JPH0125839B2 - - Google Patents

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JPH0125839B2
JPH0125839B2 JP57188172A JP18817282A JPH0125839B2 JP H0125839 B2 JPH0125839 B2 JP H0125839B2 JP 57188172 A JP57188172 A JP 57188172A JP 18817282 A JP18817282 A JP 18817282A JP H0125839 B2 JPH0125839 B2 JP H0125839B2
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JP
Japan
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bath
ratio
anode
ions
self
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JP57188172A
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English (en)
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JPS5980789A (ja
Inventor
Takeshi Ataya
Masaru Sagyama
Akira Tochi
Masaru Namatame
Tatsuro Anami
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明はNi―Zn合金電気めつき鋼板の製造
方法に関する。 近年、めつきの用途の多様化に伴い、Zn等の
単一めつきではなく複数の金属による合金電気め
つきが開発され、その中の一つとしてNi―Zn合
金電気めつきが知られている。 このNi―Zn合金電気めつきの鋼板を製造する
場合、めつき浴中のNiおよびZnイオンの全量に
対するNiイオンの比率(以後浴中Ni比率という)
が皮膜中のZnおよびNiの全量に対するNiの比率
(以後皮膜中Ni比率という)に大きく影響を与え
る。耐食性に優れた皮膜中Ni比率は10〜15%で
あり、これを得る浴中Ni比率は50〜75%である
ので、連続操業時では適切な浴濃度管理を行なう
必要がある。皮膜中Ni比率に影響をおよぼす要
因は種々あるが、最も大きな要因となるものは浴
中Ni比率であり、たとえば流速1m/sec以上、
電流密度30〜60A/dm2、PH1〜2においては浴
中Ni比率が50%および70%では皮膜中Ni比率は
それぞれ10%および15%となる。めつき浴中の金
属イオンのバランスは、ストリツプへの電着で持
ち出される量と、浴中へ供給される金属イオンの
量が保たれなければならない。つまり皮膜中Ni
比率10〜15%を維持するために、浴中Ni比率を
50〜75%に保つ必要がある。 いま仮りにアノードをすべてZn自溶性アノー
ドとした場合、皮膜中に電析されるZnの量はア
ノードより溶解する量より少ないため、浴中の
Znイオンの量は経時的に増加する。一方、Niイ
オンの補給はなされないため電析により浴中Ni
量は減少し、浴中Ni比率は減少してしまう。 そのため、特開昭55−110796号に示すように
ZnアノードとNiアノードとを適当に組み合わす
ことにより浴バランスを維持する方法もあるが、
NiはZnに比べ融点が高く、廃アノードからのア
ノード鋳造に大がかりな設備が必要となる問題が
ある。またNiアノードは電解中、不均一に溶解
するため金属状スラツジが生成し、これがめつき
浴中に入り込みストリツプへの押し疵となる。 このようにNiアノードを使用することはコス
ト上、製品品質上問題が多い。 また上記した金属状スラツジは亜鉛アノードだ
けを用いた場合にも生じ問題となる。即ち亜鉛ア
ノードを用いると電解中のアノード表面にニツケ
ルがZn0+Ni2+→Zn2++Ni0の反応のため置換め
つきされ、それが金属状スラツジとなり、めつき
浴中に入り込みストリツプ表面に付着してコンダ
クタロールによりつぶされ、押し疵となる。この
金属状スラツジはNiが主成分であり、非常に硬
く、このスラツジによる押し疵は製品品質上、極
めて重大な欠陥となる。 これら自溶性アノードの欠点を避けるために不
溶性のアノードだけを用いて浴中への金属イオン
の供給は外部から行う方法も考えられる。 この金属イオンの供給法としては、金属を溶解
させる方法と、金属塩の形で補給する方法が考え
られるが、前者では金属の溶解速度は電着により
系外に持ち出される速度より遅いので、後者の方
法が実用的と考えられる。しかし金属塩の形で補
給する方法についても、例えば硫酸ニツケル、硫
酸亜鉛等を用いると、金属分だけが電着によつて
持ち出され、硫酸根がめつき浴中に蓄積されてく
る。したがつてこれを避けるためには、めつき浴
中に蓄積されないようなアニオンを持つ金属塩を
用いる必要があり、これには炭酸ニツケル、炭酸
亜鉛等の炭酸根を持つた金属塩が有効である。な
ぜならば金属分が系外に持ち出された後の炭酸根
は水と炭酸ガスになるが、炭酸ガスは系外に排出
されるため、めつき浴中に蓄積されるアニオンは
ないからである。 しかし、一般に炭酸塩は金属または硫酸塩と比
べるとコストが高いため、このような不溶性アノ
ードを用いて炭酸ニツケル、炭酸亜鉛を補給する
プロセスはどうしても割高にならざるを得ない欠
点がある。 本発明は上記した問題点を解決するためになさ
れたもので、浴中の金属イオン量のバランスを保
つと同時にストリツプ表面に押し疵のない外観の
優れたNi―Zn合金電気めつき鋼板を製造し得る
方法を提供しようとするものである。 本発明においては、まず横型電解槽を用い、こ
の中を走行する鋼ストリツプに対向してその上下
側から所定の間隔を設けてアノードを設置する。
そして上側アノードは不溶性とし、下側アノード
の一部または全部をZn自溶性アノードとし、こ
のZn自溶性アノードからZnイオンを供給するも
のとする。ここでZn自溶性アノードと不溶性ア
ノードの比率は1:1、即ちZn自溶性アノード
の全アノードに対する比率r=1/2とするのが望
ましい。第1図はその説明図であり、図中Xは鋼
ストリツプ、1がZn自溶性アノード、2が不溶
性アノードである。また矢印はめつき液の流動方
向を示す。 ここで以上のように構成した理由は次の通りで
ある。 上述したようにZnイオンの補給はZnアノード
より行なえば高価な炭酸塩を使用しないでもよ
い。しかし使用するアノードをすべてZnとして
しまうと、浴中のZnイオンは経時的に増加する。
これはカソード側電解効率は80%程度であり、ま
たアノード側は、100%以上のためである。した
がつて浴中のZnイオン量を一定にするには一部
に不溶性アノードを使用し、Znイオンの増加を
防ぐ必要がある。 またZnアノードを用いた場合、前述のように
アノード表面に金属状のスラツジが生成し、電解
中にこれが浴中に入り込みコンダクタロールに巻
き込まれ、ストリツプに押し疵をつくつてしま
う。第2図に示すように金属状スラツジ10は
Znアノード1間の隙間に生成する。この部分は
電解に関与する割合が少なく(低電流密度)、ま
ためつき液の流動が弱く、よどんだ状態になつて
おり、浴中のNiイオンの置換反応が起こりやす
い。これを防ぐには隣接するアノード面を機械的
に研削し、隙間をあけないようにして、めつき液
の入り込みを防ぐ方法が有効であるが、もし一部
隙間ができスラツジ10が生成したとしても、本
発明のようにZnアノードをストリツプの下側に
配置すれば、スラツジが浴中でストリツプ上に落
下するのを防ぐことができる。 以上が本発明において、ストリツプ下側のアノ
ードのみをZn自溶性アノードとした理由である。 なお金属状スラツジの生成は、液のよどみ、低
電流密度の他、めつき浴の浴温も要因となつてい
る。本発明者らの実ラインテストの結果では、浴
温が60℃以上ではスラツジが生成し、押し疵が発
生しているのに対し、55℃以下では全く発生しな
い。したがつてめつき浴温は55℃以下とするのが
望ましい。 次にNi―Zn合金めつきの浴バランスについて
述べる。 皮膜中Ni比率をy%、浴中Ni比率をx%とす
ると実験的に次式が得られている。 y=0.2x(ただし50≦x≦75%、PH1〜2、流
速1m/s以上) …… 皮膜中Ni比率は式に示すように浴中Ni比率
で決まる。 浴中Ni比率は浴中のNiおよびZnイオンのトー
タル量に対するNiイオンの割合である。自溶性、
不溶性アノードの組み合せによつてストリツプへ
の電着で損失するZnイオン量のバランスをとつ
たとしても、Niイオンはアノードから補給でき
ないので、浴中のNiイオン量は減少し、同時に
浴中のH+イオンが増加するので浴PHは減少する。
本発明においてはNiイオンの減少分は塩基性炭
酸ニツケルを供給することにより補う。また、こ
れにより同時にトータルの金属イオン量(浴中の
Niイオン+Znイオン量)も一定に保つことがで
き、その結果、浴PHも所定の値に管理することが
できる。塩基性炭酸ニツケルは前述のように、ア
ニオンとじてめつき浴中に残るものはなく有利で
ある。 なお本発明では浴中のZnイオンは、Zn自溶性
アノードより供給されるわけであるが、自溶性ア
ノードの溶解効率(通電電気量による理論減少量
に対する実際の減少量の比)は浴PHに依存してお
り、次式の関係が実験的に得られている。 ηA=4Z2−64Z+222 …… ηA:アノード溶解効率% Z:浴PH したがつてストリツプへの電着で損失したZn
量は、式で示したようにPHをコントロールする
ことでアノードより補われる。 次にr=1/2の場合の皮膜中Ni比率10〜15%を
維持するためのPH範囲を求める方法を述べる。 皮膜中Ni比率y%、通電電気量Qクーロンと
すると、アノードより溶解するZn量 ηA/100×r×65.4/2×Q/96500 …… カソード側に電着するZn量(カソード電解効
率80%) 80/100×(1−y/100)×65.4/2×Q/96500…
… ,よりηA/100×r=0.80×(1−y/100)で
あ る。 ∴r=80/ηA×(1−y/100) …… また、不溶性アノード:自溶性アノード=1:
1であるから、 r=1/2 …… ,よりηA=80×(1−y/100)×2 …… また、このηAにおいて浴バランスを維持させる
ための浴PHZは次式で与えられる。 Z=8−1/2√34+A …… ,より皮膜中Ni比率yを維持するための
浴PHZは次式で与えられる。 Z=8−1/2√194−1.6 …… 式より皮膜中Ni比率yが10〜15%のときの
浴PHの計算値を第1表に示す。同様にしてカソー
ド電解効率85%のときの皮膜中Ni比率と浴バラ
ンスを保つための浴PHの値を第2表に示す。
【表】
【表】 第3図はこの結果を示すもので、自溶性アノー
ド比率r=1/2の場合の皮膜中Ni比率と浴PHの関 係を示している。電解中のPH変動は塩基性炭酸ニ
ツケルで調整され、同時にNi減少分も補われる。
今、仮りに浴中Ni比率が50%(皮膜中Ni比率10
%目標、カソード電解効率80%)、PHが1.40のA
点でラインスタートした場合、浴中のZn量が減
少していき、バランスライン上のB点、つまり浴
中Ni比率61.5%、皮膜中Ni比率12.3%で安定操業
がなされる。逆に、皮膜中Ni比率10%のものを
得るため、浴中Ni比率50%で維持するには、塩
基性炭酸ニツケルの添加量を少なくし、PHを1.33
のバランスライン上のC点まで下げることにより
安定操業がなされるわけである。 次にラインテストの実施例を示す。第1図に示
すような水平型ラインにおいて、ストリツプの上
下にそれぞれアノードを配置し、ストリツプの進
行方向に対し横から噴流を与えている。 実施例 1 自溶性亜鉛アノード比率:r=1/2(下側自溶 性亜鉛アノード、上側白金クラツド不溶性
アノード) スタート時PH :1.40 スタート時浴中Ni比率 :50% 浴温 :50℃ 電流密度 :50A/dm2 カソード効率 :80% そしてPH1.40(一定)に保つように塩基性炭酸
ニツケルを補給しながら操業を行つた。その時の
浴中Ni比率の経時変化を第4図に示す。 結果:スラツジによるストリツプへの押し疵なし 浴バランス浴中Ni比率61.5%で安定 安定時の皮膜中Ni比率12.3% 実施例 2 自溶性亜鉛アノード比率:r=1/2(上側自溶 性亜鉛アノード、下側鉛合金不溶性アノー
ド) スタート時PH :1.39 スタート時浴中Ni比率 :60% 浴温 :60℃ 電流密度 :50A/dm2 カソード効率 :80% そしてPH1.39(一定)に保つように塩基性炭酸
ニツケルを補給しながら操業した。この時の浴中
Ni比率の経時変化は第4図に示す通りである。 結果:スラツジによるストリツプへの押し疵発生 浴バランス浴中Ni比率60%で安定(PH
1.39) 以上のように本発明方法においては、高価な鋳
造設備を必要とし、また不均一溶解によりスラツ
ジが発生しやすいNi自溶性アノードを使用しな
いため、コスト低減、スラツジ発生の抑制が図れ
る。また高価な炭酸塩はNiイオンの供給のみに
使用するため、その使用量を少なくできる。更に
Zn自溶性アノードに生成する金属状スラツジに
よる押し疵の問題は、該Zn自溶性アノードを水
平方向に走行する鋼ストリツプの下側に設置する
ことにより抑制し得る等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の説明図、第2図は金属状
スラツジ生成の説明図、第3図はめつき浴PHと
Ni比率との関係を示すグラフ、第4図と第5図
は浴中Ni比率の経時変化を示すグラフである。 図中、1はZn自溶性アノード、2は不溶性ア
ノードである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 横型電解槽内を移送する鋼ストリツプに対向
    してその上下側から所定の間隔をあけてアノード
    を配置し該鋼ストリツプにNi―Zn合金を電気め
    つきするNi―Zn合金電気めつき鋼板の製造方法
    において、前記鋼ストリツプの上側から不溶性ア
    ノードを下側からZn自溶性アノードを配置して
    電解槽内めつき浴のZnイオンを該Zn自溶性アノ
    ードから補給し、かつNiイオンをNiの炭酸塩で
    補給しPHをコントロールしつつ電気めつきを行う
    ことを特徴とするNi―Zn合金電気めつき鋼板の
    製造方法。
JP18817282A 1982-10-28 1982-10-28 Ni−Zn合金電気めつき鋼板の製造方法 Granted JPS5980789A (ja)

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