JPS6115960B2 - - Google Patents
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- JPS6115960B2 JPS6115960B2 JP5628679A JP5628679A JPS6115960B2 JP S6115960 B2 JPS6115960 B2 JP S6115960B2 JP 5628679 A JP5628679 A JP 5628679A JP 5628679 A JP5628679 A JP 5628679A JP S6115960 B2 JPS6115960 B2 JP S6115960B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strip
- electrode
- flow velocity
- plating
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
本発明は、電気亜鉛メツキラインの電極―スト
リツプ間のような平行平板間でのメツキ液流速パ
ターンの改善に関するもので、ストリツプ表面に
生成されがちな濃度（Zn++イオン）境界層を破
壊し、限界電流密度を大きくし、ライン・スピー
ドを上昇させて生産効率を上げることをその目的
とするものである。 電気亜鉛メツキラインとしては従来から種々の
タイプが知られているが、、その一例を第１図及
び第２図に示す。このラインは水平パス・ライン
型式でかつ自溶性陽極（Zn電極）を使用したも
のである。第１図及び第２図において１はメツキ
槽、２はノズル、３はストリツプ、４は上側電
極、５は下側電極、６はメツキ液で通常、硫酸亜
鉛、または塩化亜鉛の溶液またはその混合浴であ
り、７は浴液シール用のダム・ロールである。前
記上側電極４及び下側電極５は亜鉛電極（自溶性
陽極）で通常長700×巾50×高100mm程度の板状の
ものがストリツプの巾方向に図示する如く並べら
れる。例えばストリツプ巾1200mmのときには
1200／巾50＝24本ならべられ、ストリツプ端と電
極端は、略一致するようにしてストリツプの巾変
更に対処して操業しているものである。 このようなラインにおいて一般に電気メツキに
おいては、陽極側のZn電極面近傍、陰極側のス
トリツプ表面近傍にZn2+イオンの濃度の高い境界
層が生じ、Zn2+イオンの移動過程においてイオン
の移動をさまたげ、ひいてはメツキ速度を高くと
れば、ライン・スピード低下の原因となつてい
る。これを解決する一手段として、第１図、第２
図に示した噴流ノズル２が使用されている。即ち
このノズル２により、電極４，５とストリツプ３
で構成される平行二平板間の空間に、噴流を吹き
込み、電極４，５のストリツプ３と対向する面
上、およびストリツプ３の表面上の流速を大きく
することにより、各々の表面上に生成する濃度的
境界層厚さを薄くし、Zn2+イオンの移動を容易に
しようというものである。直観的には、電極面、
ストリツプ面をパージする、又は洗う、もしくは
乱流度を大しくして濃度境界層を破壊ないしは厚
さを小さくすると言つても良い。このようなノズ
ル手段により、相当な効果が得られるが、十分な
流速を与えようとするとノズル側で、電極の横等
に噴流が衝突し、飛沫が激しくなつて作業性をそ
こなつたり、またストリツプ３のノズル２と反対
側の端部では流速の減衰によつて、十分な噴流の
効果が得られなかつたりして、このような手段だ
けでは、ラインスピードを上昇できるといつても
限界があつた。 特に、濃度境界層の影響の大きいのは、電極側
よりも、陰極側であるストリツプ表面と言われて
いる。即ち陰極面（被電着面）の濃度境界層が十
分に除去されていないと、高ライン・スピードで
所望のメツキ量を附着させるため電流密度：Id
(A/dm2)を大きくとる必要があるが、こうすると
陰極面に黒色粉末状の電着物を生じ製品外観を著
しく損ねることとなる。 ここでストリツプの走行速度が無視できなくな
る。つまりメツキ液とストリツプとは、ライン・
スピードの分だけ、おのずから相対速度を持つて
いるわけであるから、これを積極的に利用するこ
とはきわめて重要なことである。しかし、今、第
１図、第２図に示すような噴流ノズル２の無い、
静止浴中で考察すると、ストリツプ３が走行する
ことにより、ストリツプ表面近傍に生起する流れ
の流速分布Ｖは第３図に示したようなものとな
る。理論的にはストリツプ３に付着した流体要素
はストリツプにひきずられ（同伴され）相対流速
Ｖは、０であり、ストリツプ面から離れるに従つ
て、相対流速Ｖは増加する。この様子を第４図に
示す。の流速分布Ｖの関数形は第３図及び第４図
の如く、ストリツプ速度をV0、ストリツプと電
極間の距離をｄ、メツキ液の動粘性係数をυとす
ると Re＝Ｖ０ｄ／υなる関係で示される レイノルズ数Reの範囲がRe≧２×104の時は Ｖ＝V0｛１−（ｙ／ｄ）１／７｝ の形となる。ここでｙはストリツプ表面からスト
リツプ面に垂直にとつた座標である（第３，４
図）。したがつて第４図の相対流速ｖの関数形は ｖ＝V0（ｙ／ｄ）１／７即ちｖ＝V0―Ｖ のようになる。 実際の電気亜鉛メツキ・ラインでは V0…つまりライン・スピード≒50mpm ｄ…電極―ストリツプ間距離≒30〜50mm υ…メツキ液の動粘性係数≒0.434×10-2cm2/
ｓｅｃ であるから となつて、第３図、第４図のような流速分布とな
ると見てよい。 このように、ラインスピードがV0であつても
実際のストリツプとメツキ液の相対流速は第４図
に示したようなものであり、必らずしも、ライ
ン・スピードによる相対速度を有効に利用してい
るとは言えない。 ライン・スピードによる効果を、境界層除去に
結びつけるには、具体的には、第３図又は第４図
に示すような、ストリツプ近傍でのメツキ液流速
の速度勾配をより急にすることによつて可能とな
る。 なお、以上は静止浴中で論じたが、第１図、第
２図に示したような噴流ノズルによる噴流流速の
ある場合は、第３図に示した速度分布が、これに
重畳されるとして考えて良いわけである。 本発明はこのような趣旨に基づいてなされたも
のであり、その基本的な特徴は連続式水平亜鉛メ
ツキ槽で電気亜鉛メツキするにあたり、前記水平
亜鉛メツキ槽の陽極とストリツプの間隔を局部的
にせばめるように、かつストリツプに対して直角
方向になるように陽極板にじやま板を設け、陽極
とストリツプ間におけるメツキ浴のストリツプに
対する相対的流速を局部的に速くすることにあ
る。 第５図は本発明の原理を示したものであり、ス
トリツプに同伴して生起する流れ（第３図参照）
を阻止し、ストリツプと電解液との相対流速を上
げるために、ストリツプと電極間にじやま板８を
設けている。このじやま板８を設けることによ
り、じやま板部での液流速分布は、概略９の如く
なり、従来の流速分布１０の場合と比較して、ス
トリツプに同伴して起る流れの速度分布は変化す
る。すなわちストリツプと液との相対速度はじや
ま板８を設けるとによつて大きくなり、この相対
流速ｖは上記したように ｖ＝V0（ｙ／ｄ）１／７ ……… で表わすことができる。さらにここでｄは従来の
場合とじやま板８を設けた場合とで異り、例え
ば、、このじやま板端とストリツプ３までの距離
をｄ／３とすると（ただしｄは電極とストリツプ間の 距離）式のｄはｄ／３と置換え、このじやま板とス トリツプ間の液の相対流速ｖBは下記の如くな
る。 ｖB＝V0（ｙ／ｄ／３）１／７ ……… ここで式と、式とで辺々比をとると、 ｖＢ／ｖ＝３ 1/7≒0.17 ………となる。 ６ 1/7≒1.30 ここで、相対流速ｖBは従来方法の場合に比べ
1.17倍となりすなわち17％の相対流速の上昇がじ
やま板を設けることによつて得られる。 これは、上記で述べた如く、ストリツプ近傍で
のメツキ液流速の相対速度勾配をより急にするこ
とにつながつてライン・スピードによる効果を境
界層除去に生かすこととなり、実際の電気メツキ
に際し高ラインスピードで操業することができ
る。なお、じやま板８とストリツプ３の間隔は出
来るだけせまいことが良いがストリツプとの接触
しないようにすることが必要である。 次に本発明を電気亜鉛メツキ鋼板の製造ライン
に実施した例を以下に示す。 第６図、第７図は第１図、第２図に示すものと
同じ電気亜鉛メツキ製造ラインに本発明のじやま
板８ａ，８ｂを設けたものを示したものである。
（ただし、一電極分しか図示していない）。 本実施例では電極４の長さ700mmに対し、電極
の端Ａ，Ｂより175mmの位置にベークライトでで
きたじやま板８ａ，８ｂを上下各２本設けてあ
る。またこのじやま板８ａ，８ｂは幅15mmストリ
ツプまでの距離を電極とストリツプの距離の1/3
としたものである。その他の条件については以下
に示す通りである。 ストリツプ幅 ：1210mm ストリツプ板厚：2.3〜0.2mm 電 極 幅 ：1200mm
リツプ間のような平行平板間でのメツキ液流速パ
ターンの改善に関するもので、ストリツプ表面に
生成されがちな濃度（Zn++イオン）境界層を破
壊し、限界電流密度を大きくし、ライン・スピー
ドを上昇させて生産効率を上げることをその目的
とするものである。 電気亜鉛メツキラインとしては従来から種々の
タイプが知られているが、、その一例を第１図及
び第２図に示す。このラインは水平パス・ライン
型式でかつ自溶性陽極（Zn電極）を使用したも
のである。第１図及び第２図において１はメツキ
槽、２はノズル、３はストリツプ、４は上側電
極、５は下側電極、６はメツキ液で通常、硫酸亜
鉛、または塩化亜鉛の溶液またはその混合浴であ
り、７は浴液シール用のダム・ロールである。前
記上側電極４及び下側電極５は亜鉛電極（自溶性
陽極）で通常長700×巾50×高100mm程度の板状の
ものがストリツプの巾方向に図示する如く並べら
れる。例えばストリツプ巾1200mmのときには
1200／巾50＝24本ならべられ、ストリツプ端と電
極端は、略一致するようにしてストリツプの巾変
更に対処して操業しているものである。 このようなラインにおいて一般に電気メツキに
おいては、陽極側のZn電極面近傍、陰極側のス
トリツプ表面近傍にZn2+イオンの濃度の高い境界
層が生じ、Zn2+イオンの移動過程においてイオン
の移動をさまたげ、ひいてはメツキ速度を高くと
れば、ライン・スピード低下の原因となつてい
る。これを解決する一手段として、第１図、第２
図に示した噴流ノズル２が使用されている。即ち
このノズル２により、電極４，５とストリツプ３
で構成される平行二平板間の空間に、噴流を吹き
込み、電極４，５のストリツプ３と対向する面
上、およびストリツプ３の表面上の流速を大きく
することにより、各々の表面上に生成する濃度的
境界層厚さを薄くし、Zn2+イオンの移動を容易に
しようというものである。直観的には、電極面、
ストリツプ面をパージする、又は洗う、もしくは
乱流度を大しくして濃度境界層を破壊ないしは厚
さを小さくすると言つても良い。このようなノズ
ル手段により、相当な効果が得られるが、十分な
流速を与えようとするとノズル側で、電極の横等
に噴流が衝突し、飛沫が激しくなつて作業性をそ
こなつたり、またストリツプ３のノズル２と反対
側の端部では流速の減衰によつて、十分な噴流の
効果が得られなかつたりして、このような手段だ
けでは、ラインスピードを上昇できるといつても
限界があつた。 特に、濃度境界層の影響の大きいのは、電極側
よりも、陰極側であるストリツプ表面と言われて
いる。即ち陰極面（被電着面）の濃度境界層が十
分に除去されていないと、高ライン・スピードで
所望のメツキ量を附着させるため電流密度：Id
(A/dm2)を大きくとる必要があるが、こうすると
陰極面に黒色粉末状の電着物を生じ製品外観を著
しく損ねることとなる。 ここでストリツプの走行速度が無視できなくな
る。つまりメツキ液とストリツプとは、ライン・
スピードの分だけ、おのずから相対速度を持つて
いるわけであるから、これを積極的に利用するこ
とはきわめて重要なことである。しかし、今、第
１図、第２図に示すような噴流ノズル２の無い、
静止浴中で考察すると、ストリツプ３が走行する
ことにより、ストリツプ表面近傍に生起する流れ
の流速分布Ｖは第３図に示したようなものとな
る。理論的にはストリツプ３に付着した流体要素
はストリツプにひきずられ（同伴され）相対流速
Ｖは、０であり、ストリツプ面から離れるに従つ
て、相対流速Ｖは増加する。この様子を第４図に
示す。の流速分布Ｖの関数形は第３図及び第４図
の如く、ストリツプ速度をV0、ストリツプと電
極間の距離をｄ、メツキ液の動粘性係数をυとす
ると Re＝Ｖ０ｄ／υなる関係で示される レイノルズ数Reの範囲がRe≧２×104の時は Ｖ＝V0｛１−（ｙ／ｄ）１／７｝ の形となる。ここでｙはストリツプ表面からスト
リツプ面に垂直にとつた座標である（第３，４
図）。したがつて第４図の相対流速ｖの関数形は ｖ＝V0（ｙ／ｄ）１／７即ちｖ＝V0―Ｖ のようになる。 実際の電気亜鉛メツキ・ラインでは V0…つまりライン・スピード≒50mpm ｄ…電極―ストリツプ間距離≒30〜50mm υ…メツキ液の動粘性係数≒0.434×10-2cm2/
ｓｅｃ であるから となつて、第３図、第４図のような流速分布とな
ると見てよい。 このように、ラインスピードがV0であつても
実際のストリツプとメツキ液の相対流速は第４図
に示したようなものであり、必らずしも、ライ
ン・スピードによる相対速度を有効に利用してい
るとは言えない。 ライン・スピードによる効果を、境界層除去に
結びつけるには、具体的には、第３図又は第４図
に示すような、ストリツプ近傍でのメツキ液流速
の速度勾配をより急にすることによつて可能とな
る。 なお、以上は静止浴中で論じたが、第１図、第
２図に示したような噴流ノズルによる噴流流速の
ある場合は、第３図に示した速度分布が、これに
重畳されるとして考えて良いわけである。 本発明はこのような趣旨に基づいてなされたも
のであり、その基本的な特徴は連続式水平亜鉛メ
ツキ槽で電気亜鉛メツキするにあたり、前記水平
亜鉛メツキ槽の陽極とストリツプの間隔を局部的
にせばめるように、かつストリツプに対して直角
方向になるように陽極板にじやま板を設け、陽極
とストリツプ間におけるメツキ浴のストリツプに
対する相対的流速を局部的に速くすることにあ
る。 第５図は本発明の原理を示したものであり、ス
トリツプに同伴して生起する流れ（第３図参照）
を阻止し、ストリツプと電解液との相対流速を上
げるために、ストリツプと電極間にじやま板８を
設けている。このじやま板８を設けることによ
り、じやま板部での液流速分布は、概略９の如く
なり、従来の流速分布１０の場合と比較して、ス
トリツプに同伴して起る流れの速度分布は変化す
る。すなわちストリツプと液との相対速度はじや
ま板８を設けるとによつて大きくなり、この相対
流速ｖは上記したように ｖ＝V0（ｙ／ｄ）１／７ ……… で表わすことができる。さらにここでｄは従来の
場合とじやま板８を設けた場合とで異り、例え
ば、、このじやま板端とストリツプ３までの距離
をｄ／３とすると（ただしｄは電極とストリツプ間の 距離）式のｄはｄ／３と置換え、このじやま板とス トリツプ間の液の相対流速ｖBは下記の如くな
る。 ｖB＝V0（ｙ／ｄ／３）１／７ ……… ここで式と、式とで辺々比をとると、 ｖＢ／ｖ＝３ 1/7≒0.17 ………となる。 ６ 1/7≒1.30 ここで、相対流速ｖBは従来方法の場合に比べ
1.17倍となりすなわち17％の相対流速の上昇がじ
やま板を設けることによつて得られる。 これは、上記で述べた如く、ストリツプ近傍で
のメツキ液流速の相対速度勾配をより急にするこ
とにつながつてライン・スピードによる効果を境
界層除去に生かすこととなり、実際の電気メツキ
に際し高ラインスピードで操業することができ
る。なお、じやま板８とストリツプ３の間隔は出
来るだけせまいことが良いがストリツプとの接触
しないようにすることが必要である。 次に本発明を電気亜鉛メツキ鋼板の製造ライン
に実施した例を以下に示す。 第６図、第７図は第１図、第２図に示すものと
同じ電気亜鉛メツキ製造ラインに本発明のじやま
板８ａ，８ｂを設けたものを示したものである。
（ただし、一電極分しか図示していない）。 本実施例では電極４の長さ700mmに対し、電極
の端Ａ，Ｂより175mmの位置にベークライトでで
きたじやま板８ａ，８ｂを上下各２本設けてあ
る。またこのじやま板８ａ，８ｂは幅15mmストリ
ツプまでの距離を電極とストリツプの距離の1/3
としたものである。その他の条件については以下
に示す通りである。 ストリツプ幅 ：1210mm ストリツプ板厚：2.3〜0.2mm 電 極 幅 ：1200mm
【表】
浴温度 50℃
本実施例による場合、横吐出型の噴流ノズルの
流れをさまたげることなく、従来方法に比べ、電
流密度を大幅に上昇できた。即ち従来70A/dm2
以上の高電流密度を適用した場合メツキ面に黒色
粉末状の電着物を生じ、製品外観を著しく損ねて
いたが、本発明による方法を適用した場合150A/
ｄｍ２以上の高電流密度の適用が可能であり、生産
速度は２倍以上に向上した。例えば、前記の実施
条件でメツキを40m/分のライン・スピードで行
なつた結果次の通りとなつた。
流れをさまたげることなく、従来方法に比べ、電
流密度を大幅に上昇できた。即ち従来70A/dm2
以上の高電流密度を適用した場合メツキ面に黒色
粉末状の電着物を生じ、製品外観を著しく損ねて
いたが、本発明による方法を適用した場合150A/
ｄｍ２以上の高電流密度の適用が可能であり、生産
速度は２倍以上に向上した。例えば、前記の実施
条件でメツキを40m/分のライン・スピードで行
なつた結果次の通りとなつた。
【表】
また同一のメツキ浴、メツキ条件で従来方法では
以下のとおりとなつた。
以下のとおりとなつた。
【表】
以上の実施例からも理解し得るように、ライ
ン・スピードが同じ場合、本発明によると、より
厚メツキの製品が設備増強（例えばメツキ槽の増
設）なしに生産でき、所定の亜鉛目付量の製品が
よりライン長の短かい設備で生産できる。これを
言い換えると本発明によれば同一のメツキ槽数で
同一の亜鉛目付量の製品を生産する場合より高速
のラインスピードで生産できることになる。この
可能なライン・スピードは略、電流密度に比例す
るから、本実施例では、実に、２倍以上の高生産
性が得られることになり、本発明の有用性が確め
られた。
ン・スピードが同じ場合、本発明によると、より
厚メツキの製品が設備増強（例えばメツキ槽の増
設）なしに生産でき、所定の亜鉛目付量の製品が
よりライン長の短かい設備で生産できる。これを
言い換えると本発明によれば同一のメツキ槽数で
同一の亜鉛目付量の製品を生産する場合より高速
のラインスピードで生産できることになる。この
可能なライン・スピードは略、電流密度に比例す
るから、本実施例では、実に、２倍以上の高生産
性が得られることになり、本発明の有用性が確め
られた。
第１図は従来のメツキ槽断面図、第２図は同じ
く平面図、第３図はストリツプが走行することに
よりストリツプ表面近傍に生起する流れの流速分
状態を示す説明図、第４図はストリツプとメツキ
液の相対流速を示した説明図、第５図は本発明法
におけるじやま板の液流速分布に与える影響を示
した説明図、第６図は本発明法を適用したメツキ
槽の断面図、第７図は同じく平面図である。 図中、３はストリツプ、４は上側電極、５は下
側電極、６はメツキ液、７はダムロール、８，８
ａ，８ｂはじやま板を各示す。
く平面図、第３図はストリツプが走行することに
よりストリツプ表面近傍に生起する流れの流速分
状態を示す説明図、第４図はストリツプとメツキ
液の相対流速を示した説明図、第５図は本発明法
におけるじやま板の液流速分布に与える影響を示
した説明図、第６図は本発明法を適用したメツキ
槽の断面図、第７図は同じく平面図である。 図中、３はストリツプ、４は上側電極、５は下
側電極、６はメツキ液、７はダムロール、８，８
ａ，８ｂはじやま板を各示す。
Claims (1)
- １ 連続式水平亜鉛メツキ槽で電気亜鉛メツキす
るにあたり、前記水平亜鉛メツキ槽の陽極とスト
リツプの間隔を局部的にせばめるように、かつス
トリツプに対して直角方向になるように陽極板に
じやま板を設け、陽極とストリツプ間におけるメ
ツキ浴のストリツプに対する相対的流速を局部的
に速くすることを特徴とする電気亜鉛メツキ鋼板
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5628679A JPS55148798A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Manufacture of zinc elecroplated steel sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5628679A JPS55148798A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Manufacture of zinc elecroplated steel sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55148798A JPS55148798A (en) | 1980-11-19 |
| JPS6115960B2 true JPS6115960B2 (ja) | 1986-04-26 |
Family
ID=13022849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5628679A Granted JPS55148798A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Manufacture of zinc elecroplated steel sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55148798A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5931881A (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 電気メツキ方法 |
| JPS6019587Y2 (ja) * | 1982-09-16 | 1985-06-12 | ゼリア新薬工業株式会社 | ル−試験管 |
| JP4112343B2 (ja) * | 2002-11-21 | 2008-07-02 | 三菱電機株式会社 | 薬液処理装置および薬液処理方法ならびにそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
-
1979
- 1979-05-10 JP JP5628679A patent/JPS55148798A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55148798A (en) | 1980-11-19 |
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