化して溶出することになる。この溶出した鉄イオンは大部分がめっき浴B中に入り、めっき浴の鉄分濃度を上昇させ、スラッジの生成などによりめっき効率（電気量に対する錫析出量の割合）を著しく低下させる原因となる。そのため、水平型めっきセル10には鉄イオン除去装置（図示しない）を付設して浴中の鉄イオン濃度を常に5質量％以下に維持するようになっている。また、特許文献１には、酸性錫めっき浴での電析開始前に、めっき液に浸漬した鋼帯をカソードとして、アノードとの間に微弱電流を流すことにより鉄イオンの溶出、スラッジの形成を抑制する手段が開示されている。

特開平10-237685号公報

しかしながら、特許文献１に開示の手段は、垂直型セルにおける鉄イオン溶出抑制対策であり、本発明の属する水平型めっきセルにおいて起こる液被りによる鉄の溶出への対策にはなり得ない。そのため、水平型めっきセルについては、液被りにより生ずる鉄の溶出とそれによるめっき効率の低下に対しては独自の対策が望まれていた。

本発明では、出口側に通電ロールとバックアップロールを備えてなる水平型錫めっきセルを用い、鋼帯とめっき浴中に設けられた可溶性陽極との間に通電して錫めっきを行なって錫めっき鋼帯を製造するに当たり、鋼帯の第一面に錫めっきを行なう段階において、前記水平型錫めっきセル内において前記第一面とは反対側の面へのめっき液の液被り量を抑制するとともに通電ロールの上流側に鋼帯と該通電ロール間の潤滑と通電を確保する湿潤部を形成することとする。

上記発明を実施するに当たっては、錫めっき浴を備えるとともに、出口側に通電ロールとバックアップロールを備え、該通電ロールを介して該錫めっき浴中に設けられた可溶性錫陽極との間に通電して錫めっきを行なう水平型めっきセルにおいて、前記通電ロールの上流側かつ、前記水平型錫めっきセル内に鋼帯への液被り抑制手段を設けてなり、前記液被り抑制手段は鋼帯を挟んで設けられたロール対であり、該ロール対は通電ロールから上流側に定常液被り長の1/20以上離間しかつ、完全液被り部内に設置してなる水平型錫めっきセルを利用するのが好適である。なお、本発明は、錫めっき浴としてメタンスルホン酸浴を用いる場合に特に効果的である。

本発明により、水平型めっきセルの通電ロール近傍での液被り量が抑制され、鋼帯と通電ロール間に鋼帯の搬送のために必要な潤滑とめっきに必要な通電を確保する程度に制限されるので、従来見られた通電ロール前面の大きな液被りにより生ずる鉄の溶出が抑制され、めっき効率の向上および水平型めっきセルに付設される鉄イオン除去装置の稼動負荷が低下するという効果がある。

図１は、本発明に係る水平型錫めっきセル10の模式図である。ここに示すように本発明に係る水平型錫めっきセルも、従来の水平型錫めっきセルと同様に出口側にバックアップロール12と通電ロール11を備え、これらのロールにより浴に鋼帯Sの下面を接触せしめながら搬送し、その間に可溶性陽極18、通電ロール11、13に通電して可溶性陽極18から錫を溶出させ、これを浴に接触している鋼帯の下面に電析させるようになっている。ここで、図１に示す電気回路は模式的に示すものであり、本発明がこの回路に制限されるものではない。

ここにおいて、本発明では鋼帯の第一めっき面に錫めっきを行なう第一のめっきライン1において、通電ロール11の上流側に鋼帯Sへの液被り抑制手段20を設けている。この液被り制御手段20は、従来技術において説明した通電ロール11の上流側において鋼帯Sの非めっき面上面の液被り量を抑制して通電ロール11の上流側に鋼帯と通電ロール間の潤滑と通電を確保する湿潤部を形成することができるものであれば、その形式を特に問わない。たとえば、絞りロール、ワイパーブレードのような液押し戻し手段や非接触のエヤドクターなどであってもよい。

特に、図１に示すような鋼帯Sを挟んで上下一対の絞りロール25、26を配置し、上ロール26をたとえばシリンダー27により上下移動可能にすれば、鋼帯上面の液被り量を調節でき、上記の湿潤部の確実な確保が可能になる。これにより、鋼帯S上に適当な厚さの液膜を有する湿潤部を確保でき、スパークを起こすことのない通電状態と鋼帯表面に疵が生ずることがない潤滑状態、さらには鋼帯表面が乾燥することなく次のめっきセルまで搬送される湿潤状態を確保することができる。なお、このように構成される液被り抑制手段20が全体としてフレームを含む支持機構に収められるものであることはいうまでもない。

図２(a)は、上記上下一対の絞りロール25、26を備える水平型錫めっきセル10を用いたときの液被りの状態を示す模式図である。ここに示すように絞りロール25、26を備えない場合には、図２(b)に示すように、液被り部24が通電ロール11まで延び、図６に示す機構により鉄の溶出が進行するが、本発明を適用した場合（図２(a)）には、上絞りロール26によって液被り部24が堰き止められ、その下流側は湿潤部29となり、通電ロール11の上流側には液被り部は存在せず、湿潤部29のみが形成されており、鉄の溶出の進行は大きく抑制される。

この絞りロールは、鋼帯上面に被ってくるめっき浴を絞り、上記の湿潤部を形成できるものであればよく、材質、直径等は任意に設計できる。たとえば、ゴムライニングロール、プラスチックライニングロール等を好適に使用でき、その直径は30〜200ｍｍ、好ましくは40〜60ｍｍ程度とすることができる。

上記液被り抑制手段20の配置位置は重要である。通電側ロール11からの距離が長すぎると、鋼帯上に再度めっき浴が被り始め、通電ロール近傍に大きな液被り部が形成されることになる。一方、その距離があまりに短いときには、すでに生じている液被りが抑制手段である絞りロールをオーバーフローして通電ロール側へ侵入し、初期の目的を十分達成し得ないおそれがある。

上記絞りロールの設置位置は、通常観察される定常液被り長Lを指標として定めるのがよい。具体的には、通電ロールから上流側に定常液被り長Lの1/20以上離間しかつ完全液被り部内とするのがよい。完全液被り部内とするのは絞りロールをすでに液被りが生じた区域内において湿潤状態を確保するためである。

一方、通電ロールから上流側に定常液被り長Lの1/20以上離間するのは、絞りロールの設置位置が通電ロールに近接しすぎると、絞りロールに達するまでに液被りが大きくなりすぎ、そのため液被りが絞りロールをオーバーフローして通電ロール側へ侵入し良好な湿潤状態の形成ができなくなるおそれがあるからである。また、絞りロールがあまりに通電ロールに近接しすぎると、操業上支障を生ずるおそれもある。なお、絞りロールの設置位置が通電ロールから離間し過ぎると再度の液被りを生ずるおそれがあるので、その設置位置は通電ロールから上流側に定常液被り長Lの1/10以内とするのが好適である。

図２は上記の関係を模式的に表現したものである。ここに、定常液被り長Lとは、通常の操業状態において観察される鋼帯側面の液被り開始点（図２(b)のA点）から完全液部り点までの距離をいう。完全液部り点とは、液被りが進行して鋼板全幅に液被りが進行した位置（図２(b)のB点）をいい、完全液被り部とは、完全液部り点より下流側の通電ロールまでの部位をいう。本発明における絞りロールの設置位置は図２(a)に示すように通電ロールから上流側に定常液被り長Lの1/20以上離間しかつ完全液被り部内であるＸの範囲におくのが好適である。なお。この液被り長Lは操業速度、板厚、板幅等によって変動しえるので、あらかじめ測定しておくのがよい。

なお、本発明の水平型めっきセルによる錫めっき鋼帯の製造方法および水平型錫めっきセルは、めっき錫浴としてｐＨが1以下であり鉄が溶出しやすいメタンスルホン酸浴を用いるときに最も効果が認められる。しかしながら本発明の適用し得るめっき浴は必ずしもメタンスルホン酸浴に限定されるものではなく、広くアルカンスルホン酸浴又はｐＨが3〜4のハロゲン浴に適用し得るものである。

本発明を用いて第一のめっきラインにおいてすべてのめっきセルに液被り抑制手段を設置し、錫めっき鋼帯を製造した。設備仕様および操業条件は表１に示すとおりである。操業に当たり、通電ロール周りの液被り状態を観察した結果、本発明を適用した場合(a)には、第一めっき面と反対面において絞りロールによって液被りが抑制され、通電ロールの上流側では通電ロールと液被り抑制手段との間にめっき液による湿潤部が形成されていることが明らかになった。また、それにより鋼帯の搬送と通電が円滑に行なわれることが確認された。この場合について、鋼帯の処理量に対するめっき浴中の鉄イオン濃度の関係を調査したところ、図３に示すとおりとなり、液被り抑制手段を設けない従来例(b)と比べて鉄の溶出速度が1/2程度に改善された。

本発明に係る模式図である。 本発明に係る水平型錫めっきセルを用いたときの液被り状態を示す模式図である。（a）本発明例、(b)従来例 実施例における(a)本発明例と(b)従来例の鋼帯のめっき処理量に対するめっき浴中鉄イオン濃度の関係を示すグラフである。 本発明が適用される水平型錫めっきラインのめっき部構成を示す模式図である。 従来の水平型錫めっきセルの構成を示す模式図である。 従来の水平型錫めっきセルを用いるときに生ずる液被りとそれによる鉄イオンの溶出機構の説明図である。

符号の説明

1：第一のめっきライン
2：第二のめっきライン
3（3A,3B）：転回ロール
10：水平型錫めっきセル
11：通電ロール
12：バックアップロール
13：通電ロール
14：バックアップロール
15：セル本体
16：導体
17：直流電源
18：可溶性陽極（錫ブロック）
20：液被り抑制手段
21：第一めっき面の反対面
22：第一めっき面
23：錫めっき層
24：液被り部
25：下絞りロール
26：上絞りロール
27：シリンダー
29：湿潤部

Claims (3)

1. 出口側に通電ロールとバックアップロールを備えてなる水平型錫めっきセルを用い、鋼帯とめっき浴中に設けられた可溶性陽極との間に通電して錫めっきを行なって錫めっき鋼帯を製造するに当たり、
   鋼帯の第一めっき面に錫めっきを行なう段階において、前記水平型錫めっきセル内において前記第一めっき面とは反対側の面へのめっき液の液被り量を抑制するとともに前記通電ロールの上流側に鋼帯と該通電ロール間の潤滑と通電を確保する湿潤部を形成することを特徴とする錫めっき鋼帯の製造方法。
2. 錫めっき浴を備えるとともに、出口側に通電ロールとバックアップロールを備え、該通電ロールを介して錫めっき浴中に設けられた可溶性錫陽極との間に通電して錫めっきを行なう水平型錫めっきセルにおいて、
   前記通電ロールの上流側かつ、前記水平型錫めっきセル内に鋼帯への液被り抑制手段を設けてなり、
   前記液被り抑制手段は鋼帯を挟んで設けられたロール対であり、該ロール対は通電ロールから上流側に定常液被り長の1/20以上離間しかつ、完全液被り部内に設置されているものであることを特徴とする水平型錫めっきセル。
3. めっき浴としてメタンスルホン酸浴を用いることを特徴とする請求項２記載の水平型錫めっきセル。

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