JPS6043500A - 給電方法 - 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】 本発明は金属板の電解処理において電極の安定性を著し
く向上させうる給電方法に関するものでちる。アルミニ
ウム、鉄などの金属の表面に電解を応用する方法は、た
とえば鍍金処理、電解粗面化処理、電解エチング処理、
陽極酸化処理、電解着色、梨地処理等広汎・に実用化さ
れており利用される電源には、要求される品質や反応効
寮の向上の目的から直流、商用交流、交番電流、重畳波
形電流、その他サイリスタ制御等による特殊波形等があ
る。例えば、交番波形電源をオフセット印刷版に使用し
た記載は特公昭ＪｔＡ−／りλｊＯ号公報等にみられる
。

しかし交番波形を液体給低に用いる事は、電極の安定性
の点からその材料選択が非常に重要である。一般に電極
材料としては、白金、チタン、鉄、鉛、黒鉛等が利用さ
れるが、黒鉛電極は化学的にも比較的安定であり、製造
コストも安価である事から広く利用されている。本発明
は黒鉛材料の特質を活かし、交番波形を使用する電解処
理においても充分に安定性が確保できる給電方法を提供
することにある。

第１図は従来の黒鉛電極を利用した、金属ウェブの連続
電解処理システムの一具体例を示す。金属ウェブｌはガ
イドロール２よシミ解セル≠に導びかれノξスロール３
により支持され電解セル内を水平に搬送されガイドロー
ルタによりセル外に移送される。電解セルフはインシュ
レーター６により２つの室に分割されそれぞれに黒鉛電
極７．１が金属ウェブに対向して配置される。２ｇは電
解液であシ循環タンク２にストックされポンプｉ。

により電解槽ｌに内に設置された電解液供給口／ｌ、／
２に送液される。黒鉛電極７、♂と金属ウェブとの間を
電解液が満たし排出口１３を経て循環タンフタにもどる
。／グは電源であり電極７、ｔに接続し、電圧印加する
。このようにすることにより金属ウェブｌに連続的に電
解処理を実施することが出来る。電源ＩＩＩには第２図
に示すように（１，１直流波形（２）商用交流、（３１
（４）波形制御された交番電流、ｆ５）（６１波形制御
された矩形波交番電流等が利用される。交番波形におい
ては一般的には順側電流値Ｉｎと逆側電流値Ｉｒとの大
きさは等しくない。黒鉛電極は一般的にカソード極とし
ては極めて安定的に作用することが出来るがアノード極
として作用する時電解条件によっては、電解液中でアノ
ード酸化によりＣＯ２となづて消耗すると同時に黒鉛の
眉間が侵食され機械的に崩壊して消耗する現象が起る。

精密な電解処理を必要とされる場合はこの現象は電極内
の電流分布に変化が生じるため電解処理が不均一となシ
極めて不都合である。このため定期的に電極を更新する
必要があるため量産化の観点からは生産性を低下させる
大きな欠点となっていた。

本発明者らはこの黒鉛電極の消耗を回避するだめ鋭意研
究を行った結果、非対称交番波形電流を用いる系におい
て黒鉛電極の安定条件を見いだすことが出来た。第１図
の電解セルに於て第２図（４）の非対称波形電流ｆＩｎ
＞Ｉｒｌを使用し順側端子を電極７、逆側を電極ざに接
続し、周波数ｔ。

Ｈｚ　、電流密度ｊ　ＯＡ／ｃＩＩＬ２で１％Ｉ−Ｉ（
Ｊ９ｉ’ｇて処理した所、黒鉛電極７の消耗が激しく逆
に黒鉛電極ｒは全く安定であった。電源の接続を逆にす
ると電極も逆にざが消耗をはじめ７は消耗を停止した。

即ちこれらは非対称波形電流を使用する場合に、電気化
学的に黒鉛電極がアノード極として作用する周期の電流
値を■２・カソード極とし”４作用する周期の電流値を
Ｉｃとすると、Ｉａ＞Ｉｃの時黒鉛電極の消耗が起こシ
Ｉａ＜Ｉｃの時に安て、両方の黒鉛電極を安定に維持出
来る新゛規な給電方法を開発した。

すなわち、本発明は黒鉛電極を使用しかつ交番波形電流
を出力する電源を使用して金属ウェブを連続電解処理す
る場合の給電方法に於て、前記交番波形電流の半周期の
電流の一部を点弧角制御により分流し、前記黒鉛電極の
表面でアノード反応にあずかる電流値よシもカソード反
応にあずかる電流値が太きくなるようにしたことを特徴
とする給電方法である。

以下本発明による給電方法を第３図で詳細に説明する。

金属ウェブｌは第３図に示す様にコンダククロール１６
およびバックアップロールｌ！によって電解セル弘に導
びかれ、パスロールλ、３により支持され電解セル内を
水平に搬送されガイドロールｊによってセル外に移送さ
れる。

電解セルｐはインシュレーター乙によシλつの室に分割
され、それぞれに黒鉛電極７、ｇが金属ウェブに対向し
て配置される。、２Ｊ’は電解液であシ循環タシクタに
ストックされポンプ１０により電解セル≠の内に設置さ
れた電解液供給口／／。

１２に送液される。電解液は電極７、ざと金属ウェブと
の間をｌ＾だし排出口１３を経て循環タンフタにもどる
。

この様な電極配置を構成する電解セルに、電源ｌ弘は順
側接点を黒鉛電極７およびサイリスク１７を介して、コ
ンダクタロール／乙にも接続される。一方逆側接点は黒
鉛電極ざに接続する。

この様なセル構成において電源ｌ≠よシ、第２図に示す
様な非対称交番波形（３１Ｆ４１（５）（６）を流す。

電流波形は順側電流値をＩｎｘ逆側電流値をＩｒとする
とＩｎ）Ｉｒであり、Ｉ　ｎ＝Ｉ　ｒ＋αが成立する。

順１ｔｌｔ１周期のとき、頭側立上りよりも遅くかつ順
立下がりよシも早くサイリスタ１７を通電するＣとの様
に制御すると最初は黒鉛電極７から金鵜ウェブ／に流れ
、サイリスタ通電後は黒鉛′δ極７およびコンダクタロ
ール／Ａから金屑ウェブｌに電流が流れる。この時黒鉛
電極７ではアノード反応、対面する金属ウェブ表面では
カソード反応処理が行々われる。金漠ウェブｌに給電さ
れた電流は金属ウェブ内を流れて、電解液を介し黒鉛電
極にに流れ１Ｅ源／グにもどる。この時黒鉛電極ｔでは
カソード反応、対面する金属ウェブ表面ではアノード反
応が行なわれる。、黒鉛電極７とコンダクタロール／４
への電流値をそれぞれＩｎ、βとするとβ〉αとなる様
にサイリスタの点弧角を制御する。

一方逆側電流周期の場合は、電流値■。が電源ｌ弘より
黒鉛電極ｇに給電され電解液を介して金属ウェブに給電
される１、この時黒鉛電極ざではアノード反応が起こり
、対面する金瀉ウェブ表面では、カソード反応が起こる
。

金属ウェブｌに給電された電流はウエゾ内を流れ電解液
を介して黒鉛電極７に流れる。この逆周期の時は、サイ
リスタ１７は逆流方向となるためコンダクタロール／ｌ
には分流されない。この時黒鉛電極７ではカソード反応
、方向する金属ウェブ表面ではアノード反応が起こる。

ξの様に処理される時、本発明によれば、黒鉛電極７、
ｇとも酸化消耗することなく極めて安定的に作用させる
ことが可能である。すなわち、黒鉛電極７を考えるとア
ノード反応として作用する時電流Ｉａ＝Ｉｎであり、カ
ソード反応として作用する時Ｉｃ−・Ｉｎとなる。この
時ｌｎ＝Ｉｒ、＋α、Ｉ　ｎ＝Ｉ　ｎ十βてβ〉αと制
御するためＩｒ＞Ｉｎが成立する。

従って黒鉛電極７に対しては、Ｉａ＜Ｉｃとなシ安定条
件が成立する。また黒鉛電極ｒに対しては、アノードと
して作用する時、電流Ｉａ−Ｉｎでありカソードとして
作用する時Ｉ　ｃ＝Ｉ　ｎであシＩｒ＜Ｉｎである事か
らＩａ＜Ｉｃの安冗Φ件が成立する。一方コンタクタロ
ール／Ａは金属吸触のためその消耗はほとんど発生し安
い。

次に対称交番波形を使用する場合の実施例を第≠図にて
説明する。

金属ウェブｌはコンダクタロール／ｌおよびバックアッ
プロールｌ！によって電解セル弘に導ヒかれパスロール
λ、３より支持され電解セルを水平に搬送されガイドロ
ール！によってセル外に移送されコンダクタロールｌり
とバックアップロール／ざを通シ次の工程へとＷ送され
る。

電解セル≠はインシュレーター７により２つの室に分割
されそれぞれに黒鉛電極７、ｇが金属ウェブに対応して
配置きれる。２Ｉｒは電解液であり循環タンフタにスト
ックされ、ポンプＩＯによシミ解セル≠の内に設置され
た電解液供給口／／、／２に送液される。電解液は電極
７、ｒと金属ウェブの間を満たし排出口／３を経て循環
タンフタにもどる。この様な電極配置を構成する電解セ
ルに電源ｌ≠は頭側接点を黒鉛、電極７およびサイリス
ク１７を介してコンダクタロールｌ乙にも接続する。

一方逆側接点は黒鉛電極ｇおよびサイリスクコＯを介し
てコンダクタロールｌりに接続する。

この様なセル構成において電源／≠より例えば第２図に
示すような対称交番波形電流（２）を流す。

電流波形の頭側電流値をＩｎ、逆側電流値をＩｒとする
とＩｎ＝Ｉ／ｒとなる。頭側周期の時順側立上り時よシ
も遅くかつ頭側立下り時よりも早くサイリスタ／７を通
電する。この様に通電を制御すると最初は黒鉛電極７か
ら金属ウェブ／に電流が流れ、サイリスタ通電後は黒鉛
電極７およびコンダクタロール１６から金鳥ウェブ／に
電流が流れる。この時電極７ではアノード反応が行なわ
れる。

金属ウェブに給電された電流は、サイリスタ２０が逆方
向のため遮断し、コンダクタロール７２６分流せず全て
電解液を介して黒鉛電極ざに流れ電源ｌ≠にもどる。こ
の時電極ｇではカソード反応が行なわれる。黒鉛電極７
への電流値をＩｎ、コンダクタロールへのそれをαとす
るとＩ　ｎ＝Ｉ　ｎ＋αとなる。

一方逆側電流周期の場合は、頭側周期の場合と同様に逆
側周期中にサイリスタ２０を通電する。

この様に通電を制御すると最初は黒鉛電極ｔがら金丸ウ
ェブに電流が流れ、サイリスクの通電後は黒鉛電極ｒお
よびコンダクタロールｌりから金属ウェブに電流が流れ
る。この時黒鉛電極ｒではアノード反応が行なわれる。

金属ウェブ／に給電された電流はサイリスタ／７が逆流
方向となるため遮断されコンダクタロール１６へは分流
せス、電解液を介して黒鉛電極７に流れ電源ｌ≠にもど
る。

この時黒鉛電極７ではカソード反応が行なわれる。

”ＦＩＪ’への電流をＩｒコンダクタロールへのそれを
βとするとＩｒ＝Ｉｒ十βとなる。

今は、α、β〉０の任意の値をとる様に、サイリスクの
点弧角を制御されるためＩ　ｎ　＝　１．、、ｒ　）Ｉ
　ｒ、Ｉ　ｒ−Ｉ　ｎ＞Ｉ　ｎが常に成立する。すなゎ
ち黒鉛電極７、ｇではＩａ＜Ｉｃの安定条件が常に成立
するため両電極は酸化消耗することなく極めて安定に使
用することが可能となる。

以上の実施例では、サイリスタを介してコンダ老クロー
ルに分流させたが第１図の様にコンダクタロールの代わ
りに別に設けた電解槽を用いても同様の機能が得られる
。

以上本発明の実施態様を述べたが、本発明の特徴は交番
波形を用いる糸において電流の一部を点弧角制御によっ
てアノード補助極あるいはコンダクタロールに分流させ
ることにより各黒鉛電極において安定条件Ｉａ＜Ｉｃが
成立する様制御することにある。従って当然のことなが
ら電解セルの形状や分割数、電極の配列の順序、電解液
の種類によって制約を受けるものではない。

実施例１ 硝０２ノ％水溶液中で温度３！０Ｃでアルミニウム板の
連続粗面化処理を第３図に示す電極配置にて第２図（５
）に示す非対称交番波形を用いて行なった。サイリスク
の点弧角を変えることによりβの値を決め、Ｉ　ｎ＝３
０ＯＡ、Ｉ　ｒ”＝２７０ｋにて処理速度／ｍ／分にて
、２０時間連続処理后、黒鉛電極表面を目視観察し、消
耗、崩壊を調らべた。

、また周波数は３０〜りＯＨ２まで変化させたがこれに
関係なく表／の結果が得られた。

実施例２ 硝酸１％水溶液中で温度３ｔ０Ｃでアルミニウム板の連
続粗面化処理を第≠図に示す電極配置してで第２図（２
）に示す対称交番波形電流を用いて行なった。サイリス
タの点弧角を変化することにより分流α、βを決め周波
数１０Ｈｚ、Ｉｎ＝Ｉ　ｒ−３０’０１Ｌにて処理速度
／ｍ／分にてｐｏ時間連続処理后、黒鉛電極表面を目視
観堅した。

本発明によれば、上述の如く電極の消耗を極めて低くお
さえることが出来るので、効率の良い連続ｔニ解処理が
可能となり工程が安定する上、保守点検作画の省略、コ
ストダウン等副次的な効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

ｉＦＶ図は従来の連続電解処理装置の一例を示す模式的
説明図であり、第２図は′市５流波形を示す図である。 第３図、第μ図、及び箱！図は本発明方法を第１．ｌ用
した連続電解処理装置の数例を示す模式的ｉ説明図であ
る。 ｌ・・・全域つェヅ　弘・・・ｂ　＠セルフ、ｒ・・・
、’Ｘ’を鉛′電極　／ψ・・・１Ｌ源／Ａ、ＩＰ・・
・コンダククロール ／７．２０・・・ザイリヌタ ２７・・・補助アノード電極としての不溶性アノード１
Ｂ極 ２ｇ・・・電解液 特許出願人　富士写真フィルム株式会社笥　１　図 ４ 第　２　図 第　３　図 １４ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒鉛＃ｉ極を使用しかつ交番波形電流を出方する
   電源を使用して金属ウェブを連続電解処理する場合の給
   電方法において、前記交番波形電流の半周期の電流の一
   部を点弧角制御にょシ分流し、前記黒鉛電極の表面でア
   ノード反応にあずかる電流値よシもカソード反応にあず
   がる電流値が大きくなる様にしたことを特徴とする給電
   方法。
2. （２）前記分流は前記金属ウェブと接触するコンダクタ
   ロールを介して行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の給電方法。
3. （３）前記分流は、別に設けたアノード電極を介して行
   なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給電
   方法。