JPH06146091A - Zinc-chromium alloy electroplating method - Google Patents

Zinc-chromium alloy electroplating method

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Publication number
JPH06146091A
JPH06146091A JP29442992A JP29442992A JPH06146091A JP H06146091 A JPH06146091 A JP H06146091A JP 29442992 A JP29442992 A JP 29442992A JP 29442992 A JP29442992 A JP 29442992A JP H06146091 A JPH06146091 A JP H06146091A
Authority
JP
Japan
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plating
ions
zinc
chromium
tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29442992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Suzuki
眞一 鈴木
Tatsuya Kanamaru
辰也 金丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP29442992A priority Critical patent/JPH06146091A/en
Publication of JPH06146091A publication Critical patent/JPH06146091A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/565Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc

Abstract

PURPOSE:To improve corrosion resistance by executing plating while supplying the Cr<3+> and Zn<2+> obtd. by electrolytically reducing Cr<6+> with Pt electrodes or by bringing metal Zn and plating liquid into reaction with a plating bath contg. the Cr<3+>, the Zn<2+> and the Cr<6+>. CONSTITUTION:The acidic plating bath cotg. the Cr<3+> ions and the Zn<2+> ions and the hexavalent chromium (chromic acid and/or chromium chromate) is housed in a tank 6. An electrolytic reduction cell 7 is connected to this tank 6 where the hexavalent chromium is electrolytically reduced to the Cr<3+>. This Cr<3+> is returned to the tank 6. The Pt electrodes are used and DC current is intermittently supplied thereto or while the polarities of the electrodes 8, 9 are inverted, these electrodes are energized. The Cr<3+> ions and Zn<2+> obtd. by reaction of the hexavalent chromium in the metal Zn and the plating liquid in an electrolytic cell 20 are returned into the tank 6. The plating bath in the tank 6 is supplied to a cell 1 and the steel plate 3 is subjected to Zn-Cr alloy plating by impressing current between the insoluble anode 2 and the steel plate 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クロム含有量が高く耐
食性に優れた亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板を長期間
にわたり安定して連続製造することができる亜鉛−クロ
ム合金電気めっき方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zinc-chromium alloy electroplating method capable of stably and continuously producing a zinc-chromium alloy electroplated steel sheet having a high chromium content and excellent corrosion resistance. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板は耐食
性に優れているために、従来から自動車、家電、建材な
どに広く利用されている。そして、前記鋼板の亜鉛−ク
ロム合金電気めっき法としては、例えば特公昭58−5
6039号公報や特公昭61─36078号公報などに
あるように種々の方法が公知であるが、これらはクロム
の共析率がいずれも5%以下と低いものであった。
2. Description of the Related Art Zinc-chromium alloy electroplated steel sheets have been widely used for automobiles, home appliances, building materials, etc. because of their excellent corrosion resistance. The zinc-chromium alloy electroplating method for the steel sheet is, for example, Japanese Patent Publication No. 58-5.
Various methods are known, as disclosed in JP-B No. 6039 and JP-B No. 61-36078, but all of them have a low eutectoid ratio of chromium of 5% or less.

【0003】そこで、本件出願人は金属亜鉛を接触反応
してめっき浴中にZn2+イオンとCr3+イオンとを供給し、
それらのめっき浴中の濃度を所定値に維持することによ
ってクロム含有量の高い亜鉛−クロム合金電気めっき鋼
板を得ることができるめっき方法を開発し、先に特開平
1−215997号公報および特開平1−215998
号公報として提案した。ところが、これらのめっき方法
においてはPb系電極付近でCr3+イオンが酸化してCr6+
オンが増加し、めっき効率に著しく影響を与えて製造効
率を低下させるとともに長期間にわたって安定的に連続
製造することができないという問題点があった。
Therefore, the applicant of the present invention catalytically reacts metallic zinc to supply Zn 2+ ions and Cr 3+ ions into the plating bath,
By developing a plating method capable of obtaining a zinc-chromium alloy electroplated steel sheet having a high chromium content by maintaining the concentration in the plating bath at a predetermined value, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-215997 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-215998
It was proposed as an issue gazette. However, in these plating methods, Cr 3+ ions are oxidized near the Pb-based electrode to increase Cr 6+ ions, which significantly affects the plating efficiency and reduces the production efficiency, and also allows stable continuous operation for a long period of time. There was a problem that it could not be manufactured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、クロム含有量が高くて耐食性
に優れた亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板を長期間にわ
たり安定して連続製造することができる亜鉛−クロム合
金電気めっき方法を提供することを目的として完成され
たものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems as described above, and continuously produces a zinc-chromium alloy electroplated steel sheet having a high chromium content and excellent corrosion resistance for a long period of time. The present invention has been completed for the purpose of providing a zinc-chromium alloy electroplating method that can be manufactured.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の亜鉛−クロム合金電気めっき方法
は、Cr3+イオンとZn2+イオンを主体とし6価クロムを含
有する酸性めっき浴に、6価クロムを電解還元して得ら
れたCr3+イオンと、金属Znにめっき液を接触反応して得
られたCr3+イオンおよびZn2+イオンを供給しながらめっ
きするとともに、前記電解還元に際して電解還元用電極
の陽極および陰極の少なくとも一方をPt系電極として直
流電流を通電することを特徴とするものである。
The zinc-chromium alloy electroplating method of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, comprises an acid containing hexavalent chromium mainly composed of Cr 3+ ions and Zn 2+ ions. While supplying Cr 3+ ions obtained by electrolytic reduction of hexavalent chromium and Cr 3+ ions and Zn 2+ ions obtained by contacting a plating solution with metal Zn, the plating bath is plated. At the time of the electrolytic reduction, at least one of the anode and the cathode of the electrode for electrolytic reduction is used as a Pt-based electrode to apply a direct current.

【0006】本発明においては、電解還元によってめっ
き液の6価クロムをCr3+イオンに還元したうえ、得られ
たCr3+イオンをめっき浴にCr3+イオンを供給しながらめ
っきする点に特徴を有するものであり、これにより陽極
電極付近でCr3+イオンが酸化して発生したCr6+イオンの
増加を抑制するとともに、めっき処理で消費されたCr 3+
イオンの不足分を補いめっき液中の各イオン濃度を所定
値に維持して効率的なめっき処理を行う。なお、このよ
うなCr3+イオンの供給は、例えばめっき浴に溶解槽を連
結して6価クロムを含有するめっき液の一部を送り込
み、電解還元処理を施すことによって得られたCr3+イオ
ンを再びめっき浴に返送するようにすることにより達成
される。
In the present invention, electrolytic reduction is used to
Hexavalent chromium of Cr3+Obtained after reducing to ions
Cr3+Cr in the plating bath3+While supplying ions
It is characterized by the fact that
Cr near the electrode3+Cr generated by oxidation of ions6+Ionic
In addition to suppressing the increase, Cr consumed in the plating process 3+
Predetermine the concentration of each ion in the plating solution to compensate for the lack of ions
Maintain the value and perform efficient plating. Incidentally, this
Una Cr3+Ions can be supplied, for example, by connecting a dissolution bath to the plating bath.
Bond and send part of plating solution containing hexavalent chromium
Cr obtained by applying electrolytic reduction treatment3+Io
Achieved by returning the resin to the plating bath again
To be done.

【0007】また本発明においては、前記電解還元に際
して電解還元用電極の陽極および陰極の少なくとも一方
をPt系電極として直流電流を通電する点に特徴を有する
ものである。即ち、Pt系電極の場合にはPb系電極と異な
り電極付近における酸化を抑制するので、Cr3+イオンが
Cr6+イオンに酸化される現象を防止して系内におけるCr
6+イオンの増加を極力防止する。なお、このようなPt系
電極としてはPtあるいはPtにIr、Pd、Ru、Rh等を合金化
したものを用いることができる。また、電解還元に際し
て直流電流を断続的に通電するようにすれば、電極付近
における適当な酸化バランスが維持されてCr6+イオンの
増加が抑制されることとなり好ましい。更には、電解還
元用電極の陽極および陰極の双方をPt系電極として電極
の極性を反転しつつ通電すると、陰極において析出した
Znが電極の反転により陽極になった際に溶解・除去され
ることとなり電解還元効率が向上するので好ましい。
Further, the present invention is characterized in that at the time of the above-mentioned electrolytic reduction, at least one of the anode and the cathode of the electrode for electrolytic reduction is used as a Pt-based electrode to apply a direct current. That is, in the case of a Pt-based electrode, unlike the Pb-based electrode, oxidation near the electrode is suppressed, so that Cr 3+ ions are
Preventing the phenomenon of oxidation to Cr 6+ ions
Prevents the increase of 6+ ions as much as possible. As such a Pt-based electrode, Pt or Pt alloyed with Ir, Pd, Ru, Rh, or the like can be used. Further, it is preferable that a direct current be intermittently applied during the electrolytic reduction because an appropriate oxidation balance near the electrodes is maintained and the increase of Cr 6+ ions is suppressed. Furthermore, when both the anode and cathode of the electrode for electrolytic reduction are Pt-based electrodes and the current is applied while reversing the polarities of the electrodes, they are deposited at the cathode
This is preferable because Zn is dissolved and removed when it becomes an anode due to the inversion of the electrode, and the electrolytic reduction efficiency is improved.

【0008】また本発明においては、前記のCr3+イオン
の供給に加えて金属Znにめっき液を接触反応して得られ
たCr3+イオンおよびZn2+イオンも供給しながらめっきす
る点に特徴を有するものであり、これによりCr3+イオン
の生成を促進させてCr含有率の高い亜鉛−クロム電気め
っきを行う。即ち、金属Znは酸性めっき浴中でH + イオ
ンによる溶解と6価クロムによる溶解との競争反応によ
って溶解するので、特にCr含有率の高い亜鉛−クロム電
気めっきを行うには、後者の反応の寄与率を高める必要
がある。そして、この反応速度は6価クロムの金属Zn表
面への拡散律速であるので、金属Znと6価クロムとの接
触効率を向上させることが好ましい。
Further, in the present invention, in addition to the above-mentioned supply of Cr 3+ ions, plating is performed while also supplying Cr 3+ ions and Zn 2+ ions obtained by the catalytic reaction of metal Zn with a plating solution. This is characterized by promoting the generation of Cr 3+ ions and performing zinc-chromium electroplating with a high Cr content. That is, since metal Zn dissolves in an acidic plating bath by a competitive reaction between dissolution by H + ions and dissolution by hexavalent chromium, in order to perform zinc-chromium electroplating with a particularly high Cr content, the latter reaction It is necessary to increase the contribution rate. Since this reaction rate is the rate-determining diffusion of hexavalent chromium to the surface of metallic Zn, it is preferable to improve the contact efficiency between metallic Zn and hexavalent chromium.

【0009】このような接触効率の高い溶解槽として
は、槽内に金属Znが充填されて流入しためっき液および
6価クロム水溶液が液流により金属Znと接触反応した
後、流出する循環経路を有する連続式のものが好ましく
流動槽、充填槽、タワーミル等が適用できる。特に、溶
解能力および接触能力を高くするには、金属Znが液流に
よって伴って移動したりH2気泡によって浮上したりしな
いよう金属Znを槽内に固定できるものが好ましく、これ
により相対流速を確保でき接触効率を高めることができ
る。なお液流速としては金属Znを槽内に固定した場合、
相対速度が5cm/sec以上となることが好ましい。
As a dissolution tank having such a high contact efficiency, a plating solution and a hexavalent chromium aqueous solution filled with metal Zn in the tank and reacted with the metal Zn by a liquid flow are circulated through a circulation path. It is preferable to use a continuous type having a fluidized tank, a filling tank, a tower mill or the like. In particular, in order to increase the dissolution ability and the contact ability, it is preferable to be able to fix the metal Zn in the tank so that the metal Zn does not move along with the liquid flow or float by the H 2 bubbles, whereby the relative flow velocity can be increased. It can be ensured and contact efficiency can be improved. As the liquid flow rate, when metal Zn is fixed in the tank,
The relative velocity is preferably 5 cm / sec or more.

【0010】また、金属Znの形態としては板状、粒状、
粉状のものを使用できるが、所定の相対流速および接触
面積を確保するには0.1〜10mmの粒状のものがよ
い。粒径が0.1mm未満では溶解槽全体にわたって相対
流速を確保することが困難となり、一方、粒径が10mm
を超えると表面積が小さくなって単位容積当たりの溶解
能力が減少し好ましくない。
The form of metal Zn is plate-like, granular,
A powdery material can be used, but a granular material having a diameter of 0.1 to 10 mm is preferable in order to secure a predetermined relative flow velocity and contact area. If the particle size is less than 0.1 mm, it becomes difficult to secure the relative flow velocity throughout the melting tank, while the particle size is 10 mm.
If it exceeds, the surface area becomes small and the dissolution capacity per unit volume decreases, which is not preferable.

【0011】本発明を適用するめっき液としては、例え
ばZn2+イオン10〜150g/リットル、Cr3+イオン10
〜150g/リットル、ph3〜0.5の硫酸浴あるいは/
および塩酸浴の酸性浴が用いられるが、他にNa+ 、K
+ 、NH4+等の無関係陽イオン、H3BO3 等の緩衝剤、ポ
リエチレングリコール等のポリオキシアルキレン誘導
体、あるいはSiO2等のコロイド微粒子の特殊添加剤を含
有していても本質的な影響はない。また、Fe、Ni、Co、
Mn、Cu、Sn、Cd、Pb、Mo等の金属イオンは不可避的に微
量めっき液に混入するが、少量であれば本発明の方法に
影響を及ぼさない。
The plating solution to which the present invention is applied is, for example, 10 to 150 g / liter of Zn 2+ ions and 10 of Cr 3+ ions.
~ 150g / l, ph3-0.5 sulfuric acid bath or /
And acid bath of hydrochloric acid bath is used, but Na + , K
+ , NH 4 + etc. unrelated cations, H 3 BO 3 etc. buffers, polyethylene glycol etc. polyoxyalkylene derivatives, SiO 2 etc. There is no. In addition, Fe, Ni, Co,
Metal ions such as Mn, Cu, Sn, Cd, Pb, and Mo are inevitably mixed in the trace amount plating solution, but a small amount does not affect the method of the present invention.

【0012】補給する6価クロム液としては、めっき液
のイオンバランスの点から他の陽イオンや陰イオンを含
有しないことが好ましくクロム酸および/またはクロム
酸クロムが適用できる。このクロム酸クロムとは無水ク
ロム酸にアルコール類、ギ酸等の有機酸類あるいはでん
ぷん等の有機物などの還元剤を反応させ、6価クロムの
一部をCr3+イオンに還元したものである。なお、場合に
よってはクロム酸ナトリウム等の塩類もNa+ イオンのバ
ランスを変化させない範囲において適用可能である。
As the hexavalent chromium liquid to be replenished, it is preferable to contain no other cation or anion from the viewpoint of ion balance of the plating liquid, and chromic acid and / or chromium chromate can be applied. This chromium chromate is obtained by reacting chromic anhydride with a reducing agent such as an alcohol, an organic acid such as formic acid, or an organic substance such as starch to reduce a part of hexavalent chromium into Cr 3+ ions. Depending on the case, salts such as sodium chromate can also be applied in a range that does not change the balance of Na + ions.

【0013】次に、めっきセルの不溶解性電極との関連
について説明する。不溶解性電極は長期間にわたって連
続的にめっきを行っても損耗しないので、陽極の形状が
保持されて被めっき体である鋼帯との距離が一定に保た
れ安定した条件下で長期間連続的なめっき処理を行うこ
とができ、また可溶性陽極のように頻繁な電極交換も必
要とせず生産稼働率を向上できる等、多くの利点を有し
ている。ところが、不溶解性電極を使用する場合には電
極付近においてCr3+イオンが酸化されて6価クロムが生
成され系内に蓄積することとなり、めっき処理に悪影響
を及ぼすこととなる。従って、亜鉛−クロムめっきにお
いては系内の6価クロム量を少なくとも許容範囲である
10g/リットル未満に維持しておく必要があり、本発明
においてはこの不溶解性電極の使用により発生する6価
クロムを電解還元してめっき浴中の6価クロム濃度を低
位に維持するものである。またこれと同時に、得られた
Cr3+イオンをめっき浴に供給してめっき処理に費やされ
て不足してきたCr3+イオンの補給をも行い、効率的なめ
っき鋼板の製造を達成するものである。
Next, the relationship with the insoluble electrode of the plating cell will be described. Since the insoluble electrode does not wear even if it is continuously plated for a long period of time, the shape of the anode is maintained and the distance from the steel strip that is the object to be plated is kept constant, so that it remains continuous for a long time under stable conditions. It has a number of advantages, such as effective plating treatment and the need for frequent electrode replacement as in the case of soluble anodes, which can improve the production operation rate. However, when an insoluble electrode is used, Cr 3+ ions are oxidized near the electrode to generate hexavalent chromium and accumulate in the system, which adversely affects the plating process. Therefore, in zinc-chromium plating, it is necessary to maintain the amount of hexavalent chromium in the system at least below the allowable range of 10 g / liter, and in the present invention, the hexavalent chromium generated by using this insoluble electrode is required. Chromium is electrolytically reduced to maintain the hexavalent chromium concentration in the plating bath at a low level. Also at the same time, got
Cr 3+ ions are supplied to the plating bath to replenish Cr 3+ ions that have been spent in the plating process and are insufficient to achieve efficient production of plated steel sheets.

【0014】前記の不溶解性電極としてはPbO2電極ある
いはPbにSn、Ag、In、Te、Sr、As等を合金化したPb合金
電極などのPb系電極、PtあるいはPtにIr、Pd、Ru、Rh等
を合金化したPt系電極、Ru、Rh等の酸化物電極などの貴
金属系電極、TaとRu、Rh、Ir、Pd、Ni、Pt等からなる非
晶質合金系電極などが適用でき、このうちPb系電極が経
済的に最も有利である。しかしながら、Pb系電極を用い
た場合にはめっき浴中に微量のPbが溶解して、例えば浴
中のPb濃度が3ppm を超えるとめっき密着性を劣化させ
る傾向があるので、Srおよび/またはBaの炭酸塩を系内
に供給し、硫酸塩沈殿する時にPbを共沈する作用を利用
してPbを除去し浴中のPb濃度を所定値以下に維持してお
くことが好ましい。
The insoluble electrode may be a PbO 2 electrode or a Pb-based electrode such as a Pb alloy electrode obtained by alloying Pb with Sn, Ag, In, Te, Sr, As or the like, Pt or Pt with Ir, Pd, Pt-based electrodes alloyed with Ru, Rh, etc., precious metal-based electrodes such as Ru, Rh, etc. oxide electrodes, amorphous alloy-based electrodes made of Ta and Ru, Rh, Ir, Pd, Ni, Pt, etc. It is applicable, and the Pb-based electrode is the most economically advantageous. However, when a Pb-based electrode is used, a trace amount of Pb is dissolved in the plating bath and, for example, when the Pb concentration in the bath exceeds 3 ppm, the plating adhesion tends to deteriorate. It is preferable to supply the above-mentioned carbonate into the system and remove Pb by utilizing the effect of co-precipitating Pb at the time of precipitation of sulfate to maintain the Pb concentration in the bath below a predetermined value.

【0015】また、不溶解性電極としてPt系電極を用い
た場合には、電極付近においてCr3+イオンが酸化されて
6価クロムが生成されることがないため電解還元装置の
設備規模は、めっきによって消費されるCr源としてCr6+
イオンを還元する分のみとなり、小さくてすむが、Pt系
電極は極めて高価であるとともにコーティング電極であ
って鋼帯との接触による破損を避けるために鋼帯との間
に十分な間隔をとる必要があり、めっき処理のための消
費電力が高騰するという欠点がある。従って、陽極にPb
系電極とPt系電極の双方を使用したうえ電極付近におけ
る酸化バランスを考慮しつつ、電解還元装置の設備費と
使用電力コストの適正化を図ることにより経済的なめっ
き処理が可能となる。なお、前記Pt系電極とPb系電極の
双方を用いる場合には、Pt系電極数が全体の5〜80%
となるように配置することが好ましい。5%未満では電
解還元装置の設備費が高くなり、一方80%より多い場
合には電力コストが高騰して好ましくない。
When a Pt-based electrode is used as the insoluble electrode, Cr 3+ ions are not oxidized in the vicinity of the electrode to generate hexavalent chromium. Cr 6+ as Cr source consumed by plating
It only needs to reduce the ions and can be small, but the Pt-based electrode is extremely expensive, and it is a coating electrode and it is necessary to provide a sufficient space between it and the steel strip to avoid damage due to contact with the steel strip. However, there is a drawback that the power consumption for the plating process increases. Therefore, Pb
Economical plating can be achieved by using both system electrodes and Pt system electrodes and considering the oxidation balance in the vicinity of the electrodes while optimizing the facility cost and power consumption cost of the electrolytic reduction apparatus. When both Pt-based electrodes and Pb-based electrodes are used, the number of Pt-based electrodes is 5-80% of the total.
It is preferable to arrange so that If it is less than 5%, the facility cost of the electrolytic reduction apparatus increases, while if it is more than 80%, the power cost rises undesirably.

【0016】次に、本発明のめっきプロセスの一態様例
を図面によって説明する。図中1は不溶解性電極2を使
用するめっきセル、3は被めっき対象である鋼体で、前
記めっきセル1は1個若しくは複数個設けられている。
4は可溶性電極5を使用するめっきセルで必要に応じて
任意の個数設けられている。6は前記のめっきセル1、
4との間でめっき液を供給およびフィードバックする循
環タンクである。前記循環タンク6には電解還元槽7が
連結されており、本発明においてはめっき液の一部を電
解還元槽7に送り込み不溶解性あるいは可溶性電極から
なる陽極8a、8bと陰極9a、9bおよび電源10による電解
還元によってめっき液の6価クロムをCr3+イオンに還元
したうえ、得られたCr3+イオンを循環タンク6に戻し、
めっき浴にCr3+イオンを供給しながらめっきする。な
お、この際に前記電解還元用電極の陽極および陰極の少
なくとも一方をPt系電極として直流電流を通電するの
で、Pt系電極付近においてCr3+イオンがCr6+イオンに酸
化されるのが抑制され、系内全体としてはCr6+イオンの
増加が極力防止されて効率的に電解還元が行われる。Zn
源の補給は、貯槽19から投入した金属Zn粒を充填した
溶解槽20内に循環タンク6からめっき液の一部を導入
して溶解させ、接触反応して得られたものを沈静槽15
を経由して再び循環タンク6に戻すことにより行う。な
お、これと同時に6価クロムもCr3+イオンに還元され、
Cr3+イオンの補給が行われることとなる。また、必要に
応じて炭酸亜鉛貯槽11から混合槽17に投入したうえ
該混合槽17に循環タンク6からめっき液の一部を導入
して溶解し循環タンク6に返送したり、更に沈静槽15
を経由して循環タンク6に返送することもできる。Cr源
の補給は、基本的には貯槽12から直接循環タンク6に
投入して行われるが、貯槽12から混合槽17に投入し
たうえ該混合槽17に循環タンク6からめっき液の一部
を導入して溶解し循環タンク6に返送したり、更に沈静
槽15を経由して循環タンク6に返送することもでき
る。また、添加剤や硫酸なども必要に応じて貯槽13か
らZn源の補給と同様に添加される。一方、Pb系電極から
溶出したPbは、沈静槽15で貯槽14から供給される炭
酸塩と循環タンク6から導入されるめっき液の一部によ
って硫酸Baまたは硫酸SrとPbの共沈物として沈殿し、フ
ィルター16により系外へ除去される。
Next, one embodiment of the plating process of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, 1 is a plating cell using an insoluble electrode 2, 3 is a steel body to be plated, and one or more plating cells 1 are provided.
4 is a plating cell using the soluble electrode 5, and an arbitrary number is provided as necessary. 6 is the plating cell 1,
4 is a circulation tank that supplies and feeds back the plating solution to and from 4. An electrolytic reduction tank 7 is connected to the circulation tank 6, and in the present invention, a part of the plating solution is sent to the electrolytic reduction tank 7 to form anodes 8a and 8b and cathodes 9a and 9b which are insoluble or soluble electrodes. The hexavalent chromium in the plating solution is reduced to Cr 3+ ions by electrolytic reduction by the power supply 10, and the obtained Cr 3+ ions are returned to the circulation tank 6,
Plating is performed while supplying Cr 3+ ions to the plating bath. At this time, since a direct current is applied by using at least one of the anode and the cathode of the electrode for electrolytic reduction as a Pt-based electrode, it is possible to suppress the oxidation of Cr 3+ ions to Cr 6+ ions in the vicinity of the Pt-based electrode. Therefore , the increase of Cr 6+ ions is prevented as much as possible in the entire system, and the electrolytic reduction is efficiently performed. Zn
As for the supply of the source, a part of the plating solution is introduced from the circulation tank 6 into the dissolution tank 20 filled with the metal Zn particles charged from the storage tank 19 to dissolve the plating solution, and the solution obtained by the contact reaction is settled in the calming tank 15.
It is carried out by returning to the circulation tank 6 again via. At the same time, hexavalent chromium is also reduced to Cr 3+ ions,
Cr 3+ ions will be replenished. If necessary, the zinc carbonate storage tank 11 is charged into the mixing tank 17, and a part of the plating solution is introduced into the mixing tank 17 from the circulation tank 6 to be melted and returned to the circulation tank 6, or the calming tank 15 is further added.
It can also be returned to the circulation tank 6 via. The Cr source is basically supplied from the storage tank 12 directly into the circulation tank 6. However, the Cr source is supplied from the storage tank 12 to the mixing tank 17, and then a part of the plating solution is supplied from the circulation tank 6 to the mixing tank 17. It may be introduced and dissolved and returned to the circulation tank 6, or may be further returned to the circulation tank 6 via the calming tank 15. In addition, additives, sulfuric acid, etc. are added from the storage tank 13 as needed in the same manner as the replenishment of the Zn source. On the other hand, Pb eluted from the Pb-based electrode is precipitated as a co-precipitate of Ba sulfate or Sr sulfate and Pb by the carbonate supplied from the storage tank 14 and a part of the plating solution introduced from the circulation tank 6 in the settling tank 15. Then, it is removed from the system by the filter 16.

【0017】図2は、金属Znが流動することを抑制した
溶解槽の一例を示すものであって、金属Zn粒31はホッ
パー19から投入され溶解槽20内へ充填されるが、多
孔板32と加圧板33に挟まれて流動しないようになっ
ている。そして、めっき液は供給管34から加圧導入さ
れると溶解槽20内で金属Zn粒31と反応し、排出口3
5を経て図1の沈静槽15へ導かれるよう構成されてい
る。前記の加圧板33は、金属Zn投入時には駆動装置3
6の作動によりガイドバー37、ロット38を介して上
部に引き上げられ、投入後に下降して金属Zn粒31の頂
部に接触するとモータ39によって回転して頂部をなら
した後加圧する。これにより、金属Znの充填高さを均一
にして加圧することができる。以上に述べたように、本
発明を適用することによりめっき温度30〜70℃、め
っき電流密度50〜300A/dm2 、相対流速30〜20
0m/分の条件で、Cr含有量が5〜40%と高い高耐食性
亜鉛−クロム合金めっき鋼板が安定し、かつ長期間連続
して製造することができる。
FIG. 2 shows an example of a melting tank in which the flow of metal Zn is suppressed. Metal Zn particles 31 are charged from the hopper 19 and filled in the melting tank 20, but a porous plate 32 is provided. It is sandwiched between the pressure plates 33 and does not flow. When the plating solution is introduced under pressure from the supply pipe 34, it reacts with the metal Zn particles 31 in the melting tank 20, and the discharge port 3
It is configured to be guided to the sedation tank 15 of FIG. The pressure plate 33 is a driving device 3 when metal Zn is charged.
6 is pulled up through the guide bar 37 and the lot 38 by the operation of 6, and is lowered after charging and comes into contact with the tops of the metal Zn particles 31, the motors 39 are rotated to smooth the tops and then pressurize. This makes it possible to make the filling height of the metal Zn uniform and apply pressure. As described above, by applying the present invention, the plating temperature is 30 to 70 ° C., the plating current density is 50 to 300 A / dm 2 , and the relative flow rate is 30 to 20.
Under the condition of 0 m / min, a highly corrosion resistant zinc-chromium alloy-plated steel sheet having a high Cr content of 5 to 40% can be stably manufactured for a long period of time.

【0018】[0018]

【実施例】表1に示しためっき浴条件、およびめっき条
件のもとに冷延鋼板を陰極として1万クーロン/リット
ルまで連続してめっきを行い、補給試薬で消費されたイ
オンの調整を行ったうえ表に掲げた条件で6価クロムの
電解還元、および金属亜鉛との接触反応を行った。これ
を1サイクルとして20万クーロン/リットルまで繰り
返し行い、めっき浴中の組成を初期状態に維持した時の
還元運転全時間中の実還元時間(電極に析出したZnの溶
解のための休止時間や電極損耗による電切る交換時間な
どを除いた時間)の割合を運転効率として評価した。ま
た、操業の自由度の目安としてCr6+イオンを生成しない
限界電流密度を測定し評価した。なお、めっき液の水の
蒸発分およびドラグアウト等によるめっき浴成分の若干
の変動は試薬によって調整した。表2は、比較例として
上記とめっき浴条件、およびめっき条件等は同一である
が接触還元を行わない場合、および6価クロムの電解還
元の条件をかえた場合について評価した結果を示すもの
であるが、この比較例との対比で判るように本発明にお
いては極めて高い運転効率でもって、しかもめっき浴中
のCr6+イオン濃度の増加を確実に抑制しつつ長期間にわ
たって安定的、かつ高品質のめっき処理が連続的に行え
ることが確認できた。また、本発明においては電流密度
の限界も特にないため操業の自由度が大きく運転がやり
やすいことも確認できた。
[Example] Under the plating bath conditions and plating conditions shown in Table 1, a cold-rolled steel plate was used as a cathode to continuously perform plating up to 10,000 coulombs / liter to adjust the ions consumed by the replenishment reagent. In addition, hexavalent chromium was electrolytically reduced under the conditions listed in the table and catalytic reaction with metallic zinc was performed. This cycle is repeated up to 200,000 coulombs per liter, and the actual reduction time during the entire reduction operation when the composition in the plating bath is maintained in the initial state (the rest time for dissolution of Zn deposited on the electrode and The ratio of the time (excluding the time for switching off due to electrode wear) was evaluated as the operating efficiency. As a measure of the degree of freedom of operation, the limiting current density that does not generate Cr 6+ ions was measured and evaluated. The evaporation of water in the plating solution and slight fluctuations in the components of the plating bath due to dragout and the like were adjusted by reagents. Table 2 shows, as a comparative example, the results of evaluations under the same plating bath conditions, the same plating conditions, etc. but without catalytic reduction, and the conditions for electrolytic reduction of hexavalent chromium were changed. However, as can be seen from the comparison with this comparative example, the present invention has extremely high operating efficiency and is stable and high for a long period of time while surely suppressing the increase of Cr 6+ ion concentration in the plating bath. It was confirmed that quality plating treatment can be performed continuously. In addition, in the present invention, there is no particular limit to the current density, so that it was confirmed that the degree of freedom in operation is large and the operation is easy.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明はクロム含有量が高くて耐食性に優れた亜鉛−クロム
合金電気めっき鋼板を長期間にわたり安定して連続製造
することができるものである。よって本発明は従来の問
題点を一掃した亜鉛−クロム合金電気めっき方法とし
て、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
As is clear from the above description, the present invention is capable of stably and continuously producing a zinc-chromium alloy electroplated steel sheet having a high chromium content and excellent corrosion resistance. is there. Therefore, the present invention is a zinc-chromium alloy electroplating method that eliminates the conventional problems, and has a great contribution to the industrial development.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のめっきプロセスの一例を示すブロック
説明図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a plating process of the present invention.

【図2】本発明における溶解槽の一例を示す切欠側面図
である。
FIG. 2 is a cutaway side view showing an example of a melting tank according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 めっきセル 2 不溶解性電極 3 鋼体 4 めっきセル 5 可溶性電極 6 循環タンク 7 電解還元槽 20 溶解槽 1 Plating Cell 2 Insoluble Electrode 3 Steel 4 Plating Cell 5 Soluble Electrode 6 Circulation Tank 7 Electrolytic Reduction Tank 20 Melting Tank

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Cr3+イオンとZn2+イオンを主体とし6価
クロムを含有する酸性めっき浴に、6価クロムを電解還
元して得られたCr3+イオンと、金属Znにめっき液を接触
反応して得られたCr3+イオンおよびZn2+イオンを供給し
ながらめっきするとともに、前記電解還元に際して電解
還元用電極の陽極および陰極の少なくとも一方をPt系電
極として直流電流を通電することを特徴とする亜鉛−ク
ロム合金電気めっき方法。
1. A plating solution for Cr 3+ ions obtained by electrolytic reduction of hexavalent chromium and a metal Zn in an acidic plating bath mainly containing Cr 3+ ions and Zn 2+ ions and containing hexavalent chromium. While plating while supplying Cr 3+ ions and Zn 2+ ions obtained by the catalytic reaction, at the time of the electrolytic reduction at least one of the anode and cathode of the electrode for electrolytic reduction is a Pt-based electrode and a direct current is applied. A zinc-chromium alloy electroplating method comprising:
【請求項2】 電解還元に際して直流電流を断続的に通
電することを特徴とする請求項1に記載の亜鉛−クロム
合金電気めっき方法。
2. The zinc-chromium alloy electroplating method according to claim 1, wherein a direct current is intermittently applied during the electrolytic reduction.
【請求項3】 電解還元用電極の陽極および陰極の双方
をPt系電極として電極の極性を反転しつつ通電すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の亜鉛−ク
ロム合金電気めっき方法。
3. The zinc-chromium alloy electroplating according to claim 1 or 2, wherein both the anode and the cathode of the electrode for electrolytic reduction are Pt-based electrodes and current is applied while reversing the polarities of the electrodes. Method.
【請求項4】 めっき浴に補給する6価クロム液がクロ
ム酸および/またはクロム酸クロムであることを特徴と
する請求項1または請求項2または請求項3に記載の亜
鉛−クロム合金電気めっき方法。
4. The zinc-chromium alloy electroplating according to claim 1 or 2 or 3, wherein the hexavalent chromium liquid to be supplied to the plating bath is chromic acid and / or chromium chromate. Method.
【請求項5】 めっきセルの不溶解性陽極としてPb系電
極を使用し、Srおよび/またはBaの炭酸塩を系内に供給
することを特徴とする請求項1または請求項2または請
求項3または請求項4に記載の亜鉛−クロム合金電気め
っき方法。
5. A Pb-based electrode is used as an insoluble anode of a plating cell, and a carbonate of Sr and / or Ba is supplied into the system, claim 1 or claim 2 or claim 3. Alternatively, the zinc-chromium alloy electroplating method according to claim 4.
【請求項6】 めっきセルの陽極にPb系電極とPt系電極
の双方を使用することを特徴とする請求項1または請求
項2または請求項3または請求項4または請求項5に記
載の亜鉛−クロム合金電気めっき方法。
6. The zinc according to claim 1, wherein both the Pb-based electrode and the Pt-based electrode are used for the anode of the plating cell. -Chromium alloy electroplating method.
【請求項7】 粒径0.1〜10mmの粒状の金属Znを充
填した溶解槽にめっき液と6価クロムを含有する水溶液
を圧入し、液流に伴って金属Znが流動することを抑制し
つつ溶解させ、循環使用することを特徴とする請求項1
または請求項2または請求項3または請求項4または請
求項5または請求項6に記載の亜鉛−クロム合金電気め
っき方法。
7. A plating bath and an aqueous solution containing hexavalent chromium are pressed into a dissolution tank filled with granular metal Zn having a particle size of 0.1 to 10 mm to suppress the flow of metal Zn along with the liquid flow. 2. The solution is dissolved while being circulated and reused.
Alternatively, the zinc-chromium alloy electroplating method according to claim 2 or claim 3 or claim 4 or claim 5 or claim 6.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0813199A (en) * 1994-06-27 1996-01-16 Permelec Electrode Ltd Chromium plating method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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