JPH03243798A - 鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給方法 - Google Patents

鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給方法

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JPH03243798A
JPH03243798A JP3881690A JP3881690A JPH03243798A JP H03243798 A JPH03243798 A JP H03243798A JP 3881690 A JP3881690 A JP 3881690A JP 3881690 A JP3881690 A JP 3881690A JP H03243798 A JPH03243798 A JP H03243798A
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chips
chip
tank
plating
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JP3881690A
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Hirohiko Sakai
堺 裕彦
Masatoshi Iwai
正敏 岩井
Shinobu Nakayama
忍 中山
Hiroaki Nakano
博昭 中野
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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] 本発明は鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給方法
に関し、さらに詳しくは、鉄チップ溶解檜内の鉄充填層
の鉄チップの溶解量を安定させ、Fe’+の還元を優先
させて溶解し、鉄系合金電気めっき槽に鉄イオンを供給
する方法に関するものである。
[従来技術] 一般に、従来より不溶性陽極を使用する電気めっきにお
いては、めっきの進行により減少する金属イオンをめっ
き液中に供給するために、めっきすべき金属をめっき液
により溶解することが行なわれてきている。
しかして、不溶性陽極を使用する鉄系合金電気めっきに
おいては、陽極ではFe”イオンがFe針ビイオン酸化
されて、F e”イオンの濃度が高くなると、めっき電
流効率が低下してめっき表面外観劣化等の問題が生じる
。そのため、Fe”+イオンをめっき槽に供給する際に
は、同時にめっき液中のPe′3十イオアイオンを行わ
なければならない。
そして、めっき液による金属鉄の溶解反応には、水素発
生溶解反応とFe3+イオン還元溶解反応の2つの反応
があり、この2つの反応が共存している。
また、金属鉄の水素発生溶解反応とFe3+イオン還元
溶解反応を電気化学的に比較すると、反応の推進力であ
る酸化還元電位より通常はFe3イオン還元溶解反応の
方か扇かに生じ易いことがわかる。
実際に、一定量のFe’+イオンが存在する場合には、
Fe5fイオン還元溶解反応が優先するため、Fe’→
イオン還元効率は90%以上であり、鉄溶解量も多く安
定している。このFe’+イオン還元効率とは、鉄の溶
解反応に占めるFe3寸イオン還元溶解反応の割合であ
る。
しかし、Fe3 +イオン濃度が低くなった場合、鉄溶
解量およびFe3+イオン還元効率が低下するという問
題がある。即ち、鉄溶解槽の一方からめっき液を圧入す
ることにより鉄チブプを溶解すると、Fe3士イオン還
元溶解反応が生じるため、めっき液中のFe3+イオン
濃度は鉄溶解槽の入側から出側の方にかけて徐々に低く
なっているのである。
また、鉄溶解槽中の鉄チップの溶解を長時間にわたり連
続的に行うと、鉄充填層を流れるめっき液の偏流により
鉄チップが不均一に溶解したり、Fe”イオン還元効率
の低下および鉄溶解量が低下するという問題が発生する
。このような鉄充填層を流れるめっき液の偏流の原因と
しては、溶解により微細化した鉄チップか形状の大きな
鉄チップの間に入り込み、不均一な空隙が形成されるこ
とによるものと考えられる。
鉄溶解槽中の鉄チップを長時間にわたり溶解を行なうと
、Fe3”イオン還元効率および鉄溶解量が低下する原
因としては、めっき液の偏流以外に、鉄チップの溶解反
応により生成した水素ガスが鉄チップ表面に付着し、F
e3+イオンの鉄チップ表面への拡散を阻害しているも
のと考えられる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記に説明した従来における鉄系合金電気めっ
きに際して、めっき槽に鉄イオンを供給する場合の種々
の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を重
ねた結果、鉄チップ溶解層の径と高さとの比を規定し、
また、鉄チップを溶解するための鉄チップ溶解檀入側の
めっき液のFe3+イオノ濃度および鉄チップとめっき
液の相対流速を一定値以上とすることにより、鉄チップ
溶解層中の鉄チップの溶解量を安定化させ、かつ、Fe
’イオン還元を優先させることができる鉄系合金電気め
っきにおける鉄イオン供給方法を開発したのである。
E問題点を解決するための手段] 本発明に係る鉄系合金電気めっきにおける鉄イノ オン供給方法は、 (1)鉄系合金電気めっきにおいて、めっき槽に鉄イオ
ンを供給するために鉄チップを充填した鉄チップ溶解槽
の下方からめっき液を圧入して鉄チップを溶解する場合
に、鉄チップ溶解槽内の円筒軟鉄チップ充填層の径a 
(mm)と高さb(IIIIll)との関係がb / 
a≦3を満たし、かつ、鉄チップ溶解槽入側のめっき液
中のp e3 +濃度を5g/l以上、鉄チップ溶解槽
中の鉄チップと圧入するめっき液との相対流速を3 m
/min以上とすることを特徴とする鉄系合金電気めっ
きにおける鉄イオン供給方法を第1の発明とし、 (2)鉄系合金電気めっきにおいて、めっき槽に鉄イオ
ンを供給するために鉄チップを充填した鉄チップ溶解槽
の下方からめっき液を圧入して鉄チップを溶解する場合
に、鉄チップ溶解槽内の円筒軟鉄チップ充填層の径a 
(mm)と高さb (mm)との関係がb/a≦ 3を
満たし、かつ、鉄チップ溶解槽入側のめっき液中のFe
3+濃度を5g/l以上、鉄チップ溶解槽中の鉄チップ
と圧入するめっき液との相対流速を3m/min以上と
し、鉄チップ溶解槽中の鉄チップの溶解中に鉄チップ溶
解槽下部から鉄チップを抜き取って鉄チップ充填層を移
動させることを特徴とする鉄系合金電気めっきにおける
鉄イオン供給方法を第2の発明とする2つの発明よりな
るものである。
本発明に係る鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給
方法について、以下詳細に説明する。
鉄系合金電気めっき槽に鉄イオンを供給する場合に、鉄
チップ溶解槽内に鉄チップを充填し、溶解槽の下部から
めっき液をポンプにより圧入して鉄チップ充填層を通過
させることにより、鉄チップを溶解しめっき槽に送るの
である。
この場合、鉄の溶解反応としては、 P e+ 2 F e”−+ 3 F e”(F e3
+還元溶解反応)Fe+H” −+Pe” +Ht(水
素発生溶解反応)がある。
そして、Fe’+イオン還元溶解反応の方が優先的に生
じるために、鉄チップ溶解量はFe3+イオン濃度に大
きく依存する。
第1図は鉄チップ溶解槽入側のFe3+イオン濃度と鉄
チップ溶解量との関係を示してあり、鉄チップ溶解量は
Fe’+イオン濃度が高い程多くなる。
従って、鉄チップ溶解量を多くするためには、鉄チップ
溶解槽入側のFe3+イオン濃度は5g/l以上としな
ければならないことはこの第1図より明らかである。第
1図においては、鉄チップ充填量は500kg、鉄チッ
プとめっき液との相対流速は10m/l1inである。
次に、Fe 3 +イオン還元効率におよぼす溶解条件
を調査した結果、F e”イオン濃度の影響が大きいこ
とが判明した。即ち、P e”イオン濃度が低下すると
水素発生溶解反応が多(なってFe3還元効率が低くな
る。特に、めっき液が鉄チップ充填層を通過する場合、
Fe3+イオン還元溶解反応が生じるため、鉄チップ充
填層の入側部から出側部にかけてFe3寸イオン濃度が
徐々に低下するようになる。従って、鉄チップ充填層の
出側部におけるFe3+イオン還元効率が相当低くなり
、入側部から出側部にかけての全Fe3+イオン還元効
率は低下する。この場合、鉄チップ充填層が高くなる程
、このような傾向は顕著となるものと考えられる。
第2図に鉄チップ充填層の高さ/鉄充填層の径とF e
3Yオン還元効率との関係を示してあり、鉄チップ充填
層の高さ/鉄チップ充填層の径の比率が3を越えるとF
e3+イオン還元効率が著しく低下する。従って、Fe
3+イオン還元効率を高くするためには、鉄チップ充填
層の高さ/鉄チップ充填層の径の比率は3以下としなけ
ればならないことは第2図から明らかである。第2図に
おいて、鉄チップ溶解槽入側のFe3+イオン濃度は8
g/l、鉄チップ充填層の径は400問φである。
さらに、鉄チップ溶解槽内における鉄チップに対する鉄
チップを溶解するためのめっき液の相対流速は、:3+
/ll1n以上とする必要があり、3ffl/win未
満では鉄の溶解反応のにより生成した水素ガスが鉄チッ
プの表面に付着したまま脱離しないために、Fe3+イ
オンの鉄チップ表面への拡散が阻害され、Fe’+イオ
ン還元効率および鉄チップ溶解量が共に低くなる。
本発明に係る鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給
方法を実施するための装置について第3図により説明す
る。
鉄チップホッパー2より鉄チップTを鉄チップ溶解槽l
に充填する。次いで、鉄チップTを溶解するためのめっ
き液Mをポンプ(図示せず。)によりめっき液M供給口
12より圧入し、めっき液Mオーバーフロー口Itから
排出させて循環使用することにより鉄チップTを溶解す
る。
さらに、電動機7および減速機6によりスクリュウロッ
ド8を回転させてスクリュウにより鉄チップ溶解槽1の
下部より、溶解して微細化した鉄チップを抜き取りスラ
ッジバッグ9に受けるようにする。
このように、鉄チップ溶解槽の下部から鉄チップを抜き
取ることにより、鉄チップ充填層を下方に移動させる。
従って、溶解により微細化した鉄チップが取り除かれ、
鉄チップ充填層内の横断面における鉄チップ粒度が均一
となるため、銖チッブを溶解するための圧入されためっ
き液の偏流がなくなる。また、鉄チップが移動するため
鉄チップに付着している水素ガスが容易に脱離される。
従って、鉄チップ溶解量が安定化し、Fe3+イオンの
還元効率を向上させることができる。なお、鉄系合金電
気めっき液は硫酸浴であり、p)(はO〜3、浴温度4
0〜80℃とする。
鉄チップの形状は、粒状、板状、線状、塊状等の何れで
もよく、大きさは特に限定的ではないが、めっき液と鉄
チップの相対流速が容易に得られ易い点から、直径がl
nmφnm上するのが望ましく、また、溶解速度の点か
らは比表面積の大きなものが必要であり、直径110l
l1φ以下のものが望ましい。
[実 施 例] 本発明に係る鉄系合金電気めっきにおける鉄イオン供給
方性の実施例を説明する。
実施例 直径400mmの鉄チップ溶解槽筒体内に平均粒径3a
+mの鉄チップ450〜600kgを充填し、鉄チップ
溶解のためのめつき液と鉄チップの相対流速3m、/+
in、6m/min、  10m/winとして、めっ
き液を循環させた。
めっき液組成 F eS OF2 HtO:  350g/ lZn5
O−・7HtO:   I Og/IH1SO,:  
 10g/l pe”           :   6g/l、 8
g/l、10g/l 浴温   60℃ 実施例No、1〜N004は鉄チップ充填層は固定して
おり、実施例No、5〜8は鉄チップ充填層の下部から
鉄チップを抜き取った場合である(本発明に係る鉄系合
金電気めっきにおける鉄イオン供給方性。)。
実施例No、9〜No、 12は鉄チップ充填層は固定
しており、実施例No、 13は鉄チップ充填層の下部
から鉄チップを抜き取った場合である(比較例。)。
第1表に溶解条件およびその結果を示す。
Fe3還元効率および鉄チップ溶解量は鉄チップ溶解槽
入側、出側のめっき液を採取し、Fe’濃度とH,SO
,濃度の変動量から次式により算出した。
Fe3+還元効率=(△F e” (+nol/ 1)
)/ (△Fe”(mol/I)+ 2 x△)(ts
o4(mol/l))X 100(%)鉄溶解量=(△
F e”(kg/Hr))/ (2x F e”還元効
率)x 100 (kg/Hr) [発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明に係る鉄系合金電気
めっきにおける鉄イオン供給方法は上記の横絞であるか
ら、鉄系合金電気めっきのめっき槽に鉄イオンを供給す
るに際して、鉄チップ溶解槽中の鉄チップの溶解量を常
に安定させることができ、そして、Fe’+還元効率を
著しく向上させることができ、さらに、長時間にわたり
安定した操業を行なうことができるという優れた効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は鉄チップ溶解槽人側のFe3+イオン濃度と鉄
チップ溶解量との関係を示す図、第2図は鉄チップ充填
層の高さ/鉄チップ充填層の径の比とp e3 +イオ
ン還元効率との関係を示す図、第3図は本発明に係る鉄
系合金電気めっきにおける鉄イオン供給方法を実施する
ための装置の例を示す図である。 夏〜鉄チップ溶解槽、2〜鉄チツプホツパー3〜バルブ
、4〜ガス抜き孔、5〜窒素/空気供給孔、6〜減速機
、7〜電動機、8〜スクリユウロツド、9〜スラツジ受
バツグ、XO〜多孔板、11〜オーバーフローロ、12
めっき液供給口。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鉄系合金電気めっきにおいて、めっき槽に鉄イオ
    ンを供給するために鉄チップを充填した鉄チップ溶解槽
    の下方からめっき液を圧入して鉄チップを溶解する場合
    に、鉄チップ溶解槽内の円筒状鉄チップ充填層の径a(
    mm)と高さb(mm)との関係がb/a≦3を満たし
    、かつ、鉄チップ溶解槽入側のめっき液中のFe^3^
    +濃度を5g/l以上、鉄チップ溶解槽中の鉄チップと
    圧入するめっき液との相対流速を3m/min以上とす
    ることを特徴とする鉄系合金電気めっきにおける鉄イオ
    ン供給方法。
  2. (2)鉄系合金電気めっきにおいて、めっき槽に鉄イオ
    ンを供給するために鉄チップを充填した鉄チップ溶解槽
    の下方からめっき液を圧入して鉄チップを溶解する場合
    に、鉄チップ溶解槽内の円筒状鉄チップ充填層の径a(
    mm)と高さb(mm)との関係がb/a≦3を満たし
    、かつ、鉄チップ溶解槽入側のめっき液中のFe^3^
    +濃度を5g/l以上、鉄チップ溶解槽中の鉄チップと
    圧入するめっき液との相対流速を3m/min以上とし
    、鉄チップ溶解槽中の鉄チップの溶解中に鉄チップ溶解
    槽下部から鉄チップを抜き取って鉄チップ充填層を移動
    させることを特徴とする鉄系合金電気めっきにおける鉄
    イオン供給方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240151189A (ko) 2022-03-18 2024-10-17 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 철계 전기 도금액의 순환 방법, 철계 전기 도금액의 제조 방법, 및 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법

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