JPH01247592A - Continuous aluminum electroplating method - Google Patents

Continuous aluminum electroplating method

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JPH01247592A
JPH01247592A JP7524788A JP7524788A JPH01247592A JP H01247592 A JPH01247592 A JP H01247592A JP 7524788 A JP7524788 A JP 7524788A JP 7524788 A JP7524788 A JP 7524788A JP H01247592 A JPH01247592 A JP H01247592A
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JP
Japan
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plating
aluminum
anode
basket
metal
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Application number
JP7524788A
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Japanese (ja)
Inventor
Setsuko Takahashi
節子 高橋
Kikuko Akimoto
秋元 菊子
Yukie Matsumoto
幸英 松本
Takayuki Shimamune
孝之 島宗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
De Nora Permelec Ltd
Original Assignee
Permelec Electrode Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Permelec Electrode Ltd, Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Permelec Electrode Ltd
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Publication of JPH01247592A publication Critical patent/JPH01247592A/en
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Abstract

PURPOSE:To stably carry out Al plating when a steel member is electroplated with Al in a molten salt plating bath contg. an Al halide and an alkylpyridinium halide, by using a porous basket made of a specified metallic material and packed with many Al balls as the anode. CONSTITUTION:When the surface of a steel sheet as the cathode is plated with Al in a mixed molten salt consisting of an Al halide such as Al chloride and an alkylpyridinium halide such as butylpyridinium chloride as a plating bath, a metal basket packed with many Al balls is used as the anode. The basket is produced by nitriding, boriding or carburizing the surface of a porous net of Ti, Ta, Nb, Zr, etc., or coating the net with a Pt family metal, the oxide thereof or other metal oxide so as to prevent corrosion by the molten salt plating bath. Al plating can stably be carried out without causing the corrosion of the basket by the plating bath and in the case where an Al plate is used as the anode, plating work becomes unstable owing to the consumption of the plate.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、非水系メッキ浴を使用してアルミニウムをメ
ンキする方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method of plating aluminum using a non-aqueous plating bath.

(従来技術とその問題点) アルミニウムは電気化学的に水素より卑な電位を有する
ため、水溶液系でメッキを行うと陰極で水素が発生し、
アルミニウムをメッキすることが困難となる。これを防
止するために従来からアルミニウムの電気メッキは溶融
塩又は非水溶液等から成るメッキ浴を使用してメッキが
行われてきた。
(Prior art and its problems) Aluminum electrochemically has a more base potential than hydrogen, so when plating is done in an aqueous solution, hydrogen is generated at the cathode.
It becomes difficult to plate aluminum. To prevent this, electroplating of aluminum has conventionally been carried out using a plating bath made of molten salt or a non-aqueous solution.

非水溶液系メッキ浴としては、AICh とLiA1)
1゜又はLiHをエーテルに溶解したものが代表的であ
るが、前記LiAlH4やLiHは酸素や水分と反応し
て分解したり、爆発を起こしたりすることがあり、これ
により電流効率の低下や浴寿命の減少といった欠点が生
じ、更にこれらの水素化物は高価であり価格的にその用
途が制限されていた。
Non-aqueous plating baths include AICh and LiA1)
LiAlH4 or LiH dissolved in ether is typical, but LiAlH4 and LiH may react with oxygen or moisture and decompose or explode, resulting in a decrease in current efficiency and In addition to the disadvantages of reduced lifespan, these hydrides are expensive and have limited use due to price.

上記問題点を解決するために、アルミニウムハロゲン化
物とアルキルピリジニウムハロゲン(IJIの溶融塩更
に必要に応じて芳香族系有機溶媒を添加した浴が提案さ
れている(特開昭62−70592号及び特開昭62−
70593号)、これらの浴を使用すると、爆発の危険
が小さくかつ試薬が安価であり常温におけるアルミニウ
ムの電気メッキが可能になる。
In order to solve the above problems, a bath containing a molten salt of aluminum halide and alkylpyridinium halogen (IJI) and an aromatic organic solvent has been proposed (JP-A-62-70592 and JP-A-62-70592). 1986-
No. 70593), these baths allow electroplating of aluminum at room temperature with low risk of explosion and inexpensive reagents.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記方法は、工業的に実施する場合に大き
な問題を生ずる。つまりアルミニウム板を陽極とし冷延
鋼板等を陰極とし、アルミニウムハロゲン化物とアルキ
ルピリジニウムハロゲン化物の溶融塩中で、前記鋼板に
アルミニウムメッキを行う場合、陽極電流密度が低い間
は良好なメッキが得られるが、陽極電流密度を上げてメ
ッキを行うと得られるメッキは灰色を呈しデンドライト
状の結晶となる。これは電流密度を上げると副反応によ
り陽極表面に有機物が付着し電流分布が不拘°−となり
、そのためメッキが灰色になるものと推測される。しか
し工業的に効率良くメッキを行うために陽極電流密度の
増大を図ることは不可欠の問題である。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above method poses a major problem when it is implemented industrially. In other words, when aluminum plating is performed on a steel plate in a molten salt of aluminum halide and alkylpyridinium halide using an aluminum plate as an anode and a cold-rolled steel plate as a cathode, good plating can be obtained as long as the anode current density is low. However, when plating is performed at a higher anode current density, the resulting plating becomes gray and forms dendrite-like crystals. It is assumed that this is because when the current density is increased, organic matter adheres to the anode surface due to a side reaction, making the current distribution unrestricted and, as a result, the plating becomes gray. However, for industrially efficient plating, it is essential to increase the anode current density.

得られるメッキが灰色に着色することを防止しながら電
流密度を上げ生産性を向上させるためには、被メッキ材
より大きいアルミニウム板を使用し液撹拌を十分に行う
必要がある。しかしアルミニウム板を大きくすると、メ
ッキ槽の大型化、電流分布の不均一化、及び浴中のアル
ミニウム錯イオンの酸化防止のために使用する不活性ガ
ス消費量の増大等を招く原因となる。
In order to increase the current density and improve productivity while preventing the resulting plating from turning gray, it is necessary to use an aluminum plate larger than the material to be plated and to sufficiently stir the liquid. However, increasing the size of the aluminum plate causes an increase in the size of the plating tank, nonuniform current distribution, and increased consumption of inert gas used to prevent oxidation of aluminum complex ions in the bath.

更にアルミニウム板を陽極として使用してメッキを行う
と、該アルミニウム板が消耗し電流分布が不均一化しメ
ッキ厚にむらを生ずるため、アルミニウム板の交換を行
わなければならず、特に工業的にメッキを行うとその交
換頻度も増加し、そのたびに操業を停止しなければなら
ないという不都合を生ずる。
Furthermore, when plating is performed using an aluminum plate as an anode, the aluminum plate wears out and the current distribution becomes uneven, resulting in uneven plating thickness, so the aluminum plate must be replaced. If this is done, the frequency of replacement will increase, resulting in the inconvenience of having to stop operation each time.

一般に水溶液中での電気メッキでは、連続操業を行うた
めにアノードバスケットを用い、該アノードバスケット
にメッキする球状の金属を収容して直流電流を通電し該
球状金属を溶解し浴中にメッキする金属イオンを補給し
ながら連続的にメッキを実施するようにしている。この
方法によるとアルミニウム板の使用に起因する欠点を解
消することができるが、該アノードバスケットはメッキ
液に対する耐食性が要求され、該水溶液中の電気メッキ
用アノードバスケットとしてチタンが一般に使用されて
いる。
Generally, in electroplating in an aqueous solution, an anode basket is used to carry out continuous operation, the spherical metal to be plated is placed in the anode basket, and a direct current is applied to dissolve the spherical metal and the metal to be plated is placed in the bath. Plating is performed continuously while replenishing ions. Although this method eliminates the drawbacks caused by the use of aluminum plates, the anode basket is required to be corrosion resistant to the plating solution, and titanium is generally used as the anode basket for electroplating in the aqueous solution.

しかし非水系のアルミニウムハロゲン化物とアルキルピ
リジニウムハロゲン化物の溶融塩を使用する前記方法で
は該溶融塩の腐食性が強く、水溶液系の電気メッキと同
様にチタン製のアノードバスケットを使用するとチタン
の溶出がみられ溶出したチタンが被メッキ材に付着する
という新たな問題が生ずる。
However, in the above method using a non-aqueous molten salt of aluminum halide and alkylpyridinium halide, the molten salt is highly corrosive, and if a titanium anode basket is used as in aqueous electroplating, the elution of titanium may occur. A new problem arises in that the eluted titanium adheres to the plated material.

(発明の目的) 本発明は、従来のアルミニウムハロゲン化物とアルキル
ピリジニウムハロゲン化物とを含有する浴を用いて鋼板
等にアルミニウムをメッキするにあたり、陽極としてア
ルミニウム板の換わりに金属アルミニウム球を収容した
、メッキ液に対して耐食性を有するアノードバスケット
を使用し通電してメッキを行うことにより、陽極として
アルミニウム板を使用した場合のアルミニウムの溶出に
よる電流分布の不均一化や該アルミニウム板の交換によ
る操業の停止を回避できるアルミニウムの連続メッキ方
法を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention provides a method for plating aluminum on a steel plate or the like using a conventional bath containing an aluminum halide and an alkylpyridinium halide, in which a metal aluminum ball is housed instead of an aluminum plate as an anode. Plating is carried out by applying electricity using an anode basket that is corrosion resistant to the plating solution. This eliminates uneven current distribution due to aluminum elution when an aluminum plate is used as an anode, and operational problems due to replacement of the aluminum plate. The purpose of the present invention is to provide a continuous aluminum plating method that avoids stoppage.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、アルミニウムハロゲン化物とアルキルピリジ
ニウムハロゲン化物を溶融塩として含有し更に芳香族系
の有機溶媒を含んでいてもよいアルミニウム電気メッキ
浴を使用して被メッキ材にアルミニウムメッキを行う方
法において、陽極として金属アルミニウムボールを収容
した耐食性アノードバスケットを使用して直流又はパル
ス電流を通電し、前記被メッキ材に連続的にアルミニウ
ムメッキを行う方法である。本発明方法によると、陽極
を構成する金属アルミニウムボールとアノードバスケッ
トのうち殆ど選択的に該金属アルミニウムボールのみが
溶解し、アノードバスケット基体自身が溶出することが
なくなる。従って電流分布の不均一化がなくなり、更に
金属アルミニウムボールが溶出により減少した場合には
通電を停止することなく上方から前記アノードバスケッ
ト中へ金属アルミニウムボールを加えるだけで良く、形
成されるメッキ層が安定化し更に操業効率が向上する。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides an aluminum electroplating bath that contains an aluminum halide and an alkylpyridinium halide as molten salts and may further contain an aromatic organic solvent. This is a method of aluminum plating a plating material, in which a corrosion-resistant anode basket containing a metal aluminum ball is used as an anode, and direct current or pulse current is applied to the material to be plated, thereby continuously plating the material with aluminum. According to the method of the present invention, of the metal aluminum balls constituting the anode and the anode basket, only the metal aluminum balls are almost selectively dissolved, and the anode basket base itself is not eluted. Therefore, the non-uniformity of the current distribution is eliminated, and if the number of metal aluminum balls decreases due to elution, it is sufficient to simply add the metal aluminum balls from above into the anode basket without stopping the current supply, and the formed plating layer is It stabilizes and further improves operational efficiency.

以下本発明をより詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明方法におけるアノードバスケット基体はアルミニ
ウムハロゲン化物及びアルキルピリジニウムハロゲン化
物に対して耐食性を有することが必要である。該基体と
してはチタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム等の導
電性金属又はこれらの基合金を、多孔状、格子状、網状
等所望形状として使用することができる。
The anode basket substrate in the method of the present invention must have corrosion resistance to aluminum halides and alkylpyridinium halides. As the substrate, conductive metals such as titanium, tantalum, niobium, and zirconium, or their base alloys can be used in a desired shape such as porous, lattice, or net shapes.

これらの金属や金属合金の金属的導電性を維持したまま
、表面の物理的強度及び化学的耐食性を改良するために
、該金属等の表面を化学蒸着や物理蒸着等の公知の手段
により窒化、硼化又は炭化被覆処理を行うこともでき、
これにより金属アルミニウムボール投入時の摩耗に耐え
かつ電解浴中に溶出することのないアノードバスケット
基体を得ることができる。なお、前記した金属はチタン
単体を除いて該被覆なしの単体でアノードバスケットと
して使用することができる。
In order to improve the physical strength and chemical corrosion resistance of the surface of these metals and metal alloys while maintaining their metallic conductivity, the surface of these metals, etc. is nitrided by known means such as chemical vapor deposition or physical vapor deposition. Boridization or carbonization coating treatment can also be performed,
As a result, it is possible to obtain an anode basket substrate that can withstand wear when metal aluminum balls are introduced and does not elute into the electrolytic bath. Note that the metals mentioned above can be used alone as an anode basket without the coating, except for titanium alone.

これら表面被覆層の厚みは0.5μm以上好ましくは2
μm以上あれば十分である。該被覆厚みが0.5μm未
満であると表面処理が十分でなくなり、ピンホール等が
ある場合にチタンを基体として使用した場合に基体の溶
出が生ずることがある。
The thickness of these surface coating layers is 0.5 μm or more, preferably 2 μm or more.
A thickness of μm or more is sufficient. If the coating thickness is less than 0.5 μm, the surface treatment will not be sufficient, and if titanium is used as a substrate in the presence of pinholes or the like, elution of the substrate may occur.

又上記窒化、硼化又は炭化被覆層の換わりに、前記アノ
ードバスケット基体上に、白金族金属、白金族金属酸化
物もしくはアルミニウム、ゲルマニウム、ガリウム、バ
ナジウム、チタン、シリコン、マンガン、インジウム、
ビスマス、スズ、アンチモン、タンタル、ニオブ、ジル
コニウム、モリブデン、タングステン、ハフニウムの金
属酸化物から選択される少なくとも1種の被覆層を形成
するようにしてもよい。
In place of the nitrided, borided or carbide coating layer, a platinum group metal, a platinum group metal oxide, or aluminum, germanium, gallium, vanadium, titanium, silicon, manganese, indium,
At least one coating layer selected from metal oxides of bismuth, tin, antimony, tantalum, niobium, zirconium, molybdenum, tungsten, and hafnium may be formed.

これらの被覆層は腐食性のメッキ液に対して安定な導電
性被覆層であり、該被覆層は基体を腐食から保護すると
ともに、アノードバスケットに通電された電流を被覆層
からアノードバスケットに収容された金属アルミニウム
ボールに流す機能を有している。又アルミニウムより硬
度が高いため、金属アルミニウムボール投入時における
摩耗に耐えることができる。
These coating layers are electrically conductive coating layers that are stable against corrosive plating solutions, and the coating layers protect the substrate from corrosion and conduct the current applied to the anode basket from the coating layer to the anode basket. It has the function of flowing into a metal aluminum ball. Also, since it has higher hardness than aluminum, it can withstand wear when inserting metal aluminum balls.

該酸化物被覆層の厚さは0,5μm以上好ましくは1μ
m以上あれば十分である。又該酸化物被覆層は、上記窒
化、硼化又は炭化被覆層の場合と同じ化学蒸着や物理蒸
着等の他に、上記金属の金属塩を溶媒に溶解し基体に塗
布後、還元雰囲気中又は酸化雰囲気中熱処理して目的と
する被覆形態に変換する熱分解法と、無電解メッキや電
気メッキ等のメッキ法を使用することができ、操作が容
易で経済的であるため該熱分解法及びメッキ法が望まし
い。該被覆厚みは、熱分解法であれば前記操作を繰り返
すことにより、又メッキ法の場合にはメッキ時間や電流
密度を調節することにより、又薫着法の場合は蒸着時間
を制御することにより所望の厚みに調節することができ
る。
The thickness of the oxide coating layer is 0.5 μm or more, preferably 1 μm.
m or more is sufficient. In addition to chemical vapor deposition or physical vapor deposition as in the case of the nitrided, borided or carbonized coating layer, the oxide coating layer can be formed by dissolving the metal salt of the metal in a solvent, applying it to the substrate, and then applying it to the substrate in a reducing atmosphere or Thermal decomposition method, which converts into the desired coating form by heat treatment in an oxidizing atmosphere, and plating methods, such as electroless plating and electroplating, can be used. Plating method is preferred. The coating thickness can be determined by repeating the above operations in the case of pyrolysis, by adjusting the plating time and current density in the case of plating, and by controlling the deposition time in the case of smoke deposition. It can be adjusted to the desired thickness.

次に本発明方法に使用する金属アルミニウムボールは、
球状、楕円球状又は多面体状等の任意の形状を有し君子
の凹凸があっても差し支えない。
Next, the metal aluminum balls used in the method of the present invention are:
It may have any shape such as spherical, ellipsoidal, or polyhedral, and may have irregularities.

又その粒径は小さくするほど単位重量当たりの表面積が
大きくなり、粒径範囲は1〜50++uw程度とするこ
とが好ましい。
Furthermore, the smaller the particle size, the larger the surface area per unit weight, and the particle size range is preferably about 1 to 50++ uw.

又本発明では溶融塩を構成するアルミニウムハロゲン化
物として、アルミニウムクロリド、アルミニウムブロミ
ド及びアルミニウムアイオダイドが使用可能であり、ア
ルキルピリジニウムハロゲン化物としてはN−アルキル
基の炭素数が1〜5であり、ハロゲンが塩素、臭素又は
ヨウ素である化合物を使用することができ、最も好まし
い化合物はN−ブチルピリジニウムクロリドである。両
者の組成はアルミニウムハロゲン化物40〜80モル%
、アルキルピリジニウムハロゲン化物20〜60モル%
とすることが好ましく、又有機溶媒を使用する場合の前
記両ハロゲン化物の合計量に対する芳香族系有機溶媒の
配合量は10〜75容量%とすることが好ましく、該有
機溶媒としては前記両ハロゲン化物に対する溶解能の優
れたベンゼン、トルエン、キシレン等が望ましい。
Further, in the present invention, aluminum chloride, aluminum bromide, and aluminum iodide can be used as aluminum halides constituting the molten salt, and as alkylpyridinium halides, the N-alkyl group has 1 to 5 carbon atoms, and halogen Compounds in which is chlorine, bromine or iodine can be used, the most preferred compound being N-butylpyridinium chloride. The composition of both is 40 to 80 mol% aluminum halide.
, alkylpyridinium halide 20-60 mol%
When an organic solvent is used, it is preferable that the amount of the aromatic organic solvent is 10 to 75% by volume based on the total amount of both the halides. Benzene, toluene, xylene, etc., which have excellent ability to dissolve compounds, are desirable.

アルミニウムメッキする被メッキ材は、鋼をはじめとす
る導電性金属製の、例えば家電部品、電子部品、自動車
部品及び航空部品等であり、その形状によってはそのま
ま陰極として使用しその表面にアルミニウムメッキを施
すようにしてもよいが、形状等の制約から単独では陰極
として使用できない場合は別に陰極を設置し該陰極に電
気的に接続し通電してメッキを行うようにしてもよい。
The materials to be plated with aluminum are made of conductive metals such as steel, such as home appliance parts, electronic parts, automobile parts, and aircraft parts.Depending on the shape, the material may be used as a cathode and the surface may be plated with aluminum. However, if it cannot be used alone as a cathode due to constraints such as shape, a separate cathode may be installed, electrically connected to the cathode, and energized to perform plating.

上記した各化合物から成るメッキ浴、アノードバスケッ
ト、金属アルミニウムボール及び被メッキ材を使用して
アルミニウムメッキを行うには、浴温を0〜150℃好
ましくは0〜40℃とし、陰極電流密度を1〜50A/
dm”好ましくは20〜30A/dm” とする。
In order to perform aluminum plating using a plating bath, an anode basket, a metal aluminum ball, and a material to be plated made of each of the above-mentioned compounds, the bath temperature is set to 0 to 150°C, preferably 0 to 40°C, and the cathode current density is set to 1. ~50A/
dm"preferably 20 to 30 A/dm".

従来は浴温を40℃以上とすると生成するメッキ層が灰
色となるため好ましくないが本発明方法ではメッキ層の
該着色がなく高温におけるメッキも可能である。
Conventionally, it is not preferable to set the bath temperature to 40° C. or higher because the resulting plating layer becomes gray, but in the method of the present invention, the plating layer does not become colored and plating can be performed at high temperatures.

陽極として被メッキ材と同一面積のアルミニウム板を使
用する従来技術の場合には最適な陰極電流密度の範囲は
0.1〜IOA/ditであり、この範囲において高電
流効率で高純度の良好なメッキ層が得られるが、本発明
方法ではより陰極電流密度を上昇させ上記した20〜3
0A/dm2としても良好なメッキを得ることができ、
更にメ・ツキ液をジェット噴流により攪拌すると50A
/dm”の高い電流密度においても高電流効率で良好な
アルミニウムメッキを得ることができる。
In the case of the conventional technology that uses an aluminum plate with the same area as the material to be plated as an anode, the optimal cathode current density range is 0.1 to IOA/dit, and within this range, a material with high current efficiency and high purity can be obtained. Although a plated layer is obtained, the method of the present invention further increases the cathode current density to achieve the above-mentioned 20 to 3.
Good plating can be obtained even at 0A/dm2,
Furthermore, when the Metsuki liquid is stirred by a jet stream, it becomes 50A.
Even at a high current density of /dm'', it is possible to obtain good aluminum plating with high current efficiency.

又メッキ雰囲気は、アルミニウムハロゲン化物の加水分
解や酸化を防止するため乾燥無酸素雰囲気中例えば乾燥
窒素や乾燥アルゴン雰囲気中で操業を行うことが望まし
く、とりわけ乾燥窒素雰囲気中では安価に操業を行うこ
とができる。
In order to prevent hydrolysis and oxidation of the aluminum halide, it is desirable to operate the plating in a dry oxygen-free atmosphere, such as a dry nitrogen or dry argon atmosphere, and it is particularly advantageous to operate in a dry nitrogen atmosphere at low cost. Can be done.

上記したアルミニウムハロゲン化物及びアルキルピリジ
ニウムハロゲン化物の混合物は0〜40℃及びそれ以上
の温度で液化しかつイオン解離してアルミニウム錯イオ
ンが形成される。この状態で直流やパルス電流を通電す
ると解離したアルミニウム錯イオンが還元されて被メッ
キ村上へ析出し該被メッキ材がメッキされる。
The above-mentioned mixture of aluminum halide and alkylpyridinium halide liquefies and ionically dissociates at temperatures of 0 to 40° C. and higher to form aluminum complex ions. When direct current or pulsed current is applied in this state, the dissociated aluminum complex ions are reduced and precipitated onto Murakami to be plated, and the material to be plated is plated.

このメッキ操作の進行に従ってメッキ浴中のアルミニウ
ム錯イオンが減少するが、アノードバスケット中の金属
アルミニウムボールが溶解して前記減少を補填するため
、メッキ浴中のアルミニウム濃度はほぼ一定に維持され
る。又該メッキ操作の進行に伴って前記金属アルミニウ
ムボールの量が減少するが、その場合には新たな金属ア
ルミニウムボールを前記アノードバスケット中に添加す
れば良く、開口部を有するアノードバスケットを使用す
ればメッキ操作を停止する必要がなく連続的にアルミニ
ウムメッキを被メッキ村上に形成することが可能である
As the plating operation progresses, the aluminum complex ions in the plating bath decrease, but the metal aluminum balls in the anode basket dissolve and compensate for the decrease, so that the aluminum concentration in the plating bath is maintained approximately constant. Also, as the plating operation progresses, the amount of the metal aluminum balls decreases, in which case new metal aluminum balls may be added to the anode basket, and an anode basket with an opening may be used. It is possible to continuously form aluminum plating on the plated surface without having to stop the plating operation.

(実施例) 以下本発明の実施例を記載するが、該実施例は本発明を
限定するものではない。
(Examples) Examples of the present invention will be described below, but these examples do not limit the present invention.

去施贋エ チタン製の網状バスケットを熱シュウ酸水溶液で洗浄し
、更にイオン交換水で水洗し乾燥した後15モル%の塩
化ルテニウムと85モル%の塩化チタンを含有する塩酸
溶液を刷毛により塗布し室温で乾燥し更に500℃で焼
成した。この操作を繰り返し厚み約5μmの被覆層を有
するアノードバスケットを作製した。一方鋼板に、溶剤
蒸気洗浄、アルカリ脱脂及び酸洗等のメッキ前処理を施
した後乾燥し、予め窒素雰囲気に維持したアルミニウム
クロリド60モル%とプチルビリジニウムク口リド40
モル%から成る溶融塩メッキ浴(浴温20℃)に浸漬し
、前記鋼板を陰極とし、金属アルミニウムボール(純度
99.99重量%、直径10mm)を入れた前記アノー
ドバスケットを陽極として直流電流(IOA/dm”)
を通電して連続アルミニウムメッキを行った。
A net-like basket made of etitanium was washed with a hot oxalic acid aqueous solution, further washed with ion-exchanged water, dried, and then a hydrochloric acid solution containing 15 mol% ruthenium chloride and 85 mol% titanium chloride was applied with a brush. It was dried at room temperature and further fired at 500°C. This operation was repeated to produce an anode basket having a coating layer with a thickness of about 5 μm. On the other hand, the steel plate was subjected to pre-plating treatments such as solvent vapor cleaning, alkaline degreasing, and pickling, then dried, and 60 mol% of aluminum chloride and 40 mol% of butylpyridinium dichloride were kept in a nitrogen atmosphere.
mol% in a molten salt plating bath (bath temperature 20°C), the steel plate was used as a cathode, and the anode basket containing a metal aluminum ball (purity 99.99% by weight, diameter 10mm) was used as an anode to apply a direct current ( IOA/dm”)
Continuous aluminum plating was performed by applying current.

所定時間経過後のメッキの外観及び電流効率を表1に示
す。表1から分かるように本実施例で得られたアルミニ
ウムメッキ鋼板のメッキ層は白色を呈し電流効率も長時
間に亘り98〜100%と理想的な値を示した。更に本
実施例により得られるアルミニウムメッキ鋼板は厚みが
均一で結晶が緻密で、得られた鋼板を繰り返し折り曲げ
てもクランクや剥離は発生せず、加工性及び密着性とも
良好であった。
Table 1 shows the appearance and current efficiency of the plating after a predetermined period of time. As can be seen from Table 1, the plating layer of the aluminum-plated steel sheet obtained in this example exhibited a white color, and the current efficiency also showed an ideal value of 98 to 100% over a long period of time. Furthermore, the aluminum-plated steel sheet obtained in this example had a uniform thickness and dense crystals, and even when the obtained steel sheet was repeatedly bent, no cracking or peeling occurred, and both workability and adhesion were good.

此ff1LL 陽極としてアルミニウム板(純度99.99重量%)を
使用した以外は実施例1と同様にしてアルミニウムメッ
キを行った。所定時間経過後のメッキの外観及び電流効
率を表1に示す。
This ff1LL Aluminum plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum plate (purity 99.99% by weight) was used as the anode. Table 1 shows the appearance and current efficiency of the plating after a predetermined period of time.

表    1 チタン製バスケットの表面をイオンブレーティングによ
り表面処理し炭化チタンの被覆を施しアノードバスケッ
トとした。
Table 1 The surface of a titanium basket was treated by ion blasting and coated with titanium carbide to form an anode basket.

このアノードバスケットを使用しかつ浴温を30℃とし
、溶融塩をアルミニウムプロミド60モル%とメチルピ
リジニウムクロリド40モル%とした以外は実施例1と
同様にして陰極である鋼板へのアルミニウムメッキを行
った。
Aluminum plating was carried out on a steel plate serving as a cathode in the same manner as in Example 1 except that this anode basket was used, the bath temperature was 30°C, and the molten salt was 60 mol% of aluminum promide and 40 mol% of methylpyridinium chloride. went.

鋼板上に得られたメッキ層は実施例1の場合と同様に厚
みが均一で白色を呈し結晶も緻密であった。又該鋼板を
繰り返し折り曲げてもクランクや剥離は生ずることがな
く加工性及び密着性とも良好であった。更に電流効率も
実施例1と同様に10時間の通電を通してほぼ100%
であり、メッキ浴の劣化もなく、メッキ層の純度も99
.97重量%以上であった。
The plated layer obtained on the steel plate had a uniform thickness, a white color, and dense crystals as in Example 1. Further, even when the steel plate was repeatedly bent, no cracking or peeling occurred, and both workability and adhesion were good. Furthermore, the current efficiency was almost 100% after 10 hours of energization, similar to Example 1.
There is no deterioration of the plating bath and the purity of the plating layer is 99%.
.. It was 97% by weight or more.

此MU粗λ チタン製バスケットの表面に被覆層を形成しなかったこ
と以外は実施例2と同様にしてアルミニウムメッキを試
みた。
Aluminum plating was attempted in the same manner as in Example 2, except that no coating layer was formed on the surface of this MU coarse λ titanium basket.

通電開始当初は陰極である鋼板上にアルミニウムメッキ
層の形成が観察されたが、通電開始当初々にバスケット
の腐食が進行し約3時間経過にはメッキ操作の継続が不
可能となった。
At the beginning of energization, formation of an aluminum plating layer on the steel plate serving as the cathode was observed, but corrosion of the basket progressed as soon as energization started, and it became impossible to continue the plating operation after about 3 hours had passed.

尖隻汎主 実施例1とほぼ同様にして部品へのメッキを行った。Senshu Panshu Parts were plated in substantially the same manner as in Example 1.

予め溶剤洗浄、アルカリ脱脂及び酸洗浄を施したボルト
をバレル内に入れ、窒素雰囲気に保ったアルミニウムク
ロリド67モル%とブチルピリジニウムクロリド33モ
ル%から成る溶融塩メッキ浴(浴温60℃)に浸漬しバ
レル内のコンタクトを陰極とし、金属アルミニウムボー
ル(純度99.99重量%、直径101)を収容したア
ノードバスケットを陽極として電流密度5A/d+++
”の直流電流を通電してボルトへのアルミニウムメッキ
を行った。
Bolts that have been previously subjected to solvent cleaning, alkaline degreasing, and acid cleaning are placed in a barrel and immersed in a molten salt plating bath (bath temperature 60°C) consisting of 67 mol% aluminum chloride and 33 mol% butylpyridinium chloride kept in a nitrogen atmosphere. The current density is 5A/d+++, with the contact in the barrel as the cathode and the anode basket containing a metal aluminum ball (99.99% purity, diameter 101) as the anode.
Aluminum plating was applied to the bolts by applying a direct current of ”.

得られたメッキ層は密着性に優れ白色の均一な厚みを有
し、結晶は緻密であった。
The resulting plating layer had excellent adhesion, was white, had a uniform thickness, and had dense crystals.

止較■ユ 陽極としてアノードバスケットの換わりにアルミ、ニウ
ム板(純度99.99重量%)を使用したこと以外は実
施例3と同様にしてボルトへのアルミニウムメッキを行
った。得られたメッキ層は不均一でネジ山部に集中的に
メッキが付き、各部への付着性は悪く、メッキ層の外観
は灰色を呈していた。
Comparison (1) Aluminum plating on bolts was carried out in the same manner as in Example 3 except that an aluminum plate (purity 99.99% by weight) was used instead of the anode basket as an anode. The resulting plating layer was non-uniform, with plating concentrated on the screw threads, poor adhesion to various parts, and the appearance of the plating layer was gray.

(発明の効果) 本発明は、溶融塩メッキ浴を使用して鋼板等にアルミニ
ウムメッキを施すに際し、陽極としてアルミニウム板の
換わりに、金属アルミニウムボールを収容した溶融塩メ
ッキ浴に対して耐食性のあるアノードバスケットを使用
している。
(Effects of the Invention) When applying aluminum plating to steel plates, etc. using a molten salt plating bath, the present invention provides a corrosion-resistant solution to the molten salt plating bath containing metal aluminum balls instead of an aluminum plate as an anode. Anode basket is used.

従って第1に、従来の溶融塩メッキ浴によるアルミニウ
ムメッキ法では、陽極であるアルミニウム板の溶出によ
る電流分布の不均一化によるメ・2キ層の厚みの不均一
化が生じるのに対し、本発明では前記金属アルミニウム
ボールがほぼ選択的に溶解しアノードバスケット自身は
溶解しないため、電流分布に乱れが生ずることがなく、
耐熱性、耐酸化性及び耐食性等に優れた、均一で外観の
美しいメッキ層を得ることができる。
Firstly, in the conventional aluminum plating method using a molten salt plating bath, the current distribution becomes uneven due to elution of the aluminum plate serving as the anode, resulting in uneven thickness of the two main layers. In the invention, the metal aluminum balls melt almost selectively and the anode basket itself does not melt, so there is no disturbance in the current distribution.
A uniform plating layer with a beautiful appearance and excellent heat resistance, oxidation resistance, corrosion resistance, etc. can be obtained.

第2に、従来のメッキ法では陽極が溶出することに起因
して陽極の交換を頻繁に行い交換のたびに通電を停止す
る必要があるため、操業の効率が悪くなるのに対し、本
発明では陽極の交換は不要であり、金属アルミニウムボ
ールの補充を行うことのみで良く、効率が低下すること
がない。
Second, in the conventional plating method, the anode elutes and requires frequent replacement of the anode and the electricity supply needs to be stopped each time the anode is replaced, which reduces operational efficiency, whereas the present invention In this case, there is no need to replace the anode, and only the metal aluminum balls need to be replenished, and the efficiency does not decrease.

第3に、工業的にアルミニウムメッキを行うためには電
流密度を高くして一定時間内に得ることのできるアルミ
ニウムメッキの量を増加させることが不可欠であり、従
来は使用する陽極を大型化し表面積を増加させることに
より電流密度を高くしても得られるメッキ層の劣化が生
じないようにしている。しかし陽極が大型化するとそれ
に伴ってメッキ装置自体が大型化しこれにより装置自体
のコストや付帯設備のコストあるいは設置面積の増加等
が生じるため好ましくない。これに対し、本発明では使
用する金属アルミニウムボールの表面積が大きくアノー
ドバスケットを大きくしなくとも実質的な陽極面積を飛
躍的に増加させることができ、陽極の大型化や陽極の溶
出等を生じさせる・ことなく電流密度を高(し、比較的
短時間内に大量のメッキを得ることができ特に工業的に
大量のメッキ処理を行う場合には好都合である。
Third, in order to perform aluminum plating industrially, it is essential to increase the amount of aluminum plating that can be obtained within a certain period of time by increasing the current density. By increasing the current density, the resulting plating layer is prevented from deteriorating even if the current density is increased. However, as the anode becomes larger, the plating apparatus itself becomes larger, which increases the cost of the apparatus itself, the cost of ancillary equipment, and the installation area, which is not preferable. In contrast, in the present invention, the surface area of the metal aluminum balls used is large, and the actual anode area can be dramatically increased without increasing the size of the anode basket.・It is possible to obtain a large amount of plating within a relatively short period of time without increasing the current density, which is particularly advantageous when performing industrial large-scale plating processing.

特許出願人  日新製鋼株式会社Patent applicant: Nisshin Steel Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アルミニウムハロゲン化物とアルキルピリジニウ
ムハロゲン化物を溶融塩として含有するアルミニウム電
気メッキ浴を使用して被メッキ材にアルミニウムメッキ
を行う方法において、陽極として金属アルミニウムボー
ルを収容した耐食性アノードバスケットを使用して通電
し、前記被メッキ材に連続的にアルミニウムメッキを行
うことを特徴とする方法。
(1) A method of aluminum plating a material to be plated using an aluminum electroplating bath containing an aluminum halide and an alkylpyridinium halide as a molten salt, in which a corrosion-resistant anode basket containing a metal aluminum ball is used as an anode. A method characterized in that the material to be plated is continuously plated with aluminum by applying current to the plated material.
(2)耐食性アノードバスケットの基体が、チタン、タ
ンタル、ニオブ、ジルコニウム及びそれらの合金から成
る群から選択される金属製基体である請求項1に記載の
方法
(2) The method of claim 1, wherein the substrate of the corrosion-resistant anode basket is a metal substrate selected from the group consisting of titanium, tantalum, niobium, zirconium, and alloys thereof.
(3)耐食性アノードバスケットが、その基体表面を窒
化、硼化又は炭化被覆処理したバスケットである請求項
1又は2に記載の方法。
(3) The method according to claim 1 or 2, wherein the corrosion-resistant anode basket is a basket whose base surface is coated with nitridation, boronization, or carbonization.
(4)耐食性アノードバスケットの基体表面が、白金族
金属、白金族金属酸化物もしくは、アルミニウム、ゲル
マニウム、バナジウム、チタン、シリコン、マンガン、
インジウム、ビスマス、スズ、アンチモン、タンタル、
ニオブ、ジルコニウム、モリブデン、タングステン及び
ハフニウムの金属酸化物から成る群から選択される1種
又は2種以上の被覆を有している請求項1又は2に記載
の方法。
(4) The base surface of the corrosion-resistant anode basket is made of platinum group metal, platinum group metal oxide, aluminum, germanium, vanadium, titanium, silicon, manganese,
indium, bismuth, tin, antimony, tantalum,
3. A method according to claim 1, comprising a coating of one or more selected from the group consisting of metal oxides of niobium, zirconium, molybdenum, tungsten and hafnium.
(5)メッキ条件が、乾燥無酸素雰囲気中で浴温0〜1
50℃、電流密度0.1〜50A/dm^2の直流電流
又は平均電流密度0.1〜30A/dm^2のパルス電
流にてメッキを行う請求項1から4までのいずれかに記
載の方法。
(5) Plating conditions are dry oxygen-free atmosphere with bath temperature of 0 to 1.
5. The plating according to any one of claims 1 to 4, wherein the plating is carried out at 50° C. with a direct current having a current density of 0.1 to 50 A/dm^2 or a pulsed current having an average current density of 0.1 to 30 A/dm^2. Method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012251231A (en) * 2011-06-07 2012-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for producing aluminum porous body
WO2015198958A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 新日鐵住金株式会社 Basket type anode

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