JPH03126898A - 電気めっきにおける金属イオンの供給方法及び装置並びに電気亜鉛めっきにおける亜鉛イオンの供給方法 - 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〉 本発明は、不溶性陽極を使用する電気めっきにおける金
属イオンの供給方法及び装置並びに電気亜鉛めっきにお
ける亜鉛イオンのｍ結方法に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、鋼材、＃仮等の電気めっきにおいては、めっき液
中のめっき金属イオン溶解量の安定化や消費電力低減化
等のため、めっき液中にめっき金属イオンを溶出しない
不溶性陽極を使用する電気めっきが指向されている。金
属めっきとしては１ｍ々のものが使われているが、代表
例としてＺｎについて述べる。

不溶性陽極によるＺｎめっきでは、一般に硫酸塩浴が用
いられ、その陰、陽極の反応はそれぞれ、陽極　Ｚｎ”
　４−２　ｅ　−＊Ｚｎ　　　　　　−−（１）陽極　
Ｓ０、”−＋ｔｌ！０ →　ｌｌｌ５Ｏ，＋　　　１／２０ｘ　　Ｔ　　＋　　
２　　ｅ　　−”’−（２）である、すなわち、めっき
液中において、（＋）式によるＺｎ”の減少と、（２ン
式によるρ１１の低下が起こるため、金属イオンの供給
を連続的に、または定期的に行う必要がある。

Ｚｎめっきの場合、金属イオンのＩｎ給源としてＺｎ金
属またはその酸化物、水酸化物、炭酸塩などがあり、そ
の供給方法としてコスト面、作業性などから、Ｚｎ金属
をｚｎｈイオンの減少しためっき液に浸漬し、溶解する
方法が採られている。

この時の反応は、 Ｚｎ＋ＩＩ＊ＳＯａ　−＊　Ｚｎ５Ｏ，＋ＩＩｔ　Ｔ　
　　　　−ｍ−−−−（３）であり、金属イオン（ｚｎ
２＋）の増加とｐｌ＋の上昇が起こる。ずなわち、この
（３ン式の反応により、前述した電気めっき時での（１
ン式、（２）式の反応によるＺｎ”イオンの減少とρＩ
＋の低下を同時に補うことができ、好都合である。

めっき液の金属イオンを供給する方法として従来、流動
層方式やバレル方式などがある。

流動層方式は、例えば特開昭５１１−１５Ｍ８９号公報
等に開示されており、第５図に示すように、めっき金属
粉を装入した竪型の流動筒３０に、導入管３１を介して
、金属イオンが減少しかつｐｌ＋の低下しためっき浴槽
のめっき液を、該金属粉がキャリーオーバーせずに流動
層３２を形成するように連続的に４Ｂ給し、金属イオン
が増加しかつｐｌ＋の上昇しためっき液を導出管３３を
介してめっき浴槽に導出し、金属イオンの供給を行うも
のである。

一方、特開昭６０−２５７６１号公報等に開示されてい
るバレル方式がある。これは、第６図に示すように、液
槽４０内には、めっき液４１に浸漬して、外周に多数の
孔４２を有し、内部に金属粒４３を有する中空回転体バ
レル４４が回転自在に設けられている。

ホンパー４５からは金属粒が、また、導入管４６から金
属イオン濃度の減少しためっき浴槽のめっき液が、それ
ぞれ中空回転体４４に供給され、中空回転体４４が回転
して金属粒４３同士の接触を行わせ、各金属粒４３表面
に生成する水酸化物の皮膜を破壊して金属粒４３の溶解
を促進し、この熔解により、金属イオン濃度の増大した
めっき液を、導出管４８を介して液槽４０から導出する
方式である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前記の特開昭５８−１５１４８９号公報等に開
示されている流動層方式では、流動筒３０内のめっき液
が一定のｐｌ＋以上（例えば１１１５以上）に上昇する
と、金屈む）の表面に水酸化物の皮膜が形成され、金属
イオンの生成が停止するため、金属イオンの供給が妨げ
られるという欠点を有している。さらに、該めっきをめ
っき液槽へ導出する際、同時に微細な金１７１１５）が
導出されたり、ひいてはめっき浴槽内に流入し、ロール
に付着した場合、めっき製品に押しキズなどが発生し、
めっき製品特性値を著しく害する恐れがある。

また、前記の特開昭６０−２５７６１号公報等に開示さ
れているバレル方式では、金属イオンの供給を律するも
のは、前述のようにめっき液中のｐｏであるので、木刀
式においても、ｐｌ＋４近くになると溶解速度が極端に
低下するという問題がある。

本発明は、このような問題を解決した電気めっきにおけ
る金属イオンの供給方法及び装置並びに電気亜鉛めっき
における亜鉛イオンの（Ｊｊ給方法を提供することを目
的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、めっき金属の溶解促進について、特にＺ
ｎを代表例として、 ■　Ｚｎ金属の形状影響、 ■　液流速の影響、 ■　液ｐＨの影響、 ■　浴中Ｆｅ”、Ｆｅ″′の影響、 ■　浴中Ｎｉ２＋の影響、 の検討を行った。その結果、 ■ではＺｎ溶解速度：電鋳Ｚｎチップ（厚さ２〜５ｍｍ
、幅１５Ｍ、長さ１５〜５０＋ｍｓ）　＞Ｚｎ玉６ｍｍ
φ＞Ｚｎ玉３Ｍφ＞Ｚｎ板（５閣厚）、 ■ではＺｎ１９解速度：液流速０．０２〜０．０５ｍ／
ｓｑ＞０．０２ｍ／迎未満、 ■ではＺｎ溶解速度：　ｐｌＩ　Ｏ，５〜２．０未満＞
ｐＨ２以上、 ■ではＺｎ？８解速度：浴中Ｆｅ”　５００−２０００
１１ｇ／　ｊ！＞　５００ｍｇ／　１未満、浴中Ｆｅ’
″５００〜１０００ｍｇ／　ｌ　＞５００＋ａｇ／　ｆ
ｆｉ未満、 ■ではＺｎ溶解速度：浴中Ｎｉ”　２５〜１００１ｇ／
　ｊ！〉２５■／１未満、 であることに着目し、これをめっき金属イオンの熔解促
進に応用することによって、本発明を完成することがで
きた。ここで１ｉＥ　鋳Ｚ　ｎチップとは、−般に後述
するカソードＺｎを半切りにＩＪｇ断したものを意味す
る。

第１の発明は、所定の金属めっきを行うめっき浴槽から
の前記金属イオン濃度が低下したＶ＆環めっき液を電鋳
金属チップを充填させた充填槽内を通過させて得た前記
金属イオンの上昇した液を、前記または他のめっき浴槽
に（Ｊｔ給することを特徴とする電気めっきにおける金
属イオンのｉＲ給方法である。

また、第２の発明は、所定の金属めっきを行うめっき浴
槽と、該めっき浴槽からの前記金属イオン濃度が低下し
た１＃環めっき液を配管系を経て通過させて該循環めっ
き液の金属イオン濃度を上昇さ七るために電鋳金属チッ
プを充填させた充填槽と、この溶解液を前記または他の
めっき浴槽に導く配管系とを備えることを特徴とする電
気めっきにおける金属イオンの供給装置である。

また、第３の発明は、電気亜鉛めっきを行うめっき浴槽
からのｚ　ｎ　ｔ　＊イオン濃度が低下した循環めっき
液を電鋳Ｚｎチップを充填さゼた充填槽内を通過させて
得たＺｎ”イオンの上昇した液を、前記または他のめっ
き浴槽に供給することを特徴とする電気亜鉛めっきにお
けるｚｎｈイオンの供給方法であって、前記電鋳Ｚｎチ
ップの形状は厚さ２〜５関、幅１５ａｍ、長さ！５〜５
０闘であり、めっき液中にＰｅ”５００〜２０００Ｉ１
ｇ／　ｌ　、　ｒｅ”　５００〜１０００１１１ｇ／　
ｌ及びＮｉ”　２５〜１００■／１．を含有させ、めっ
き液ρ１１０．５〜２，０、めっき液流速０．０２〜０
．０５ｍ／獣で前記電鋳Ｚｎチップの溶解を行うことを
特徴とする電気亜鉛めっきにおける亜鉛イオンの供給方
法である。

く作　用〉 本発明では、めっき金属はＺｎに限られるものではない
が、以下の説明ではＺｎを代表例として説明する。

ここで電鋳Ｚｎチップは一般にカソードＺｎをいい、こ
れは亜鉛鉱石を酸溶解した電解液を用いて、アルごニウ
ム板を陰極にして低電流密度でＺｎを電析させて、２〜
５閤厚の板状としたのち、アルごニウム板から機械的に
剥離したものである。アルミニウム板と接触しない反対
面の表面は、通常のＺｎ板の表面が平滑であるのに対し
、著しく凹凸大で（０，５〜３閤程度）、シかも、厚さ
方向にピンホールを有するものである（表面積大は熔解
速度大となり、好都合である）、なお、Ｚｎ１ｊＢ金の
原料であるため極めて安価である。

液流速は０．０２〜０．０５ｍ／ｗにすることが好まし
い、その理由は、上記範囲内の液流速ではＺｎ金属の溶
解でＺｎ金属表面より発生した１１．ガスがＺｎ金属表
面に吸着し難いが、液流速が０．０２ｍ／ｓｅｃ未満だ
と１１□ガスがＺｎ金属表面に吸着して熔解速度が著し
く低下し、液流速０．０５ｍ／ｓｅｃ超だと必要以上の
電力費を費やすことになるからである。

また、熔解するＺｎ金属の基体は電鋳Ｚｎチップが好ま
しい、その理由は、前述のように表面積が大（凹凸が著
しく、多数のピンホールを含む）であることから通常の
Ｚｎ玉及びＺｎ金属板よりもエツチング力が大であり、
上記高速液流の［鋳Ｚｎチップへの衝突による該電鋳７
．ｎチフプ表面に吸着の１１．ガス排除及び空気（０□
）（」（給によるカッ−１゛反応、１１□０１−１／２
　ｏｔト２　ｅ−２０１１−−・−−（、ｉｌの促進に
より、通常のＺｎ金ｒｆ％仮（ｗ、さ５畑のＺｎ仮）よ
りも著しくＺｎ金属を溶解促進することができるからで
ある。

さらに、めっき液ｐｌ＋を０．５〜２．０にするのが好
ましく、それは以下の理由による。

例えば、亜鉛めっきの不溶性陽極によるめっきにおける
代表的な浴組成は、 ＺｎＳＯｓ　・７１ｈＯ：　３００〜５００ｍｇ／　１
ｈａｎｓｏ４：　５０　ｇ　／　ｐ ／Ｖｔ（ＳＯ４ｈ・１７＋１．０　：　５０　ｇ　／　
Ｉ。

ｐＨ：１〜３ である、近年めっき液ｐ１１３→ｌ→０，５が指向され
ている。　Ｚｎ金属の溶解促進において、金属イオンの
（」（袷速度を律するものは、めっき液中の１１゛であ
り、１１゛濃度が高いほど（すなわちｐｌｌが低いほど
）金属イオンの供給速度が高められるが、ｐｌｌ〈０．
５では、電解と同時に不溶性陽ｉ（例えばｐｂ−５ｎ５
％アノード）の熔解によって、ｐｂイオンがめつき液中
に溶出されやすくなり、ひいてはめっき製品特性値を悪
化さ・吐る欠点があるからであり、ｐＨ＞２では鋼板よ
り溶解したＦｅが、Ｉ’ｓ　（Ｏｌｌ）　ｓの沈澱を生
成しやすくなるとともに、本発明に用いる電鋳Ｚｎチッ
プであっても、Ｚｎ金属の溶解速度が低下し、めっきに
より消費されるＺｎ５ｉに見合うだけの溶解速度を得よ
うとすると、ｌセル（ｌめっき浴槽）当たりの充填槽の
必要台数が大幅にアンプし、建設コストが高くつき現実
性に欠けるためである。

さらに、めっき浴中のＦｅ”　５００〜２０００ｍｇ／
　ｌ　。

１’ｅコ゛５００〜ｌ０００ｍｇ／　ｌ　ｈよびＮｉ”
　２５〜１００　ｍｇ／ｌにするのが望ましい。その理
由は、上記Ｆ０２゛ｒｅ”及びＮｉ”濃度では、めっき
製品特性値を悪化させることがなく、本発明に用いる？
ｉｉ鋳Ｚｎチップの溶解速度を促進さセるからである。

　Ｐｅ”　５００ｍｇ／ｉ未満、Ｆｅ３°５００ｍｇ／
／！未満もしくはＮｉ”　２５１１ｇ／１未満では、め
っきにより消費されるＺｎ量に見合うだけの溶解速度を
得ようとすると、ｌセル（１めっき浴槽）当たりの充填
槽の必要台数が大幅にアップし、建設コストが高くつき
現実性に欠けるためである。

〈実施例〉 次に、本発明の金属イオン供給装置の好適実施例につい
て更に詳細に説明する。

第１図は、本発明法の金属イオン供給方法に（重用され
る金属イオン１）（給装置を示し、本ＩＪＬ給装置はめ
っき浴槽１、充填槽熔解装置２及びサーキュレーシダン
タンク６を有する。

第２図に示すように、充填槽溶解装置２囚には、電鋳Ｚ
ｎｎチップが５ＬＩＳ３１６ＬまたはＴｉ製からなる充
填槽に接触するように任意に充填される。そして、充填
槽下部より金属イオン濃度の低下しためっき液が、多孔
板（ＳＵＳ３１６ＬまたはＴｉ製）５を介して、スラン
ジ沈降槽３を通過し、充填槽２に送り込まれ、前記金属
イオン濃度の上昇しためっき液】５がサーキュレーシダ
ンタンク６に導かれる。

サーキュレーシタンタンク６は、金属イオン濃度の低下
しためっき液がｉｌ遇する液槽６ａと、金属イオン濃度
の上昇しためっき液が通過する′ａ槽６ｂを有し、液槽
６ａはパイプＪＯ２７を介してそれぞれめっき浴槽ｌと
充填槽溶解装置２に、液槽６ｂはパイプ９．８を介して
それぞれめっき浴槽１と充填槽溶解装置２に連通してい
る。

そして、めっき浴槽１にて金属イオン濃度の低下しため
っき液がパイプ１０→液槽６ｂからポンプ１１を介して
、パイプ７→多孔板５→充填槽溶解装置２へ送り込まれ
る。該装置２内においてＺｎ溶解によって前記めっき液
は金属イオン濃度が上昇する。

この金属イオン濃度の上昇しためっき液は、パイプ８−
ν液Ｊｆｆ　６　ｂ→バイブ９を経て再びめっき浴Ｉσ
１あるいは他のめっき浴槽に供給される。

次に、具体的な実施例について説明する。

上記構成の金属イオン（」（給装置を用いて、電鋳Ｚｎ
チップ（三井金属製）を５０ｋｇ充填し、これに０．０
２〜０．０５ｍ／ｓｗの液流速でめっき液を連続的に供
給し、Ｚｎ金属を溶解促進させて溶解率を求めた。

使用しためっき浴は、組成 ＺｎＳ　０１７１１ｔＯ二　４５０ｇ／　ｊ！ＮａｔＳ
Ｏａ　：　　５０　ｇ　／　１八ｈ（ＳＯ−）ｚ　　・
　１７１１オ０：　　　　５０ｇ／ＩＰｅ”　：　　４
００ｍｇ／　ｌ！　、　　２０００ｇ／　ｅＦｅ”　：
　　４００＋１１ｇ／　Ｉｔ　、　　１０００■／ｌＮ
ｔ”　：　　２０１１ｇ／　１４　、　１００■／２ｐ
ａｔ：　　０．５〜２．５ 液流速：　０．０１〜０．０Ｇｍ／ｓｔｘ浴温：５５〜
６０゛Ｃ のものを用いた。

、ヒ記条件下でＺｎ金属の溶解量を測定した結果を第３
図及び第４図に示す。

Ｚｎ金属の溶解促進にはＺｎ金属の形状、液流速、めっ
き液ρ１１及び浴中Ｐａ”、Ｆｅ”、Ｎｉ”ｍ度が影響
し、本発明法の溶解するＺｎ金属として電１１Ｚｎチッ
プがＺｎ仮より優れていることがわかる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明によれば、めっき金属の熔
解を充填槽方式により、電鋳金属チップを用いることで
溶解促進する効果をあげることができた。

また、溶解する電鋳金属チップは従来法に用いられる金
ｙＡ粉、金属粒および金属板よりも安価であり、電鋳金
属チップの装入方法も短時間で可能である。

本発明の充填槽溶解装置は、従来法のバレル方式よりも
安価であるから、製造コストを大幅に減少できる。

さらに、従来法では、Ｚｎ　（Ｏｆｆ）　！や、スラッ
ジの発生大（バレルの網目より金属粒が落下し沈積）の
ため、金属イオンが増加しためっき液にこれらが混入し
、ひいてはめっき浴槽内に運ばれる危険性を有している
ため、めっき品質特性を悪化させる原因と考えられてい
たが、Ｎ、　鋳Ｚ　ｎチップはほぼ完全に溶解されるた
め、溶解装置内にスラッジとして沈積され難く、本発明
ではその危険性が極めて小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属イオン供給方法のシステム図
である。第２図は本発明の充填槽溶解装置の一例の側面
図である。第３図は本発明法と従来法のめっき液ｐＨと
Ｚｎ金属溶解率の関係を示すグラフである。第４図は本
発明法と従来法のめっき液流速とＺｎ金属熔解率の関係
を示すグラフである。 第５図及び第６図は従来例を示す図である。 １・・・めっき浴槽、 ２・・・充填槽溶解装置、 ３・・・スラッジ沈降槽、 ４・・・電鋳Ｚｎｎチップ ５・・・多孔板、 ６・・・サーキュレーシッンタンク、 ７．８．９、ＩＯ・・・パイプ、 １１・・・ポンプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の金属めっきを行うめっき浴槽からの前記金
   属イオン濃度が低下した循環めっき液を電鋳金属チップ
   を充填させた充填槽内を通過させて得た前記金属イオン
   濃度の上昇した液を、前記または他のめっき浴槽に供給
   することを特徴とする電気めっきにおける金属イオンの
   供給方法。
2. （２）所定の金属めっきを行うめっき浴槽と、該めっき
   浴槽からの前記金属イオン濃度が低下した循環めっき液
   を配管系を経て通過させて該循環めっき液の金属イオン
   濃度を上昇させるために電鋳金属チップを充填させた充
   填槽と、この溶解液を前記または他のめっき浴槽に導く
   配管系とを備えることを特徴とする電気めっきにおける
   金属イオンの供給装置。
3. （３）電気亜鉛めっきを行うめっき浴槽からのＺｎ＾２
   ＾＋イオン濃度が低下した循環めっき液を電鋳Ｚｎチッ
   プを充填させた充填槽内を通過させて得たＺｎ＾２＾＋
   イオンの上昇した液を、前記または他のめっき浴槽に供
   給することを特徴とする電気亜鉛めっきにおけるＺｎ＾
   ２＾＋イオンの供給方法であって、前記電鋳Ｚｎチップ
   の形状は厚さ２〜５ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ１５〜５０
   ｍｍであり、めっき液中にＦｅ＾２＾＋５００〜２００
   ０ｍｇ／ｌ、Ｆｅ＾３＾＋５００〜１０００ｍｇ／ｌ及
   びＮｉ＾２＾＋２５〜１００ｍｇ／ｌを含有させ、めっ
   き液ｐＨ０．５〜２．０、めっき液流速０．０２〜０．
   ０５ｍ／ｓｅｃで前記電鋳Ｚｎチップの溶解を行うこと
   を特徴とする電気亜鉛めっきにおける亜鉛イオンの供給
   方法。