JPH0375395A - 金属表面の電解メッキ方法と該方法を実施するための電解槽 - Google Patents

金属表面の電解メッキ方法と該方法を実施するための電解槽

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JPH0375395A
JPH0375395A JP2197576A JP19757690A JPH0375395A JP H0375395 A JPH0375395 A JP H0375395A JP 2197576 A JP2197576 A JP 2197576A JP 19757690 A JP19757690 A JP 19757690A JP H0375395 A JPH0375395 A JP H0375395A
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JP
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anode
cathode
compartment
anode unit
electrolytic cell
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JP2197576A
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Jean-Claude Catonne
ジャン―クロード カトネ
Anne-Marie Chausse
アンヌ―マリー ショス
Jean-Claude Charbonnier
ジャン―クロード シャルボニエ
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
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    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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、メッキ、特に、鋼板への鉄−亜鉛およびニッ
ケル−亜鉛の電着に関する。
従来の技術 本出願人名で第2.617.509号として公表された
フランス国実用証出願には、陽イオン交換膜を用いた電
着方法が開示されている。この方法では、陰極電解液(
陰極液と呼ぶ)の組成とは異なる陽極電解液(陽極液と
呼ぶ〉組成が選択され、陰極電流密度を一定値に調節し
て、各陰極反応のファラデー効率を一定に維持し、それ
によって陽極電解液および陰極電解液の組成、ならびに
得られる被覆の組成をほぼ一定に維持している。
発明が解決しようとする課題 しかし、1つまたは複数の可溶性陽極から供給されて溶
液中に存在する多数の元素を陰極上に電着させる場合に
、化学的な置換現象が電解液の組成に不均衡をもたらす
可能性がある。従って、長時間にわたって設備動作の定
常状態を維持するのは不可能である。さらに、可溶性陽
極の段階的消耗が、電解槽の幾何学的形状の変化を起こ
し、動作に影響を及ぼすことになる。
本発明の目的は、陽極液および陰極液の両方の組成の定
常状態を実現すると共に、電解槽の主な幾何学的特徴を
一定に維持することにより、製品の被覆の組成を一定に
維持することにある。更に、本発明の別の目的は、付着
させる被覆の性質の急速な変化を可能にすることである
課題を解決するための手段 このため、本発明は、鋼板等の金属表面を連続的に被覆
するための電解槽の陽極ユニットであって、その陰極は
被覆すべき金属表面から成り、上記電解槽は、陽極区画
と陰極区画とを画定する陽イオン交換膜を備える形式で
あり、上記陽極ユニットが、少なくとも1つの陽極バス
ケットを備えるケースにより構成されて、上記電解槽の
上記陽極区画を形成しており、上記陽イオン交換膜は、
被覆すべき金属表面と向き合って位置するよう陽極ユニ
ットの面の少なくとも一部を形成しており、上記陽極バ
スケットは、陽極ユニットの電気的接続を確保するため
に不溶性の導電材料から構成されており、上記陽極ユニ
ットは更に、電解液中で溶けて陰極上に析出すべき金属
(1つまたは複数)の少なくとも1つのブロックに上記
陽極バスケットが常時接触している状態を確保する接触
確保手段と、上記ブロックを上記陽極バスケットに導入
するための導入手段とを備えていることを特徴とする陽
極ユニットを提供する。
上記陽極バスケットは、上記ケースの内壁を形成するこ
とが望ましい。
本発明はまた、1より大きいn個の元素M 1(i=1
〜n)から構成される被覆を形成するために、陽極ユニ
ットが上記した形式である電解槽を用いて実施すること
のできる金属材料の連続電解メッキ方法であって、 陽極区画と陰極区画を画定する陽イオン交換膜を各々備
え、陽極区画内で元素M+を溶解させることのできるn
個の電解槽を、電気的に互いに並列に接続して使用し、
各電解槽の陽極区画には個別に陽極液を供給し、陰極区
画には直列に陰極液を供給して、それらの共通の陰極を
被覆すべき製品により構成し、 陰極液、陽極液ならびに製品表面上に付着される被覆の
組成を一定に維持するため、陽極液および陰極液の組成
を選択し、ならびに回路の各分路中の電流密度Jlを ただし、r=1は元素Miの陰極への析出のファラデー
効率を示し、R11lは陽イオン交換膜を介した元素M
lの泳動効率を示す となるように選択することを特徴とする方法を提供する
後述するように、本発明による電解槽は、第一に、「陽
極バスケット」という名称で知られる構成による電解液
の再発生を確実にする可溶性陽極を備え、第二に、析出
層の組成を一定に維持することに寄与する陽イオン交換
膜を備える。
前述の実用証出願に開示されたような電着装置において
、イオンS○、−をベースとする電解液と亜鉛または鉄
の可溶性陽極が使用されている場合には、化学的な置換
の問題が生じる。即ち、電解液中のZn”/Fe”の比
が不均衡となり、動作時pHが変化する。この問題は、
一方は亜鉛電極を備え、他方が鉄電極を備える2つの電
解槽を組み合わせることにより解決される。これら2つ
の電解槽は電気回路内に並列に接続される。2つの電解
槽のそれぞれの陽極区画は互いに通じていないのに対し
、陰極区画は互いに通じている。
以下に行う添付の図面を参照にした説明から、本発明は
さらによく理解されることであろう。
実施例 第1図は、被覆すべき対象物に一定比率で鉄および亜鉛
の複合被覆をメッキすることのできる、2つの組合され
た電解槽を備える形式の、電着により鋼板等の金属対象
物を被覆する装置の原理図を示す。
電解槽1および1°は、電着装置の電気回路において並
列に接続された2つのチャンバ中に配置される。合計電
流密度はJで表す。電解槽1は、鉄陽極2を備え、密度
J7の電流が供給される。
電解槽l′は、亜鉛陽極2°を備え、密度J2..の電
流が供給される。これら2つの陽極は、共通端これら2
つの電解槽の陰極は、共通であり、被覆される製品、例
えば、移動する鋼板3で構成される。これらの電解槽の
各々は、電解槽を2つの区画、即ち、陽極区画52%5
’aおよび陰極区画6a16°aにそれぞれ分割する陽
イオン交換膜4.4’aを備える。これら電解槽は必ず
しも互いに同一とは限らない。陽イオン交換膜(CEM
)  は、同じ形式(例えば、デュポン ドウ ヌムー
ル(DUFONT OB NEMOUR5)社により商
品名ナフィオン(NAFION)で販売されている膜)
であり、各電解槽の陰極区画6a16°aに向かう陽極
区画5a、5’a内の鉄および亜鉛の泳動効率R1゜お
よびRZ nによって特徴付けられる。陽極区画5a、
5°aは互いに独立しているのに対し、陰極区画6a1
6”aは互いに通じている。従って、2つの区画の陰極
液は同じ組成である。陽極液および陰極液の組成は一般
的には異なる。
前述の実用証出願の説明によれば、これらの組成は、陰
極液の組成が一定に維持されるように選択される。この
目的のための条件(、′!、鉄の陰極への析出のファラ
デー効率(rFaで表す)と、亜鉛の陰極への析出のフ
ァラデー効率(rZhで表す〉(ただし、r:、+ r
’z、= l )が、それぞれ陽イオン交換膜4aおよ
び4”aを介した鉄及び亜鉛の泳動効率R7およびR2
l1に等しくなることである。
システムが完全に定常状態で作動すること、即ち、陽極
液の組成が常に一定であることを確実にするためには、
陽極の鉄および亜鉛の開始陽極効率を泳動効率R8およ
びR2,、にそれぞれ等しくなるように調整するだけで
必要・充分である。このとなるようにすることにより達
成される。
この平衡条件は、所与の動作条件において、被覆すべき
製品上での鉄および亜鉛の被覆の安定した組成を実現す
るのに必要な、陽極液ならびに陰極液の一定した組成を
保証する。
陰極上への被覆の組成の安定性を得るのに必要なもう1
つの条件は、陰極と陽イオン源と間の距離を一定の値に
維持することである。可溶性陽極を有するが陽イオン交
換膜はない通常の電解槽の場合には、陽極と陰極の間の
距離は、陽極が段階的に消耗する過程において機械的手
段によって一定に維持しなければならない。可溶性陽極
と陽イオン交換膜を有する電解槽の場合には、陽イオン
交換膜と陰極との間の距離が電解槽の動作を決定する。
この距離を構造上一定に維持するのは容易である。
ここに開示する実施例は、陰極として作用する製品上に
n個の元素Mから成る被覆をメッキさせる場合に数行す
ることができる。このとき、n個の電解槽が電気的に並
列に接続されて使用され、各電解槽の陽極区画は普通に
互いに独立し、全電解槽の陰極区画は互いに連通させら
れる。電解槽は、移動する被覆すべき製品の通路に順次
並べられ、各電解槽lは要素Mlから構成される陽極を
備える。
一般的に、電着装置の回路の各分路の電流密度Jlは、
式: %式% さらに、このような電着装置では、陽極区画中の溶液に
置かれる金属(1つまたは複数)の性質を急速に変える
ことが可能な電解槽を使用することもできる。
この条件は、第2図に示したような「陽極バスケット」
を陽極区画に使用することにより満たすことができる。
この陽極バスケット7は、チタン、白金、ジルコニウム
等のような不溶性の導電材料製の容器8から戊る。この
容器は、供給された陽極液を保持し、電流密度Jlの電
流が供給され、すでに説明した電解槽の1つと同様な陽
極区画5bを懲戒する。陽極区画5bは、陽イオン交換
膜4bにより陰極区画6bから分離されている。陽イオ
ン交換膜を介して不可逆的に泳動する析出元素Mlの補
充は、単純に重力により容器8の壁と接触して陽極バス
ケット内に置かれて可溶性陽極の機能を果たす元素の少
なくとも1つの消耗ブロック9が溶解することにより確
保される。陽極バスケットの下方部分には、消耗ブロッ
ク9を受けるくぼんだ底部が設けられ、これによって陽
極バスケラトと消耗ブロックとの接触を最良の方法で確
実にすると共に、消耗ブロックを陽イオン交換膜から離
している。容器は、電気絶縁性カバー10で覆われてい
るのが望ましい。陽極バスケットの上部には、消耗ブロ
ック9を連続的または非連続的に供給するため開けるこ
とが可能な上部延長部13が備えられている。陽イオン
交換膜4bの前に硬質材料製の格子乃至網14が配置さ
れ、消耗ブロック9を供給する際に陽イオン交換膜を保
護している。振り開くことが可能な底部15により、陽
極波の排出後、処理の終了時点で溶解されないまま残っ
たブロック9を除去することができる。陰極区画6bに
関しては、その底部は、−船釣場合の同様に、陰極とし
て作用する被覆すべき移動製品3で構成される。
この゛ように、電極の構造を変えることなく、消耗ブロ
ック9の性質を変えるだけで、析出させる金属の性質を
変えることができる。可溶性陽極が電極の構造と一体で
あるとき必要な大掛かりな操作はこのようにして避けら
れる。同様に、SO2−をベースとする電解液とCl1
−をベースとする電解液とを、鉄と亜鉛の間の化学的な
置換がなく、電解液の交換以外に電着装置に変更を施す
必要がなく、交互に使用することが可能である。
同じ陽極バスケットには、異なる種類の消耗ブロックを
入れてもよい。化学的な置換を避けなければならない場
合には、すでに見てきたように、電気的に並列に接続さ
れた複数の電解槽を使用することができる。その場合、
陽極バスケットは各々異なる元素を収容している。
本発明の範囲は、以上図示し、説明した実施例に制限さ
れるものではない。特に、1つの電解槽において、溶解
すべきブロック(1つまたは複数〉と接触する不溶性で
導電性の材料から構成される要素は、内壁を構成するこ
となく陽極区画中に単純に浸される簡単な仕切りあるい
は容器により構成することができる。
本発明は、鋼板等の金属製品を複数の元素、例えば、鉄
−亜鉛またはニッケル−亜鉛の合金で連続的に電解メッ
キする場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従う電着装置の原理を概略的に示し
、第2図は、第1図に示す電着装置に望ましく使用され
る形式の電解槽を概略的に示す。 (主な参照番号) 1.1′・・電解槽、  2・・鉄陽極、2”・・亜鉛
陽極、   3・・鋼板、4a、4a’、4b・・陽イ
オン交換膜、5a、5a’、5 b ・・li極区画、
6as6a”、6 b ・・lt極区画、7・・陽極バ
スケット、 8・・容器     9・・消耗ブロック、10・・被
覆、    13・・上部延長部、14・・格子、  
  15・・底部 陰楊衰

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋼板等の金属表面を連続的に被覆するための電解
    槽の陽極ユニットであって、その陰極は被覆すべき金属
    表面から成り、上記電解槽は、陽極区画と陰極区画とを
    画定する陽イオン交換膜を備える形式であり、上記陽極
    ユニットが、少なくとも1つの陽極バスケットを備える
    ケースにより構成されて、上記電解槽の上記陽極区画を
    形成しており、上記陽イオン交換膜は、被覆すべき金属
    表面と向き合って位置するよう陽極ユニットの面の少な
    くとも一部を形成しており、上記陽極バスケットは、陽
    極ユニットの電気的接続を確保するために不溶性の導電
    材料から構成されており、上記陽極ユニットは更に、電
    解液中で溶けて陰極上に析出すべき金属(1つまたは複
    数)の少なくとも1つのブロックに上記陽極バスケット
    が常時接触している状態を確保する接触確保手段と、上
    記ブロックを上記陽極バスケットに導入するための導入
    手段とを備えていることを特徴とする陽極ユニット。
  2. (2)上記陽極バスケットが、上記ケースの内壁を形成
    していることを特徴とする請求項1記載の陽極ユニット
  3. (3)上記陽極ユニットの電気的接続を確保する導電要
    素が、上記ケース内に位置する仕切りを構成することを
    特徴とする請求項1記載の陽極ユニット。
  4. (4)上記接触確保手段は、上記ケースのくぼんだ底部
    から構成されていることを特徴とする請求項1記載の陽
    極ユニット。
  5. (5)上記導入手段は、上記ケースの上部の開閉可能な
    蓋により構成されていることを特徴とする請求項1記載
    の陽極ユニット。
  6. (6)1より大きいn個の元素M_i(i=1〜n)か
    ら構成される被覆を形成するための金属材料の連続電解
    メッキ方法であって、 陽極区画と陰極区画を画定する陽イオン交換膜を各々備
    え、陽極区画内で元素M_iを溶解させることのできる
    n個の電解槽を、電気的に互いに並列に接続して使用し
    、上記陽極区画を請求項1記載の陽極ユニット内に設け
    、各電解槽の陽極区画には個別に陽極液を供給し、陰極
    区画には直列に陰極液を供給して、それらの共通の陰極
    を被覆すべき製品により構成し、 陰極液、陽極液ならびに製品表面上に付着される被覆の
    組成を一定に維持するため、陽極液および陰極液の組成
    を選択し、ならびに回路の各分路中の電流密度J_iを ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、r■_iは元素Miの陰極への析出のファラデ
    ー効率を示し、R_M_iは陽イオン交換膜を介した元
    素Miの泳動効率を示す となるように選択することを特徴とする方法。
  7. (7)製品を鉄−亜鉛合金、あるいはニッケル−亜鉛合
    金で被覆するため、一方が鉄またはニッケルを溶解し、
    他方が亜鉛を溶解する2つの電解槽を使用することを特
    徴とする請求項6記載の方法。
  8. (8)電解槽の陽極ユニットが請求項1または2に記載
    された形式であることを特徴とする請求項6または7の
    いずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
JP2197576A 1989-07-25 1990-07-25 金属表面の電解メッキ方法と該方法を実施するための電解槽 Pending JPH0375395A (ja)

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FR8910117 1989-07-25

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KR (1) KR920002827A (ja)
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BR9003582A (pt) 1991-08-27
DD295730A5 (de) 1991-11-07
KR920002827A (ko) 1992-02-28
EP0410919A1 (fr) 1991-01-30
CA2021242A1 (fr) 1991-01-26
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