JPS5983798A - 金属めつき方法およびめつき装置 - 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】 本発明は金属めっきを施す方法およびその装置（二関す
るものである。

近年、鋼板の防錆あるいは塗装下地処理の改良のために
、鉄系合金あるいはマンガン系のめっきを施すことが広
く検討されている。例えば鉄単独めっき、鉄−亜鉛合金
めっき、鉄−亜鉛−ニッケル合金めっキ、鉄−ニッケル
めっき、マンガンめっきなどである。これらのめつき（
＝際し、鉄系合金めつきの場合は、鉄イオンとして２価
鉄イオン（Ｆｅ２＋と略記）が、マンガンめっきの場合
はマンガンイオンとして、２価マンガンイオン（Ｍｎ２
＋と略記）がそれぞれ用ｌ／１られるが、工業的（二め
っきする場合の最大の問題点は、より多価のイオン、す
なわち、前者の場合は３価鉄イオン（Ｆｅ３＋と略記）
、後者の場合ハＭｎＯ２や７価マンガンイオン（Ｍｎ　
　と略記）などが、めっき液中（二生成し蓄積されてく
ることである。

すなわち、めっき中（二対極で発生する酸素、あるいは
めつき液の循環中（−まきこまれる空気（二よる酸化に
よって、Ｆｅ　　ある１７Ｘは多価マンガンイオンが生
成する。これらの多価金属イオンがめつき液中に蓄積さ
れると、めっき効率カー低下するだけでなく、め・つき
面の性状全劣化させ、まためっき槽を含む溶液循環系内
Ｃ二不溶性沈澱を生成する原因ともなり、めっき作業の
重大な障害となる。したがって、金属イオンを含むめっ
き液でめっきを行う場合は、より多価の金属イオンの濃
度を、一定値以下に保つことが極めて大切である。

このため、従来からいくつかの対策が検討されている。

すなわち、（１）可溶性陽極（対極）を用い、できるだ
け酸素の発生ケ抑えること、（２）空気のまきこみ全防
止すること、（３）イオン交換膜（二より、より多価の
金属イオンを除去すること、（４）めっき液中にＳ０２
ガスを吹込むことによって還元することなどであるが、
これらの方：去は、コスト、めっき液中の物質収支のつ
り合いを保つため、特定のイオンを除く必要が生じるな
ど、現在必要とされている工業的な高速めつきでは、適
用が気めて困難なのが実情である。

本発明者らは、種々実験の結果、めつぎ液中のより多価
の金属イオンを、水素吸蔵合金（二よって活性化した水
素（−よシ還元してめっきすると、より多価のイオン蓄
積がなく、極めてすぐれためつきが行なえることを見出
した。

以下（−その詳細を説明する。Ｍｇ　＋　Ｍｇ２　Ｎ　
ｉ　＋ＦｅＴｉ　　、　　ＴｉＭｎ１，５　　＋　　Ｌ
ａＮｉ５　　、　　ＭｍＮｉ５　　（Ｍｍ　　は　ミ　
ツ　・ンユメタルを表す）、ＣａＮｉ５などの水素吸蔵
合金は多量の水素を吸蔵する。例えば、ＬａＮｉ５は常
温（２５′Ｃ）では合金１ｇ・で約２００　ＣＣの水素
を吸蔵し、この時の吸蔵圧力は１〜２　ｋ！／ｃｍ２で
ある。この時に約６７　ｃａｅ４の熱量を放出し、また
は５同量の熱量を与えると、逆（−吸蔵していた水素を
解離放出−する。吸蔵放出ｔ′−袈する時間は短く、３
〜５分程度である。解離放出され几水素は原子状で極め
て活性度が高く、エチレンやブタジェンの水素化反応に
おいて、通常の水素を原料とした場合に比べはるか（＝
反応収率が高くなる。金属めっきの場合（二おり＼ても
、Ｆｅ”九Ｍ註７．　Ｍｎ＋４’　（Ｍｎ０２）などを
、通常の水素ガスで還元することは不可能であるが、活
性化した水素を用いると、容易Ｃ二次式（二より還元す
ることが出来る。

Ｆｅ３＋’＋　Ｈ−＋　Ｆｅ２＋十Ｈ＋（１）Ｍｎ　　
　　＋　　５Ｈ−Ｍｎ　　　　＋　　５Ｈｊ　　　　（
２）Ｍｎ”　＋　　２）（→Ｍｎｚ＋　＋　２Ｈ＋　　
（３）なお、（１）、　（２＞　、　（３）式が進行す
ることは、次式の標準酸化還元電位から当然予測される
ことであるが従来工業的には（７）式 ％式％（４） （５） （６） （７） の反応全進行させることが困難であったものを、水素吸
蔵合金を用いて水素を活性化することによって、極めて
容易Ｃ二したのが本発明の特徴である。

なお、（１）　−（３）式で生じる、Ｆｅ　　やＭｎ　
　およびめっき液中（二共存するＺ　ｎ　　、Ｎｉ　　
＋　Ｃ’ｏ　　＋などのイオンは、標準酸化還元電位が
（７）式よりも低いので、さらに還元されることは生じ
ない。

以上のように、金属イオンを含むめっきを行う場合（−
１めっき液を、水素吸蔵合金で活性化した水素によって
処理し、めっき中に生じるより多価の金属イオン全還元
し、その濃度を低減させながらめっきすること（′″−
より、めっき効率を高く一定（二保ちかつ良好なめつき
面を得ることができる。

次（＝実施例を挙げてさら（−詳細（二説明する。

実施例 第１図に示す装置音用（１）で、鉄−亜鉛合金連続電気
めっきを行った。第１図（二お（／１て、めっき液槽ｌ
内（二めつき液（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２０：う８０Ｆ／Ｌ
ＺｎＳＯ４−７Ｈ２０５０ｇ−／Ｃ（ＮＨ４）２５Ｏ４
−３０Ｆｅ３　。

ｐＨ１，２、Ｆｅ３＋イオン１０　Ｗ−／ｌ’　）　’
（ｆ満し、陽極（Ｐｂ−８ｎ（５％）合金）２と陰極（
板）単０．３１服の冷延鋼板を巾６譚、長さ１５ｃｍ１
二切断したもの）３間（二通電しく電流密度、８０　Ａ
／　ｄｍ２゜液温４０′Ｃ）、目付駄２０　’！−／ｍ
２＋組成Ｚｎ９．０係、　Ｆｅ　１０％のめつきを施し
、めっき液の一部を取出し、溶解槽４へ導き、金属鉄５
、金属亜鉛６と接触せしめて、めっき液中Ｃ，Ｆｅ　　
イオン、　Ｚｎ”＋イオンを補給し、次ｌ／）で還元槽
７に導いて、Ｆｅ３＋イオンｆＦｅ２＋イオン（−還元
した。

還元槽７では、水素吸蔵合金Ｌａ’ＮｉＨ２００Ｐ　’
を充填した容器８をめつき液中に浸漬し、この容器８を
高圧水素ボンベ９に連結し、水素圧力を水素圧力ゲージ
１ｏの読みが１．　’５　ｋｌ−７ｃｍ２となるように
バルブ１１を調節して、容器８（−水素を送り込んだ。

液＋＝は加熱器］２で加温し３０ｃに保定した。容器８
の側壁から活性化された水素がめつき液中に放出され、
Ｆｅ”＋イオンｆＦｅ２＋イオンに還元する。

容器８は第２図に示す構造で、容器外径１０ｍ３内径は
６．５　ｃｍ　、長さ１０　ａｎで外筒２１は厚さ５　
ｍａｎのセラミック管、外筒２１とＬａＮｉ５合金壁２
合金量２２さ約１μｍ〕〕のポリスチレン膜２３がはさ
み込まれている。この膜は水素は自由に透過するがめつ
き液は透過しない。内筒２４は外径７α、厚さ５　Ｉｎ
ｍの多孔質セラミック管で出来ている。外筒２１と内筒
２４の間（二、平均粒径５ｏμｍのＬ　ａ　Ｎ　ｉ　５
粉末が固く充填されている。水素は容器８の上部から細
管部で内部に導かれる。このような構成で、圧力約１．
５ｋｆ１０ｎ２の水素を流すと流量が約２１７分（−な
り、Ｌ　ａ　Ｎ　１５合金壁２２を通過するときには、
水素は原子状となり活性化された状態となり、めっき液
中のＦｅ　　と反応しＦｅ”　（二還元する。

第３図は、３０ｔＺ”ｉ二おけるＬａＮｉ５の水素吸蔵
量と水素平衡圧力との関係を示している。横軸は水素吸
蔵合金Ｍ１モル（一対する水素（］（）吸蔵モル数で、
縦軸は吸蔵圧力である。容器内圧力はは＼１，５気圧な
のでＬ　ａ　Ｎ　ｉ　５の内壁側はＡ点にある。

この時Ｌ　ａ　Ｎ　ｉ−、は理論吸蔵量の約８０％に相
当する水素を吸蔵している。ＬａＮｉ５層の外面ではＢ
点となり、吸蔵量は約２０％（二減少する。この間に放
出された水素は、ポリスチレン膜を通してめっき液中（
二放出され反応する。めっき液は温度調節器［３（第１
図）で所定温度に調節し、ポンプ１４で５β／分の流速
でめつき藁槽１に還面させた。

以上（二のべたようなめつき方法で、陰極板を逐次交換
しながらめっきを継続した場合、めっき液中のＦｅ３＋
イオン濃度は１ｇ−／β以下に低減させることができる
。また、めっき効率ならびにめっき製品の表面性状Ｃ二
ついて、本発明の方法全おこなわず（′″−めっきした
ものとの比較をおこなった結果全第１表に示す。

この結果から、水素吸蔵合金によって活性化した水素を
用いて、めっき中（−生成するＦｅ”イオンを・還元し
ながらめっきすると、良好なめつき効率と表面性状が得
られることが明らかである。

以上実施例Ｃ二よυ本発明の内容と効果を説明したが、
鉄合金めっきの場合にかぎらず、Ｍｎめっきをはじめ二
元系、三元系の金属めっきにおいても本発明が有効であ
ることは云うまでもなく、また水素吸蔵合金としてＬ　
ａ　Ｎ　ｉ□全例示し＊　が　、　　Ｍｇ、　　　Ｍｇ
２Ｎｉ、　　　ＦｅＴｉ、　　　ＴｉＭｎ１，５　　、
　　　ＬａＮｉ５　　。

ＭｍＮ　ｉ　５　＋　　Ｃａ　Ｎ　ｉ　５などを主成分
とし、工業的に水素吸蔵用に用いられる合金はいずれも
有効に用いることができる。

本発明により、金属めっきを容易（−安定して、しかも
安価に行うことができ、工業的に寄与すること犬である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の説明図、第２図は本発明装置の要
部拡大図、第３図は水素吸蔵合金の水素放出平衡図表で
ある。 １・・・めっき液槽　　　　２・・・陽極３・・陰極　
　　　　　　４・・・溶解槽５・・−金属鉄　　　　　
　６・・金属亜鉛７・・・還元槽　　　　　　８・・・
水素吸蔵合金容器９・・・水素ボンベ　　　　１０・・
・水素圧力ゲージ１１・・・水素圧力調節バルブ　１２
・・・加熱器１３・・・温度調節器　　　　１４・・・
ポンプ２１・・・多孔質セラミック外管 ２２・・・ＬａＮｉ５合金　　　　ｎ・・・ポリスチレ
ン膜２４・・・多孔質セラミック円管 謳・・・水素導入細管 第７回 ４ 一一一］ 第２面 第３回 φ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　金属イオンを含むめっき液を用いてめっきを行う
   にあたり、めっき液中の金属イオンが酸化されて生じる
   より多価の金属イオンを、水素吸蔵合金によって活性化
   した水素（二より還元してめっきすることを特徴とする
   金属めっき方法。 ２、水素ガス源と、該水素ガス源から供給される水素を
   活性化する水素吸蔵合金と、めっき液が該水素吸蔵合金
   に接触するための容器とをそなえることを特徴とする金
   属めっき装置。