JPH0417693A - Ｎｉ又はＮｉ―Ｚｎ合金又はＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏ合金メッキ方法 - 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〕 本発明は金属表面にＮｉ又はＮｉ−Ｚｎ合金又はＮｉ−
ＺｎＣｏ合金メッキを施すプロセスにおいて、メッキ浴
溶液中の成分濃度を変化させることなくメンキされるＮ
ｉイオンの減少分のみを連続的にかつ制御しつつメッキ
浴液中へ供給するＮｉ又はＮｉ−Ｚｎ合金又はＮｉ−Ｚ
ｎ−Ｃｏ合金メッキ方法に関するものである。

〔従来の技術〕

Ｎｉのメッキでは通常、不溶性の陽極を用いて電気メッ
キしており、メッキが進行するとメッキされる溶液中の
Ｎｉイオンが消費される。このため、溶液中へこれらの
Ｎｉイオンを供給する目的で、Ｎｉの炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩、水酸化物等の工業試薬をメッキ槽へ供給する方
法が一般的である。しかし、この試薬が粉末状であるた
め、供給方法が断続的であることや試薬の溶解に伴った
量の酸が消費されることから溶液濃度の制御・管理が難
しく、手間もかかる。

このようなＮｉイオンを供給する方法として、ニッケル
溶出陽極にッケル陽極）が存在する陽極室と対極（陰極
）が存在する陰極室とがイオン交換膜によって区画され
たニッケル溶出用電解槽の陽極室へメッキ槽からメッキ
浴溶液を循環させ、他方陰極室には食塩などの電解質溶
液を満たして通電し、ニッケル溶出陽極からニッケルイ
オンを溶出させることによって、他のメッキ浴組成のバ
ランスを損なうことなくメッキによって減少したＮｉイ
オン量を供給する方法が提案されている（特開昭６０−
１２１２９９号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕 溶液組成をＮｉ又はＮｉ、Ｚｎ又はＮｉ、Ｚｎ、Ｃｏを
含む硫酸溶液とし、かつ、陰極室の電解質溶液を硫酸に
して、電気分解を行うのに好ましいとされている水素イ
オン選択透過性陽イオン交換膜を用いて上記方法（特開
昭６０−１２１２９９号公報）を通用した場合、陽極室
から陰極室への水素イオンの透過量は、通電量に対して
約４０％であるため、電解効率が悪く、かつ、陽極室で
の水素イオン濃度が増加する。このように、当該溶液組
成では、メッキをしなからＮｉイオンを供給する場合、
電流効率が悪いため電力コストが高くなること、陽極室
での水素イオン濃度が増加するためメッキの性状性が悪
くなること等の問題ある。したがって、陽極室から水素
イオンを除去しかつ陽極室と陰極室との間のイオンの移
動を容易にする必要がある。

メッキ槽ではメッキに伴う水の電気分解で水素イオンが
生成するために、溶液中の水素イオン濃度が増加する。

また、溶液中の水素イオン濃度は、メッキ性状に大きく
影響することがわかっている。

一方、陰極室内では陰極での水素ガスの発生により水素
イオンは減少する。消費するＮｉイオンと供給するＮｉ
イオンは等しくすることから、メッキ電流量と電気分解
電流量とは等しく、メッキ浴での水素イオンの増加量と
電解槽の陰極室での減少量は等しいためキャンセルされ
る。しかし、実際は、上記のように水素イオンのイオン
交換膜を透過する量は通電量に対して約４０％と小さい
ため、陽極室の水素イオン濃度が増加する。また、水素
イオン選択透過性陽イオン交換膜のため、水素イオンを
除く他のイオンの移動がなく、電解効率が悪い。

以上のように、Ｎｉ又はＮｉ、Ｚｎ又はＮｉ、Ｚｎ、Ｃ
ｏを含む硫酸溶液で陰極室の電解質溶液として硫酸を用
いてＮｉを電気分解する場合、メッキ浴および電解槽の
陽極室から水素イオンを除去し、かつ陽極室と陰極室と
の間のイオンの移動を容易にする必要がある。

本発明は、メッキ槽での水素イオンの増加にともなうメ
ッキ性状性の低下および陽極室と陰極室との間のイオン
の移動が少ないことによる電解効率の悪化をさせること
なく、長時間にわたって溶液濃度をコントロールするこ
とによって、安定なメッキを可能にすることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

電気分解が進んでいくと、陰極室では水素イオンが水素
ガスとして放出されるため水素イオンが消費され、一方
、メッキ槽では水素イオン濃度が増加する。また、消費
されるＮｉ量と生成するＮｉ量は等しくすることから、
メッキ電流量と電気分解電流量は等しいからメッキ槽で
増加する水素イオン濃度と電解槽の陰極室で減少する水
素イオン濃度は等しい。

そこで、本発明はあらかじめ、電解槽の陰極室の水素イ
オン濃度をメッキ槽の水素イオン濃度よりも低くした溶
液と、水素イオンが生成するメッキ槽の溶液を陰イオン
交換膜を介して、その両側にメッキ槽の溶液と電解槽の
陰極室の溶液をそれぞれ通すことにより、陰イオン交換
膜を境界にして生じる水素イオンの濃度差を駆動力とし
て拡散透析する拡散透析槽（旭硝子株式会社製）を用い
て、メッキ槽の溶液の水素イオンを硫酸として電解槽側
の陰極室へ移動させメッキ浴の溶液はメッキ槽へ、電解
槽の陰極室の溶液は陰極室へ循環して、かつ、電解槽の
陽極室と陰極室との間には硫酸イオンの移動の容易な陰
イオン交換膜を用いることによって、電気分解による水
素イオン濃度の変化をコントロールし、メッキ性状性の
低下や電解効率を悪化させることなく、長時間にわたっ
て安定なメッキを可能にする方法を提供するものである
。なお、陽極室と陰極室間に用いる陰イオン交換膜では
硫酸イオンおよび水素イオンが透過して、通電量に対し
てＮｉイオン供給量は９０〜１００％である。また、電
解槽および拡散透析槽では陰イオン交換膜を使用するた
め水素イオン以外の陽イオンの量は無視できるほど小さ
い。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例で詳細に説明する。システムの概
要を模式的に第１図に示したように、電解槽Ａの陽極室
ａとメッキ槽Ｂを連結し、拡散透析槽Ｃはメッキ槽Ｂお
よび電解槽Ａの陰極室すにそれぞれ連結しており、それ
ぞれの溶液が循環する構造になっている。電解槽Ａの詳
細を第２図に示したように、陰イオン交換膜３を介して
、陽極１と陰極９が設けられており、それぞれの室に流
入口５，６を介して、溶液がセル内に流れ込み、流出ロ
ア、８を介してセル外へ流れ出る構造であり、厚さが約
５ｃｍのセルを一単位として１００セルを並列に配置し
、電流を直流に流すようになっている。また、電解槽Ａ
の陽極室ａにはＴｉ製のバスケット型陽極１を備え、こ
の中に直径約５〜１０閣の球状のＮｉベレット２を入れ
ることができ、かつ、電解によってベレットが小さくな
ってもバスケット型陽極から脱離しないような構造にな
っている。Ｎｉペレット２は硫黄を適当量含有するもの
が好ましいが、この硫黄がメッキ性状性に影響する場合
には、硫黄含有量の低いＮｉベレットでもがまわない。

また、Ｎｉ源としてはできるだけ表面積を大きくするた
めに、球状のＮｉペレットを用いたが、板状あるいは棒
状のものでもかまはない。

方゛、陰極室すには溶液中の不純物として混入している
金属イオンが陰極に析出しにくいように、水素過電圧が
低い電極が好ましいが、実施例としては、ステンレス製
電極を陰極９として用いた。また、陰イオン交換膜４を
使用している拡散透析槽Ｃの一方をメンキ槽Ｂ、他方を
電解槽Ａの陰極室すへ連結している。ここでは、最初の
溶液は、硫酸ニッケル、硫酸亜鉛、硫酸コバルト、硫酸
で第１表に示した組成に調製し、メッキによる亜鉛・コ
バルトの消費分は工業試薬の添加により適時補充した。

また、メッキおよび電気分解での各条件は第２表に示し
た如くである。

以下、各種の作用を説明する。まず、拡散透析を運転し
ない場合について、第３図で説明する。

電解槽Ａに電流を流すと陰極から水素が発生し、この時
通電した電気量に対応した水素イオン濃度が減少する。

一方、メッキ槽Ｂでは陰極で水が分解し、酸素ガスが発
生するが、この時同時に水素イオンも生成するため、水
素イオン濃度が増加する。この溶液は電解槽Ａの陽極室
ａと循環しているため、メンキと電解が進行すると、電
解槽Ａの陽極室ａと陰極室すは陰イオン交換膜３を境に
濃度差を生じる。通電後、８時間後には、第３表に示し
たような水素イオン濃度となり、電解はほとんど進行し
なくなり、また、メッキの性状性が悪くなった。

次に、拡散透析を運転した場合について説明する。上記
のように、メッキが進行すると、メッキ槽Ｂでは水素イ
オン濃度が増加するが、電解槽Ａの陰極室すの方を硫酸
の初期濃度を低めに設定していると、拡散透析槽Ｃの陰
イオン交換膜４を境界に水素イオンの濃度差ができる。

これが駆動力になって、矢印りのように硫酸が低濃度側
へ拡散し、この結果、メッキ槽Ｂへは脱硫酸された溶液
が矢印Ｅのように返送され、また、電解槽Ａの陰極室す
には硫酸が拡散した溶液が矢印Ｆのように返送される。

この時、拡散透析槽Ｃには陰イオン交換膜４を使用して
いるため、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏイオンはほとんど低濃度溶
液側へは混入しない。拡散させる硫酸濃度はメッキ槽Ｂ
および電解槽Ａの陰極室すでの各水素イオン濃度および
循環させる液流量に依るため、メッキ性状性・メッキお
よび電解の電流効率を考慮して、あらかじめ、実験を行
うことによって決定すればよい。ここでは、第４表のよ
うに設定し、約８時間の連続運転を行った時の各種の水
素イオン濃度およびＮｉ、Ｚｎ、Ｃｏ濃度を示した。第
４表からも明らかなように、各種の金属元素および水素
イオン濃度の変化はほとんどなく、安定してＮｉイオン
が供給されたことがわかる。

〔発明の効果〕

メッキにより生成した水素イオン濃度の増加分を拡散透
析槽を用いてメッキ槽から除去し、この硫酸によって電
気分解に伴う水素イオン減少分を補給することができる
ため、各種での水素イオン濃度は常に一定であり、陽極
・陰極室間のイオンの移動が容易になるため電解効率も
良好であることから、長時間にわたって安定なメッキ操
業を行うことができる。また、硫酸を回収し、電解槽の
陰極へ供給して再利用が可能であることから、新たに硫
酸を補充する場合よりも、安価に操業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は拡散透析槽を用いる本発明法の説明図、第２図
は第１図の電解槽の構成例の説明図、第３図は拡散透析
槽を用いない比較法の説明図である。 Ａ：を解槽、Ｂ：メッキ槽、Ｃ：拡散透析槽、Ｄ：矢印
、Ｅ：矢印、Ｆ：矢印、ａ：陽極室、ｂ：陰極室、１：
陽極、２：Ｎｉペレット、３：陰イオン交換膜、４：陰
イオン交換膜、５：流入口、６：流入口、７：流出口、
８：流出口、９：陰極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｎｉ溶出陽極が存在する陽極室と対極が存在する陰極
   室とがイオン交換膜によって区画されたＮｉ溶出用電解
   槽の陰極室へ、Ｎｉ又はＮｉ−Ｚｎ合金又はＮｉ−Ｚｎ
   −Ｃｏ合金メッキ槽から、Ｎｉ又はＮｉ、Ｚｎ又はＮｉ
   、Ｚｎ、Ｃｏを含む硫酸溶液よりなるメッキ浴溶液を循
   環させ、他方陰極室には硫酸溶液を満たして通電し、Ｎ
   ｉ溶出陽極からＮｉイオンをメッキ浴溶液中に補給し、
   Ｎｉイオン濃度を高めた溶液をメッキ槽へ還流させるＮ
   ｉ又はＮｉ−Ｚｎ合金又はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｏ合金メッキ
   方法において、 上記電解槽のイオン交換膜として陰イオン交換膜を用い
   ると共に上記電解槽の陰極室の硫酸濃度を上記メッキ槽
   のメッキ浴溶液の硫酸濃度よりも低めておき、陰イオン
   交換膜で区画された拡散透析槽の一方の区画室にメッキ
   浴溶液を循環させ、他方の区画室に電解槽の陰極室の溶
   液を循環させ、硫酸拡散によって脱硫酸された一方の区
   画室の溶液をメッキ槽に還流させ、硫酸拡散によって加
   硫酸された他方の区画室の溶液を電解槽の陰極室に還流
   させることを特徴とするＮｉ又はＮｉ−Ｚｎ合金又はＮ
   ｉ−Ｚｎ−Ｃｏ合金メッキ方法。