JPH06146090A - 亜鉛−クロム合金電気めっき方法 - Google Patents

亜鉛−クロム合金電気めっき方法

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JPH06146090A
JPH06146090A JP29442892A JP29442892A JPH06146090A JP H06146090 A JPH06146090 A JP H06146090A JP 29442892 A JP29442892 A JP 29442892A JP 29442892 A JP29442892 A JP 29442892A JP H06146090 A JPH06146090 A JP H06146090A
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JP
Japan
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ions
zinc
plating
electrode
chromium
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Withdrawn
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JP29442892A
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Inventor
Shinichi Suzuki
眞一 鈴木
Tatsuya Kanamaru
辰也 金丸
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/565Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロム含有量が高く耐食性に優れた亜鉛−ク
ロム合金電気めっき鋼板を長期間にわたり安定して連続
製造することができる亜鉛−クロム合金電気めっき方法
を提供すること。 【構成】 Cr3+イオンとZn2+イオンを主体とし6価クロ
ムを含有する酸性めっき浴に、6価クロムを電解還元し
て得られたCr3+イオンを供給しながらめっきするととも
に前記電解還元に際して電解還元用電極の陽極および陰
極の少なくとも一方をPt系電極として直流電流を通電す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロム含有量が高く耐
食性に優れた亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板を長期間
にわたり安定して連続製造することができる亜鉛−クロ
ム合金電気めっき方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板は耐食
性に優れているために、従来から自動車、家電、建材な
どに広く利用されている。そして、前記鋼板の亜鉛−ク
ロム合金電気めっき法としては、例えば特公昭58−5
6039号公報や特公昭61─36078号公報などに
あるように種々の方法が公知であるが、これらはクロム
の共析率がいずれも5%以下と低いものであった。
【0003】そこで、本件出願人は金属亜鉛を接触反応
してめっき浴中にZn2+イオンとCr3+イオンとを供給し、
それらのめっき浴中の濃度を所定値に維持することによ
ってクロム含有量の高い亜鉛−クロム合金電気めっき鋼
板を得ることができるめっき方法を開発し、先に特開平
1−215997号公報および特開平1−215998
号公報として提案した。ところが、これらのめっき方法
においてはPb系電極付近でCr3+イオンが酸化してCr6+
オンが増加し、めっき効率に著しく影響を与えて製造効
率を低下させるとともに長期間にわたって安定的に連続
製造することができないという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、クロム含有量が高くて耐食性
に優れた亜鉛−クロム合金電気めっき鋼板を長期間にわ
たり安定して連続製造することができる亜鉛−クロム合
金電気めっき方法を提供することを目的として完成され
たものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の亜鉛−クロム合金電気めっき方法
は、Cr3+イオンとZn2+イオンを主体とし6価クロムを含
有する酸性めっき浴に、6価クロムを電解還元して得ら
れたCr3+イオンを供給しながらめっきするとともに前記
電解還元に際して電解還元用電極の陽極および陰極の少
なくとも一方をPt系電極として直流電流を通電すること
を特徴とするものである。
【0006】本発明においては、電解還元によってめっ
き液の6価クロムをCr3+イオンに還元したうえ、得られ
たCr3+イオンをめっき浴にCr3+イオンを供給しながらめ
っきする点に特徴を有するものであり、これにより陽極
電極付近でCr3+イオンが酸化して発生したCr6+イオンの
増加を抑制するとともに、めっき処理で消費されたCr 3+
イオンの不足分を補いめっき液中の各イオン濃度を所定
値に維持して効率的なめっき処理を行う。なお、このよ
うなCr3+イオンの供給は、例えばめっき浴に電解還元槽
を連結して6価クロムを含有するめっき液の一部を送り
込み、電解還元処理を施すことによって得られたCr3+
オンを再びめっき浴に返送するようにすることにより達
成される。
【0007】また本発明においては、前記電解還元に際
して電解還元用電極の陽極および陰極の少なくとも一方
をPt系電極として直流電流を通電する点に特徴を有する
ものである。即ち、Pt系電極の場合にはPb系電極と異な
り電極付近における酸化を抑制するので、Cr3+イオンが
Cr6+イオンに酸化される現象を防止して系内におけるCr
6+イオンの増加を極力防止する。なお、このようなPt系
電極としてはPtあるいはPtにIr、Pd、Ru、Rh等を合金化
したものを用いることができる。また、電解還元に際し
て直流電流を断続的に通電するようにすれば、電極付近
における適当な酸化バランスが維持されてCr6+イオンの
増加が抑制されることとなり好ましい。更には、電解還
元用電極の陽極および陰極の双方をPt系電極として電極
の極性を反転しつつ通電すると、陰極において析出した
Znが電極の反転により陽極になった際に溶解・除去され
ることとなり電解還元効率が向上するので好ましい。
【0008】本発明を適用するめっき液としては、例え
ばZn2+イオン10〜150g/リットル、Cr3+イオン10
〜150g/リットル、ph3〜0.5の硫酸浴あるいは/
および塩酸浴の酸性浴が用いられるが、他にNa+ 、K
+ 、NH4+等の無関係陽イオン、H3BO3 等の緩衝剤、ポ
リエチレングリコール等のポリオキシアルキレン誘導
体、あるいはSiO2等のコロイド微粒子の特殊添加剤を含
有していても本質的な影響はない。また、Fe、Ni、Co、
Mn、Cu、Sn、Cd、Pb、Mo等の金属イオンは不可避的に微
量めっき液に混入するが、少量であれば本発明の方法に
影響を及ぼさない。
【0009】補給する6価クロム液としては、めっき液
のイオンバランスの点から他の陽イオンや陰イオンを含
有しないことが好ましくクロム酸および/またはクロム
酸クロムが適用できる。このクロム酸クロムとは無水ク
ロム酸にアルコール類、ギ酸等の有機酸類あるいはでん
ぷん等の有機物などの還元剤を反応させ、6価クロムの
一部をCr3+イオンに還元したものである。なお、場合に
よってはクロム酸ナトリウム等の塩類もNa+ イオンのバ
ランスを変化させない範囲において適用可能である。
【0010】次に、めっきセルの不溶解性電極との関連
について説明する。不溶解性電極は長期間にわたって連
続的にめっきを行っても損耗しないので、陽極の形状が
保持されて被めっき体である鋼帯との距離が一定に保た
れ安定した条件下で長期間連続的なめっき処理を行うこ
とができ、また可溶性陽極のように頻繁な電極交換も必
要とせず生産稼働率を向上できる等、多くの利点を有し
ている。ところが、不溶解性電極を使用する場合には電
極付近においてCr3+イオンが酸化されて6価クロムが生
成され系内に蓄積することとなり、めっき処理に悪影響
を及ぼすこととなる。従って、亜鉛−クロムめっきにお
いては系内の6価クロム量を少なくとも許容範囲である
10g/リットル未満に維持しておく必要があり、本発明
においてはこの不溶解性電極の使用により発生する6価
クロムを電解還元してめっき浴中の6価クロム濃度を低
位に維持するものである。またこれと同時に、得られた
Cr3+イオンをめっき浴に供給してめっき処理に費やされ
て不足してきたCr3+イオンの補給をも行い、効率的なめ
っき鋼板の製造を達成するものである。
【0011】前記の不溶解性電極としてはPbO2電極ある
いはPbにSn、Ag、In、Te、Sr、As等を合金化したPb合金
電極などのPb系電極、PtあるいはPtにIr、Pd、Ru、Rh等
を合金化したPt系電極、Ru、Rh等の酸化物電極などの貴
金属系電極、TaとRu、Rh、Ir、Pd、Ni、Pt等からなる非
晶質合金系電極などが適用でき、このうちPb系電極が経
済的に最も有利である。しかしながら、Pb系電極を用い
た場合にはめっき浴中に微量のPbが溶解して、例えば浴
中のPb濃度が3ppm を超えるとめっき密着性を劣化させ
る傾向があるので、Srおよび/またはBaの炭酸塩を系内
に供給し、硫酸塩沈殿する時にPbを共沈する作用を利用
してPbを除去し浴中のPb濃度を所定値以下に維持してお
くことが好ましい。
【0012】また、不溶解性電極としてPt系電極を用い
た場合には、電極付近においてCr3+イオンが酸化されて
6価クロムが生成されることがないため電解還元装置の
設備規模は、めっきによって消費されるCr源としてCr6+
イオンを還元する分のみとなり、小さくてすむが、Pt系
電極は極めて高価であるとともにコーティング電極であ
って鋼帯との接触による破損を避けるために鋼帯との間
に十分な間隔をとる必要があり、めっき処理のための消
費電力が高騰するという欠点がある。従って、陽極にPb
系電極とPt系電極の双方を使用したうえ電極付近におけ
る酸化バランスを考慮しつつ、電解還元装置の設備費と
使用電力コストの適正化を図ることにより経済的なめっ
き処理が可能となる。なお、前記Pt系電極とPb系電極の
双方を用いる場合には、Pt系電極数が全体の5〜80%
となるように配置することが好ましい。5%未満では電
解還元装置の設備費が高くなり、一方80%より多い場
合には電力コストが高騰して好ましくない。
【0013】次に、本発明のめっきプロセスの一態様例
を図面によって説明する。図中1は不溶解性電極2を使
用するめっきセル、3は被めっき対象である鋼体で、前
記めっきセル1は1個若しくは複数個設けられている。
4は可溶性電極5を使用するめっきセルで必要に応じて
任意の個数設けられている。6は前記のめっきセル1、
4との間でめっき液を供給およびフィードバックする循
環タンクである。前記循環タンク6には電解還元槽7が
連結されており、本発明においてはめっき液の一部を電
解還元槽7に送り込み不溶解性あるいは可溶性電極から
なる陽極8a、8bと陰極9a、9bおよび電源10による電解
還元によってめっき液の6価クロムをCr3+イオンに還元
したうえ、得られたCr3+イオンを循環タンク6に戻し、
めっき浴にCr3+イオンを供給しながらめっきする。な
お、この際に前記電解還元用電極の陽極および陰極の少
なくとも一方をPt系電極として直流電流を通電するの
で、Pt系電極付近においてCr3+イオンがCr6+イオンに酸
化されるのが抑制され、系内全体としてはCr6+イオンの
増加が極力防止されて効率的に電解還元が行われる。Zn
源の補給は、基本的には炭酸亜鉛貯槽11から直接循環
タンク6に投入して行われるが、炭酸亜鉛貯槽11から
混合槽17に投入したうえ該混合槽17に循環タンク6
からめっき液の一部を導入して溶解し循環タンク6に返
送したり、更に沈静槽15を経由して循環タンク6に返
送することもできる。同様にCr源の補給は、基本的には
貯槽12から直接循環タンク6に投入して行われるが、
貯槽12から混合槽17に投入したうえ該混合槽17に
循環タンク6からめっき液の一部を導入して溶解し循環
タンク6に返送したり、更に沈静槽15を経由して循環
タンク6に返送することもできる。また、添加剤や硫酸
なども必要に応じて貯槽13からZn源の補給と同様に添
加される。一方、Pb系電極から溶出したPbは、沈静槽1
5で貯槽14から供給される炭酸塩と循環タンク6から
導入されるめっき液の一部によって硫酸Baまたは硫酸Sr
とPbの共沈物として沈澱し、フィルター16により系外
へ除去される。以上に述べたように、本発明を適用する
ことによりめっき温度30〜70℃、めっき電流密度5
0〜300A/dm2 、相対流速30〜200m/分の条件
で、Cr含有量が5〜40%と高い高耐食性亜鉛−クロム
合金めっき鋼板が安定し、かつ長期間連続して製造する
ことができる。
【0014】
【実施例】表1に示しためっき浴条件、およびめっき条
件のもとに冷延鋼板を陰極として1万クーロン/リット
ルまで連続してめっきを行い、補給試薬で消費されたイ
オンの調整を行ったうえ表に掲げた条件で6価クロムの
電解還元を行った。これを1サイクルとして20万クー
ロン/リットルまで繰り返し行い、めっき浴中の組成を
初期状態に維持した時の還元運転全時間中の実還元時間
(電極に析出したZnの溶解のための休止時間や電極損耗
による電切る交換時間などを除いた時間)の割合を運転
効率として評価した。また、操業の自由度の目安として
Cr6+イオンを生成しない限界電流密度を測定し評価し
た。なお、めっき液の水の蒸発分およびドラグアウト等
によるめっき浴成分の若干の変動は試薬によって調整し
た。表2は、比較例として上記とめっき浴条件、および
めっき条件等は同一であるが6価クロムの電解還元の条
件をかえた場合について評価した結果を示すものである
が、この比較例との対比で判るように本発明においては
極めて高い運転効率でもって、しかもめっき浴中のCr6+
イオン濃度の増加を確実に抑制しつつ長期間にわたって
安定的、かつ高品質のめっき処理が連続的に行えること
が確認できた。また、本発明においては電流密度の限界
も特にないため操業の自由度が大きく運転がやりやすい
ことも確認できた。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明はクロム含有量が高くて耐食性に優れた亜鉛−クロム
合金電気めっき鋼板を長期間にわたり安定して連続製造
することができるものである。よって本発明は従来の問
題点を一掃した亜鉛−クロム合金電気めっき方法とし
て、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のめっきプロセスの一例を示すブロック
説明図である。
【符号の説明】
1 めっきセル 2 不溶解性電極 3 鋼体 4 めっきセル 5 可溶性電極 6 循環タンク 7 電解還元槽

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr3+イオンとZn2+イオンを主体とし6価
    クロムを含有する酸性めっき浴に、6価クロムを電解還
    元して得られたCr3+イオンを供給しながらめっきすると
    ともに前記電解還元に際して電解還元用電極の陽極およ
    び陰極の少なくとも一方をPt系電極として直流電流を通
    電することを特徴とする亜鉛−クロム合金電気めっき方
    法。
  2. 【請求項2】 電解還元に際して直流電流を断続的に通
    電することを特徴とする請求項1に記載の亜鉛−クロム
    合金電気めっき方法。
  3. 【請求項3】 電解還元用電極の陽極および陰極の双方
    をPt系電極として電極の極性を反転しつつ通電すること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の亜鉛−ク
    ロム合金電気めっき方法。
  4. 【請求項4】 めっき浴に補給する6価クロム液がクロ
    ム酸および/またはクロム酸クロムであることを特徴と
    する請求項1または請求項2または請求項3に記載の亜
    鉛−クロム合金電気めっき方法。
  5. 【請求項5】 めっきセルの不溶解性陽極としてPb系電
    極を使用し、Srおよび/またはBaの炭酸塩を系内に供給
    することを特徴とする請求項1または請求項2または請
    求項3または請求項4に記載の亜鉛−クロム合金電気め
    っき方法。
  6. 【請求項6】 めっきセルの陽極にPb系電極とPt系電極
    の双方を使用することを特徴とする請求項1または請求
    項2または請求項3または請求項4または請求項5に記
    載の亜鉛−クロム合金電気めっき方法。
JP29442892A 1992-11-02 1992-11-02 亜鉛−クロム合金電気めっき方法 Withdrawn JPH06146090A (ja)

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