JPH0688296A - Zn−Ni系合金メッキの亜鉛供給方法と装置 - Google Patents

Zn−Ni系合金メッキの亜鉛供給方法と装置

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JPH0688296A
JPH0688296A JP23856592A JP23856592A JPH0688296A JP H0688296 A JPH0688296 A JP H0688296A JP 23856592 A JP23856592 A JP 23856592A JP 23856592 A JP23856592 A JP 23856592A JP H0688296 A JPH0688296 A JP H0688296A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不溶性陽極を使用するZn−Ni合金電気メッキ
浴への金属Znの溶解、供給方式の確立。 【構成】 金属Znの表面をNiが被覆してしまうためZnの
溶解速度が減少することから、溶解槽において気体を吹
込み、さらに必要により溶解液をも吹付けて被覆Ni層を
除去するか、多孔化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Zn−Ni系合金メッキに
おける亜鉛供給方法と装置、特に不溶性陽極を用いた酸
性浴によるZn−Ni系合金連続電気メッキにおける亜鉛供
給方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車あるいは家電製品における
耐食性の更なる改善要求から、鋼材への電気メッキが広
く行われるようになってきた。特に、Zn−Ni系合金メッ
キは、その優れた耐食性から、自動車ボディ等用の鋼材
への適用が急速に進んでいる。こうした需要増に対応す
るため、近年、電気メッキラインの高速化、高電流密度
化が図られている他、電極替時間を短縮ないしは電極替
なしとすべく、従来の可溶性陽極から不溶性陽極への転
換が進んできている。
【0003】ところで、不溶性陽極を用いる場合におい
ては、メッキによって消費される金属イオンを供給する
必要がある。特に、生産性の高い電気メッキラインにお
いては、金属イオンが多量に消費されるから、それを補
給するために金属イオンを多量に供給することが可能な
システムが切望される。
【0004】さらに、Zn−Ni系のような合金メッキの製
造においては、メッキ被膜の耐食性がメッキ浴中のZnと
Niのモル比に依存することから、モル比の変動に迅速に
対応するために、溶解性の優れた金属イオン供給システ
ムが必要となる。
【0005】このような要求に対応するために、電気メ
ッキ、特に合金電気メッキにおける金属イオン供給方式
としては、これまで金属塩の溶解による方式が多く採用
されてきた。
【0006】しかし、近年、コスト低減を図るために、
亜鉛イオンの供給においては、金属塩にかわり、金属そ
れ自体、つまり金属塩を製造する前の電解精錬した金属
亜鉛を金属亜鉛供給源として用いるようになってきてい
る。
【0007】このような金属亜鉛を用いた供給方式で
は、金属亜鉛の溶解槽を別途設け、メッキ系からのメッ
キ液をこの溶解槽に循環させて金属亜鉛を溶解する方式
がとられている。この際の反応式は、式(1) のようにな
る。
【0008】Zn+2H+ → Zn2++H2 ・・・ (1) しかしながら、上式からも分かるように、水素過電圧の
高いZn上でこの反応の進行は極めて不利であり、この対
策として特開昭61−600 号公報に記述されているよう
に、ψNi (Niの水素過電圧) <ψZn (Znの水素過電圧)
であることを利用して、メッキ浴中へ5〜1000ppm のニ
ッケルイオンを存在させ、下記式(2) および(3) によっ
て示されるように、水素の発生は析出した微量ニッケル
上から行うことによって、Znの溶解を促進する方法が提
案されている。
【0009】 Ni2++2e → Ni(亜鉛上) ・・・・(2) Zn → Zn 2 + +2e ・・・ (3) これらの式(2) 、(3) からも分かるように、これは亜鉛
上にNiが析出して、以後のZnの溶解を阻害することを意
味する。一方、また、Zn−Ni系合金メッキにおいては、
メッキ液を溶解液として使って金属亜鉛を溶解すると同
様に下記式(4) の反応により、金属亜鉛上にNiの析出が
起こり、この被膜が金属亜鉛の溶解速度を著しく低下さ
せる。
【0010】 Zn+Ni2+→Zn2++Ni ・・・ (4) したがって、Zn−Ni系合金メッキにおいて、金属亜鉛を
亜鉛イオン供給用に使用する際には、特開昭63−238300
号公報に示されているように、Zn−Niメッキ浴中の遊離
硫酸を10〜20g/l に管理する等の方法が提案されている
が、そのようにしてメッキ浴の管理を行うことは極めて
難しく、実際の合金メッキラインへの応用には、問題が
あった。
【0011】また、特開昭62−174400号公報には、金属
亜鉛の溶解を行うに当たって、粗面亜鉛金属板を層状に
配置させて溶解する技術が開示されているが、Zn−Ni系
合金メッキにおける金属亜鉛の溶解においては、粗面亜
鉛板を層状に配設しただけでは、金属亜鉛の溶解速度
は、経時的に低下し、また、飽和に達してもその溶解速
度は小さい。これは、すでに述べたように、Zn−Ni浴中
のNiによる皮膜が金属亜鉛上に析出するからであり、金
属亜鉛によるコスト低減を実現し、また溶解設備のコン
パクト化を実現するためには、積極的なNiあるいは合金
Ni層の除去が必要となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Zn−
Ni合金電気メッキ浴への金属亜鉛の溶解、供給に際し、
金属亜鉛の表面をNiが被覆してしまうことによる金属亜
鉛の溶解速度の減少を阻止する金属亜鉛溶解、供給方法
および装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Zn−Ni系
合金電気メッキ系へZnイオンを供給する場合の上述のよ
うな問題点を解決し、金属亜鉛を用いたZnイオンの溶
解、供給方式の実用化に向けて検討を重ねた。
【0014】その結果、酸性メッキ浴を用いたZn−Ni系
合金メッキにおいては、循環、回収されるメッキ浴であ
る溶解液に金属亜鉛を溶解する際に、溶解液内および溶
解液上から、金属亜鉛に酸素、空気、窒素等の気体を吹
き付けることで、金属亜鉛上に被覆したNi層が除去され
あるいは多孔化するため、金属亜鉛の溶解速度の低下が
見られず、金属亜鉛によるZnイオンの供給が可能である
ことを知り、本発明を完成した。
【0015】ここに、本発明の要旨とするところは、不
溶性陽極を用いた酸性メッキ浴によるZn−Ni系合金連続
電気メッキにおける亜鉛供給方法であって、酸性メッキ
浴である溶解液に金属亜鉛を溶解するに際し、該溶解液
内あるいは溶解液面より、金属亜鉛に気体を吹き付け、
その金属亜鉛上に被覆したNi層あるいはNi合金層を除去
あるいは多孔化することで、該金属亜鉛の溶解を促進す
ることを特徴とするZn−Ni系合金メッキにおける亜鉛供
給方法である。
【0016】上記金属亜鉛上に被覆したNi層あるいはNi
合金層は、必要に応じ別途機械的に除去するようにして
もよい。その場合の機械的除去としてはブラシロールま
たはその他の機械的研磨手段により金属亜鉛表面を擦る
方法が考えられる。
【0017】また、上記金属亜鉛溶解槽内の溶解液の流
量を1m3/min以上にし、金属亜鉛上に被覆したNi層ある
いはNi合金層の除去あるいは多孔化をさらに促進するよ
うにしてもよい。
【0018】本発明は、さらに別の面からは、不溶性陽
極を用いた酸性メッキ浴によるZn−Ni系合金連続電気メ
ッキ系における亜鉛供給装置であって、該Zn−Ni系合金
連続電気メッキ系から回収された酸性メッキ浴である溶
解液と金属亜鉛とを収容する溶解槽と、該溶解槽に隣接
して設けられ、金属亜鉛を溶解した、前記溶解槽からの
オーバーフロー溶解液を一時的に収容するオーバーフロ
ー槽とから構成され、前記溶解槽には複数の気体噴流ノ
ズルおよび溶解液供給ノズルが設けられているZn−Ni系
合金メッキにおける亜鉛供給装置である。
【0019】
【作用】以下、本発明の作用について、添付図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明にかかるZn−Ni系合
金メッキ系への亜鉛供給装置の概略説明図であって、図
中、メッキ系とは別に設けられた亜鉛溶解槽1にはオー
バーフロー槽2が併設されており、オーバーフロー槽2
は仕切り板3によって仕切られている。金属亜鉛が十分
量溶解した溶解液はフィルタ4を経て、メッキ系を構成
するメッキタンク8に供給される。
【0020】亜鉛溶解槽1にはメッキ液供給ノズル5 お
よび気体ノズル6 が設けられており、槽内に例えば内周
壁に内部中心に向かって縦一列にならべたノズルを複数
設けられている。気体および溶解液は充填床の形態で配
置した金属亜鉛に衝突しながら、溶解を続ける。溶解槽
1の上部にはH2放散ブロア7が設けられている。本発明
の場合、ノズル5、6は同一構造とし、いずれも気体用
および溶解液用に適宜切り換えられるようにすることが
好ましい。
【0021】メッキタンク8から回収、供給されてくる
メッキ液は流量計9で定量され、溶解量を決定され、亜
鉛溶解槽1内に1またはそれ以上のノズル5を経て供給
される。
【0022】次に、気体吹き込みおよび溶解液吹き込み
がそれぞれ金属亜鉛の溶解にどのように影響するかを評
価した。
【0023】気体によるNi層の除去および多孔化 本例の試験では、図2の金属亜鉛(寸法: 幅30mm、長さ
30mm、厚み1mm)を充填した溶解槽1を使用した。
【0024】この溶解槽1にメッキ液である溶解液を収
容して、これに金属亜鉛塊を投入し、一方ノズル6から
は気体( 空気、窒素、酸素等) を液内に吹き込む。金属
亜鉛を溶解した溶解液は溶解槽1からオーバーフロー
し、隣接されたオーバーフロー槽2に一時的に収容され
る。このオーバーフロー槽2からの溶解液は適宜フィル
タ4を経て、メッキ系に戻される。
【0025】溶解液の流れは、溶解槽内を通過した後、
オーバーフロー槽2に入り、メッキタンク( 図示せず)
に戻る方式をとった。気体ノズル6は、ステンレス配管
に50mm毎に開閉式のノズルを設けた。気体の圧力は、
0、5、10 kg/cm2 まで変化させた。気体の種類は、N2
および空気を用いた。
【0026】図3に気体圧と金属亜鉛溶解速度の関係を
示す。ここに、金属亜鉛の充填量は5000kg、溶解槽容量
は5m3、液循環量は1m3/minとした。また、気体ノズル
6は、全開とした。
【0027】図3から明らかなように、溶解開始から時
間が経つにつれ、金属亜鉛の溶解速度は減少するが、気
体圧力0→5kg/cm2→10kg/cm2と気体圧の増加によっ
て、その減少の程度は抑制できることが分かる。好まし
くは2〜5kg/cm2である。
【0028】この理由として、本発明者らは、溶解した
金属亜鉛板のSEM 観察あるいはマッピングを行ったとこ
ろ、気体圧の増加につれて、金属亜鉛上のNi層が多孔化
していること、Ni層が薄くなっていることを確認した。
したがって、金属亜鉛上に気体を吹き付けることによっ
て、金属亜鉛上のNi層を多孔化あるいは除去し、金属亜
鉛の溶解を促進させることがわかる。
【0029】また、気体ノズルの位置について検討した
ところ、高さ方向の差異は認められなかった。また、N2
ガスを用いても同様の傾向が見られ、溶解速度の変化に
気体の種類による差異は認められなかった。
【0030】機械的除去によるNi層の除去 図2と同様の溶解槽内に金属亜鉛板を浸漬した。本例で
は気体の吹込みを用いいなかった。代わりに、1時間毎
に研磨ブラシを用い、亜鉛板表面を研磨した。これによ
り金属Zn板の溶解速度は維持できることがわかった。
【0031】液流速度増大によるNi層の多孔化、溶解
除去 図2の溶解槽を使って実験を繰り返し、溶解槽に供給す
るメッキ液の流量と溶解速度の関係を求め、結果を図4
のグラフに示す。溶解液の吹込みは溶解槽の底部に設け
た1つのノズルによって行った。
【0032】本例では気体ノズルからの気体吹込みは使
用していない。溶解速度の測定は、溶解開始から2時間
後のものを用いている。流量1m3/min以上で溶解速度の
増加が確認できた。これは、金属亜鉛上の多孔質なNi被
膜を通して、メッキ液の金属亜鉛との接触が大きくなる
ことの他に、Ni被膜の厚みが減少することによってい
る。
【0033】同様にして、Ni被膜の厚みの測定を行った
ところ、溶解液の吹込み速度1m3/min以上の流速におい
て図5のようにNi被膜の厚みが減少していることがわか
った。
【0034】なお、金属亜鉛の充填形態、大きさは特に
制限ないが、好ましくは溶解槽に対し10〜40%程度、で
きるだけ金属亜鉛板どうしの接触がなく、そして金属亜
鉛の大きさは厚み1〜2mmが望ましい。次に、実施例に
よって本発明をさらに具体的に説明する。
【0035】
【実施例】本例では図1に示す金属亜鉛溶解供給装置を
使用して、金属亜鉛の溶解試験を行った。亜鉛溶解槽1
の内容積15m3、空気圧2.0kg/cm2 とし、溶解槽内壁に気
体ノズル6およびメッキ液供給ノズル5をそれぞれ上面
から1.5m、3m 、4m の各位置に各側壁中央に取付け、
溶解操業を行った。
【0036】その結果、気体吹込みと溶解液吹込みを行
うとともに、溶解槽内の金属亜鉛の充填度を20〜25%に
維持することによって、166 kg/Hr の溶解速度で安定し
て亜鉛イオン供給できることが分かった。溶解液の供給
量は5m3/minであった。また、エアーおよびメッキ液に
よるNiスラッジの影響が懸念されたが、6ヶ月間による
操業を行った結果、このような問題はなく、これらNi層
が再溶解していることがわかった。
【0037】
【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明にかか
る亜鉛溶解装置を使用することで、Zn−Ni系合金メッキ
製造において、金属Znの使用を可能として大幅なコスト
削減を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる金属亜鉛供給装置の略式説明図
である。
【図2】本発明の効果を実証する試験に用いた装置の同
じく略式説明図である。
【図3】試験結果を示すグラフである。
【図4】同じく試験結果を示すグラフである。
【図5】同じく試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 : 溶解槽 2 : オーバーフロー
槽 3 : 仕切り板 4 : フィルタ 5 : 供給ノズル 6 : 気体ノズル 7 : H2放散ブロア 8 : メッキタンク 9 : 流量計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不溶性陽極を用いた酸性メッキ浴による
    Zn−Ni系合金連続電気メッキにおける亜鉛供給方法であ
    って、酸性メッキ浴である溶解液に金属亜鉛を溶解する
    に際し、該溶解液内あるいは溶解液面より、金属亜鉛に
    気体を吹き付け、その金属亜鉛上に被覆したNi層あるい
    はNi合金層を除去あるいは多孔化することで、該金属亜
    鉛の溶解を促進することを特徴とするZn−Ni系合金メッ
    キにおける亜鉛供給方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の亜鉛供給方法において、
    金属亜鉛上に被覆したNi層あるいはNi合金層を機械的に
    除去することを特徴とするZn−Ni系合金メッキにおける
    亜鉛供給方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の亜鉛供給方法に
    おいて、金属亜鉛溶解槽内の溶解液の流量を1m3/min以
    上にし、金属亜鉛上に被覆したNi層あるいはNi合金層を
    除去あるいは多孔化することを特徴とするZn−Ni系合金
    メッキにおける亜鉛供給方法。
  4. 【請求項4】 不溶性陽極を用いた酸性メッキ浴による
    Zn−Ni系合金連続電気メッキ系における亜鉛供給装置で
    あって、該Zn−Ni系合金連続電気メッキ系から回収され
    た酸性メッキ浴である溶解液と金属亜鉛とを収容する溶
    解槽と、該溶解槽に隣接して設けられ、金属亜鉛を溶解
    した、前記溶解槽からのオーバーフロー溶解液を一時的
    に収容するオーバーフロー槽とから構成され、前記溶解
    槽には複数の気体噴流ノズルおよび溶解液供給ノズルが
    設けられているZn−Ni系合金メッキにおける亜鉛供給装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013224467A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 錫溶解装置および錫溶解方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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