JPH04120300A - 鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方法 - Google Patents

鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方法

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JPH04120300A
JPH04120300A JP24173490A JP24173490A JPH04120300A JP H04120300 A JPH04120300 A JP H04120300A JP 24173490 A JP24173490 A JP 24173490A JP 24173490 A JP24173490 A JP 24173490A JP H04120300 A JPH04120300 A JP H04120300A
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Japan
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iron
chips
plating
ion
amount
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JP24173490A
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Inventor
Hirohiko Sakai
堺 裕彦
Masatoshi Iwai
正敏 岩井
Toshihiko Miyamoto
俊彦 宮本
Minoru Senda
実 千田
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、鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方
法に関し、詳細には、鉄系電気めっきにおいて、鉄チッ
プの充填層を有する鉄溶解槽の下方から上方に向けて鉄
系電気めっき液を流し、鉄チップを溶解すると共に前記
めっき液中のFe”″をFe’“に還元する鉄イオン補
給調整に関する。
(従来の技術) 鉄系電気めっき、特に不溶性陽極を使用する鉄系電気め
っきにおいては、めっきにより消費される鉄イオン(F
e” )を補給する必要がある。
又、めっきの際に陽極にてFe”“がFe”″に酸化さ
れる。該酸化により鉄系電気めっき液中のFe”濃度か
高くなると、めっき電流効率の低下や、めっき表面の外
観の劣化等の問題か生じてくる。そのためFe”濃度を
低減する必要かある。
そこで、Fe’″″の補給源としてはFe”を溶出する
と共にFe’+をFe2+に還元し得る性質を有する鉄
か使用される。即ち、酸鉄はFe”+の補給及びFe3
+の低減をすべきめつき液に接触させて使用される。
そうすると、酸鉄の表面での酸化反応により鉄か溶解(
Fe”として溶出)すると共に、還元反応によりめっき
液中のpe2*がFe9+になる。
このとき、還元反応として、めっき液中のH゛かH2と
なる水素発生反応も生じ、該反応量か小さいほとFe2
“への還元量の割合か増え、pe3+″の還元効率か高
くなるのでよい。該Fe”還元効率は下記0式により定
義する。
Fe”″還元効率= (Fe”の還元量(g)/((鉄
の溶解量(g)) X 2) ) X100 (%)−
一一■電気化学的には、酸化反応量と還元反応量とは等
しいので、例えば水素発生反応量が零であればFe”還
元効率は100%となり、最も高くなる。
鉄の溶解量はFe2*を補給し得る程に多く、そして安
定しているのかよい。
従来、かかる鉄によるFe”の補給及びFe”の低減(
即ち、鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整)は、
鉄チップの充填層を有する鉄溶解槽の下方から上方に向
けて、Fe2+の補給及びFe’+の低減をすべき鉄系
電気めっき液を流し、鉄チップを溶解すると共に前記め
っき液中のFe’“をFe”に還元する方法により、行
われている。
(発明か解決しようとする問題点) ところか、前記従来の鉄イオン補給調整方法においては
、Fe’“還元効率か必ずしも高くなく、又、長時間運
転の間の鉄溶解量か安定していないという問題点かある
。該問題点は、所要の鉄系電気めっき液、即ちFe’“
か一定範囲に高濃度化すると共にFe”か低濃度化した
めっき液を安定して得られず、その結果所定厚みのめっ
きが出来なくなったり、めっき電流効率の低下やめつき
表面の外観の劣化等か生じてくることになるのて、極め
て深刻な問題点である。
本発明は、このような事情に着目してなされたものであ
って、その目的は従来のものかもつ以上のような問題点
を解消し、鉄チップの充填層を育する鉄溶解槽の下方か
ら上方に向けて、鉄系電気めっき液を流し、鉄チップを
溶解すると共にめっき液中のFe3+をFe2+″に還
元する鉄イオン補給調整を行うに際し、鉄溶解量を安定
し得ると共にFe’“還元効率を向上し得、その結果所
要の鉄系電気めっき液を安定して得ることか可能となる
鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方法を提供し
ようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は次のような構成の鉄
系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方法としている
即ち、本発明に係る鉄イオン補給調整方法は、鉄系電気
めっきにおいて、鉄チップの充填層を有する鉄溶解槽の
下方から上方に向けて鉄系電気めっき液を流し、鉄チッ
プを溶解すると共に前記めっき液中のFe2″″をFe
″″″に還元する鉄イオン補給調整を行うに際し、前記
鉄チップの充填層の高さ方向厚さを500〜1500m
mとし、鉄チップと前記めっき液の相対流速を5〜20
m/win、とじ、鉄チップの初期粒径を3〜8mmΦ
とすることを特徴とする鉄系電気めっきにおける鉄イオ
ン補給調整方法である。
(作 用) 本発明は、鉄チップの充填層を有する鉄溶解槽の下方か
ら上方に向けて鉄系電気めっき液を流す鉄イオン補給調
整の実験を、鉄チップの初期粒径、鉄チップの充填層の
高さ方向厚さ、鉄チップとめっき液の相対流速等を種々
変化させて行い、それらの影響を克明に調査し、その結
果得られた下記知見に基づくものである。
即ち、第1図に示す如く、鉄チップの充填層の高さ方向
厚さの増大に伴って、鉄溶解量が増加する。尚、上記鉄
チップ充填層厚とは、めっき液に接触する鉄チップ充填
層の有効厚さをいう。
ここで、めっき液中Fe2“を所要の一定範囲に高濃度
化するには、鉄溶解量を100Kg/Hr以上にすれば
よく、そのためには鉄チップ充填層厚を500+nm以
上にすることが必須要件である。尚500mm未満にす
ると、鉄溶解槽の径を大きくする必要かあり、経済性の
低下及びめっき液循環ポンプの大容量化を招くのでよく
ない。
鉄チップ充填層厚を150On+m超にすると、鉄溶解
量か飽和してくると共にFe”還元効率か急激に低下す
るので、1500mm以下にする必要がある。1500
mm超でかかる現象か生じる原因については下記の如く
考えられる。即ち、鉄溶解槽内においてめっき液は上方
に流れるに伴い、Fe’+の還元反応により該めっき液
中のFe″4濃度が徐々に低下する。骸Fe”濃度が低
下すると、Fe34の還元反応量か低下し、それに対応
して酸化反応量、即ち鉄溶解量か減少すると共に、Fe
”還元効率が低下する。故に、1500mm超ではFe
’!濃度か急激に低下し、そのため鉄溶解量が飽和して
くると共にFe”還元効率か急激に低下するものと考え
られる。
鉄チップとめっき液の相対流速に関しては、第2図に示
す如く、該相対流速の増大に伴って、鉄溶解量か増加す
るか、20m/min、超にすると、鉄チップが比較的
激しく流動し、そのためめっき液の流出に伴う鉄溶解槽
外への鉄チップの流出量か多くなり、めっきの押し疵、
フィルターの目づまりを招く他、長時間連続運転時にお
いて鉄溶解槽上方から鉄チップを補給する際に、溶解槽
上部での鉄チップの落下が円滑に起こらず、一部棚吊り
状の不安定な状態となり、その結果鉄溶解量か変動し不
安定化する。一方、5m/min、未満にすると、鉄チ
ップ表面へのFe”″の拡散速度か低下し、Fe50還
元効率か低下する。故に、相対流速は、5〜20m/n
+in、にする必要かある。
長時間の溶解により微細化した鉄チップは、鉄溶解槽の
下方に集まり、鉄溶解槽上方から補給する大径の鉄チッ
プにより押さえられ、流動し難くなるので、支障はない
。しかし、初期粒径:3mmΦ未満の鉄チップは、鉄溶
解槽上方から補給すると、鉄溶解槽上部で溶解し直ぐに
小さくなり、浮遊流動し、鉄溶解槽外へ流出し、前記の
如き種々の不具合を来すようになる他、鉄チップ充填層
厚の変動により鉄溶解量か変動し不安定化する。
方、初期粒径:8mmΦ超ては、溶解に係る鉄チップの
有効表面積か小さくなり、鉄溶解量か低下する他、鉄チ
ップ間の空隙率か大きくなるので微細化した鉄チップか
浮上し易くなり、その結果鉄溶解槽外へ流出すると共に
、鉄溶解量か変動し易くなる。故に、鉄チップの初期粒
径を3〜8II1mのとする必要かある。以上の如き知
見か得られた。
そこで、本発明に係る鉄系電気めっきにおける鉄イオン
補給調整方法は、前述したように、鉄チップの充填層の
高さ方向厚さを500〜1500mmとし、鉄チップと
前記めっき液の相対流速を5〜20m/min、とじ、
鉄チップの初期粒径を3〜8mmΦとするようにしてい
る。従って、前記知見よりして、鉄溶解量を安定し得る
と共にpeff+還元効率を向上し得るようになり、そ
の結果所要の鉄系電気めっき液を安定して得ることか可
能となる。
本発明に係る鉄イオン補給調整方法において、前記鉄チ
ップの充填層を有する鉄溶解槽としては、例えば第3〜
5図に示す如きものか使用することかできる。かかる鉄
溶解槽(1)は、いづれも下部に整流板(5)を設け、
その上に鉄チップ(4)の充填層を形成したものである
。下方のめっき液供給口(2)から処理すべきめっき液
を流入すると、該めっき液は鉄チップを溶解し且つFe
トの還元を生じながら上方に向けて、充填層内(即ち鉄
チップ(4)間)を流れ、鉄溶解槽(1)上部に設けた
スクリーン(6)を通り、めっき液オーバフローロ(3
)即ちめっき液出口から流出する。
尚、鉄チップ充填層厚とは、前述の如くめっき液に接触
する鉄チップ充填層の有効厚さをいうものであり、従っ
て第3〜4図の場合は整流板(5)から鉄チップ(4)
充填層の最上部(上面)迄の高さ方向厚さ、即ち鉄チッ
プ(4)充填層自体の厚さに相当するが、第5図の場合
は整流板(5)からオーバフローロ(3)迄の厚さに相
当し、鉄チップ(4)充填層自体の厚さよりもかなり小
さい。
鉄チップは溶解により微細化してくるので、鉄チップ充
填層厚を一定に保つために鉄溶解槽上方から鉄チップを
補給する必要かある。該鉄チップ補給は連続的に行って
もよいし、断続的に行ってもよい。例えば第5図の場合
は、鉄溶解槽(1)の上部に鉄チップ補給ホッパー(7
)を設け、該ホッパー(7)内の鉄チップをその自重に
より連続的に落下させ、連続して補給し得る。
本発明に係る鉄イオン補給調整方法は、中でもFe”の
補給及びFe”の低減の必要性か高い不溶性陽極を使用
する場合に特に有効であるが、溶性陽極を使用する場合
ても空気酸化等によりFe”が増大する際には効果を奏
する。
尚、鉄系電気めっきとは、Feを主成分として必ず含有
するめっき層を形成する電気めっきをいうものてあって
、該めっき層としてはFe、 Fe及び他金属より成る
合金、又は、Fe及び5i02の如き非金属より成る複
合体を含むことを意味する。
鉄系電気めっき液(浴)としては、限定されるものでは
なく、硫酸塩浴、フッ化物浴、ピロリン酸浴等が使用し
得る。不溶性陽極を使用する場合は硫酸塩浴を使用する
ことが多い。
(実施例) 鉄溶解槽としては、第3図に示したものと同様のタイプ
のものを使用した。尚、該鉄溶解槽(1)の直径は70
0mmである。
上記鉄溶解槽(1)下方のめっき液供給口(2)から処
理すべき鉄系電気めっき液を圧入し、整流板(5)を介
して鉄チップ(4)充填層の下方から上方に向けて鉄系
電気めっき液を流し、スクリーン(6)を介して鉄溶解
槽(1)上部のめっき液オーバフローロ(3)から流出
させた。
このとき、上記電気めっき液にはFeSO4・7H20
: 400g/ 1、Zn5O,・7HzO:15 g
#!、H2SO4: 10g/ l、Pe ’ ” :
 7g/ lを含む60℃の水溶液を用いた。
鉄チップ(4)の初期粒径、鉄チップ充填層厚、鉄チッ
プ(4)と鉄系電気めっき液の相対流速(即ち、めっき
液の流速)を種々変化させた。
鉄溶解槽(1)流入前のめっき液、及び、オーパフロー
ロ(3)から流出後のめっき液について、H,SO。
濃度及びFe’″濃度を分析し、流入前に対する流出後
のめっき液中HiSO<濃度差(ΔH2S04)及びF
e”濃度差(:ΔFe”)を求め、該値を用いて下記■
式及び■式より鉄溶解量及びFe”還元効率を算出して
求めた。尚、■式の分母(即ち()間)は、還元反応量
であって鉄溶解量自体ではないか、還元反応量と酸化反
応量とは等しく、鉄溶解量は酸化反応量に等しいので、
鉄溶解量は還元反応量に等しく、そのため■式の分母は
鉄溶解量に相当する。従って■式は実質的に0式と同し
である。
Fe”″還元効率=〔ΔFe”″(mol#’) / 
(ΔFe”(mol/i’ ) +2 xΔH2SOa
(mail) ) )X100(%)  −−−−−−
−−−−−−−−−−■鉄溶解量=〔ΔFe”(Kg/
Hr) / 2 xFe”還元効率(%) ) X】O
O(%)−一−−−−−−−■第 表 上記求めた鉄溶解量及びFe”還元効率を、鉄チップの
初期粒径、鉄チップ充填層厚、めっき液の相対流速と共
に第1表に示す。第1表において、実験No、 1〜8
は本発明に係る鉄イオン補給調整方法を適用したもの(
本発明の実施例)であり、実験No、 9〜14は比較
のために本発明の範囲外の条件て実施したもの(比較例
)である。
比較例に関し、実験No、 9〜11てはFe”還元効
率又は/及び鉄溶解量か低く、No12〜14てはFe
2′″還元効率又は/及び鉄溶解量は高いか、鉄溶解量
の変動か大きく鉄溶解量か安定していない。
これに対し、本発明の実施例は総じてpe 2 (″還
元効率及び鉄溶解量か高く、且つ鉄溶解量の変動か小さ
く鉄溶解量か安定している。
(発明の効果) 本発明に係る鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整
方法によれば、鉄チップの充填層を有する鉄溶解槽の下
方から上方に向けて、鉄系電気めっき液を流し、鉄チッ
プを溶解すると共にめっき液中のFe”をFe2“に還
元する鉄イオン補給調整を行うに際し、鉄溶解量を安定
し得ると共にFe”還元効率を向上し得、その結果所要
の鉄系電気めっき液、即ちFe”か一定範囲に高濃度化
すると共にFe”″か低濃度化しためっき液を安定して
得ることか可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鉄溶解槽における鉄チップ充填層厚と鉄溶解
量及びFe”″還元効率との関係を示す図、第2図は、
鉄チップとめっき液の相対流速と、鉄溶解量及びFe”
還元効率との関係を示す図、第3図は、鉄チップの充填
層を有する鉄溶解槽の例を示す概要図である。 (1)−鉄溶解槽     (2)−めっき液供給口(
3)−めっき液オーバフローロ  (4)−鉄チツブ(
5)−整流板      (6)−スクリーン(7)−
鉄チツブ補給ホッパー 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 代 理 人  弁理士 金欠 章− 鉄チツブ充填層厚(mm ) 相対流速(r5/1T11n) 第3図 第4図 平成 2年12月 6日 l。 2゜ 3゜ 4゜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鉄系電気めっきにおいて、鉄チップの充填層を有
    する鉄溶解槽の下方から上方に向けて鉄系電気めっき液
    を流し、鉄チップを溶解すると共に前記めっき液中のF
    e^3^+をFe^2^+に還元する鉄イオン補給調整
    を行うに際し、前記鉄チップの充填層の高さ方向厚さを
    500〜1500mmとし、鉄チップと前記めっき液の
    相対流速を5〜20m/min.とし、鉄チップの初期
    粒径を3〜8mmΦとすることを特徴とする鉄系電気め
    っきにおける鉄イオン補給調整方法。
JP24173490A 1990-09-11 1990-09-11 鉄系電気めっきにおける鉄イオン補給調整方法 Pending JPH04120300A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6059383B1 (ja) * 2016-04-12 2017-01-11 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 金属イオン供給装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6148599A (ja) * 1984-08-13 1986-03-10 Nippon Steel Corp 鉄系又は鉄系合金電気めつきのイオン補給方法

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