JPH10102300A - Method for controlling plating solution for plating iron-containing metal using insoluble anode - Google Patents

Method for controlling plating solution for plating iron-containing metal using insoluble anode

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JPH10102300A
JPH10102300A JP25600496A JP25600496A JPH10102300A JP H10102300 A JPH10102300 A JP H10102300A JP 25600496 A JP25600496 A JP 25600496A JP 25600496 A JP25600496 A JP 25600496A JP H10102300 A JPH10102300 A JP H10102300A
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plating solution
plating
iron
ferrous
ions
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Jun Kawaguchi
純 川口
Tomoyuki Manmi
知之 万見
Takehiro Nitou
丈裕 仁藤
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Nihon Parkerizing Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Nihon Parkerizing Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling the composition of a plating soln. for stabilization in the iron-contg. metal plating using an insoluble anode. SOLUTION: A plating soln. contg. >=1 kind among ferrous ion, sulfate ion, chlorine ion and sulfamic acid ion and urea or a pH regulator, if necessary, an insoluble anode and the cathode of a metallic material to be plated are used in this method for plating an iron-contg. metal using the cathode of a metallic material to be plated. Namely, a plating bath is brought into contact with metallic iron, >=7 one kind among ferrous sulfate, ferrous chloride and ferrous sulfamate are added to the soln., and the ferrous ion concn. in the bath is controlled to a desired value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不溶性陽極を用い
て金属材料に鉄含有金属(鉄又は鉄合金)めっきを施す
場合のめっき液の管理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 method for managing a plating solution when a metal material is plated with an iron-containing metal (iron or iron alloy) using an insoluble anode.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、鉄ないし鉄鋼に代表される鉄合金
は各種構造材料や工業製品として広く用いられており、
工業的に質・量ともに非常に重要な材料である。一方、
電析法を用いて製造される鉄皮膜は鉄鋼部品の補修、鉄
箔の製造、高純度鉄の製造、さらにはその強磁性を利用
した感磁性材料、磁気シールド材料など比較的限定され
た用途に利用されているにすぎない。
2. Description of the Related Art At present, iron and iron alloys represented by iron and steel are widely used as various structural materials and industrial products.
It is a very important material both in quality and quantity industrially. on the other hand,
Iron coatings manufactured using the electrodeposition method are used for repairing steel parts, manufacturing iron foil, manufacturing high-purity iron, and have relatively limited uses such as magnetic materials and magnetic shielding materials that use the ferromagnetism. It is only used for

【0003】近年、地球温暖化をはじめとする地球環境
保護の面から自動車の燃費向上が叫ばれるようになり、
それに伴って、内燃機関の構成材料も軽量化のために鋳
鉄からアルミニウム合金への移行が顕著になってきてい
る。アルミニウム合金材料は、軽量であるだけでなく、
その放熱特性がすぐれているので、内燃機関の効率の向
上に有効であり、かつ安価であるというすぐれた効用を
有している。アルミニウム合金を内燃機関のピストン、
シリンダー、油圧ポンプ、空圧ポンプおよびロータリー
コンプレッサー等の摺動部材として用いるときには、ア
ルミニウム合金自体は耐摩耗性、耐焼き付き性が劣るた
め、その表面をアルミニウム合金自身より硬い材料で被
覆することが必要である。
[0003] In recent years, there has been a growing demand for improved fuel efficiency of automobiles in terms of global environmental protection including global warming.
Along with this, the transition from cast iron to aluminum alloy has become remarkable in order to reduce the weight of constituent materials of internal combustion engines. Aluminum alloy materials are not only lightweight,
Because of its excellent heat dissipation characteristics, it is effective for improving the efficiency of the internal combustion engine and has an excellent effect of being inexpensive. Aluminum alloy piston for internal combustion engine,
When used as sliding members such as cylinders, hydraulic pumps, pneumatic pumps, and rotary compressors, the aluminum alloy itself has poor wear and seizure resistance, so its surface must be coated with a material that is harder than the aluminum alloy itself. It is.

【0004】このような高硬度被覆材料の具体例とし
て、硬質クロムめっき、SiC等を分散させたNiめっ
きなどがあげられる。前者は潤滑油との濡れ性が悪く保
油効果が劣り、まためっき廃水中に6価クロムイオンを
含むので廃水処理コストが嵩むという問題を有してい
る。また、後者は耐焼き付き性には優れているが、耐摩
耗性が劣るという問題点を有している。そこで、これら
の問題点を解決するためにアルミニウム合金の表面に電
気鉄めっき皮膜を形成する方法がいくつか提唱されてい
る。
[0004] Specific examples of such a high hardness coating material include hard chromium plating and Ni plating in which SiC or the like is dispersed. The former has a problem that the wettability with lubricating oil is poor and the oil retaining effect is inferior, and the wastewater treatment cost increases because the plating wastewater contains hexavalent chromium ions. In addition, the latter is excellent in seizure resistance, but has a problem that the wear resistance is inferior. Therefore, in order to solve these problems, several methods for forming an electric iron plating film on the surface of an aluminum alloy have been proposed.

【0005】耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させるため
には、高硬度のめっき皮膜が必要になる。特開昭51−
126935号公報には、リンを0.015〜10重量
%含有する鉄リン合金めっき母材層中に、粒径0.1〜
30μmの固体潤滑剤、もしくは高硬度固体を分散させ
ることにより上記課題を解消しようとする手段が記載さ
れている。また、特公昭56−18678号公報には、
水溶性鉄塩に炭素、ホウ素、リン、窒素または硫黄を含
有する化合物の1種以上を混合含有させた水溶液を用い
て電解めっきを行い、形成される鉄皮膜中に前記元素の
1種以上を微量共析せしめ、次にこの鉄皮膜を熱処理す
ることを特徴とする方法が記載されている。これらの先
行技術においてはクロムを含まない無公害型めっき液が
用いられ、低コストで耐摩耗性、耐焼き付き性に優れた
鉄又は鉄合金皮膜が得られ、摺動部材の長寿命化も達成
できるものである。
In order to improve abrasion resistance and seizure resistance, a plating film having high hardness is required. JP-A-51-
No. 126935 discloses that an iron-phosphorus alloy plating base material layer containing 0.015 to 10% by weight of phosphorus contains a particle diameter of 0.1 to 10% by weight.
Means for solving the above problem by dispersing a solid lubricant of 30 μm or a high-hardness solid is described. Also, Japanese Patent Publication No. 56-18678 discloses that
Electroplating is performed using an aqueous solution in which one or more compounds containing carbon, boron, phosphorus, nitrogen or sulfur are mixed and contained in a water-soluble iron salt, and one or more of the above elements are contained in the formed iron film. A method is described in which a trace amount of eutectoid is deposited, and then the iron film is heat-treated. In these prior arts, a non-polluting plating solution that does not contain chromium is used, and a low-cost iron or iron alloy film with excellent wear resistance and seizure resistance can be obtained, and a longer life for sliding members has been achieved. You can do it.

【0006】前記先行技術には、アノードとして鉄が用
いられているが、鉄のような可溶性金属を陽極(アノー
ド)として使用すると、その消耗によりアノードの形状
が変化し、そのため精密なめっきは困難であり、また、
アノードの消耗に対応してメンテナンスを高頻度に行う
ことが必要となるなどの大きな欠点がある。従って、ア
ノードとして不溶性陽極材料を使用することが望まし
い。不溶性材料からなるアノードを鉄めっき液に適用し
た場合、その表面においては、次の二つの酸化反応
(1)および(2)が起こる。 2H2 O→O2 +4H+ +4e(e:エレクトロン) (1) Fe2+ →Fe3++e (2)
In the above prior art, iron is used as an anode. However, when a soluble metal such as iron is used as an anode (anode), the shape of the anode changes due to its consumption, so that precise plating is difficult. And also
There are major drawbacks, such as the need to perform maintenance frequently in response to the consumption of the anode. Therefore, it is desirable to use an insoluble anode material as the anode. When an anode made of an insoluble material is applied to an iron plating solution, the following two oxidation reactions (1) and (2) occur on its surface. 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e (e: electron) (1) Fe 2+ → Fe 3+ + e (2)

【0007】このうち、化学反応(1)においては、酸
素が発生し、それにより水素イオンがめっき液中に残留
させるために、めっき液のpHが降下する。一方、化学反
応(2)は第一鉄イオンを酸化し、それによって形成さ
れる第二鉄イオンをめっき液中に蓄積させる。そこで、
めっき液中におけるこれら二つの反応(1),(2)に
よる浴組成の変化に対応するためには、めっき液に金属
鉄を接触させることがもっとも一般的である。すなわ
ち、金属鉄を用いることにより、下記式(3)で示され
るように水素イオンを還元してpHを上昇させる反応と、
下記式(4)で示されるように第二鉄イオンを還元して
第一鉄イオンに戻す反応とを利用することが可能にな
る。また、これらの反応(3),(4)は、めっきによ
り消費される第一鉄イオンの補充も併せて行うことがで
きる。 Fe+2H+ →Fe2++H2 (3) Fe+2Fe3+→3Fe2+ (4)
Among them, in the chemical reaction (1), oxygen is generated, and hydrogen ions remain in the plating solution, so that the pH of the plating solution drops. On the other hand, the chemical reaction (2) oxidizes ferrous ions and causes ferric ions formed thereby to accumulate in the plating solution. Therefore,
In order to cope with the change in bath composition due to these two reactions (1) and (2) in the plating solution, it is most common to bring metallic iron into contact with the plating solution. That is, by using metallic iron, a reaction of reducing hydrogen ions to increase pH as shown in the following formula (3),
It is possible to utilize the reaction of reducing ferric ions and returning them to ferrous ions as shown in the following formula (4). In addition, these reactions (3) and (4) can be performed together with replenishment of ferrous ions consumed by plating. Fe + 2H + → Fe 2+ + H 2 (3) Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ (4)

【0008】例えば、特開昭58−151489号公報
に記載の技術は、亜鉛−鉄合金めっきを対象としている
が、めっき液を金属充填物を充填させた充填槽を通過さ
せて循環使用することにより、イオン供給と第二鉄イオ
ンの蓄積抑制とを実現しており、さらに金属充填物とし
て、溶解すべき金属充填物と、それよりも電気化学的に
貴な電位を有する金属充填物とを接触共存させたものを
用いると、より効果的であることを開示している。特開
昭59−126799号公報に記載の技術は、めっき槽
に連結しており、かつめっき液を循環する反応槽に、粉
状または粒状の金属を添加して、めっき金属イオンの供
給と第二鉄イオンの還元とを行う場合において、前記反
応槽からキャリーオーバーする未反応金属粉または粒を
回収し、これを反応槽にリサイクルさせることにより、
金属粉または粒の利用効率を高めるものである。
[0008] For example, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-151489 is directed to zinc-iron alloy plating, in which a plating solution is circulated through a filling tank filled with a metal filler. Thus, ion supply and suppression of accumulation of ferric ions are realized, and as the metal filler, a metal filler to be dissolved and a metal filler having a more electrochemically noble potential are used. It is disclosed that the use of a coexisting one is more effective. The technique described in JP-A-59-126799 is based on a technique in which a powdery or granular metal is added to a reaction tank connected to a plating tank and circulating a plating solution to supply a plating metal ion and a second step. In the case of performing the reduction of ferrous ions, by collecting unreacted metal powder or particles that carry over from the reaction tank, and by recycling this to the reaction tank,
The purpose is to increase the utilization efficiency of metal powder or granules.

【0009】このように金属鉄をめっき液に接触させる
ことにより、鉄または鉄合金めっきに不溶性陽極を使用
ならしめるいくつかの技術が既に開示されているが、式
(3)と式(4)に示されるような化学反応の反応割合
に言及した例は見られない。単に金属鉄をめっき液に接
触させただけでは、ある割合で式(3)と式(4)が起
こるだけで、それらの反応割合を制御することはできな
い。反応(1)によるpH降下は、めっきの電流効率を低
下させるだけでなく、ピットの発生を助長したり、皮膜
の延性を低下させるなどの悪影響を生じ、また、反応
(2)による第二鉄イオンの生成蓄積は、やはりめっき
電流効率を低下させるだけでなく、めっき液中に沈澱を
生成してそれが皮膜中に取り込まれたり、またこの反応
が過多になると、めっき液自体が懸濁して操業の継続を
不可能にするおそれもある。本発明者らの経験によれ
ば、多くの鉄めっき浴に不溶性陽極を適用した場合、反
応(1)と反応(2)の反応割合を、エレクトロンの関
与比率で示すと、それぞれ40〜80%であって、この
比率は種々の条件によって変動するので、この変動を防
止するための対策として、反応(3)および反応(4)
を適時制御することができなければ、鉄または鉄合金め
っきの安定な操業が不可能となる。さらに、金属鉄の溶
解速度も大きな問題である。一般的に、酸による金属の
溶解速度は、その塩を溶解するときに比べてきわめて遅
いものである。従って、第一鉄イオンの供給を、金属鉄
のみに依存すると、きわめて大きな金属鉄溶解設備が必
要となり、設備コストが膨大なものとなるという不都合
を生ずる。
As described above, several techniques have been disclosed for using an insoluble anode for iron or iron alloy plating by bringing metallic iron into contact with a plating solution. Equations (3) and (4) have been disclosed. There is no example referring to the reaction rate of the chemical reaction as shown in FIG. Simply contacting the metallic iron with the plating solution only causes the equations (3) and (4) to occur at a certain rate, but cannot control the reaction rate thereof. The decrease in pH due to the reaction (1) not only lowers the current efficiency of the plating, but also has adverse effects such as promoting pit formation and decreasing the ductility of the film. The formation and accumulation of ions not only lowers the plating current efficiency, but also causes a precipitate to form in the plating solution and be taken into the film, and if this reaction becomes excessive, the plating solution itself becomes suspended. There is a risk that the continuation of the operation may become impossible. According to the experience of the present inventors, when an insoluble anode is applied to many iron plating baths, the reaction ratio of the reaction (1) and the reaction (2) is represented by 40 to 80% in terms of the participation ratio of electrons. Since this ratio fluctuates depending on various conditions, the reaction (3) and the reaction (4) are taken as measures to prevent this fluctuation.
If it cannot be controlled in a timely manner, stable operation of iron or iron alloy plating is impossible. Furthermore, the dissolution rate of metallic iron is also a major problem. Generally, the rate of dissolution of a metal by an acid is much slower than that of dissolving a salt thereof. Therefore, if the supply of ferrous ions depends only on metallic iron, an extremely large metallic iron melting facility is required, resulting in a disadvantage that the facility cost becomes enormous.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、不溶性陽極
を用いる鉄含有金属めっきにおいて、pHの降下と第二鉄
イオンの蓄積を個々に制御することにより、金属鉄の溶
解設備の簡略化を可能にし、しかもめっき液組成を安定
に管理することにより安定な品質の鉄含有金属めっき皮
膜の形成を可能にする、不溶性陽極を用いる鉄含有金属
めっき用めっき液の管理方法を提供することを目的とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to simplify the equipment for dissolving metallic iron by individually controlling the drop of pH and the accumulation of ferric ions in iron-containing metal plating using an insoluble anode. The object of the present invention is to provide a method for managing a plating solution for iron-containing metal plating using an insoluble anode, which enables the formation of a stable quality iron-containing metal plating film by enabling the stable management of the plating solution composition. It is assumed that.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記従来技
術が抱える技術的課題を解決するために鋭意検討を重
ね、その結果、めっき液と金属鉄とを接触させる工程
と、スルファミン酸イオン、塩素イオンおよび硫酸イオ
ン等のアニオンの第一鉄塩を前記めっき液に添加する工
程の両方を同時に行うことにより、上記目的を達成でき
ることを新たに見いだし、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to solve the technical problems of the prior art, and as a result, a step of bringing a plating solution into contact with metallic iron; It has been found newly that the above object can be achieved by simultaneously performing both steps of adding a ferrous salt of an anion such as chloride ion and sulfate ion to the plating solution, thereby completing the present invention.

【0012】本発明に係る不溶性陽極を用いる鉄含有金
属めっき用めっき液の管理方法は、第一鉄イオン、並び
に硫酸イオン、塩酸イオン及びスルファミン酸イオンか
ら選ばれた少なくとも1種のアニオンを含有するめっき
液に、不溶性電極材料からなるアノードと、金属材料か
らなるカソードとを用いて、電解処理を施して前記金属
材料表面に鉄含有金属めっき皮膜を形成する方法におい
て、(1)前記めっき液に金属鉄を接触させ、それと同
時に、(2)前記めっき液に硫酸第一鉄、塩化第一鉄お
よびスルファミン酸第一鉄から選ばれた少なくとも1種
の第一鉄塩を添加し、それによって、めっき液中の第一
鉄イオンの濃度を所望値に管理することを特徴とするも
のである。
[0012] The method for managing a plating solution for iron-containing metal plating using an insoluble anode according to the present invention comprises ferrous ions and at least one anion selected from sulfate, hydrochloric and sulfamate. A method for forming an iron-containing metal plating film on a surface of the metal material by performing an electrolytic treatment using an anode made of an insoluble electrode material and a cathode made of a metal material as a plating solution, wherein (1) Contacting metallic iron, and at the same time, (2) adding at least one ferrous salt selected from ferrous sulfate, ferrous chloride and ferrous sulfamate to the plating solution, The present invention is characterized in that the concentration of ferrous ions in a plating solution is controlled to a desired value.

【0013】本発明のめっき液管理方法において、前記
めっき液中に第二鉄イオンが含まれ、前記めっき液と接
触する金属鉄のうち、前記第二鉄イオンの還元反応に消
費される分量を、金属鉄全重量の20〜100%にコン
トロールすることが望ましい。また、前記めっき液管理
方法において、前記めっき液中に、さらに尿素を含有さ
せることが好ましい。また前記めっき液管理方法におい
て前記めっき液のpH値を、アルカリ金属の水酸化物およ
びアンモニアから選ばれた少なくとも1種を用いて調整
することができる。さらに前記本発明のめっき液管理方
法において、前記めっき液中の、硫酸イオン、塩素イオ
ン、およびスルファミン酸イオンから選ばれた少なくと
も1種のアニオンの濃度、並びにアルカリ金属イオンお
よびアンモニウムイオンから選ばれた少なくとも1種の
濃度が、所定上限値を超えないように、前記めっき液を
希釈することが好ましい。
[0013] In the plating solution management method of the present invention, the amount of ferric ion contained in the plating solution and the amount of ferrous ion that is consumed in the reduction reaction of the ferric ion out of the metallic iron in contact with the plating solution is determined. It is desirable to control to 20 to 100% of the total weight of metallic iron. In the plating solution management method, it is preferable that the plating solution further contains urea. Further, in the plating solution management method, the pH value of the plating solution can be adjusted using at least one selected from hydroxides of alkali metals and ammonia. Further, in the plating solution management method of the present invention, in the plating solution, a concentration of at least one anion selected from sulfate ions, chloride ions, and sulfamic acid ions, and a concentration selected from alkali metal ions and ammonium ions. It is preferable to dilute the plating solution so that at least one concentration does not exceed a predetermined upper limit.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明のめっき液管理方法は不溶
性電極材料をアノードとして用いるめっき方法に適用さ
れる。このような不溶性電極材料例としては、グラファ
イト、鉛および白金等があげられる。また、めっき液中
における第二鉄イオンの生成をできるだけ抑制するため
には、不溶性電極材料として、酸素過電圧の低いもの、
例えばチタン合金基材上に貴金属酸化物をコーティング
した電極等を利用することも好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The plating solution management method of the present invention is applied to a plating method using an insoluble electrode material as an anode. Examples of such insoluble electrode materials include graphite, lead and platinum. Further, in order to suppress the generation of ferric ions in the plating solution as much as possible, as an insoluble electrode material, a material having a low oxygen overvoltage,
For example, it is also preferable to use an electrode or the like in which a noble metal oxide is coated on a titanium alloy substrate.

【0015】本発明は、不溶性陽極を使用する鉄または
鉄合金めっき用めっき法に不可欠な化学反応(3)及び
(4)のうち、金属鉄をめっき浴中に導入しなければ実
現しえない反応は反応(4)であるということを基本と
すものである。逆に、他の手段により反応(4)を優先
的に起こすことができれば溶解作業性等において取扱い
の難しい金属鉄に対する依存性を低下させることができ
る。すなわち、本発明では、金属鉄による反応(4)を
優先させた場合に生ずる第一鉄イオン供給の不足という
問題点を、溶解の容易な硫酸、塩酸およびスルファミン
酸の第一鉄塩の添加により解消するものである。もちろ
ん、これらの添加調整剤は予め高濃度の水溶液にしてお
いてもよく、このよな水溶液は、ポンプ等を用いる自動
補給に都合のよいものである。
The present invention cannot be realized without introducing metallic iron into the plating bath among the chemical reactions (3) and (4) essential for the plating method for iron or iron alloy plating using an insoluble anode. The reaction is based on reaction (4). Conversely, if the reaction (4) can be preferentially caused by other means, it is possible to reduce dependence on metallic iron which is difficult to handle in dissolving workability and the like. That is, in the present invention, the problem of insufficient supply of ferrous ion which occurs when the reaction (4) by metallic iron is prioritized is solved by the addition of ferrous salts of sulfuric acid, hydrochloric acid and sulfamic acid, which are easily dissolved. It will be resolved. Of course, these additives may be prepared in a high concentration aqueous solution in advance, and such an aqueous solution is convenient for automatic replenishment using a pump or the like.

【0016】具体的には、反応(4)に関与する金属鉄
の分量の、金属鉄の全投入量に対する割合は、20〜1
00%であることが好ましく、50〜100%であるこ
とがより好ましい。これが20%未満の場合は、反応
(3)の単純な金属鉄の溶解反応が優位となり、このた
め、めっき液中の第一鉄イオン濃度が過剰となるので好
ましくない。一般にこのようなめっき液では、第一鉄イ
オンの濃度は溶解度上限近くの高濃度で操業されるの
で、第一鉄イオンの過剰分は第一鉄塩の析出沈殿を引き
起こし、それを防止するために大量のめっき液廃棄が必
要となるが、これは経済的に不利となる。さらに、反応
(3)は水素イオンの消費を伴うので、金属鉄近傍では
pH上昇が起こり、めっき液中に沈殿物を発生させる危険
性がある。このため、金属鉄の反応(3)に寄与する分
量の比率が大きすぎることは好ましくない。
Specifically, the ratio of the amount of metallic iron involved in the reaction (4) to the total amount of metallic iron charged is 20 to 1
It is preferably 00%, more preferably 50 to 100%. If it is less than 20%, the simple dissolution reaction of metallic iron of reaction (3) becomes dominant, and therefore, the concentration of ferrous ion in the plating solution becomes excessive, which is not preferable. Generally, in such a plating solution, the ferrous ion concentration is operated at a high concentration near the solubility upper limit, so that an excess of ferrous ion causes precipitation and precipitation of ferrous salt to prevent it. Requires a large amount of plating solution, which is economically disadvantageous. Furthermore, since reaction (3) involves the consumption of hydrogen ions, near metallic iron
There is a risk that a pH rise occurs and precipitates are generated in the plating solution. For this reason, it is not preferable that the ratio of the amount of metal iron which contributes to the reaction (3) is too large.

【0017】金属鉄の全投入量中の、反応(4)に寄与
する分量の比率を、前記のように20〜100%にコン
トロールするためには、経験的には金属鉄とめっき液と
の接触反応速度を高くするような措置を施せばよい。す
なわち、金属鉄としては、できるだけ細かい形状のも
の、例えば鉄粉を使用し、金属含有めっき液に対して、
できるだけ強い撹拌を施すことである。鉄粉の粒径につ
いては撹拌の方法およびその強度等の設備的要因に依存
するため、厳密に規定することはできないが、少なくと
も100メッシュアンダーの鉄粉を用いることが好まし
く、それにより前記比率を50%以上を保持することが
可能である。
In order to control the ratio of the amount contributing to the reaction (4) in the total amount of the metallic iron to 20 to 100% as described above, it is empirically determined that the metallic iron and the plating solution are mixed. Measures may be taken to increase the contact reaction rate. In other words, as the metallic iron, using the finest possible shape, for example, iron powder, for the metal-containing plating solution,
It is to give as strong stirring as possible. Since the particle size of the iron powder depends on the stirring method and equipment factors such as its strength, it cannot be strictly defined, but it is preferable to use iron powder of at least 100 mesh under, whereby the ratio is reduced. It is possible to maintain 50% or more.

【0018】このように金属鉄の反応速度を大きくする
ことによって前記比率を高くすることができるので、そ
れにより金属鉄の溶解設備の規模を縮小することが可能
になること、および強撹拌による金属鉄近傍のpH上昇を
緩和することにより沈殿等の発生を防止することが可能
になること、などの、めっき操業上好ましい効果を得る
ことができる。また、金属鉄の過剰な投入は明らかに好
ましくない。すなわち、過剰な金属鉄の投入により、還
元すべき第二鉄イオンが消失し、それにより残りの金属
鉄は全て反応(3)に寄与することになり、従って反応
(4)に対する寄与の比率は20%を下回るようにな
る。
Since the ratio can be increased by increasing the reaction rate of metallic iron, it is possible to reduce the scale of the equipment for dissolving metallic iron, It is possible to obtain a favorable effect on plating operation, for example, it is possible to prevent precipitation or the like from occurring by alleviating a rise in pH in the vicinity of iron. Also, excessive input of metallic iron is clearly not preferred. That is, the addition of excess metallic iron causes the disappearance of the ferric ions to be reduced, whereby all the remaining metallic iron contributes to the reaction (3), and therefore the ratio of the contribution to the reaction (4) is It will be less than 20%.

【0019】次に、本発明の管理方法は、尿素が添加さ
れた鉄または鉄合金めっき液に対してさらに有効であ
る。その理由は、めっき液のpHが降下するとめっき液中
の尿素が加水分解して炭酸ガスを放出し、めっき液中に
アンモニウムイオンを残すということにある。すなわ
ち、不溶性陽極近傍のように、局所的にpHが降下する
(反応(1)による)部分で上記尿素分解反応が優先的
に起こり、後述のアルカリ金属水酸化物やアンモニア水
の投入によるpH調整と同様のpH調整が自動的に行われる
のである。従って、尿素を含有する鉄または鉄合金めっ
き液においては、不溶性陽極を用いることにより発生す
るpHの降下は、尿素により自動的に消去されるから、敢
えてpHを調整する工程の必要がない。上記のような効果
を得るための尿素添加量は0.1〜2.5モル/リット
ルの範囲であることが好ましく、0.3〜2.0モル/
リットルであることがさらに好ましい。
Next, the management method of the present invention is more effective for an iron or iron alloy plating solution to which urea is added. The reason is that when the pH of the plating solution drops, urea in the plating solution is hydrolyzed to release carbon dioxide gas, leaving ammonium ions in the plating solution. That is, the urea decomposition reaction occurs preferentially in a portion where pH is locally lowered (due to the reaction (1)), such as in the vicinity of an insoluble anode, and the pH is adjusted by introducing an alkali metal hydroxide or aqueous ammonia described later. The same pH adjustment is performed automatically. Therefore, in the case of an iron or iron alloy plating solution containing urea, the drop in pH caused by using an insoluble anode is automatically eliminated by urea, so that there is no need for a step of intentionally adjusting the pH. The urea addition amount for obtaining the above effects is preferably in the range of 0.1 to 2.5 mol / liter, and 0.3 to 2.0 mol / liter.
More preferably, it is liter.

【0020】一方、鉄または鉄合金めっき液に対して尿
素を添加すると、金属材料(カソード)上に形成される
めっき皮膜に光沢を付与したり、硬度を上昇させるなど
のように、めっき皮膜の物性を変化させることがある。
これを避けるために、尿素を添加しない場合には、前述
の反応(1)によるpHの降下に対して、アルカリ金属の
水酸化物及び/又はアンモニア水を添加することにより
めっき液のpHを所望値に調整することができる。
On the other hand, when urea is added to the iron or iron alloy plating solution, the plating film formed on the metal material (cathode) is given a luster or has an increased hardness. May change physical properties.
In order to avoid this, when urea is not added, the pH of the plating solution is adjusted to a desired value by adding an alkali metal hydroxide and / or aqueous ammonia against the pH drop caused by the above-mentioned reaction (1). Value can be adjusted.

【0021】上述のめっき工程が進行すると、その結果
アルカリ金属イオンおよびアンモニウムイオン等のpH調
整成分と硫酸イオン、塩素イオンおよびスルファミン酸
イオン等のアニオン濃度が徐々に上昇してくる。これら
の濃度上昇はめっき液の電気伝導度を上昇させるのでめ
っき操業上はむしろ好ましいことであるが、これら薬剤
の濃度が、その溶解度上限を超えると、過剰分は沈澱を
生じるだけで、これまで述べてきためっき液に対する有
効薬剤濃度の調整が不可能になる。従って、これらの濃
度がその上限値を超えないように規定するためには、め
っき液を水で希釈すればよい。このとき、必要により、
めっき液の一部を系外へ廃棄してもよい。このめっき液
の一部廃棄を、一定割合で行ってもよい。実際にはめっ
き終了時に、めっきを目的とする金属材料に付着して系
外へ持ち出されるめっき液量を考慮すべきなので、この
持ち出し液量に応じて廃棄量が決定される。このこと
は、同時にめっき操業上好ましくない第二イオンの一部
も系外へ廃棄されることになり、金属鉄の還元反応に対
する負担を軽減する方向に働くことになる。
As the above-described plating step proceeds, as a result, the concentration of pH adjusting components such as alkali metal ions and ammonium ions and the concentrations of anions such as sulfate ions, chloride ions and sulfamate ions gradually increase. The increase in these concentrations is rather preferable in plating operation because it increases the electrical conductivity of the plating solution.However, when the concentration of these chemicals exceeds the upper limit of the solubility, the excess only causes precipitation, so far. It becomes impossible to adjust the effective chemical concentration for the plating solution described above. Therefore, in order to regulate these concentrations so as not to exceed the upper limit, the plating solution may be diluted with water. At this time, if necessary
A part of the plating solution may be discarded out of the system. This plating solution may be partially discarded at a fixed rate. Actually, at the end of plating, the amount of the plating solution that adheres to the metal material for plating and is taken out of the system should be taken into consideration. Therefore, the amount of waste is determined according to the amount of the taken-out solution. This means that at the same time, some of the second ions, which are not preferable for the plating operation, are discarded out of the system, so that the burden on the reduction reaction of metallic iron is reduced.

【0022】[0022]

【実施例】本発明方法を下記実施例並びに比較例により
具体的に説明する。
The method of the present invention will be specifically described with reference to the following examples and comparative examples.

【0023】実施例1 下記の組成を有する2リットルの鉄めっき浴を建浴し、
アノードとして不溶性陽極(チタン基板上に酸化イリジ
ウムをコーティングした電極)を用い、カソードとして
銅板(対象面積:25cm2 )を用いて鉄めっきの連続操
業試験を行った。このとき、めっき浴の温度を60℃
に、またカソード電流密度を50A/dm2に設定した。 めっき浴組成 硫酸第一鉄7水和物 400 g/リットル 尿素 90 g/リットル 硫酸アンモニウム 50 g/リットル (硫酸を用いてpHを2.0に微調整)
Example 1 A 2 liter iron plating bath having the following composition was prepared:
A continuous operation test of iron plating was performed using an insoluble anode (an electrode coated with iridium oxide on a titanium substrate) as an anode and a copper plate (target area: 25 cm 2 ) as a cathode. At this time, the temperature of the plating bath was 60 ° C.
And the cathode current density was set to 50 A / dm 2 . Plating bath composition Ferrous sulfate heptahydrate 400 g / L Urea 90 g / L Ammonium sulfate 50 g / L (Adjust pH to 2.0 using sulfuric acid)

【0024】通電量が20kクーロン/リットルになる
と浴中の第二鉄イオン濃度が約8g/リットルまで上昇
したので、適量の鉄粉を投入攪拌して浴中の第二鉄イオ
ンを第一鉄イオンに還元し、同時にめっき液分析を行
い、この分析結果に対応して他の成分濃度を調整した。
この作業を全通電電気量が500kクーロン/リットル
となるまで繰り返した。20kクーロン/リットルの通
電には、めっき基板を3枚用意し、この通電を3回に分
けて行った。
When the amount of electricity becomes 20 k coulombs / liter, the concentration of ferric ion in the bath rises to about 8 g / l. Therefore, an appropriate amount of iron powder is charged and stirred to remove ferric ions in the bath. The solution was reduced to ions and the plating solution was analyzed at the same time, and the concentrations of other components were adjusted in accordance with the analysis results.
This operation was repeated until the total amount of electricity passed became 500 kC / L. For energization at 20 k coulomb / liter, three plating substrates were prepared, and this energization was performed three times.

【0025】本実施例1においては、通電電気量20k
クーロン/リットルのめっき毎に、50mlのめっき液を
系外に廃棄した後、水を加えて液面の高さを調整し、さ
らに5gの鉄分(福田金属製Fe−S−200:200
メッシュの鉄粉)、13gの硫酸第一鉄7水和物、およ
び6.5gの尿素を添加することにより液組成を調整し
た。この作業は、全通電電気量が500kクーロン/リ
ットルとなるまで異常なく繰り返すことができた。めっ
き浴の最終的液組成は、第二鉄イオン濃度:79.1g
/リットル(建浴時:80.4g/リットル)、尿素濃
度87.3g/リットル(建浴時:90g/リット
ル)、硫酸イオン濃度:189g/リットル(建浴時:
175g/リットル)およびアンモニウムイオン濃度:
20.7g/リットル(建浴時:13.7g/リット
ル)であって、建浴時の組成に対比して大きな組成変動
が無く連続操業を終了することができた。これらの実験
における鉄粉の溶解作業は約1時間で完了し、鉄粉投入
前後の第二鉄イオンの分析結果から、反応(3)(第二
鉄イオンの還元)に関与した鉄粉の分量比率を計算する
と80%であった。
In the first embodiment, the amount of electricity supplied is 20 k
For every coulomb / liter plating, 50 ml of the plating solution is discarded out of the system, water is added to adjust the level of the solution, and 5 g of iron (Fukuda Metal Fe-S-200: 200
The liquid composition was adjusted by adding 13 g of ferrous sulfate heptahydrate and 6.5 g of urea. This operation could be repeated without any abnormality until the total amount of electricity passed was 500 kC / L. The final solution composition of the plating bath is ferric ion concentration: 79.1 g
/ Liter (at the time of bathing: 80.4 g / l), urea concentration: 87.3 g / l (at the time of bathing: 90 g / l), sulfate ion concentration: 189 g / l (at the time of bathing:
175 g / l) and ammonium ion concentration:
The amount was 20.7 g / liter (at the time of bathing: 13.7 g / liter), and the continuous operation could be completed without a large variation in composition as compared with the composition at the time of bathing. The dissolving operation of the iron powder in these experiments was completed in about 1 hour. From the analysis results of the ferric ion before and after the introduction of the iron powder, the amount of the iron powder involved in the reaction (3) (reduction of ferric ion) was determined. The calculated ratio was 80%.

【0026】実施例2 実施例1と同様の連続操業試験を行った。但し、実施例
1に用いた鉄粉の代りに、それよりも粒径の大きな鉄粒
(高純度化学研究所製FEEO1GA:0.5〜1mmの
鉄粒子)を用いた。通電電気量20kクーロン/リット
ルのめっき毎に80mlのめっき液を系外に廃棄した後、
水を加えて液面高さを調整し、さらに10gの鉄粉(福
田金属製Fe−S−200:200メッシュの鉄粉)、
5gの硫酸第一鉄7水和物、および9.1gの尿素を添
加することにより液組成を調整した。本実施例2におい
ても、めっき操作を全通電電気量が500kクーロン/
リットルとなるまで異常なく繰り返すことができた。最
終的な液組成は、第二鉄イオン濃度:88g/リットル
(建浴時:80.4g/リットル)、尿素濃度92.3
g/リットル(建浴時90g/リットル)、硫酸イオン
濃度:179g/リットル(建浴時:175g/リット
ル)およびアンモニウムイオン濃度:14.1g/リッ
トル(建浴時:13.7g/リットル)であって、建浴
時の液組成にくらべて大きな組成変動が無く、連続操業
を終了することができた。本実施例2の実験の場合に
は、鉄粉の溶解作業が約4時間必要であったが、鉄粉投
入前後の第二鉄イオンの分析結果から、反応(3)(第
二鉄イオンの還元)に関与した鉄粉分量の比率を計算す
ると約40%であった。
Example 2 The same continuous operation test as in Example 1 was performed. However, instead of the iron powder used in Example 1, iron particles having a larger particle size (FEEO1GA manufactured by Kojundo Chemical Laboratory: iron particles of 0.5 to 1 mm) were used. After discarding 80 ml of plating solution out of the system for every plating of 20 k coulombs / liter of electricity,
Water was added to adjust the liquid level, and 10 g of iron powder (Fe-S-200 manufactured by Fukuda Metal: iron powder of 200 mesh),
The liquid composition was adjusted by adding 5 g of ferrous sulfate heptahydrate and 9.1 g of urea. Also in Example 2, the plating operation was performed with a total energized electricity amount of 500 kC /
It could be repeated without any abnormalities until it reached liters. The final liquid composition is as follows: ferric ion concentration: 88 g / liter (at the time of building bath: 80.4 g / liter), urea concentration: 92.3
g / l (90 g / l at bath), sulfate ion concentration: 179 g / l (175 g / l at bath) and ammonium ion concentration: 14.1 g / l (13.7 g / l at bath). As a result, there was no large variation in the composition compared to the liquid composition at the time of the bathing, and the continuous operation could be completed. In the case of the experiment of the present Example 2, the dissolving operation of the iron powder was required for about 4 hours. From the analysis results of the ferric ion before and after the introduction of the iron powder, the reaction (3) (the ferric ion The ratio of the amount of iron powder involved in the reduction) was calculated to be about 40%.

【0027】実施例3 実施例1と同様の連続操業試験を行った。但し、めっき
浴として実施例1のめっき浴から尿素を除いたものを用
いた。20kクーロン/リットルの通電は3回に分けて
行ったが、それぞれのめっき後のpHを測定すると1.8
程度まで低下していたので、めっき浴pHをアンモニア水
を用いて2.0に調整した。20kクーロン/リットル
の通電毎に40mlのめっき液を系外に廃棄した後、水を
加えて液面高さを調整し、さらに5gの鉄粉(福田金属
製Fe−S−200:200メッシュの鉄粉)、および
13gの硫酸第一鉄7水和物を添加することにより液組
成を調整した。この作業は全通電電気量が500kクー
ロン/リットルとなるまで異常なく繰り返すことがで
き、最終的な液組成は第二鉄イオン濃度:80.6g/
リットル(建浴時:80.4g/リットル)、硫酸イオ
ン濃度:165g/リットル(建浴時:175g/リッ
トル)およびアンモニウムイオン濃度:12.8g/リ
ットル(建浴時:13.7g/リットル)であって、建
浴時の液組成にくらべて大きな組成変動は無く、連続操
業を終了することができた。これらの実験における鉄粉
の溶解作業は約1時間で完了し、鉄粉投入前後の第二鉄
イオンの分析結果から反応(3)(第二鉄イオンの還
元)に関与した鉄粉分量の比率を計算すると75%であ
った。
Example 3 A continuous operation test similar to that of Example 1 was performed. However, a plating bath obtained by removing urea from the plating bath of Example 1 was used. The energization at 20 k coulomb / liter was performed three times, and the pH after each plating was measured to be 1.8.
Since the pH had dropped to the extent, the plating bath pH was adjusted to 2.0 using aqueous ammonia. After discarding 40 ml of the plating solution out of the system every time 20 k coulombs / liter is supplied, water was added to adjust the liquid level, and 5 g of iron powder (Fe-S-200: 200 mesh of Fukuda Metal Co., Ltd. (Iron powder) and 13 g of ferrous sulfate heptahydrate to adjust the liquid composition. This operation can be repeated without any abnormality until the total amount of supplied electricity reaches 500 kC / L, and the final liquid composition is a ferric ion concentration of 80.6 g / liter.
Liter (at the time of bathing: 80.4 g / l), sulfate ion concentration: 165 g / l (at the time of bathing: 175 g / l), and ammonium ion concentration: 12.8 g / l (at the time of bathing: 13.7 g / l) Thus, there was no large variation in the composition compared to the liquid composition at the time of building the bath, and the continuous operation could be completed. The dissolving operation of the iron powder in these experiments was completed in about one hour, and based on the analysis results of the ferric ion before and after the introduction of the iron powder, the ratio of the amount of the iron powder involved in the reaction (3) (reduction of ferric ion) Was calculated to be 75%.

【0028】実施例4 実施例1と同様の連続操業試験を行った。但し、めっき
浴組成において、実施例1の浴で用いた支持アニオンと
しての硫酸の代りに、スルファミン酸を用いた。 めっき浴組成 40%スルファミン酸第一鉄 850 g/リットル 尿素 90 g/リットル スルファミン酸 15 g/リットル 28%アンモニア水 24 g/リットル (アンモニア水を用いてpHを2.0に微調整)
Example 4 A continuous operation test similar to that of Example 1 was conducted. However, in the plating bath composition, sulfamic acid was used instead of sulfuric acid as a supporting anion used in the bath of Example 1. Plating bath composition 40% Ferrous sulfamate 850 g / L Urea 90 g / L Sulfamic acid 15 g / L 28% ammonia water 24 g / L (Fine adjustment to 2.0 using ammonia water)

【0029】通電電気量20kクーロン/リットルのめ
っき毎に50mlのめっき液を系外に廃棄した後、水を加
えて液面高さを調整し、さらに6gの鉄粉(福田金属製
Fe−S−200:200メッシュの鉄粉)、41gの
40%スルファミン酸第一鉄溶液、および6.5gの尿
素を添加することにより液組成を調整した。この作業は
全通電電気量が500kクーロン/リットルとなるまで
異常なく繰り返すことができた。最終的な液組成は第二
鉄イオン濃度:61.2g/リットル(建浴時:56g
/リットル)、尿素濃度85.7g/リットル(建浴
時:90g/リットル)、スルファミン酸イオン濃度:
220g/リットル(建浴時:208g/リットル)お
よびアンモニウムイオン濃度:11.5g/リットル
(建浴時:7g/リットル)であって、建浴時の浴組成
にくらべて大きな組成の変動は無く、連続操業を終了す
ることができた。これらの実験における鉄粉の溶解作業
は約1時間で完了し、鉄粉投入前後の第二鉄イオンの分
析結果から反応(3)(第二鉄イオンの還元)に関与し
た鉄粉分量の比率を計算すると85%であった。
After discarding 50 ml of plating solution out of the system for every plating of 20 k coulombs / liter of supplied electricity, water was added to adjust the liquid level, and 6 g of iron powder (Fukuda Metal Fe-S The liquid composition was adjusted by adding -200: 200 mesh iron powder), 41 g of a 40% ferrous sulfamate solution, and 6.5 g of urea. This operation could be repeated without any abnormality until the total amount of electricity passed was 500 kC / L. The final liquid composition is ferric ion concentration: 61.2 g / liter (at the time of bathing: 56 g)
/ Liter), urea concentration 85.7 g / liter (at the time of building bath: 90 g / liter), sulfamate ion concentration:
220 g / l (at the time of building bath: 208 g / l) and ammonium ion concentration: 11.5 g / l (at the time of building bath: 7 g / l), and there was no large change in composition compared to the bath composition at the time of building bath. , Could end the continuous operation. The dissolving operation of the iron powder in these experiments was completed in about one hour, and based on the analysis results of the ferric ion before and after the introduction of the iron powder, the ratio of the amount of the iron powder involved in the reaction (3) (reduction of ferric ion) Was 85%.

【0030】比較例1 実施例1と同様の連続操業試験を行った。但し、20k
クーロン/リットルの通電毎のめっき浴組成調整におい
て、めっき液の廃棄と硫酸第一鉄の添加とを行わなかっ
た。すなわち、20kクーロン/リットルの通電毎に、
5.3gの鉄粉(福田金属製Fe−S−200:200
メッシュの鉄粉)および2gの尿素のみを投入した。そ
の結果、全通電電気量が240kクーロン/リットルの
時点でめっき浴を常温に冷却すると結晶化物の析出が見
られ、そのときの液組成は第二鉄イオン濃度:97g/
リットル(建浴時:80.4g/リットル)、尿素濃度
88g/リットル(建浴時:90g/リットル)、硫酸
イオン濃度:241g/リットル(建浴時:175g/
リットル)およびアンモニウムイオン濃度:28.5g
/リットル(建浴時:13.7g/リットル)であっ
て、特に硫酸イオンとアンモニウムイオンの濃度が異常
に高くなっていた。
Comparative Example 1 The same continuous operation test as in Example 1 was performed. However, 20k
In the adjustment of the composition of the plating bath for each electric current of coulomb / liter, the plating solution was not discarded and ferrous sulfate was not added. That is, every time 20k coulombs / liter is energized,
5.3 g of iron powder (Fe-S-200: 200 manufactured by Fukuda Metal)
(Mesh iron powder) and 2 g of urea only. As a result, when the plating bath was cooled to room temperature when the total amount of electricity passed was 240 kC / L, precipitation of crystallized substances was observed, and the liquid composition at that time was a ferric ion concentration of 97 g / liter.
Liter (at the time of bathing: 80.4 g / l), urea concentration 88 g / l (at the time of bathing: 90 g / l), sulfate ion concentration: 241 g / l (at the time of bathing: 175 g / l)
Liter) and ammonium ion concentration: 28.5 g
/ Liter (at the time of building bath: 13.7 g / liter), and particularly the concentrations of sulfate ion and ammonium ion were abnormally high.

【0031】比較例2 比較例1と同様の連続操業試験を行った。但し、硫酸イ
オンとアンモニウムイオンの過剰を防止するために、め
っき液の廃棄を行った。しかし、比較例1と同様に硫酸
第一鉄の添加は行わなかった。すなわち、20kクーロ
ン/リットルの通電毎に50mlのめっき液を系外に廃棄
し、水を加えて液面の高さを調整し、さらに5gの鉄粉
(福田金属製Fe−S−200:200メッシュの鉄
粉)および6gの尿素のみを投入した。その結果、全通
電電気量が180kクーロン/リットルの時点で、鉄め
っきの電流効率が50%を下回り(建浴時:約70
%)、めっき製品の外観においてもピットが多数発生し
て劣化した。そのときの液組成は第二鉄イオン濃度:6
0g/リットル(建浴時:80.4g/リットル)、尿
素濃度:82g/リットル(建浴時:90g/リット
ル)、硫酸イオン濃度:148g/リットル(建浴時:
175g/リットル)およびアンモニウムイオン濃度:
17.3g/リットル(建浴時:13.7g/リット
ル)であって、特に第一鉄イオンと硫酸イオンの濃度が
異常に低くなっていた。
Comparative Example 2 The same continuous operation test as in Comparative Example 1 was performed. However, the plating solution was discarded in order to prevent excessive amounts of sulfate ions and ammonium ions. However, as in Comparative Example 1, the addition of ferrous sulfate was not performed. That is, 50 ml of the plating solution is discarded out of the system every time a current of 20 kC is applied, water is added to adjust the level of the solution, and 5 g of iron powder (Fe-S-200: 200 manufactured by Fukuda Metal) is added. (Mesh iron powder) and 6 g of urea only. As a result, when the total amount of electricity passed was 180 kC / L, the current efficiency of iron plating was less than 50% (at the time of bathing: about 70%).
%), And the appearance of the plated product was deteriorated due to generation of many pits. The liquid composition at that time was ferric ion concentration: 6
0 g / l (at the time of bathing: 80.4 g / l), urea concentration: 82 g / l (at the time of bathing: 90 g / l), sulfate ion concentration: 148 g / l (at the time of bathing:
175 g / l) and ammonium ion concentration:
It was 17.3 g / liter (at the time of building bath: 13.7 g / liter), and particularly the concentrations of ferrous ion and sulfate ion were abnormally low.

【0032】比較例3 実施例1と同様の連続操業試験を行った。但し、実施例
1に用いた鉄粉の代りに、それよりも粒径の大きな鉄粒
(高純度化学研究所製FEEO3GA:5〜10mmの鉄
粒子) を用いた。通電電気量20kクーロン/リットル
のめっき毎に50mlのめっき液を系外に廃棄した後、水
を加えて液面の高さを調整し、さらに27gの鉄粒子、
および6.5gの尿素を添加することにより液組成を調
整した。その結果40kクーロン/リットルの時点でめ
っき液を冷却すると結晶化物の析出が見られた。そのと
きの液組成は第二鉄イオン濃度:117g/リットル
(建浴時:80.4g/リットル)、尿素濃度:91.
6g/リットル(建浴時:90g/リットル)、硫酸イ
オン濃度:202g/リットル(建浴時:175g/リ
ットル)およびアンモニウムイオン濃度:14.6g/
リットル(建浴時:13.7g/リットル)であって、
特に第一鉄イオンが過剰になっていた。本比較例3の実
験の場合、鉄粉の溶解作業が約6時間必要であり、鉄粉
投入前後の第二鉄イオンの分析結果から反応(3)(第
二鉄イオンの還元)に関与する鉄粉分量の比率を計算す
ると約15%であった。このように、めっき浴中の第一
鉄イオンが過剰になる状態を防止するために必要なめっ
き液の廃棄量は、計算上200ml(めっき液の10%)
となり、経済的にも無駄であるから、このような方法は
実際には利用し得ないものであった。
Comparative Example 3 A continuous operation test similar to that of Example 1 was performed. However, instead of the iron powder used in Example 1, iron particles having a larger particle size (FEEO3GA manufactured by Kojundo Chemical Laboratory: iron particles of 5 to 10 mm) were used. After discarding 50 ml of plating solution out of the system for every plating of 20 k coulombs / liter of supplied electricity, water was added to adjust the level of the solution, and 27 g of iron particles were further added.
And the liquid composition was adjusted by adding 6.5 g of urea. As a result, when the plating solution was cooled at the time of 40 k coulomb / liter, precipitation of a crystallized product was observed. At this time, the liquid composition was as follows: ferric ion concentration: 117 g / l (at the time of building bath: 80.4 g / l), urea concentration: 91.
6 g / l (at the time of building bath: 90 g / l), sulfate ion concentration: 202 g / l (at the time of building bath: 175 g / l), and ammonium ion concentration: 14.6 g / l
Liters (at the time of bathing: 13.7 g / liter)
In particular, ferrous ions were excessive. In the case of the experiment of Comparative Example 3, the dissolving operation of iron powder was required for about 6 hours, and was involved in the reaction (3) (reduction of ferric ion) based on the analysis results of ferric ion before and after the introduction of iron powder. The calculated ratio of the iron powder content was about 15%. As described above, the amount of the plating solution to be discarded in order to prevent the ferrous ion in the plating bath from becoming excessive is calculated to be 200 ml (10% of the plating solution).
Therefore, such a method is not practically usable because it is economically useless.

【0033】比較例4 実施例3と同様に尿素を無添加とした浴による連続操業
試験を行った。但し、それぞれのめっき作業後にアンモ
ニア水によるpH調整を行わなかった。その結果、通電電
気量20kクーロン/リットル後のpHを測定したとこ
ろ、1.5程度まで低下しており、その時点における鉄
めっきの電流効率は50%以下に低下しており、また、
得られためっき皮膜にはクラックやピットなどが多数発
生していることが認められた。
Comparative Example 4 In the same manner as in Example 3, a continuous operation test using a bath containing no urea was conducted. However, the pH was not adjusted with ammonia water after each plating operation. As a result, when the pH was measured after the electricity flow of 20 k coulombs / liter, the pH was reduced to about 1.5, and the current efficiency of the iron plating at that time was reduced to 50% or less.
It was recognized that many cracks and pits were generated in the obtained plating film.

【0034】上記実施例1〜4の結果から明らかなよう
に、本発明方法により管理されためっき操業を行うこと
により、めっき液中の各成分は大量の通電電気量を経た
後でも建浴時の組成とほぼ同様に維持され、めっき液の
管理が順調に行われた。
As is evident from the results of Examples 1 to 4, by performing the plating operation controlled by the method of the present invention, each component in the plating solution can be used for bathing even after passing a large amount of electricity. The composition was maintained substantially the same as in the above, and the plating solution was managed smoothly.

【0035】これに対して、比較例1で示されるよう
に、めっき液の廃棄や金属鉄以外に第一鉄塩による第一
鉄イオンの添加を行わないと、硫酸イオンやアンモニウ
ムイオンが過剰になってそれらの溶解度が保てなくなる
ことが確認された。また、比較例2で示されるようにめ
っき液の廃棄を行っても、第一鉄イオン濃度の調整に第
一鉄塩の添加を併用しないと、逆にめっき浴中の第一鉄
イオン濃度が減少し、満足なめっきができなくなること
が確認された。
On the other hand, as shown in Comparative Example 1, unless the plating solution is discarded or ferrous ions are added by ferrous salts other than metallic iron, sulfate ions and ammonium ions become excessive. It was confirmed that their solubility could not be maintained. In addition, even if the plating solution was discarded as shown in Comparative Example 2, if the addition of ferrous salt was not used together with the adjustment of the ferrous ion concentration, the ferrous ion concentration in the plating bath would be conversely increased. It was confirmed that the content decreased and satisfactory plating could not be performed.

【0036】さらに、比較例3に示されるように、投入
した金属鉄の反応(3)(第二鉄イオンの還元)に寄与
する分量の比率が20重量%を下回るとめっき浴中の第
一鉄イオン濃度が過剰になり、それを防止するためには
経済的に非現実的な大量のめっき液廃棄が必要になるこ
とが確認された。また、このような場合には金属鉄の溶
解にも長時間を要し作業効率が著しく低下した。さら
に、尿素が添加されていない鉄めっき浴では、めっき操
作中にpHを上昇させる方向の調整を施すことが必要であ
り、比較例4のようにこれを怠るとめっき浴のpHが降下
し、満足なめっきが不可能となる。
Further, as shown in Comparative Example 3, when the ratio of the amount contributing to the reaction (3) (reduction of ferric ion) of the introduced metallic iron is less than 20% by weight, the first in the plating bath is reduced. It has been confirmed that the iron ion concentration becomes excessive, and in order to prevent it, it is necessary to discard a large amount of plating solution which is economically unrealistic. In such a case, it takes a long time to dissolve the metallic iron, and the working efficiency is significantly reduced. Furthermore, in an iron plating bath to which urea is not added, it is necessary to adjust the direction of increasing the pH during the plating operation, and if this is neglected as in Comparative Example 4, the pH of the plating bath drops, Satisfactory plating becomes impossible.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の管理方法を適用することによ
り、簡単な設備でも不溶性陽極を用いる鉄または鉄合金
めっきの操業を安定に行うことが可能となる。
By applying the control method of the present invention, it is possible to stably operate iron or iron alloy plating using an insoluble anode even with simple equipment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仁藤 丈裕 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takehiro Nito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一鉄イオン、並びに硫酸イオン、塩酸
イオン及びスルファミン酸イオンから選ばれた少なくと
も1種のアニオンを含有するめっき液に、不溶性電極材
料からなるアノードと、金属材料からなるカソードとを
用いて、電解処理を施して前記金属材料表面に鉄含有金
属めっき皮膜を形成する方法において、 (1)前記めっき液に金属鉄を接触させ、それと同時
に、(2)前記めっき液に硫酸第一鉄、塩化第一鉄およ
びスルファミン酸第一鉄から選ばれた少なくとも1種の
第一鉄塩を添加し、それによってめっき液中の第一鉄イ
オンの濃度を所望値に管理することを特徴とする、不溶
性陽極を用いる鉄含有金属めっき用めっき液の管理方
法。
An anode made of an insoluble electrode material, a cathode made of a metal material, and a plating solution containing ferrous ions and at least one anion selected from sulfate ions, hydrochloride ions and sulfamate ions. A method of forming an iron-containing metal plating film on the surface of the metal material by performing electrolytic treatment using (1) contacting metallic iron with the plating solution, and (2) adding sulfuric acid to the plating solution at the same time. At least one ferrous salt selected from ferrous iron, ferrous chloride and ferrous sulfamate is added to thereby control the concentration of ferrous ion in the plating solution to a desired value. A method for managing a plating solution for iron-containing metal plating using an insoluble anode.
【請求項2】 前記めっき液中に第二鉄イオンが含ま
れ、前記めっき液と接触する金属鉄のうち、前記第二鉄
イオンの還元反応に消費される分量を、金属鉄全重量の
20〜100%にコントロールする、請求項1に記載の
めっき液管理方法。
2. A method according to claim 1, wherein the plating solution contains ferric ions, and the amount of the ferrous ions coming into contact with the plating solution consumed in the reduction reaction of the ferric ions is 20% of the total weight of the metallic iron. The plating solution management method according to claim 1, wherein the plating solution is controlled to 100%.
【請求項3】 前記めっき液中に、さらに尿素を含有さ
せる、請求項1又は2に記載のめっき液管理方法。
3. The plating solution management method according to claim 1, wherein urea is further contained in the plating solution.
【請求項4】 前記めっき液のpH値を、アルカリ金属の
水酸化物およびアンモニアから選ばれた少なくとも1種
を用いて調整する、請求項1又は2に記載のめっき液管
理方法。
4. The plating solution management method according to claim 1, wherein the pH value of the plating solution is adjusted using at least one selected from hydroxides of alkali metals and ammonia.
【請求項5】 前記めっき液中の、硫酸イオン、塩素イ
オン、およびスルファミン酸イオンから選ばれた少なく
とも1種のアニオンの濃度、並びにアルカリ金属イオン
およびアンモニウムイオンから選ばれた少なくとも1種
の濃度が所定上限値を超えないように、前記めっき液を
希釈する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のめっき
液管理方法。
5. The plating solution according to claim 1, wherein a concentration of at least one kind of anion selected from a sulfate ion, a chloride ion and a sulfamate ion and a concentration of at least one kind of an alkali metal ion and an ammonium ion are selected. The plating solution management method according to claim 1, wherein the plating solution is diluted so as not to exceed a predetermined upper limit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001234382A (en) * 2000-02-16 2001-08-31 Memory Tec Kk Method and device for electrocasting nickel
JP2008130585A (en) * 2006-11-16 2008-06-05 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Copper-coated polyimide substrate and manufacturing method thereof
WO2022203095A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-29 주식회사 포스코 Method for removing ferric ions from sulfate-based iron electroplating solution

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