JPH03120397A - 電気めっき用貴金属系電極の寿命識別方法及び装置 - 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５．帯状の金属体などに連続的に電気めっき
を施す際に使用する不溶性電極の寿命測定に関連し、チ
タン基体に被覆した貴金属系皮膜の劣化度を測定する方
法及び装置に関する。

［従来技術］ 自動車や建材或は家電製品や缶用材等には、安価で品質
の良い材料として電気めっきを施された鋼板が多量に使
用されているが、このような電気めっき鋼板の大半は鋼
帯に連続的に電気めっきが施されている。

連続電気めっきでは、安定した品質の維持と生産性の向
上とのために、めっき用の陽極はかっての金属補給を兼
ねた可溶性電極から不溶性電極へと買替わりつつある。

これは、連続電気めっきでは回分方式に較べ、適用する
めっき電流の電流密度が大きく陽極と被めっき金属帯と
の間隔が狭く且つ電極の位置が挿入し難い等の特徴があ
り、可溶性電極の鳩舎その劣化或は電極補給や交換の頻
度が品質の維持や生産性に影響するからである。

不溶性電極はこのような欠点を補うものであり量産方式
に適したものであるが、現状ではこの不溶性電極にも寿
命がある。かっては、不溶性電極として硫酸系のめっき
浴などでは鉛が多用されたが、浴組成の複雑化の影響も
あり鉛の溶出が避けられず、チタンの背反に伴いこれが
使われるようになってきた。チタンの場合、硫酸系の浴
では陽極として使用すると不動態化するので、現在では
、チタンを基体としこれに白金や酸化イリジウム或は酸
化ルテニウム等の被覆を施しいわゆる貴金属系電極とし
て用いることが多い。

このような貴金属系電極は高価なものであり、その寿命
を延ばすべく工夫が重ねられているが（例えば、特公昭
５８−１１０００号公報）、長時間の使用により貴金属
系皮膜が消耗し電極の劣化が避けられない、皮膜の消耗
が甚だしくなると、その電極からの通電量が減少しめつ
き品質の変動を招くので、その交換時期を逸しないよう
劣化度を判定する必要がある。この判定には、目視判定
や皮膜厚測定或は電極電位測定等の方法があり、目視判
定では皮膜の無くなった箇所を調べ、皮膜厚測定では蛍
光Ｘ線分析により貴金属量を測定し、電極電位測定では
皮膜が失せて露出したチタンの電位或は皮膜とチタンの
混成電位と皮膜の電位との差から判定する。しかし、こ
れらの方法では、酸化イリジウムのように目視では下地
と判別できない皮膜があったり、蛍光Ｘ線分析や電極電
位測定では電極板をめっき槽から取り外して定装置に持
ち込まなければならない、このため、従来では、電極板
を交換する目安としてめっき浴電圧の変化を捉えていた
。

［発明が解決しようとする課ＩＮ］ しかしながら、複数の電極板を用いる連続電気めっきで
は、めっき浴電圧の変化と貴金属系皮膜の消耗度とは十
分な対応が得られず、電極交換が円滑に行われないとい
う問題があった。この問題を解決するためにこの発明は
なされたもので、電極をめっき槽から取り出すことなく
操業状態でも電極の劣化状態を簡便に判定し、電極寿命
を的確に識別することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成すための手段は、チタン基体に貴金属系
皮膜を被覆した不溶性の連続電気めっき用電極の寿命を
識別する１際して、電極への陽極側分岐点と各電極板と
の間の電位差を継続的に測定し、この電位差の変化から
前記電極板の劣化度を判定する電気めっき用貴金属系電
極の寿命識別方法であり、この方法を実行し易くする装
置、即ち、測定点切り替え器と電位差計と演算器及び警
報器とからなり、前記演算器が測定された電位差を測定
時のめっき電流で除した商を演算し且つ同一測定点につ
いてその前に測定した測定値との比較を行い比較値が一
定値に達したとき前記警報器を作動させる電気めっき用
貴金属系電極の寿命識別装置である。

［作用］ 貴金属系の電極では、前述したように、白金や酸化イリ
ジウム、酸化ルテニウム等の貴金属系皮膜が、厚さ数μ
ｍから数１０μｍでチタン基体を被覆しているが、陽極
として使用しているうちにこれら貴金属系の被覆が消耗
し、チタン基体の面が刺き出しになってくる。剥き出し
になったチタン基体の表面は陽極酸化により不動態化し
この部分は電気的にも不導体となり、めっき電流が流れ
なくなる。一つの電極板の一部分が通電不能となっても
、電極板全体としては通電量がその分だけ減少するだけ
である。したがって、チタンの露出部が少ないうちは、
電極板に印加する電圧を高めることによって通電量を確
保することが出来る。しかし、電極板表面のうちある面
積以上が露出すると、残存する被覆部だけでは所定の通
電量を確保できなくなる。このときが、その電極板の寿
命となる。

連続電気めっきでは、一般に複数の陽極が並列に使用さ
れている。このため、一つの電極板が劣化しても、めっ
き浴電圧を高めて、他の電極板がちの通電量を増やすこ
とによってこれを補い、全通電量は確保することが出来
る。そして、浴電圧が限界に達した時に全電極板が寿命
に達したと判断され、交換されてきた。しかし、この時
点に達する以前に既に相当に劣化している電極板もあれ
ば、又、反対にこの時点でもそれほど劣化していない電
極板もある。この様子を第５１！Ｉ及び第６図を用いて
説明する。第５図で縦軸は浴電圧、横軸は通電時間であ
る０通電時間が長くなると所定のめっき電流を流すため
に浴電圧は高くなるが、３８００時間で限界電圧Ｅに達
する。この過程で、酸化イリジウムで被覆された個々の
電極板について、イリジウムの減量率を測定した結果が
第６図に示されている。電極板Ｃでは、３８００時間使
用してもイリジウムの減量率は３０％程度であるが、電
極板Ａでは５０％以上であり、この電極板Ａは３０００
時間では幾重その減量率が４０％に達していた。この電
極板Ａのような電極板が存在するままに操業を続けてい
ると、この電極板の近傍ではめつき条件が異なり製品の
品質を一定に保つことが難かしくなる。

これに対して、電極への陽極側分岐点と各電極板との間
の電位差を測定してやれば各々の電極板の劣化状況を知
ることが出来る。第１図はめつき槽の模式図であり、１
は電極板、２は陰極板、３は通電ロール、４は通電バー
である。電源から出ためっき電流は通電バー４によって
電極１まで導かれ、電極板１から流れ出てめっき液（図
示せず）を通って陰極板２に流れ込み、通電ロール３を
経て電源に戻る。一つの電極板について、その等価回路
を考えるとこれは第２図に示すようになる９図で、ＲＯ
は陽極側通電バー抵抗、Ｒｃは陽極側分岐点から電極板
１入り側までの抵抗、Ｒｐは電極板１出側の抵抗、Ｒｅ
　、Ｒ＋　、Ｒ１１はめつき洛中の一点と各々、電極表
面、隣の電極表面。

陰極板２との間の抵抗である。電極板が劣化してくると
、チタン基体表面の抵抗Ｒ，が増大してくる。ＲｃとＲ
ｐと（ついて、更に説明を付は加えると、電極板に電位
測定用の端子を取り付けた時、端子は電極板に埋め込ま
れるので電極板内部の電位を測定することになる。この
ため、電極板の抵抗は入り側抵抗と出側抵抗とに分けて
考える必要があり、チタン表面の抵抗は出側抵抗に含ま
れることになる。陽極側分岐点と各電極板との間の電位
差Ｅｏ−ＥｐはＲｏの両端の電位の差であり、電極板を
流れるめっき電流を１とすると、Ｅｏ　−Ｅｐ　＝　ｉ
・Ｒｅである。今、電極板が劣化してＲｐが増大したと
すると、電位ＥＯは余り変化せず、Ｒｐを流れる電流１
はＲｐにほぼ反比例するので明らかに減少する。このよ
うに、ＲＣを流れる電流ｌは減少するが、Ｒｅは分岐点
以降の配線及び電極入り鱈の抵抗とこれらの接触抵抗と
の和であって電極板表面の変化とは関係が無く一定であ
る。即ち、電極表面の劣化に基づく一電掻を流れるめっ
き電流の変化は、Ｅ　ａ　　Ｅ　ｐの変化として捉える
ことが出来る。

各電極板について、陽極側分岐点と電極板とを測定点と
して、これらの測定点を順番に切り替えて測定できるよ
うに、測定点切り替え器を通して測定点と電位差計とを
接続すると、全ての電極板のＥ。−ＥＰを一台の電位差
計で継続的に測定することが出来る。この測定値を演算
器に送り、全めっき電流で除すことによって測定時によ
るめつき電流の相違を補正する。この補正された商につ
いて前の値と比較することによってＥ　ａ　　Ｅ　ｐの
変動即ち電極板表面の変化が捉えられる。比較は前の値
との差或は比を演算させてもよく、又、前前回の値も考
慮してもよいが、比較した値が一定値を超えた場合警報
器を作動させることによって、劣化の始まった電極板を
指摘することができる。

［実施例］ 鉄−亜鉛合金電気めっき槽の不溶性電極について、寿命
識別を行った。不溶性電極の基体はチタンで表面に酸化
イリジウムを約２０μｍの厚さにコーティングしたもの
であった。を極板は２２０ａｍ　８４００　ａｍの大き
さのものが１０枚、４００　ａｓＸ　２８０　ａｓのも
の８枚及び３００ｗＸ６００ｍ−のもの２枚で、これら
の２０枚が一群の電極を構成し、同一電源からめっき電
流が供給されていた。

めっき浴は硫酸！！鉛及び硫酸鉄を主成分とする硫酸浴
で、浴温は５０℃、めっき電流は１万Ａ乃至１万５千Ａ
であった。めっき電流が変わるのは、銅帯幅、ライン速
度、合金成分比などが製品によって異なるからである。

通電時間と陽極側分岐点と各電極板との間の電位差を、
第３図に示す寿命識別装置で測定し、その寿命を識別し
た０図で、５は測定点切り替え器、６はミリボルトメー
タ、７は演算器、８は警報付き記録計、９はめっき電流
指示計である。測定点切り替え器５は、陽極側分岐点と
電極板との測定点について、２０枚の電極板を順次切り
替えて行き、５０時間乃至１０００時間に一回の測定を
行った。１ｍｖレンジのミリボルトメータ６を電位差計
として使用し、演算器７には常時めっき電流値がめつき
電流指示計９から入力するようにした。比較は電位差を
めっき電流で除した商で行い、この商を記録計８に記録
させると同時に、前回の商との比が続いて１．０５を超
えた場合に警報が作動するようにした。警報は警報灯を
点滅させることにした。寿命識別の一例を第４図に示す
０図で、縦軸は測定電位とめっき電流の比、横軸は電極
板の使用時間である。この例では、４０００時間の商が
４９で、前回の３９００時間の商５２との比が１．０６
，４１００時間の商が４５で前回の商４９との比が１．
０９．と続いて１．０５を超えたので、４１００時間で
警報が作動し寿命を識別した。

なお、この寿命識別を行わない場合、全体の電極の交換
時期に近づくと合金成分の銅帯の位置による変動が見ら
れることがあったが、寿命識別によってこの変動はなく
なった。その様子を第７図に示す０図は鉄−亜鉛合金め
っき層の鉄濃度の分布を示すのもので、縦軸は鉄−亜鉛
合金めっき層中の鉄濃度、横軸はめっき鋼帯のエツジが
らの幅方向距離である。グラフＡは寿命識別を行わない
ときに見られたもので、グラフＢは寿命識別を行うこと
によって変動の無くなったもので、鉄濃度が非常に安定
している。

又、寿命識別を行うことによって、電極板の交換が適切
となり従来に比べ消耗電極板数は約７５％に低減した。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば一枚一枚の電極板の劣
化状況を継続的に測定するので、個々の電極板の寿命を
的確に識別することができる。このため、電極板の適切
な交換が可能となり、劣化した電極板の使用によるめっ
き層特性の変動が避けられ、同時（こ貴金属系電極の無
駄な消費も回避することが出来た。このように、製品品
質の向上及び省資源化に対するこの発明の効果は特に大
きい。

４・・・通電バー、５・・・測定点切り替え器、６・・
・ミリボルトメータ、７・・・演算器。

８・・・警報付き記録計、９・・・めっき電流指示計。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタン基体に貴金属系皮膜を被覆した不溶性の連
   続電気めっき用電極の寿命を識別するに際して、電極へ
   の陽極側分岐点と各電極板との間の電位差を継続的に測
   定しこの電位差の変化から前記電極板の劣化度を判定す
   ることを特徴とする電気めっき用貴金属系電極の寿命識
   別方法。
2. （２）測定点切り替え器と電位差計と演算器及び警報器
   とからなり、前記演算器が測定された電位差を測定時の
   めっき電流で除した商を演算し且つ同一測定点について
   その前に測定した測定値との比較を行い比較値が一定値
   に達したとき前記警報器を作動させることを特徴とする
   電気めつき用貴金属系電極の寿命識別装置。