JPH02217499A - 合金電気メッキの浴濃度制御方法 - 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］ 本発明は合金電気メッキの浴濃度制御方法に関するもの
である。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］合金電気
メッキ浴の浴濃度制御方法としては、例えば、特開昭５
８−１５１４８９号公報に開示されているごとく、メッ
キ浴中へ金属イオンを溶解補給する、又、特開昭５９−
２８６００号公報（特公昭６１−３６６００号）のごと
く、メッキ浴の一部を取出し、電解還元し、再度浴中へ
戻し、浴濃度を制御することが知られている。

このような浴濃度制御において、単純に分析値に応じて
補給するため、測定誤差による影響、あるいはメッキ液
中の濃度ばらつきによる影響を直接受け、長期に渡り通
性な濃度に制御することが困難であり、特に合金メッキ
製造の場合には、メッキ組成不良、メッキ密着性不良な
どのような、重大欠陥に至るという欠点をもつものであ
る。

本発明はこのような欠点を有利に解決するために成され
たものである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の特徴とするところは、メッキ通電量を測定し、
該測定値に基き金属イオン消費量を算出しメッキ浴中の
金属イオン、フリー酸、水の１種又は２種以上を調整す
ることを特徴とする、合金電気メッキの浴濃度制御方法
。

及びメッキ浴濃度を測定して、実績濃度及び実績濃度変
化速度を把握し、一方、予め設定した目標濃度に調整す
るための目標濃度変化速度を算出し、実績濃度変化速度
と目標濃度変化速度に基き、メッキ洛中の金属イオン及
び／またはフリー酸を調整することを特徴とする、合金
電気メッキの浴濃度制御方法。

及びメッキ通電量の測定値に基き、メッキ浴濃度を制御
することを特徴とする請求項２に記載の合金電気メッキ
の浴濃度制御方法。

である。

以下合金電気メッキの浴として、鉄−亜鉛合金電気メッ
キの硫酸浴を例にして説明する。まず、浴中成分として
は亜鉛の２価イオン、鉄の２価イオン、鉄の３価イオン
、硫酸の４つが存在する。亜鉛及び鉄の２価イオンの消
費は通電により鋼板にメッキされることによりなされ、
補給は亜鉛及び鉄を固体（亜鉛板、亜鉛粒、鉄板、鉄粒
）あるいは液体（硫酸亜鉛、硫酸鉄）の状態で供給する
ことによりなされる。ここで固体で供給する場合は、そ
の溶解反応は硫酸による酸化溶解反応と鉄の３価イオン
による酸化溶解反応の２　ｆｌ類により行われる。また
鉄の２価イオンの消費については、陽極表面での通電に
よる酸化反応によってもなされる。次に鉄の３価イオン
の消費は前記の固体で亜鉛および／または鉄を供給する
場合は酸化溶解反応によりなされ、補給は陽極表面での
鉄の２価イオンの酸化反応、及びメッキ液の酸素の捲き
込みによる酸化反応によりなされる。そして硫酸の消費
は亜鉛及び／または鉄を固体で供給する場合の酸化溶解
反応、通電による通光反応によりなされ、供給は硫酸没
入によりなされる。このようにメッキ洛中の各成分の濃
度変化は供給系を除外すれば全てメッキ通電により起こ
フており、メッキ通電量を測定することにより、その増
減量が計算可能である。従って、鉄の２価イオン、亜鉛
の２価イオン、硫酸の供給についてはこの計算値をもと
に投入量を算出すればよい。また鉄の３価イオンが設備
仕様上、結果的に増加する場合には、水の投入が必要と
なるが、その場合にも、鉄の３価イオンの増加はメッキ
通電量によって表現することができるので、投入量はメ
ッキ通電量より算出し、この水投入による全体希釈を考
慮して、鉄の２価イオン、亜鉛の２価イオン、硫酸の供
給量も算出するようにすればよい。本発明は、このよう
に、メッキ通電量を測定することにより、メッキ浴中成
分の増減量を算出し、浴中成分の供給量を決定していく
合金電気メッキの浴濃度制御方法である。

又、メッキ浴濃度を測定して、実績濃度と実績濃度変化
速度を把握しく実績濃度変化速度については過去数点よ
り最小２乗法により算出）、一方、予め設定した目標濃
度に調整するための目標濃度変化速度を算出する。しか
して、実績濃度変化速度を目標濃度変化速度に修正する
ために必要な、鉄の２価イオン、亜鉛の２価イオン、硫
酸の供給量の補正量を算出し、次回供給量設定に補正を
加える合金電気メッキの浴濃度制御方法である。但し、
今、例としている鉄−亜鉛合金電気メッキ浴の場合は、
鉄の２価イオンと鉄の３個イオンが存在するので、浴中
成分の濃度推移状況により鉄の２価イオンと鉄の３価イ
オンのどちらを中心に制御するかを決定するものである
。

更に、前記のごとく、メッキ通電量を測定することによ
り、メッキ浴中成分の増減量を算出し、浴中成分の供給
量を計算し、又、メッキ浴濃度を測定して、浴中成分の
実績濃度と実績濃度変化速度を把握しく実績濃度変化速
度については過去数点より最小２乗法により算出）、鉄
の２価イオンと鉄の３価イオンのどちらを中心に制御す
るかを決定し、一方、予め設定した目標濃度に調整する
ための目標濃度変化速度を算出する。しかして、実績濃
度変化速度を目標濃度変化速度に修正するために必要な
、鉄の２価イオン、亜鉛の２価イオン、硫酸の供給量の
補正量を算出し、上記のメッキ通電量から算出した供給
量に補正を加える合金電気メッキの浴濃度制御方法であ
る。

このような本発明のメッキ浴制御方法は、上記の鉄−亜
鉛系の他、クロム−亜鉛合金メッキにおいては、浴中に
クロムの３価とクロムの６価が共存しており、上記のご
とく浴濃度を制御することにより、確実に制御すること
できる。

また、ニッケルー亜鉛のようなそれぞれ車−のイオンし
か持たない合金電気メッキ浴においては同様に制御する
ことにより、浴濃度を確実に制御することができる。

一般の連続操業電気メッキラインでは、製品として両面
メッキ材、片面メッキ材があり、両者を溶接した前後に
おいては、メッキに必要な通電量が著しく異なる。した
がって本制御のように、メッキ通電量にもとづく制御を
根本思想とする場合、計算のタイミングと、かかるメッ
キ通電量の著しい変化のタイミングがずれることは、浴
濃度管理の安定を乱す原因となるため、両面メッキ材と
片面メッキ材の溶接点についてはトラッキングを行い、
通電設備を通過するタイミングにて、強制的に計算を行
わせ、制御設定値を設定しなおすようにすることが好ま
しい。

［実　施　例］ 次に本発明の実施例を挙げる。

実施例−１ 第１図において、メッキライン１からメッキ液の１部を
取出し、メッキ液循環タンク２へ導き、Ｚｎ溶解槽３、
フリー酸槽４、水槽５、Ｆａ溶解槽６からそれぞれタン
ク２へ添加し、メッキ濃度（組成）を制御し、メッキタ
ンク１へ戻す、このように連続して濃度を制御する。

次にメッキ液の濃度制御について述べる。

メッキ通電量を測定し、その結果を制御器７で次記の如
く、制御するように８槽３，４゜５．６へ指示する。

ある時間Δｔにおけるメッキ浴中Ｆｅ３°の濃度変化＾
Ｆｅ”は、 Ｖ・ΔＦｅ３＋、（ａｔ　Ｉ−ａ２ｆｒａ−ａｓｆｚｎ
−ａ４Ｗ）　・Δｔ　　　ｍ　　（イ）と表すことがで
きる。ここで Ｖ：総メッキ液量　　　ａｎ：係数 Ｗ：水投入速度　　　　１；メッキ通電電流ｆｒｅ、ｆ
ｚｎ　：　Ｆｅ＋Ｚｎそれぞれの熔解速度である。Ｚｎ
”“とＦｅ”＋はメッキにより消費されるので、ｆＦｓ
＋ｆ２ｎはメッキ通電電流にほぼ比例した制御を行えば
よい。よって書きなおせば、Ｖ−ΔＦｅ”−（ａｌＩ−
８２ｇｒｊ−ａｓｇｚｎＩ−ａｄｔ）　’Δｔこのよう
にして、残る水投入の項についても電流に比例した制御
として設定すればよい。

Ｖ−ΔＦｅ”ｓ　（ａｌ−ａ２ｇｒａ−ａ３ｇｚｎ−ａ
４ｑ）Ｉ”Δを実際の制御への使用は（イ）式でΔＦｅ
”・Ｏとするため、 ａｔ　Ｉ−ａｚｆｒａ−ａｓｆｚｎ−ａＪ−０とならね
ばならない、そしてそれぞれ、ａｌＩ−８２ｆｒａ＝ｏ
　　（Ｆｅの溶解のみでＡＦｅ””Ｏとする場合）・・
・（０） ａｌＩ−ａ３ｆｚｎ−０（Ｚｎの溶解のみでＡＦｅ”−
０とする場合）・・・（Δ） ａ、ｒ−ａ、Ｗ−０（水の没入のみでＡＦｅ”−０とす
る場合）・・・（：） の解としてｆｒａ”ｂ＋Ｔ、ｆｚｎ−ｂ２Ｉ、Ｗ−ｂｓ
ｌを求め、（ａｔ−（ｃｘｂ＋＋βｂ２＋７ｂ、））Ｉ
−Ｏｃｔ十β十γ−１とし、操業上のコスト削減、メッ
キ効率、組成の安定などの品質を考慮したｙ、β、γ（
０＋＋β＋アリ）の分配を行うものである。

実施例−２ 第２図において、前記実施例−１と同様のメッキライン
で、メッキ液循環タンク２からメッキライン１へ濃度制
御後のメッキ液をオンライン分析計８で分析し、その結
果を制御器７へ導入し、次記のごとく制御する。

鉄−亜鉛合金メッキの浴では ・Ｚｎ、Ｆｅの溶解によるＦｅ”の還元反応効率の変動 ・メッキ液循環フロー内でのエアレーションによるＦｅ
’“の生成 ・制御計算タイミングと操業内容のずれなどが原因とな
り、ΔＦｇ”≠Ｏの状況が生まれる。そこで次に示す濃
度推移の変化速度修正制御を行う。

■　Ｆｅ”中心制御とＺｎ”、Ｆｅ”中心制御選択切替 Ｆｅ”の濃度管理が基本的には最も重要であるが、　Ｆ
ｅ”が低いレベルに推移する場合はＺｎ”、Ｆｅ”の調
整を行う余裕が生まれ、この調整を行うことにより、水
の投入を極力回避することが困難となる。本制御では、 Ｆａ”の濃度レベルとＦｅ”の濃度変化速度の場合分け により、Ｆｅ”中心制御と、Ｚｎ”、Ｆｅ”中心制御の
選択切替を行う。

■　目標濃度と理想濃度変化速度の決定ｐｅ２＋４８３
＋４０２＋、フリー酸それぞれに目標濃度を持たせ、分
析値をもとにその時の理想濃度変化速度ＩＯｏを計算す
る。

ここで、Ａ；濃度上限値　　Ｂ：目標濃度Ｃ：濃度下限
値　　Ｄ：分析値 ｈ；Ａにおける理想濃度変化速度 ｌｌＩＣ：Ｃにおける理想濃度変化速度ｍ　Ａ　＋　ｍ
　Ｃは整流器容器、イオン供給能力及び循環液量等の設
備仕様上のＭＡＸ、、ＭＩＮ、を求めて設定すればよい
。目標濃度と分析値の差が大きい場合には大きい理想濃
度変化速度となり、目標濃度と分析値の差が小さい場合
には、小さい理想濃度変化速度となる。

・Ｆｅ’°中心制御 Ｆｅ”の濃度をＦｅ３＋の理想濃度変化速度で目標濃度
に近付けるためＺｎ　、　Ｆｅの溶解量に補正を加える
。

ここで、ｍ　：　Ｆａ”の実績濃度変化速度ハ：　Ｆｅ
’＋の理想濃度変化速度 Ｖ：総メッキ液量 ａ、ｂ　：定数 α、βはＦｅ”の還元へのＺｎ、Ｆｅの寄与率分配を決
定する係数であり、濃度上限値までの余裕が大きい方に
重みを置くようにする。

Ｊ、には設備上の仕様等でＺｎ、Ｆａの溶解によるＦｅ
３＋の還元反応効率が異なるため、規格化するための係
数であり、実際にＦｅ”Ｉｇを還元するのにＺｎ、Ｆｅ
それぞれ何ｇを溶解せねばならないかを考慮して決定す
る。なおここで、制御ゲインα、βは上記のように分数
式関数により求めてもよいが、　Ｚｎ’ゝ、Ｆｅ”の濃
度を前件部とし、■、βを後件部とするファジー論理に
より伽、βを決定することが可能である。

−Ｚｎ”、Ｆｅ’＋中心制御 Ｆｅ’＋中心制御と同様の制御を７ｎ”、Ｆｅ２″″そ
れぞれ独自に行う。

Ｚｎ溶解量補正量＝　ａ　（ｍ−ｍｏ）　Ｖここで、ｍ
：Ｚｎ’＋の実績濃度変化速度ｍｏ　：　Ｚｎ”の理想
濃度変化速度 Ｖ：総メッキ液量 ａ：定数 Ｆｅ溶解量補正量＝　ｂ　（ｍ−ｍｏ）　Ｖここで、ｍ
：Ｆｅ２″″の実績濃度変化速度ｆｆ１ｏ　：　Ｆｅ”
の理想濃度変化速度Ｖ：総メッキ液量 ｂ＝定数 である。またＦｅ”中心制御、Ｚｎ”、Ｆｅ２“中心制
御についてＦａ３°、Ｚｎ”、Ｆｅ２＋の濃度を前件部
、Ｚｎ、Ｆｅの溶解量補正量を後件部とするファジー論
理により、直接Ｚｎ　、　Ｆｅの溶解量補正量を求める
ことも可能である。

このようにして、制御選択した後、各種３゜４．５．８
に指示するものである。

実施例−３ 第３図において、前記実施例−２と同様のメッキライン
で、メッキライン１から制御器７ヘメッキ通電量を導き
、二方、オンライン分析計８からメッキ液循環タンク２
からライン１へ戻すメッキ液の分析結果を導き、次記の
ごとく制御する。

ある時間Δｔにおけるメッキ浴中Ｆｅ’＋の濃度変化Δ
Ｆｅ’＋は、 Ｖ・ＡＦｅ”ｇ　（ａｔ　Ｉ−ａ２ｆｒｓ−ａｓｆｚｎ
−ａＪ）　・Δ１−（イ）と表すことができる。ここで Ｖ：総メッキ液量　　　ａｎ：係数 Ｗ：水投入速度　　　　■：メッキ通電電流ｆｒｓ、ｆ
ｚｎ　：　Ｆｅ、Ｚｎそれぞれの溶解速度である。Ｚｎ
”とＦｅ”“はメッキにより消費されるので、ｆｌ’ｌ
ｌ＋ｆ２ｎはメッキ通電電流にほぼ比例した制御を行え
ばよい。よって書きなおせば、Ｖ・ＡＦｅ”−（ａｔ　
Ｉ−ａ２ｇｒｓＩ−ａａｇｚｎｌ−ａ４Ｗ）　・＋１こ
のようにして、残る水投入の項についても電流に比例し
た制御として設定すればよい。

Ｖ−ＡＦｅ”−（ａｌ−８２ｇＦｌｌ−８３ｇＺｎ−ａ
４Ｑ）　Ｉ”ｊ実際の制御への使用は（イ）式でＡＦｅ
”＝０とするため、 ａｌ　１−ａ２ｆｙ＊−ａ３ｆｚｎ−ａＪ−０とならね
ばならない。そしてそれぞれ、ａｌｌ−ａ２ｆｐ、−０
（Ｆｅの溶解のみでＡＦｅ”−０とする場合）・・・（
ロ） ａ、Ｉ−ａ３ｆ、、−０（Ｚｎの溶解のみでＡＦｅ”−
０とする場合）・・・（八） ａｌＩ−ａＪ−０（水の投入のみでＡＦｅ”−０とする
場合）・・・（：） の解として　ｆｒａ−ｂｔＩ、ｆｚｎ”ｂ２１．Ｗ−ｂ
ｓｌを求め、（ａ　１−　（ｃｉ：ｂ　Ｉ＊βｂ２＋γ
ｂｓ））　Ｉ−０６ｔ＋β＋γ−１とし、操業上のコス
ト削減、メッキ効率、組成の安定などの品質を考慮した
叱β、γ（ａｔ十β÷γ−１）の分配を行う。

次に、メッキ洛中のＦｅ’＋の濃度を測定し、過去数点
より、最小２乗近似により、Ｆｅ”の濃度変化速度を算
出し、Ｆｅ”の濃度レベルとＦｅ”の濃度変化速度の場
合分けにより、Ｆｅ’！中心制御とＺｎ”、Ｆｅ’＋中
心制御のどちらかを行うか決定する。

モしてＦｅ”中心制御とＺｎ”、Ｆｅ”中心制御の内容
であるが、Ｆｅ”、Ｆｅ”、Ｚｎ”、フリー酸それぞれ
に目標濃度を持たせ、分析値をもとにその時の理想濃度
変化速度ｍＤを計算する。

ここで、＾：濃度上限値　　Ｂ：目標濃度Ｃ：濃度下限
値　　Ｄ＝分析値 Ｉ＾：、Ａにおける理想濃度変化速度 ｌ！Ｉｃ：Ｃにおける理想濃度変化速度１０Ａ＋ＩｎＣ
は整流器容器、イオン供給能力及び循環液量等の設備仕
様上のＭＡＸ、、ＭＩＮ、を求めて設定すればよい。目
標濃度と分析値の差が大きい場合には大きい理想濃度変
化速度となり、目標濃度と分析値の差が小さい場合には
、小さい理想濃度変化速度となる。

・Ｆｅ’＋中心制御 Ｆｅ””の濃度をＦｅ”の理想濃度変化速度で目標濃度
に近付けるためＺｎ、Ｆｅの溶解量に補正を加える。

ここで、ｍ：Ｆｅ”の実績濃度変化速度ｆｆ１Ｏ：　Ｆ
ｅ”の理想濃度変化速度Ｖ：総メッキ液量 ａ、ｂ　：定数 伽、βはＦｅ”の還元へのＺｎ、Ｆｅの寄与率分配を決
定する係数であり、濃度上限値までの余裕が大きい方に
重みを置くようにする。

ｊ、には設備上の仕様等で２ｎ、Ｆｅの溶解によるＦｅ
”の還元反応効率が異なるため、規格化するための係数
であり、実際にＦｅ”１　ｇを還元するのにＺｎ　、　
Ｆｅそれぞれ何ｇを溶解せねばならないかを考慮して決
定する。

＝　Ｚｎ”、Ｆｅ”中心制御 Ｆｅ’＋中心制御と同様の制御をＺｎ”、Ｆｅ２°それ
ぞれ独自に行う。

Ｚｎ溶解量補正量＝　ａ　（ｍ−ｍＩ））　Ｖここで、
ｔｓ：Ｚｎ２°の実績濃度変化速度ｍｏ：　Ｚｎ’＋の
理想濃度変化速度 Ｖ二総メッキ液量 ａ：定数 Ｆｅ溶解量補正量＝　ｂ　（ｍ−ｍ、）　Ｖここで、ｍ
：Ｆｅ”の実績濃度変化速度ｌＨｏ　：　Ｆｅ”の理想
濃度変化速度Ｖ：総メッキ液量 ｂ：定数 以上の計算を行い、それぞれの溶解量、投入量をメッキ
通電量から算出した値と濃度変化速度修正から計算した
補正値の和として求め、各種３，４，５．６に指示する
魁のである。

［発明の効果］ かくすることにより、メッキ液濃度が確実に制御でき、
メッキ付着量が均一になり、品質を向上させることがで
きる。

又メッキ液への水添加による制御が少なくなり、それだ
け廃液処理負荷を軽減させることができ、コストを低下
させることができる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明の実施例を示す説
明図である。 １・・・メッキライン　　２・・・メッキ液循環タンク
３・・・Ｚｎ溶解槽　　　　４・・・フリー酸槽５・・
・水槽　　　　　　６・・・Ｆｅ溶解槽７・・・制御器
　　　　　８・・・オンライン分析計他４名 第 図 第 ２図 １：メッキライン ３：Ｚｎ溶解槽 ５：水槽 ７：制御器 ２：メッキ液循環タンク ４：フリー酸槽 ６：Ｆｅ溶解槽 ｌ：メッキライン ３：Ｚｎ溶解槽 ５：水槽 ７：制御器 ２・メッキ液循環タンク ４：フリー酸槽 ６：Ｆｅ溶解槽 ８：オンライン分析計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　メッキ通電量を測定し、該測定値に基き、メッキ浴
   中の金属イオン消費量を算出し、 メッキ浴中の金属イオン、フリー酸、水の １種又は２種以上を調整することを特徴とする、合金電
   気メッキの浴濃度制御方法。 ２　メッキ浴濃度を測定して、実績濃度及び実績濃度変
   化速度を把持し、一方、予め設定した目標濃度に調整す
   るための目標濃度変化速度を算出し、実績濃度変化速度
   と目標濃度変化速度に基き、メッキ浴中の金属イオン及 び／又はフリー酸を調整することを特徴とする合金電気
   メッキの浴濃度制御方法。 ３　メッキ通電量の測定値に基き、メッキ浴濃度を制御
   することを特徴とする、請求項２に記載の合金電気メッ
   キの浴濃度制御方法。