JPH09184088A - めっき浴中の鉄(iii) イオンによる錫スラッジの生成を抑制する方法 - Google Patents

めっき浴中の鉄(iii) イオンによる錫スラッジの生成を抑制する方法

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JPH09184088A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸性錫めっき浴におけるスラッジ生成を、鉄
(III)イオンの存在下でも少量に抑制する方法を提供す
る。 【解決手段】 酸性錫めっき浴にフェノール性水酸基の
o−位に水酸基またはカルボキシル基を有するフェノー
ル類を0.1〜0.5mol/l添加する。これによっ
て、めっき浴中に不可避的に混入する鉄イオンによって
生じる錫スラッジの生成を効果的に抑制することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はブリキ等の電気錫め
っき鋼板の製造において、酸性錫めっき浴中の鉄(III)
イオンによって増加する錫スラッジの生成を抑制する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】ブリキ等の錫めっき鋼板は、現在は主と
してめっき浴としてフェロスタン浴(フェノールスルホ
ン酸浴)を用い、20A/dm2 程度の電流密度で錫め
っきすることにより製造されている。電気錫めっきの陽
極には、かっては金属錫が使われていたが、電解により
溶解するために陰極のストリップとの距離を一定に保つ
のが困難であること、また、交換が煩雑なことからチタ
ン表面を貴金属で被覆した不溶性電極が使われるケース
が多くなっている。
【0003】不溶性陽極を使用する場合、電気めっきで
失われるめっき浴中の錫イオンを補給する手段として、
金属錫粒をめっき液で流動させ、酸化剤として酸素をめ
っき浴中に吹き込むことで金属錫の錫(II) イオンへの
酸化を促進する方法が採られている。このとき、錫(I
I) はさらに酸化されて錫(IV) の酸化物の沈殿、すな
わちスラッジが生成する。また、不溶性陽極表面からは
反応性の高い酸素が発生し、めっき浴中の錫(II) イオ
ンを錫(IV) へ、また、ストリップから溶解した鉄(I
I) イオンを鉄(III)イオンへと酸化する。鉄(III)イ
オンは酸化力が強く、錫(II) イオンを錫(IV)へと酸
化する。錫(IV)の溶液溶解性は低く、酸化物の沈殿す
なわちスラッジを生じる。
【0004】このようなスラッジ生成に関して、特開平
4−333590号公報には、めっき浴中の溶存酸素に
より鉄(II) イオンが酸化されて生じた鉄(III)イオン
による錫スラッジの生成を抑制する方法として、めっき
浴にα−オキシカルボン酸を添加し、その中に含まれる
−COOH基あるいは−OH基が鉄(III)イオンと化合
することによって錫(II) の酸化を抑制する方法が提供
されている。つまり、鉄(III)イオンをマスキングする
ことにより、 Sn2++2Fe3+→ Sn4++2Fe2+ の反応を抑制するというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開平
4−333590号公報に記載されている方法を、本発
明者らが実験室で再現したところ、試験開始2日目まで
は鉄(III)イオンによる錫スラッジの生成をよく抑制で
きたが、3日目になると通常のスラッジとは異なる白色
沈殿が多量に生成した。これは、めっき浴中の錫(II)
イオンが酸化されて錫(IV)イオンが生じ、α−オキシ
カルボン酸と結合して生じた沈殿が主であった。このよ
うに、α−オキシカルボン酸を鉄(III)イオンマスキン
グ剤としてフェロスタン浴に添加することはメリットが
少ないと判断される。
【0006】しかし、鉄(III)イオンによって多量の錫
スラッジが生成することは、コスト的に問題が大きく、
この解決が望まれていた。そこで、本発明の目的は、電
気錫めっきに用いられる酸性浴の錫酸化物または錫水酸
化物よりなるスラッジ生成量を抑制し、かつ他の錫塩の
沈殿も生じさせない方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸性錫めっき
浴に、フェノール性水酸基のo−位に水酸基またはカル
ボキシル基を有するフェノール類を0.1〜0.5mo
l/l添加することを特徴とする鉄(III)イオンによる
錫スラッジの生成を抑制する方法である。酸濃度は硫酸
換算で5〜100g/l、錫(II) 濃度が10〜100
g/lであることが好適である。フェノール類は、さら
に芳香環にスルホン基を有することが、より好適であ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。酸性錫めっきラインで鋼帯に連続的に錫めっきを
施す作業を続けると、鋼帯からめっき浴中へ鉄(II) イ
オンが溶解する。鉄(II) イオンは、めっき時にアノー
ドにより、また金属錫溶解時に酸素により酸化されて鉄
(III)イオンへと変化する。鉄(III)イオンは強い酸化
剤であり、めっき浴中の錫(II) イオンを酸化してスラ
ッジを多量に生じさせる。そこで、めっき浴中の鉄(II
I)イオンが酸化剤として作用しないようにマスキングす
る必要がある。
【0009】本発明者らは、鉄(III)イオンを効果的に
マスキングし、かつ錫塩の沈殿を生じない物質について
種々検討した結果、フェノール性水酸基のo−位に水酸
基またはカルボキシル基を有するフェノール類がマスキ
ングに効果的な物質であること、さらに芳香環にスルホ
ン基を導入する事によって鉄(III)イオンのマスキング
に対する選択性が高くなることを見出した。鉄(III)イ
オンを効果的にマスキングするフェノール類の具体的な
例としては、サリチル酸、カテコール、またスルホン基
を有するものの例として、チロン、5−スルホサリチル
酸を挙げることができる。
【0010】これらの作用効果は、カルボキシル基(−
COOH基)または水酸基(−OH基)が酸解離して静
電的に鉄(III)イオンと結合し、水酸基(−OH基)の
酸素原子の非共有電子対が鉄(III)イオンの空の電子軌
道に配位することで安定な5員環または6員環キレート
を形成することによる。芳香環へのスルホン基の導入に
より鉄(III)イオンとの選択性が高くなる理由について
は詳細は不明だが、カルボキシル基や水酸基の電荷密度
が鉄(III)キレート形成に最適になるためと思われる。
【0011】フェノール性水酸基のo−位に水酸基また
はカルボキシル基を有するフェノール類の添加量は0.
1〜0.5mol/lに規定する。0.1mol/l未
満では特に鉄(III)イオン濃度が高い場合に効果が小さ
い。0.5mol/lを超えてもめっきへの悪影響は認
められないが、通常の鉄(III)イオン濃度ではこれ以上
の添加は効果が飽和するため必要がない。めっき浴中の
鉄(III)濃度は通常2〜20g/lすなわち0.036
〜0.36mol/lの範囲に入り、フェノール性水酸
基のo−位に水酸基またはカルボキシル基を有するフェ
ノール類と1:1の錯体を形成するため、フェノール類
濃度はこれより高めが最も好ましい。
【0012】めっき浴の酸濃度は硫酸換算で5〜100
g/lの範囲で用いることが好ましい。5g/l未満で
はめっき光沢が優れず、浴のpHが高く、電解時に陰極
近傍でさらにpHが高くなって錫が水酸化物または酸化
物の形で沈殿しやすい。100g/lを超えると電解時
の水素発生が多くなるとともに、一旦析出した錫が溶解
しやすくなって見かけのめっき効率が低下する。
【0013】建浴時の錫としては二価の錫塩、例えば硫
酸錫(II) として加える。錫(II)濃度は10〜100
g/lが好ましい。10g/l未満では高電流密度でめ
っきを行うといわゆるめっきやけを生じ、高品質のブリ
キを得ることが困難である。100g/lを超えるとス
トリップが持ち出す錫(II) イオンが多くなるので、経
済的に不利である。電解により減少するめっき浴中の錫
(II) の添加方法としては、陽極に金属錫を用いる方
法、金属錫をめっき液中で酸素により酸化する方法のど
ちらでもよい。
【0014】錫めっきの光沢添加剤は特に限定しない。
ポリエチレングリコールのような、エチレンオキサイド
鎖を有する有機化合物が特に光沢添加剤として優れてい
る。硫酸等、酸自体に錫(II) イオンの酸化を抑制する
効果のないものを用いる場合はスラッジ抑制剤を添加す
ることが望ましい。スラッジ抑制剤としては二つ以上の
電子供与性置換基を有し、そのうちの少なくとも一つが
ヒドロキシ基であり、他の電子供与性置換基がヒドロキ
シ基のオルト位またはパラ位にある芳香族化合物が好ま
しく、具体例としては、ヒドロキノン、o−ヒドロキシ
アニソール、p−ヒドロキシアニソール、ピロガロー
ル、o−アミノフェノール、p−アミノフェノール等を
挙げることができる。本発明のめっき浴を用いた電析の
陰極電流効率は良好であり、まためっき外観、耐食性も
良好であり、フェノール性水酸基のo−位に水酸基また
はカルボキシル基を有するフェノール類のめっきへの悪
影響は認められない。
【0015】
【実施例】以下に記した方法により、スラッジ生成につ
いて試験した。すべてのめっき浴について、光沢添加
剤、鉄(III)を下記の濃度とした。 光沢添加剤 4.0g/l 鉄(III) 5.0g/l その他のめっき浴成分については表1に記載した。めっ
き浴温は全て45℃に統一した。内径105mm、高さ
800mmの錫溶解槽に粒径2.8mmの錫粒を5kg
充填し、80リットルのめっき液を60リットル/分で
循環させ、1.5リットル/分の酸素を吹き込んだ。溶
解槽内圧力は2kgf/cm2 とした。酸素吹き込み2
時間、48時間後のめっき液2リットルをろ過し、生成
したスラッジの重量を測定した。試験時間48時間で2
g/l以下を十分なスラッジ抑制効果ありと判定した。
鋼板を電解アルカリ脱脂、硫酸酸洗後、本発明例・比較
例のめっき浴を用い、下記条件で錫めっきを行った。め
っき性の判定は、めっき外観の目視により行った。 めっき条件 浴 温 45℃ 電流密度 50A/dm2 電解時間 1.0秒
【0016】
【表1】
【0017】本発明例No.1〜8は、鉄(III)マスキ
ング剤の種類・濃度が適正であり、十分なスラッジ抑制
効果が認められた。また、いずれも得られためっき外観
は良好であった。比較例No.1は鉄(III)マスキング
剤濃度が低く、鉄(III)イオンの影響が残存し、スラッ
ジが多量に発生した。比較例No.2は鉄(III)マスキ
ング剤がα−オキシカルボン酸の一種である酒石酸であ
り、48時間の試験で多量の白色沈殿が生じた。比較例
No.3は鉄(III)マスキング剤濃度が低く、鉄(III)
イオンの影響が残存し、スラッジが多量に発生した。比
較例No.4は酸濃度が低いため、めっきの光沢が不良
となった。比較例No.5はめっき浴中の錫(II) 濃度
が低いためにめっきやけが生じた。
【0018】
【発明の効果】本発明の方法によれば、めっき浴中に不
可避的に混入する鉄イオンによって生じる錫スラッジの
生成を効果的に抑制することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸性錫めっき浴に、フェノール性水酸基
    のo−位に水酸基またはカルボキシル基を有するフェノ
    ール類を0.1〜0.5mol/l添加することを特徴
    とする鉄(III)イオンによる錫スラッジの生成を抑制す
    る方法。
  2. 【請求項2】 酸濃度が硫酸換算で5〜100g/l、
    錫(II) 濃度が10〜100g/lである請求項1記載
    の鉄(III)イオンによる錫スラッジの生成を抑制する方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のフェノール類が、さらに
    芳香環にスルホン基を有することを特徴とする請求項1
    記載の鉄(III)イオンによる錫スラッジの生成を抑制す
    る方法。
  4. 【請求項4】 酸濃度が硫酸換算で5〜100g/l、
    錫(II) 濃度が10〜100g/lである請求項3記載
    の鉄(III)イオンによる錫スラッジの生成を抑制する方
    法。
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