JPS60152697A

JPS60152697A - 金属ストリツプの連続表面処理装置

Info

Publication number: JPS60152697A
Application number: JP899084A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kobayashi; 秀夫小林; Shigeru Kobayashi; 繁小林; Hajime Kimura; 肇木村; Toshiro Ichida; 市田　敏郎; Toshio Irie; 敏夫入江
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-08-10

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】本発明は金属ストリップの電解処理装置、更に詳しくは
各処理槽を通過して走行する金属ストリー７プに対して
、金属ストリップの幅方向にわたって均一なめっき被覆
を安定にかつ高速に施すことができるよう構成した金属
スＩ・リップの連続電解処理装置に関するものである。

走行する金属ストリップに対して連続的に、たとえば電
気亜鉛めっきなどの通常のめっきを施す方法に関しては
多くの装置が提案され実用化されている。

近年、高生産性のニーズが高まり、最近建設される電気
めっき設備は大型化している。　この場合に問題となる
のは、金属ストリップの幅方向にわたる電解条件を均一
にしていかにして高電流密度操業で安定した品質のめっ
き鋼板を効率良く生産するということであり、このため
いくつかの先行技術が開示されている。　特開昭５７−
１０１６９２号では、水平めっき槽において、」二下に
不溶性陽極を用い、電極のほぼ中央部に設けた吹出しヘ
ッダーのストリップ幅方向のスリット状ノズルから電解
液をノズル流速２．５〜７．０　ｍ’／　ｗｉｎで吹出
させ、電流密度４０〜２００　Ａ／ｄｍ２の高電流密度
操業を可能にしている。　この他、従来技術の電解液吹
出しヘッダータイプのものはいずれも金属ストリップ幅
方向に均一にめっきできるような工夫がされている。

しかし、電解液吹出しへラダータイプのものは電流密度
が２００Ａｌｄ１１２を超えると、めっきむらやめっき
焼けを生じ１品質を損なう欠点があった。

本発明者等は、スリットノズルを有する電解液吹出しヘ
ッダータイプのものについて鋭意研究した結果、従来の
電解液吹出しヘッダータイプのものは、電解液はポンプ
により圧送され、ヘッダーに供給されるが、このヘッダ
ーがダンパーとなって、これを介してスリットノズルよ
り噴出されることにより噴流の均一化を図るのが基本的
な考え方である。　電解液は液体であり、それ故粘弾性
をもち、また圧力は均一に拡がるゆえ、スリットノズル
より噴ｌｌｌする電解液は均一にかつ一様に吹出すもの
と思われるが、実際には微妙に不均一になっており、ヘ
ッダー先端のノズルより噴出する電解液吹出し量が金属
ストリップの幅方向に不均一で安定していないことによ
り、高電流密度域でめっき焼けが発生することを知見し
た。　“このように金属ストリップの幅方向に不均一で
安定しないめっきむらやめっき焼けが発生するのは非常
に微妙な現象であり、めっき液の強制的な吹付けにより
陰極表面に生成する拡散境膜の厚みが場所により異なり
、電流密度条件によっては金属イオンの供給に差ができ
ることによると考えられる。　ただし、この差は１０Ａ
／ｄａ２以下の低電流密度域やｌ　ＯＯＡ／ｄ＋ｗ２以
下の中電流密度域では問題にならないが、１００　Ａ／
ｄｍ２以上の高電流密度域ではめっきむらやめっき焼け
として出現するとの知見を得た。

第１図は従来のスリットノズルを有する電解液吹出しヘ
ッダータイプのものの基本的な考え方を示す模式図で、
第１ａ図は斜視図、第１ｂ図は側面図で、図中１はスリ
ットノズル、２はノズルヘッダー、３は電解液供給配管
である。　このノズルヘッダーより噴出された水モデル
でピトー管を用いて液流速を測定した。

水モデルは比重１．２　（２５°Ｃ）に調整した食塩水
を用い、平均流速１００　＋ｍ／ｗｉｎで実験を行った
。　第１ａ図　は水モデル吐出流速より明らかなように
、このタイプのものはポンプより圧送された電解液を一
度ヘッダー２に貯えてダンパーとし、この後、スリット
ノズルより均一に噴出させようとするものであるが、実
際にはポンプより圧送された電解液が供給配下３を経て
ヘッダー２に流入する部分に近いところの流速が速くな
る傾向にあることがわかる。

以」二の説明からよくわかるように、従来のスリットノ
ズルを有する電解液吹出しヘッダータイプのものでは、
ストリップ幅方向に不均一な流れが生じており、高電流
密度域では流速のストリップ幅方向の微妙な分布でめっ
き主成分のイオンの供給が微妙に異なり、その結果、め
っきむらやめっき焼けが発生することが明らかとなった
。

本発明は上述した高電流密度時におけるストリップ幅方
向のめっきむらやめっき焼けの発生を防止するためスト
リップ幅方向の電解液噴流を均一ならしめる装置を提供
することを目的とする。

すなわち本発明は、金属板表面に電解液を噴射しつつ電
気めっきする装置において、中空円筒体であって前記金
属板表面幅方向に対し、その長手方向がほぼ並列に配置
されたノズルへ・ンダーと、このノズルヘッダーに一方
を開口し、他方を前記金属板の幅方向に長く延びて開口
したスリットノズルと、前記ノズルヘッダーに対し一方
を開口し、他方を電解液供給装置に接続した電解液供給
配管と、前記ノズルヘッダー内部にあって、その円筒体
長手方向中心軸に回転羽根を有する回転体とからなる電
解液噴射装置を設けたことを特徴とする金属ストリップ
の連続表面処理装置を提供するものであり、これにより
金属ストリップ幅方向の流れの不均一さが解消され、高
電流密度化が達成できるようになった。

以下、本発明による金属ストリップの連続表面処理装置
を添付図面に示す好適実施例につき詳細に説明する。

第２図は本発明の装置の一構成例を示すもので、第２ａ
図は斜視図、第２ｂ図は側面断面図である。　本発明に
おいては、第１図に示す従来の同様の装置におけるヘッ
ダー２内に所要枚数の回転羽根４′を有する水車４を配
設する。　このように内部に水車を配設したヘッダーを
有する装置において、スリットノズルｌの長さや、開口
部の面積形状などは特に限定されるものではなく、スト
リップの幅方向に配置した時、均一な噴流を形成するも
のであれば良い。　ヘッダー２も内部に水車４を配設で
きれば良く、ポンプにより圧送された電解液をヘッダー
に供給する配管３も水車４が回転するよう接続すれば良
く、特に限定される事項ではない。

また、水車４についても、ポンプにより圧送された電解
液により回転すれば良く、水車の羽根４′の枚数や型、
あるいは水車の羽根への液の衝突角度についても特に限
定はない。　ただし、水車の羽根の先端とへラダー内壁
との距離はできるだけ接近させることが望ましい。　こ
れは管３から供給される電解液が水車の羽根に衝突せず
に羽根とヘッダーとの間の隙間から逃げる量が多いと、
ストリップの幅方向に均一な噴流を形成できなくなるか
らであるが、この距離もヘッダー径と水車の羽根の構造
で異なるものであって、特に限定されるものではない。

　水車４の回転はノンドライブ方式で良いが、できるだ
け軸受の抵抗を減らし、スムーズな水車の回転を得るよ
うにするのが望ましい、　水車の回転はドライブ方式で
も良いが、この場合には液流速と水車の回転との厳密な
対応が必要である。　すなわち、ドライブによる水車の
回転が液流速よりわずかに遅いのは良いが、逆に速いと
キャビテーションを起すので好ましくない。

本発明になるストリップ幅方向にノズルを開口し、ヘッ
ダー内に水車を配設し、先端にスリットノズルを有する
電解液吹出しへラダーを、電解液をたたえた処理槽内で
金属ストリップを連続的に通過させる間に金属ストリッ
プと対設した電極との間で電解を行わせる装置に組込む
ことにより、電解液流を均一化する作用は以下のように
推察される。

ポンプより圧送された電解液はへラグ−に吐出されるが
、ヘッダー内にある水車の羽根にぶつかり、これを回転
させる。　ここで水車の羽根は剛性であり、かつ軸で固
定されているため、吐出される液流に対応した回転速度
で回転する。　この時、液流はヘッダー内壁と水車の羽
根と羽根との間に瞬間的に閉じ込められることになる。

　この滞留がストリップ幅方向の液流速度分布を緩衝さ
せるダンパーの役目をする。さらに、水車の羽根の回転
速度は幅方向で同一なので、羽根による液の押し出しも
幅方向で同一となり、これらの要因が′相乗され、スリ
ットノズル出側からは液流速の変化に対応した吐出量で
幅方向に均一な液流が得られるものと考えられる。

第１図に示す構成のヘッダー内に水車を配設した第２図
の構成のものについて、第１図におけると同様の水モデ
ルについて実験を行ったところ、第２図に示すようにス
トリップの幅方向に均一な噴流が得られ、第１図に示す
従来構造のものに比して高電流密度化が達成されること
が明らかとなった。

次に、本発明を適用した種々のめっき槽の構成例につい
て説明する。　第３図および第５図に示すものは、縦型
のめっき檜で、第３図のものは本発明の装置を一連、第
５図のものは二連設けたものである。　第６図に示すも
のは横型のめっき槽、第７図に示すものはラジアル型め
っき槽に適用した例である。

以上の構成例において、共通する部分は同じ番号で示し
である。　同図において、５は循環ポンプ、６は配管、
７は電極、８は金属ストリップ、９は通電ロール、ｌＯ
は縦型めっき槽、１１は循環槽、１２はジンクロール、
１３はオーバーフロー戻’Ｊ口、１４はオーバーフロー
戻り配管、１５は液面である。

なお、上記構成例に示すような本発明の適用例は、Ｚｎ
めっきはもとより、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ　、Ｓｎ、
Ｃｕ、Ｎｉめっきなど金属ストリップを電解処理するも
の全てに適用することができる。

次に本発明を実施例につき具体的に説明する。

めっきは塩化物Ｚｎ−Ｆｅめっき浴を用いて行った。　
浴組成は、ＺｎＣｌ２１８０ｇ／Ｊｌ　＋ＦｅＣ１２ａ
　ｎＨ２０７０ｇ／ｆＬ、　ＰＨ３±１．浴温５０±２
℃であった。

第１図に示す構成のものを従来例とし、第２図に示すも
のを本発明例として、これらを第３図に示すように縦型
めっき槽に配設し、上記めっき液およびめっき条件でＺ
ｎ−Ｆｅめっきを行った。

実験条件の外乱を防ぐため、０．７ｍｍ　Ｘ８６０ａ層
幅の金属ストリップをめっき槽内に静置固定させ、ノズ
ルヘッダーより１００ｓ／ｗｉｎでめっき液を噴流させ
、極間距離２０層ｌ１７５　Ｃ／ｄｍ２の電気量密度で
２０ｇ／ｍ２目標のＺｎ−Ｆｅめっきを行った。　電流
密度を２５〜３００　Ａ／ｄａ２の範囲で変動させてめ
っき外観を観察し、めっきむらやめっき焼けの発生の有
無を判定した。　第４図に１その結果を示す。　同図中のめっき外観の評価方法は次
の通りである。　なお、Ａは本発明例、Ｂは従来例を示
す。

■・・・外観非常に良好０・・・外観良好 Δ・・・外観やや不良 ×・・・外観不良 ×・・・外観非常に不良第４図から明らかなように、本発明によるものは全ての
電流密度で良好なめっき外観を示しているが、従来法で
は１００Ａ／ｄｍ２以上の電流密度で全てめっきむらや
めっき焼けが発生している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電解液吹出しヘッダーで、第１ａ図はそ
の斜視図、第１ｂ図は側面図、第二図は本発明の水車付
電解液吹出しヘッダーで、第２ａ図はその斜視図、第２
ｂ図は側面図、第３図は実施例に用いた縦型めっき槽の
線図的側面断面図、第４図は実施例の結果を示すグラフ
、第５図、第６図および第７図は本発明の適用したそれ
２ぞれ縦型、横型およびラジアル型めっき槽の線図的断面
図である。符号の説明 ■・・・スリットノズル、２・・・ノズルヘッダー、３
・・・電解液供給配管、４・・・水車、４′・・・羽根
、５・・・循環ポンプ、６・・・配管、７・・・電極、
８・・・金属ストリップ、９・・・通電ロール、１０・
・・縦型めっき４９．１１・・・循環槽、１２・・・ジ
ンクロール、１３・・・オーバーフロー戻り口、１４・
・・オーバーフロー戻り配管、１５・・・液面特許出願人　川崎製鉄株式会社第１図繭２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

金属板表面に電解液を噴射しつつ電気めっきする装置に
おいて、中空円筒体であって前記金属板表面幅方向に対
し、その長手方向がほぼ並列に配置されたノズルへラダ
ーと、このノズルヘッダーに一方を開口し、他方を前記
金属板の幅方向に長く延びて開口したスリットノズルと
、前記ノズルヘッダーに対し一方を開口し、他方を電解
液供給装置に接続した電解液供給配管と、前記ノズルヘ
ッダー内部にあって、その円筒体長手方向中心軸に回転
羽根を有する回転体とからなる電解液噴射装置を設けた
ことを特徴とする金属ストリップの連続表面処理装置。