JPS6141799A - 電気錫メツキ浴への錫イオン補給法 - Google Patents

電気錫メツキ浴への錫イオン補給法

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JPS6141799A
JPS6141799A JP16211284A JP16211284A JPS6141799A JP S6141799 A JPS6141799 A JP S6141799A JP 16211284 A JP16211284 A JP 16211284A JP 16211284 A JP16211284 A JP 16211284A JP S6141799 A JPS6141799 A JP S6141799A
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JP
Japan
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tin
plating
bath
anode
ions
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JP16211284A
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English (en)
Inventor
Ryosuke Wake
和気 亮介
Toyohiko Iida
飯田 豊彦
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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) この発明は金属物体に不溶性陽極を用いて電気錫メッキ
する方法に関するものである。゛(従来技術と問題点) 従来金属物体の電気錫メッキに際しては電気錫メッキ浴
として硫酸第一錫浴、フェノールスルホン酸錫浴、塩化
第一錫浴、硼弗化錫浴などの酸性浴および錫酸ソーブ浴
、錫酸カリ浴などのアルカリ浴が工業的に使用されてい
る。これら酸性浴。
アルカリ浴のいずれの場合にも陽極に金属錫陽極を用い
金属物体を陰極として直流電流を通電することにより浴
中の錫イオンを金属錫に還元して陰極に析出せしめ浴か
ら失なわれた錫イオンの補給は金属錫陽極のアノード溶
解により補給している。
即ち可溶性陽極が使用されている。
かかる可溶性の錫陽極の使用はメッキ作業の進行に伴な
い浴から失なわれる錫イオンの補給が自動的に行なわれ
るという利点をもっている反面多くの欠点を有している
第1の欠点は陰極電流効率と陽極電流効率に差があり陽
極電流効率に比し陰極電流効率が常に低いために懇イオ
ンの供給が過剰となり浴中の錫イオン濃度の上昇をまね
く。メッキ作業を円滑に進めるためには浴中の錫イオン
濃度等は一定範囲に管理する必要があり錫の過剰溶解分
は系外に排出せざるを得すメッキ液の形で排出されたと
きは高価な錫の損失、また廃液公害の一因ともなる。
第2の欠点は可溶性陽極でちるため、メッキ作業の進行
にともない消耗し、形状が変化することである。このこ
とはメッキ作業の進行にともない時々刻々極間距離が変
化することを意味しメッキ対象物のメッキ量の分布を均
一に維持することが困難となりe繁に極間調整を行なわ
なければならない。従ってこのためには可溶性陽極は消
耗にともない交換する必要があるが、交換に必要な新し
い陽極の鋳造、交換作業に要する労力は大きなものがあ
シ特に帯鋼の連続錫メ、キラインの如く錫の消耗速度の
大きな場合には大きな問題となる。
第3の欠点は可溶性錫陽極は極間調整、電極交換の便の
ために分割した形状の陽極が使用されるが給電部の接触
不良等などKより電流密度の不均一をまねきやすいこと
である。このような場合にはメッキ対象物上のメッキ分
布が不均一になる。他、メッキ面の光沢不良をまねいた
シまた電流の集中した陽極が過度に分極する結果陽極表
面に酸化物皮膜が形成され浴電圧が急激に上昇したシま
た皮膜がはがれて液中に浮遊しメッキ面に付着して外観
を害したシする。
このような欠点をなくすためには可溶性錫陽極に換えて
不溶性陽極を使用することが有効である。
この観点から特開昭50−83239号では金属錫粒子
の充填層にて金属錫粒子、電解錫メッキ液および酸素含
有気体との固・液・気の3相接触による金属錫の化学溶
解からメッキ液中の錫イオン源を確保することによシネ
溶性陽極を使用することを提唱している。
また、別の方法として錫イオンを通常塩の形で補給して
やることによシネ溶性陽極を使用することも考えられて
いる。
上記した錫イオン補給法により電気錫メッキにおける陽
極として全面的に不溶性陽極を使用することが可能とな
りこれによって従来可溶性錫陽極で問題となっていたメ
ッキ量分布の不均一、電流密度不均一による光沢不良、
スラ、ノ付着による外観不良、電極鋳造・電極調整・交
換などの労力負荷大は改善された。
しかし、金属錫粒子の充填層にて金属錫粒子、電解錫メ
ッキ液および酸素含有気体との固・液・気の3相接触に
よる金属錫の化学溶解から成る錫イオン補給法は設備が
大がかりであることおよび固・液・気の3相バランスが
くずれた場合メ、:?に有効である錫イオンがさらに酸
化され錫スラ。
ノが発生する恐れがある等の欠点がある。また錫イオン
を通常塩の形で補給してやる方法はメッキ液中にフリー
の酸根の過剰をまねき錫イオンと酸根のバランスをとる
のが極めて困難となるので実質的には有効な手段とは言
い難い。
(間層点を解決するための手段と作用)この発明は上記
のよつな従来のものの欠点を除去するために々されたも
ので金属物本に不溶性陽極を用いて電気錫メッキする方
法においてメッキ液となり得る成分を含んでいる液中に
SnOなどの錫酸化物を溶解させることにより錫イオン
を補給することを特徴とする電気錫メッキ方法を提供す
ることを目的としている。つまシ、不溶性電極としては
Ti母体ptメ、上電極、Tii体ルテニーウムーイリ
ジュウム系メッキ電極等あらゆる不溶性電極を指し、メ
ッキ液となシ得る成分を含んでいる液とはメッキ液その
ものもしくは若干の錫イオンあるいは酸根を付与するこ
とによりメッキ液になシ得る液すべてを指す。
錫酸化物とはSnO、Sn0  、9るいはSnO+5
n02に結晶水を含んでいるもの等の酸化物以外にSn
■3゜あるいは5nCO3に結晶水を含んでいるもの等
の炭酸塩をも意味する。
尚、全面的に不溶性′δ極を用いること自体電気亜鉛メ
ッキの分野において特公昭47−16525号によ、シ
公知である。
この発明の最も特徴とするところは錫イオンの補給法に
ある。すなわちメッキ液となシ得る成分を含んでいる液
中にSnOなとの錫酸化物を溶解させることによシ錫イ
オンを補給し不溶性電極の使用を部分的あるいは全面的
に可能にしたことである。
錫イオンの補給について説明すると可溶性錫電極を用い
る場合例えば酸性浴ではメッキ槽内において 陰極反応 Sn  +2e−+Sn   (錫イオンの
減少)(1)2H++28−+H21,2) 陽極反応 Sn   −+Sn”+2a  (錫イオン
の増加)(3)浴   中  Sn  +(酸根)gS
n塩         (4)すなわち陽極反応(3)
により錫イオンが補給されるか、陽極反応において水素
発生反応(2)が併発するため陰極電流効率が低下し錫
イオン濃度の上昇をまねく。
不溶性陽極を用いた場合陽極反応には変化はないが陽極
反応が異って次式(5)の酸素発生反応となる。
陽極反応 21(20→0□+41(++46(酸素の
発生)(5)従って、陰極で消耗する錫イオンを外部か
ら補給してやる必要がある。補給する錫イオンを金属錫
粒子の充填層にて金^藝粒子、電解錫メッキ液および酸
素含有気体との固・液・気の3相接触による金属錫の化
学溶解法に求めるのは可能であるが、この方法では設備
が大がかりであること、固・液・気の3相バランスがく
ずれた場合メッキに有効でおる錫イオンがさらに酸化さ
れ錫スラッノが発生する恐れがある等の問題を有してい
る。また、補給する錫イオ/を通常塩の形で補給したの
では浴中にフリーの酸根の過剰をまねきバランスをとる
ことか極めて困難とな°る。
そこで、錫イオン補給を化学溶解時陰イオン部分がガス
体となってメッキ液中から放出されるような例えば炭酸
塩の形で単独補給するか、化学溶解時浴中にフリーの酸
根の過剰をまねく恐れのない例えばSnOなどの錫酸化
物の形での単独補給に求めることができるならば、錦イ
オン補給設備はコン・イクトなものになりメッキ液中の
錫イオン濃度(フリーの酸根濃度)コントロールも極め
て容易になることから錫イオン補給法として最適である
ところで、本発明者らの種々検討によると錫の炭酸塩を
品位安定して安価に製造することは困碓であることがわ
かった。
そこで、本発明者らはSnOなどの錫酸化物について検
討を行なった。例えばSnOが酸性浴であるフェノール
スルホン酸浴に溶解する化学式を示すと(6)のように
なる。
H o3H 不溶性陽極を用いて電気錫メッキする方法において消費
される錫イオンの補給源としてSnOなどの錫酸化物の
化学溶解法を採用する場合に例として示されている(6
)の溶解式の右辺への移行をいかに速かに行なうことが
できるかが採用可否のポイントとなる。本発明者らが錫
酸化物の溶解速度を左右する要因と思われるものについ
て種々検討した結果、錫酸化物の粒度の大小によって溶
解速度が変化することがわかった。すなわち、瞬時に錫
酸化物を溶解させる必要がある場合には粒度を小さくし
てやればよい。第1図にフェノールスルホン酸溶液(硫
酸換算濃度で409/l ) 40℃、2j中にSnO
4011を溶解させた場合の溶解量推移を示す。図から
も明らかなようKSnOの粒度の小さい方がはるかに溶
解量が速い。また、この図からSnOの溶解速度は0.
06〜l 11/5ec−1(at 40℃)であるこ
とがわかシ、これは1時間当りに消費される錫イオン全
160〜200kg/ラインを十分補給することができ
る速度である。
以上からSnOなどの錫酸化物が不溶性陽極を用いて電
気錫メッキする方法において錫イオン補給源となり得る
ことが明らかとなった。また、SnOなどの錫酸化物を
錫イオン補給源とする場合SnOなどの錫酸化物の粒度
を例えば50μ以下にしてやることによりメッキ液とな
り得る成分を含んでいる液中に瞬時に溶解することから
粒度をある大きさまでに限定して錫酸化物を使用するこ
とはメッキ液中の錫イオン濃度コントロールを極めて容
易なものとする。
錫酸化物の好ましい粒度範囲としては1. Oμ〜70
μ程度である。すなわち推奨範囲の決定理由として10
μ以下では粉じん問題の恐れがあり70μ以上では瞬時
溶解性の点で若干の難があるからである。
次に図面のフローシートにより本発明を説明する。第2
図のフローシートは本発明金帯状金ぶの電気錫メッキに
適用した場合である。1はメッキ槽で唯一つのものを示
す。2は不溶性陽極、3は被メッキ物陰極でありメッキ
液は循環タンク4とメッキ槽1の間をポンプ5によ)ノ
イグライン6を通って循環されている。7けSnOなど
の錫酸化物(粒状、粉体状など)を納めておくためのホ
ラ・々−であシネ溶性陽極20使用により循環タンク4
のメッキ液中の錫イオンの減少を補うため錫酸化物をホ
y A  7から循環タンク4に適度に切シ出し補給す
る。
ホッパーからの錫酸化物の切シ出しに当ってはメッキ電
流制御装置9からトータルメッキ電流値をホ、・臂−切
り出し制御装置8に入力しメッキで消費される錫イオン
量に見合った錫酸化物を定量切り出しするようにホッパ
ー切シ出し口の開口度をコントロールする。さらに上記
ホッパー開口度コントロールをよシ確奥に行なうために
メッキ液循環タンク4にはPHあるいは錫イオン濃度も
しくはその両者の検出端10を設は検出端10からの信
号をホ、・母−切夛出し制御装置8に入力し前記したト
ータルメッキ電流値との付き合わせ制御によシホッ・ぐ
−開口度を決定しメッキ循環タンク液中の錫濃度を管理
範囲に保とうとしている。
(実施例) メッキ液となシ得る成分を含んでいる液として2価の錫
イオン濃度30I/l、H2SO4換算の遊離酸201
1/lのフェノールスルホン酸浴を用いてこの浴中で帯
鋼の連続錫メッキを行なった。メッキ槽における不溶性
陽極には白金メッキチタン陽極を用い浴温40℃電流密
度20〜40 A/dm 焔ないメ、!P量11.51
/m2を目標に操業した。一方消耗する錫イオンの補給
は簡易ホウツク−から粒径10〜30μのSnOを定量
切り出しするととに依りた。24時間連続操業時の物質
収支はメッキ槽での処理速度900 m /Ilrに対
し平均メッキ量は11、21/m2でアシメッキ槽での
錫イオンの消耗速度は10.081v′1(rであった
。一方メツキ液中の錫イオン濃度はメッキ液中に簡易ホ
ッパーからSnOを定量切)出ししたことから2時間ご
との錫イオン濃度の測定結果を第3図に示すようにほぼ
初期濃度30. OI/lを終始保持した。
この間メッキ汚れ等のメッキ欠陥は全くなく、製品の一
部を用いて行なりたATC、IS’/等のメ。
キ特性調査結果も良好でらった。
また、SnOの添加による未溶解分もまったく見当らず
SnOの溶解性が良好であることが確認できた・さらに
、メッキによって消費される錫イオン量に見合ったSn
Oの定量切シ出しを行なった結果はぼメッキ液中の錫イ
オン濃度を初期値と同等に保つことができたことからS
nOを納めているホ。
ツヤ−開口度をコントロールすることによってメッキ液
中の錫イオン濃度を管理範囲に押えることができること
が明確となった。
(発明の効果) メッキ液となり得る成分を含んでいる液中にSnOなど
の錫酸化物を溶解させることにより錫イオンを補給して
不溶性電極の使用を部分的あるいは全面的に可能にした
ことは可溶性錫陽極使用による重大な種々の難点が一挙
に解決されることの他に金属錫粒子の充填層にて金属錫
粒子、電解錫メッキ液および酸素含有気体との固・液・
気の3相接触による金属錫の化学溶解から成る錫イオン
補給法に基づく不溶性電極使用の欠点−(設備が犬がか
シであること。メッキに有効である錫イオンがさらに酸
化され錫スラッゾが発生する恐れがある等の欠点)およ
び錫イオンを通常塩の形で補給してやることにより不溶
性陽極を使用することの欠点−(メッキ液中にフリーの
酸根の過剰をまねき錫イオンと酸根のバランスをとるこ
とが極めて困難である。)をも−挙に解決する。
【図面の簡単な説明】
第1図はSnOのフェノールスルホン酸浴)夜(H2S
04換算濃度40ft/ls 21.40℃)に対する
溶解性を示す特性図、第2図は本発明方法のフロー図、
第3図はメッキ゛液中の6イオンd度推移を示す特性図
である。 1・・・メッキ槽、     2・・・不溶性陽極、3
・・・鋼帯、        4・・・メッキ液循環タ
ンク、5・・・ポンプ、      6・・・配管、7
 ・・・ ホ ッ ノセ − 、 8・・・ホッパー切り出し制御装置、 9・・・メッキ電流!ilJ御装置、 10・・・検出端、 11・・eコントロールパルプ。 釈 夏 癩と 第2図 第314 ザンプ°ルグ時間(晴〕

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属物体に不溶性陽極を用いて電気錫メッキする方法に
    おいて、メッキ液となり得る成分を含んでいる液中にS
    nOなどの錫酸化物を溶解させることにより錫イオンを
    補給することを特徴とする電気錫メッキ浴への錫イオン
    補給法。
JP16211284A 1984-08-01 1984-08-01 電気錫メツキ浴への錫イオン補給法 Pending JPS6141799A (ja)

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