JPH0369995B2 - - Google Patents

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JPH0369995B2
JPH0369995B2 JP58251999A JP25199983A JPH0369995B2 JP H0369995 B2 JPH0369995 B2 JP H0369995B2 JP 58251999 A JP58251999 A JP 58251999A JP 25199983 A JP25199983 A JP 25199983A JP H0369995 B2 JPH0369995 B2 JP H0369995B2
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JP
Japan
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anode
bath
nickel
tungsten
electrolytic bath
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Takashi Komi
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Shimizu Co Ltd
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Shimizu Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物品表面にNi−W合金めつきを連
続的に施す装置に関する。
Ni−W合金は、表面光沢にすぐれ、かつその
耐久性に富み、耐酸、耐アルカリ等の耐薬品性、
機械的な硬度、強度も優秀であり、とくに高温ガ
ラスとの非粘着離型性にすぐれているところか
ら、被めつき物品たる金属製物品、たとえばテレ
ビブラウン管前面内壁成型用金型をはじめとする
各種金型、ローラ、時計のケース等に賞用せられ
ている。
このようなNi−W合金めつきにおいて電解浴
液(単に電解浴とも略す)として、ニツケル塩お
よびタングステン酸塩を含有し、くえん酸を有機
錯化剤としたポンプHolt法、同じく酒石酸を有
機錯化剤としたブレナーBrenner法などが知られ
ている。しかし、そのいずれもがバツチシステム
であるに止まり、工業的に好ましい連続めつき手
段の開発が望まれている。
本発明は、このような要望に応えるべくなされ
たものであつて、ニツケル塩およびタングステン
酸を含有し、くえん酸を有機錯化剤とした電解浴
中で、ステンレスSUS材ならびにニツケル材を
陽極とし、タングステン酸含有液を補給しつつ電
解することを特徴とするNi−W合金めつき方法
およびその装置である。
本発明に使用する電解浴が、Ni塩およびW酸
塩を含有し有機錯化剤としてくえん酸を選用する
点においては前述ホルト法に近似するが、ホルト
法は陽極がNiないしWの単極である点において
不溶性陽極たるSUS材ならびに溶解性陽極とし
てNi材を用いる点において、また浴のPHが約9.0
の高値でない点において相違する。有機錯化剤と
してくえん酸を選用した理由は、得られるめつき
層中のW含量を、酒石酸系電解浴の場合の最高35
%にくらべ最高62%にも及ぼさしめることが可能
であるからである。
本発明に使用する電解浴液中のNi塩の形態と
しては、塩化ニツケル、硝酸ニツケルのような形
で使用不可能ではないが、電流効果が優れている
点で硫酸ニツケルないし硫酸ニツケル・アンモニ
ウム複塩Ni(SO4)・(NH42SO4・6H2Oが最良で
ある。同じく電解浴中のタングステン酸の塩とし
ては、そのアルカリ金属の塩、なかんずくナトリ
ウム塩の形態で使用するがよい。タングステン酸
塩をアンモニウム塩の形態ではなくNa2WO4
2H2Oのようなアルカリ金属塩として使用した場
合には、浴中のNa濃度は連続めつき操作中、被
めつき体に付着して持ち出される以外には不変と
もいうことができるから、その建浴時における濃
度を基準として補給液の添加時期を定めることが
できる。
かくして、本発明方法に適した電解浴を例示す
れば次のとおりである。
くえん酸…… 100±30g/ Ni塩(NiSO4・6H2Oとして)…… 60±20g/ W酸塩(Na2WO4・2H2Oとして)……
70±30g/ PH(NH4OHによる調整)…… 6±2 アルカリ金属イオン(Na+)……
0.42±0.15mol/ なおPHが上記のとおり弱酸性であるから、従来
のアンモニアアルカリ性電解浴に比して電解槽付
近のアンモニア臭発生による循環衛生汚染の心配
は甚しく改善せられる。
次に本発明において、陽極としてSUS材とNi
材との2極を採る理由を述べる。
それは基本的には、タングステン合金めつきに
おける金属析出の電流効率が100%ではなく、必
らず水素ガスの生成反応を伴うことによる。この
ようなタングステン合金めつき反応においても、
目的組成を有する合金めつき層を得るためには、
浴中の金属濃度を最適値に維持することが必要で
ある。そのためには、少なくとも陰極における水
素ガス生成電流に相当する電流だけは不溶性陽極
から供給し、同時にニツケルとタングステンの陰
極析出によるめつき浴中の濃度低下をなんらかの
形で補なわねばならない。ところで、金属タング
ステンは、現在の自由世界圏において可溶性陽極
として工業的に使用可能な形態では供給されな
い。また非常に高価でもある。かくて、陰極での
水素とW放電に相当する電流は、不溶性の陽極か
ら供給することが必要である。
くえん酸のような有機錯化剤を含むめつき浴に
おける不溶性陽極の使用によつて生ずる問題は、
不溶性陽極における有機酸の分解、変質と、それ
によるめつき層の脆化であり、これが従来法をバ
ツチシステムに止めた理由に外ならない。
ステンレス材を陽極として用いた理由は、本発
明者が、くえん酸の非分解触媒性にすぐれた不溶
性陽極として、ステンレス材を実験的に見出した
からである。不溶性陽極としてSUS材は、従来
のめつきに頻用せられる白金、ニツケル、グラフ
アイト、鉛などに比して、電解浴中のくえん酸
を、分解・変質せしめる速度が著しく小さく、グ
ラフアイト陽極の場合の約1/5のいう好成績を与
える。
また、陽極としてNiを用いる理由は、Niの陰
極析出による浴中濃度の低下を補充するためであ
るが、この補充をNiSO4水溶液のような薬液の形
で行うと、長期連続電解に伴う薬液補充によつ
て、めつき浴中にSO4 2-が蓄積してめつきの品質
に問題を生じたからである。
上述したところにより、不溶性陽極に使用する
ステンレスSUS材とは、クロム10%以上を含有
する耐蝕性鉄−クロム合金を指称し、Ni、Si、
Mo、WないしNbを含むものが包含される。具体
的にはSUS304、同431、同316など広く供用でき
る。このうち、SUS316のようにMoを含有する
ものは、消耗率が低いすぐれた材料として注目さ
れる。
また溶解性陽極としてのNi材としては、鉄Fe、
銅Cu、鉛Pbなどの不純物をほとんど含まないも
のが適当とされ、電気ニツケルアノード、SKニ
ツケルアノード、デボラライズドニツケールアノ
ードなどの名称のもとに市販されているニツケル
めつき用のものがそのまま使用できる。
本発明方法および装置においても、電解間電解
浴中のNiおよびW濃度は当然減少する。このNi
は前記のとおり溶解性陽極から供給されるが、W
は別途なんらかの形態で補給されなければならな
い。本発明にあつては、これをW含有補給液の形
で電解浴液中に補給して行くのである。補給に使
用する好ましいタングステンの形態は、典型的に
はパラタングステン酸アンモニウム
(NH410W12O41・5H2Oないし5(NH42O・
12WO3・5H2Oである。このものは、むろん常温
固体であるから、補給に当つては、溶液の形態、
とくに補給される電解浴を薄めないように濃厚な
溶液として補給されるべきである。
パラタングステン酸アンモニウムは、常温で約
50g/までは、容易に水に溶解する。ところ
が、これをくえん酸の水溶液として溶解させるな
らば、約100g/の濃厚な水溶液とすることが
できる。その際使用するくえん酸の量は50〜200
g/が適当とされる。というのは、補給液中の
くえん酸は、上記のとおり、沈澱防止剤として働
くばかりではなく、電解間に消耗されたくえん酸
の補充の役割を果たすものであるが、その消耗率
は、電流密度、ステンレス陽極の電流密度などの
操業条件に支配される。
したがつて、好ましい補給液は、パラタングス
テン酸アンモニウム100g/に対し、くえん酸
量は50〜200g/の幅をもつことになる。該補
給液のPHは、補給液としての性質上1〜6程度に
アンモニアによつて調整されるがよい。
上述した補給液の補給時期は、電解浴中のW含
量が、建浴時のそれよりも減少した時点である。
むろん、電解浴中のW量測定手段にとくに限定は
ない。しかし、好ましい手段は、たとえば、常時
電解槽から電解液の一部を抜き取り、その旋光度
を測定することによつてWを所定量たとえば
0.21mol/に維持するに足る量をポンピングす
ることによつて実施する。後述実施例に示したよ
うに、めつき層に移行することによつて減少した
浴中のWは、前記補給液の補給によつて補充され
るのみならず、本発明者が実験的に見出した好ま
しいNa+浴濃度0.42mol/が保持できる。しか
しW酸塩をそのアンモニウム塩の形態でなく最も
ありふれたNa2WO4・2H2Oの形態で浴中のWの
減少に見合う量だけ補給してやれば浴中のNa+
最適濃度、前記0.42mol/よりも増加してしま
う。したがつて、この場合には抜き採つた電解液
からNa+を除去し、しかる後に除去後の電解液を
めつき槽へ循環することによつて解決でき、その
ようなNa+除去手段としてイオン交換樹脂の使用
も不可能ではない。しかしそれは装置的・経済的
負担をあまりに大ならしめることになるので、既
述したパラタングステン酸アンモニウム補給液使
用の有利さに及ばない。
つぎにNi材陽極は、電解による浴のNi濃度の
減少を補償する意味で、ある一定速度で溶解し、
濃度が不足した場合には、溶解速度を増し、過剰
の場合には減速させてやる必要がある。これがた
め前記旋光度測定のために抜き取つた電解液を、
吸光度セルに導いて、その明るさを測光し、これ
を電圧に変換し、予め別途用意しておいた電解浴
の明るさと変調電圧との関係を基礎とするNi材
陽極ホイスター基礎本制御部に導き、サーボモー
タに連動させて、該陽極を上・下させ、浴への浸
漬度を調整することによつて、溶解速度を制御す
るがよい。このNi材陽極ホイスターの吸光度に
よる制御によつて、本発明方法が2陽極法である
にもかかわらず、陽極回路を2つ設ける必要をな
くしているという利点を伴うのである。
さらにまた、Ni材陽極の不動態化を防止する
には、該陽極電位測定装置を付設し、予め定めた
しきい値を基準にして、該陽極表面に接触させる
Cl-の量を加減することによつて行うがよい。
上述した本発明方法を実施するに適した装置と
して、本発明者が創作した第1図装置を用いて行
つた実施例につき述べる。
図中符1は電解槽であつて、この中に入れた電
解浴液2の組成は次のとおりである。
くえん酸…… 100g/ NiSO4・6H2O…… 70g/ Na2WO4・2H2O…… 70g/ PH(NH4OHで調整)…… 6.0 Na+濃度…… 0.42mol/ 該電解浴は70℃に保たれ、その中に陰極3とし
て100×50×0.3mmの鉄板を懸吊し、これと対向す
る位置に、SUS材陽極4ならびにNi材陽極5を
懸吊し、これら電極は電源7とリード線7a,7
bにより図示のとおりで結ばれている。
SUS材陽極4の材質はSUS304で、その形状は
φ1mm針金を方形に編んだ65×50mmの寸法のもの
である。Ni材陽極5は市販電気ニツケルアノー
ドで、断面10×10mm、長さ70mmの角棒であつて、
後述するサーボモータ14により、上下に浸漬高
さが調整される。Ni材陽極5には常法とおり陽
極バツク6がカバーされる。この場合バツク6の
材料としては東洋紙KK製#No.2を用いた。
電解浴液は、管路8aを経てポンプ10により
常時抜き取られ、冷却器9で常温にまで冷却され
管8b、ポンプ10、管路8cを経て650nmの
吸光度セル11、管路8d、555nmの旋光セル
15で旋光度を測定したのち、管路8eを経て電
解槽1へ循環する。
前述した吸光度セル11で測定した吸光度と、
建浴時の吸光度との偏差は、変調電圧としてコン
トロール電圧発生回路12から取り出され、Ni
陽極ホイスタ基本制御回路13において、建浴時
の基準電圧に合致すべく、サーボモータ14を駆
動させ、それによつてNi陽極5は、浴2への浸
漬度を変え、常に建浴時のNi濃度に等しいNi濃
度が保持できるよう溶解度が加減される。
他方、旋光セル15では、旋光セルを通つた偏
向光が第2の偏向板を介して、光スイツチ機構1
6に導かれる。光スイツチ機構に入る光強度が、
建浴時の電解浴2についての基準値よりも強くな
つた場合、光スイツチ機構16がポンプ17を作
動させ、補給液槽18中の補給液が、管路19か
ら電解槽へ補給される。この補給によつて、光ス
イツチ機構16へ入る光強度が基準値と等しくな
ると、ポンプ17は停止する。
本実施例に用いた補給液の組成は下記のとおり
であつた。
(NH410W12O41・5H2O…… 100g/ くえん酸…… 110g/ PH(NH4OHで調整)…… 5 なお、Ni材陽極5には、その表面不動態防止
のため、Cl-イオンの必要最小量が補給せられる。
図中、符20は、その先端がNi材陽極5に接触
したNi材陽極の電位測定用電解液導管であつて、
その他端は、電位測定部21に液絡している。測
定された電位が30秒以上1.1Vを示した場合、し
きいスイツチ22がポンプ24を作動させ、
NH4Cl水溶液が、その貯槽23からテフロン製
管路25を経てNi陽極に供給され、電位が1.0V
に下ればポンプ24は停止する。
本例では180AH/までの浴寿命テストを行
つたが。タングステン補給液中になんらのNa+
含有されておらず、Cl-イオンの供給も必要最小
限であり、浴液の基本組成が乱されることなく、
W含量44%の合金組成・外観のほぼ一定しためつ
き槽が連続して得られた。
本発明は以上のように構成されるから、未だ試
みられたことのないNi−W合金めつきの少なく
とも確認された180AH/の連続化が可能とな
つたのである。しかも本発明方法および装置によ
ればめつき層中のW含量は最高62%にも及ぶ低温
かつ弱酸性電解浴に起因して、NH3揮発に伴う
環境汚染問題は消滅したのである。なお電流効率
は60%の好成績である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の装置の説明図であ
る。 1……電解槽、2……電解浴、3……陰極、4
……ステンレス材陽極、5……Ni材陽極、6…
…陽極バツグ、7……めつき電源、8(a,b,
c,c,d,e)……電解液循環管路、9……冷
却器、10……ポンプ、11……吸光度セル、1
2……コントロール電圧発生回路、13……ニツ
ケルホイスタ基本制御回路、14……サーボモー
タ、15……旋光度セル、16……光スイツチ機
構、17……ポンプ、18……補給液槽、19…
…管路、20……センサーチユーブ、21……電
位測定部、22……しきいスイツチ、23……
NH4Cl水溶液貯槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ニツケル塩、タングステン酸塩を含有し、く
    えん酸を有機錯化剤とした電解浴中で、ステンレ
    ス材ならびにニツケル材を陽極とし、タングステ
    ン含有液を補給しつつ電解することを特徴とする
    Ni−W合金の連続めつき方法。 2 不溶性ステンレス材陽極4と、溶解性ニツケ
    ル陽極5とを有し、ニツケル濃度測定手段ならび
    にタングステン濃度測定手段を有する電解浴循環
    路8を備えた電解槽1と、タングステン補給液槽
    18とより成り、ニツケル材陽極の浸漬度を測定
    した浴中のニツケル濃度に連動させ、タングステ
    ン補給液の補給量を測定した浴中のタングステン
    濃度に連動させたことを特徴とするNi−W合金
    連続めつき装置。 3 ニツケル濃度測定手段は、電解浴液の吸光度
    測定である特許請求の範囲1記載のNi−W合金
    連続めつき装置。 4 タングステン濃度測定手段は電解浴液の旋光
    度測定である特許請求の範囲1記載の装置。
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