JPS6199695A - めつき液供給ノズル - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、金属鋼帯の高効率、高速電気めっきラインに
おいて、めっきセル部の不溶性陽極と金属鋼帯（Ｄ極）
の湾曲の密閉断面内板幅方向に。

均一流速のめっき液を供給することのできるノズルに関
する。

〈従来技術とその問題点〉 ＩＯｉ速電気めっき化のためのめっき楢には、−例をあ
げると、これまで （１）縦型セル（第１図参照） （２）水平型セル（第２図、特開昭５７−１０１８９２
号参照） （３）ラジアル型セル（第３図参照） の開発がなされている０図中、ｌは鋼？ｌＦ（スフリッ
プ）、２はコンダクタ−ロール、３は陽電極、５はスリ
ット状ノズルの先端部である。

いずれのめっき檜においても、陽極には、めっき液中に
目的とす条めっＳ＊属クイオン溶出させる可溶性電極と
、めっき液中に目的とする金属イオンを溶出させない不
溶性電極とがある。

上記いずれのめっきセルによる電気めっきにおいても、
近年、高電流密度化の指向が強く、その中でも後者の不
溶性電極を用いた開発において、 （１）　　高　　　　　速ニ ラインスピード　＝　２５０　ｍ／＋＋１ｎ（２）　　
高電流密度：　　〜２００＾／ｄ１２（３）　　高液流
’ｉｌｌ：　　　　〜５履／ｓａｃレベル以上の開発が
指向されている。

しかし、上記のめっき条件で電気めっきされためっき製
品では。

（＋）板幅方向および表、裏面上のめつき金属付着篭の
不均一（エツジオーバーコート、合金めつき竜の不均一
） （２）高電流密度化におけるエツジオーバーコート（黒
変・・・ヤケ） （３）ターンロール表面に付着した異物との接触点およ
び接触面のめっき表面のアークスポット発生（黒変・・
・ヤケ） （４）エアー吸込みによるめっきヤケ（黒変・・・ヤケ
） など、数多くの問題がある。

めっき品質の保証として、上記問題点のいくつかを解決
する手段として。

（１）めっき液中にエアーを吸込まないめっさ条　件の
確立。

（２）工、ジオーバーコード対策として、エツジマスク
の強化、 （３）ロール面および銅帯表面の異物除去。

（４）陽極面で発生する０２ガスを極間外に完全にかつ
速やかに排出させる工夫（ガス抜き法の確立）。

（５）密閉断面内のめっき液流速を高め、板幅方向の流
速偏差を小さくする。

（６）極間距離を狭小化し、かつバラツキを小さくする
、 などが考えられる。これらのことがらは、高効率、高速
電気めっきにおいて、特に重要な要漏となるものである
。

第３図に示すものは、従来のラジアル型セルを逆転した
逆ラジアル型セルで、ＴＵＲにＲＯＬＬ　ＩＮＪＥＣ−
↑ＩＯＮ　ＰＬ＾τＩ）ＩＧ　ＣＥＬＬ　　（以後、Ｔ
ＲＩＰという）と呼ばれている。

しかし、第３図に示した従来のＴＲＩＰを例にとっても
、めっき液は、給液用ヘッダー４を経て、ノズル５より
、鋼帯１と陽電極３との極間内に高速液流（〜５■／ｓ
ｅｃ　）が噴射され、めっき時に発生する０２ガス等の
排除にも適している。しかし、板幅方向の液流速の分布
の均一度→許容電流密度→めっき品質特性との３者間の
詳細な関係づけの報告は少ない。

第５図および第６図に、第４図の従来のヘッダーノズル
のｒ−Ｉ視のノズル断面を示す、第７図および第８図は
、第６図に示したノズルの配置とめっき液噴流へラグ−
の構造を示す、これらの従来ノズルはいずれも均一断面
口径を有しており、ノズルより噴射されるめっき液の流
速は、ノズル幅方向の圧力損失が異なるため、ノズル幅
方向および極間内板幅方向のめっき液流速の不均一は避
けられない、という欠点を有している。

すなわち、第５図に示したノズルにおいては。

幅方向均一断面の口径ノズルであるところから。

極間内板幅方向の液流速度比１０／ｌｉｃは、板幅中央
部が最大で１両板端に向うに従って、かなりの流速低減
となる傾向を示すことは明白であり、また、第６図のノ
ズルでは板幅方向３分割され、流量ＸＩ　ｆ！！弁を介
してめっき液を分配して、ノズル内ｆＩＬ量をコントロ
ールしたとしても、めっき槽の密閉断面内に液流が到達
した時点において、極間、幅方向の高速均一流速が得ら
れる保証の裏付けは明らかでない。

従って、上記従来ノズルにより噴流し、電気めっきされ
ためっき品質にも、前述したような問題が起こることが
予想される。

これらのことから、電気めつさ設備では、電解セルの構
造が、品質、所要エネルギー、設ａ！および生産性に非
常に大きな影響を与えるため、設備の検討、開発がｆｆ
ｉ要な課題となる。

一方、高効率、高速電気めっき化のために、これまでの
めっき槽、極間距離の１０〜２０１層が。

益々狭小化の方向へと、ソフト面における技術の開発も
進められている。ここで、極間距離の狭小化は、陽極で
発生する０２ガス排除および板幅方向の均一流速保持に
直接的に不利となる。

〈発明の目的〉 従って、本発明は、上述した従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、特にラジアル型および逆ラジアル型セ
ルのめつぎ設備において、めっき槽に供給するめっき液
の流速を、板幅方向内全域で、υ／Ｕｃが５％以内に収
まるように噴射でさるノズル口径をもった高速電気めっ
き用ノズルを提供することを目的とする。

すなわち１本発明は、ノズル供給へ７グーから送られて
きためっき液を供給するためのスリット状めっき液供給
開口を有するノズルであって、前記ノズルのスリット状
開口は中央部口径Ａから両端部口径Ｂに向うに従って次
第に大きくなるよう構成され、かつ＾／Ｂが０．５〜０
．８５となるよう構成されたことを特徴とするめっき液
供給ノズルを提供する。

〈発明の構成〉 以下１本発明のめっき液供給ノズルについて更に詳細に
説明する。

第９図に、第４図のＩ−Ｉ視の本発明による高速’Ｉｔ
％めっき用ノズルの断面を示す、これは、第７図および
第８図のＸ部に配置される。

本発明のノズルは、従来ノズルの第７図および第８図に
つき説明すると、ヘッダー４から、板幅方向に３分割さ
れた給液管８より、流懐調節弁７を介して、めっき液吐
出流量をＩＡ節分配して供給せしめ、各給液管Ｂ内に整
流板６の効果により。

はぼ管内の液流分布を均一にせしめ、ノズル個室部５′
でめっき液を合流させ、さらにその上部（第８図中のＸ
部分）に、４８９図に示した本発明２０ｍｍ、ＢｘｌＯ
〜２５■）を配置させ、板幅方向全域に亘って、めっき
の液流速度比Ｕ／Ｕｃが５％以内に収まるよう、めっき
液を供給できるようにした特徴をもつ構造を有している
。

０．８５で、Ａ−５〜２０腸１、Ｂ冨１０〜２５ｔｓに
限定したのは、以下に述べる理由による。Ａはノズルの
開口部の中央部口径、Ｂはノズル開口部の両端部口径で
、ノズル開口はスリット状をなし、中央部より両端部に
かけて徐々に大きくなっている。

（１）　ノズル内幅方向の圧力損失を均一にする。

（２）ラジアル型および逆ラジアル型セルの水モデル実
験装置によって、密閉断面内の幅方向流速分布を測定し
た結果にもとづくものである（この際のＭＩＩｔ距離は
１５〜７ｍｍ、ロール幅５００　ａｍ。

板幅３００鳳Ｉである）φ （３）乱流の流速分布の理論式は。

で表わされ、これは、丸管の密閉断面内の液流の幅方向
分布をレーザードツプラー流速計で測定し、検証された
乱流におけるカルマン・ブラントル指数剤であるが、こ
れを（２）式のように一般化して与え、 実測データをこのｎで評価したところ、極間圧１１１５
＋＋＋−で約ｎ＝７．７ｙａ、ｍで約ｎ＝３であった。

すなわち、　（１）式の１／７乗則にほぼ一致した。

上式の記号は１次の意味を有する。

ａ　：　全幅の１／２ ｒ　：　中心（全幅の１１２）からの距離Ｕ　：　ｒ位
置での流速 ＵＣ：　中心（ｒ寓Ｏ）での流速 Ｕ／Ｕｃ　：　　液流速度比 （４）密閉断面内の幅方向両端部は流速が遅い（その度
合は極間距離小なるほど大となる）ところから、両端部
の流速を高めるために、Ｐｌ端へのめっき液供給量を大
となす必要がある。

を装着させて流速分布を求めたラボ実験から、極間距離
１５１では、板幅方向全域でＬｌ／ｕｃは約Ｇ、８５以
内（ｕ　＝　３．５履／ｓｓｃレベル）、極間距離７Ｉ
で約０．８〜０．８５となった。

Ａ虜５〜２０ Ｂ！１０〜２５ なるノズル断面口径によれば、極間圧ｌ１ＩＩ５〜２０
ｍｍにおいて、はぼ板幅方向全域でＵ／Ｕｃ−０，３５
以内となり、めっき品質も良好となることが判り方向の
Ｕ／Ｕｃは（８）の好適範囲をはずれ、めっき品質特性
を低下させると考えられる。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例につき具体的に説明する。

本発明の高速電気めっき用ノズルを使用した場合と、第
５図およびａ！６図に示した従来のヘッダー、ノズルを
使用した場合の、板幅方向の液流速度分布の実測例を＠
１０図に、電気めっきで得られた製品のめっき品質の特
性値を第１表にそれぞれ示す、実験条件は以下の通りで
ある。

ノズル形状：第５図ノズル（Ａ）口径　２０層■第６図
ノズル（Ｂ）口径　２０ｍ腸 第９図ノズル（Ｃ）口径 ノズルの幅：　１，０００■腸 （タンロール幅　１．Ｇｏｏ　ｍｍ） 鋼帯寸法　：厚さ０．３５Ｘ輻７５０■極間距ａ　　：
１０鳳層 流速測定センサー：トランジューサ型流速計流速測定位
ｌｌ！： 深さ方向　極間距離の中央 婁ｒ 板幅方向　−−０，０，３，０，４５，０，８，０，８
計９ヶ所 ｒ・・・板幅中央からの距離 （−−０，８は板幅外） 液もれ防止：側面Ｖシール 平均液流速：　ｕ　　３．５　ｍ／ｓｅｃレベルめっき
液組成： ＺｎＳＯ４・７　Ｈ２０４２０Ｋｇ／ｆｆ１ＮａＳＯａ
　　　　　　　　３０　　ｚ／１ｐｏ　　　１．０±０
．２ 液温　６０±２℃ 電流密度　：１００〜３００　Ａ／ｄｓ２目標めっきｌ
ｌ：２０ｇ／ｒｒＩ′ （効率８０％として通電） 通板速度　：　１２０〜３８０ｓ／ｗｉｎ吐出流贋　：
　２５００〜３０００ｔ／■ｉｎ第１０図において、板
幅方向の液流速比Ｕ／Ｕｃは、従来ノズル（Ａ）で間板
端で最も小さく、中央流速の約２０％の減で。

に相当する。（Ｂ）ノズルでは、板幅方向内でかなりの
均一流速となっているが、全幅域で不規則な流速分布を
示し、かつ中央流速の約７〜１５％減流遠域が号を占め
ることを示唆している。

これに対して、本発明のワイド形状ノズルを用いた液流
速分布は、全幅域にわたり、　Ｕ／Ｕｃで５％以内に収
まっており、本発明のノズルが高効率。

高速電気めっき（低電力ロス、高電流密度化）用のノズ
ルとして優れていることがわかる。

本発明のノズルを用いて電気めっきに適用し。

得られためっき製品の特性値の優劣を第１表より判定す
ると。

（１）板幅方向のめっき付着量の幅方向の均一性は、（
Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に良好であり、（Ａ）におい
てエツジ部でｍａｘ、５０％の変動。

（Ｂ）で約１０％、（Ｃ）は５％以内の変動であった。

（２）１８０°密着曲げ加工部のテープ剥離試験で、（
Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に良好であった。

（３）めっき板の外観観察においては、（Ａ）が最も悪
く、板幅両端部でヤケを生じた。（Ｂ）でも局部的にヤ
ケが生じ、（Ｃ）のめつき鋼板表面は銀白色で均一であ
った。

第１表 〈発明の効果〉 本発明においては、めつき液供給ヘアグーから送液され
てくるめっき液を、ストリップの全幅に塁ってめっき液
流速を均一にしようとするもので、ノズルのスリット状
開口を、中央部（口径Ｎ）から両端部（口径Ｂ）にかけ
て徐々に大きくなるようにし、かつ＾／Ｂが０．５〜０
．８５にすることにより、従来の同一口径のスリット開
口を有するノズルに比べて、めっき液流速は均一化され
、このため、めっさ品質も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、それぞれ、縦型セル、
水平型セルおよびラジアルセルの一例の線図的断面図で
ある。 第４図は従来のヘッダーノズルの断面図で、第５図およ
び第６図は、それぞれ、第４図の１−１視した時の正面
図である。 第７図は第６図のノズルを設置した流速制御構造部の側
面図であり、第８図はＩ＄７図の■−■視した側面図で
ある。 第°９図は１本！５？ｌ明のノズル断Ｊ因である。 第１０図は、本発明ノズルおよび従来ノズル使用の液流
速分布比較図である。 符号の説明 ！・・・銅帯（ストリップ）、２・・・コンダクタ−ａ
−ル、３・・・陽電８　Ｃｙノード）、４・・・ヘッダ
ー、５・・・スリット状ノズル先端部、５′・・・ノズ
ル個室部、６・・・整流板、７・・・流量１１１節弁、
８・・・給液管特許出願人　　川崎製鉄株式会社 シ 代理人　弁理士　　渡　辺　望　稔己 同　　　弁理士　　　石　　井　　陽　　−１・ＦＩＧ
、　　Ｉ ＦＩＧ、２ ム ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノズル供給ヘッダーから送られてきためっき液を供給す
   るためのスリット状めっき液供給開口を有するノズルで
   あって、前記ノズルのスリット状開口は中央部口径Ａか
   ら両端部口径Ｂに向うに従って次第に大きくなるよう構
   成され、かつＡ／Ｂが０．５〜０．８５となるよう構成
   されたことを特徴とするめっき液供給ノズル。