JPH09111492A - 金属板の連続電気メッキ法 - Google Patents

金属板の連続電気メッキ法

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JPH09111492A
JPH09111492A JP8291064A JP29106496A JPH09111492A JP H09111492 A JPH09111492 A JP H09111492A JP 8291064 A JP8291064 A JP 8291064A JP 29106496 A JP29106496 A JP 29106496A JP H09111492 A JPH09111492 A JP H09111492A
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JP
Japan
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bath
zinc
anode
chlorine
cathode
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Withdrawn
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JP8291064A
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English (en)
Inventor
Christian Allely
アルリー クリスチャン
Herve Babitch
バビッチ エルベ
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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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
    • C25D3/22Electroplating: Baths therefor from solutions of zinc
    • 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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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化物をベースとした電解液の浴を含む槽中
に複数の陽極を有し、少なくとも1つの陽極は不溶性と
し、金属板を陰極とし、少なくとも1つの陽極と金属板
との間に電流を流して金属板、特に鋼板上に亜鉛または
亜鉛合金を連続的に電気メッキする方法。 【解決方法】 浴中の塩素に対して還元作用を有し且つ
浴中の金属板付近にある亜鉛および合金元素に対して還
元作用のない化合物を電気メッキ中に溶液状態で浴に添
加する。陽極での塩素の放出が防止され、少なくとも 1
00A/cm3の電流密度で操作できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属板の連続電気メ
ッキ法、特に、不溶性陽極を有し且つ塩化物を主成分と
する電解質水溶液を収容した電気メッキ槽内で金属板を
陰極として用いて鋼板に亜鉛または亜鉛合金を連続電気
メッキする方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の電気メッキ法としては亜鉛(Zn
2+イオン)が溶解した硫酸塩をベースとした電解浴を用
いる方法は既に公知であり、亜鉛が陰極上に析出すると
同時に陽極では酸素が発生する。
【0003】しかし、塩化物をベースとした電解液は伝
導率が高く、電解槽内での抵抗損失(ohmic loss)が小さ
く、電流密度が高くなり、多くの場合 100A/dm2 以上
になるので、一般には塩化物をベースとした電解液を用
いるのが好ましい。事実、可溶性陽極式の電気メッキ槽
で一般に用いられている塩化物ベースの浴と同様な高い
亜鉛(Zn2+イオン)濃度、場合によっては亜鉛合金濃度
且つ高い電流密度を用いて析出速度を極めて速くするこ
とができる。一般に、浴中の亜鉛濃度は1リットル当り
の亜鉛量で 100g以上になる。水酸化物の沈澱を生じさ
せずに溶液濃度をこのような高い値にするには酸性浴を
用いるのが好ましく、浴のpHは通常4〜5.5 である。
しかし、塩化物の媒体中で不溶性陽極を用いた場合には
陽極からは酸素の代わりに塩素が発生する。これは工場
プラントでは許されないことである。
【0004】欧州特許第0,501,547 号に記載の上記問題
の解決方法では多孔質陽極を用いて孔から電解液中に水
素を噴射する。これによって陽極でと塩化物イオンが酸
化されて塩素となる代わりに水素が酸化されてH+ イオ
ンになる。この特許の方法の欠点は、上記の多孔性陽極
の付近では水素が噴射されるため高い電流密度で操作で
きないという点にある。すなわち、塩化物をベースとし
た電解液を用いた他の形式の工業的プロセス(例えば可
溶性陽極槽を用いる方法)では電流密度を一般に 100A
/dm2以上にできるが、上記方法の電流密度は実際には約
50A/dm2に制限される。従って、塩素の発生を防ぐため
の解決策によって塩化物ベースをベースとした電解溶液
を用いたことによる重要な利点の1つが失われてしま
う。
【0005】英国特許第 1,123,005号には、不溶性陽極
槽を用いて鋼基板上に亜鉛をメッキするための化学的且
つ電気化学的な方法が記載されている。この特許に記載
されている浴は例えば硫酸塩、酢酸塩または蟻酸塩ベー
スのもので、塩化物をベースとした浴は記載されてはい
ない。この浴の亜鉛濃度は低い(酸化亜鉛の量で例えば
20g/l、46g/l)のでほぼ中性のpH (5〜8、好まし
くは7)で操作しても水酸化物が沈澱する危険はない。
化学的析出を行わせるために陰極で亜鉛(Zn2+)を還元
させる物質としてヒドラジンが提案されている。この化
合物は高濃度(例えば1リットル当り20 cm3のヒドラジ
ン水和物)で且つpH7付近で使用され、(分極した)
陰極の付近で亜鉛を還元する物質として機能する。この
浴では約1.3 A/dm2の電流密度で操作することによって
5分間で224 mg/dm2すなわち厚さ約3μmのメッキ層が
得られる。すなわち、この方法のメッキ速度はかなり遅
い。
【0006】メッキ速度を上げるには少なくとも亜鉛濃
度の高い媒体中で操作する必要があるが、そのためには
酸性pHにする必要がある。しかし、酸性pHでは、ヒ
ドラジンの還元力が低下(これはN2 4 +Zn2+→N2
+Zn+4H+ の反応による)してヒドラジンの化学的析
出機能が失われる。従って、英国特許第 1,123,005号に
記載の方法では亜鉛濃度の高い酸性浴を用いることは適
当でないとされており、そのため高い電流密度で操作す
ることはできず、メッキ速度が制限される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は陽極か
ら塩素を発生させずに塩化物をベースとした媒体中で電
流密度を高くすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩化物をベー
スとした電解液の浴を含む槽中に複数の陽極を有し、少
なくとも1つの陽極は不溶性とし、金属板を陰極とし、
少なくとも1つの陽極と金属板との間に電流を流して金
属板、特に鋼板上に亜鉛または亜鉛合金を連続的に電気
メッキする方法において、浴中の塩素に対して還元作用
を有し且つ浴中の金属板付近にある亜鉛および合金元素
に対して還元作用のない化合物を電気メッキ中に溶液状
態で浴に添加することを特徴とする方法を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】浴のpHが 5.5以下の場合には溶
液状態で添加する上記化合物はヒドラジン、ヒドロキシ
ルアミンおよびヒドロキシルアミンハイドロクロライド
の中から選択するのが好ましい。英国特許第 1,123,005
号に記載の方法と本発明方法とを比較した場合の主たる
相違点は、ヒドラジンを例にとって具体的に説明する
と、本発明では浴のpHを十分に酸性にし、浴中のヒド
ラジン濃度を十分に低くして浴中のヒドラジン/窒素対
のレドックス電位を十分に高くすることによって浴溶液
中の亜鉛が還元されないとようにして、陽極における塩
素の発生を防ぐというヒドラジンの機能を十分に果たさ
せることが必要である。
【0010】また、ヒドラジン濃度は陰極でのヒドラジ
ンの還元を防止または制限するだての十分に低い濃度で
なければならない(低いpHではZn2+イオンの還元を犠
牲にしてヒドラジンの還元反応が優先的に起こる)。ヒ
ドラジン、ヒドロキシルアミンおよびヒドロキシルアミ
ンハイドロクロライドの中から選択される化合物は浴中
の濃度が0.03〜0.3 mol/リットルに維持されるように添
加するのが好ましい。本発明の他の特徴は下記の点にあ
る: a) 陽極領域での電流密度は 100A/dm2 以上である。 b) 還元化合物がハイドロキシルアミンハイドロクロラ
イドの場合の浴中の濃度は常に少なくとも2g/リット
ルに保持する。
【0011】本発明の他の対象は上記方法を実施するた
めのメッキ浴にある。以下、塩素の発生を防止するため
に電着浴に添加する物質としてヒドロキシルアミンハイ
ドロクロライドを用いた実施例で本発明を説明するが、
本発明が下記実施例に限定されるものではなく、本発明
は他の塩素還元化合物、特にヒドラジンまたはヒドロキ
シルアミンをも含むものである。
【0012】実施例1 本発明の第1実施例は、塩化物をベースとした浴を用い
た不溶性陽極を有する電気亜鉛メッキプラントを用いて
行う連続亜鉛メッキである。本発明の化合物以外のも
の、すなわち浴組成、陽極材料およびメッキ条件自体は
公知であり、ここでは詳細な説明は省略する。pHは一
般に4〜5.5 である。電気亜鉛メッキ用プラントは一連
の不溶性陽極型の電解槽を有し、全体として塩化物をベ
ースとした電解浴を例えば 340m3 収容し、プラントを
流れる合計電流は例えば約 600kAである。
【0013】この場合、塩素の放出を完全に防ぐため
に、本発明ではプラントの電気亜鉛メッキ用浴に1400kg
/時の割合でヒドロキシルアミンハイドロクロライドを
添加する必要がある。浴への添加剤、この場合はヒドロ
キシルアミンハイドロクロライドの流量は、陽極で発生
し得る塩素を減少させ且つ陰極でのヒドロキシルアミン
ハイドロクロライドの還元とZn2+イオンによるヒドロキ
シルアミンハイドロクロライドの酸化とを防ぐのに十分
な低い濃度に維持する。この方法自体は公知である。発
生し得る塩素の量はプラントの可溶性陽極を流れる電流
と、塩素生成のクーロン収率(coulombic yield)とに依
存し、塩素のクーロン収率は不溶性陽極に用いる材料に
依存する。
【0014】ヒドロキシルアミンハイドロクロライドの
添加流量は浴中のこの添加剤の濃度が少なくとも2g/
l、すなわち約0.03モル/l (これは公知の20g/lよ
りもはるかに低い)に保たれるように調節するのが好ま
しい。この濃度はより高いレベル、例えば8g/lに維
持するのが好ましい。本発明では塩化物ベースの電解液
中で不溶性陽極を用いて、電解液から塩素を発生させず
に高い電流密度、この場合約 100A/dm2 で亜鉛層をメ
ッキすることができ、従って、高速のメッキが可能にな
る。本発明の還元化合物、この実施例ではヒドロキシル
アミンハイドロクロライドは陽極で生じる「発生期」の
塩素すなわちCl原子状の塩素)と反応して窒素と塩酸と
になる。従って、電気亜鉛メッキ浴からは窒素が発生す
るが、これは塩素発生と違って危険ではない。生成した
塩酸は浴中に亜鉛イオンを再供給するために用いられる
亜鉛プロックの溶解反応に都合が良い。
【0015】実施例2 上記プラントと同様なプラントを用いて本発明に従って
亜鉛/ニッケル合金による連続メッキを行ったが、この
第2実施例では、陽極の一部を可溶性亜鉛陽極にし、残
りの陽極をメッキする亜鉛/ニッケル合金のニッケル濃
度を制御するための不溶性陽極にした。例として、6個
の陽極の中の5個を亜鉛陽極とし、残りを不溶性陽極に
した。全電流が 300kAの場合に、本発明では 140kg/時
の割合でヒドロキシルアミンハイドロクロライドを電着
浴に添加した。浴に加える添加剤の量はプラント内の不
溶性陽極の割合およびメッキすべき亜鉛/ニッケル合金
中のニッケルの割合にも依存する。ヒドロキシルアミン
ハイドロクロライドの添加流量は、浴内のヒドロキシル
アミンハイドロクロライド濃度が 0.4g/lすなわち約
0.006 mol/lに維持されるように調節するのが好まし
い。
【0016】最低濃度は実施例1よりも低いが、これは
放出され得る塩素の量が少なく、電流値が低く且つ陽極
の一部のみが不溶性型であることによる。本発明によっ
て、塩化物ベースの電解液中で陽極のいくつかを不溶型
にして、電解液から塩素を発生させずに高い電流密度、
この実施例の場合約100 A/dm2で亜鉛/ニッケル合金
の層をメッキすることができる。以下、本発明の具体的
試験結果を説明する。
【0017】以下の試験は、表面積が 0.03 cm2 の白金
陽極と、亜鉛陰極とを備えた回転電極型の実験室用メッ
キ槽を用いて行った。試験開始時の電解液の水溶液は下
記を含み、pHは約4で、温度は約60℃であった: 1) 2モル/リットルの塩化亜鉛(ZnCl2l) 2) 4.5 モル/リットルの塩化カリウム(KCl) メッキ槽に上記電解液を入れ、電流密度が50〜100 A/
dm2 に達するように電極間に電流を流した。試験は2時
間継続した。
【0018】試験中、電解液から放出された塩素を下記
の方法で定量した。電解液中に窒素を吹き込んで、陽極
で発生する塩素を窒素に随伴させて付属の容器中に回収
する。この容器にはヨウ化カリウム溶液が入っており、
塩素はヨウ化物を酸化してヨウ素に変える。試験後に溶
液に含まれるヨウ素の量を(例えばチオ硫酸塩を用い
て)測定すれば試験中に電解液から放出された塩素の量
を求めることができる。
【0019】比較例1 比較のために、電解液に特別な添加剤を加えずに行っ
た。付属容器内のヨウ化カリウム溶液は急速に着色し、
セル内で塩素が放出されていることが証明された。試験
終了後、付属容器内で生成したヨウ素の量を測定して、
その値から陽極で発生した塩素の量を求め、それから塩
素生成のクーロン収率を計算したところ90%という値が
得られた。
【0020】試験例1 この試験は本発明を具体的に説明するためのものであ
る。この試験も比較例1と同様な条件で行ったが、本試
験では電解液に2g/リットルのヒドロキシルアミンハ
イドロクロライド (NH2OH ・HCl)を添加した。試験中、
付属容器内のヨウ化カリウム溶液に着色は見られず、50
または100 A/dm2の電流密度で操作してもセル内での塩
素の発生はないことが証明された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルベ バビッチ フランス国 57000 メス リュ ポン サン マルセル 9

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化物をベースとした電解液の浴を含む
    槽中に複数の陽極を有し、少なくとも1つの陽極は不溶
    性とし、金属板を陰極とし、少なくとも1つの陽極と金
    属板との間に電流を流して金属板、特に鋼板上に亜鉛ま
    たは亜鉛合金を連続的に電気メッキする方法において、 浴中の塩素に対して還元作用を有し且つ浴中の金属板付
    近にある亜鉛および合金元素に対して還元作用のない化
    合物を電気メッキ中に溶液状態で浴に添加することを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項2】 浴のpHを 5.5以下にし且つ溶液に添加
    する化合物をヒドラジン、ヒドロキシルアミンおよびヒ
    ドロキシルアミンハイドロクロライドの中から選択され
    る化合物にする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 電気メッキ中の上記化合物の濃度を0.03
    〜0.3mol/リットルに保つように上記化合物を溶液状態
    で添加する請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 上記化合物をヒドロキシルアミンハイド
    ロクロライドとし、電気メッキ中のその浴中濃度を常に
    少なくとも2g/リットルに維持される請求項2に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 少なくとも1つの不溶性陽極領域での電
    流密度が 100A/dm2以上にする請求項1〜4のいずれか
    一項に記載の方法。
JP8291064A 1995-10-12 1996-10-14 金属板の連続電気メッキ法 Withdrawn JPH09111492A (ja)

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