JPH0892795A

JPH0892795A - ニッケル系めっき液中へのニッケル原料の供給方法

Info

Publication number: JPH0892795A
Application number: JP23147594A
Authority: JP
Inventors: Shiyuuji Kaeriyama; 周士帰山; Osamu Shin; 修進; Takashi Sekida; 貴司関田; Kaoru Mizumoto; 薫水本; Ichirou Tanoguchi; 一郎田野口
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】金属ニッケル粒を直接めっき液中に補給し、
溶解させる。【構成】溶解槽１内のめっき液の硫酸濃度を10〜100g
/lとし、このめっき液中へ粒状あるいは粉状の金属ニッ
ケルを投入し、攪拌機12で攪拌しながら溶解させた後、
イオン隔膜21を備えた硫酸分離装置２により過剰な硫酸
を除去してめっき液とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不溶性陽極を用いる鋼
帯等の金属帯のニッケル系連続電気めっき設備におい
て、消費されるニッケルイオンをめっき液中に補充する
ニッケル原料の供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、家電製品等において耐食
性向上の要求が高まり、従来から使用されている亜鉛め
っき鋼板に加え、亜鉛−ニッケルめっき鋼板等の合金め
っき鋼板の需要が著しい増加を見せている。こうした需
要増に対処するため、高能率生産の可能な高電流密度に
よる高速めっき法が採用されているが、高速めっき法に
おいては陽極交換を頻繁に行わねばならない可溶性陽極
方式よりも、陽極交換を必要としないイリジウム系等の
不溶性陽極を用い、消費される金属イオンをめっき液中
へ連続的に補給する方式の方が有利であることはいうま
でもない。

【０００３】めっき液としては通常、硫酸系の電解液が
使用される。また、消費されるめっき液中のニッケル等
の金属イオンの補給方法としては、金属ニッケル等を直
接めっき液に接触させて溶解させる方法と、酸化ニッケ
ル、炭酸ニッケル等の金属化合物の形で溶解させる方法
とがあり、こうした金属イオンの補充はライン内の循環
槽とは別に設けられる溶解槽において行われ、めっき液
は循環ポンプにより溶解槽と循環槽との間を循環するの
が普通である。

【０００４】従来、工業的には、主として炭酸ニッケル
等の金属化合物を溶解させる方法が行われているが、こ
れらの金属化合物は特開昭63-50328号公報、特開平1-15
3534号公報に記載されているように、溶解、析出分離、
熱分解等の複雑な工程を経て製造される薬品であるから
高価であり、コスト低減を妨げる一因ともなっている
上、粉体であるため発塵等の環境問題もあり、さらにこ
れら金属化合物に通常含有されるナトリウム、カルシウ
ム、塩素、珪素等の不純物により、品質や設備面でさま
ざまな問題も発生している。そこで、ニッケルイオンソ
ースとして金属化合物を使用するめっき処理設備では、
これら不純物を除去するための専用設備を設けるのが一
般的である。

【０００５】一方、粒状、あるいは塊状の金属ニッケル
は金属化合物と比較してニッケル重量当たりの単価が50
〜60％と安価であり、これらを直接溶解させる方法はコ
ストや作業環境面では問題がないが、通常のめっき液の
酸濃度においては溶解速度が低く、大量に溶解させるた
めには何らかの手段を必要とする。特開平1-234598号公
報には、溶解槽内に不溶性の陰極ならびに不溶性のバス
ケット状陽極を設け、バスケット状陽極内に金属ニッケ
ル粒を充填してめっき液を通液しながら電解して金属ニ
ッケル粒をめっき液中に溶解させることが記載されてい
る。

【０００６】しかし、この方法は、金属ニッケル粒表面
が酸化して不働態化する問題があるばかりでなく、バス
ケット状陽極の耐久性や、バスケット状陽極内への金属
ニッケル粒の連続的供給ができない等の問題点があり、
現実的方法とはいえない。また、特開平４-13900号公報
には、不働態化を防止するため陽極に使用する金属ニッ
ケルに硫黄を含有させるとともに、溶解を促進するため
金属ニッケルの形状を粒状、板状あるいは粉状とし、チ
タン等の耐食性金属のバスケットに充填し、めっき液を
通液しながら電解して金属ニッケル粒をめっき液中に溶
解させることが記載されている。この方法によれば、前
記特開平1-234598号公報記載の方法における問題点の大
半は一応解消されているものの、こうした電解法は、電
解電流を大きくできないため、実施しようとすると電解
槽が 100基以上必要となり、設備コスト、メンテナンス
コスト等を考慮すればやはり現実的方法ではない。

【０００７】また、特開平５-25700号公報には、消費さ
れるニッケルイオンと亜鉛イオンの組成に合わせ、かつ
粒径を 1mm以下としたニッケル−亜鉛合金を溶解槽にお
いて溶解させることが記載されている。ニッケル−亜鉛
合金を酸性浴中で溶解させると、先ず亜鉛が優先的に溶
解し、残留ニッケルが微細化して表面積が飛躍的に増加
することによりニッケルの溶解も促進されるので、溶解
速度がきわめて高く、かつニッケル−亜鉛系合金めっき
において消費されるニッケルイオンと亜鉛イオンが同時
に補給される。しかし、使用するニッケル−亜鉛合金は
製造条件がきわめて厳しく、大量生産が出来ず、結果と
して合金のコストがきわめて高いものとなって現実性に
乏しい。

【０００８】上記のほか、めっき液をたとえば75〜100
℃に昇温し、めっき液に対する投入量を一定値以上とす
ることで金属ニッケルの直接溶解を促進することも検討
されているが、この方法では未溶解の金属ニッケルが大
量に存在し、これのめっき液への混入を防止するための
何らかの方策を必要とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記の諸問題を解消し、金属ニッケルを直接め
っき液中に補給する方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のニッケル系めっ
き液中へのニッケル原料の供給方法は、溶解槽内のめっ
き液の硫酸濃度を10〜100g/lとし、あるいは、溶解槽内
のめっき液中の硫酸濃度が10〜100g/lとなるよう濃硫酸
を添加し、このめっき液中へ粒状あるいは粉状の金属ニ
ッケルを投入し、攪拌しながら金属ニッケルを溶解さ
せ、溶解後に過剰分の硫酸を除去してめっき液とするこ
とを特徴とする上記ニッケル系めっき液中へのニッケル
原料の供給方法である。

【００１１】

【作用】現在、工業的に使用されているめっき液（め
っき浴）は、ｐＨがおよそ２、液温55〜65℃程度の硫酸
液が一般的である。このような条件のめっき液に対して
は、金属ニッケルや酸化ニッケル等のニッケルイオンソ
ースはほとんど溶解しないことが知られている。

【００１２】ところで、金属ニッケルを例にとると、溶
解反応は次のとおりである。 Ni ＋ 2H⁺→ Ni²⁺ ＋ H₂↑ ・・・(1) また、この反応の反応速度は、次式で示される。ｒ＝ｋ・Ｃ_Ni ^a・Ｃ_H+ ^b ・・・(2) ｋ＝Ａ・exp(−Ｅ／ＲＴ）・・・(3) ただし、Ｃ_Ni: 金属ニッケル濃度、Ｃ_H+: 水素イオン濃
度、Ｔ：めっき液温度、ａ，ｂ：定数そこで、金属ニッケル濃度、水素イオン濃度、めっき液
温度のそれぞれを大きくしてやることによって、(3) 式
のｋの値が大きくなり、(2) 式のｒの値、すなわち溶解
速度を向上させることができる。

【００１３】本発明では、水素イオン濃度を高めるため
溶解槽内のめっき液の硫酸の濃度を高め、溶解速度を向
上させて金属ニッケルをめっき液に溶解させるが、めっ
き浴のｐＨが低いめっき液をそのままめっき浴として使
用すると、めっき製品の外観が低下するという問題点が
あるので、ニッケル溶解後にイオン隔膜等により過剰な
硫酸を除去するのである。

【００１４】

【実施例】図１は、溶解槽付近の設備構成を示す。１は
ニッケル溶解タンク、11は金属ニッケル投入口、12は攪
拌機、２は硫酸分離装置、21はイオン隔膜、３は濃硫酸
めっき液貯蔵タンク、４は脱硫酸液貯蔵タンク、５は濃
ニッケル液貯蔵タンク、６はめっき液貯蔵タンク、７は
めっきセルである。

【００１５】ニッケル溶解タンク１においては、めっき
液よりも濃い硫酸を使用して粉状または粒状の金属ニッ
ケルを溶解させる。ニッケルを溶解した濃い硫酸液は、
一旦脱硫酸液貯蔵タンク４に受入れ、硫酸分離装置２に
送って硫酸を分離する。硫酸分離装置２では、イオン隔
膜21によりニッケルを含まない硫酸分のみがＢ側からＡ
側へ移動し、濃硫酸めっき液貯蔵タンク３に貯蔵され
る。

【００１６】めっき液貯蔵タンク６内のめっき液は、め
っき処理の進行に伴いニッケル濃度が低下するので、濃
硫酸めっき液貯蔵タンク３で硫酸濃度を上昇させた後、
溶解タンク１に送液してニッケル濃度を上昇させる。一
方、脱硫酸液貯蔵タンク４内の液は、硫酸分離装置２と
の間の液循環によって余剰分の硫酸が除去され、めっき
液のｐＨにまで希釈されたら、めっき液貯蔵タンク６に
送られて貯蔵され、必要に応じて適宜めっきライン側に
送り出される。図示したように、脱硫酸液貯蔵タンク４
とめっき液貯蔵タンク６の中間に濃ニッケル液貯蔵タン
ク５を介在させてもよい。

【００１７】図２は、めっき液中の硫酸濃度とニッケル
溶解速度との関係を示すグラフである。めっき操業に必
要なニッケル溶解速度の下限、 4g/l hrを得るために
は、硫酸濃度として 10g/l以上が必要である。また、硫
酸濃度を上げれば上げるほどニッケル溶解速度も上昇す
るけれども、硫酸分離装置の能力から考えると、硫酸濃
度を 100g/l 以下とするのが望ましい。

【００１８】なお、硫酸分離装置２としては、イオン隔
膜21に代えて電気透析装置を使用することもできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、金属ニッケルを直接め
っき液中に溶解させることができるので、高価な炭酸ニ
ッケル等の薬品を使用する場合に比べて、めっき処理に
おけるコストが大きく削減されるばかりでなく、炭酸ニ
ッケル中に含有される各種マンガン、ナトリウム、カル
シウム、塩素、珪素等の不純物による種々の設備トラブ
ルが解消され、また、従来これら不純物を除去するため
に設置していた専用の除去設備が不用となることによっ
て年間数千万円におよぶ除去費用が節減される。さら
に、溶解効率が向上することにより、未溶解金属ニッケ
ルの分離などの設備が不要であり、溶解槽も小型にでき
るなどのすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における設備構成を示す構成図
である。

【図２】実施例における金属ニッケルの溶解性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】１ニッケル溶解タンク２硫酸分離装置３濃硫酸めっき液貯蔵タンク４脱硫酸液貯蔵タンク５濃ニッケル液貯蔵タンク６めっき液貯蔵タンク７めっきセル 11 金属ニッケル投入口 12 攪拌機 21 イオン隔膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関田貴司岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者水本薫岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者田野口一郎岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ニッケル系めっき液中へのニッケル原料
の供給方法において、溶解槽内のめっき液の硫酸濃度を
10〜100g/lとし、このめっき液中へ粒状あるいは粉状の
金属ニッケルを投入し、攪拌しながら金属ニッケルを溶
解させ、溶解後に過剰分の硫酸を除去してめっき液とす
ることを特徴とするニッケル系めっき液中へのニッケル
原料の供給方法。
【請求項２】ニッケル系めっき液中へのニッケル原料
の供給方法において、溶解槽内のめっき液の硫酸濃度が
10〜100g/lとなるよう濃硫酸を添加し、このめっき液中
へ粒状あるいは粉状の金属ニッケルを投入し、攪拌しな
がら金属ニッケルを溶解させ、溶解後に過剰分の硫酸を
除去してめっき液とすることを特徴とするニッケル系め
っき液中へのニッケル原料の供給方法。