JPS6237392A - ラジアル槽電気メツキ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ラジアル槽電気メッキ装置に関する。

詳言すれば、本発明は、電解液流れ状態を調整してメッ
キプロセスと得られる被膜の品質を最適化することがで
きる、金属および金属合金の高電流密度ＩＸ＠に殊に適
した装置に関するものである。

従来の技術 金属或いは金属合金の金属ストリップ、殊に鋼ストリツ
プ上への連続電着の場合、５０Ａ／ｄｍ”以上の電流密
度を含む高電流密度プロセスが急速に進歩している。例
えば密度は現在８０〜１２ＯＡ／ｄｍ”に達しているが
、将来は相当に高い値が採用されるものと予想されてい
る。

勿論、高い析出率は高電流密度によって得られるけれど
も、析出用の金属イオンが欠乏している金属ストリップ
に接触した電解液層の厚さを最小にするように、電解液
が被メツキストリップに対して相当な速度を持てるよう
にすることも必要であることは周知である。事実、この
方法でのみ、電気メツキプロセスの速度と効率は維持で
きるのである。

しかしながら、高いプロセス効率と製品の一貫した高品
質が、勿論低い製造コストと共に求められるこの種の析
出プロセスでは、一連の操作パラメータの全てを最適化
しなければならない。例えば、その主なものを幾つか挙
げれば、ストリップ（陰極）と対向電極（陽極）との間
の定平行性、電極間およびストリップ自身に沿った電圧
降下、電解液の流れ状態、陽極におけるガス発生に起因
した電解液のエアレーション度、電流密度等がある。

まず初めに、明らかに重要と認められるパラメータに関
して、即ち電極間の定平行性および電圧降下に関しては
、ラジアル槽として知られていることを導入し改善する
ことによって、非常に有効な答えが得られる。実際、こ
れらの装置では、大型の回転ドラムを電解液の中に部分
的に浸漬させ、被メツキ金属ストリップは同ドラムの潜
没部に密接していて、その部分と共に移動させている。

ドラム表面から僅かな距離をおいて陽極があり、電解液
はドラムと陽極の間、即ちストリップと陽極の間の空間
を進むようになっている。ストリップはドラムの潜没表
面に対ししっかりと保持されるので、ストリップと陽極
との間に一定の距離を維持する問題は解決されている。

次に、ドラムが電ヤ一 導体として働くことができる式、或いは給電ローラを、
ストリップが電解液に進入する点の極く近くで、そのス
トリップに接触して位置決めすることができるのかのい
ずれかであり、この方法で、電圧降下の問題も克服され
ている。

しかしながら、その他の問題、特に電解液速度とエアレ
ーションに関する問題は、最近それなりに認識されるよ
うになったものの、満足し得る解決策は未だに見い出さ
れていない。

メッキの品質、並びに合金電着の場合にはその組成の均
一性は、ストリップと電解液との相対速度の均一性に依
存することは、既に証明されている。非常に高品質の被
膜を得るには、電流密度ど電解液乱流との間に所定の関
係を維持しなければならないことも、最近認識されるよ
うになった（１９８５年７月１８日付のイタリー特許出
願第４１１３７１−Ａ／８５号参照）。

全てのこれらの制約は、公知技術に関する既存の資料や
提案が、必要とされるプラントやプロセスの極めて複雑
な性質を、またそれに関連するコストを正当化するに十
分に高い品質の製品が得られることを保証するにはまっ
たく不適当であったことを意味している。

事実、産業用電気メッキのために適正なメッキ槽長さを
確保するには、非常に大きな直径、例えば直径２虞のド
ラムを持つことが必要であるが、その結果潜没ドラム半
部分の周長は約３１１となり、これは電解液の規則的な
定流をメッキ槽内に得るには長ずざるものである（スト
リップは幅１．８３１はどであり、かつ両電極間の空間
は大抵６〜８ｘｍかに ら２．５〜３ＣＩＩＩの範囲であること全留意すれば）
。更に、大きすぎる長さのために、陽極で必然的に発生
するガスを効果的に分散させることはできない。

これらの困難を克服するために、電解液は、ドラムを収
容しているタンクの最底部に供給され、ドラムの母線に
垂直な方向でその円筒面にかぶさって上昇する２つの流
れに分割されている。しかし、一方の側面では電解液は
逆方向に移動するストリップに会うものの、他の側面で
は両者は同方向に移動して会うために、この装置ですら
も、なお満足できるものではない、即ち一定の相対速度
であるべきだとする要件は明らかに重要視されてはいな
いのである。

そこで、電解液を包含した多数の室でドラムを取り囲み
、電解液の移動を室ごとに行なう装置について提案され
ている。この設定は、非常に複雑かつ釣り合をとるのが
困難に思えるが、いずれのプラントでも故障のない操作
を確立するようにも思える。

また、ストリップと電解液との相対速度の所望の均一性
が得られるように、ドラムを廻る２つの電解液流れの一
方を底部から、他方を頂部から供給するプラントについ
ても提案がなされている。

しかしながら、この解決策では、ストリップに電流を供
給するためにドラムを使用しなければならないので、こ
れもまた多くの理由から満足できる解決策とは思われな
い。代わりに、ドラムの上流および下流側で、ストリッ
プに接する圧力ローラを通じて電流を供給する場合には
、電解液が底部から頂部に流れる区間では、電流がスト
リップに進入する点、即ち電圧降下が最小で、ガスの集
中と最小電圧降下の平衡化した作用が相互に補償する点
の近くに、陽極ガスの最大発生が起こることは確かであ
る。しかしながら、他の区間では、反対の手植が生じ、
最大のガス集中が存在する、即ちここではストリップに
最大電圧降下が存在している。従って、これら二区間に
おける析出プロセスは異なった状態の下で起こっている
ので、析出物も゛また異なり、完成製品には全般的な品
質の低下があることは容易に理解されよう。

次に、ラジアル槽装置はストリップの一方の側面、即ち
ドラムに接していない方の側面をメッキできるだけであ
ると言う事実が存在している。しか８、市場は、相当な
品質の両面メツキストリップを求めているのである。そ
の結果、ストリップを１８０°　回転させて、最初の方
向とは逆の方向に、同一群のメッキ槽或いは並列群のメ
ッキ槽内を走行させて両面をメッキするラジアル電気メ
ツキプラントが建設されている。しかしながら、該プラ
ントの第２区域は両面ストリップを必要とするときだけ
稼動するために、この最後の解決策も経済的には満足で
きないものである。更に、第２の面をメッキする際の流
れ状態は、最初の面を被覆するときとは逆であり、既に
言及した最終製品の品質に及ぼす不利な作用の全てのも
ゆとなっている。

得られる製品の品質を最高なものにするにはと言う質問
に対し満足な解答を見い出ださないままに、ストリップ
と電解液間の往復移動の可能性並びに電流を被メツキス
トリップに供給する可能性について以上述べてきたが、
現在の処では、ラジアル槽電気メッキ装置は品質が劣っ
ていて一定ではない製品を容認するものと決めていない
とすれば、この関連装置は特定の限定されたプロセス条
件下では利用できることは明らかである。

発明の目的 従って、本発明の特定目的は、様々な操作条件キ装置を
提供することである。

発明の概要 この目的に対し、−他の条件が等しく（か、つ、電解液
がある速度を有し、その結果流れが十分な乱流であると
すれば）−高電流密度で最適な品質の被膜を達成するた
めには、ストリップと電解液。

との間にある相対速度が存在しなければならないが、こ
の相対速度の絶対値のみが重要であって、ストリップに
対する電解液流れの方向は重要ではないと言う観察に本
質的に基づいた構造上の解決策が、本発明ζこよって、
示唆された。

従って、この概念によって、メッキプロセスの収率並び
に全体効率を確立するのに都合のよい方向に、電気メツ
キ帯域内の電解液流れを指向することのできるラジアル
槽電気メッキプラントに関しまったく新しい見通しが開
発されることになった。

すなわち、電解液の方向および速度を容易に制御できる
ように電解液を循環させる手段の配置に関する特別な示
唆から成る技術革新が確立したのである。

それ故に、本発明の特定役目的は、 水平軸回転ドラムであって、その円筒面に接する被メツ
キストリップを引っばる回転ドラムと、前記ストリップ
によって、１つには頂部から底部ヘー降下用みぞとして
周知−１もう１つは底部から頂部へ一上昇用みぞとして
周知−縦走される２つのみぞを前記ストリップ表面と共
に形成するように、前記ドラムの前記円筒面に面し、対
になって配置された数組の電極であって、前記電極は幾
らかの距離をおいて下向きに終端すると共に、前記降下
用および上昇用みぞの中を電解液が圧送流通できるよう
に前記電極装置の低端部に設置された少なくとも一対の
導管で終結している電極とを備えたラジアル槽電気メッ
キ装置において、６対の前記導管は前記導管の夫々の内
に配置したエゼクタに給液し、前記電解液を前記降下用
および上昇用みぞを通じて前記みぞの上方に設置されへ
前記みぞに連通しているタンクから吸入する管状手段を
有しており、前記導管の夫々は前記エゼクタが作動して
前記電解液を前記導管から前記降下用および上昇用みぞ
を通じて前記タンクに圧送する方向とは反対の方向に前
記電解液を給液する手段を有すると共に、前記上昇用お
よび降下用みぞの中の前記電解液流れが確定された方向
で、かつ所望の速度にあることを確立するための協働手
段で終結していることを特徴とするラジアル槽電気メッ
キ装置、にある。

前記対の夫々のエゼクタは、一方または両方のエゼクタ
或いは両方のエゼクタに給液できるように、それとも両
方のエゼクタに給液できないように、三方弁を通じ同一
の給液器によって給液されるのが好ましい。

上昇および降下用みぞ両者内の電解液流れの方向および
速度を相互に独立に調整するために、また実際的なプロ
セス条件を適合させるために、本質的に三方弁から成る
適当な手段と、必要なポンプの流れを調整する手段と、
それに流れ制御弁が設けである。好ましくは、前記導管
は前記エゼクタの下流の三方弁と、前記三方弁に連結す
るパイプとによって相互連結され、また前記パイプはエ
ゼクタに給液する三方弁に対して、可及的なバイパス機
能も有している。

発明の実施例 以下、本発明を第１図および第２図に示す実行可能な二
実施例を通じ詳細に説明するが、これらの実施例は真に
例示するためのものであって、本発明やその特許請求の
範囲を限定するためのものではない。

第１図では、袖のまわりを回転するドラム１がストリッ
プ２を引っばっているので、ストリップ２は陽極４とド
ラムｌの間のみぞ６の降下路を、次いで陽極３とドラム
１の間のみぞ５の上昇路を進むように、矢印の方向に移
動している。給電用ローラは符号４１および４２で示す
。電極３および４は、底部で導管８および９にそれぞれ
連結し、また上部では、導管３５および３６を経て到着
する電解液のための液受区域２３および２６を画定して
いる分離用邪魔板兼溢流板３８および３９を備えたタン
ク２２および２５に連結している。液受区域２３および
２６内の乱流や同区域からの飛散は素板２４および２７
によって遮断している。

図示の流れ図によれば、相互連通している上部タンク２
２および２５は、新しい電解液をタンク２８からＴ字管
４０、制御弁４３およびパイプ３５を経て送出するポン
プ２９によって満たされている。この方法では、みぞ５
もまた電解液で満たされている。ポンプ３０も同様新し
い電解液をタンク２８からパイプ１３を経て三方弁１２
に送出している。三方弁１２は、図示の位置では、エゼ
クタ１０に給液していて、エゼクタＩＯは次いで導管８
を通じ、新しい電解液を液受区域２３からみぞ５を経て
吸入している。弁１４が、図示の位置にある場合、エゼ
クタ１０の一次液は導管１６を経て放出され、その二次
液は導管８を経て吸入される。

この様態では、本装置の右側、即ち上昇用みぞ５の部分
が付勢されて作動状態にある。

本装置の左側、即ち降下用みぞ６の部分は、次に、下記
の方法で活動下作動状態となる。

ポンプ２９によって送出された電解液は、Ｔ字管４０に
到達し、その一部がパイプ１９に送られ（流景は制御弁
４４によって調整されている）、更にこのパイプＩ９を
経て三方弁３２に送られる。三方弁３２は、図示の位置
では、電解液をエゼクタ１１の作動方向とは逆の方向に
パイプ３４および三方弁１５によって導管９内に送出し
ており、同導管９からは、電解液はみぞ６および液受区
域２６を上昇し、溢流板３９によってそこから流出し、
そして導管２０を経てタンク２８へと送出されている。

実際問題として、タンク２８は、電気メツキ槽から戻っ
た電解液を単に貯蔵するだけでなく、これを精製する−
例えば、陽極３および４で必然的に生ずるガスを除去す
る−　と共に電解液の最適組成やｐＨを回復させるため
の一連のタンクおよび装置から構成されていることに注
意されたい。

添付図面第１図は、電解液とメッキ用ストリップゐ（相
互に逆流状態で進んでいる流れ図に関する。

しかしながら、弁１２．１４．１５．３１および３２の
設定を適当に変えることによって、所望の電解液流れ状
態をみぞ５および６の中に確立し得ることは容易に理解
される処である。

従って、例えば、両面メッキ製品を得る必要が４、ある
とすれば、ストリップを適当な装置によって１８０°　
回転させ、これまで説明してきた方向とは逆の方向でメ
ッキ槽内に通せばよい、即ちこの場合、やらねばならな
いこトぼ、弁１２．１４．１５．３１および３２の設定
を逆にし完全な逆流の流れを維持することだけである。

しかるに、上述の説明は、自から明らかなプロセス要件
および／または製品の品質要求を満足させる゛ために本
発明が提案した可能性については述べ尽くしていない。

事実、優れた品質の被膜を得るためには、流体の流れ状
態（乱流）と使用する電流密度との間に所定の関係を維
持しなければならないことは、既に述べている。

電解液とストリップとの間の最適相対速度は、電解液に
とっである速度を持つことが必要であるために、循環が
もっばら逆流であれば、２ｍ／ｓであることを、使用し
た電流密度と本装置の全体特性とが予定していると仮定
すれば、最大許容ストリップ速度は約１．５ｍ／ｓはど
の比較的低いものである。しかしながら、かかる条件下
では、電解液速度のために陽極で生ずるガスの十分な希
釈ができないので、プロセス効率は、製品品質がそうで
あるように低下することになる。この場合（第２図）に
は、降下用みぞ６において、電解液の循環がストリップ
２と同方向であるへきであるが、ただし絶対的な所望の
相対速度値を維持するに充分な高速度でなければならな
いことで十分である。

第２図に示す配置の場合、ポンプ３０によって圧送され
た流体が弁１２を経て両エゼクタｌＯおよび１１に供給
され、タンク２２および２５から来る電解液を導管８お
よび９を通じて吸入するように、三方弁１２．１４．１
５．３１および３２の設定を選ぶことによって、操作は
行なわれる。図示の装置では、三方弁３１と３２は、電
解液をポンプ２９を経てタンク２２および２５に直接供
給できるように設定されている。

お支かりのように、この配置によって、電解液の応差集
束流れを確立することができる。

しかしながら、最近の電気メッキ・プラントでは、スト
リップ速度は２１７８以上を採用することがあたりまえ
となっているので、ストリップと電解液との間の上述の
相対速度を含むこれらの条件の中では、できる限り最良
の品質の製品を得る＋１ ことは、明らかに、決して実行し得ること鴎で城ない。

このような場合、電解液をストリップと同じ方向に十分
な高速度で両方のみぞに送出して、所望の相対速度を維
持すれば、十分であろう。

他に可能な装置としては、応差拡散流れが得られるよう
にした装置がある。すなわち、この場合には、電解液は
エゼクタｌＯおよび１１が作動する方向と逆の方向で導
管８および９両者に送出される。

従って、本発明によれば、幾つかの三方弁の設定を変え
るだけで、所望の、或いは必要な電解液全ての場合に最
高品質の製品が得られることは、明らかである。

最後に、本発明を利用する更に別な方法がある。

ｆｌり 多数のメッキ槽をライン膏排除することなく一排除はコ
イラ装置の適正位置を維持する間は困難であるー、関連
の本装置によって非常に薄い被膜を製造する必要がある
とすれば、唯一個のエゼクタ、例えば符号１０のエゼク
タだけを利用し、締切弁３７を閉弁し、そして導管８か
ら来る電解液がパイプ１６および１７を通って導管９を
直接上昇するように、弁１５および１４を設定して、電
流密度を、それ故メッキ槽内の電解液の流量を低減させ
ることで十分である。

なお、注意すべき最後の点は、部品７の働きであるが、
この部品７はみぞ５および６の間に分離用空間を形成す
るものである。部品７のドラムに面した表面は、電極３
および４の表面よりもドラムに対し密接している。この
表面は、高圧の導管から低圧の導管に漏出する流体の圧
力降下を著しく増大させるように非常な粗面にもなって
いる。

この方法では、圧力が高い方の枝管内の流量の２０％未
満にも等しい漏出流量が記録されている。

以」二、幾つかの形態の実施例を参照して本発明を説明
してきたが、ここに述へた本発明の範囲を逸脱すること
なく、変更や改善を行ない得ることは当業者にとって理
解されるであろう。

発明の効果 本発明のラジアルＷＩ電気メッキ装置は、回転ドラムと
対をなす電極との間に電解液が圧送流通する上昇用およ
び効果用みぞを形成したラジアル槽装置に対して、内部
にエゼクタを配置した一対の導管で両みぞを連結すると
共に三方弁とペイプによって導管を相互連結してなる電
解液循環手段を配置した構造であるので、みぞ内の電解
液の方向および速度を三方弁等の設定を単に変えるだけ
で容易に制御することができるために、高電流密度で高
品質の被膜が得られ、更に両面メッキの場合にも経済的
にメッキを行うことのできる優れた電気メツキ装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるラジアル槽電気メッキ装置の一
実施例を示す略図である。 第２図は、本発明によるラジアル槽電気メッキ装置の他
の実施例を示す略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水平軸回転ドラムであって、その円筒面に接する被
   メッキストリップを引っぱる回転ドラムと、前記ストリ
   ップによって、１つには頂部から底部へ、もう１つは底
   部から頂部へと縦走される２つのみぞ（前者は降下用み
   ぞ、後者は上昇用みぞとして周知）を前記ストリップ表
   面とともに形成するように、前記ドラムの前記円筒面に
   面し、対になって配置された数組の電極であって、前記
   電極は幾らかの距離をおいて下向きに終端すると共に、
   前記降下用および上昇用みぞの中を電解液が圧送流通で
   きるように前記電極装置の低端部に設置された少なくと
   も一対の導管で終結している電極とを備えたラジアル槽
   電気メッキ装置において、各対の前記導管は前記導管の
   夫々の内に配置したエゼクタに給液し、前記電解液を前
   記降下用および上昇用みぞを通じて前記みぞの上方に設
   置され前記みぞに連通しているタンクから吸入する管状
   手段を有しており、前記導管の夫々は前記エゼクタが作
   動して前記電解液を前記導管から前記降下用および上昇
   用みぞを通じて前記タンクに圧送する方向とは反対の方
   向に前記電解液を給液する手段を有すると共に、前記上
   昇用および降下用みぞの中の前記電解液流れが確定され
   た方向で、かつ所望の速度にあることを確立するための
   協働手段で終結していることを特徴とするラジアル槽電
   気メッキ装置。 ２　前記各対の前記エゼクタが三方弁を通じ同一の給液
   器によって給液されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のラジアル槽電気メッキ装置。 ３　前記導管は、前記エゼクタの下流に位置する三方弁
   によって、かつ前記三方弁を連結するパイプによって相
   互連結されており、また前記パイプは前記エゼクタに給
   液する前記三方弁に対し可及的なバイパス機能も有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２
   項記載のラジアル槽電気メッキ装置。