JPH02228492A

JPH02228492A - 亜鉛系合金電気めつき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH02228492A
Application number: JP5082089A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watanabe; 勉渡辺; Masaru Sagiyama; 勝鷺山; Masaki Kawabe; 正樹川辺
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-09-11

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製造方法に関
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。これらの合金めっき鋼板の
皮膜組成は、めっき陰極界面の物質移動に強く依存する
ため、最適合金組成保持には、めっき条件の厳密な管理
を特徴とする特に、めっき槽（電解槽）内のめっきのス
トリップ界面近傍での流動状態が変動すると、得られる
合全組成の変動をきたし、性能低下にいたる。

一方、近年、めっきの生産性を高めるための様々なめっ
き装置が考案されている。例えば、特公昭６１−２２０
４０号公報および特開昭６１−１９００９４号公報にお
いては、流体クツションを用いた電解槽が提案されてい
る。この装置は、電極とストリップとの間に静圧を形成
し、ストリップを極間中央に復元する力を持たせるもの
で、これにより電極間距離を短縮できる特徴を持ってい
る。

また、特公昭６２−１５６３８号公報においては、縦型
めっきセルにおいて、重力を利用してめっき液を電極上
部よりストリップと陽極との間に供給するもので、この
ときストリップと陽極との間にめっき液を完成するため
、不溶性陽極の使用が不可欠であるが、パスラインが安
定し、極間距離が短縮でき、片面めっき時に、非めっき
面がめつき液に接触することがない利点を持つ。

特公昭６１−２２０４０号公報および特開昭６１−１９
００９４号公報においては、めっき液の噴流を電極中央
部より吐出しているため、ストリップ進行方向と同方向
の流れ（以下ｒ順流」という）と１反対方向の流れ（以
下「対向流」という）の両方が存在する。即ち、１つの
電解槽に順流と対向流とが混在する６また、特公昭６２
−１５６３８号公報でも同様である。即ち、重力を利用
しているため、流れは上部から下部に向かってしか存在
しない。また、縦型めっき装置であるから、上から下に
向かうダウンバスと、下から上に向かうアップバスが存
在する。従って、１つの電解槽に順流と対向流とが存在
する。

上述した順流と対向流とが混在するめっき装置での合金
めっき鋼板の製造は難しく、特に亜鉛系の合金めっきの
ように、合金組成が流速により変動するものは、特に顕
著である。これらのめっき装置での流速依存のある合金
めっき鋼板の製造のためには、ストリップ走行速度の変
化に伴ない、順流側および対向流側の流速を自由に変動
させることが必要である。

しかしながら、前述した特公昭６１−２２０４０号公報
および特開昭６１−１９００９４号公報に開示された技
術は、電極とストリップとの間に静圧が形成し、ストリ
ップを極間中央に復元する力を持たせるもので、これに
より電極間距離が短縮するのが主目的であり、順流側お
よび対向流側の流速を自由に変動させることはできない
ため、製造範囲が限定される欠点を持っている。

また、特公昭６２−１５６３８号公報においては、重力
を利用して陽極とストリップとの間のめっき液流速を得
ているため、流速は電極間距離。

電極の表面抵抗、めっき液物性等によって一義的に決ま
ってしまうために、前述した発明と同様、順流側および
対向流側の流速を自由に変動させることができない欠点
を持つ。さらに、本装置は、不溶性陽極の使用が不可欠
であるため、前記陽極から発生するガスの迅速除去をし
なければならないにもかかわらず、噴流方向とガスの上
昇方向が異なるため、陽極とストリップとの間にガスが
滞留し、その部分は電気抵抗が高いため電流が流れなく
なり、不めっきになったり、周囲の局部電流密度の上昇
により合金組成の不均一化、めっきヤケを引き起こした
りする。特に、順流側ではストリップの移動方向も電解
気泡の上昇方向と逆であるため、ストリップからの陰極
ガスまでも滞留し。

高ライン速度域で品質が悪化する。

［発明が解決しようとする課題］上述した問題を解決する電気めっき装置として、順流お
よび対向流が混在する第１図乃至第３図に示す装置が使
用される。第１図は水平型めっき装置、第２図は縦型め
っき装置、第３図はラジアル型めっき装置である。第１
図〜第３図に示すめっき装置は、いずれも順流および対
向流が混在するため、コンダクタロール５と不溶性陽極
４との間の距離が短縮できるため、ストリップ３の金属
抵抗による電圧ロスを小さくできるメリットを持ってい
る。従って、このような省エネルギーに適した、順流お
よび対向流が混在するめつき装置においての、亜鉛系合
金めっき鋼板の製造方法の確立が望まれている。

この発明の目的は、上述した順流および対向流が混在す
るめっき装置において、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、めっき液の順流および対向流の流速を、ストリッ
プの移動速度に応じて調整することにより。

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に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
、一方の前記不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前
記めっき液を、前記ストリップの移動方向と同一方向に
流し、他方の前記不溶性陽極と前記ストリップとの間に
、前記めっき液を前記ストリップの移動方向と対向する
方向に流し、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、
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
リップ基準速度の絶対値がｉｎ／ｓａｃ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／　ｓｅｃ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は電解槽、３は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９
図面において矢印は、ストリップ３の移動方向を示す。

第１図に示すように、不溶性陽＋？ｊ４４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［！４．４’間を矢印に示
す方向に移動する。めっき槽２の中央部に設けられたサ
ポートロール９の上流側には、入側の不溶性陽極４，４
′にめっき液を吐出するための第１噴流ヘッダＩＯａ、
　１０ａが、サポートロール９の下流側には、出側の不
溶性陽極４ａ、　４ａ’　にめっき液を吐出するための
第２噴流ヘッダ１．Ｏｂ、　１０ｂが、それぞれ設けら
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′および４ａ。

４ａ’　と、ストリップ３とが形成する極間に対し、第
１噴流ヘッダ１０ａ、　ＩＯａからはストリップ３の移
動方向と対向する対向流が、第２噴流へラダ１０ｂ。

１０ｂからはストリップ３の移動方向と同じ方向の順流
が、それぞれ吐出される。

本発明においては、不溶性陽極とストリップとによって
形成される電極間を流れるめっき液の流速を自由に変化
させることのできる噴流装置を有する順流および対向流
とが混在する、例えば、第１図に示すめっき装置によっ
てめっきを行なう。

本発明において、陽極とストリップとで形成される電極
間の流速を自由に変化させることのできる噴流装置を有
する順流と対向流とが混在するめっき装置にて、連続的
に走行するストリップが１電極当たりに通電される時間
Ｔ＞０．５６　秒の場合は、ストリップ基準の相対速度
Ｕｒ　　（順流：めっき液流速Ｕ−ストリップ走行速度
Ｕｓの絶対値、対向流：めっき液流速Ｕ＋ストリップ走
行速度）１ｍ／ｓｅｃ以上に噴流を調整し、Ｔ≦０．５
６秒では相対速度に制限は無しくＵ＞Ｏ）の条件に規定
した理由・を以下で説明する。

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
金めっきでは、めっき皮膜の性能は、皮膜中のＦｅ含有
量に依存し、最適Ｆｅ含有量は１０〜２０ｗｔ、％とさ
れている。Ｆｅ含有量が１０すｔ６％未満では、Ｚｎと
似た性質を持ち、Ｆｅを含有した効果が薄く、ブリスタ
ーの発生が早く、Ｚｎメツキに比べて塗装後耐食性の向
上がみられない。一方Ｆｅ含有量が２０ｗｔ、％を超え
ると、犠牲防食性が劣化し、対赤錆び性など耐食性に劣
るものとなる。従って、Ｆｅ含有量は１０〜２０ｗｔ、
％の範囲が好ましい。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（ストリップ走行速度が早い場合およ
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、皮膜
中のＦｅ含有量は低下する。また、めっき液の流速を高
流速化することによっても同等の効果が得られる。この
領域では、十分に物質移動が高められているので１合金
組成の流速依存性および通電時間依存性が少なくなる。

従って、１電極当りの通電時間が０．５６秒以下のとき
は、ストリップ基準相対速度Ｕｒ、即ち、めっき液流速
Ｕからストリップ移動速度ＵｓｔＩ−ＫＳ−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、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、］、　ｍ　／　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
ンロールである。

［実施例コ次に、この発明を実施例によって、更に詳しく説明する
。

第１図に示す水平型めっき装置１を用いて、Ｚｎ−Ｆｅ
合金めっき鋼板を、電極長および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、順流側
および対向流側、各々独立にめっきを施して製造した。

そして、得られたＺｎ　−Ｆｅ合金めっき鋼板の皮膜中
のＦｅ含有量を測定し、第１表乃至第４表に示した。第
１表は順流側の本発明の実施例、第２表は順流側の本発
明外の比較例、第３表は対向流側の本発明の実施例、第
４表は対向流側の本発明外の比較例である。この結果よ
り、順流および対向流が混在するめっき装置にて均一な
皮膜を有するＺｎ　−Ｆｅ合金めっき鋼板の製造が可能
かどうかを調べた。

さらに、順流の場合および対向流の場合の、Ｆｅ含有量
が１０〜２０ｗｔ、％の均一なＦｅ　−Ｚｎ合金めっき
鋼板を製造するための、ストリップ移動速度とめっき液
の流速との関係を第４図、第５図に示した。第４図、第
５図において、斜線の部分は、１電極当りのめっき時間
Ｔが０．５６　秒以上でないと均一なＦａｌＯ〜２０ｗ
ｔ、％含有するめつぎ皮膜を有するＺｎ　−Ｆｅ合金め
っき鋼板が製造できない領域である。このとき、ストリ
ップ基準相対速度の絶対値Ｕｒは１ｍ／ｓｅｃより小さ
い領域となっている。

また、得られた皮膜中のＦｅ含有量、ストリップ基準相
対速度および１電極当りの通電時間の関係を第６図に、
１つの電極長とストリップ移動速度との関係を第７図に
示した６第４図において横軸は流速Ｕ　（ｍ　／　５ｅｅ）、縦
軸はストリップ移動速度Ｕ　ｓ　（ｍ　／　５ｅｅ）　
、第５図において横軸は流速Ｕ（ｍ　／　５ｅｃ）、縦
軸はストリップ移動速度ＴＪＳ　（ｍ／５ｅｅ）　、第
６図において横軸は１電極当りの通電時間Ｔ　（ｓｅｅ
）、縦軸はストリップ基準相対速度の絶対値Ｕｒ（ｍ／
５ｅｅ）、第７図において、横軸はストリップ移動速度
Ｕｓ（ｍ／５ｅｃ）　、縦軸は電極長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＃ｌ、硫酸ソーダ：６０ｇ／１２、（２）　　ｐＨ＝１．５（３）電流密度：　７０Ａ／ｄイ。

第１表乃至第４表から明らかなように、本発明の製造方
法により製造されためっき鋼板は、Ｆｅ含有率が所望の
１０〜２０ｗｔ、％の範囲内であった。

これに対して、本発明外の製造方法により製造されため
っき鋼板は、Ｆｅ含有量が１０〜２０ｗｔ、％の範囲外
であった。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、順流および対
向流が混在するめっき装置において、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が
得られる、産業上有用な効果がもたらされる。

【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
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図は順流の場合のストリップ移動速度とめ
っき液の流速との関係を示すグラフ、第５図は対向流の
場合のストリップ移動速度とめっき液の流速との関係を
示すグラフ、第６図は皮膜中のＦｅ含有量ストリップ基
準相対速度および１電極当りの通電時間の関係を示すグ
ラフ、第７図は１つの電極長とストリップ移動速度との
関係を示すグラフである。図面において、１・・・水平型めっき装置。２・・・電解槽。３・・・ストリップ、４．４’　ｒ　４ａ、４ａ’・・・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、！０．１０ａ、　１０ｂ−噴流ヘシダ、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。Ｉ５・・・メインロール。

Claims

【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
を複数配置し、ストリップを連続的に移動し、一方の前
記不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前記めっき液
を、前記ストリップの移動方向と同一方向に流し、他方
の前記不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前記めっ
き液を前記ストリップの移動方向と対向する方向に流し
、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、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
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／ｓｅｃ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。