JPH02228493A - 亜鉛系合金電気めつき鋼板の製造方法 - 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］ この発明は、亜鉛系合金電気めっき鋼板の製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ ２ｎ　−Ｆｅ等亜鉛系合金電気めっき鋼板は、耐食性を
はじめ、塗装性、加工性および溶接性等価れた諸特性を
有しているため、自動車、家電および建材等の防錆鋼板
として広く使用されている。これらの合金めっき鋼板の
皮膜組成は、めっき陰極界面の物質移動に強く依存する
ため、最適合金組成保持には、めっき条件の厳密な管理
を特徴とする特に、めっき槽（電解槽）内のめっきのス
トリップ界面近傍での流動状態が変動すると、得られる
合金組成の変動をきたし、性能低下にいたる。

一方、近年、めっきの生産性を高めるための様々なめっ
き装置が考案されている。例えば、特公昭６１−２２０
４０号公報および特開昭６１−１９００９４号公報にお
いては、流体クツションを用いた電解槽が提案されてい
る。この装置は、電極とストリップとの間に静圧を形成
し、ストリップを極間中央に復元する力を持たせるもの
で、これにより電極間距離を短縮できる特徴を持ってい
る。

また、特公昭６２−１５６３８号公報においては、縦型
めフきセルにおいて、重力を利用してめっき液を電極上
部よりストリップと陽極との間に供給するもので、この
ときストリップと陽極との間にめっき液を完成するため
、不溶性陽極の使用が不可欠であるが、パスラインが安
定し、極間距離が短縮でき、片面めっき時に、非めっき
面がめつき液に接触することがない利点を持つ。

特公昭６１−２２０４０号公報および特開昭６１、−１
９００９４号公報においては、めっき液の噴流を電極中
央部より吐出しているため、ストリップ進行方向と同方
向の流れ（以下ｒ順流」という）と、反対方向の流れ（
以下「対向流」という）の両方が存在する。即ち、１つ
の電解槽に順流と対向流とが混在する。また、特公昭６
２−１５６３８号公報でも同様である。即ち、重力を利
用しているため、流れは上部から下部に向かってしか存
在しない。また、縦型めっき装置であるから、上から下
に向かうダウンバスと、下から上に向かうアップバスが
存在する。従って、１つの電解槽に順流と対向流とが存
在する。

上述した順流と対向流とが混在するめっき装置での合金
めっき鋼板の製造は難しく、特に亜鉛系の合金めっきの
ように、合金組成が流速により変動するものは、特に顕
著である。これらのめつき装置での流速依存性のある合
金めっき鋼板の製造のためには、ストリップ移動速度の
変化に伴ない、順流側および対向流側の流速を自由に変
動させることが必要である。

しかしながら、前述した特公昭６１−２２０４０号公報
および特開昭６１−１９’００９４号公報に開示された
技術は、電極とストリップとの間に静圧が形成し、スト
リップを極間中央に復元する力を持たせるもので、これ
により電極間距離が短縮するのが主目的であり、順流側
および対向流側の流速を自由に変動させることはできな
いため、製造範囲が限定される欠点を持っている。

また、特公昭６２−１５６３８号公報においては１重力
を利用して陽極とストリップとの間のめっき液流速を得
ているため、流速は電極間距離。

電極の表面抵抗、めっき液物性等によって一義的に決ま
ってしまうため、前述した発明と同様、順流側および対
向流側の流速を自由に変動させることができない欠点を
持つ。さらに１本装置は、不溶性陽極の使用が不可欠で
あるため、前記陽極から発生するガスの迅速除去をしな
ければならないにもかかわらず、噴流方向とガスの上昇
方向が異なるため、陽極とストリップとの間にガスが滞
留し、その部分は電気抵抗が高いため電流が流れなくな
り、不めっきになったり、周囲の局部電流密度の上昇に
より合金組成の不均一化、めっきヤケを引き起こしたり
する。特に、順流側ではストリップの移動方向も電解気
泡の上昇方向と逆であるため、ストリップからの陰極ガ
スまでも滞留し、高ライン速度域で品質が悪化する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した問題を解決する電気めっき装置として、順流お
よび対向流が混在する第１図乃至第５図に示す装置が使
用される。第１図は水平型のめっき装置、第２図乃至第
５図は縦型めっき装置である。

第１図〜第５図に示すめっき装置は、いずれもｊ＠流お
よび対向流が混在するため、コンダクタロール５と不溶
性陽極４．４′との間の距離が短縮できるため、ストリ
ップ３の金属抵抗による電圧ロスを小さくできるメリッ
トを持っている。従って、このような省エネルギーに適
した、順流および対向流が混在するメツキ装置において
の、亜鉛系合金めっき鋼板の製造方法の確立が望まれて
いる。

この発明の目的は、上述した順流および対向流が混在す
るめっき装置において、均一な、そして所望合金組成の
皮膜を有する亜鉛系合金電気めっき鋼板の製造方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた
。その結果、以下に述べる知見を得た６即ち、めっき液
の順流および対向流の流速、および５ストリツプの移動
速度に応じて、不溶性陽極の電極面積を制御させること
によってめっき電流密度を調整し、これによって、ガス
の迅速な除去を達成し、均一なそして所望合金組成のめ
つき皮膜が得られる。

この発明は上述の知見に基いてなされたものであり、め
っき液が供給されているめつき槽内に不溶性陽極を複数
配置し、ストリップを連続的に移動し、一方の前記不溶
性陽極と前記ストリップとの間に、前記めっき液を、前
記ストリップの移動方向と同一方向に流し、他方の前記
不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前記めっき液を
前記ストリップの移動方向と対向する方向に流し、かく
して前記ストリップの表面をめっきしてなる亜鉛系合金
電気めっき鋼板の製造方法において、各々の前記不溶性
陽極の電極面積を制御することによってめっき電流密度
を調整することに特徴を有するものである。

次に、この発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は、この発明の製造方法の一実施態様を示す水平
型めっき装置の断面図である。第１図において、１は水
平型めっき装置、２はめっき槽、３は被めっき材のスト
リップ、４．４’　、　４ａ、　４ａ’は不溶性陽極、
５はコンダクタロール、６はバックアンプロール、７は
めっき液、８はダムロール、９はサポートロールおよび
１ｏは噴流ヘッダである。図面において矢印は、ストリ
ップ３の移動方向を示す。第１図に示すように、不溶性
陽極４と４’　、４ａと４８　とは、ストリップ３の上
側および下側に対向して設けられている。ストリップ３
は不溶性陽極４，４′間、４ａ、　４ａ’間を矢印に示
す方向に移動する。めっき槽２の中央部に設けられたサ
ポートロール９の上流側には、入側の不溶性陽極４，４
′にめっき液を吐出するための第１噴流ヘッダ１０ａ、
１０ａが、サポートロール９の下流側には、出側の不溶
性陽極４ａ、　４ａ’にめっき液を吐出するための第２
噴流ヘツダ１０ｂ。

１０ｂが、それぞれ設けられている。ストリップ３が矢
印の方向に移動し、不溶性陽極４，４′および４　ａ、
　４　ａ’　と、　ストリップ３とが形成する極間に対
し、第１噴流へラダ１０ａ、１．Ｏａからはストリップ
３の移動方向と対向する対向流が、第２噴流ヘッダ１０
ｂ、１０ｂからはストリップ３の移動方向と同じ方向の
順流が、それぞれ吐出される。

不溶性陽極４．４’　、４ａ、４ａ’には、不溶性陽極
４．４’　、４ａ、４ａ’　　とストリップ３との間の
極間における不溶性陽極の電極面積（以下「電極面積」
という）を変えるための遮蔽板１２が設けられている。

本発明において、順流側および対向流側の電極面積を制
御して、順流側および対向流側の投入電気量を変えるこ
となく、順流側および対向流側の電流密度を変えること
とした理由を以下で説明する。

例えば、Ｚｎ　−Ｆａ合金電気めっき鋼板を例に挙げて
説明する。ストリップの表面に形成されるＺｎ−Ｆｅ合
金めっきでは、めっき皮膜の性能は、皮膜中のＦｅ含有
量に依存し、最適Ｆｅ含有量は１０〜２０ｗｔ、％とさ
れている。Ｆｅ含有量が１０ｗｔ、％未満では、Ｚｎと
似た性質を持ち、Ｆｅを含有した効果が薄く。

ブリスターの発生が早く、Ｚｎめっきに比べて塗装後耐
食性の向上が見られない。一方Ｆｅ含有量が２０ｗｔ、
％を超えると、犠牲防食性が劣化し、対赤錆び性など耐
食性に劣るものとなる、従って、Ｆｅ含有量は１０〜２
０ｗｔ、％の範囲内が好ましい。この範囲内にＦｅ含有
量を限定するためにはめっき条件を厳密に管理しなけれ
ばならない。

一方、このＺｎ　−Ｆｅ合金めっきの合金組成は、流速
等のめっき条件、すなわち、陰極界面の物質移動に強く
依存し、高流速はど拡散律速下のＺｎの供給が進み、Ｆ
ｅ含有量が低下する。

順流側と対向流側とでは、ストリップ移動方向に対する
噴流方向が異なるため、ストリップ基準相対速度（順流
側：めっき液流速からストリップ移動速度を減じた値の
絶対値、対向流側：めっき液流速とストリップ移動速度
とを加えた値の絶対値）が異なり、合金組成の流速依存
性のある上述のような亜鉛系合金めっき鋼板の製造は難
しい。

つまり、順流側ではストリップ移動速度の増加につれて
相対速度は低下していき、噴流速度と等しくなった時に
ゼロとなり、その後逆に上昇していく、すなわち、皮膜
中のＦｅ含有量は、−度上昇し、相対速度ゼロで最大値
をとりその後低下していく。

一方、対向流側では、ストリップ移動速度の増加につれ
て相対速度は常に上昇していく、このときにＦｅ含有量
は常に低下していく。従って、順流および対向流が混在
するめっき装置においては、ストリップ移動速度の増加
とともに順流側と対向流側とのＦｅ含有量の差は、ゼロ
から増加していき。

順流側の相対速度ゼロで最大となり、その後減少してい
く。

また、１電極当りの通電時間が短い場合（ストリップ移
動速度が早いか、電極長が短い場合）は陰極での拡散層
が成長段階であり薄いため、このＺｎ　−Ｆｅ合金めっ
きの場合は、拡散律速下にあるＺｎの供給が進み皮膜中
のＦｅ含有量の低下が起こる６さらに、この領域では充
分に物質移動が高められているので１合金組成の流速依
存性１通電時間依存性が少なくなる。従って、ストリッ
プ移動速度が速くなるほど順流側の相対速度ゼロ時・の
順流側と対向流側とのＦｅ含有量との差は小さ（なる。

さらに、縦型めっき装置においては、陽極および陰極か
ら発生する電解ガスの上昇速度を考慮する必要があり、
特にガスの上昇に対向する順流のときにガス抜は性が低
下し、局部電流の上昇によって合金組成の変動が起こる
。

以上のように、順流および対向流が混在するめっき装置
での組成均一な合金めっきの製造は難しく、さらに新た
なる合金組成制御パラメータを必要とする。それが電流
密度である。すなわち、相対速度が低いなどＦｅ含有量
を上昇させる条件では電流密度を下げ、一方Ｆｅ含有量
が低下する条件では電流密度を上げることによって解決
される。ここでは、順流側の電流密度は低下させる構造
に、対向流側の電流密度は上昇できる構造とする。この
とき、投入電気量は生産性の低下を招くので、制御せず
、電極面積を変えることにより制御を行なう。

次に、電極面積の制御方法について具体的に説明する。

第１図に示す水平型めっき装置においては、必要よりも
大きい電極（不溶性陽極４ａ、４ａ’　）をあらかじめ
設置しておき、遮蔽板１２をストリップ３と不溶性陽極
４ａ、　４ａ’　との間に設け、電極を遮蔽板１２によ
って遮蔽し、電極面積を制御する。

第２図に示す縦型めっき装置において、必要よりも大き
い電極（不溶性陽極４ｂ）　　をあらかじめ設置してお
き、遮蔽板１２ａをストリップ３と不溶性陽極４ｂとの
間に設け、電極を遮蔽板１２ａによって遮蔽し、電極面
積を制御する。

第３図に示す縦型めっき装置において、必要よりも大き
い電極（不溶性陽極４ｃ）　　をあらかじめ順流側に設
置しておき、めっき液７のレベルを上下に移動させて電
極面積を制御する。

第４図に示す縦型めっき装置において、順流側および対
向流側の各々にストリップ３の両側に対向して分割予備
電極４４を設け、分割予備電極４４の電極面積を変える
ための複数のスイッチ１５をＯＮまたはＯＦＦに切り替
えることにより電極面積を制御する。１０ｃは噴流ヘッ
ダである。

第５図に示す縦型めっき装置において、順流側のストリ
ップ３の両側に対向して設けられた不溶性陽極４ｄの各
々に、バルブ１４によって開閉式の複数の噴流ヘッダ１
０ｄを設け、両側の不溶性陽極４ｄ、４ｄの噴流へラダ
１０ｄをそれぞれ１個づつ開とすることにより噴流へラ
ダ１０ｄの位置を上下に変えて、これにより電極面積を
制御する。

以上、電極面積の制御によって電流密度を調整すること
により、順流側および対向流側においてめっきされたＺ
ｎ　−Ｆｅ合金めっき鋼板のめっき皮膜はＦａ含有量１
０〜２０ｖｔ、％の許容範囲内で製造することが可能と
なった。

以上は、Ｚｎ　−Ｆｅ合金めっきを例に挙げて説明した
が、Ｚｎ　−Ｎｉ系など亜鉛系合金めっき全般に広く適
用することができる。

［実施例］ 次に、この発明を実施例によって、更に詳しく説明する
。

第１図に示す水平型めっき装置１を用いて、　Ｚｎ−Ｆ
ｅ合金めっき鋼板を、電極面積を制御することにより電
極長を変化させ、および、ストリップ移動速度を変化さ
せて、中１２００ｎｆ１のストリップに順流側および対
向流側、各々独立にめっきを施して製造した。なお、制
御したのは順流側の不溶性陽極のみであった。そして、
得られたＺｎ　−Ｆｅ合金めっき鋼板の皮膜中のＦｅ含
有量を測定し、第１表に示した。比較例として順流側、
対向流側とも制御されていない不溶性陽極を使用して製
造した結果を第２表に示した。そして、許容範囲におい
て均一なめっき皮膜を有する合金めっき鋼板が製造され
たかどうかを調べた。Ｆｅ含有量は１０〜２０ｔｉｔ、
％の範囲が適正範囲であるため、順流側と対向流側との
Ｆｅ含有量の差は、少なくともＬｏｕｔ。

％以下でなければならないので、前記Ｆｅ含有量の差を
表示した。

なお、めっき条件は、以下の通りであった。

（１）めっき浴組成 第１浴 硫酸第１鉄：３２５ｇ／Ｑ、 硫酸亜鉛：１７５ｇ／ｆｆｉ、 硫酸ソーダ：６０　　ｇ／ｆ２゜ 第２浴 硫酸第１鉄：２７５ｇ／Ｉｌｌ、 硫酸亜鉛：２２５ｇ／Ｒ５ 硫酸ソーダ：６０　　ｇ／Ω、 （２）　ｐｌ（＝　１．５ 第１表、第２表から明らかなように、本発明の製造方法
により製造されためっき鋼板は、順流と対向流のＦｅ含
有量の差が少なく、許容範囲において均一な皮膜を有し
ていた。これに対して、本発明外の製造方法により製造
されためっき鋼板は、順流と対向流のＦｅ含有量の差が
大きかった。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、順流および対
向流が混在するめっき装置において、均

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法の一実施態様を示す水平型
めっき装置の断面図、第２図乃至第５図は他の実施態様
を示す縦型めっき装置の断面図である１図面において、 １・・・水平型めっき装置、 ２・・・めっき槽、 ３・・・ストリップ ４、４’　、４ａ、４ａ’　４ｂ、４ｃ、４ｄ−不溶性
陽極、５・・・コンダクタロール、 ６・・・バックアップロール、 ７・・・めっき液、 ８・・・ダムロール、 ９・・・サポートロール、 １０．１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｃｌ・・噴流ヘッ
ダ、１１・・・縦型めっき槽、 １２．１２ａ・・・遮蔽板、 １３・・・ボトムロール、 １４・・・バルブ、 １５・・・スイッチ、 ４４・・・分割予備電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　めっき液が供給されているめっき槽内に、不溶性陽
   極を複数配置し、ストリップを連続的に移動し、一方の
   前記不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前記めっき
   液を、前記ストリップの移動方向と同一方向に流し、他
   方の前記不溶性陽極と前記ストリップとの間に、前記め
   っき液を、前記ストリップの移動方向と対向する方向に
   流し、かくして前記ストリップの表面をめっきしてなる
   亜鉛系合金電気めっき鋼板の製造方法において、各々の
   前記不溶性陽極の電極面積を制御することによってめっ
   き電流密度を調整することを特徴とする亜鉛系合金電気
   めっき鋼板の製造方法。