JPS6324095A - 電気めつき方法及びその装置 - Google Patents

電気めつき方法及びその装置

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JPS6324095A
JPS6324095A JP6923986A JP6923986A JPS6324095A JP S6324095 A JPS6324095 A JP S6324095A JP 6923986 A JP6923986 A JP 6923986A JP 6923986 A JP6923986 A JP 6923986A JP S6324095 A JPS6324095 A JP S6324095A
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福田 脩三
Yutaka Okubo
豊 大久保
Toshio Ishii
俊夫 石井
Masaru Sagiyama
勝 鷺山
Shigehiro Takushima
重宏 多久島
Tatsuro Anami
阿南 達郎
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼板を連続的に電気めっきする方法及び装置
の改良に関する。
〔従来技術及びその問題点〕
近年、自動車用鋼板として耐食性、加工性の優れたもの
が要請さ汎、この要請に応えうる鋼板として合金亜鉛め
っき鋼板が棟々開発されている。この合金亜鉛めっき鋼
板、例えば鉄−亜鉛めっき鋼板は、その品質性能が成極
界面におけるめっき液の流動状況によって左右されるた
め、各種流動方式がとられている。
第10図は、合金亜鉛めっき鋼板を製造するための従来
の電気めっき装置の要部を示す。この装置は、水平に走
行する鋼板1の上下方向に1対の亜鉛成極2,2を対向
して配置し、更に幅方向にスリット状に開口したノズル
を備え友めっき液供給機構3を配置して、この機構から
電極2,2の間隙にめりきgを供給している。
なお図中4はめっき液をシールするためのダムロールで
ある。この装置では、めっき液供給機構3のノズルが電
極2,2から離間しており、この丸めノズル近傍におけ
る電極間のめっき流速が大きく変化する。この結果、合
金めっき層の組成が不均一となシ、品質性能が低い欠点
があった。
また電気めっきプロセスでは、製造原価に占める′成力
費の割合が太きい。この友め電力コストを低減する方法
として、電極間距離りを短くすることが提案されている
。即ち電極間距離が電気抵抗の支配的要因であるため、
電流経路の電気抵抗を低くして電力費を下げようとする
ものである。例えば第11図に示すめっき装置は、鋼板
1の進行方向に涜って成極2,20前後端部及び中央部
にそれぞ几めつき液供給ノズル6゜7.8を形成し、こ
れらノズルを鋼板の幅方向に沼ってスリット状としてい
る。そして中央部のノズル7からめっぎ液を流量Qcで
供給して鋼板のカテナリーを低減するとともに、両端部
のノズル6.8からめっき液を流量Qr 、 Qoで供
給して電極間の内圧を高めかつシールして、めっき液に
クッション効果(めっき液の圧力による鋼板のカテナリ
ーを防ぐ効果)を持たせるようにしている。
しかしこの方法では、めっき液によるシール効果が十分
でない友め、必ずしも有効なりッションカが得られず、
しかもめっき放流量QX、Q。
は、電極間内には流れず、シールだけを行うため、余力
の動力が必要となる。まためっきg全電極中央部から供
給しているので、めっき液は鋼板の進行方向前方には順
流で流れ、進行方向後方には対向流として流nる。この
友め、前方と後方とでは鋼板とめっき液との相対流速が
大きく異なることとな9、この結果、合金めっきの品質
性能がバラツキやすくなる欠点がある。
第12図は電極間の両側を閉じて、この内にめっき液を
流す構造を示す。この構造では、電極間にめっき液を流
すと、鋼板に対するめっき液の相対速反が均一となり、
合金めっき品質性能上の問題は解決される。しかし、電
極間に2ける鋼板上下の流路が連通している友め、鋼板
下方を流れるめっき液のみの圧力を上げることが困難で
ある。この結果クッション効果を十分に得ることができ
ない。まためっき液を供給するノズル(図示せず)のシ
ールも十分でなく、このことからも電極間内でのクッシ
ョン効果を期待できる程の圧力を得ることができない。
このようなことから電極間距離をあまp小さくすること
ができず、電力使用効率が悪い。
以上、従来方法及び装置の問題点を列挙すれば、 fl+  ’4電極内のめっき液の流速が不均一で、所
定の合金めっき性能を安定して得ることができない。
(2)更に流体シール方式のものでは、流体でシールす
るために、上記(1)の問題に加えて、余分な動力を要
するという問題がある。
(3)  また上下1B!極間の流路が連通しているの
で、鋼板上部のめっき液と鋼板下部のめつき液との間に
圧力差を形成することができず、クッション効果が不十
分とな夛、この結果極間距離をあまシ小さくできない。
このため、高電流密度でめっきができず、電力コストの
低下を図ることができない。
〔発明が解決しようとする技術的課題〕この発明は、電
極間に均一な流速のめっき液を供給して品質性能が均一
な合金めっき鋼板を得、かつ鋼板上下を流れるめっき液
をそれぞれ独立とし、各めっき液に圧力差を設けてクッ
ション効果をもたせ、もってカテナリー量の低減を図り
、このことによυ電極間距離を小さくでき、高効率の電
気めっきを行なう電気めっき方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
〔技術的課題を解決する手段〕
本発明は、上下に対向して配置さAil対の陽極と、こ
ルら陽極間を流通するストリップの両側端を囲うエツジ
マスクと、上記両陽極間の両側を閉じるシール機構と、
上部陽極、ストリップ、エツジマスク及びシール機構で
囲ま几た上部めっき液流路と、下部陽極、ストリップ、
エツジマスク及びシール機構で囲まれ上記上部めっき液
流路とは独立している下部めっき液流路とを具備し、各
めっき液流路にめっき′gLを独立して流通せしめ、同
時に電極間内にストリップを走行せしめながら両者間に
通電する電気めっき方法である。
更に本発明は、1組のめっき液供給機構に形成されたノ
ズルからそnぞれめっき液を上記各流路に供給するよう
にしfc電気めっき装置である。
即ち本発明は、上下電極間の流路を互いに独立として各
流路にそれぞれ所定の流量でめっきtj、を流通させる
ことに工9、流体によるクッション効果を高め、もって
電極間距離を小さくすることを可?+巨とする。この原
理を第1図にもとづいて説明する。
第1図中11は鋼板、12は電極、13は非24寛体の
材質からなるシール部、14はダムロールを示す。図中
右側から電極12内にめっき液が上下同量(流量Q)流
れる時、流路出口の圧力f P oとすると、電極間に
かかる平均圧力Pは〔1〕式で表わさ九る。
ρ・・・めっき液密度 λl、λ2・・・抵抗係数 bL+h2・・・電極間距離 Lll”2・・・電極間長さ 電極間距離h2が中心位置から片側Δh2微小変位した
とすると、上下で起る圧力差ΔFは〔2〕式で表わさn
る。
ただし、流量Qは一定とし、h2の変化に対するhlの
変位はh2とhlの比に等しいものとした。〔2〕式中
右辺の〔〕内は常に正の値をとる。鋼板が移動して成極
間距離h2が移動量Δh2(負の量)で減少したとする
と、(2)式から距離の狭い方がΔ百(正の値)だけ圧
力が高くなシ、この結果この差圧によって鋼板を正規の
位置に戻すことができる。これがクッション効果の原理
である。
このクッション効果を得るには、上下の流路を互いに独
立として流量を一定とすることが必要である。上下の流
路を互いに独立としないと、例えば鋼板の位置が変化し
、上下流路の一方が狭くなって圧力が上がシ、他方の流
路が広くなって圧力が下っても、めっき液が自由に上下
の流路間を往来でき、この結果めっき液は圧力の低い方
の流路へと流れ込み、圧力の差は緩和されてしまい、ク
ッション効果が期待できないためである。
この流体のクッション効果によυ、鋼板の防振を図るこ
とができるが、この効果は(21式から明らかなように
流路間の圧力損失(百−PO)が大きい程太きい。この
圧力損失を大きくするには、 a、鋼板が進行する一方の¥IL柩端から他端に向けて
めっき液を供給して、流路長(L+ r L2 )を長
くとる。
b、供給するめっき液の方向を、鋼板の走行方向と対向
させる方向として、抵抗係数λ2を高める。
C,シール部をラビリンス方式などシール効果の高い方
式をとることによってλlを高める。
などの方法が挙げられる。
めっき液の供給は、鋼板の走行に対向して行うのが効率
がよいが、ノズル設置上の制約から順流方向に供給して
もよい。要は上下電画間を仕切って互いに独立の流路を
形成すること、電極の一端g+)から他端に向けてめっ
き液を供給すること、及び電極間内のシール性を高めて
′亀甑内圧を高めてクッション力を得るものであればよ
い。
〔実施例〕
以下本発明を亜鉛めっき方法及び装置に適用した実施例
につき説明する。第2図は本発明に係る電気めっき装置
の部分について鋼板の進行方向に沿う断面を示し、第3
図は第2図の■−m線に清う断面図である。この電気め
っき装置は、トレイ壁21内にめっき浴22金入れ、こ
のめっき浴22内を亜鉛めっきされる鋼板23が走行す
る。この鋼板23には、通電用コンダクタ−ロール24
、めっき液堰止め用ダムロール25、鋼板支持用サポー
トロール26が配置されている。このサポートロール2
6は、トレイの中間に位置している。めっき浴22内に
は、鋼板23の上下面に不溶性陽極27.27が配置さ
れている。鋼板23の進行方向前方には、各陽極27.
27の端部にそれぞれ、めっき液供給用ノズル28.2
8が一体的に取付けられ、これらノズル28.28はノ
ズルヘッダー29゜29と連通している。なお図中30
.31は、トレイ壁の外側に接している硬質ゴム製のめ
っき液シール部材、32は陽7427の入口部分に配置
さ′rしためつき液シール部材で、ン占状刃型をなし、
流路抵抗を増してクッション効果を上げるようにしてい
る。33は陽極27.27の出口部分に配置され几めっ
き液シール部材である。
これら陽極27.27間には、第3図に示すように、こ
こを走行する鋼板23(紙面に対して垂直方向に走行す
る)の両側にエツジシール板34を配置し、このエツジ
シール板34は先端にゴム製の2股部34aを形成して
いる。エツジシール板34は鋼板23とともに電極間内
のめっき液流路35.36を上下に分けている。
更にエツジシール板34はその先端を鋼板のエツジから
30fIr!n程度離間しておυ、走行する鋼板23の
蛇行や幅の変更があると、これを検出しく検出機構の説
明は省略する)この検出信号にもとづいてエツジシール
板34の位置を追随して変更するようになっている。ま
た先端の2股部34hIi鋼板23のエツジ部を囲うよ
うに配置され(例えば鋼板とのオーバーラッ7″量20
+mIS′鋼板との最短距離3咽としている)、エツジ
部のオーバーコーテイングを防ぐようになっている。ま
た鋼板23の上下方向のバタツキに対して弾性的に変形
し、≠4上下の流路35.36のめっき液を常に遮蔽し
ている。
更に両電極27.27の両側部には、それぞれゴム製の
マスク37・・・が取付けられ、これらマスク37・・
・は、先端が上記エツジシール板34に弾性的に接触し
て電極間内を閉じ、ここを流通するめっき液をシールし
ている。ここで上記マスク37の材質をゴム製とし友の
は、通板作業などの非定常時に電極間距離を変える必要
があるが、とのX極間距離の調整に柔軟に対応し、かつ
シール効果を向上させるためである。
この電気めっき装置では、鋼板23は、図中左から右に
走行し、めっき液はポンプ(図示せず)の作用によシ、
各ノズルヘッダー29 、29からノズル2B 、、?
、!lを通ってそnぞれの流路35.36に流nる。各
流路35,36はそnぞれ独立しており、また電極間内
の両側が・/−ルされており、更にシール部材32でめ
っき液の流路抵抗を増しているので、電極間内の圧力が
上昇し、十分なりッションカが生じる。この後めっき液
は出口38を通ってトレイ内に流れる。
央訣例1 以下の概略仕様の電気めっき装置を使用し、以下の条件
で鉄−亜鉛合金めっきと純亜鉛めっきの2種類について
めっきを行った。
/ 、2’ k   開 口  I Q tHHX 2
100 wn吐出角度  水平に対して20’ 鋼  板     幅     1880++a厚  
み      0.8震 電 極    福    2200簡 長  さ    1000關 材質 (1f Pb−Ag (0,5〜1.0%)12
)Ti−Pt (!1y=10μmめっき)トレイ数 
8 電極間距離 8〜10關 鋼板定行速度 36〜180 mpm Iンゾ吐出流量1.8m/分/ヘッダー吐出圧力 40
m 浴  組  成  (電極材質(1)の場合)成   
  分     含  有  量  (9−/l )Z
nSO4・7H20150 FeSO4・7H20350 Na2SO430 CH3COONa−aF(2010 C6H8075 浴  組  成  (’it極材質(2)の場合)成 
    分     含  有  量  (9−/l 
)ZnSO47H20150 F11SO4’7H20350 Na2SO430 MgSO470 浴めっき液pH= 2.0  浴温度50℃鋼板との相
対速度2.0m/a 電流密度DK = 50 、60 、80A/dm2ま
た比較のために上記実験例とめっき条件を同じとして第
1図に示す従来のめっき方法を行った。
このようにして得られた実施例及び比較例のめつき皮膜
につき、その組成をG、D、S (グロウデスチャージ
・スペクトロスコピー)にて調べた。
その結果を第4図(比較例)及び第5図(実験例)にそ
nぞn示す。同図中縦@はめつき皮膜中のFe含有率を
示し、横軸は時間の経過(皮膜の厚み方向に相当する)
を示す。第4図から比較例のものは平均含有率に対して
±2〜3%のバラツキがあるが、第5図の実験例ではF
e含有率の皮膜厚さ方向のバラツキが従来方法に比べて
格段に小さくなっていることがわかる。
実験例2 セル寸法を実験例1と同じとし、他の条件を変えて純亜
鉛めっきを行った。
II!極材質 Pb−Ag (1%) 浴   組   成   成      分 含有量(
P/1)ZnSO4・7H20400 Na2SO470 MgSO47Q pH=2.0.浴温度50’C,を流密度Dx = 1
2 OA/dm2上記の如く高電流密度で6つ几が、め
っきヤケ等の問題は全く生じなかった。
これに対し上記条件で従来方法の電気めっきをおこなっ
た結果、めっきヤケが生じた。
第6図は、本発明方法で得られた電極間内の靜圧分布分
示し、この分布からシール効果によって十分なりッショ
ンカが得られることがわかる。
従って、本発明によ几ば、めっき液のクッション効果に
より、従来25鶏程度であった電極間距aを8羽8度ま
で短縮でき、電流密度を従来方法の70%以上向上でき
、高生産性を達成することができた。
なお、本発明におけるシール機構は上記実施例に限らず
、種々の方法が考えられる。例えば、第7図に示すよう
に、ゴムライニングシタシールロール41.41fエツ
ジシール板34と陽i2y、2yとの間に配置した構造
でもよい。
また第8図に示すように外周に複数の溝を設けたシール
ロッド42を陽極27.27間に介在してここをシール
するよりにしてもよい。
実験例3 実験例1の電気めっき装置及び条件でめっき液を電極間
内に流通せしめ、その流速分布を測定した。比較のため
第1図に示す従来装置についても同じ条件でめっき敲を
流通せしめ、その流速分布を測定した。その結果を第9
図に示す。
同図から本発明によって得らnる電極間の流速分布は、
従来のものに比べて格段に均一となっていることがわか
る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、シール機構により電極間内をシール
しているので、ここにめっき液を均一な流速で流すこと
ができ、品質性ηヒにムラのない合金めっき鋼板を得る
ことができる。
また鋼板上下のめっき液流路をそnぞれ独立としている
ので、めっキ腹圧力によるクッション効果を向上して鋼
板の防振を図9、この結果電砥間距離を小さくして電気
めっきを高効率で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の電気め
っき方法の一実施例を示す断面図、第3図は第2図のn
l−I[1線に沿う断面図、第4図は従来方法における
時間の変化(皮膜の厚み方向に相当)による鉄含有量の
変化を示す図、第5図は本発明の実施例における時間の
変化(皮膜の厚み方向に相当)による鉄含有量の変化を
示す図、第6図は本発明の実施例における電極方向距離
と圧力との関係を示す図、第7図及び第8図は本発明の
異なる実施例を示す図、第9図は本発明の実施例におけ
る電極方向距離と流速との関係を比較例とともに示す図
、第10図乃至第12図は従来の電気めっき装置を示す
説明図である。 2ノ・・・トレイ壁、22・・・めっき浴、23・・・
鋼板、27・・・不溶性陽極、28・・・ノズル、29
・・・ノズルヘッダー、34・・・エツジシール板、3
41L・・・2股部、35.、”j6・・・めっき液流
路、37・・・マスク。 昌 3 口 a4図     第5図 81間C分)           時間(分)第6図 電享セ方1’1!巨真[(m) 第7図    第8図 第 9Il′21 電卆シフAX巨離(m) g 10図 第11図 r 第 12  図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)上下に対向して配置された1対の陽極と、これら
    陽極間を流通するストリップの両側端を囲うエッジマス
    クと、上記両陽極間の両側を閉じるシール機構と、上部
    陽極、ストリップ、エッジマスク及びシール機構で囲ま
    れた上部めっき液流路と、下部陽極、ストリップ、エッ
    ジマスク及びシール機構で囲まれ上記上部めっき液流路
    とは独立している下部めっき液流路とを具備し、各めっ
    き液流路にめっき液を独立して流通せしめ、同時に陽極
    間内にストリップを走行せしめながら両者間に通電する
    電気めっき方法。
  2. (2)上下に対向して配置された1対の陽極と、これら
    陽極間を流通するストリップの両側端を囲うエッジマス
    クと、上記両陽極間の両側を閉じるシール機構と、上部
    陽極、ストリップ、エッジマスク及びシール機構で囲ま
    れた上部めっき液流路と、下部陽極、ストリップ、エッ
    ジマスク及びシール機構で囲まれ上記上部めっき液流路
    とは独立している下部めっき液流路と、めっき液供給ノ
    ズルから上記各流路にめっき液を供給する1組のめっき
    液供給機構とを具備してなる電気めっき装置。
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