JPH02228491A - 亜鉛系合金電気めつき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、亜鉛系合金電気めっき鋼板のＷ！道方法に
関するものである。

［従来の技術］ Ｚｎ　−Ｆｅ等亜鉛系合金電気めっき鋼板は、耐食性を
はじめ、塗装性、加工性および溶接性等価れた諸特性を
有しているため、自動車、家電および建材等の防錆鋼板
として広く使用されている。これらの亜鉛系合金電気め
っき鋼板の連続製造設備として、従来から水平型のめっ
き装置が使用されている。

近年、亜鉛系合金めっき鋼板の生産性を高める目的で、
高電流密度での操業が多用される傾向にある。高電流密
度での操業になると、ストリップ界面近傍のめっき液の
流動状態が悪い場合には。

亜鉛合金めっきに限ったことではないが、形成されため
っき皮膜にヤケと称する欠陥が発生する問題がある。

また、可溶性陽極を使用した亜鉛系合金電気めっき鋼板
の製造方法として、特開昭５９−７６８９０号公報（以
下「先行技術」という）が提案されている。先行技術に
おいては、可溶性陽極が使用されているため、前記陽極
近傍でのめっき液の流動状態の良し悪しが問題となる。

即ちめっき液の流動状態が悪いと前記陽極表面が不動態
化して通電不良を引き起こす恐れがあった。そこで、従
来から、ストリップおよび可溶性陽極近傍のめっき液の
流動状態を良好にするために、第６図に示すように、噴
流ヘッダ１０をストリップ出側の可溶性陽極１６゜１６
′の端面近傍に設けた噴流設備を有する水平型の電気め
っき装置が使用されている。この従来の水平型めっき装
置は、吐出するめっき液の噴流の向きをストリップ３の
移動方向と対抗する方向とし、ストリップ３の走行とめ
っき液の噴流による相乗効果（一般に、この相乗効果を
称して、ストリップの移動方向と対向する対向流におい
ては、ストリップ走行速度にめっき液の噴流速度を加算
した値、ストリップの移動方向と同じ方向の電流におい
ては、めっき液の噴流速度からストリップ走行速度を減
じた値すなわちストリップ基準相対速度という）によっ
て、通電不良を防止している。

上記相対速度はめっきヤケおよびめっき皮膜の合金組成
のコントロールの指標となっている。従来の前記装置に
おいては、このような手段によってストリップ界面近傍
の撹拌を高め、高電流密度化による操業を行なっている
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、可溶性陽極を用いた従来の水平型めっき
装置においては、可溶性陽極の高電流密度による操業を
行なうと、可溶性陽極の消耗が早く、前記陽極の交換作
業を頻繁に行なわなければならず生産性の低下を招いて
いた。従って、可溶性陽極に代わって、現在では不溶性
９ｗＡが使用されている。ところが、この不溶性陽極を
使用することにより、新たに以下に述べる問題が発生し
た。

即ち、可溶性陽極の陽極反応は金属の溶出によって行な
われるが、一方、不溶性陽極の陽極反応は主として酸素
発生によって行なわれる。この酸素ガスは非導電性であ
るため：酸素ガスが電極間に不均一に分散し、あるいは
滞留し、電流分布が不均一になる。これにより、めっき
の付看量分布および亜鉛系合金めっきの皮膜組成分布に
悪影響が及ぼされる。

上述した問題は、不溶性陽極を使用した第７図に示す水
平型電気めっき装置によって、発生した前記酸素ガスを
除去することで解決が試みられているが、″ｆａ記噴流
Ｍ！ｉ備の噴流ヘッダは、前述したように、ストリップ
出側の陽極端に設けられているので、吐出される噴流は
ストリップ３の進行方向と反対方向に吐出される。この
ため、ストリップ３からも多量のガスが発生する亜鉛合
金めっきにおいては、ストリップ界面近傍にうずが発生
し。

あるいは圧力の低いところができる。これにより、スト
リップから発生する前記ガス（以下「陰極ガス」という
）および陽・極から発生する前記酸素ガス（以下「電解
ガス」という）を迅速に除去することができず、ストリ
ップ界面の陰極ガスおよび電解ガスの滞留した部分は電
気抵抗が高く電流が流れにくくなってめっきされなかっ
たり、あるいは、上記部分の周囲の電流密度が上昇して
ぬっきヤケを起こす。さらに、亜鉛系合金めっきの、組
成の不均一までも引き起こす。このように、めっきに悪
影響が及ぼされる問題があった。

従って、この発明の目的は、不溶性陽極を使用した電気
めっきプロセスにおいて、陰極ガスおよび電解ガスを迅
速に除去することにより、均一なそして所望合金組成の
皮膜を有する亜鉛系合金電気めっき鋼板の製造方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた
。その結果、以下に述べる知見を得た。

即ち、ストリップ移動方向と同方向にめっき液の噴流を
吐出し、ストリップ移動速度に応じてめっき液の噴流速
度を調整することにより、電解ガスおよび陰極ガスの迅
速除去を達成し、均一なそして所望合金組成のめっき皮
膜が得られる。

この発明は上述の知見に基いてなされたものであり、め
っき液が供給されているめつき槽内に不溶性陽極を複数
配置し、ストリップを連続的に移動し、前記不溶性陽極
と前記ストリップとによって形成される極間に向けて、
噴流ヘッダからめつき液を吐出し、かくして前記ストリ
ップの表面をめっきしてなる亜鉛系合金電気めっき鋼板
の製造方法において、前記ストリップ入側の前記不溶性
陽極端に前記噴流ヘッダを設け、前記噴流ヘッダから前
記ストリップの移動方向と同じ方向に向けて前記めっき
液を吐出させるとともに、移動する前記ストリップの１
電極当りの通電時間が０．５６秒を超えるときは、前記
めっき液流速に対するストリップ基準相対速度の絶対値
が１ｍ／ｓｅｃ以上となるように前記めっき液の流速を
調整し、一方。

移動する前記ストリップの１電極当りの通電時間が０．
５６秒以下のときは、前記めっき液流速に対するストリ
ップ基準相対速度の絶対値がＯｍ　７３６０以上となる
ように前記めっき液の流速を調整することに特徴を有す
るものである。

次に、この発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は、この発明の製造方法の一実施態様を示す水平
型電気めっき装置の断面図である。第１図において、１
は水平型めっき装置、２はめっき槽、３は被めっき材の
ストリップ、４，４′は不溶性陽極、５はコンダクタロ
ール、６はバックアップロール、７はめっき液、８はダ
ムロール、９はサポートロールおよび１０は噴流ヘッダ
である。図面において矢印は、ストリップ３の進行方向
を示す。第１図に示すように、不溶性陽極４と４′とは
、ストリップ３の上側および下側に対向して設けられて
いる。ストリップ３は不溶性陽極４゜４′間を矢印に示
す方向に移動する。不溶性陽極４．４′のストリップ入
側の端面近傍には、めっき液を吐出するための噴流ヘッ
ダ１０が各々設けられている。ストリップ３が矢印の方
向に移動し、不溶性陽極４，４′と、ストリップ３との
間の極間に対し、ストリップ３の移動方向と同方向に向
けて、噴流ヘッダ１０からめっき液の噴流が吐出される
。

本発明において、ストリップ３の進行方向と同方向にめ
っき液の噴流を吐出することとしたのは、迅速に除去さ
れ、さらに、これと同様に、電解ガスも同時に極間外へ
迅速に除去されるからである。

次に、連続的に移動するストリップ１電極当りに通電さ
れる時間および噴流ヘッダから吐出されるめっき液の噴
流速度について述べる。

例えば、Ｚｎ−Ｆｅ合金電気めっき鋼板を例に挙げて説
明する。ストリップの表面に形成されるＺｎ−Ｆｅ合金
めっき皮膜の合金組成は、めっき液の流速などのめっき
条件、具体的には、陰極（ストリップ）界面での物質移
動に強く依存する。この物質移動が促進する条件下にお
いては、拡散律速下にあるＺｎの供給が進み、めっき皮
膜中のＦｅ含有量が低下する。一方、めっき皮膜の性能
は皮膜の合金組成に依存する。　Ｆｅ含有量は従来から
１０〜２゜ｗｔ、％が最適とされている。この範囲内に
Ｆｅ含有量を限定するためにはめっき条件を厳密に管理
しなければならない。このような条件のもとに、連続的
に移動するストリップが１電極当りに通電される時間お
よび噴流ヘッダから吐出されるめっき液の噴流速度を限
定した。

移動するストリップの１電極当りの通電時間Ｔが、０．
５６　秒以下のとき（ストリップ移動速度が速い場合お
よび電極長が短かい場合）は、陰極での拡散層が成長段
階であり薄いため、前述したＺｎ　−Ｆｅ合金めっきの
場合において、拡散律速下にあるＺｎの供給が進み、Ｆ
ｅ含有量は低下する。これは、めっき液の高流速化と同
等の効果であるので、前記めっき液の高流速化は必要と
しない、この領域では、充分に物質移動が高められてい
るため。

めっき皮膜の合金組成の流速依存性および１電極当りの
通電依存性が少なくなる。従って、１電極当たりの通電
時間が０．５６秒以下のときは、ストリップ基準相対速
度の絶対値Ｕｒ、即ち、　めっき液流速Ｕからストリッ
プ移動速度Ｕｓを減じた値の絶対値は、特に範囲を限定
することなく、Ｏｍ／ｓｅｅ以上とする。

一方、　１電極当たりの通電時間Ｔが、０．５６秒を超
えるときは、陰極での拡散層が成長しきって定常状態に
達しているので、前記通電時間Ｔが０．５６秒以下のと
きに比べ、　Ｚｎの供給が遅れ。

Ｆｅ含有量は増大する。このため１本領域では、陰極界
面でのＺｎの拡散を進め、これによりＺｎ含有量を増大
するために、めっき液の高流速化を必要とする。従って
、１電極当りの通電時間が０．５６秒を超えるときは、
ストリップ基準相対速度の絶対値Ｕｒは、１ｍ／ｓｅｅ
以上とするべきである。

以上述べた条件によって、容易に最適な合金組成域での
Ｚｎ　−Ｆｅ合金めっき鋼板を製造することができる。

以上は、Ｚｎ　−Ｆｅ合金めっきを例に挙げて説明した
が、Ｚｎ　−Ｎｉ系など亜鉛系合金めっき全般に広く適
用することができる。

第２図はこの発明の製造方法の他の実施態様を示す縦型
めっき装置の断面図、第３図はラジアル型めっき装置の
断面図である。第２図および第３図に示すように、この
発明は、縦型めっき装置およびラジアルめっき装置にも
適用することができる。第２図において１１は縦型めっ
き槽、１２はリンガ−ロール、１３はジンクロール、第
３図において、１４はラジアル型めっき槽、１５はメイ
説明する。

第１図に示す水平型めっき装置１を用いて、Ｚｎ−Ｆｅ
合金電気めっき鋼板を、電極長およびストリップ移動速
度を種々変化させることにより、１電極当りの通電時間
を変えて、および、めっき液の流速を種々変化させて製
造した。そして、得られためっき皮膜中のＦｅ含有量、
ストリップ基準相対速度Ｕｒおよび１電極当りの通電時
間の関係を第４図に、１つの電極長とストリップ移動速
度との関係を第５図に示した。第４図において、横軸は
１電極当りの通電時間Ｔ　（ｓｅｅ）、縦軸は相対速度
Ｕｒ（ｍ／５ｅｅ）を示し、斜線領域はＦｅ含有量が１
０〜２０ｗｔ、％の領域を示す。第５図において、横軸
はストリップ移動速度Ｕｓ（ｎ＋／５ｅｃ）、縦軸は１
つの電極長Ｌ　（ｍ）を示す。なお、めっき条件は、以
下の通りであった。

（１）めっき浴組成 硫酸第１鉄：３２５ｇ／Ｑ、 硫酸亜鉛：１７５ｇ、／１２、 硫酸ソーダ：６０　　ｇＩＱ、 （２）　　ｐＨ＝１．５ （３）　　電流密度ニア０Ａ／ｄ耐 また、製造されためっき鋼板の表面の外観を目視し、ム
ラを調べた。

第４図に示すように、図中の斜線領域において、Ｆｅ含
有量が１０〜２０ｗｔ、％の均一の皮膜が形成され、こ
のとき皮膜の外観にムラはなかった。

［比較例］ 次に、比較例について説明する。

第７図に示す従来の水平型めっき装置を用いて、Ｚｎ　
−Ｆｅ合金電気めっき鋼板を製造した。第７図に示す従
来の水平型めっき装置は、ストリップ３の移動方向と噴
流へラダ１ｏから吐出されるめっき液の噴流の方向が反
対であるため、ストリップ移動速度が増加すると、スト
リップ界面に同伴流が発生し、めっき液の噴流に対して
逆の流れが発生する。従って、めっき液が低流速で吐出
されるときは、陰極ガスおよび電解ガスが極間にたまっ
てムラが発生する。めっき液の流速を１ｍ／ｓｅｅに固
定し、ストリップ移動速度を０〜３　ｍ、　／　ｓｅｅ
に変化させてＺｎ　−Ｆｅ合金電気めっき鋼板を製造し
たところ、極間に陰極ガスおよび電解ガスが滞留し、そ
の結果、均一なめっき皮膜が得られなかった。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、ストリップの
移動方向と吐出するめっき液の噴流の方向を同方向とす
ることにより、極間に滞留する陰極ガスおよび電解ガス
を迅速に除去し、これにより、均一なそして所望合金組
成の皮膜を有する亜鉛系合金電気めっき鋼板を製造する
ことができる産業上有用な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法の一実施態様を示す水平型
風めっき装置の断面図、第２図は他の実施態様を示す縦
型めっき装置の断面図、第３図はラジアル型めっき装置
の断面図、第４図はめっき皮膜中のＦｓ含有量、ストリ
ップ基準相対速度Ｕｒおよび１電極当りの通電時間の関
係を示すグラフ、第５図は１つの電極長とストリップ移
動速度との関係を示すグラフ、第６図は従来の可溶性陽
極を使用した水平型電気めっき装置の断面図、第７図は
従来の不溶性陽極を使用した水平型電気めっき装置の断
面図である。図面において、 １・・・水平型めっき装置。 ２・・・めっき槽、 ３・・・ストリップ、 ４．４′・・・不溶性陽極、 ５・・・コンダクタロール、 ６・−・バックアップロール、 ７・・・めっき液。 ８・・・ダムロール。 ９・・・サポートロール。 １０・・・噴流ヘッダ、 １１・・・縦型めっき槽、 １２・・・リンガ−ロール、 １３・・・ジンクロール、 １４・・・ラジアル型めっき槽、 １５・・・メインロール、 １６　．１６’・・・可溶性陽極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. めっき液が供給されているめっき槽内に不溶性陽極を複
   数設け、ストリップを連続的に移動し、前記不溶性陽極
   と前記ストリップとによって形成される極間に向けて、
   噴流ヘッダからめっき液を吐出し、かくして前記ストリ
   ップの表面をめっきしてなる亜鉛系合金電気めっき鋼板
   の製造方法において、前記ストリップ入側の前記不溶性
   陽極端に前記噴流ヘッダを設け、前記噴流ヘッダから前
   記ストリップの移動方向と同じ方向に向けて前記めっき
   液を吐出させるとともに、移動する前記ストリップの１
   電極当りの通電時間が０．５６秒を超えるときは、前記
   めっき液流速に対するストリップ基準相対速度の絶対値
   が１ｍ／ｓｅｃ以上となるように前記めっき液の流速を
   調整し、一方、移動する前記ストリップの１電極当りの
   通電時間が０．５６秒以下のときは、前記めっき液流速
   に対するストリップ基準相対速度の絶対値が０ｍ／ｓｅ
   ｃ以上となるように前記めっき液の流速を調整すること
   を特徴とする亜鉛系合金電気めっき鋼板の製造方法。