JPS61204394A - 金属線材の電解処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力コストの低減をはかりつつ効率の良い電
解を達成することのできる金属線材の電解処理方法に関
するものである。尚本発明における電解処理とは、金属
線材の電解洗浄、電解酸洗、電気めっき等の電解処理を
含み、アルカリ性あるいは酸性の電解液中に金属線材を
通過させて対極との間で電解処理を行なうものを意味す
［従来の技術］ 金属線材の電解処理殊に電気めっきは例えば第８図に示
す電解装置を使用して行なわれる。即ちタンク１からポ
ンプＰで抜き出した電解めっき液（以下電解液という）
Ｌを電解セル２内へ上方から注入し、電解セル２内を満
たすだけでなく更に積極的に大量注入してオーバフロー
させ、オーバフロー分をタンクｌへ戻している。そして
電解セル２内の電解液Ｌａ中には陽極３を浸漬しており
、線材Ｗをローラ（陰極）４と接触させながら上記電解
セル２内へ通すことによって線材Ｗに対する電気めっき
を施している。

ところで上記電気めっき操業において処理効率即ち生産
性を高めようとすると線材Ｗの通過速度を上昇させる必
要があり、その為には■電解セルの長さを長くするかあ
るいは■電解電流密度を上昇させる必要があるが、この
うち■の場合には装置規模が大きくなり実用上不適当で
ある。一方■の場合には、電解電流密度を一定限度以上
に上昇させると線材のめっき面が金属光沢のない黒味を
帯びた状態（これを焼は現象という）になるという欠点
があり、電流密度については上限があると思われる。ま
た高電流密度を確保する為には電解電圧を上げなければ
ならず、その為に電力コストが高騰するという問題も生
ずる。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで本発明者等は、設備の大型化を伴わずに、生産性
を向上させる為には■の電流密度上昇法を基本とし、当
該手段の欠点である焼は等の防止を図りつつ電力コスト
の低減をはかり得る様な電解処理方法を提供しようと考
え、その方向で研究を重ねた。

即ち本発明者等の研究によれば、高電流密度条件下で線
材表面に焼けが発生するのは、線材めっき部近傍の電解
液中の金属イオン濃度が電解によって低下するからであ
り、電解速度に対応できる高金属イオン濃度の電解液を
線材めっき面へ供給することができないからである０本
発明者等は上記知見から■電流密度増大手段を採用して
生産性を向上させる為には、線材めっき面へ金属イオン
を十分に供給することが必要であり換言すれば高金属イ
オン濁度の電解液の流速を高めて線材めっき面に十分な
量の電解液を接触させる必要があるとの指針を得るに至
った。

［問題点解決するための手段］ 本発明は、上記指針を問題解決の重要な糸口と考え、こ
れを基に更に研究を重ねた結果完成されたものであって
、その要旨は、電解液の流量をＶ（ｍ／ｓｅｃ）　、電
流密度をＥ　（Ａ／ｄａ２）としたとき、Ｅ≦−〇、０
０２　Ｖ２　＋１．４Ｖ＋３０トナ！様に電解液流速お
よび電流密度を調整し、且つ電極と金属線材の間隔を５
〜２０腸層、電極長を１５００ｍ■以下として金属線材
の電解処理を行なう点に存在する。

［作用］ 本発明の構成要件を順を追って説明する。

電解液流速および電流密度： Ｅ≦−０，００２Ｖ２　＋１．４　Ｖ＋３０前述の如く
焼は現象を防止しつつ高電流密度条件で電解処理を行な
う為には線材めっき面へ十分な量の電解液を供給しなけ
ればならない、その為本発明においては電解装置内にお
いて電解液を強制循環させ、電解液流速を高めるという
構成をとっている。

即ち第１図に示した様なオープンタイプの電解装置を使
用して電解液流速を高めようとすればオーバフロ一部よ
り上方の電解セル槽高さをかなり高くしてオーバフロ一
部における液圧を高める必要があるが、その為には電解
セル槽を相当に大規模とする必要があり実用的に問題が
ある。しかもこれによって増速できるのはオーバフロ一
部近傍の流速に限られ、必ずしも全部分の流速を有効に
高め得る訳ではない、又オーバフロ一部からは電解液が
遠方まで勢いよく放出されるので、電解セルの受は部分
を長く設計しなければならず装置規模が大きくなる。こ
れらの理由からオープンタイプの電解装置では電解液流
速を高めることは困難であり、換言すれば重力流下式の
電解装置を用いてあり、電解液流速を高めることは困難
である０本発明者等はかかる状況を鑑みた結果電解液流
速を高める為には電解液を強制循環させる必要があると
の結論を得た。

尚本発明において電解液を強制循環させる手段について
特に制限はないが例えば第２図に示す電解装置を適用す
ることができる。即ち該電解装置Ｓは、円管状陽極体１
１の両側に電解液導入ガイド１２（後述、第４，５図参
照）を夫々設け、タンクｌからポンプＰにより抜き出し
た電解液りを両端から円管状陽極体１１の貫通孔１３へ
導入し、円管状陽極体１１の略中央部から抜き出してタ
ンクｌへ戻している。一方線材Ｗは陰極ローラ１４と接
触させつつ、円管状陽極体１１の図面左側端部から貫通
孔１３へ導入し図面右側端部から抜出している。そして
円管状陽極体１１と陰極ローラ１４の間に電圧を加えて
いる。上記電解装置においては１貫通孔１３内に電解液
りを強制流通させるのでポンプＰの供給量を変えること
により電解液流速を任意に調整することができる。

そこで上記の様な電解装置を用いて電解液流速と最大電
流密度（焼は現象を生じることのない電流密度最大値）
の関係を調べてみると第１図に示す結果が得られた。即
ち最大電流密度（Ｅ）は電解液流速（Ｖ）が増大するに
つれて大きくなる傾向にあり、両者の間には、Ｅ−０，
００２Ｖ２　＋　１．４Ｖ＋３０で示される関係が成立
する。従ってＥ≦−０，００２Ｖ２　　＋１．４Ｖ＋３
０　トナル様に、電解液流速を調整することにより焼は
現象を発生させることなく線材の電解処理を行なうこと
ができる。尚本発明において電流密度範囲は特定するも
のでないが、高い生産性を得る為には電流密度を９０〜
２５０（Ａ／ｄ腸２）とすることが望まれる。そして焼
は現象を発生させることなく上記好適電流密度範囲を得
る為には電解液速度を０．５〜２．５Ｃ層７ｓｅｃとす
ればよい。

その他、電解電圧を上昇させる要因の１つに陽極で発生
するガスによる遮断抵抗電圧があるが、本発明において
上記の如く電解液を強制流通させることにより陽極に発
生−滞留するガスを電解液と共に押し流すことができ、
遮断抵抗電圧を低下させることができる。その結果、第
３図に示す様に従来法に比べ電解電圧を低下させること
ができる。

電極と線材の間隔＝５〜２０ａ＋ｗ 基本的には陰極である線材表面へ金属イオンを供給する
上で電極（陽極）と線材の間にはある程度の間隔を設け
ることが必要であり、さらに間隔を設けることによって
電極と線材の短絡を防止することができる。上記間隔が
５ｍｍ未満では線材の振動によって電極と線材が短絡す
る恐れがある。

−刃間隔が２０ｉ＋ｍを超えると電極と線材間に必要以
上の厚みで電解液が存在することになる為電解液による
抵抗電圧が高くなり電解電圧が増大し電力コストの高騰
をまねく。

電極長：１５００ｍｍ以下 生産性を上げる為電流密度を増大させていくと殊に電流
密度を２００（Ａ／ｄ■２）以上に上げると、陰極であ
る線材中を流れる電流も大きくなり、線材の抵抗電圧の
増大に伴ない電解電圧が高くなる。即ち電極長が１５０
０腸腸を超えると、陰極部分の線材も長くなり、上記線
材抵抗電圧の増大に伴なう電解電圧の上昇が大きくなり
、電力コストの高騰につながる。また電極並びに線材が
長すぎる為に電流分布が不均一になり、均質なめっき状
態を得ることができなくなる。

［実施例］ 第４図は第２図に示す電解装置に適用される電解液導入
ガイドを示す断面説明図で、電解液導入ガイド１２（第
４図におけるｖ−ｖ線断面矢視図を示す第５図参照）は
１円管状陽極体１１端部の拡径部内径と略同等径の大径
部１５．１５の間に縮径部１６を設け、ここに環状バッ
キング１７を装填し、且つ図面右側に小径部１８を有し
、さらに小径部１８端面に旋回羽根１９を付設しており
、小径部１８外周面と前記陽極体拡径部内壁面の間隙へ
接線方向から導入される電解液の旋回力を高めている。

これによって電解液は中空流となって導入ガイド貫通孔
１３へ流入し、やがて旋回力が弱まると中空流から充実
流に変わり、電解装置中央部から排出される。上記電解
液導入ガイドを用いることによって導入部分における電
解液洩を防止しつつ電解装置内へ電解液を強制流入させ
ることができる。

第６図は本発明に適用される電解装置の他の実施例を示
す模式図で１本実施例では１円筒状陽極体１１の線材走
行方向下流側端部に第４．５図に示される様な電解液導
入ガイド１２を設け、上流側端部に第７図（後述）に示
される電解液排出ガイド２０を取付けている。そしてポ
ンプＰにより抜出した電解液は線材走行方向下流側から
上流側へ流れ、タンクｌへ戻されている。該実施例にお
いて前記と同様に電解液を洩らすことなく陽極体貫通孔
１３へ強制導入することができる。また本実施例では電
解液が線材走行方向と対向して流されるので、線材めっ
き面への金属イオンの供給並びに陽極発生ガスの除去を
一層効率良く行なうことができる。

第７図は電解液排出ガイドの一例を示す断面説明図で、
排出ガイド２０は、螺旋流路２１を有する回転子２２を
内蔵し、該回転子２２の軸部相当部分の線材通過孔に回
転方向と逆方向の螺旋溝を形成して構成される。該電解
液排出ガイド２０を用いることによって陽極体貫通孔１
３を送給されてきた電解液は、流れに押されて自転する
前記回転子２２によって遠心側へ振り分けられ排出ライ
ン１０へ集められてタンク（図示せず）へ戻される。こ
のとき電解液排出ガイド２０における液洩れは上記遠心
力による振り分は効果並びに逆螺旋溝２３による押し戻
し効果によって回避される。

実施例 線径１．５　ｔｘｍ”の軟鋼線に、第２図に示す電解装
置を用いてＺｎめっきを行なった。装置寸法。

めっき浴組成及びめっき条件は次の通りである。

装置　円管状陽極体　内径　３０鳳履ψ長さ　　１５０
０１層 陽極体と線材の距離　約１４．５ｍｍ めっき浴組成 ＺｎＳＯ４・７Ｈ２０４０Ｇｇ／交 Ｈ２ＳＯａ　　　　　　　　１５０ｇ／文めっき浴温度
　　　　　　　　　５５℃比較例として第８図の電解装
置を用いて同じめっき浴組成、温度でＺｎめっきを行な
った。

装置　めっき浴長さ　　　　１５０（１ｍｍ陽極体と線
材の距ｌ１Ｉ１１２ｅ＋ｓ 結果は第１表に示す通りであった。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、焼けを発生させる
ことなく電流密度を上げることができ、高い生産性を得
ることができる。電流密度を上げるに当たり電解電圧の
上昇を最小限に抑えることができ電力コストを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は流速と最大電流密度の関係を示すグラフ、第２
図は本発明に適用される電解装置の一例を示す模式図、
第３図は極間距離と電解電圧の関係を示すグラフ、第４
図は電解液導入ガイドを示す断面説明図、第５図は第４
図におけるｖ−Ｖ線断面矢視図、第６図は他の電解装置
例を示す模式図、第７図は電解液排出ガイドを示す断面
説明図、第８図は従来の電解装置例を示す模式図である
。 ｌ・・・タンク　　　　　１１・・・円管状陽極体１２
・・・導入ガイド　　　１３・・・貫通孔１４・・・陰
極ローラ　　　２０・・・排出ガイド第６図 ′　　〉 ′　　畷七瞬肥拍覇（凶）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属線材を連続して電解処理する方法において、電解液
   の流速をＶ（ｃｍ／ｓｅｃ）、電流密度をＥ（Ａ／ｄｍ
   ＾２）としたとき、Ｅ≦−０．００２Ｖ＾２＋１．４Ｖ
   ＋３０となる様に強制循環により電解液流速を調整し、
   且つ電極と金属線材の間隔を５〜２０ｍｍ、電極長を１
   ５００ｍｍ以下として電解処理を行なうことを特徴とす
   る金属線材の電解処理方法。