JPH07173696A - ガス拡散電極を使用した電気めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属ストリップに対し、ガス拡散電極によっ
て電気めっきを施すに際し、ガス拡散電極に系外から供
給される水素ガスの量を減らし、金属ストリップの表面
上に均質な電気めっき層を経済的に安定して形成する。 【構成】 ガス拡散電極２が設けられためっき槽３内に
めっき金属を供給するためのめっき金属溶解装置９にお
いて発生した排ガス中から、ガス分離器12によって水素
ガスを分離し、この分離された水素ガスを、ガス拡散電
極２に供給することにより、ガス拡散電極２に対する系
外からの水素ガス供給量を減らし、これによって、金属
ストリップの表面上に経済的に電気めっき層を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気めっき液が収容
されためっき槽内を連続的に移動する金属ストリップに
対し、前記金属ストリップを陰極としそしてガス拡散電
極を陽極として、前記金属ストリップの少なくとも１つ
表面上に連続的に電気めっきを施すための、ガス拡散電
極を使用した電気めっき装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気めっき金属板を工業的に製造する場
合の電気めっき浴としては、一般に、電析させる金属の
硫酸塩を主体とする硫酸電気めっき浴、電析させる金属
の塩化物を主体とする塩化物電気めっき浴、または、硫
酸電気めっき浴と塩化物電気めっき浴との混合電気めっ
き浴が使用されている。

【０００３】硫酸電気めっき浴と塩化物電気めっき浴と
を比較すると、塩化物電気めっき浴は、硫酸電気めっき
浴よりも、電気伝導度が高いので電力コストが低く、限
界電流密度が高いので高速めっきを行うことができ、且
つ、電解効率が高い等の利点を有している。従って、塩
化物電気めっき浴は、近年主流となりつつある高電流密
度による電気めっきを行う場合に、非常に有利な条件を
備えている。

【０００４】金属ストリップを陰極として電気めっきを
行う場合、陽極として、電極自体がめっき浴中に溶出
し、金属イオンをめっき浴中に補給する自溶性電極と、
陽極から気体が発生し、陽極自体は溶出しない不溶性電
極とがある。自溶性電極を陽極として使用すると、高電
流密度で操業する場合に、頻繁に電極を交換しなければ
ならないため、近年は、例えば、白金電極またはチタン
板上に酸化物が被覆された電極からなる不溶性電極の使
用が主流になりつつある。

【０００５】しかしながら、上述した不溶性陽極を使用
しそして塩化物電気めっき浴中において、金属ストリッ
プに電気めっきを施すと、不溶性陽極から有害な塩素ガ
スが発生する問題が生ずる。このような塩素ガスの発生
を回避するために、硫酸電気めっき浴を使用しても、陽
極から発生する多量の酸素ガスが、陽極と陰極との間に
常に存在するため、めっき浴の見かけの電気伝導度が低
下したり、更に、めっき層自体にも悪影響を及ぼす場合
が生ずる。

【０００６】上述した問題を解決する手段として、特開
平3-188299号には、ガス拡散層と反応層とが接合された
ガス拡散電極からなる陽極を、垂直型電気めっき槽内
に、槽の上部から下部にわたって槽内を区画するように
垂直に配置し、その裏面より水素ガスを供給し、この水
素ガスを酸化させてめっき浴中に拡散させることからな
る電気めっき装置（以下、先行技術という）が開示され
ている。先行技術によれば、電気めっき浴の陽極反応
が、水素酸化反応になるので、塩素ガスや酸素ガスの発
生がなく、金属ストリップの表面上に平滑で焼けのない
めっき層を形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術のような、ガス拡散電極を使用した電気めっき装置に
よって、金属ストリップにめっき層を形成するために
は、系外から多量の水素ガスをガス拡散電極に供給しな
ければならないので、消費される水素ガスのために製造
コストが上昇し、且つ、水素ガスの供給量が不安定な場
合には、金属ストリップの表面上に形成されためっき層
が不均一になる問題があった。

【０００８】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、不溶性陽極としてガス拡散電極を使用し、め
っき層内を連続的に移動する金属ストリップに対し、電
気めっきを施すに際し、ガス拡散電極への系外からの水
素ガス供給量を減らし、金属ストリップの表面上に、均
質な電気めっき層を経済的に且つ安定して形成すること
ができる、ガス拡散電極を使用した電気めっき装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の電気めっき装
置は、その中を金属ストリップが連続的に移動する、電
気めっき液が収容されためっき槽と、前記めっき槽内
に、その中を移動する前記金属ストリップを間に挟んで
所定間隔をあけて設けられた、その一端側にガス供給管
が接続されそしてその他端側にガス排出管が接続されて
いる１対のガス拡散電極と、前記めっき槽内にめっき金
属を供給するための、供給管および排出管によって前記
めっき槽に接続されためっき金属溶解装置と、前記めっ
き金属溶解装置内にめっき液を送り込む前記排出管の途
中に設けられた、めっき液中の酸素ガスを除去するため
の気液分離器と、前記めっき金属溶解装置において発生
した排ガスの排出用導管の途中に設けられた、前記排ガ
ス中から水素ガスを選択的に分離するためのガス分離器
と、前記ガス分離器によって分離された水素ガスを前記
ガス拡散電極に供給するための導管、および、前記導管
内を流れる水素ガスの流量を制御するための流量制御器
とからなり、前記めっき金属溶解装置において発生した
排ガス中の水素ガスを、前記ガス拡散電極に供給し、且
つ、前記ガス拡散電極に供給される水素ガスの流量を前
記流量制御器によって制御することに特徴を有するもの
である。

【００１０】

【作用】この発明の装置によれば、めっき槽内にめっき
金属を供給するための、めっき金属溶解装置において、
塊状のめっき金属を溶解する際に発生した水素ガスを、
ガス拡散電極に供給することにより、ガス拡散電極への
系外からの水素ガス供給量を減らすことができる。従っ
て、金属ストリップの表面上に、均質な電気めっき層を
経済的に且つ安定して形成することができる。

【００１１】

【実施例】次に、この発明の装置を図面を参照しながら
説明する。図１は、この発明の装置の一実施態様を示す
概略工程図である。図面に示すように、その中を金属ス
トリップ１が実質的に水平に移動する、電気めっき液が
収容されためっき槽３内には、めっき槽３内を移動する
金属ストリップ１を間に挟み、その上方および下方の各
々に、所定間隔をあけて、不溶性陽極としてのガス拡散
電極２，２が、実質的に水平に設けられている。

【００１２】ガス拡散電極２，２の各々の一端側には、
ガス拡散電極２，２に水素ガスを吹込むための水素ガス
供給管４が接続され、その他端側には、吹き込まれた水
素ガスをガス拡散電極２，２から排出するための水素ガ
ス排出管５が接続されている。水素ガス供給管４と水素
ガス排出管５とは、相互に連結管６によって連結されて
いる。

【００１３】めっき槽３の底部には、めっき槽３内の電
気めっき液を排出するための排出管７、および、めっき
槽３内に電気めっき液を供給するための供給管８の各一
端が接続されている。９はめっき槽３内に供給するめっ
き金属を溶解するためのめっき金属溶解装置であって、
めっき金属溶解装置９には、上記排出管７および供給管
８の各他端が接続されている。排出管７の途中には、気
液分離器10が設けられている。めっき槽３から排出管７
を通って排出され、めっき金属溶解装置９に送り込まれ
る電気めっき液中に混入している酸素ガスは、気液分離
器10によって除去される。

【００１４】めっき金属溶解装置９内には、塊状のめっ
き金属が充填されており、この塊状のめっき金属は、排
出管７を通ってめっき金属溶解装置９内に送り込まれた
電気めっき液によって溶解される。このようにして、め
っき金属溶解装置９において調製された電気めっき液
は、供給管８を通って、めっき槽３内に供給される。

【００１５】めっき金属溶解装置９において、その中に
充填されている塊状のめっき金属が溶解するときに、下
記反応によって、水素ガスを含有するガスが発生する。 Ｍｅ＋２Ｈ⁺ → Ｈ₂ ＋Ｍｅ²⁺

【００１６】めっき金属溶解装置９から排出された、水
素ガスを含有する排ガスは、導管11によってガス分離器
（ＰＳＡ）12に導かれ、ガス分離器12において、排ガス
中の水素ガスと不活性ガスとが分離される。ガス分離器
（ＰＳＡ）12は、系内圧力のスイングによって生ずる吸
着平衡量（または吸着量）の違いを利用して、混合ガス
を選択的に分離する装置であり、このガス分離器12によ
って、めっき金属溶解装置９から排出された排ガス中か
ら、水素ガスのみを高純度で分離することができる。

【００１７】このようにして、ガス分離器12によって排
ガス中から分離された水素ガスは、導管13を通って、水
素ガスが循環する連結管６に導かれ、水素ガスの供給管
４を通って、系外からの水素ガスと共にガス拡散電極２
に送り込まれる。

【００１８】水素ガスが循環する連結管６にはガス濃度
検出器14が設けられ、ガス濃度検出器14によって、連結
管６内を循環する水素ガスの濃度が検出される。このよ
うにして検出された、連結管６内を循環する水素ガスの
濃度は、ガス濃度制御器15に送られ、ガス濃度制御器15
によるバルブ16の開度調整によって、所定量の水素ガス
がガス拡散電極２に送り込まれる。

【００１９】この発明の装置は、上述したように構成さ
れており、ガス拡散電極２に吹き込まれる水素ガスとし
て、系外から導入される水素ガスに加え、めっき金属溶
解装置９において発生した水素ガスが使用されるので、
上記系外からの水素ガスの導入量を減少させることがで
き、これによって、金属ストリップの表面上に、均質な
電気めっき層を経済的に且つ安定して形成することがで
きる。

【００２０】めっき槽３は開放型であるために、めっき
槽３内の電気めっき液中に、酸素ガスの混入することが
避けられず、めっき槽３から、排出管７を通って金属溶
解装置９内に送り込まれる電気めっき液中にも酸素が含
有されている。従って、このようなめっき液を使用し、
めっき金属溶解装置９によってめっき金属を溶解する
と、発生した排ガス中に酸素の混入することが避けられ
ない。このような酸素が混入している水素ガスをガス拡
散電極２に吹込むと、ガス爆発を引き起こす危険性があ
る。

【００２１】そのために、この発明の装置においては、
めっき槽３内のめっき液をめっき金属溶解装置９内に送
り込むための排出管７の途中に気液分離器10が設けられ
ており、気液分離器10によって酸素が除去されためっき
液がめっき金属溶解装置９に送り込まれるようになって
いる。従って、上述した問題の発生を確実に防止するこ
とができる。

【００２２】排出管５を通って、ガス拡散電極２から排
出された水素ガス中には、めっきにより発生した不純物
が含まれているために、その一部を排出管５' によって
系外に排出した上、残りの水素ガスを連結管６によって
循環させ、これによって、ガス濃度の均一化を図ってい
る。

【００２３】金属ストリップ１は、電気めっき液が流れ
るめっき槽３内を、水平に連続的に移動する。その間
に、金属ストリップ１を間に挟み、その上方および下方
に設けられた、不溶性陽極としての１対のガス拡散電極
２，２内に吹き込まれた上述した水素ガスによる水素酸
化反応によって、金属ストリップ１の両表面上に電気め
っき層が形成される。従って、ガス拡散電極２，２にお
いて塩素ガスや酸素ガスが発生することはなく、金属ス
トリップ１の両表面上に、平滑で焼けのない均質な電気
めっき層を経済的に且つ安定して形成することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
めっき層内を連続的に移動する金属ストリップに対し、
ガス拡散電極を不溶性陽極として、前記金属ストリップ
に電気めっきを施すに際し、ガス拡散電極に経済的に水
素ガスを供給し、金属ストリップの表面上に、均質な電
気めっき層を経済的に且つ安定して形成することができ
る、工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の一実施態様を示す概略工程図
である。

【符号の説明】

１ 金属ストリップ、 ２ ガス拡散電極、 ３ めっき槽、 ４ ガス供給管、 ５ ガス排出管、 ６ 連結管、 ７ めっき液排出管、 ８ めっき液供給管、 ９ めっき金属溶解装置、 10 気液分離器、 11 導管、 12 ガス分離器、 13 導管、 14 ガス濃度検出器、 15 ガス濃度制御器、 16 バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その中を金属ストリップが連続的に移動
   する、電気めっき液が収容されためっき槽と、 前記めっき槽内に、その中を移動する前記金属ストリッ
   プを間に挟んで所定間隔をあけて設けられた、その一端
   側にガス供給管が接続されそしてその他端側にガス排出
   管が接続されている１対のガス拡散電極と、 前記めっき槽内にめっき金属を供給するための、供給管
   および排出管によって前記めっき槽に接続されためっき
   金属溶解装置と、 前記めっき金属溶解装置内にめっき液を送り込む前記排
   出管の途中に設けられた、めっき液中の酸素ガスを除去
   するための気液分離器と、 前記めっき金属溶解装置において発生した排ガスの排出
   用導管の途中に設けられた、前記排ガス中から水素ガス
   を選択的に分離するためのガス分離器と、 前記ガス分離器によって分離された水素ガスを前記ガス
   拡散電極に供給するための導管、および、前記導管内を
   流れる水素ガスの流量を制御するための流量制御器とか
   らなり、 前記めっき金属溶解装置において発生した排ガス中の水
   素ガスを、前記ガス拡散電極に供給し、且つ、前記ガス
   拡散電極に供給される水素ガスの流量を前記流量制御器
   によって制御することを特徴とする、ガス拡散電極を使
   用した電気めっき装置。