JPS6082700A - ラジアルセル型めつき槽におけるカウンタ−フロ−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】 技　術　分　野 金属ストリップの電気めつき波箔、とくにラジアルセル
型めっき槽を用いて、従来実用的に不可能であった程に
低いライン速度における高１に流密度めっきを可能とす
ること、に関連してこの明細占に述べる技術内容は、め
っき液の循環に供するノズル配置についての解明を基礎
として改良されたこの種のめつき装置内″を提供するも
のである。

背　景　技　術 ラジアルセル型めっき装；Ｆｉは、大径の通電用回転ド
ラムをめっき液中にほぼ半周にわたってが漬し、金繰ス
トリップ（以下単にストリップという）を、該回転ドラ
ムの外向にやはりほぼ半周にわたり接触させ、その回転
と同期して走行させるＩＢ」に、該ストリップに対して
半径方向の通電ギャップを隔てて設置した＠極との間に
、該めっき液を介して通？比を行う電気めっき装置であ
る。

このめっき装置は、構成上ストリップの片面のみをめっ
きするのに好適であり、また通電ギャップすなわち通板
ストリップと陽極面との極間距離を小さくできるので、
めっき電力の無駄な消費が少くて済み、大電流による高
速めつきが可能である。

−ｆｆにこのｆｉｌｊ電気めっきにおいては、＠枠とし
て不溶性電極を用いる場合と、めっきすべき金属を主成
分とする可溶性電極を用いる場合とがあるが、とくに後
者の可溶性陽極を使用する場合にはめっきすべき金属の
補給尋容易であり、また電極面での力゛ス発生が少いな
どの利点があるため、とりわけ大電流を投入する厚めつ
きに適した方式とされている。

従来この方式では、第１図（Ａ　（ｂ）の模式図に示す
ようにストリップｌに対しめつき液を、めっき槽。

２の底部の入口２′から、回転ドラム３へ向けて噴出さ
せ、回転ドラム３の外周に接触してその回転に随伴走行
するス）　ＩＪツブ１に対し、回転ドラム８の上半周に
面しその前後にて対をなす弓形の・陽極５との間隙に向
は下方から供給する。

従って、めっき液の流れる方向は、ストリップ１の進入
側（以下ダウンパスという）では対向流となるが、スト
リップｌの退出側（以下アップパスという）ではス）　
ＩＪツブ１の進行と並行流をなすことになる。

さて一般に電気めっきにおいては、めっき電流密度が大
きい程、所要のめっきを高速度或いは小型の設備で得る
ことができるので好ましいとされている。しかし電流密
度が限界を昭えて過大な場合、ストリップ１の表面に樹
枝状の■Ｌ析を生じ、特にストリップ１の縁部で、゛電
流の過度集中によるか、Ｃけ又は黒ぶちと呼はれる欠陥
を発生する。

このような限界電流Ｗ；度は、めっき条件（液絹戊温度
など）によっても変化するが、ストリップｌとめつき液
の相対速度がとくに大きな影幹を及ぼず。

従って第１図に示した従来のラジアルセル型めっき槽に
おいては、とくに低いライン速度となった操業領域で上
記並行流となるアップパスにて１・相対速度が低くなる
ため限界電流密度が低く、焼けを起し易いところに問題
があった。その−例を第２図に示す如く、ダウンパスで
は良好なめっきを得る条件の下でも、アップパスにおい
て焼けを生じ、そのために全供給電流を減少させ、又ラ
イン速度を下げて不利な操業する必要が停いられたので
ある。

加えて近年来、耐食性に対する要求がより厳しくなると
ともに従来の単一金属めっきに代って、各種の合金めっ
きの実用化が推進されつつあり、たとえばＺｎ　−Ｎｉ
、　Ｚｎ　−Ｆｅなどの２元系のみならず、Ｚｎ　−Ｎ
ｉ　−Ｇｏ　、　Ｚｎ　−Ｎｉ　−Ｏｒなどの多元糸め
っきも検討されている。

これら合金めつきに際しては、合金成分の電析が微妙な
バランスに支配され、電流密度、液流速の変動が合金成
分比に影響するところが大きく、例えば従来のラジアル
セルでＺｎ　−Ｆｅめつきを行なった場合の一例を第３
図に示したように、めっき厚み方向にて、２０％のかな
りの変動を生じることが認められている。またこのとき
アップパスに・おけるストリップ表面の流速ばらつきに
起因すると思われる、不安定な黒すじ横様がときに発生
し、外観を著しく損うことも経験された。

発　明　の　目　的 前述した従来のラジアルセルにおけるめっき欠陥を改善
して、低いライン速度の際であっても良好なめっきを的
確に得ることができる実用可能なラジアルセル型めっき
槽におけるカウンターフロー装置を提供することがこの
発明の目的である。

発　明　の　構　成 上記の目的は、次の事項を骨子とする仕組みにより確実
に成就される。

ラジアルセル型めっき槽において、該めっき槽ノ底部に
てダウンパス側に開口部を有するボトムノズルを、また
アップパス側液面近傍にて先端を浸漬した開口部を有す
るトップノズルを、それぞれ備えることからなるカウン
ターフロー装置。

この場合においてボトムノズルおよびトップノ・ズルが
、それらの開口部より噴出するめつき液の砿速度を、極
間において０゜２〜２　ｍ／ｓとする能力をもち、また
ボトムノズルおよびトップノズルがそれらの開口部にお
けるめっき液噴出方向につき回転ドラムの接線に対し１
０度以内の配置であることがとくに好適である。

またトップノズル先端部の浸漬深さは静止液面に対しマ
イナス１５１１ｆｆ以上が必要である。

この発明の上記構成にて、回転ドラムとの接触下にその
回転に随伴してめっき液中に侵入しかつ液中から６を脱
するストリップのダウンバスについてはもちろん、アッ
プバスについても弓形電極との通電すき間における対向
流のめっき液循環が強制され得るため、前述した問題点
の悉くか解決され７するわけである。

以下この発明を図面により具体的に説明する。

第４図および第５図にボトムノズル６、トップノズル７
の一例を示し、第６図（ａ）、Φ）　、　（Ｃ）には、
これによりめっき液の循環系統を改良したカウンターフ
ロー装置を備えるラジアルセル型めっキ槽・を図解した
。

各ノズル６および７は、何れもストリップ１の通板の向
きと向い会って開口するスリットを先端ｌ　にもつダク
ト６ａ、７ａを、ブレナム筒又はヘッダ６ｂ、７ｂと連
通させ、ヘッダ６ｂ、７ｂはそれぞれめっき液循環用ポ
ンプと接続する。図中６ｃ、７ｃはダク）６ａ１７＆の
補強リブであり、また第５図のトップノズル７は、その
着脱用の継手７ｄをもつ例で示した。

第６図において８．９はめつき液の循環用配管１０．１
１はそのスリーブ継手であり、同図［有］）　、　（Ｃ
）に示した゛矢印α、βの向きにめっき液の循環流を圧
送してヘッダ６ｂ、７ｂ内に所定圧力を保持させること
により、ボトムノズル６およびトップノズル７の先端開
口から、ストリップｌのダウンバスおよびアップバスの
双方に対しストリップ１の矢印ｒに示した通板方向と対
回流になるめっき液の流動を生じさせるものとし、一方
めっき槽２内の液レベルは、オーバーフロー堰１２にて
一定に保持し、その溢流を楯壌用ポンプに導く。

次に第７図（ａ）　、　（ｂ）にボトムノズル６の変形
例を示し、この例では、アップパス側を通り抜けためっ
き液のボトムノズルν６からの噴流に帯同混入を防ぐ手
だてを講じて、トップノズル７におけると同様に、リフ
レッシュしためつき液を１ダウンパスに循環供給する。

すなわちボトムノズ／Ｉ／６のダクト６ａおよびヘッダ
６ｂをｂｉＩ後に仕切り壁６ｄにより２分して後半分に
アップバスに沿い、開口する吸込み口６ｅを開口させて
、帰戻用配管８′を介して排出させる。図中１３は、ダ
ウンバスとアップバスの中間でストリップ１に対し、近
接配置したセパレータで、柔軟なたとえばブラシ又はス
ポンジ状とする。

この型式のボトムノズル６は、トップノズル７と同様な
めっき液流動をもたらす作用に加えて、弓形の陽極５に
たとえば不溶性アノードを用いたとき多量に発生すると
くにアップバス側におけるカスの除去に便宜である。

第７図について説明をしたボトムノズＡ／６を用いたカ
ウンタフロー装置を有するラジアルセル型・めっき槽に
おける操業要領を第８図に示す。

ここに代表的な亜鉛めっき浴組成） Ｚｎ　Ｏ，ｉ！、　２００　ｇ／ｌ　、　ＫＯ，Ｉ！　
３００　ｇ／ｌで浴温５０℃の操秦条件の下において、
ボトムノズル６およびトップノズル７から流速０−１　
ｍ／ｓ　、　０．２　ｎ’ｓ　。

１１１１／Ｓおよび２　ｍ／ｓでめっき液を供給した際
における限界電流密度（Ａ／ｄｍ２）に及はすストリッ
プ１のライン速度の影響について第９図に示し、パラメ
ーターにとっためっき液流速をあられす直線の上方領域
では、めつ誓σ１１上に炉、けを生じることを示す。

めっき液の流速はｏ、２ｍ／ｓより低いとき゛混流密度
を高くして高能率のめつき１に柴を行うことの要請をη
）′ｄだし得す、一方めっき液の流速がｚ　ｍ／ｓを超
えるような循環ｈＶを？ｑるためには、あまりにも大容
散のポンプを必要とし設備コスト的に不利であるので、
０．２〜２　ｍ／ｓの流速にすることが好ましい。

つぎにＨｅ含有率２０％目標のＺｎ　、−Ｆｅ！合金め
つきを、めっき付着量２０　ｇ／ｍ”にて次の条件で・
行った。

めっき条件 浴組成　Ｚｎ０１２２００　ｇ／ｌ　ＫＣｌ８００　ｇ
／ｌＦｅＣｌ２１−４Ｈ２０１００ｇ／ｌ 浴　温　５０°Ｃ 電流密度　１０　０　Ａ／ｄｚ２ Ｒ）られた合金層のＦｅ含有率をめっき厚み方向の差に
ついて工ＭＭＡにより測定した結果、第１Ｏ図のように
ボトムノズル６およびトップノズル７の開口部における
めっき液の回転ドラム８の接靭に対する、噴出角度θが
±１０°を超えるとめつき層表層から地鉄Ｑこ至る合金
めっき層中Ｂ’ｅ含有率が２０係より大幅に低減するこ
ととなり、均一な合金組成が得られず、これに反し±ｌ
θ°以内の噴出角度では、はぼ均一なめつき合金組成が
得られた。

以上側れの場合においても可溶性電極を用いるとき、複
数の弓形アノードを用意して、めつき槽内に回転ドラム
の母線に対しわずかに傾斜してボトムノズル６を挾んで
前後に対設される浸漬ブスバー上に乗せ、消耗に応じて
横送りすることによ・す、極間距離を補正維持できるよ
うにする慣例に従う場合のほか、いわゆるバスケットア
ノード方式としてもよく、この場合はバスケットを固定
できるので極間の補正の必要がなく、このバスケットを
ボトムノズルおよびトップノズルの取付は手段に兼用さ
せてもよい。

ところで上記のラジアルセル型め？き槽を用いるめっき
ラインでは、その２基を１単位とする２単位で操柴され
ることが多く、その１１１＞ＩＪを第１１図（ａ）　、
　（ｂ）に示すように、デフレフクロール４′　。

４′および４′の助けをかりて、同図（ａ）の直行通板
Ｇこよる片面めっきと、同図（ｂ）による迂回通板をも
ってする両（ｎＩめつきとを選択することが必要となる
。この際後段側の各めつき槽２内における通板方向が反
転することになるので、ボトムノズル６′の噴射方向を
、またトップノズル７′については第１１図の）の７′
の位置に配置を、それぞれ変更することが必要となり、
その都度脱着作業を行うことは煩しい。

そこでまずトップノズル７′については、第・１２図に
後段側各めつき検量における事例をもって図解したよう
に、中間のデフレタロール４の軸受金１４の下面にハン
ガーブラケット１５を取付け、このハンガーブラケット
１５のウェブにたとえば長＠１６のようなガイドを設け
、トップノズル７′をそのヘッダ７ｂ′とともに支持す
るサポート１７を上記ガイドに分って進退可動に取付け
１不使用時に仮想線のように退避させるようにすると便
利である。

またホトみノズル６′については、その１例を第１３図
（〜、（ｂ）に示すように、そのヘッダ６ｂ′にダウン
バスおよびトップバスに面する両日ノズル開口Ａ、Ｂを
用意し、それらの中間に吊下げた回転自在なフラップ１
８により、その仮想線に示した位ｆｆ’２との間の選択
切換えを行うことにより容易に対拠できる。なお図中１
９はフラップ１８の支軸、２（Ｎｊ切換えレバーである
。

発　明　の　効　果 以上のとおり、この発明は、ボトムノズルおよ、びトッ
プノズルの適正な配置により、ラジアルセル型めっき槽
においてストリップと電極との間の極間すき間の全長に
わたって一様な対向流を発生させ、限界電流密度の大巾
ｆｉｆな同上はもちろん、合金めっきを行うとき均質め
っきの突堤にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、ラジアルセル型めっき装
置の従来例を示す中央断面図と、そのＡ　−Ａ　ＩＩ−
＋面図、第２図は限界電流密度に及ぼすライン速度の影
特についてのダウンバスとアップバスの比較グラフ、 第３図は、合金めっき層の厚み方向におけるＦｅ含有率
の変動を示す分布図であり、 第４図は、この発明に従うボトムノズルの配置図、 第５図は同じくトップノズルの配置ｉ：Ｉ図、第６図（
ａ）　、　＜ｂ）　、　（０）はラジアルセル型めっき
槽の通板方向における断面図と幅方向中央断面図１５よ
び同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、 第７図（ａ）　、　（ｂ）はボトムノズルの変形例を示
す要１ηＳ　１ｉＪｉ而図と、ノズルの前面を含む別な
断面図であり、　〜 第８図は第７図のボトムノズルを用いた場合のめっき液
循環系統図、 第９図は極間におけるめっき液流速をパラメータとして
限界１１を流密度に及ばずライン速度の影響を示す比較
グラフ、 １１０図はノズルのめっき液噴出角度θが合金めっきの
（４７さ方向におけるＦｅ含仔率分布に及はす影９Ａ＋
を示す比較グラフであり、 第１１図（ａ）、（ｂ）は片面めっきと、両面めっきの
両挾・業における通板切替要領の説明図、第１２図は後
段メッキ槽におけるトップノズルの待避要領を示す要部
の（（１１面図また第１３図（ａ）。 （１））は噴射方向可変としたボトムノズルの中央断面
図とＡ−Ａ断面図である。 ２・・・めっき＠　６・・・ボトムノズル・７・・・ト
ップノズル。 第１図 （ａ） 第２図 ０　５０　１００ ライン速度（ｔｎｐ（７）） 第３図 φ層□４１４更２０佑２−一磨鉄 第６ （ａ） 図 （ｂ） （Ｃ） 第９図 ライン速度（ｆｎＰ７ｎ） 第１Ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　ラジアルセル型めっき槽において、該めっき槽の底
   部にてダウンパス側に開口部を有するボトムノズルを、
   またアツブノぐス側液面近傍にて失弧１を浸漬した開口
   部を有するトップノズルを、それぞれ備えることを特徴
   とするカウンターフロー装置（ｉ　’。 区　ボトムノズルおよびトップノズルが、それらの開口
   部より噴出するめつき液の線速度を、極間において０．
   ２〜２１１１／Ｓとする能力をもつものである１記載の
   装に、ｔ、　。 ＆　ボトムノズルおよびトップノズルがそれらの開口部
   におけるめっき液噴出方向につき１１＋’＋１転ドラム
   の接線に対し１０度以内の傾斜配髄である・１、又は２
   記載の装置。