JPS63317698A

JPS63317698A - 電気めっき液の金属イオン濃度と水素イオン濃度の制御装置

Info

Publication number: JPS63317698A
Application number: JP15423387A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 小林　鉄也
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1987-06-20
Publication date: 1988-12-26

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〕本発明は電気めっき液の金属イオン濃度と水素イオン濃
度をコントロールする装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電気めっきは金属塩を溶解させた水溶液や非水溶液から
電気分解により陰極丘に金属隻を析出させるもので、め
っきする金属を陽極として用いることによりめっき液に
金属の補給が行なわれている。

例えば、代表的なめっきである電気ニッケルめっきでは
、第３図に示すような、めっき槽２１、金属ニッケル板
からなる可溶性陽極２２、被めっき物である陰極２３及
び一定の通電量の直流電流を供給する整流器２４から概
略構成される電気ニッケルめっき装置が一般的に用いら
れている。なお１図中、２５はめっき液を示す。

めっき液の組成は一般的に次のものが使用される。

硫酸＝ッ’７／Ｌｚ（ＮｉＳＯ４＊８Ｈ２０）　　２Ｂ
Ｏｆ２０ｇ／４１塩化ニッケル（ＮｉＣＩｚ・８Ｈ２０
）　　４５±１０ｇ／ｌホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）　　　　
　　　　４０±５ｇ／　１その他に、めっき液の水素イ
オン濃度をＰＨ３，８ないし４．２の範囲内に調整する
ための適当量の硫酸又は塩酸、そして更に他の目的の添
加物。

該めっき液により上記の電気ニッケルめっき装置を用い
て一定の通電量で通電すると、可溶性陽極と陰、極では
次の反応が起こる。

可溶性陽極　Ｎｉ＋　５Ｏ４−−−２ｅ−−ｐ旧Ｓｏ、
　・（イ）Ｎｉ＋２ＣＩ２−２ｅ−−＋旧０１２−（ロ
）陰　　極　　　　　Ｎ；″”＋２ｅ　　　　　　　＝
Ｎ！　　　　・・　（ハ）２Ｈ＋＋　２ｅ−→）ｌ、、
↑　・・・（ニ）上記の式において、可溶性陽極におけ
る（イ）、　（ロ）式で示されるニッケルの溶解効率は
、通常、はぼ１００％であるが、陰極では（ハ）式で示
されるニッケルの析出効率は９７％程度であり、　（ニ
）式で示される水素ガスの発生が３％起こる。したがっ
て、めっき液中にはニッケルイオン（Ｎ；　＋＋　）が
漸増する。また、（ニ）式で示されるように水素イオン
が水素ガスとなることにより水素イオン濃度が低下、即
ちＰ）ｌ値が上昇する。

そのため、めっき作業中、絶えず、ｐＨ値を測定し、そ
の結果によって硫酸等を加えてｐＨ値を上記のｐ）１３
．８〜４．２の管理範囲内に調節している。また、増加
したニッケルイオンはめっき液が被めっき物に付着して
汲み出されることにより排出されている。

なお、ＰＨの調節装置としては、ｐＨ：Ａ整剤を添加す
ることによりｐＨを自動制御するｐＨ７Ａ節装置が特開
昭５８−５８１８９号で開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したようにｐＨを調節するために硫
酸や他のｐＨ調整剤を投入すると、めっき液中にそのよ
うなｐＨ調整剤が増加してしまう問題がある。

また、ニッケルイオンの漸増に関しては、最近、公害、
省資源対策として、めっきされた品物に付着して系外に
排出されていためっき液をほぼ完全に回収するため、そ
の漸増するニッケルイオンのためにめっき液濃度が増加
し、再結晶化の問題がある。

本発明は上記の問題点を解決するためのちので、ｐＨ調
整剤の使用を低減でき、電気めっき液の金属イオン濃度
と水素イオン潤度を容易にコントロールすることができ
る装置を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電気めっき液の金属イオン濃度と水素イオン濃
度の制御装置は、可溶性陽極を備えた電気めっき装置に
用いるためのものであって、電気めっき液の水素イオン
濃度を測定する水素イオン濃度測定器と、該めっき液の
電解を行う不溶性陽極と、全めっき通電量は変えずに、
水素イオン濃度に応じて少なくとも不溶性陽極の通電電
流を制御する電流制御器とからなることを特徴とするも
のである。

本発明において、めっき液の水素イオン濃度の測定はめ
っき槽のめっき液中に電波が流れているため、該めっき
液を別の槽に汲み出して電気的に絶縁した状態で測定す
ることが好ましいが、電流が流れているめっき液の水素
イオン濃度を測定することができる型式の水素イオン濃
度測定器ではめっき槽のめっき液を直接測ってもよい。

〔作　用〕

めっき槽と、可溶性陽極と、陰極と、直流電流を供給す
る整流器で構成される電気めっき装置において、整流器
に不溶性陽極を接続し、不溶性陽極と整流器の間、又は
それに加えて更に可溶性陽極と整流器の間に電流制御器
を接続し、電気めっきを行う。

その際、水素イオン濃度測定器によって、めっき液の水
素イオン濃度を測定し、その水素イオン濃度に応じて電
気信号をＴＷ、流制御器に送る。電流制ｕ４器は、全体
のめっき通電量は変えずに、その信号によって不溶性陽
極、又は不溶性陽極と可溶性陽極の通電量を制御する。

例えば１価の金属Ｍｅを、硫醜塩及び塩酸塩を用いてめ
っきすると、電極では次の反応が起きる。

可溶性陽極２Ｍｅ＋５Ｏ４−−−２ｅ−＋ＭｅｚＳＯ４（イ′）Ｍ
ｅ＋　ＣＩ−−ｅ−＋ＭｅＣ１（口′）陰極にｅ”＋ｅ−→Ｍｅ　　　　　　　　　　　　　（ハ′
）２Ｈ”　＋２ｅ−−＋Ｈ２↑　　　　　　　　　（ニ
）全通重量は変えないため、陰極の反応は一定である。

したがって、　（ニ）式の反応により水素イオンＨ＋が
消費され、ｐＨ値が増大し、　（ハ′）式の反応により
金属Ｍｅが析出する。一方、可溶性電極では　（イ′）
（口′）式の反応により金属）Ｉｓが溶解し、めっき液
中へ金属イオンＭｅ　　が供給されるが、　（ハ′）式
の反応より消費される金属イオンＭｅ＋より　（ニ）式
の反応の分だけ供給量が多く、したがって金属イオンＭ
ｅ＋が漸増する。

他方、不溶性陽極では次式：％式％（）の反応が起きる。　（へ）式の反応はあまり起こらず、
　（ホ）式の反応が主に起きるため、酸（Ｈ＋）が供給
され、ｐＨ値が減少する。また、全通電量が一定である
ため、不溶性陽極へ通電すると、その分、可溶性陽極へ
の通電量が減少し、金属イオンＭｅ＋の供給が減少する
。その結果、電気めっき液中の金属・ｆオンＭｅ＋と水
素イオンＨ＋の濃度をコントロールすることができる。

〔実施例〕

本発明を実施例により図面を参照して説明する。

実施例１本実施例は本発明を電気ニッケルめっきに適用したもの
である。その装置は、第１図に示すように、めっき槽ｌ
とｐＨ測定槽２を有し、めっき液３はめっき槽ｌからめ
っき槽１に設けられたオーバーフロ一槽１２を経てＰＨ
測定槽へ落下し、次いでめっき液のろ過機用のポンプ４
によってめっき槽ｌへ戻されて循環し１両槽のめっき液
が電気的に絶縁されている。そして。

めっき槽１のめっき液３にはフェライトからなる３本の
不溶性陽極８、ニッケル金属板からなる可溶性陽極９及
び被めっき物かりなる陰極１０が浸漬され、その不溶性
陽極８は電流制御器６を介し、可溶性陽極９は直接、一
定の直流電流を供給する整流器１１のプラス側に接続さ
れ、陰極１０は該整流器１１のマイナス側に接続されて
いる。一方、ｐＨ測定槽２にはｐＨＪ１１定器５が取り
付けられ、該ｐＨＪ１１定器５から測定により得られた
ｐ）Ｉに応じた電気信号が電流制御器６に送られるよう
になっている。

めっき液として、次の組成のものを用いる。

硫酸ニッケル（旧５ｏ４−６Ｈ２０）　　２８０±２０
ｇ／ｌ塩化ニッケル（ＮｉＣ１２−ＯＨ２０）　　４５
±１０ｇ／交ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）　　　　　　　　　
４０±　５ｇ／ｌその他に、めっき液の水素イオン濃度
をｐＨ３，８ないし４．２の範囲内に調整するための適
当酸の硫酸、並びに平滑剤、光沢剤、応力減少剤及び界
面活性剤。

めっき液３のｐＨが３．８ないし４．２の範囲内におい
て、整流器１１によって可溶性陽極９に一定の通電量で
通電する。すると電極では次の反応が起きる。

可溶性陽極　ｓｒ＋ｓｏ、−−２ｅ−＋Ｎｉ５０４−・
（イ）Ｎｉ＋　２０１２−２ｅ　　→ＮｉＣｌ２　　・
・・　（ロ）陰　　極　　　　　Ｎｉ＋＋＋２ｅ−−＋
Ｎｉ　　　　・・・（ハ）２Ｈ”　＋　２ｅ−”　Ｈ２
↑　・・・（ニ）したがって、　（ニ）式の反応により
水素イオン濃度が低下し、　ｐＨ値がと昇するとともに
、（ニ）式の反応が起きる分だけ、　（ハ）式で示され
るニッケルの析出が減少し、めっき液３中のニッケルイ
オン濃度が漸増する。それと同時にめっき液３のｐＨを
ｐＨ測定器５によって測定し、ｐＨに応じた電気信号を
電流制御器６に送る。電流制御器６では、ある一定のｐ
Ｈにおいて不溶性陽極８を整流器１１に接続する。モし
てｐＨの上昇に従って接続する不溶性陽極８の本数を増
やす、不溶性陽極８では電解電流が流れ、次式の反応が
起きる。

２Ｈ２０＋　２ＳＯ４−−−４ｅ−−４０２ｔ　＋　２
Ｈ２ＳＯ，ｉ　　　（ホ）２Ｃ１−−２ｅ−→Ｃ１２↑
　　　　　　（へ）しかし、　（へ）式の反応はあまり
起きず５主として（ホ）式の反応が起き、酸（Ｈ＋）が
供給され、ｐＨ値が減少する。また、全通重量が一定で
あるため、不溶性陽極８を接続すると、不溶性陽極８へ
電流が流れる分だけ、可溶性陽極９への通電量が減少し
、ニッケルイオンの供給量が減少する。不溶性陽極８へ
の通Ｍ１着は電流制御器６による整流器１１への不溶性
陽極の接続本数、即ち接続面積の増大に従って増大する
。

上記の不溶性陽極８への通電によりＰＨが低下したら、
不溶性陽極の接続本数を減らす、このようにしてｐ）Ｉ
を３．８ないし４．２の管理範囲内にコントロールする
。その結果、めっき液中のニッケルイオン濃度もコント
ロールされる。

なお、本実施例では不溶性陽極としてフェライトを用い
たが、白金、酸化鉛又は黒鉛などを使用することができ
る。

実施例２本実施例は不溶性陽極と可溶性陽極への通電ｉを制御す
るためのものである。

本実施例で使用する装置は、実施例１と同様にオーバー
フロ一槽１２を取り付けためっき槽１、ｐＨ測定槽２及
びポンプ４を有し、実施例１と同様にめっき液３が循環
し、めっき槽１とｐＨ測定槽２のめっき液が互いに電気
的に絶縁されている。めっき槽１のめっき液３申には実
施例１と同様の不溶性陽極８、可溶性陽極９及び陰極１
０が各々１本ずつ浸漬され、可溶性陽極９は主整流器１
１ａのプラス側に電流制ｇＩｌ器６ａ紮介して接続され
、不溶性陽極８は副整流器１１ｂのプラス側に上記電流
制御器６ａを介して接続され、陰極ｌＯは主整流器１１
ａと副整流器ｔｔｂのマイナス側に接続されている。一
方、ＰＨ測定４６２には実施例１と同様にｐＨ測定器５
が取り付けられ。

ｐＨＩ定器５からの信号がＬ記電流制御器６ａに送られ
るようになっている。

めっき液３の組成を実施例１と同様の組成としてめっき
を行う、全体のめっき通電量は一定とし、可溶性陽極９
と不溶性陽極８への通″１１を量の振り分は比率を、め
っき液３のｐＨ値に応じて予め設定しておき、　ＰＲ測
定器５からのｐＨ値に応じた信号により電流制御器８ａ
でその通電量の振り分は比率に従って可溶性陽極９と不
溶性陽極８へ通電する。

通″ｉｒＬ量は、可溶性陽極側は、主整流器通電量二全めっき通電量−（全めっき通電看×
撮り分は比率）で表わされ、不溶性陽極側は。

副整流器通電量＝全めっき通電、ｌｘ振り分は比率で表わされる。

上記の振り分は比率はｐＨ管理範囲内の中央値のｐＨに
おいて、　（ニ）式の水素イオンが消費される反応効率
（０，０３％）とし、　ｐｌ（の増大に従って増大する
ように設定しておくことにより、（ホ）式で示される水
素イオンがほぼＬ肥効率で生成されるため、はぼ一定の
ｐＨとなり、たとえｐＨが上昇しても、水素イオンの生
成が増大してＰＨが低下するため、常にＰ）ＩをｐＨ管
理範囲内にコントロールすることができる。また、その
結果、ニッケルイオン濃度も常に一定の範囲内にコント
ロールされる。

〔発明の効果〕

本発明の電気めっき液の金属イオン濃度と水素イオン濃
度の制御装置は、−上記構成としたので、電極反応によ
りｐＨを調節するため、硫酸などのｐＨ調節剤の使用を
削減することができ、ｐＨ’及び金属イオン濃度を容易
にコントロールできる。更に、ｐＨ調節作業が削減され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の電気めっき装との構成図、第２図は本発明の実施例２の電気めっき装置の構成図、第３図は従来の電気めっき装置の構成図を表わす。図中、３・・・めっき液　　　　５・・・ｐ　ＨｉＭＩＩＩ定
器６・・・′１！流制御器　　　８・・・不溶性陽極９
・・・可溶性陽極　　　１０・・・陰極第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

可溶性陽極を備えた電気めっき装置に用いるためのもの
であって、電気めっき液の水素イオン濃度を測定する水
素イオン濃度測定器と、該めっき液の電解を行う不溶性
陽極と、全めっき通電量は変えずに、水素イオン濃度に
応じて少なくとも不溶性陽極の通電電流を制御する電流
制御器とからなることを特徴とする電気めっき液の金属
イオン濃度と水素イオン濃度の制御装置。