JP4797635B2 - 錫めっき鋼帯の製造方法と錫めっきセル - Google Patents

Description

本発明は、錫めっき鋼帯の製造方法と錫めっきセルに関し、特に、水平型のめっきセルを用いて、被めっき鋼帯に連続的に錫めっきを施す錫めっき鋼帯の製造方法と、その製造に用いる水平型の錫めっきセルに関するものである。

電気錫めっき設備には、大別して、縦型めっきセルを用いる縦型めっき設備と、水平型めっきセルを用いる水平型めっき設備の２種類がある。さらに、水平型めっきセルを用いる電気錫めっき設備は、めっき液の種類によって、ｐＨが３〜４の塩化第一錫浴（ハロゲン浴）、ｐＨが１以下のアルカノールスルホン酸浴（ＡＳＡ浴）、同じくｐＨが１以下のメタンスルホン酸浴（ＭＳＡ浴）などに分けられる。いずれの設備も、通常、めっき部が３段構造となっており、下の２段には水平型のめっきセルが水平方向に複数配置され、最上段にはドラッグアウト槽と水洗装置が配置されている。

上記水平型のめっきセルを用いて錫めっき鋼帯を製造する場合には、設備の入側で、脱脂、酸洗して活性化した鋼帯を、まず、最下段の水平型めっきセル列に搬送して鋼帯の下側の面のみに錫めっきを施し、次に、鋼帯の向きを１８０°変えて反対方向から中段の水平型めっきセル列に搬送して鋼帯の下側の面、すなわち最下段では上側であった面のみに錫めっきを施し、次いで、さらに鋼帯の向きを１８０°変えて最上段のドラッグアウト槽、水洗槽に搬送して洗浄し、その後、必要に応じてリフロー処理し、化学処理して錫めっき製品とする。

前記水平型の錫めっきセルは、図１に示した概略断面図のように、めっき槽１と、そのめっき槽の、鋼帯Ｓの進行方向の前後（即ち、入出側）に配設された通電ロール２とバックアックロール３のロール対とから構成されている。めっき槽１は、表面にゴムライニングが施されており、その内部には、めっき液４が満たされ、該めっき液４は循環されている。また、めっき槽１の内部には、金属錫からなる錫アノード（可溶性陽極）５が、コイル長手方向に長さを揃えてカーボン製あるいはチタンクラッド製のアノードベッド（通電支持台）６の上に並べて置かれている。アノードベッド６は、アノードがめっき時に次第に溶解しても、鋼帯Ｓとアノード５との間が常に２５〜３０ｍｍの一定距離を保つよう、上面が板幅方向に勾配を有するよう設置されている。使用済みのアノード５は、板幅方向に押されて取り出され、他方の端からは、新しいアノードが供給される。

この水平型のめっきセルを用いた錫めっきは、以下のようにして行われる。めっき設備の入側で脱脂、酸洗された鋼帯Ｓは、通電ロール２およびバックアップロール３によりガイドされて、めっき槽１に搬入される（図１では、右から左側方向に）。めっき槽１内には、めっき液４が満たされており、鋼帯Ｓがめっきセルを通過する間、前記めっき液４が鋼帯Ｓの下面と常時接触するよう液面が管理されている。一方、錫アノード５および通電ロール２の間には、直流電源７および導体８を介して通電されており、金属錫からなる可溶性の錫アノードから錫を溶出させると共に、カソード（陰極）となる鋼帯Ｓの下面に金属錫を析出させることで錫めっきが行われる。

ところで、図１に示したような水平型のめっきセルを用いて電気錫めっきを行う場合の問題点の一つに、通電ロールへの金属錫の析出がある。この現象は、水平型錫めっきセルを用いる場合には、図２に示すように、鋼帯の進行に伴って、鋼帯の下面に接するめっき液が鋼板と供に移動するとともに、鋼帯の上面にも廻り込んで液被りを起こし、めっき槽の下流側に位置する出側の通電ロールの前面に液溜まりを形成する。その結果、通電ロールがカソードとなって、その表面にも金属錫が析出することにより起こるものである。金属錫の析出は、錫めっきにおける電流効率の低下や、錫原単位の低下を招くだけでなく、通電ロール上に析出し、堆積した金属錫が剥離して鋼帯に付着し、錫粉付着を起こしたり、他のロール等に付着して押疵（デンツ）を起こしたりする原因ともなる。

このような問題に対する対策として、例えば、特許文献１には、通電ロールの上流側に、鋼帯を挟んでロール対を設置し、液被りを防止する技術が開示されている。
特開２００５−３０７２５０号公報

上記特許文献１の技術は、出側の通電ロール前面での鋼帯上面への液被りを抑制する点で、通電ロールへの金属錫の析出を低減するのに、それなりの効果を発揮する。しかし、単に液被りを抑制するだけでは、通電ロール表面への金属錫の析出を完全に防止するには程遠いのが実情であった。

そこで、本発明の目的は、出側の通電ロールへの金属錫の析出を効果的に抑制することができる錫めっき鋼帯の製造方法と、その製造に用いる水平型錫めっきセルを提供することにある。

発明者らは、従来技術が抱える前記問題点を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、水平型錫めっきセルのめっき槽のアノードと出側の通電ロールとの間に遮蔽ダムを設置すれば、鋼帯の進行に伴うめっき液の流れや液被りを抑制できるだけでなく、通電ロールにめっき電流が流れるのを防止し、ひいては、通電ロール表面への金属錫の析出を低減できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、可溶性の錫アノードとめっき液を備えるめっき槽と、該めっき槽の入側と出側のそれぞれに配設され、被めっき鋼帯を連続的に搬送する通電ロールとバックアップロールのロール対とからなる水平型錫めっきセルを用いて、前記錫アノードと被めっき鋼帯との間に通電して錫めっき鋼帯を製造する方法において、めっき槽内かつ前記錫アノードと出側通電ロールとの間に遮蔽ダムを設けてなり、当該遮蔽ダムと出側通電ロール間の鋼板がめっき液と接する水平型錫めっきセルを用いることを特徴とする錫めっき鋼帯の製造方法である。

また、本発明は、可溶性の錫アノードとめっき液を備えるめっき槽と、該めっき槽の入側と出側のそれぞれに配設され、被めっき鋼帯を連続的に搬送する通電ロールとバックアップロールのロール対とからなる水平型錫めっきセルにおいて、めっき槽内かつ前記錫アノードと出側通電ロールとの間に遮蔽ダムを設けてなり、当該遮蔽ダムと出側通電ロール間の鋼板がめっき液と接することを特徴とする水平型錫めっきセルである。

本発明の水平型錫めっきセルは、メタンスルホン酸浴であることが好ましい。

本発明によれば、水平型錫めっきセルにおける通電ロール表面への金属錫の析出を大幅に低減することができるので、錫めっきの電流効率の向上や錫原単位を下げることができる他、通電ロール表面に析出した金属錫に起因した錫粉付着や押疵等の表面欠陥を大幅に低減することができる。

発明者らは、従来技術における通電ロール表面への金属錫の析出原因とその防止策について検討した。その結果、金属錫の析出は、基本的に電解現象であることから、これを防止するには、通電ロールにめっき液やめっき電流が流れるのを防止すればよいことに想到した。

従来の水平型錫めっきセルにおけるめっき槽内のめっき液の流れを、図２中に、黒矢印で示した。従来のめっきセルにおいては、鋼帯の進行に伴って、それに引かれるようにしてめっき液の流れが発生し、その流れが直接、出側の通電ロールの前面に当たっていた。しかも、錫アノードと出側通電ロールとの間には、電流の流れを阻害するような障害物は存在していない。その結果、出側通電ロールには、めっき電流が流れやすい状態になっていたばかりでなく、鋼帯の進行に伴うめっき液の流れによって、新しいめっき液が大量に供給されていたため、金属錫の析出がより促進されていたものと推定された。

そこで、発明者らは、めっきセルの構造を改造し、めっき槽内の錫アノードと出側通電ロールとの間に、めっき液の流れとめっき電流の流れを遮蔽する障害物を設けることに想到し、本発明を完成させた。

図３は、本発明のめっきセルの一例を示したもので、鋼帯の進行に伴ってめっき液が集中するめっきセルの下流側（出側）部分を改造し、遮蔽ダム９を新たに設置したものである。また、図中には、この遮蔽ダム９の設置によって変化しためっき液の流れを黒矢印で示した。これから、従来のめっきセルでは、出側の通電ロール前面に集中していためっき液の流れが、通電ロールの前に設置された遮蔽ダムによって堰き止められ、反転される結果、出側通電ロール前面に達するめっき液は、大幅に減少することがわかる。さらに、このめっき液の流れの変化により、鋼帯の上面に形成される液被りも、減少するという効果も得られる。しかも、遮蔽ダムによって、めっき電流も出側通電ロールに直接流れ難くなる。

その結果、これらの重畳効果により、本発明のめっきセルでは、出側通電ロールへの金属錫の析出量を、従来のめっきセルと比較して約１／５に低減することができる。また、通電ロールへの金属錫の析出が減少する結果、めっき原料である錫の原単位の向上や、めっき電流効率の向上の他、析出した金属錫の剥落による錫粉付着や押疵の発生といった表面欠陥の発生を大幅に低減することができる。さらに、本発明のめっきセルを用いた場合には、通電ロール前面の液たまりや非めっき面への液被りを少なくできるので、鋼帯エッジ部のオーバーコーティングを軽減するのにも有効である。

なお、本発明のめっきセルにおける遮蔽ダムは、めっき槽の出側通電ロールに対して、１００〜３００ｍｍ上流側に設けることが好ましい。１００ｍｍ未満では、鋼帯の進行に伴うめっき液の流れを遮蔽する効果の乏しく、また、３００ｍｍ超えでは、鋼帯の進行に伴う新たなめっき液の流れを発生させてしまうため好ましくない。

また、本発明の錫めっきセルは、水平型錫めっきセルを用いる電気めっきラインであれば、めっき槽の種類によらず、いずれにも適用することができるが、メタンスルホン酸浴を用いたラインに適用することが好ましい。というのは、メタンスルホン酸浴はｐＨが低く、鋼帯からのＦｅの溶出が起こり易いので、液被り抑制効果がある本発明のめっきセルは、Ｆｅ濃度の上昇を抑える効果が大きいからである。

メタンスルホン酸浴の水平型錫めっきセルを最下段に１０セル、中段に１０セル配列した電気錫めっき設備において、図２に示した従来タイプのめっきセルと、図３に示した本発明の遮蔽ダムを有するめっきセルを用いて、表１に示しためっき条件で、工程材を対象として錫めっき鋼帯を製造した。そして、錫付着量が１．１２／１．１２（ｇ／ｍ^２）のと２．８／２．８（ｇ／ｍ^２）の２種類の錫めっき鋼帯各５０コイル（合計１００コイル）における、通電ロールへの金属錫付着に起因する錫粉付着および押疵による不良発生率を調査した。なお、上記不良率は、錫めっき設備の出側で鋼帯表面を目視観察し、鋼帯表面に錫粉付着または押疵が確認されたコイルの率で評価した。

図４は、上記調査結果を、従来タイプのめっきセルを用いた場合における不良率を１として、本発明のめっきセルの不良率を相対的に示したものである。この図から、本発明のめっきセルを用いることにより、表面欠陥の不良率を大幅に低減できること、特に、通電ロールへの金属錫が析出し易い厚目付材で効果が大きいことがわかる。また、本発明のめっきセルを用いた場合には、メタンスルホン酸浴におけるＦｅの溶出を、約２割低減できることも別途行った調査でわかった。

水平型めっきセルの構造を説明する図である。 従来の水平型めっきセルを説明する図である。 本発明の水平型めっきセルを説明する図である。 従来の水平型めっきセルと本発明のめっきセルにおける不良発生率を比較して示したグラフである。

符号の説明

Ｓ：鋼帯
１：めっき槽
２：通電ロール
３：バックアップロール
４：めっき液
５：錫アノード（可溶性陽極）
６：アノードベッド（通電支持台）
７：直流電源
８：導体
９：遮蔽ダム

Claims (3)

1. 可溶性の錫アノードとめっき液を備えるめっき槽と、該めっき槽の入側と出側のそれぞれに配設され、被めっき鋼帯を連続的に搬送する通電ロールとバックアップロールのロール対とからなる水平型錫めっきセルを用いて、前記錫アノードと被めっき鋼帯との間に通電して錫めっき鋼帯を製造する方法において、めっき槽内かつ前記錫アノードと出側通電ロールとの間に遮蔽ダムを設けてなり、当該遮蔽ダムと出側通電ロール間の鋼板がめっき液と接する水平型錫めっきセルを用いることを特徴とする錫めっき鋼帯の製造方法。
2. 可溶性の錫アノードとめっき液を備えるめっき槽と、該めっき槽の入側と出側のそれぞれに配設され、被めっき鋼帯を連続的に搬送する通電ロールとバックアップロールのロール対とからなる水平型錫めっきセルにおいて、めっき槽内かつ前記錫アノードと出側通電ロールとの間に遮蔽ダムを設けてなり、当該遮蔽ダムと出側通電ロール間の鋼板がめっき液と接することを特徴とする水平型錫めっきセル。
3. 上記水平型めっきセルは、メタンスルホン酸浴であることを特徴とする請求項２に記載の水平型錫めっきセル。

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