JPS60131992A - 連続式合金電気メツキ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、安定した品質の合金電気メツキ鋼板を連続
的に得ることができるメッキ方法および装置に関する。

近時、自動車関係、家電、建利等の分野において、Ｚｎ
−Ｆｅ系やＺｎ−Ｎｉ糸をはじめとする各種の合金電気
メツキ鋼板が、耐食性や塗装性、更には加工性、溶接性
等種々の性質にすぐれることから俄かに注目を浴び、現
在その実用化が急ピッチで進められている。

ところが、本来このような合金電気メッキ鋼板は、その
製造面において次のような問題を抱えている。

１）とくに近年、電気メツキ設備の建設費高騰の傾向を
受けて、メッキ槽の総メッキ長〔（メッキ槽の数）×（
有効メッキ長／１糟）〕を極力短縮しようとする動きが
ある。かかる状況の中で最近メッキの電流密度を高くし
て高電流密度にてメッキ操業する、いわゆる高電流密度
操業が多用の傾向にあるが、この高電流密度操業になる
と、メッキ皮膜の析出がデンドライト状若しくは粉末状
（ヤケ、コゲと通称される）となり、平滑で密着性のよ
いメッキ皮膜が得られなくなる傾向がある。これは、高
電流密度になると、メッキ対象としてのストリップへの
メッキ金属の析出が速くなり、この析出にストリップ表
面近傍へのメッキ金属の補給、つまり拡散移動が追いつ
かないといつだ事態が生じがちとなるからに他ならない
。かかる傾向は合金メッキに限らず例えばＺｎ等単体金
属のメッキでもみられるものである。この解決策として
考えられるのは、極間、つまシストリップと陽極との間
のメッキ液を、例えばメッキ液の吹込みにょシ積極的に
流動せしめてやる方法である。ところが、単体金属メッ
キの場合には極間のメッキ液の流動をとにかく太きして
やればそれでよいが、こと合金メッキに限っては、その
流動が単に大きいだけでは不十分であり、適正な条件と
いうものがある。メッキ液の流動状況がメッキの皮膜組
成や析出相の形態に係わってくるからであシ、例えばＺ
　ｎ−Ｎ　ｉ系（Ｎｉ　５〜２０　ｗｔ％）或いはＺｎ
−Ｆｅ系（Ｆｅ　１０〜ｄＱｗｔ係）等のＺｎ合金（金
属間化合物）系メッキで云えば、この流動が小さくなる
とコゲ状メッキを呈する前にメッキ皮膜の耐パウダリン
グ性（加工性）の劣化が問題となシ、また逆に大きくな
りすぎるとメッキ皮膜にη相の混在が認められるように
なシ耐食性、溶接性の悪化につながるものである。すな
わち、合金メッキに関しては、メッキ液を積極的に流動
せしめるにしてもその流動を適正な状態に安定的に保た
なければならない難しさがある。

１１）また、かかる高電流密度操業では、可溶性の陽極
を用いると、その陽極が早期に消耗を来たすことから陽
極の取替え補給が頻繁に必要となシ、そのため操業停止
時間や取替人員、工数が嵩み生産性の低下、人件費の増
大を招く結果となる他、合金メッキの場合にはメッキ浴
組成の管理が却って難しくなる。しだがって、合金メッ
キの高電流密度操業では、主流は不溶性陽極の使用であ
る。

ところが、不溶性陽極を使用して高電流密度操業を行う
と、陽極面で発生する酸素ガスや陰極（ストリップ）面
で発生する水素ガスの量が多くなシ、極間からのそれら
ガス気泡の除去が問題となる。

極間へのガス気泡の滞溜は、メッキ電圧の増大の他、メ
ッキ皮膜の付着ムラや組成変動をもたらすことになるか
ら、極間に生じたガス気泡は可及的速やかに除去されな
ければならないものである。

ＦＮ）・更に高電流密度操業においては、消費電力の大
きさが問題となる。極間距離、すなわち陽極面とストリ
ップ面間の距離（ｈ）は、通常２５〜７５關程度にされ
るが、もしこれを詰めることができれば、電力消費量の
節約が実現できる。メッキ操業における電力消費は、極
間を満たすメッキ液の抵抗によるところが大きく、シた
がってその効果的な低減は極間距離の短縮によって可能
である。しかるに、現実には、通板ストリップの振動、
形状不良（＋−＋１そ、！ｌ１ｌ）、カテナリー等の関
係で、ストリップと陽極の接触によるショートを防ぐの
に極間距離（ｈ）はどうしても２５ｔｒｎ程度必要であ
シ、通常のメッキ方式では消費電力の低減は望めないわ
けである。

このように、合金電気メツキ鋼板の製造には種々の問題
があシ、かかる問題の解決は、昨今の合金電気メツキ鋼
板の需要の伸びを考慮すれば、是非とも必要であること
が理解されよう。

高電流密度操業を意図した電気メッキ方法或いは装置に
関しては、従来より数多くの提案がなされている。その
方式は多岐に亘るが、なかでも注目すべきは、通板する
ストリップに静圧力を働らかせる、いわゆるクッション
・パッド方式である。

基本的な考え方は、例えば第１図（（イ）は縦断側面図
、（ロ）は部分斜視■に示す如く走行ストリップ（１）
の両面に対向する陽Ｗ　（２）（２）の（不溶性）の各
前面（２５（２’）にその電極面の特定部分を取囲むよ
うにして連続スリットノズル孔（３）を設け、ここから
電解液をストリップ面に向けて噴出させながらメッキを
行うというものであり、ストリップ面の、前記スリット
ノズル孔（３）からの噴流衝突位置■に囲まれた部分（
Ｉ）に静圧力を発生させる方式である。かかる方式のメ
リットは、発生する静圧力の作用によシストリップを両
側からで支える形をとることから、ストリップの振動防
止をはじめ、ストリップの形状不良やカテナリー（水平
パスの場合）の修正が図られ、ストリップ（１）と陽極
（２）とを接近させて電解処理する、いわゆる近接電解
を実現できることである。

ところがこの方式では、ストリップの静圧発生部におい
て極間メッキ液の流動が必然的に弱くなシ、そのだめ当
該部位に生じたガス気泡がそのまま滞溜する傾向があシ
、これに起因して極間の位置によって抵抗が不均一化し
電流密度にばらつきが生じ、メッキ電圧の増大をはじめ
、合金メッキの場合にはメッキ皮膜の組成や析出相の不
均一をもたらす結果となる。また、上記静圧発生部に対
しその他の極間部分はメッキ液流動がつよく、ことに、
静圧発生部を囲むノズル噴流の衝突位置近傍部において
メッキ液は、いわゆるＩｍｐｉｎｇｉｎｇＪｅｔ流やＷ
ａｌｌｌｅｔ流となって極端につよい流動状態を呈する
ことになシ、このように極間の位置によってメッキ液の
流動状態にばらつきがあることも、メッキ皮膜の組成や
析出相の不均一化を招く大きな原因となる。

この他にも、第１図に示した方式は、補修面での不利が
ある。すなわち、一般に鋼板等のメッキでは不溶性陽極
としてはｐｂ金合金Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＴＡ。

Ｉｎ等の少量添加）が使用されるが、このような合金系
の不溶性陽極を酸性のメッキ液中に使用した場合その寿
命は半年から精々１年程度であり、したがって定期的な
補修を要するものである。またセル内でストリップが破
断をおこして陽極が破損されたり、或いはノズル孔（３
）内を高速で流れるメッキ液によっていわゆるエロージ
ョン腐食を受けノズル孔の吹出し巾が不均等なものとな
シストリップ両面に働く静圧力のバランスが崩れてしま
うといったようなこともあシ、上記定期補修とは別にこ
うしたことに基因する補修も必要になってくる。ノズル
孔を陽極の電極面に直接設けた形のものでは、このよう
な補修の場合、ノズル部、或いは陽極本体だけを取替え
るといった部分補修によることができず、コストが嵩む
ものであるＯクッション・パッド方式としては、上記第
１図に示したものが基本であるが、この他にその発展型
とでも云うべきものが知られている。すなわち、第２図
に示す如く陽極（２）のストリップ走行方向中央位置付
近に、陽極（２）とは別体の、ストリップ面に静圧力を
作用させるメッキ液噴出ノズル（以下、クッション・パ
ッドノズルと云’５）（４）　ヲ組込んでメッキを行う
というもので、これは上述のものに較べ補修面での不利
はないが、ノズル噴流の衝突位置近傍部のメッキ液流動
が極度にきついものとなることは、第１図の場合と同じ
であシ、したがって合金メッキ皮膜の組成、析出相とし
て安定均一なものは望み得す、この方式も合金メッキ鋼
板を製造するものとしてはやはり満足できるものではな
い。

本発明は、近接電解が可能というクッション・パッド方
式本来の利点をその−ｉ：ま備爽しかも安定した高性能
の合金電気メツキ鋼板を連続的に製造することができる
合金電気メツキ方法および装置の提供を目的とするもの
である。

すなわち、本発明の方法は、例えば第３図に示すように
走行ストリップ（１）の両面に対向配置された不溶性陽
極（２）の相互対応位置にクッション・パットノズル（
４）を配設し、第４図に示す如く前記ノズルの対のメリ
ット孔（３）（３）からの噴流衝突位置（８）（５）（
ここに噴流衝突位置は、スリット孔（３）の中心を延張
した線（面）とストリップ面との交わる位置（線）を云
う。）の各々を起点に互いに外向きの方向へ少なくとも
極間距離（ｈ）に相当する距離だけ離れだ位置（Ｔ）（
Ｔ）間にある陽極側ストリップ対向面部（Ｓ）を無通電
域として合金メッキを行うことを特徴とする特 いわゆるクッション・パッド方式では、陽極面側ノズル
からのメッキ液噴流がストリップ面に衝突する位置（５
）の近傍部において、メッキ液の流動が過度に大きなも
のとなシ、これが合金メッキの場合メッキ皮膜の性能低
下につながることになる。

しかるに、本発明者らの数次に亘る実験の結果、（Ｔ）
−（８）間の距離≧極間距離（ｈ）が満足される配置を
保ちつつ前記位置（Ｔ）（Ｔ）間にある陽極側ストリッ
プ対向面部（Ｓ）を無通電帯としてやれば、上記噴流衝
突位置近傍における過大なメッキ液流動下でのメッキ析
出そのものが生じなくなり、その悪影響が解消されて安
定した良好な性能の合金メッキ皮膜が得られることが明
らかとなったものである。

本発明における、無通電域とする陽極側ヌトリップ対向
面部の領域に関する限定は、次の理由による。すなわち
、ノズル噴流衝突位置＾近傍でのメッキ液の流動は、い
わゆるＩｍｐｉｎｇｉｎｇ　Ｊｅｔ流やＷａｌｌＪｅｔ
流を呈して極度に大きなものとなりその過度の物質移動
性のために合金メッキ析出に悪影響をもたらすものであ
る。具体的には、例えハＺｎ−Ｎｉ系やＺｎ−Ｆｅ系の
合金メッキにおいてはη相の析出を招来し、メッキ皮膜
の耐食性の悪化を来たすことになるのであるが、このよ
うな過大なメッキ流動の合金メッキ皮膜性能への影響を
完全に排除する上で、極間距＃Ｉ　（ｈ）に関連して前
記ＣＩ’）、（Ｔ）間にある陽極側ストリップ対向面部
（Ｓ）を無通電域とする必要がある。

なお、クッション・パッド方式では一般に、そのノズ／
ｌ／（４）による静圧発生部（Ｉ）において発生したガ
ス気泡は当該部位のメッキ液の流動が弱いために滞溜し
勝ちとなるが、本発明の方法では、その静圧発生部（り
においては通電が行われないことになるから、そのよう
なガス気泡の滞溜が操業そのものには全く関与してこす
、それに伴うメッキ電圧、その他の問題が一掃されるも
のであり、本発明の方法はこのような点にも大きなメリ
ットがあると云うことができる。

次に本発明は、以上に示した合金メッキの方法を実施す
る装置をも同時に提供するものである。

本発明の装置は、例えば前出第３図に示す如く列の不溶
性陽極（２）（２）の電極面（２’ｌ　（ｊ）の所要の
相互対応部位を置き換える形で、および／またはその電
極面（２１のヌトリップ走行方向端（５）に隣接して設
けられた電気絶縁性材料からなるクッション・パッドノ
ズル（４）を備え、このノヌリレは第５図に示す如くそ
の各ノズル孔からの噴流衝突位置（５）とその対応ノズ
ル孔側の電極面（２１と境を接するノズル前面端（６）
に対応するストリップ面上の位置（Ｔ）、すなわちノズ
ル前面端（６）よりスト’Ｊツブ面上へ法線（面）を下
して交わった位置との距離（４１１）が電極間距離（ｈ
）以上であることを特徴とする。要するに、陽極側のク
ッション・パツドノズｚＬ／（４）を電気絶縁性材料に
て形成しゼそのノズルのストリップ対向面（４）でもっ
て前記（Ｔ）（Ｔ）間の陽極側スト’Ｊツブ苅向面部（
Ｓ）を無通電帯として構成したものである。すなわち、
上記（８）−（Ｔ）間の距離（７＋）を極間距離（ｈ）
以上としだのは、先の本発明法実施上必要な無通電帯を
確保するためである。

以下、本発明の装置について具体例を掲げて詳細に説明
する。

まず、本発明の装置においては、クッションパッド・ノ
ズルの使用が必須であるが、このノズルそのものの具体
例を示したのが、第５図（イ）〜ｅ→である。すなわち
、（イ）は坂出方向に沿う対のスリット孔（３）（３）
の噴出方向（、）（ａ）が互いに平行でストリップ（１
）に対し原則的に垂直をなすものである。（嗜と（／→
は何れも、前記噴出方向値）（ａ）が互いに内向きに傾
斜した例を示したものである。前出第４図に示したもの
もこのタイプである。ノスリレは何れについても、スリ
ット孔（３）（３）背後のへラダー（７）を通じてメッ
キ液が供給されるようになっている。上記各側において
、前記（５）、（Ｔ）位置、そしてこれら囚−（Ｔ）間
の距離＜１）は、それぞれ図に示したとおりであり、本
発明の装置はこの距離＜１＞を極間距離（ｈ）以上とし
たものである。なお、図は全てノズ／Ｖ（４）を電極面
（２）の一部を置き換える形で設けた場合を例示するが
、本発明装置においてノズルはこの他に、電極面の７ト
リツプ走行方向端（５）（第３図参照）に隣接するよう
にして設置することも可能であシ、この形の場合には、
電極面と境を接する側についてのみ、４＞ｈの条件を満
たすようにすればよいのは云う迄もない。

因ミニ、クッション・パッドノズルハ、ソの本来の考え
方からすれば、スリット孔は第１図に示したように環状
に連続したようなものであるべきと云えるが、実際のメ
ッキ装置では通常、ストリップ巾方向左右両側には、い
わゆる電流制御用のエツジマスキング或いはメツキセル
の側壁そのもの等が迫っており、もともとその方向への
液流動は少なく、シだがってストリップ１１】方向の対
のスリット孔（３）（３）はなければならないものであ
るが、その両スリット孔をつなぐ方向のスリット孔は必
ずしも必要というものではない。メツキセルの形式等に
応じその設置の有無を適宜法めればよい。

本発明に基く上記クッション・パッドノズル構造は、原
則として、ストリップを空間に保持して通板させながら
それに対し配置した陽極でメッキを行うものであれば何
れの形式のメッキ装置にも適用し得るものである。本発
明構造適用の例をここにいくつか示しておく。すなわち
、第６図は横型（水平型ツノツキ槽を有するメッキ装置
への適用例で、上下対の不溶性陽極（２）（２）のそれ
ぞれのストリップ走行方向２涸所にクッション・パッド
ノズ／Ｌ／（４）を配設したものである。前出第３図の
ものもこのタイプで、陽極（２）（２）の中央にノズ／
Ｌ／（４）を設けた例である。第７図は竪型メッキ槽形
式のメッキ装置への適用例であって、（イ）はダウンパ
ス（Ｘｌ）アップパス（Ｘ２）に配置された不溶性陽極
（２１（２）のストリップ走行方向２涸所に、また（口
）は同じく中央とその電極面のストリップ走行方向端（
５）に、それツレクッション・パッドノズル（４）が設
けられている。なお、同図（イ）は陽極（２）全体がメ
ッキ浴（８）中に浸漬したいわゆる浸漬型のメッキ装置
であるが、（ロ）は陽極（２）はメッキ浴に浸漬せず、
クッション・パツドノズ／Ｉ／（４）からのメッキ液の
噴射、供給によって極間（Ｍ）をメッキ液で充満させて
メッキを行う、いわゆる非浸漬型のメッキ装置の例であ
る。

本発明の装置構造は、このように浸漬型、非浸漬型の何
れにも有効に適用され得るものである。

次に、本発明の実施効果について実例を掲げて述べる。

〔実施例　１〕 板厚０、ｊ＋ｍ、坂出２５０＋１１１１の冷延鋼板コイ
ルを用い、第４図に示した形式のクッション・ノ（ラド
ノズル（４）を備える第３図に示した横型メッキ槽方式
のメッキ装置においてＺｎ−Ｎｉ系合金メッキを行った
。この際、クッション・パツドノズ／Ｌ／　（４）は、
陽極間のストリップの中央部位（ストリップ走行方向中
央）にカテナリーが発生しないようにメッキ液を噴出さ
せるようにし、極間距離（ｈ）と前記Ａ−Ｔ間の距離（
／１）を種々変更してメッキを行った。

電解の条件は以下のとおシである。

メッキ浴：　（Ｎｉ２＋）／〔Ｚｎ”’）濃度モル比２
０〜３Ｏ９浴温５０〜６５°Ｃ９浴ｐＨ１，５〜２５電
流密度：４０〜１２０　Ａ／ｄＪ ラインスピード＝２０〜２００　ｍ／ｍ　ｉ　ｎ得られ
た各メッキ鋼板（メッキ組成：Ｎｉ５〜２０ｗｔ％、メ
゛ツキ付着量：片側当り２０　ｆ／ｒｎ’）について、
塩水噴霧試験による赤錆発生までの時間を調べ、耐食性
を評価した。

結果を第８図に示す。同図中、○：耐食性良（赤錆発生
時間１２０時間以上）、Ｏ：同不良（赤錆発生時間１２
０時間未満）、の評価を表わす。

同図の試験結果から、極間距離（ｈ）を何れにとっても
、ＴＡ間の距離（Ａ）がＥ′″２ｈの条件を満たす場合
には良好な耐食性の合金メッキ皮膜が得られることが判
る。

〔実施例　２〕 板厚０．４１＋ＩＩ＋１１板巾２００胴の冷延鋼板コイ
ルを素材に、メッキ浴として、［Ｆｅ”］／　〔Ｚｎ２
町濃度モル比１０〜２５．浴温５０〜６０　’ＣＩ浴ｐ
Ｈ１，５〜２．０のＺｎ−Ｆｅ系浴を使用すること以外
は前出〔実施例１〕と全く同じ要領でメッキを行い、得
られだＺｎ−Ｆｅ系合金メッキ鋼板について下記の塗装
後耐食性試験を実施し性能評価を行った。

〈塗装後耐食性試験〉 メッキ鋼板にリン酸塩系化成処理を施し、次いで自動車
車体用の電着塗装（塗膜厚：２０μｍ）を行い、その塗
膜にクロスカットを入れ、５００時間の塩水噴霧試験に
かけてクロスカット部の腐食状況を調べる。

第９図はその試験結果である。同図中、○：塗装後耐食
性良（塗膜下ブリスター幅１．０１１１＋＋＋以下）、
・：同不良（塗膜下ブリスター幅１．０閣超）、を表わ
す。

同図の試験結果も、何れの極間距離＜１）でもＴＡ間の
距離（１）が４＞ｈでありさえすれば良好な耐食性能を
もつ合金メッキ皮膜の得られることを明らかにしている
。

以上の説明から明らかなように本発明は、消費電力の低
減に有効な近接電解を実現するクッション・パッド方式
により安定した高性能の合金電気メツキ鋼板を連続製造
することを可能にするものであり、したがって各種合金
メッキ鋼板の品質上並びに製造コストの節減に寄与する
ところが大きい。

出　願　人　住友金属工業株式会社 出　願　人　三菱重工業株式会社 第　１　図 第３図 第２図 第　４　図 第　８　図 一極朋距離ｈ　（ｍｍ） 第９図 ａ　Ｊ％’ｌ　ｉＭ−＠ｉｈ　（ｍｍ）第１頁の続き ０発　明　者　柳　謙　− ＠発明者山１）勝彦 ＠発明者加藤　光雄 ＠発明者　原板　貞二部 広島市西区観音新町４丁目６番ｎ号　三菱重工業株式会
社広島造船所内 手続補、正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 連続式合金電気メツキ方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
１）住友金属工業株式会社代表者　熊　谷　典　文　（
ほか１名〕４、代理人 ５、補正命令の日付 ｉへ ４．２Ｂ ６、補正の対象 明細書（全文〕 ７、補正の内容 別紙の通）。

）、 明　細　書 １、発明の名称 連続式合金電気メツキ方法および装置 ２、特許請求の範囲 （１）　ストリップを走行させながら連続的に合金電気
メッキを行う方法において、走行ストリップの両面に対
向配置された対の不溶性陽極の対応位置に、ストリップ
板巾方向に沿う対のストリットノズル孔を有するノズル
を配設し、該ノズルからの電解液の噴出によシストリッ
プ両面に静圧力を働らかせるとともに、その両ノズル噴
流の衝突位置（５）（５）の各々から互いに外向きの方
向へ少なくとも電極間距離（ｈ）をとった位置（Ｔ）（
Ｔ）間にある陽極側ストリップ対向面部を無通電域とし
て合金メッキを行うことを特徴とする合金電気メツキ方
法。

（２）ストリップを走行させながら連続的に合金電気メ
ッキを行う装置であって、走行ストリップの両面に対向
配置された対の不溶性陽極の電極面の所要の対応部位を
置き換える形で、および／またはその電極面のストリッ
プ走行方向端に隣接して設けられた電気絶縁性材料から
なる電解液噴出ノズ／ｌ／（４）を備え、このノズルは
ストリップに静圧力を作用させるストリップ板巾方向に
沿う対のスリットノズル孔（３）（３）を有し、かつそ
の各ノズル孔からの噴流衝突位Ｍ（５）とその対応ノズ
ル孔側の電ｉ面（２）と境いを接するノズル前面端に対
応するストリップ面上の位置（１）との距離＜１＞が電
極間距離（ｈ）以上であることを特徴とする連続式合金
電気メツキ装置。

３、発明の詳細な説明 この発明は、安定した品質の合金電気メツキ鋼板を連続
的に得ることができるメッキ方法および装置に関する。

近時、自動車関係、家電、建材等の分野において、Ｚｎ
−Ｆｅ系やＺｎ−Ｎｉ　’ｆｌｂをはじめとする各種の
合金電気メツキ鋼板が、耐食性や塗装性、更には加工性
、溶接性等種々の性質にすぐれることから俄かに注目を
浴び、現在その実用化が急ピッチで進められている。

ところが、本来このような合金電気メツキ鋼板は、その
製造面において次のような問題を抱えている。

１）とくに近年、電気メツキ設備の建設費高騰の傾向を
受けて、メッキ槽の総メッキ長〔（メッキ槽の数）×（
有効メッキ長／１槽）〕を極極力路しようとする動きが
ある。かかる状況の中で最近メッキの電流密度を高くし
て高電流密度にてメッキ操業する、いわゆる高電流密度
操業が多用の傾向にあるが、この高電流密度操業になる
と、メッキ皮膜の析出がデンドライト状若しくは粉末状
（ヤケ、コゲと通称される）となシ、平滑で密着性のよ
いメッキ皮膜が得られなくなる傾向がある。これは、高
電流密度になると、メッキ対象としてのストリップへの
メッキ金属の析出が遠くなシ、この析出にストリップ表
面近傍へのメッキ金属の補給、つまシ拡散移動が追いつ
かないといった事態が生じがちとなるからに他ならない
。かかる傾向は合金メッキに限らず例えばＺｎ等単体金
属のメッキでもみられるものである。この解決策として
考えられるのは、極間、つまシストリップと陽極との間
のメッキ液を、例えばメッキ液の吹込みによシ積極的に
流動せしめてやる方法である。ところが、単体金属メッ
キの場合には極間のメッキ液の流動をとにかく太きして
やればそれでよいが、こと合金メッキに限っては、その
流動が単に大きいだけでは不十分であシ、適正な条件と
いうものがある。メッキ液の流動状況がメッキの皮膜組
成や析出相の形態に係わってくるからであシ、例えばＺ
ｎ−Ｎｉ系（Ｎｉ　５〜２０　ｗｔｌ）或いはＺｎ−Ｆ
ｅ系（Ｆｓ　１０〜４０ｗｔ％）等のＺｎ合金（金属間
化合物）系メッキで云えば、この流動が小さくなるとコ
ゲ状メッキを呈する前にメッキ皮膜の耐パウダリング性
（加工性）の劣化が問題となシ、また逆に大きくなシす
ぎるとメッキ皮膜にη相の混在が認められるようになシ
耐食性、溶接性の悪化につながるものである。すなわち
、合金メッキに関しては、メッキ液を積極的に流動せし
めるにしてもその流動を適正な状態に安定的に保たなけ
ればならない難しさがある。

ｉ）　ｔた、かかる高電流密度操業では、可溶性の陽極
を用いると、その陽極が早期に消耗を来たすことから陽
極の取替え補給が頻繁に必要となシ、そのため操業停止
時間や取替人員、工数が嵩み生産性の低下、人件費の増
大を招く結果となる他、合金メッキの場合にはメッキ浴
組成の管理が却って難しくなる。したがって、合金メッ
キの高電流密度操業では、主流は不溶性陽極の使用であ
る。

ところが、不溶性陽極を使用して高電流密度操業を行う
と、陽極面で発生する酸素ガスや陰極（ストリップ）面
で発生する水素ガスの量が多くな炊極間からのそれらガ
ス気泡の除去が問題となる。

極間へのガス気泡の滞溜は、メッキ電圧の増大の他、メ
ッキ皮膜の付着ムラや組成変動をもたらすことになるか
ら、極間に生じたガス気泡は可及的速やかに除去されな
ければならないものである。

１）更に高電流密度操業においては、消費電力の大きさ
が問題となる。極間距離、すなわち陽極面とストリップ
面間の距離（ｈ）は、通常２５〜７５■程度にされるが
、もしこれを詰めることができれば、電力消費量の節約
が実現できる。メッキ操業における電力消費は、極間を
満たすメッキ液の抵抗によるところが大きく、シたがっ
てその効果的な低減は極間距離の短縮によって可能であ
る。しかるに、現実には、通板ストリップの振動、形状
不良（巾そり）、カテナリー等の関係で、ストリップと
陽極の接触によるシミートを防ぐのに極間距離（ｈ）は
どうしても２５１１１１程度必要であシ、通常のメッキ
方式では消費電力の低減は望めないわけである。

このように、合金電気メツキ鋼板の製造には種々の問題
があシ、かかる問題の解決は、昨今の合金電気メツキ鋼
板の需要の伸びを考慮すれば、是非とも必要であること
が理解されよう。

高電流密度操業を意図した電気メッキ方法或いは装置に
関しては、従来よシ数多くの提案がなされている。その
方式は多岐に亘るが、なかでも注目すべきは、通板する
ストリップに静圧力を働らかせる、いわゆるクッション
・パッド方式である。

基本的な考え方は、例えば第１図（（イ）は縦断側面図
、（ロ）は部分斜視図に示す如く走行ストリップ（１）
の両面に対向する陽極（２）（２）の（不溶性）の各前
面（２５（２’）にその電極面の特定部分を取囲むよう
にして連続スリットノズル孔（３）を設け、ここから電
解液をストリップ面に向けて噴出させながらメッキを行
うというものであり、ストリップ面の、前記スリットノ
ズル孔（３）からの噴流衝突位置■に囲まれた部分（Ｉ
）に静圧力を発生させる方式である。かかる方式のメリ
ットは、発生する静圧力の作用によりストリップを両側
からで支える形をとることから、ストリップの振動防止
をはじめ、ストリップの形状不良やカテナリー（水平パ
スの場合）の修正が図られ、ストリップ（１）と陽極（
２）とを接近させて電解処理する、いわゆる近接電解を
実現できることである。

ところがこの方式では、ストリップの静圧発生部におい
て極間メッキ液の流動が必然的に弱くなシ、そのだめ当
該部位に生じたガス気泡がそのまま滞溜する傾向があシ
、これに起因して極間の位置によって抵抗が不均一化し
電流密度にばらつきが生じ、メッキ電圧の増大をはじめ
、合金メッキの場合にはメッキ皮膜の組成や析出相の不
均一をもたらす結果となる。また、上記静圧発生部に対
しその他の極間部分はメッキ液流動がつよく、ことに、
静圧発生部を囲むノズル噴流の衝突位置近傍部において
メッキ液は、いわゆルＩｍｐｉｎｇｉｎｇＪｅｔ流やＷ
ａｌｌＪｅｔ流となって極端につよい流動状態を呈する
ことになり、このように極間の位置によってメッキ液の
流動状態にばらつきがあることも、メッキ皮膜の組成や
析出相の不均一化を招く大きな原因となる。

この他にも、第１図に示した方式は、補修面での不利が
ある。すなわち、一般に鋼板等のメッキテハ不溶性陽極
としてはｐｂ金合金Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、７１゜Ｉｎ等の
少量添加）が使用されるが、このような合会系の不溶性
陽極を酸性のメッキ液中に使用した場合その寿命は半年
から精々１年程度であシ、したがって定期的な補修を要
するものである、またセル内でストリップが破断をおこ
して陽極が破損されたシ、或いはノズル孔（３）内を高
速で流れるメッキ液によっていわゆるエロージョン腐食
を受けノズル孔の吹出し＋１１が不均等なものとなジス
トリ、ツブ両面に働く静圧力のバランスが崩れてしまう
といったようなこともあり、上記定期補修とは別にこう
したことに基因する補修も必要になってくる。ノズル孔
を陽極の電極面に直接設けた形のものでは、このような
補修の場合、ノズル部、或いは陽極本体だけを取替える
といった部分補修によることができず、コストが嵩むも
のである。

クッション・パッド方式としては、上記第１図に示した
ものが基本であるが、この他にその発展型とでも云うべ
きものが知られている。すなわち、第２図に示す如く陽
極（２）のストリップ走行方向中央位置付近に、陽極（
２）とは別体の、ヌ）ＩＪツブ両面静圧力を作用させる
メッキ液噴出ノズ／Ｌ／（以下、クッション・パッドノ
ズルと云’５Ｊ（４）１１込ンテメツキを行うというも
ので、これは上述のものに較べ補修面での不利はないが
、ノズル噴流の衝突位置近ｉ部のメッキ液流動が極度に
きついものとなることは、第１図の場合と同じであり、
したがって合金メッキ皮膜の組成、析出相として安定均
一なものは望み得す、この方式も合金メッキ鋼板を製造
するものとしてはやはシ満足できるものではない。

本発明は、近接電解が可能というクッション・パッド方
式本来の利点をそのまま備えしかも安定した高性能の合
金電気メツキ鋼板を連続的に製造することができる合金
電気メツキ方法および装置の提供を目的とするものであ
る。

すなわち、本発明の方法は、例えば第３図に示すように
走行ストリップ（１）の両面に対向配置された不溶性陽
極（２）の相互対応位置にクッション・パットノズＡ／
（４）を配設し、第４図に示す如く前記ノズルの対のス
リット孔（３）（３）からの噴流衝突位置（５）（５）
（ここに噴流衝突位置は、スリット孔（３）の中心を延
長した線（面）とストリップ面との交わる位置（線）を
云う。）の各々を起点に互いに外向きの方向へ少なくと
も極間距Ｍ　（ｈ）に相当する距離だけ離れた位置（Ｔ
）（Ｔ）間にある陽極側ストリップ対向面部（Ｓ）を無
通電域として合金メッキを行うことを特徴とする。

いわゆるクッション・パッド方式では、陽極面側ノズル
からのメッキ液噴流がストリップ面に衝突する位置四の
近傍部において、メッキ液の流動が過度に大きなものと
なり、これが合金メッキの場合メッキ皮膜の性能低下に
つながることになる。

しかるに、本発明者らの数次に亘る実験の結果、α）−
（５）間の距離≧極間距離（ｈ）が満足される配置を保
ちつつ前記位置（１）（Ｔ）間にある陽極側ストリップ
対向面部（Ｓ）を無通電帯としてやれば、上記噴流衝突
位置近傍における過大なメッキ液流動下でのメッキ析出
そのものが生じなくなり、その悪影響が解消されて安定
した良好な性能の合金メッキ皮膜が得られることが明ら
かとなったものである。

本発明における、無通電域とする陽極側ストリッグ対向
面部の領域に関する限定は、次の理由による。すなわち
、ノズル噴流衝突位置（５）近傍でのメッキ液の流動は
、いわゆるＩｍｐｉｎｇｉｎｇ　Ｊｅｔ流やＷａ’ｌｌ
　ｌｅｔ流を呈して極度に大きなものとなシ、その過度
の物質移動性のために合金メッキ析出に悪影響をもたら
すものである。具体的には、例えハＺｎ−Ｎｆ系やｚｎ
−Ｆｅ系の合金メッキにおいてはη相の析出を招来し、
メッキ皮膜の耐食性の悪化を来たす仁とになるのである
が、このような過大なメッキ流動の合金メッキ及膜性能
への影響を完全に排除する上で、極間距離（ｈ）に関連
して前記Ｃｒ）（Ｔ）間にある陽極側ストリップ対向面
部（Ｓ）を無通電域とする必要がある。

′なお、クッション・パッド方式では一般に、そのノズ
Ａ／（４）による静圧発生部（Ｉ）において発生したガ
ス気泡は当該部位のメッキ液の流動が弱いために滞溜し
勝ちとなるが、本発明の方法では、その静圧発生部（Ｉ
）においては通電が行われないことになるから、そのよ
うなガス気泡の滞溜が操業そのものには全く関与してこ
す、それに伴うメッキ電圧、その他の問題が一掃される
ものでアシ、本発明の方法はこのような点にも大きなメ
リットがあると云うことができる。

次に本発明は、以上に示した合金メッキの方法を実施す
る装置をも同時に提供するものである。

本発明の装置は、例えば前出第３図に示す如く対の不溶
性陽ｍ　（２）（２）の電極面（２’）＜ｉ＞の所要の
相互対応部位を置き換える形で、および／またはその電
極面（２１のストリップ走行方向端（５）に隣接して設
けられた電気絶縁性材料からなるクッション・パツドノ
ズ１ｖ（４）を備え、このノズルは第５図に示す如くそ
の各ノズル孔からの噴流衝突位置（５）とその対応ノズ
ル孔側の電極面（２１と境を接するノズル前面端（６）
に対応するストリップ面上の位置（カ、すなわちノズル
前面端（６）よりストリップ面上へ法線（面）を下して
交わった位置との距離（７１）が電極間距離（ｈ）以上
であることを特徴とする。要するに、陽極側のクッショ
ン・パッドノズル（４）を電気絶縁性材料にて形成し、
そのノズルのストリップ対向面（４ｉでもって前記（Ｔ
）（Ｔ）間の陽極側ストリップ対向面部（Ｓ）を無通電
帯として構成したものである。すなわち、上記（５）−
（１）間の距＃（すを極間用＃、（ｈ）以上としたのは
、先の本発明法実施上必要な無通電帯を確保するためで
ある。

以下、本発明の装置について具体例を掲げて詳細に説明
する。

まず、本発明の装置においては、クッションパッド・ノ
ズルの使用が必須であるが、このノズルそのものの具体
例を示したのが、第５図（イ）〜（／１である。すなわ
ち、（イ）は坂出方向に沿う対のスリット孔（３）（３
）の噴出方向（、）（、）が互いに平行でストリップ（
１）に対し原則的に垂直をなすものである。（＋：９と
（ハ）は何れも、前記噴出方向（、）（、）が互いに内
向きに傾斜した例を示したものである。前出第４図に示
したものもこのタイプである。ノズルは何れについても
、スリット孔（３）（３）背後のへラダー（７）を通じ
てメッキ液が供給されるようになっている。上記各側に
おいて、前記（８）、（Ｔ）位置、そしてこれら（５）
−（Ｔ）間の距離ＣＩ＞は、それぞれ図に示したとおり
であり、本発明の装置はこの距離（１）を極間距離（ｈ
）以上としたものである。なお、図は全てノズ／Ｌ／（
４）を電極面（２）の一部を置き換える形で設けた場合
を例示するが、本発明装置においてノズルはこの他に、
電極面のストリップ走行方向端（５）（第３図参照）に
隣接するようにして設置することも可能であシ、この形
の場合には、電極面と境を接する側についてのみ、！〉
ｈの条件を満たすようにすればよいのは云う迄もない。

因みに、クッション・パツドノズ〜は、その本来の考え
方からすれば、スリット孔は第１図に示したように環状
に連続したようなものであるべきと云えるが、実際のメ
ッキ装置では通常、ストリップ巾方向左右両側には、い
わゆる電流制御用のエツジマスキング或いはメッキ七μ
の側壁そのもの等が迫っておシ、もともとその方向への
液流動は少なく、シたがってストリップ巾方向の対のス
リット孔（３）（３）はなければならないものであるが
、その両スリット孔をつなぐ方向のスリット孔は必ずし
も必要というものではない。メツキセルの形式等に応じ
その設置の有無を適宜法めればよい。

本発明に基く上記クッション・パッドノズル構造は、原
則として、ストリップを空間に保持して通板させながら
それに対し配置した陽極でメッキを行うものであれば何
れの形式のメッキ装置にも適用し得るものである。本発
明構造適用の例をここにいくつか示しておく。すなわち
、第６図は横型（水平型）メッキ槽を有するメッキ装置
への適用例で、上下対の不溶性陽ＦＭ　（２）（２）の
それぞれのストリップ走行方向２側所にクッション・パ
ツドノズ１ｖ（４）を配設したものである。前出第３図
のものもこのタイプで、陽極（２）（２）の中央にノズ
ル（４）を設けた例である。第７図は竪型メッキ槽形式
のメッキ装置への適用例であって、（イ）はダウンパス
（Ｘ、）アツプパス（Ｘ２）に配置された不溶性陽極（
２１（２）のストリップ走行方向２側所に、また（切は
同じく中央とその電極面のストリップ走行方向端（５）
に、それぞれクッション・パッドノズル（４）が設ケラ
れている。なお、同図（イ）は陽極（２）全体がメッキ
浴（８）中に浸漬したいわゆる浸漬型のメッキ装置であ
るが、（ロ）は陽極（２）はメッキ浴に浸漬せず、クッ
ション・パツドノズＩｖ（４）からのメッキ液の噴射、
供給によって極間（Ｍ）をメッキ液で充満させてメッキ
を行う、いわゆる非浸漬型のメッキ装置の例である。

本発明の装置構造は、このように浸漬型、非浸漬型の何
れにも有効に適用され得るものである。

次に、本発明の実施効果について実例を掲げて述べる。

〔実施例　ｌ〕

板厚０．４ｍｍ、坂出２５０１１１１の冷延鋼板コイル
を用い、第４図に示した形式のクッション・パツドノズ
／Ｌ／（４）を備える第３図に示した横型メッキ槽方式
のメッキ装置においてＺｎ−Ｎｉ系合金メッキを行った
。この際、クッション・パツドノズ／Ｌ’（４）は、陽
極間のストリップの中央部位（ストリップ走行方向中央
）にカテナリーが発生しないようにメッキ液を噴出させ
るようにし、極間距離（ｈ）と前記へ−Ｔ間の距離（ｊ
）を種々変更してメッキを行った。

電解の条件は以下のとおシである。

メッキ浴：　（Ｎ１”）／（Ｚｎ”）濃度モル比２，０
〜３．０．浴温５０〜６５℃、浴ｐＨ１，５〜２，５電
流密度：４０〜１２０　Ａ／ｄ♂ ヲインスピード＝２０〜２００　ｍ／ｍ　ｉ　ｎ得られ
た各メッキ鋼板（メッキ組成：Ｎｉ５〜２０ｗｔ％、メ
ッキ付着量：片側当シ２０ｆ／♂）Ｋついて、塩水噴霧
試験による赤錆発生までの時間を調べ、耐食性を評価し
た。

結果を第８図に示す。同図中、○：耐食性良（赤錆発生
時間１２０時間以上）、・：同不良（赤錆発生時間１２
０時間未満）、の評価を表わす。

同図の試験結果から、極間距離（ｈ）を何れにとっても
、Ｔ１間の距離ＣＩ＞がｔ〉ｈの条件を満たす場合には
良好な耐食性の合金メッキ皮膜が得られることが判る。

〔実施例　２〕 板厚Ｑ、　４　ｗｍ　、坂出２００ｍの冷延鋼板コイル
を素材に、メッキ浴として、（Ｆｅ″＋）／（Ｚｎ”）
濃度モル比１．０〜２，５．浴温５０〜６０℃、浴ｐＨ
１，５〜２．０のＺｎ−Ｆｅ系浴を使用すること以外は
前出〔実施例１〕と全く同じ要領でメッキを行い、得ら
れたＺｎ−Ｆｅ系合金メッキ鋼板について下記の塗装後
耐食性試験を実施し性能評価を行った。

〈塗装後耐食性試験〉 メッキ鋼板にリン酸塩系化成処理を施し、次いで自動車
車体用の電着塗装（塗膜厚：２０μｍｍ）を行い、その
塗膜にクロスカットを入れ、５００時間の塩水噴霧試験
にかけてクロスカット部の腐食状況を調べる。

第９図はその試験結果でめる。同図中、○：塗装後耐食
性良（塗膜下ブリスター幅１．０　ｍ以下）、・：同不
良（塗膜下プリヌター幅１．０ｍＢ）、を表わす。

同図の試験結果も、何れの極間距離（イ）でもＴ１間の
距離（イ）がｔ＞ｈであり嘔えすれば良好な耐食性能を
もつ合金メッキ皮膜の得られることを明らかにしている
。

以上の説明から明らかなように本発明は、消費電力の低
減に有効な近接電解を実現するクッション・パッド方式
により安定した高性能の合金電気メツキ鋼板を連続製造
することを可能にするものであシ、したがって各種合金
メッキ鋼板の品質上並びに製造コストの節減に寄与する
ところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はクッション・パッド方式の基本を示す模式図で
、Ｕ）は縦断側面図、←）は部分斜視図である。第２図
はクッション・パッドノズルを使用するメッキ方式を示
す模式図、第３図は本発明の詳細な説明するためのクッ
ション・パッドノズル組込み型のメッキ装置（横型メッ
キ枠形式）、第４図は本発明の方法に使用するクッショ
ン・パッドノズルの基本構造を説明する縦断側面図、第
５図ヒ）、（ロ）および（ハ）は本発明に適合した構造
のクッション・パッドノズルの種々の例を示す縦断側面
図で、（イ）は垂直噴出し型、（ロ）と（ハ）は傾斜噴
出し型、である。第６図、第７図は本発明に基くり７シ
ミン・パッドノズルの配置例をそれぞれ示し、第６図Ｉ
Ｉｉ′ｌｊ！＠型メッキ糟形式のメッキ装置への適用例
（電極片側肖りノズ／Ｉ／２個使用）、第７図は竪型メ
ッキ槽形式のメッキ装置（（イ）は浸漬視、呻】は非浸
漬型）への適用例（Ｋ）は同じくノズ／Ｉ／２個使用。 （ロ）は同じくノズル８個使用）、である。第８図、第
９図は何れもクッション・パッドノズル方式によるＺｎ
合金系メッキにおける、極間距Ｍ（ロ）に対するＴ１間
の距離（イ）の大きさとメッキ鋼板の性能との関係を笑
殺調査した結果でめり、第８図はＺｎ−Ｎｉ系合金メッ
キ鋼板の裸耐食性の場合、第９図はＺｎ−Ｆｅ系合金メ
ッキ鋼板の塗装後嗣食性の場合、をそれぞれ示す。 図中、ｌ：ヌトリツデ、２：陽極、８ニスリツトノズル
孔、４＝クツシヨン・バツドノズρ、７：ヘッダー、８
：メッキ浴 出願人　住友金属工業株式会社 出願人　三菱重工業株式会社 代理人弁理士　生　形　元　重゛、゛パ□）°、：、。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ストリップを走行させながら連続的に合金電気
   メッキを行う方法において、走行ストリップの両面に対
   向配置された対の不溶性陽極の対応位置に、ストリップ
   板巾方向に沿う対のヌトリットノズル孔を有するノズル
   を配設し、該ノズルからの電解液の噴出によシストリッ
   プ両面に静圧力を働らかせるとともに、その両ノズル噴
   流の衝突位置（Ａ）（Ａ）の各４から互いに外向きの方
   向へ少なくとも電極間距離（ｈ）をとった位置（Ｔ）（
   Ｔ）間にある陽極側ストリップ列内面部を無通電域とし
   て合金メッキを行うことを特徴とする合金電気メツキ方
   法。
2. （２）ストリップを走行させながら連続的に合金電気メ
   ッキを行う装置であって、走行ストリップの両面に対向
   配置された対の不溶性陽極の電極面の所要の対応部位を
   置き換える形で、および／またはその電極面のストリッ
   プ走行方向端に隣接して設けられた電気絶縁性材料から
   なる電解液噴出ノズ／ｌ／（４）を備え、このノズルは
   ストリップに静圧力を作用させるストリップ板巾方向に
   沿う対のメリットノズル孔（３）（３）を有し、かつそ
   の各ノズル孔からの噴流衝突位置（８）とその対応ノズ
   ル孔側の電極面（２１と境いを接するノズル前面端に対
   応するヌトリップ面上の位置（Ｔ）との距離（４）が電
   極間距離（ｈ）以上であることを特徴とする連続式合金
   電気メツキ装置。