JPS5996294A - ストリツプの電解表面処理方法 - 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】 本発明は連続的に走行するスｌ−ＩＪソゲに対して横型
に電極を配置した横型電解槽による電解表面処理方法に
関する発明である。

ス）　ＩＪツブの電解においては極間距離が短７つΔく
高電流密度電解が可能な電解槽およびこれを用いる方法
が優れたプロセスである。ここではこのような優れｆこ
プロセスを高能率電解槽（セル）あるいぼ高能率電解方
法と表現する。

第１図に高能率電解槽の概念図を示す。電流密度（以下
Ｄｋと略す）ば′電着速度を意味し高Ｄｋはど高能率セ
ルである。又電ｊＱ〒電圧は屯カコスト及び整流機コス
トに直接関係し、低電圧はど高能率セルである。直線＋
１　＝　２５　、　１１　＝　１５　、　１１　：　８
はそれぞれ極間距離が２５ｍｍ、　　１５？ＩＩｍ、　
　８ｍｍの時のＤｋと電ｊＱイ電圧の計算値である。今
、Ｄｋ−２００Ａ／ｄ、ｙ？を目似値とした場合、通常
の整流機の電圧容量が２０　Ｖである力Δら、極間８ｎ
ｍ程度迄近接する必要がある。従って極間距離の短縮は
高能率セルの基本である。更に、後述する如く電解電圧
υては発生ガスが関係し効果的なカス除去が可能なセル
構成であることも高能率セルの条件である。

高能率電解槽として具備すべき条件は、ス）　ＩＪソゲ
を安定に支持し通板する近接通板技術と、効率よく発生
ずるカスを除去し且つメッキ液を均一に効率よく供給出
来ることである。最近のストリッフの電解プロセスはラ
インスピードが１００〜２００　ＩＩんの高速ラインが
主体であり、ス）　ｌ）ツブと液の粘性にＬｐ液流れが
変化しガス除去不良やメッキ外観不良、メッキ金属組成
バラツキ等の問題がある。

本発明はこれらの課題を解決した横型電解槽を用いて行
うめつき方法を提供するもので、上記横車ｉ　’ＩＱ’
ｒ　槽の中で、ストＩＪツブに対向し１こ電極の一部も
しくは電極の端部に設けたス）　ＩＪツブの巾方向に延
在する流体噴出口より電解液を噴出する電解表面処理方
法の改良に関する。なお、以下の説明では電解表面処理
として代表的な電気めっきを例にするが、本発明では他
の電解処理を包含することは勿論である。

捷ず、イＪ７ｉ型の高効率電′Ｍ−檜として公知のもの
を以下図面で説明する。

第２図はジエツトセＸル（ＪＣと略す）と呼ばれる特公
昭５０−８０２０号公報で開示し１こ技術で、同図（ａ
）の矢印方向に進むス）　ＩＪツブ１の反対方向、即ち
ストリップの電解槽出口に設けた噴出ノズル８からめつ
き液を１貝出し、カウンター７０−効果によってｉ昭電
流密度で電解する方法である。（１））図はス）　ＩＪ
ッグ面からみｆこ平面図である。

第３図は「鉄と鋼Ｊ１９８１，６７．８３３４で公開さ
れ１こ高能率セルで、電極中央部の噴出口、６よジめっ
き液を噴出するガミで、ＪＣに比ベガスの除去効率が良
く流体の動圧によってストリップ１を支持する力を付与
し１こものである。（ａ）図＋−ｘ　１Ｎｌ１面図、（
ｂ）図はストリップ面力）らみた平面図である。又、第
４図は特開昭５６−１５８８９１号で公開された片面を
ロール支持してめっき液を動圧状態で噴出する高能率セ
ルの例で、（ａ）図に側面図、（ｂ−）図は平面図であ
る。その他特開昭５０−５７９２８号、同５５−１６１
０９３号公報も知られている。

これらの公知のセルは、従来一般に行われていたｔＭ型
もしくは竪型浸漬セルに比べれ行格段ＶＣ優れた高能率
セルであり、連続電気メッキプロセスを発展させた技術
である。しかしながら、それても未だ極間距離の短縮に
限界があること、その他改良すべき点が多い。例えば横
型通板の場合、ストリップにはカテナリーが生じ水平パ
スラインよりもボトム側に垂れ下る。又、Ｃ）５ｊ、！
ｌｌ、耳波等のストリップの形状不良も近接化の障害で
ある。ロール支持を除けばス）ＩＪッグの近接通板は、
特開昭５７−７９１６４に開示する本発明者らが発明し
た流体の静圧を利用した方法が理論的に最も優れている
。勤王タイプのものは支持力が小さく、センターリング
効果が弱い。

前述の動圧支持による公知の技術において、ストリップ
入側、出側よりめっき液は外タンクに流出する。流出が
多いと電極間にめっき液を保持することが問題になυ大
容量のボンダが必要になる。

そのため前記の第２図及び第３図のタイプではシール板
７で流出量を抑制している。しかしながら、めっき液の
流出をシール板で？ロリ御する従来法では、後で詳述す
るように電極とストＩＪツブの近接化に限界があること
、又めりき液の流速の制御及び空気の捲込みなどの点で
問題がある。

本発明にこのような横型セルにおけるストリップ人、出
餉の流出液のシールを機緘的な方法に代えて、電解液自
身の液力−テンでシールしながら電解表面処理を行う方
法に特徴を有する。

本発明を実施するための電解槽のいくつかの模式図を第
５図〜第７図に示すが、いずれの例も前記した第２図、
第３図、第４図の形式において、ストリップの入側、出
ｆ、１１　［シール用液カーテンノズル１０．１１を設
け、電解液を高速てストリング面に噴出させながらめっ
きすることを特徴としている。即ち、第５図はＪＣ型の
％解槽、のストリップ入側にのみ液力−テンノズル１１
を設けた本発明例を示す、第６図は先述した詔３図に示
した電解槽のストリップ入１１１１１　、　出１則に液
力−テンノズル１０゜１１を設け１こ本発明例を示す。

さらに第７図は電極に設け１こ多数のスリットノズル８
から液を供給すると共に、電極４の両端におけるストリ
ップ入出ｉ１１’ｌ　ノ両１１ｉｌＩ　ＶｒＣｅ　カー
テンノズル１０，１１を設けた本発明例を示す。

これらの電解槽に設ける液力−テンノズル１０゜１１の
先ψｌ′ＭｒｒＪ、屯）ｌ？ｉｉ４面と同一レベルが好
ましく、流速ば１　Ｉｎ４以上の高速を必要とするため
ノズル１０゜１１のスリツトギャソフ１２５覗以下が好
ましい。更にノズル１０．１１はストリップ巾を横切る
ように配置してあり全１］に渡り均一に流れるようにヘ
ッダー９より液が供給される。

第８，９図に液力−テンノズル例の詳ｉ［１１を示す。

第８図は側面図を示し、ス）　ＩＪッグｌに対するノズ
ル１０．１１の角度θ１．θ２は通常の場合９０°であ
る。電解ラインの状況によってばθ１．θ２を変える必
要がある。例えば、スト１ノツプが２００ル恰を越える
高速で走行する場合、ス）　ＩＪツブ出側液カーテンノ
ズルはθ、＜９０°に、ストリッツ゛入１則は０２≧９
０°にすることもできる。又、低速の場合においてもポ
ンプの流量削減の意味でストリップ出ｆｌｌｌＪをθ１
〈９０°にしてもよい。

第９図はストリップ面力１らみたノズルの平面図を示し
通常θ、ば９０°である。液シールノズルのキャップ（
第８図、第９図の１）に、電解槽内の電解液の流出制御
能力（流速×流量）に関係する重要な因子で、流−制御
能力および目詰りの防止の関係からｔ＝１〜３　ｍｍが
好丑しい。

以上、本発明の液シール構造を述べＰ０以下本発明の液
体シールによる効果を従来性われて来たソール板と対比
して説明する。

第１０図は近接化に対する本発明の効果を示す。

第１０図（ａ）　ＶＣ示す従来のシール板法では、スｌ
−ＩＪノブと電極間距離１−Ｉ　［失透にはストリップ
とシール板先端の間隙１〕２に支配され、Ｈの短縮には
不利である。即ち、ストリップのカテナリー、Ｃ反り。

耳波等の理由乃１らストリップとの接触を防ぐ１こめ従
来の方法では最小間隙を１１□とするため極間距離に１
〕１がグラスされる。

第１０図（ｂ）に示す本発明のソールでは、極間距離Ｉ
Ｉの間には伺ら障害物もなく、ｈ、＝Ｑである。

従って近接化にイ１利である。近接化による本発明の他
の大きな利点は、液力−テンノズル１０．１］’によっ
て電イタ部に加圧が発生し、ストリップのカテナリーを
小さくし、この点からも近接電解を可能にすることであ
る。

本発明者宿は先に特開昭５７−７９１’６４．同５６−
１２７７９９．同５６−１２７７８９号公報等で示した
ように液体の静圧力によってス）　ｌ）ノブを支持する
電解槽を開発し１こ。静圧流体にょるストリップの支持
力は下記の（１）式および（２）式によって表すことが
出来る。

Ｉ”　−Ｐ　−Ａ　　　　　　　　　　　　　　・・印
・・・（１）Ｆ：支持力（Ｋｇ） Ｐ：静圧（Ｋｑ／ｎ？　） Ａ：面持ｒ、、　＋ｎ”　） α：係数 ρ：原流体密度（ｇ／ｃ−ｎＬ”） Ｕ：流速（ｍ／ｓｅｃ　） ｌ〕：ノズルスリスト先端とストリップ間の距離（Ｉｎ
） ｔ：ノズルスリットギャップ（ｍ） θ：ノズルスリソトの角度（度） 本発明を適用する前の前述した公知の電解方法ではいず
れも動圧でスト１ノツプを支持するが、本発明でに入側
、又は人、出側に設けた液力−テンノズルによってスト
リップと電極間の電解液は、ある速度で移動しながらも
液力−テンによって流出が制御されるため静圧が発生す
る。静圧パッドを電極内Ｖ？−設は定場合に比べて静圧
ば３０〜３００ｍｍ　％　程度の小さい圧力であるが、
対象ストリップが］−、６２ｎｒｙ以下の薄鋼板である
ことから充分支持することが出来る。静圧３０　ｍｍＡ
ｇ、の場合前記（ＩＬ　（２）式より電極長１５００ｍ
ｍ、ストリップ巾１２００＋ｔ：ｒＲ（Ａ　＝　１．８
　ｍ’　）で片面当９５４にりの支持力が発生する。ス
ト１ノツプの自重が約１８Ｋｇ（０，８×１２００Ｘ２
５００ｉｍ）であり自重にょるカテナリーを抑制する力
としては充分である。

−カイｌＬ来のソール板による方法では第１０図（ａ）
におりる電Ｊ：、５ｊ、　４とストリッグ１の極間距離
が大きく、且つ／−ル効果が小さいｆこめ発生する静圧
は極めて低くカテナリーを抑止するに到らない。

第１１図及び第１２図は７−ル板法による従来法と液体
シールによる本発明法を液の流れ（ａ）、カス抜け（り
おまひ液きれによる空気の捲き込み（Ｃ，）においてそ
れぞれ対比して図示した。

液の流れは、従来法の場合乱れが生ずるのに対し、本発
明法の場合は均一な流れがイリられる。又、ノノス抜け
についても従来法では液の乱れが発生し、シール板７に
よってガスがドラッグされるのでガスの除去が離しいの
に対し、本発明法の場合は一定の速度で抜けて行く。

ストリップと電極間の液ぎれは次のような理由で発生す
る。ストリップに沿って流れる液の流速はストリップの
スピードによって影響され、ストリップの入側部では液
の流れはストリップに対して対向びＬとなり流速が小さ
くなる。一方ストリップ出１１１１１はスｌ−ＩＪノグ
の進行方向と釜内となり流速が大きくなる。従ってスト
リップの入側部は液ぎれが生じ易い。特に最近のように
１００　ｍ／Ｉｉｎ以上の高速ラインにお−いては問題
である。これに関しては詳しく後述する。

本発明の場合第１２図（りに示すように液切れが生じ易
い部分に常に液が供給されるため、液切れば可成りの高
速徒で防ぐことが出来る。−例を上げれば電解イＩｈ内
のめっき液噴き込み量が一定として液力−テン（θ、＝
９００．を二１５咽、流速１．５Ｉ］ｚｏｏ）とシール
板を対比すると、液ぎれの限界ラインスピードは、液力
−テンの場合３００　”／ｍｔｎ　。

シール板の場合１２０１〕”／ｍｔｎであった。液力−
テンの角度θ１、カーテン液流量及び流速調節によって
３００　”／ｓｉｎ以上のスピードアップも可能である
。

特に最近自動軍々体の防錆対策から合金メッキ鋼板の要
求が強くなり、均一組成、均一美麗なメッキ外観を得る
ためにはストリップに沿って流れる液流速の均一化、ガ
ス溜りの回避を行う必要がある。以下液流速の液分配効
果に対する本発明の詳細な説明する。

第１：３図に中央より噴出する型の電解槽の流速分布を
示しｆこ。ストリップがＶｓで矢印の方向で走向してい
る場合、電極４とスト、ｌ）ツブ１の間の流速は噴出ノ
ズルの左４ｔ＋ｕ　（ス）　ｌ）ノブと液の流れ方向が
一諸：並向流）と右ＩＩＩ］１ｊ（ストリップと液の流
れ方向が反対二対向流）で異なる。モデル的に液の流速
をＶｃとして示した。釜内流１１１１１はストリップに
近い程流速は大きくなり平均流速が犬きくなる。

−刃対向流側はスＦ、　＋）ツブに近い程流速は小さく
なり平均流速が小さくなる。又、一般にストＩＪツブの
上面（トップ面）と下面（ボトム面）でも流速が異なる
。ボトム面はストリングの両サイドより液の流込みがあ
り、釜内流、対向流共にトップ面より流量が多く流速が
早い。釜内、対向、トップ、ボトムに生ずる流速差を出
来るたけ解消することは良い品質のメッキ製品が得られ
、且つカス除去不良［ｊる電圧上昇を防ぎガスにょるゝ
外観むら“を解消する極めて重大な因子である。特に最
近の如く高速化１合金メツキを狙う高能率成解力法にお
いてほめつき液の流速を制御しなければならない。

第１４図に第１０図（ａ）に示した条件Ｉ−１＝　１５
　ｍｍ。

１１、：＝５話ｍ　＋　　ｌ１２＝１０喘とした従来の
シール板によるシール方法と、第１０図（ｂ）でＨ＝　
Ｉ＋、　０調の液力−テン法による本発明のシール方法
についてζ液分配効果を示した。シール板法に釜内流部
対向流ｆｐで示し、液力−テン法に釜内流ｇ５対向流ｆ
ｓで示す。トップ及びボトムを含めた全量を９セキ法″
て測定しそれぞれの平均流速とし、Ｙ軸に分配比で表し
た。ストリップが停止状態でに釜内対向ともに等しく分
配されているが、ラインスピードの増加につれて分配比
は釜内流が太きぐなって来る。

特［ｇｐの下降が目立ち）７ス除去等の限界線（図中１
〕以下）では、ラインスピード１２０　ｍ７．ｒｎ　カ
限界である。一方液カーテン法のｇｓハこの場合ライン
スピード２００　ｍ／＝迄可能である。この理由は、液
力−テン法は液の流出を効果的に制御出来るため、その
結果として電解槽内の電解液を閉じ込めた如き働きをす
るためである。トップ及びボトムの流速差を測定した所
液カーテン法は安定しておジ分配かよく行われていた。

第１５図にスＩ・リングのラインスピードによる摺電圧
の関係を図示した。図甲ｌ。は第６図のス）　ＩＪソゾ
入出側のシールをしない場合、１１）は第３図において
スｌ−ＩＪノブ入出側にシール板を設け１］２−２−１
Ｏ，ＪＴ　＝　１３　ｔｎｍとした」場合、１ｓは本発
明の例で第６図においてＬｌ　＝　１０１ｊＩｍとして
液力−テンでシールし液力−テンのスリット内流速１．
７　Ｉ］”／’ｓｅｃとした場合であり、電流密度はい
ずれも１５０　、Ａ／ｄｙ＋□２で行つ１こ。ストリッ
プ停止状態の電極とストリップ間の流速は］、　”’／
ｃｃで行った。第１５図の結果力）らガス除去性の限界
線Ｊ）との交点即ち実用可能なラインスピードハＩ。キ
１００．ｉｐ中１２０．ｉｓ’：２００Ｉｌｌ　ｐ　Ｉ
ｎである。

以上、本発明の構成および効果について詳述したように
本発明は、非接触で且つ電解液自身の液力−テン効果に
よってストリングと電極間を近接化でき、さらにめっき
液の流れを有効に制御するので、高速においても高品質
のめっきを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高能率電解槽におけるＤｋと電圧を示し、近接
、高電流密度電解の必要条件を示す。第２゜３．４図は
公知の横型高能率電解方法の模式図である。ｉ５，６．
７図に液力−テンノズルを配置した本発明を実施するた
めの電解槽の模式図、第８．９図は液力−テン部の１則
面図及び平面図を示す。第１０図は近接化に対する本発
明の有利性をシール板と対比して示した図、第１１図及
び第１２図に液の均一流れ及びカス除去に関係してシー
ル板と本発明を対比して示した図である。第１３図はス
トリップのスピードに依存する横型電解槽の液流速変化
とトップ及びボトムの流速差を示した図である。第１４
図に本発明と従来法のラインスピードによる釜内流と対
向流の液分配に関する実施例を示す図。第１５図は従来
法と本発明法のラインスピードと摺電圧を示す実施例で
ある。 図中の記号と名称を示す。 １・・・スｌ−リング、２・・・コンダクタ−ロール、
３・・・バンクアップロール、４・・・電極（メッキの
場合賜極）、５・・・セル外枠、６・・・メッキ液咲出
ノズル、７・・・シール板、８・・・ヘッダー、９・・
・ヘッダー（液力−テン用）、１０・・・ストリップ出
側液力−テンノズル、］］・・・ストリップ人ｆｌｌｌ
ｌ液カーテンノズル、　１２・・・バックアップロール
、ｔ・・・液力−テンノズルのスリットギヤング、θ１
．θ２・・・スリットの角度、■−１・・・極間圧加、
■ｓ・・ストリングスピード、■ｃ・・・平均液流速。 特許出願人　代理人 弁理士　矢　葺　知　之 （ほか１名〕 第１図 電流完度　（４７８ｍ２） 濱　２図 第４図 第５図 第６　Ｎ 第７図 １／ ；＋’（８ＣＴ４ 第９　Ｌｌ。 第１０図 第＋ＩＬｑ＝　１２　ｒａ 第１３図 ライ〉スピード　り弥【ｍ ラインスヒートパ　シ団 ５１７−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電極板が上下に間隔をおいて内部に配置され
   、ス）　ＩＪツブ入、出口が開口する電解槽を用い、流
   体噴出口より、電極間を水平方向に走行するストリップ
   面に電解液を噴出する電解処理方法において、前記′電
   解槽の電極の端部でストリップ面に向って電ｊ％液を噴
   出することを特徴とするスｌ−ＩＪツブの電解表面処理
   方法。
2. （２）電極の長手方向の中央部から電解液を噴出し、電
   解槽のストリップ入側と出側を電解液でシールする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）電極の長手方向に設けた複数の流体噴出口から電
   解液を噴出し、電解槽のストリップ入側と出側を電解液
   でシールする特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）　電極のストリップ出側端部から電解液を１質出
   し、電解槽のストリップ入側を電解液でシールする特許
   ８７７求の範囲第１項記載の方法。