JPS6296694A - 電着装置とその使用方法 - 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】 本発明は支持体への金属材料の電着に関するものである
。

薄い付着性の被覆ならびに非付着性の被覆を構成するた
めに電着の技術は長い間利用されてきているが、後者の
被覆は後で極端に薄いシートとしてその支持体から分離
することができる。

この技術では、公知のように、金属材料の電着速度は、
他のパラメーターの中でも特に使用する電流密度に左右
され、またこの電流密度の実際上の実現それ自体は電解
液の乱れ、即ち電極に対する電解度の循摩速度に関係が
ある。

他方では、公知のように、電解操作の経費は特に、電極
間に存在する電位差に左右され、かつ、電位差は電極間
の間隔が小さいほど低くすることができる。

従って、このような電解操作の経済的な実施には、でき
るだけ接近させた２本の電極の間を電解液を高速度で循
環させることが必要になる。

この問題は電解液を存在する電極の面に接線方向に、あ
るいは垂直に送ることに主として基づいている各種の解
決策が既に施されている。

しかしこれらの解決策が利用できるのは小範囲の電極に
限られている。実際、例えば幅の広い鉄板や、銅帯の被
覆の場合や、また大幅の薄いシートの電気鋳造による製
作の場合がそうであるように、存在する表面積が大きい
場合は、水頭の損失は、流出断面が小さいことと、電解
液が動き回る距離が大きいことから、厖大となる。

従って、電解液を確実に循環させるために非常な高圧を
行使する非常に強力なポンプに依存する必要がある。今
度はこれらの圧力が”を極に対して大きな応力を起させ
て、電極が斐形することになりかねないし、その結果、
電極間隔の変動が制御不能となり、電解の均一性が妨げ
られることになる。

本発明は非常に近接した２本の電極の間の電解液の高度
の乱れを、過度の電圧に依存することなしに経済的に保
証せしめる装置を提案している。

本発明の目的であり、非常に近接した陽極と陰極の間の
電解液の高度の乱れを保証することを目的とし、陰極は
一般に支持体で構成するようにした、支持体上への電着
装置の主たる特徴は、この装置がプレートの表面に分布
しズ電解液供給手段と連結した第一連のオリフィス並び
奢こ、これまたプレートの表面に分布して前記の第一連
のオリフィスに接近している第二連のオリフィスを穿孔
したプレートからなっていて、前記第二連のオリフィス
が電解液の排除手段に連結されていることと前記プレー
トが電解液回路の陽極を構成していることにある。

この装置の特殊な実施態様によれば、前記プレートは複
数個の別の壁と、閉ざされた内部容積を画定し、かつ次
のものからなるケーソンを構成している。即ち、 （ａ）供給オリフィスと称し、ケーソン壁を貫通し、前
記内部容積への入口となる少なくとも一つのオリフィス
、 （ｂｌ前記第二連のオリフィスに連結され、前記内部容
積を貫通して、この内部容積とは連通せず、前記ケーソ
ンの外部に開口している管。

本発明の装置の別の実施態様によれば、第二連のオリフ
ィスに連結した前記管は、それらの他端がある捕集装置
を介して吸引手段、例えばポンプに連結されている。

この装置の作動“原理は次のとおりである。即ち、直流
電源のプラス極に連結されたケーソンの配置は、２連の
オリフィスを具備したその壁が、同じ直流電源のマイナ
ス極に連結した支持体表面の近くにあるようになってい
る。

電解液はほどほどの圧力で供給オリフィスを経てケーソ
ンの内容積中へ装入される。供給圧の影響で、電解液は
第一連のオリ“フイスを経てケーソンを去り、これはケ
ーソン壁と支持体の間、従って陽極と陰極の間にある狭
い空間を循環する。この空間内の短い行程の後、電解液
は例えば吸引によつ【第二連のオリフィスにつかまり、
これらのオリフィスに連結した管を経て支持体から十分
な距離のところまで導かれる。

そこで、これは、場合によっては再生した後、改めてケ
ーソン内に導入され、改めて今述べた回路を走行するこ
とができる。

本発明の装置の原理、並びにその機能を十分に理解させ
るために、付図を参考にして、これからその詳細な説明
を施すことにするが、これらの付図において、 第１図はバンドの面のような平坦な面の被覆のためのケ
ーソンの略図であり、 第２図は回転円筒上に、非付着性の電着によって極薄の
シートを構成するに適したケーソンを示し、 第３図は陽極−陰極間の様々な距離の値の場合の電解液
の迂流量の変動と、電極間のその圧力の関係を示し、 第４図は電解液の迂流量が一定の場合の、電極間の電解
液の圧力におよぼす陽極−陰極間の間隔の影響を示し′
Ｃいる。

これらの図において、同じ機素はその都度同じ数値表示
で表示しである。

先ず、第１図を参照すると、本発明の装置はケーソン１
を含んでいて、その壁の一つは列をなしている金属バン
ド２の表面に並行にかつ、非常に近接して配置されてい
る。一つの側壁には、ケーソン１はオリフィス３が設け
てあり、これに、図示してはないがある供給源から電解
液を供給する管４が連結されている。

バンド２を向いているケーソン１の壁に、ケーソン１の
内容積を、ケーソン１とバンド２の間にあを狭い空間と
連通させる第一連のオリフィス５が設けである。この同
じ壁に、ケーソン１の内容積を貫通しかつ、ケーソン１
の別の壁を漏らないように貫通して、これから出て行く
管７が連結されている第二連のオリフィス６が造作しで
ある。第１図で例証されている実施例では、これらの管
はポンプ９に連結することができる捕集装置８に開口し
ている。

バンド２上に電着を構成するために、バンドは直流電源
の陰極に、あるいは場合によってはアースに接続するが
、一方、ケーソンｌはこの同じ直流源の陽極に接続する
。従ってケーソンは電解液回路の陽極を構成し、バンド
は陰極を構成する。

第１図において、電気結合は概略を示しである。つまり
、これらの結合方法は周知のことであり、おまけに、本
発明の一部とはならないからである。

電解液は導管４に連結した供給オリフィス３を通ってケ
ーソンｌの内容積に侵入する。供給圧の効果のもとに電
解液はケーソンの内容積を充たし、次蚤こ、これはオリ
フィス５を経て流出し、ケーソン１とバンド２の間にあ
る狭い空間を占めることになる。かくて電流は陽極と陰
極の間を循環し、バンド２の上の所望の電着を保証する
ことができる。オリフィス５とオリフィス６を隔離して
いる距離は小さいため、電解液は吸引によって、オリフ
ィス６と管７を貫流して、捕集装置８と、ポンプ９まで
極めて迅速に戻る。場合によつ【は再生され、かつ、図
示はしてないが公知の手段である量補充された後、電解
液はこの際、ポンプ９の働きによって供給管４へ送り込
まれ、循環を再開する。

本発明の一つの好ましい変形においては吸引装置、即ち
捕集装置８とポンプ９は完全に取除かれている。ケーソ
ン１は電解液を入れた槽内に完全に浸漬され【おり、管
７は直接この槽内に開口している。この際、電解液は陽
極と陰極の間に生じた圧力によって管７を経て流出する
。

ケーソンと支持体の間、オリフィス５と近くのオリフィ
ス６の間にある狭い空間で、ｆｉｔ解液が通過する進路
は短いために、電解液の循環に抗する損失水頭は極めて
少ない。この循環を保証するため必要な圧力は、従って
、従来公知の解決策の場合よりも小さい。更に、殆ど即
時といっていい位のオリフィス６を経由する電解液の回
収が電解液の横の流れを予防するか、少なくとも著しく
制限する。

前記の例は、更に特定すれば、バンドのような平たい製
品の被覆に関するものである。しかし、勿論、本発明は
この種の製品に限られるものでもなく、またその利用は
プレート、特に支持体の輪郭に合致するケーソンの壁の
利用によって任意の断面の製品の被覆まで右廻される。

本発明の装置によって、また非常に薄いシートを求める
ために、それらの支持体からはぎとることのできろ非付
着性の被覆を電着させることもできる。

第２図にこの用途を例示する。

第２図は上記に定着したオリフィス５と６が造作されて
いる半円筒状の空洞がその壁にあるケーソン１を示して
いる。オリフィス６は管７を介して捕集装置８に連結し
ている。この半円筒状の空洞にこれと同軸に、円筒１０
が配置されていて、この空洞の中で円筒１０は回転する
。

その円筒の外径は空洞の径より僅かに小さく、これらの
間に狭い円形細隙が残るようになっている。ケーソン１
とシリンダ１０は直流電源のそれぞれ陽極と陰極に接続
しである。電解液は供給管４を経て導入され、オリフィ
ス５を経て円形細隙に到来し、ここで電解をうけ、次に
オリフィス６と管７を経て捕集器８の方へ戻る。

この円筒上に構成した金属シート１１は次に、それ自体
は公知の方法ではぎ取られる。

出願人が実施した各テストの示すところによると、第１
図と第２図の装置には公知の装置に比べて幾つかの長所
がある。

次の説明は第２図の装置による極薄のシートの製作に更
に詳しく述べるためである。述べられている効果と長所
は、しかし、第１図の装置による被覆にもあてはまる。

水力学の面からこれらのテストが確認したところによる
と、電解液の流体路の短縮は、電極間の圧力低減の素晴
らしい手段である。

本発明による装置によって、陽極−陰極間隔が０．１　
ｓｍに等しい場合、圧力１　ｋｇ　／　ｃｄのもとでは
電解液の比流量は２０１／ｒｒｌ・Ｓを達成することが
できた。かような比流量は高い乱流を保証し、今度はこ
れが装置の電気的挙動を有利にする。

第３図に例示しであるのは電解液の比流量の変動と、陽
極−陰極の間隔の各僅の場合についての、圧力との関係
である。この図からはっきり分るように、本発明の装置
によればこの間隔を著しく短縮でき、しかも顕著な比流
量が保証され、かつ過度な圧力は必要としない。

この特徴は第４図の線図によって例証されており、予定
の比流量を保証する電解液の圧力におよぼす陽極−陰極
間隔の影響を説明している。

比流量ｑが一定で４６１／ｌｒｉ・Ｓに等しい場合、本
発明の装置によれば、陽極−陰極間隔は０．２謂まで低
下させることができたが、一方、圧力は０．４から０．
６　ｋｇ　／　ｔ−ｄになるにすぎない。

極薄のシートの形成の電気的局面に関しては、これらの
テストはまた、電着操作時の電流密度（Ｄ）と、電解液
の乱れの重要さを指摘した。他の条件はすべて一定であ
るので、これらの２パラメータは得られる極薄のシート
の表面の粘着力と品質を大幅に左右する。本出願の序文
において既に示したように、電流密度の実際の実現も、
電解液の循環速度、即ち要するにその比流量に左右され
る。陽極−陰極間隔が一定の場合、比流量を適当に増加
することによって、本発明の装置では、電流密度を１０
０Ａ／ｄイより大幅に高くした場合、完全に健全な極薄
のシートを製作することができた。

本発明の装置はまた、この点について有利であることが
分る。何故ならば、電流密度の増大によって、製作すべ
き極薄シートの厚さが決まっている場合、電着系統の速
度、従って生産性を向上させることが可能になるからで
ある。

本発明に、よる装置の補助的な一つの長所はこの装置に
よって、余り高くない圧力しか使わないながらも、高水
準の乱れと電流密度を達成することができることである
。その結果、陽極と支持体は大きな応力をうけず、従っ
てこれらは著しくは変形しない。更に、ポンプの電力消
費量は依然として小さい。

本発明の装置によって可能となる乱れの増大は、更に、
電解槽の見掛けの抵抗率を減小させる。従って、陽極−
陰極の間隔が同じでｌｌ１１の場合、電解液の圧力が０
．５に９／ｃｄから１ｋｇ／ｃｇｌまで増大すると、比
流量は５３．９１／−・Ｓから８０１／ｌｒｌ・Ｓまで
増加し、電解槽の見掛けの抵抗率は２．２１オーム１か
ら１．４３オーム−ｄｍに低下した。その結果、電着時
の電力消費量が、更に減少する。

前の説明で、第一連のオリフィスで保証される電解液の
供給に秩序立って言及した一方電解液の反復使用と返送
は第二連のオリフィスとこれらのオリフィスに連結した
管で実施した。特に、この供給を保証するためにあるケ
ーソンを利用することを提案した。しかし、全くケーソ
ンなしに、直接これらのオリフィスを個々の供給管に連
結して、これらの二連のオリフィスの内の任意の一つへ
の供給を実施しても本発明の範囲を逸脱しないだろう。

そこでこれらの供給管自体は個々にまたは任意にまとめ
て電解液の供給源に連結することができよう。そこで、
別の連の各オリフィスに電解液の返送管を設ければ有利
であろう。

本発明の装置によればまた、支持体の被覆範囲の幅即ち
極薄シートの幅を、製品の横方向にそれぞれケーソン１
または円筒１０の長さを合せて変えるようにすることも
できる。この合せ方は例えば製品の幅に従って並列する
ケーソンの数を変えるか、または長いケーソンを幾つか
の適当な供給および排出の部屋に仕切るか、あるいはま
た電解液の通過オリフィスの一部を塞いで実施すること
ができる。

最後に、あるいは同じ平たい製品、特にバンドの場合に
よっては被覆の違う２面を、あるいは平たい２製品の単
一面を同時に被覆するために、または単一電解溶液から
幾つかのシートを同時に製作するために本発明による各
種装置を組合せることができる。

極薄シートの作製の場合、シート形成操作の後で諸性質
を固定させるための熱処理を引続いて行うことができる
が、これは有利なことである。この種の製品は包装業界
で極めて広汎に利用されているが、これらの主要諸性質
の一つはその折曲げ易さであり、つまり弾性限界が小さ
く、折曲げた後のばね効果がない。

このために、本発明の目的とする方法には、再結晶温度
以上に極薄シートを再加熱する第一工程と、これに次い
で室温近くの温度まで急冷するという第二工程とからな
る熱処理操作を含ませることもできる。“°室温近く゛
とは極薄シ−トがも早や冶金学的変化は全くこうむらな
いような温度のことと理解すべきである。

実際、再加熱温度は約６５０℃以上であり、これは金属
を再結晶させるためと、こうして電気鋳造直後観察され
る水準よりもその弾性限界とその破壊荷重を低下させて
その延性を改善するためである。再加熱工程は抵抗直接
加熱によって実施するのが好ましい。

急冷却は例えば、室温以上のある温度であってよろしい
ある焼入水浴中に極薄シートを浸漬して実施することが
できる。かような急冷却によって極薄シート上に、折曲
げ易さの出現を容易ならしめる軟化効果が行使される。

かようにして達成される軟化度を左右するものは勿論前
記シートを構成する金属の純度であり、特にその遊離の
炭素分と窒素分である。

一例として、炭素０．００２％以下、窒素０．０００７
％以下を含む鉄製の極薄シー）（１０＃ｌ）を加熱し６
５０℃ないし８５０℃に維持し、次に沸騰水中に浸漬し
て約５６００℃／Ｓで冷却して再結晶させた。かように
して、このシートはばね効果がなく、その平坦性も、そ
の表面の体裁も喪失することのない素晴らしい折曲げ易
さを獲得した。

本発明の方法により製作し熱処理を施した鉄製の極薄の
シートの折曲げ易さは現在使用中のアルミ製シートそれ
と少なくとも同等である。

本発明による装置と方法によれば、被覆品を製作し、か
つ、特に装置の高度の生産性と、少ないエネルギー消費
量によって高品質の極薄のシートを生産することができ
ろ。

これらのすぐれた結果は本発明の基本的な２特徴、即ち
電解液の高度の乱れと電極間の非常に短い流体路の組合
せによって得ることができる。高度の乱れは高い移動量
を示す電解液が支持体、即ち陰極の表面に垂直に到来し
、かつ排出オリフィスに非常に早くつかまる前に陽極と
陰極の間に拡がるという事実によって保証される。かよ
うな状態では実際上電極に並行に層状な流れはできない
。更に一般に考えられることだが電解液の乱れを左右す
るのは電極間の循環の早さである。本発明の目的をなす
配置によれば、しかし、電解液の流量を大きくする必要
なしに高度の乱れを達成することができる。更に、所要
圧力は小さいので、ポンプの能力、従って電力消費量は
少ない。流体路は、供給オリフィスと排出オリフィスを
へだてる距離が小さいために非常に短い。本発明の配置
◆こよれば、排出オリフィスから実際上電解液の全量を
排出することかで夛、従って著しい側方流出は生じない
し、本発明の装置には側面ジヨイントまたはバッキング
が必要でないという、実用的に大きな長所がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はバンドの面のような平坦な面の被覆のためのケ
ーソンの略図、第２図は回転円筒上に、非付着性の電着
によって極薄のシートを構成する）こ適したケーソンを
示す図、第３図は陽極−陰極間の様々な距離の値の場合
の電解液の比流量の変動と、電極間のその圧力の関係を
示図、第４図は電解液の比流量が一定の場合の、電極間
の電解液の圧力におよぼす陽極−陰極間の間隔の影響を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非常に接近した陽極と陰極の間で電解液の高度の乱
   れを保証することを目的とし、その陰極を一般に支持体
   によつて構成するようにした支持体への電着装置におい
   て、プレート面に分布し、電解液供給手段に連結した第
   一連のオリフィスと、かつ、これまたそのプレートの表
   面に分布していて前記第一連のオリフィスに近接してい
   る第二連のオリフィスとを穿孔し、前記の第二連のオリ
   フィスを電解液の排出手段に連結するようにした一つの
   プレートをその装置が含んでおり、前記のプレートが電
   解液回路の陽極を構成していることを特徴とする電着装
   置。 ２、前記のプレートが複数個の別の壁と共に閉ざされた
   一つの内部容積を画定しかつ （ａ）供給オリフィスと称し、ケーソンの一つの壁を貫
   通し、前記内部容積へのアクセスを与える少なくとも一
   つのオリフィスと、 （ｂ）前記内容積を貫通し、これとは連通せず前記ケー
   ソンの外部に開口する、前記第二連のオリフィスに連結
   した管 からなる一つのケーソンを構成する特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ３、第二連のオリフィスに連結した前記管の少なくとも
   一部分に、それらの他端に、吸引手段が連結されている
   特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、前記吸引装置が一つの捕集装置とポンプとからなる
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、２連のオリフィスの任意の一つの各オリフィスが個
   々の供給管に連結されていることと、これらの個々の供
   給管が、個々にまたは任意の群として、電解液の供給源
   に連結されており、かつ、他の連の各オリフィスが電解
   液の戻り管に連結されている特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ６、更にそれがその支持体と、前記支持体上に電着した
   電解被覆で構成される極薄シートを分離する手段と、前
   記極薄シートを再結晶温度以上のある温度まで再加熱す
   るための加熱手段と、更に、その極薄シートを室温近く
   のある温度まで急冷する手段を含む特許請求の範囲第１
   項〜第５項の何れか一つに記載の装置。 ７、前記のプレート、即ちそれぞれ二連のオリフィスを
   穿孔した前記ケーソンの壁を支持体表面に並行に、かつ
   これから非常に小間隔をおいて配置することと、一方で
   は前記のプレート、前記の壁それぞれを直流電源のプラ
   ス極に、他方では前記支持体を前記電源のマイナス極に
   接続することと、プレート、それぞれの壁と支持体の間
   に含まれる狭い空間にこの電解液を導入するために、前
   記の連のオリフィスの各オリフィスに電解液を供給する
   ことと、前記の狭い空間に電解液を循環せしめることと
   、少なくとも部分的に電解液を、別の連のオリフィスの
   少なくとも一部のオリフィスを通して回収することを特
   徴とする支持体への電着方法。 ８、別の連のオリフィスの少なくとも一部のオリフィス
   に負圧を加えて、前記電解液の少なくとも一部を回収す
   る特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９、前記プレート、即ちそれぞれ、前記の壁、および支
   持体を少なくとも部分的に電解液に浸漬する特許請求の
   範囲第７項または第８項記載の方法。 １０、支持体と、前記支持体上に電着した電着被覆で構
   成される極薄シートを分離することと、その再結晶温度
   以上のある温度まで前記極薄シートを再加熱し、次に、
   室温近くのある温度まで極薄シートを急冷する特許請求
   の範囲第７項〜第９項の何れか一つに記載の方法。