JP5786888B2 - 電気クロムめっき鋼帯の製造装置および電気クロムめっき鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気クロムめっき鋼帯の製造装置および電気クロムめっき鋼帯の製造方法に関するものである。

近年、クロムめっきを施す場合、操業時間の経過に伴って、めっき液中に、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム等の金属不純物の溶け込み量が増加してくる。これら金属不純物の溶け込み量の増加に伴って、その結果、鋼帯の溶接性の低下等、品質不良を招くという問題があった。

そこで、クロムめっきを施す際には、一般的にめっき液中に含まれる金属不純物（特に鉄分）の混入量の上限値を設定し、めっき液の管理を行っている（非特許文献１）。そして、めっき液中に含まれる金属不純物の管理方法として、金属不純物濃度が上限に達した場合、めっき液の一部を新液と入れ替え、金属不純物濃度を低下させることにより、金属不純物濃度を管理する方法が挙げられる（特許文献１）。また、特許文献２のように、鉄分除去装置を用いて鉄分濃度（金属不純物濃度）を管理する方法もある。

特開平１０−１５８８８２号公報 特開２００８−４５１８６号公報

白井十四雄，めっき技術便覧，（昭和４６年），ｐ２１８〜２１９，日刊工業新聞社

特許文献１の方法で金属不純物濃度を低減させる場合、めっき液の一部を入れ替えるため、同時に入れ替えられためっき液中のクロム酸も廃液となってしまい、クロム酸原単位の悪化という問題がある。また、特許文献２の方法では、めっき液の濃縮装置と鉄分除去装置とが直列に並んでいる。この直列方式は、特許文献２のように、メタンスルフォン酸のような腐食性がそれほど高くないめっき液成分については有効である。しかしながら、これをクロム酸のめっき液に適用すると、めっき液の濃縮により高濃度のクロム酸を含むめっき液が鉄分除去装置に注入される。このため、高濃度のクロム酸が鉄分除去装置を腐食させ、鉄分除去装置の寿命を著しく低下させる。その結果、装置のランニングコストが悪化するという問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、クロムめっき槽における金属不純物濃度を調整し、鋼帯に電気クロムめっきする装置および電気クロムめっき方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］鋼帯に電気クロムめっきを行うめっき槽と、鋼帯の移動に伴う随伴流によりめっき槽外に引き出されるクロムめっき液を回収するドラグアウトタンクと、前記ドラグアウトタンクに回収されたクロムめっき液を貯蔵するドラグアウトストレージタンクと、前記ドラグアウトストレージタンクに個別に接続され、前記貯蔵されたクロムめっき液を濃縮する装置と、前記ドラグアウトストレージタンクに個別に接続され、前記貯蔵されたクロムめっき液の金属不純物除去を行う装置と、前記めっき槽と前記ドラグアウトストレージタンクとの間に接続されて、前記めっき槽との間でクロムめっき液を循環させるとともに、前記ドラグアウトストレージタンクに貯蔵されたクロムめっき液を前記めっき槽へ戻すめっき液バッファータンクとからなることを特徴とする電気クロムめっき鋼帯の製造装置。
［２］クロムめっき液をめっき槽とめっき液バッファータンクとの間で循環させつつ、めっき槽にて移動する鋼帯に電気クロムめっきを行うに際し、鋼帯の移動に伴う随伴流によりめっき槽外に引き出されるクロムめっき液をドラグアウトタンクで回収し、当該回収したクロムめっき液を、一旦ドラグアウトストレージタンクに貯蔵した後に、再び、前記めっき液バッファータンクに戻す電気クロムめっき鋼帯の製造方法であって、前記ドラグアウトストレージタンクにおいて、前記貯蔵されためっき液の濃縮および金属不純物除去をそれぞれ個別に行うことを特徴とする電気クロムめっき鋼帯の製造方法。
［３］前記金属不純物除去は、前記ドラグアウトストレージタンク中のクロム酸濃度が所定値以下である場合に実施されることを特徴とする［２］に記載の電気クロムめっき鋼帯の製造方法。

本発明は、鋼帯の随伴流によりクロムめっき槽外に引き出されるめっき液を回収し、一旦貯蔵した後、再びめっき液として利用し、前記貯蔵過程でめっき液の濃縮および金属除去を個別に行うことにより、鋼帯の随伴流により引き出されるめっき液をクロムめっき槽に戻し再利用することができるとともに、めっき槽における金属不純物濃度を調整することができる。また、金属除去装置に腐食性の高い高濃度のクロム酸が流れないことから、金属除去装置の寿命を適正に保つことができる。また、クロムめっき液中のクロム酸を廃液にすることがなく、クロム酸の原単位を改善することができる。

本発明の実施形態が適用されるクロムめっき槽における金属不純物濃度を調整する手順を示すフロー図である。 特許文献２における金属不純物濃度を調整する手順を示すフロー図である。

本発明の装置は、図１に示すとおり、クロムめっき槽１と、めっき液バッファータンク６と、ドラグアウトタンク２と、ドラグアウトストレージタンク３と、クロムめっき液の濃縮装置４と、金属不純物の除去装置５とからなる。なお、これら装置は一台に限らず複数台あってもよい。

クロムめっき槽１とめっき液バッファータンク６が配管で接続され、クロムめっき液が交互に移動可能とされる。クロムめっき槽１はドラグアウトタンク２に接続され、ドラグアウトタンク２はドラグアウトストレージタンク３に接続され、ドラグアウトストレージタンク３はめっき液バッファータンク６に接続される。また、クロムめっき液の濃縮装置４はドラグアウトストレージタンク３に個別に接続され、クロムめっき液が交互に移動可能とされる。さらに、金属不純物の除去装置５がドラグアウトストレージタンク３に個別に接続され、クロムめっき液が交互に移動可能とされる。なお、クロムめっき液の濃縮装置４と金属不純物の除去装置５は、それぞれ個別にドラグアウトストレージタンク３に接続され、クロムめっき液がクロムめっき液の濃縮装置４から直接金属不純物の除去装置５に入ることはなく、ドラグアウトストレージタンク３を必ず経由する。

前記クロムめっき槽１では鋼帯に電気クロムめっきを行い、電気クロムめっきに用いるクロムめっき液は、クロムめっき槽１とめっき液バッファータンク６との間で循環される。また、クロムめっきされる鋼帯の移動に伴う随伴流によりクロムめっき液がめっき槽外に引き出されるため、鋼帯表面の（純水などを用いた）洗浄液とともに当該クロムめっき液はドラグアウトタンク２に希釈されて回収される。回収されたドラグアウトタンク２のクロムめっき液は、当該タンク２に接続されるドラグアウトストレージタンク３に一旦貯蔵される。ドラグアウトストレージタンク３に貯蔵した前記クロムめっき液は再びめっき液バッファータンク６に戻され、めっき液バッファータンク６と交互に液の移動が可能なクロムめっき槽１に入り、再び、鋼帯のめっきに供される。従って、鋼帯の随伴流により引き出されるクロムめっき液をめっき槽に戻して再利用でき。クロムめっき液中のクロム酸を廃液にすることがなく、クロム酸の原単位を改善することができる。

また、前記ドラグアウトストレージタンク３に個別に接続された金属不純物の除去装置５により、ドラグアウトストレージタンク３に貯蔵されたクロムめっき液の金属不純物が除去される。金属不純物が除去されたクロムめっき液は、ドラグアウトストレージタンク３からめっき液バッファータンク６を経てクロムめっき槽１に戻る。従って、クロムめっき槽１における金属不純物の濃度を調整することができる。

また、ドラグアウトタンク２に希釈されて回収されるクロムめっき液は、前記ドラグアウトストレージタンク３に一旦貯蔵され、前記ドラグアウトストレージタンク３に個別に接続されたクロムめっき液の濃縮装置４により所定のクロム酸濃度まで濃縮される。なお、本発明では、ドラグアウトストレージタンク３とクロムめっき液の濃縮装置４と金属不純物の除去装置５の配置から、クロムめっき液の濃縮装置４のめっき液が金属不純物の除去装置５に直接供給されることはない。従って、金属不純物の除去装置５に直接高濃度のクロムめっき液が供給されないことから、金属不純物の除去装置５の寿命を適正に保つことができる。

なお、クロムめっき液の濃縮装置４としては、例えば、低温蒸発装置などを用いることができる。また、金属不純物の除去装置５としては、例えば、イオン交換樹脂を充填した槽やイオン交換膜を層状に配置した装置などを用いることができる。

本発明において、ドラグアウトストレージタンク３に接続されるクロムめっき液の濃縮装置４においてめっき液の濃縮を行っているので、ドラグアウトストレージタンク３に貯蔵されるクロムめっき液のクロム酸濃度が上昇する。その結果、ドラグアウトストレージタンク３に貯蔵されるめっき液中のクロム酸濃度を、クロムめっき槽１に貯蔵されためっき液中のクロム酸濃度と同程度まで濃縮して調整することが可能である。また、万一、クロムめっき液のクロム酸濃度が所定値を超えて過剰に上昇した場合でも、金属不純物の除去装置５を停止することによって、金属不純物の除去装置５に直接高濃度のクロム酸が供給されないことから、金属不純物の除去装置５の寿命を適正に保つことができる。

また、めっき液を回収するドラグアウトタンク２とは別に、ドラグアウトストレージタンク３を設けたため、ドラグアウトストレージタンク３のクロムめっき液のクロム酸濃度を測定して、新しいめっき液、または、純水などの希釈液を供給してめっき液の濃度を適正に調整することもできる。

なお、ドラグアウトストレージタンク３において目標のクロム酸濃度まで濃縮されためっき液は、クロムめっき槽１に直接戻してもよい。

また、本発明では、ドラグアウトストレージタンク３とクロムめっき液の濃縮装置４と金属不純物の除去装置５の配置から、金属不純物の濃度が高い場合は、クロムめっき液の濃縮装置４を停止し、金属不純物の除去装置５の稼動時間を適宜長くすることができる。また、クロムめっき液の濃度が低い場合、金属不純物の除去装置５を停止し、クロムめっき液の濃縮装置４の稼動時間を適宜長くすることができる。

なお、本発明において、金属不純物の除去装置５を腐食させるクロム酸濃度は、金属不純物の除去装置の材質により異なるので、金属不順物の除去装置５の材質により適宜設定すればよい。

図１に一例を示す。本発明の方法により、鋼帯の随伴流により引き出されるめっき液中の金属不純物濃度を調整しつつ、鋼帯をクロムめっきした。一方、比較例として、めっき液中の金属不純物濃度を特許文献２に記載の方法で調整した。図２は、特許文献２に記載の金属不純物濃度の調整する手順を示す比較例のフロー図である。図２において、クロムめっき槽１に収容されためっき液はめっき液循環タンク１２に一旦貯留され、貯留されためっき液はめっき液循環タンク１２からスラジ除去装置７へ供給される。スラジ除去装置７でめっき液中のスラジが除去された後、めっき液は濃縮装置４において濃縮される。濃縮されためっき液は、鉄分析出装置８、鉄化合物分離装置９、再溶解装置１０、鉄分除去装置１１の順に直接供給される。鉄化合物分離装置９にて鉄化合物を分離されためっき液は、循環タンク１２に戻される。一方、鉄化合物は再溶解装置１０に供給されて水に再溶解された後、鉄分除去装置１１で鉄成分が除去されてから、再びめっき液循環タンク１２に戻され、その後クロムめっき槽１に戻されて再利用される。

本発明例と比較例について、それぞれ１２ヶ月間に亘って電気クロムめっき鋼帯の製造ラインを稼動させた。

本発明例（図１）では、めっき液中のクロム酸濃度が、金属不純物の除去装置５の腐食限界である１５０ｇ／Ｌを超えた場合に、金属不純物の除去装置５を停止させた。なお、このとき、濃縮装置４は継続して稼働させた。結果として、金属不純物の除去装置５のトラブルなく操業できた。そして、目標のクロム酸濃度まで濃縮することができ、めっき槽における金属不純物濃度を調整することができた。

比較例（図２）では、本発明の金属不純物の除去装置に相当する鉄分析出装置８から鉄化合物分離装置９までの腐食が激しくて、１２ヶ月間に亘って、めっき液中の金属不純物を十分に除去できず、途中で、クロム酸の新液でめっき液の一部を更新しなければならなくなり、クロム酸原単位が悪化し本発明例に比べてクロム酸使用量が１．５倍増加した。

したがって、本発明例は、比較例に比べて、鋼帯の随伴流により引き出されるめっき液をめっき槽に戻し再利用するとともに、めっき槽における金属不純物濃度を調整できて、金属除去装置の寿命を適正に保つことができ、めっき液のクロム酸の原単位を大幅に改善することができた。

１ クロムめっき槽
２ ドラグアウトタンク
３ ドラグアウトストレージタンク
４ クロムめっき液の濃縮装置
５ 金属不純物の除去装置
６ めっき液バッファータンク
７ スラジ除去装置
８ 鉄分析出装置
９ 鉄化合物分離装置
１０ 再溶解装置
１１ 鉄分除去装置
１２ めっき液循環タンク

Claims (3)

1. 鋼帯に電気クロムめっきを行うめっき槽と、
   鋼帯の移動に伴う随伴流によりめっき槽外に引き出されるクロムめっき液を回収するドラグアウトタンクと、
   前記ドラグアウトタンクに回収されたクロムめっき液を貯蔵するドラグアウトストレージタンクと、
   前記ドラグアウトストレージタンクに個別に接続され、前記貯蔵されたクロムめっき液を濃縮する装置と、
   前記ドラグアウトストレージタンクに個別に接続され、前記貯蔵されたクロムめっき液の金属不純物除去を行う装置と、
   前記めっき槽と前記ドラグアウトストレージタンクとの間に接続されて、前記めっき槽との間でクロムめっき液を循環させるとともに、前記ドラグアウトストレージタンクに貯蔵されたクロムめっき液を前記めっき槽へ戻すめっき液バッファータンクと
   からなることを特徴とする電気クロムめっき鋼帯の製造装置。
2. クロムめっき液をめっき槽とめっき液バッファータンクとの間で循環させつつ、めっき槽にて移動する鋼帯に電気クロムめっきを行うに際し、
   鋼帯の移動に伴う随伴流によりめっき槽外に引き出されるクロムめっき液をドラグアウトタンクで回収し、当該回収したクロムめっき液を、一旦ドラグアウトストレージタンクに貯蔵した後に、再び、前記めっき液バッファータンクに戻す電気クロムめっき鋼帯の製造方法であって、
   前記ドラグアウトストレージタンクにおいて、前記貯蔵されためっき液の濃縮および金属不純物除去をそれぞれ個別に行うことを特徴とする電気クロムめっき鋼帯の製造方法。
3. 前記金属不純物除去は、前記ドラグアウトストレージタンク中のクロム酸濃度が所定値以下である場合に実施されることを特徴とする請求項２に記載の電気クロムめっき鋼帯の製造方法。

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