JPS5980791A - ストリツプの近接電解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ストリップの近接電解装置、さらに詳細には
ストリップを回転ドラムに巻付けながら移行させるとと
もに、陽極のストリップ側にイオン交換膜を設けた近接
電解装置に関する。

鋼板等のストリップを連続的に電気メッキを行う場合、
竪型または横型メツキセルにて行うことが多いが、特公
昭４６−７１６２号公報記載のラジアルセルも開発され
ている。

Ａ、ラジアルセルについて（主として特公昭４６−７１
６２号） このラジアルセルは次のような特長を有している。

（１）非メッキ面は、回転ドラム（通電ロール）と密着
しておシ、メッキ液に浸漬していないので、■裸面のメ
ッキ液による溶解（Ｈ，、Ｆｅ　　と鋼板との化学溶解
反応）が生ぜず、裸面の化成処理性を阻害しない。

■非メッキ面エツジ部へのメッキ液の回シ込み付着を防
止できる。

（２）ストリップへの給電は、回転ドラムの円周全面に
接触しながら行われるので、 ■ストリップが抵抗体となるととによる電力ロスは無視
できる。

■竪型または横型メツキセルにみられた給電位置（通電
ロールとストリップとの接触線）に近いほど、電流が多
く流れて、ストリップ長手方向の電流密度がばらつくと
いう問題がない。

（３）ストリップは回転ドラムに巻付きながら通板させ
るので、通板に際して振れることなく安定化し、したが
って極間距離を５〜１０ｍまで近接することも可能とな
るから、 ■メッキ液抵抗による電力ロスを激減できる。

■ストリップの巾方向のメッキ付着量が均一化し、よっ
てエツジマスク装置が不要となシ、セル構造が簡素化さ
れる。

■メッキ液循環量＝（極間距離）×（回転ドラム胴長）
×（平均流速）であるから、同一流速とするために必要
な液循環量は、間隙が小さいほど少くて済む。この狭小
な間隙を流れるときの圧力損失の増加は、それ程大きく
なく、０．１〜’　２　ｋｇ、／１７ｎ２程度のもので
ある。したがって、綜合的に考えると、近接配置により
、メッキ液循環ポンプ容量を小さくできるとともに、循
環系配管も小径化でき、設備費の低減に寄与するところ
が大である。

（４）メッキ液は、回転ドラムと不溶性陽極とで形成さ
れる狭い通路を流れるため、高流速となシ、メッキ浴中
のイオンの対流による物質移動が促進されて、ストリッ
プに電析するメッキ皮膜にいわゆるコダ、ヤケ等の粒状
析出物を生じることが抑制される。換言すれば、限界電
流密度が増加し、高電流密度操業が可能となる。

しかし、このような特長を有している反面、次のような
難点がある。

（１つ　陽極として不溶性陽極を使用すると、水の電解
によシ酸素ガスが発生し、特に高電流密度下でメッキを
行うと、狭し電極間隙で酸素ガス気泡が大量発生し、系
外に除外し難くなる。ガス抜性が悪いと、メッキ電圧が
上昇し、またメッキ付着ムラが生じて問題となる。

（２つ　回転ドラムとストリップとの間の通電に必要な
密着圧は、ストリップ張力によって行うため、弱い接触
面圧はアークスポットを発生しがちである。

そこで、同出願人らは、上記（１つおよび（２つの点を
解決するために、実操業に際しては、ガス抜き性の点に
鑑み、不溶性陽極を使用することを断念し、可溶性陽極
を使用している。また、接触面圧を増大させるために、
ス）　ＩＪツブ張力を、通常の竪型または横型メツキセ
ルでの１〜２　ｋ（１／ｌｔｒｍ２から、ストリップの
降伏応力の下限限々の１０〜１８ｋｌｉｌ／ｍｍ２まで
大ｄＪに高めている。

他方、特開昭５７−１０１６３号公報記載のように、ラ
ジアルセルについての改良発明も提案されている。

Ｂ、改良ラジアルセルについて（特開昭５７−１０１６
３号） この改良ラジアルセルは次のような特徴を有している。

（１）陽極が分割されているため、ガス抜は部分が存在
し、旧ラジアルセルで問題となる、回転ドラム上方にあ
る出口に近づくほど、気液混合比率が高くなるという欠
点を除くことができる。

（２）回転ドラムを電解液に浸漬しない状態とするので
、浸漬した場合のメッキ静水圧（０，１〜０．５ｋｇ／
ｃｒｎ２）分だけ、液循環ポンプ圧力を低い状態で使用
することができる。しかし、鉄系メッキ液のような空気
酸化を受は易いメッキ液の場合は、電極から吐出された
メッキ液が、液滴となって飛散するので、メッキ液の劣
化が早いという欠点がある。

（３）ストリップと回転ドラムとの接触面圧を高める方
策として、彎曲電極間位置に押えロールを配置する。こ
れ自体は、竪型メツキセルにおいて使用されているホー
ルドダウンロールがあることからすれば、慣用技術に属
する。ところで同公報第２図のように、回転ドラムの中
央部に耐食性金属導電リング１２の両側にゴム等の絶縁
物質１３を設けているが、このような回転ドラムにスト
リップを押えロールで圧下すると、金属導電リング１２
の端部で、ストリップの長手方向にタテ折れ疵を発生さ
せてしまう。

以上のよりに、ラジアルセル自体は優れた長所を多く有
している反面、未解決な問題点も多い。

本出願人は、先に特願昭５６−１９０６５９号、５６−
１９０６０８〜１９６１２号等において、隔膜電解装置
または方法を提案した。

Ｃ０隔膜電解装置について（特に特願昭５６−１９０６
５９号） この特長は主として次の点にある。

（１）メッキ液と陽極室液とは、イオン交換膜によって
分離される。そして、ガス発生は陽極室で起るので、イ
オン交換膜の背後に、数十間のガス抜きスペースを設け
ることによシ、また適正な陽極液流速の付与によシ、ガ
ス抜性が良好となる。

（２）陰極液（メッキ液）と陽極液（Ｈ２Ｓ０４等）と
は異なるので、たとえば鉄系メッキ浴で不溶性陽極を使
用する場合における、メッキ浴中の主成分たるＦｅ２＋
のＦｅ　　−＋Ｆｅ　　となる陽極酸化を防止できる。

（３）不溶性陽極を用いてメッキをする場合には、浴成
分金属イオン供給が必要となるが、通常塩基性水溶性金
属塩類（水酸化物、炭酸塩等）を添加することによシメ
ッキ浴の声バランスも併せて行う。この点に関し、隔膜
法の場合、金属の硫酸塩の形で一部添加し、陽極室液よ
シ硫酸分を回収するというメッキ浴管理方法が可能であ
る。

たとえば、Ｚｎ−Ｎｉ合金電気メッキ浴のように、Ｎ　
Ｉ　Ｓｏ　４がＮ　ｉ　ＣＯ３よシもＮｉ金属単位重量
当シの薬剤単価が大巾に安い場合は、大きなメリットが
ある。

しかし、次のような問題点もある。

（１つ　イオン交換膜は、通常０．１〜０．３　ｍ程度
の薄膜樹脂製品であシ、その物理的強度は弱い。したが
って、イオン交換膜をストリップに近接して配置すると
、ストリップの振動やカテナリーがあると、イオン交換
膜がストリップと接ゑして破損する危険がある。そして
、たとえ特願昭５６−１９０６５９号記載のように、プ
ロテクター（第５図中の枠１１およびスペーサー１３が
相当）を設置しても、イオン交換膜はストリップから５
０〜１００ｍｍ程度離すことが操業上安全であシ、その
結果メッキ液抵抗による電圧ロスが大きな問題となる。

（２つ　不溶性陽極を使用する場合、特公昭４８−２５
６１９号公報に例がみられるように、エツジマスキング
装置が必要となシ、シたがってエツジマスキング板が巾
方向に移動する際に、イオン交換膜に接触してそれを破
損するトラブルが発生しがちである。

本発明は、個別的には各々上記問題点のあるラジアルセ
ルとイオン交換膜電解装置とを巧妙に結合し、上記全て
の問題点を一挙に解決したものである。

すなわち、第１発明は、回転ドラムの周面に安定的に巻
付けられながら移動するストリップに対向近接して少く
とも１個以上の彎曲陽極を設け、その陽極の陽極本体の
ストリップ側にイオン交換膜を配したことを特徴とする
ストリップの近接電解装置である。

第２発明は、回転ドラムの周回に安定的に巻付けられな
がら移動するストリップに対向近接して少くとも１個以
上の彎曲した陽極室を設け、その陽極室内に不溶性陽極
を配し、この不溶性陽極のストリップ側にイオン交換膜
を設け、前記陽極室に対して陽極液を循環的に流入出さ
せる陽極液循環手段を設けたことを特徴とする近接電解
装置である。

以下本発明を図面に示す具体例を参照しながらさらに詳
述する。

第１図は第１具体例を示したもので、通電ロールとして
の回転ドラム１に鋼板等のストリップ２を巻付けながら
通板させるようにしである。このために、回転ドラム１
の上部に入側および出側デフレクタ−ロール３．４が設
けられておシ、ストリップ２はこれに付与されたテンシ
ョンによシ回転ドラム１に所定の接触面圧を保ちながら
通板される。

回転ドラム１に、換言すれば通板されるストリップ２に
対向してかつ近接して（図面では説明のために近接させ
ていないが、５〜１０瓢程度まで近接配置される）２個
の彎曲陽極室５Ａ、５Ｂが設けられている。陽極室５Ａ
、５Ｂ内には、白金または銀を１％含む鉛合金、あるい
はチタンやニオブ十に白金をクラッドした等の格子状、
エキス・やンドメタル状または網目状の不溶性の陽極本
体６がストリップ２側に寄った位置に配設されている。

さらに陽極本体６のストリップ２側には、イオン交隔膜
、好適には陰イオン交換膜（隔膜）７が端板８，８′に
跨って張設される。またイオン交換膜７の前面には、金
網、エキスバンドメタルあるいはポリエチレン製の網体
等の膜プロテクター９が好適には設けられる。しかも、
陽極本体６と陽極室５　Ａ　、　’５　Ｂの外壁との間
には、陽極液通路１０としての間隙が確保されている。

陽極室５Ａ、５Ｂの下部および上部には、それぞれ陽極
液人口１１および出口１２が形成され、圧送ポンプ（図
示せず）等により圧送され入口１１から流入した陽極液
Ａｎは陽極液通路１０を通電、出口１２から流出し、図
示しない脱気筒を経て、循環再使用されるようになって
おシ、かくして陽極液循環手段が構成されている。

一方、陽極室５Ａ、５Ｂ間にはメッキ液流入口１３が設
けられ、圧送ポンプ等によシ圧送されたメッキ液Ｐｉは
この流入口１３から、ストリップ２と陽極室５Ａ、５Ｂ
との間隙１４内に入シ、ストリップ２の走行に対して陽
極室５Ａ側については向流的に、陽極室５Ｂ側について
は順流的に流れ、流出口１５からオーバーフローする構
成とされている。オーバーフローしたメッキ液は、適当
な容器に集められ、成分やＰＨ調整された後、再びメッ
キ液として再使用するようになっている。

このような近接電解装置においては、回転ドラム１が陰
極、陽極本体６が陽極となるよう通電されるとともに、
メッキ液ｐｔおよび陽極液Ａｎが流され、回転ドラムｌ
Ｋ沿って走行するストリップ２０表面に連続的なメッキ
が行なわれる。ここで、必要ならば、回転ドラムｌに通
電させることなく、別の通電ロールを設けて、それを介
してストリップ２が陰極となるよう通電させてもよい。

そして、ストリッ７″′２は回転ドラムｌに巻付けられ
ながら走行するため、そこでは回転ドラムｌにストリッ
プ２がたとえカテナリーがあっても密着され、また振れ
を起すことなく安定走行が達成される。したがって、従
来イオン交換膜を使用するにおいて、ストリップの走行
、接触によシ損傷しがちであったイオン交換膜７を、損
傷を心配することなく最小５朋程度までの近接配置が可
能となる。この点、従来イオン交換膜を用いる場合、ス
トリップと５０〜１００ｍｍの間隔を取らなければなら
ず、それに伴ってメッキ液抵抗による電力ロスが大きく
、大電流電解が不可能であったことからすれば、きわめ
て大きな利点をもたらす。

イオン交換膜の近接配置に伴って、極間距離を小さくで
き、その結果ストリップ２の巾方向のメッキ電流密度分
布が均一化され、エツジマスキング装置およびその位置
制御装置の設置が不要となシ、設備費が低減するばかシ
でなく、エツジマスキング板の移動によるイオン交換膜
の破損が防止される効果もある。

そもそも不溶性陽極およびイオン交換膜を用いる方法は
、高電流密度でのメッキが可能で、浴組成のコントロー
ルが容易であシ、さらに原則的に陽極の取替が不要であ
ることのほか、特にＦｅ系メッキにおいてみられるＦｅ
　　イオンの陽極でのＦｅ３＋イオンへの酸化を防止で
きる利点がある。

こうした優れた利点があシながら、必らずしも実用化に
適さなかったのは、近接化電解に伴うイオン交換膜の損
傷であった。しかるに、本発明では、これをラジアルセ
ルと巧妙に結合させることによって一挙に解決した。

他方、経済性およびメンテナンス上から、特に陽極とし
て不溶性陽極を使用すると、近接電解に伴ってガス抜き
性の問題が大きくクローズアップされる。この点に関し
ては、幸いイオン交換膜の設置によって、メッキ液と陽
極液とを分離できるとともに、ガス発生は陽極室のみで
生じる。したがって、上記例のように、陽極本体の背後
に陽極液通路１０を確保して、陽極液を循環させるよう
にすれば、陽極本体の近傍で発生した酸素ガスを、陽極
液流に同伴させながら持ち去シ、適宜脱気筒などで除去
した後再使用すると、ガス抜き性の問題は容易に解決で
きる。ガス抜き性の良好化に従って、メッキ電圧を低く
抑えることができるとともに、メッキ付着ムラも解決で
きる。

第１図の例において、メッキ液の噴射態様は、特公昭４
６−７１６２号公報記載のものと同一である。これに対
して、第２図のように、４つの陽極室５Ａ〜５Ｄとなし
、メッキ液噴射ノズル２０゜２０・・・をストリップ２
の走行に対して向流配置としておくと、ストリップ２の
通板速度が低い場合でも、ストリッ７″２とメッキ液ｐ
ｔとの相対速度を高めることができる。

さらに、第３図のように、メッキ槽３０内にメッキ液Ｐ
ｔを所定レベルまで収容しておき、回転ドラム１の一部
をメッキ液ｐｔに浸漬させるとともに、メッキ液噴流ノ
ズルヘッダー３１からメッキ液ｐｔを噴射ノズル２０を
介して噴射させるようにしてもよい。

また、ストリップと回転ドラムとの接触面圧を高め安定
走行をさらに高めるに当って、特開昭５７−１０１６９
３号公報のように静圧パッド方式でメッキ液を噴射させ
ることができる。

以上の通り、本発明は、ラジアルセルと隔膜法とを巧妙
に結合させたので、イオン交換膜の損傷を防止しながら
の近接電解が可能となる。

また、特にイオン交換膜を境としてメッキ液から陽極液
を分離するために陽極室を設け、陽極液を陽極室に対し
て強制的に流入出させるようにすると、陽極として不溶
性陽極を用いた場合におけ＼ るラジアルセルにおいて最大の問題であったガス抜き性
の問題を一挙に解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一興体例を示す概略断面図、第２
図および第３図はメッキ液の流れ態様を異にする例の概
略断面図である。 １・・・回転ドラム、２・・・ストリップ、５Ａ〜５Ｄ
・・・陽極室、６・・・陽極本体、７・・・イオン交換
膜−Ａｎ・・・陽極液、Ｐｔ・・・メッキ液特許出願人
　住友金属工業株式会社 徳山曹達株式会社 第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転ドラムの周面に安定的に巻付けられながら移
   動するストリップに対向近接して少くとも１個以上の彎
   曲陽極を設け、その陽極の陽極本体のストリップ側にイ
   オン交換膜を配したことを特徴とするストリップの近接
   電解装置。
2. （２）回転ドラムの周面に安定的に巻付けられながら移
   動するストリップに対向近接して少くとも１個以上の彎
   曲した陽極室を設け、その陽極室内に不溶性陽極を配し
   、この不溶性陽極のストリップ側にイオン交換膜を設け
   、前記陽極室に対して陽極液を循環的に流入出させる陽
   極液循環手段を設けたことを特徴とする近接電解装置。