JPH0841682A

JPH0841682A - アルミニウム帯の亜鉛系電気めっき装置と方法およびその製品

Info

Publication number: JPH0841682A
Application number: JP6176869A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Honda; 和彦本田; Kimitaka Hayashi; 公隆林; Hiromasa Nomura; 広正野村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JP3190521B2

Abstract

(57)【要約】【目的】通常の鋼板に使用されている電気めっき設備
によって実施可能な方法でアルミニウム帯に密着性の良
い電気めっきを行う装置と方法および製品を提供するこ
とにある。【構成】酸性亜鉛系めっき浴によるアルミニウム帯の
亜鉛系電気めっき装置において、めっき前にこのめっき
浴にアルミニウム帯を浸漬する手段とカソード電解によ
り亜鉛系めっきを行う手段とを備える。この装置を用い
ることによって、密着性の良い亜鉛系電気めっきアルミ
ニウム帯が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は酸性亜鉛系めっき浴によ
るアルミニウム帯への亜鉛系電気めっきに関し、さらに
詳しくはめっき皮膜の密着性に優れ、高速連続めっきが
可能なアルミニウム帯への亜鉛系電気めっき装置、方法
およびその製品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム板は、その表面にアルミニ
ウムの不働態被膜が存在する。そのため、このようなア
ルミニウム板は、腐食し難い反面、表面が不活性であ
り、化成性が悪い、接触抵抗が大きい、溶融めっきが困
難である等の問題があり、その優れた特性を活かしきれ
ない。このような問題を解決するための手段の１つとし
て、アルミニウム板の表面に亜鉛等の金属を電気めっき
することが知られている。しかしながら、アルミニウム
板に電気めっきするに際しても、その表面の不働態被膜
が電気めっき性に悪影響を及ぼす。通常の軟鋼板にめっ
きするプロセスにおいて、アルミニウム帯に電気めっき
した場合、めっき密着不良などの問題を引き起こし易い
ことも良く知られている。

【０００３】従って、この問題を解決するために、種々
のめっき前の下地処理方法が開発された。その主な方法
は、化学めっき法と陽極酸化皮膜法とに大別することが
できる。第１の化学めっき法は、ジンケート法とも呼ば
れ、アルミニウムが不働態化しない強アルカリ性の水酸
化ナトリウム中に亜鉛イオンを溶かした浴中へ、アルミ
ニウム板を浸漬し、アルミニウム板の表面を溶解しなが
ら亜鉛を析出させるめっき法である。ジンケート法の浴
組成、温度、浸漬時間の例を次に示す。浴組成：水酸化ナトリウム１００ｇ／ｌ、酸化亜鉛
２０ｇ／ｌ浴温：室温浸漬時間：３０秒

【０００４】第２の陽極酸化皮膜法は、アルミニウムを
適当な電解液中で陽極酸化することによって、多孔質の
酸化皮膜を生成するものであり、一般に知られているリ
ン酸浴陽極酸化法や、特開昭５５−１５４５９９号公報
で提案されている硫酸浴陽極酸化皮膜法が行われてい
る。最近では、特開平５−２７９８９１号公報で数秒間
のアノード処理を行う下地処理が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、アル
ミニウム帯にめっきを施す前の下地処理方法が種々提案
されている。しかしながら、このような方法には以下に
示すような問題点がある。まず、化学めっき法には、１）強アルカリ性のめっき浴であるため、設備を痛め
やすい。２）強アルカリ性のめっき浴であるため、浴管理が難
しい。３）化学反応を使用しためっきであるため、付着速度
が小さい。という問題があり、置換めっきを通常の連続電気めっき
設備で行うのは困難である。また、このような特殊な前
処理を施すことは、コストの面でも不利である。

【０００６】また、陽極酸化皮膜法においては、陽極酸
化皮膜の多孔性、及びその孔の大きさに基づいてめっき
の下地として有効に機能すると一般的に考えられている
ので、その酸化被膜の厚さは、数十ミクロンにも達して
いた。そのため、陽極酸化処理に長時間を要し、作業性
が悪く、また陽極酸化皮膜自身の抵抗が大きいため、下
地処理にも、めっきにも多量の電力が必要であるという
欠点がある。さらには、特開平５−２７９８９１号公報
のアノード処理を行う下地処理方法によっても、下地処
理およびめっきに多量の電力が必要であるという欠点は
解消されない。本発明は、上記のめっき法によらず、通
常の鋼板に使用されている電気めっき設備によって実施
可能な方法でアルミニウム帯に密着性の良い電気めっき
をする手段（装置、方法）およびその製品を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の問
題点を解決すべく、低コストでアルミニウム帯に密着性
の良い電気めっきを施す方法について鋭意研究を重ねた
結果、アルミニウム帯をめっき浴に浸漬した後に電気め
っきを行うことによって優れためっき密着性が得られる
ことを見いだして本発明をなした。すなわち、本発明の
アルミニウム帯へ亜鉛系電気めっきを施す装置は、前記
アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴に浸漬する手段
と、その後にカソード電解により亜鉛系めっきを施す手
段とを備えることを特徴とする。本発明の装置において
は、アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴に浸漬する手
段と、その後のカソード電解により亜鉛系めっきを施す
手段とを同一めっき浴中に備えることができる。

【０００８】または、アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっ
き浴に浸漬する手段と、その後にカソード電解により亜
鉛系めっきを施す手段とが個別に構成され、それぞれの
手段は、縦型めっきセルどうしまたは横型めっきセルど
うしの組み合わせであってもよく、または縦型めっきセ
ルと横型めっきセルとの組み合わせであってもよい。次
に、本発明のアルミニウム帯への電気めっき方法は、前
記装置を用いてアルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴中
に浸漬した後、カソード電解を行ってめっきすることを
特徴とする。

【０００９】酸性亜鉛系めっき浴におけるアルミニウム
帯の浸漬時間は、０．２〜１２０秒の間が好ましい。ま
た、上記に特定した方法によって得られる亜鉛系電気め
っきアルミニウム帯は、アルミニウム帯とカソード電解
めっき層との間に、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）によっ
て結合エネルギー７４〜７８ｅＶに測定されるＡl 2p軌
道のスペクトルピークが得られないことを特徴とするも
のである。なお、本発明において、アルミニウム帯と
は、純アルミニウム帯とアルミニウム合金帯をも含めた
意味で称する。また、アルミニウム帯とは、コイル状の
ものばかりでなく、板材をも包含する。

【００１０】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の特徴
は、アルミニウム帯の亜鉛系電気めっきにおいて、めっ
き前に酸性亜鉛系めっき浴中にアルミニウム帯を浸漬す
ることにある。めっき前にこのめっき浴中にアルミニウ
ム帯を浸漬することにより、アルミニウム帯へのめっき
密着性が向上する。このめっき密着性が向上する理由を
明らかにするために、アルミニウム帯とめっき層界面に
ついてＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を用いて解析を行っ
たが、結合エネルギー７４〜７８ｅＶに測定されるＡｌ
2p 軌道のスペクトルピークが得られず、酸化膜の存在
を確認することができなかった。このような分析結果か
ら、めっき密着性の向上要因として以下のことが推察さ
れる。

【００１１】（１）めっき浴は強酸であるため、浸漬す
ることにより表面の自然酸化膜が溶解する。（２）めっき浴によるアルミニウムの溶解に伴い、表面
の酸化膜が脱落する。つまり、めっき浴中にアルミニウム帯を浸漬することに
より表面に活性なアルミニウム金属面が出現する。この
活性な金属面が現れた表面へ、電気めっきを行うことに
より密着性が向上すると考えられる。本発明では、酸性
亜鉛系めっきとは、純亜鉛めっき及び亜鉛合金めっきの
両方を含む。ここで亜鉛合金めっきとは、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎなどの１種または２種以上の合金元素
を含有する亜鉛系合金めっきを指すものであり、合金元
素含有率は１〜９０％である。

【００１２】ここで酸性亜鉛系めっき浴とは、硫酸、塩
酸などの酸性浴中にＺｎ²⁺の金属イオンを溶かしためっ
き浴及び硫酸、塩酸などの酸性浴中にＺｎ²⁺の金属イオ
ンとＦｅ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｃｏ²⁺、Ｃｒ³⁺、Ｍｎ²⁺などの１
種または２種以上の金属イオンを溶かしためっき浴を指
すものである。ここで酸性亜鉛系めっき浴の浴組成は、
めっき条件によって決定されるが、浸漬処理に好ましい
浴温は、３０〜７０℃、ｐＨは４以下、特に２．５以下
である。浸漬処理時間は特に限定されないが、めっき密
着性を向上させるために０．２秒以上が好ましい。一
方、本発明は高速連続めっきラインを使用することを目
的としているため、経済性を考慮して浸漬処理時間は１
２０秒以下に制限する。望ましくは、０．５秒以上６０
秒以下に管理するとよい。

【００１３】上記のめっき浴中で浸漬処理を施されたア
ルミニウム帯は、次にカソード電解により亜鉛系電気め
っきを施される。カソード電解の条件は、目的とするめ
っきによって決定されるため、特に限定しないが、例え
ば、電流密度は１０〜２００Ａ／ｄｍ² 、めっき付着量
は、０．１〜２０ｇ／ｍ² 程度が好ましい。また、めっ
きされる亜鉛系めっきも特に限定はないが、例えば、自
動車用めっき鋼板用の電気めっきラインを使用する場
合、現在使用されているＺｎめっき、Ｚｎ−Ｆｅめっ
き、Ｚｎ−Ｎｉめっきなどをめっきすると、操業的に
も、コスト的にも有利である。

【００１４】次に、アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき
浴に浸漬する手段と、その後にカソード電解により亜鉛
系めっきを施す手段との配置構成について述べる。前述
の浸漬手段とカソード電解めっき手段とは、同一のめっ
きセル中に配置することができる。前記の両手段を同一
のめっきセル中に備えることによって、安価にアルミニ
ウム帯の電気めっき装置が製造でき、場所もとらない。
また、めっきセル製造に伴う付帯設備も少なくてすむた
め、設備費が比較的少なくてすむ。

【００１５】一方、前記の両手段を隣接して個別に配置
することもできる。個別に配置する理由は、既存のめっ
きラインを利用する場合、浸漬手段とカソード電解めっ
き手段を同一のめっきセル中に配置するには装置の改造
が必要であるためである。そこで、既存設備の最前列の
めっきセルは電流を流さず浸漬のみとする、または既存
設備の最前列のめっきセルの前に浸漬セルを取り付ける
ことによって、既存設備を利用して安価かつ簡便に本発
明を実施することができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例により本
発明の特徴を具体的に説明する。まず、図１に示す本発
明のめっき装置の例は、酸性亜鉛系めっき槽内に浸漬部
分と電気めっき部分を備えた電気めっき装置である。具
体的には、縦型めっきセルにおいて、そのダウンパスを
浸漬のみとし、アップパスでカソード電解を行ってめっ
きする電気めっき装置である。この電気めっき装置は、
アルミニウム帯１がデフレクターロール２を経た後、ダ
ウンパスで垂直下方向きに走行し、めっき槽中に通され
る。ここで、アルミニウム帯１はめっき浴６に浸漬され
る。次いで、アルミニウム帯１はシンクロール３を経て
アップパスで垂直上向きに走行する。このアップパス中
に配置された対極４によりカソード電解が行われ、アル
ミニウム帯にめっきが施される。

【００１７】また、図２に示すように、横型めっきセル
において、その前半を浸漬のみとし、後半でカソード電
解を行ってめっきする電気めっき装置を使用して本発明
を実施することができる。この電気めっき装置は、アル
ミニウム帯１がガイドロール８を経た後もすぐにはめっ
きが行われず、しばらくめっき浴６中に浸漬される。次
いでアルミニウム帯１は、対極４によりカソード電解が
行われ、めっきが施される。次に、本発明のめっき装置
は、例えば、図３〜図６に示すように、浸漬のみを目的
としたセルと、電気めっきセルとを隣り合わせて配置し
た装置でも十分である。

【００１８】図３は、浸漬用の縦型めっきセルと電気め
っき用の縦型めっきセルを隣接配置した例である。図４
は、浸漬用の横型めっきセルと電気めっき用の横型めっ
きセルを隣接配置した例である。図５は、浸漬用の縦型
めっきセルと電気めっき用の横型めっきセルを隣接配置
した例である。図６は、図５とは逆に、浸漬用の横型め
っきセルと電気めっき用の縦型めっきセルを隣接配置し
た例である。

【００１９】このように電気めっきの前に、アルミニウ
ム帯をめっき浴中に数秒間浸漬することにより、高速連
続めっきが可能となる。また、一層目に密着性の良いめ
っきを行えば、その上にさらにめっきを行っても密着性
に問題はない。従って、最前列のめっきセルを本発明の
装置にしておけば、２列目以降は、通常の電気めっきセ
ルで問題はなく、いくらでも厚いめっきが得られる。例
えば、既存の亜鉛系電気めっき鋼板の製造ラインを利用
し、アルミニウム帯へ亜鉛系電気めっきを行う場合、最
前列のめっきセルを浸漬のみとすることによって、既存
設備を利用して安価にかつ簡便に、しかも高速連続めっ
きを実施することができるため、非常に効率的である。

【００２０】次に、図１に示す電気めっき装置を用い
て、アルミニウム帯を電気めっきし、めっき密着性を評
価した。板厚１ｍｍのアルミニウム帯を準備し、ダウン
パスにおいて、Ｚｎ²⁺の金属イオン４０ｇ／ｌとＦｅ²⁺
の金属イオン３５ｇ／ｌを溶かした硫酸めっき浴中に５
秒間浸漬させた。引き続き、アップパスにおいて、この
めっき浴中で１００Ａ／ｄｍ² の電流密度でカソード電
解を行い、Ｚｎ−Ｆｅめっきを５ｇ／ｍ² めっきした。
その後、めっきされたアルミニウム帯から試料を採取
し、めっき密着性を評価した。めっき密着性は、めっき
面にニチバンのセロハンテープを張り付けた後、この面
を内側にして１８０度折り曲げ、開いた後テープをはが
し、テープに付着しためっきの量を調べて評価した。そ
の結果、めっきの剥離は認められず、良好なめっき密着
性を示した。

【００２１】次に、板厚１ｍｍのアルミニウム帯を準備
し、これをＺｎ²⁺の金属イオン４０ｇ／ｌとＦｅ²⁺の金
属イオン３５ｇ／ｌを溶かした硫酸めっき浴中に表１に
示す時間浸漬した後、Ｚｎ−Ｆｅめっきを５ｇ／ｍ² め
っきした。その後、めっきされたアルミニウム帯から試
料を採取し、めっき密着性を評価した。めっき密着性
は、めっき面にニチバンのセロハンテープを張り付けた
後、この面を内側にして１８０度折り曲げ、開いた後テ
ープをはがし、テープに付着しためっきの量を調べて評
価した。評価結果は、◎：めっき剥離なし、〇：めっき
剥離率１０％以下、△：めっき剥離率１０％超、×：め
っき全面剥離で表示した。密着性の評価結果は表１に示
すとおりであり、本発明材はいずれも良好な密着性が得
られた。表１に示す供試材のアルミニウム帯とめっき層
の界面をＸＰＳ（（Ｘ線光電子分光法）を用いて解析し
たところ、本発明材は結合エネルギー７４〜７８ｅＶに
測定されるＡｌ 2p 軌道のスペクトルピークが認められ
なかった。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、めっき槽内に浸漬部分と電気めっき部分を備えた電
気めっき装置によって、密着性に優れた高速連続めっき
を行うことができる。しかも、本発明は、既存の鋼板用
の亜鉛系電気めっきラインにおいて、最前列のめっきセ
ルを浸漬のみとすることによって利用できる。従って、
本発明の装置により、亜鉛系電気めっきアルミニウム帯
が安価に製造できるとともに、高速に連続製造ができる
ため生産効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を縦型めっきセルに適用した概要図、

【図２】本発明を横型めっきセルに適用した概要図、

【図３】本発明を縦型めっきセルの隣接配置で適用した
概要図、

【図４】本発明を横型めっきセルの隣接配置で適用した
概要図、

【図５】本発明を縦型めっきセルと横型めっきセルの隣
接配置で適用した概要図、

【図６】本発明を横型めっきセルと縦型めっきセルの隣
接配置で適用した概要図。

【符号の説明】

１アルミニウム帯２デフレクターロール３シンクロール４対極５コンダクターロール６めっき浴７電気めっきセル８ガイドロール９浸漬セル１０電気めっきセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２５Ｄ 3/56 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム帯へ亜鉛系電気めっきを施
すに際し、前記アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴に
浸漬する手段と、その後にカソード電解により亜鉛系め
っきを施す手段とを備えることを特徴とするアルミニウ
ム帯の亜鉛系電気めっき装置。
【請求項２】アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴に
浸漬する手段と、その後のカソード電解により亜鉛系め
っきを施す手段とを同一めっき浴中に備える請求項１記
載のアルミニウム帯の亜鉛系電気めっき装置。
【請求項３】アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴に
浸漬する手段が縦型めっきセルまたは横型めっきセルで
あり、その後にカソード電解により亜鉛系めっきを施す
手段が縦型めっきセルまたは横型めっきセルである請求
項１記載のアルミニウム帯の亜鉛系電気めっき装置。
【請求項４】アルミニウム帯へ亜鉛系電気めっきを施
すに際し、前記アルミニウム帯を酸性亜鉛系めっき浴中
に浸漬した後、カソード電解を行ってめっきすることを
特徴とするアルミニウム帯の亜鉛系電気めっき方法。
【請求項５】酸性亜鉛系めっき浴中の浸漬時間を０．
２〜１２０秒とする請求項４記載のアルミニウム帯の亜
鉛系電気めっき方法。
【請求項６】請求項４または５記載の方法によって製
造された亜鉛系電気めっきアルミニウム帯であって、ア
ルミニウム帯とカソード電解めっき層との間に、ＸＰＳ
（Ｘ線光電子分光法）によって結合エネルギー７４〜７
８ｅＶに測定されるＡｌ 2ｐ軌道のスペクトルピークが
得られないことを特徴とする亜鉛系電気めっきアルミニ
ウム帯。