JP6558418B2 - Electroplated steel sheet manufacturing method and electroplated steel sheet manufacturing apparatus - Google Patents
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本発明は、電気めっき鋼板の製造方法および電気めっき鋼板の製造装置に関するものであり、めっき厚みが均一で表面外観の美麗な電気めっき鋼板の製造方法および電気めっき鋼板の製造装置に関する。 The present invention relates to an electroplated steel sheet manufacturing method and an electroplated steel sheet manufacturing apparatus, and more particularly to a method of manufacturing an electroplated steel sheet having a uniform plating thickness and a beautiful surface appearance, and an electroplated steel sheet manufacturing apparatus.
電気めっき鋼板の製造において、一般的な鋼板の電気めっきの方式としては、水平型や竪型のフローセル方式とラジアルセル方式とが知られている。 In the production of electroplated steel sheets, horizontal and vertical flow cell systems and radial cell systems are known as general electroplating systems for steel sheets.
水平型フローセル方式のセル構造は、図４のように、ストリップ（鋼板）１の入側と出側には通電ロール２が、ストリップ１の表裏面にはアノード電極３がそれぞれ設置される構造である。ストリップ１を水平方向（矢印の方向）に走行させ、ストリップ１とアノード電極３との間のギャップにめっき液４を供給し、カソードであるストリップ１の表裏面とアノード電極３との間で通電することによりめっきされる。
As shown in FIG. 4, the horizontal flow cell type cell structure has a structure in which current-carrying
竪型フローセル方式のセル構造は、図５のように、ストリップ１を水平方向（矢印の方向）に走行させ、ストリップ１の入側に設置される通電ロール２で走行方向を下向きに変更した後、シンクロール６にてストリップ１の走行方向を上向きに変更し、ストリップ１の出側に設置される通電ロール２によりストリップ１の走行方向を水平方向に変更する構造である。通電ロール２とシンクロール６との間でストリップ１の表裏面にアノード電極３がそれぞれ設置され、ストリップ１とアノード電極３の間のギャップにめっき液４をフローノズル５により供給し、カソードであるストリップ１の表裏面とアノード電極３との間で通電することによりめっきされる。
As shown in FIG. 5, the vertical flow cell type cell structure has the strip 1 run in the horizontal direction (in the direction of the arrow) and the running direction is changed downward by the
ラジアルセル方式のセル構造は、図６のように、ストリップ１を水平方向（矢印の方向）に走行させ、ストリップ１の入側に設置される通板ロール７で走行方向を下向きに変更した後、通電ロール２にてストリップ１の走行方向を上向きに変更し、ストリップ１の出側に設置される通板ロール７によりストリップ１の走行方向を水平方向に変更する構造である。通電ロール２にストリップ１を巻きつけてめっき液４中に浸漬し、ストリップ１と対向する円周上に設置された弓形のアノード電極３との間のギャップにめっき液４をフローノズル５により供給し、カソードであるストリップ１のめっき面とアノード電極３との間で通電することによりめっきされる。
As shown in FIG. 6, the radial cell type cell structure has the strip 1 run in the horizontal direction (in the direction of the arrow), and the running direction is changed downward by the through plate roll 7 installed on the entrance side of the strip 1. In this structure, the running direction of the strip 1 is changed upward by the
フローセル方式は、鋼板表裏面を同時にめっきできるという利点がある。ラジアルセル方式は片面めっき式となる。しかしながら、ラジアルセル方式は通電ロールにストリップを巻きつけて走行させることで、ストリップのめっき面とアノード電極の距離を近付けることができる。このため、電気めっきにおける抵抗は小さくなり、低電圧で高電流密度が得られるという利点がある。 The flow cell method has an advantage that the front and back surfaces of the steel plate can be plated simultaneously. The radial cell method is a single-sided plating method. However, in the radial cell method, the distance between the plating surface of the strip and the anode electrode can be reduced by running the strip around the energizing roll. For this reason, the resistance in electroplating is reduced, and there is an advantage that a high current density can be obtained at a low voltage.
電気めっきで代表的な電気亜鉛めっきの場合、通常５〜１５セルを直列に配置させ、鋼板を通板させながら連続的にめっき処理をする。１セルあたりのめっき付着量は１〜２ｇ／ｍ２と薄く、これを積層させるめっき方法であり、ライン速度や板幅に応じて電流を制御すればいいので、幅方向や長手方向の付着量分布は０．５〜１ｇ／ｍ２以内と均一にでき、かつ美麗な外観を得られることも大きな特徴である。一方で、焼鈍と亜鉛めっきを同一ラインで実施する連続溶融亜鉛めっきと比較すると、焼鈍と亜鉛めっきが別ラインで処理される電気めっき鋼板は、価格が高くなりやすい。 In the case of electrogalvanization which is typical in electroplating, usually 5 to 15 cells are arranged in series, and the plating process is continuously performed while passing the steel plate. The plating adhesion amount per cell is as thin as 1 to 2 g / m 2, and this is a plating method in which these are laminated, and the current can be controlled according to the line speed and plate width, so the adhesion amount in the width direction and longitudinal direction It is also a great feature that the distribution can be made uniform within 0.5-1 g / m 2 and a beautiful appearance can be obtained. On the other hand, as compared with continuous hot dip galvanization in which annealing and galvanization are performed on the same line, the price of an electroplated steel sheet in which annealing and galvanization are processed on separate lines is likely to be high.
そこで近年、電気めっきラインの生産性を向上させるために、めっき電流密度を上げる取り組みや均一性の向上を達成するための種々の検討がなされている。通常はｐＨ１．５〜２．０程度のめっき液を用いて、電流密度は最大１００Ａ／ｄｍ２程度で製造される。 Therefore, in recent years, in order to improve the productivity of the electroplating line, various studies have been made to increase the plating current density and achieve improvement in uniformity. Usually, using a plating solution having a pH of about 1.5 to 2.0, the current density is about 100 A / dm 2 at the maximum.
特許文献１では、アノードと鋼板間のめっき液の流れが幅方向均一になるように、鋼板進行方向と逆向きにめっき液を噴射するとともに、電極の入出側でめっき液を鋼板面に噴出して流出するめっき液をシールしながらめっき液を鋼板に向って噴射してめっきする方法が開示されている。 In Patent Document 1, the plating solution is jetted in the direction opposite to the steel plate traveling direction so that the flow of the plating solution between the anode and the steel plate is uniform in the width direction, and the plating solution is jetted onto the steel plate surface at the electrode entrance / exit side. A method is disclosed in which plating is performed by spraying a plating solution toward a steel sheet while sealing the plating solution flowing out.
特許文献２では、クッション形のノズル内部を幅方向に分割してめっき液流量分布をつけて均一メッキを可能とする電気めっき方法が開示されている。
特許文献３では、めっき液を供給するノズルスリット口が、板幅中央から板幅端部に向って徐々に大きくなるようにして、めっき液の流速を均一にする方法が開示されている。
特許文献４には、電気めっき浴槽に連接する洗浄セクションにおいて、電気めっき浴槽から最終洗浄セクションに到る間の液ｐＨ値が段階的に高くなるようにするめっき表面洗浄方法が開示されている。
特許文献５には、ラジアルセルにおいて、塩化物浴から出た位置で、鋼板表面を水あるいは１％希塩酸で洗浄する方法が開示されている。
特許文献６には、ラジアルセルにおいて鋼板表裏面を順次めっきするにあたり、後段のラジアルセルを通過する際に、先めっき面をｐＨ６〜９の湿潤液で湿潤する方法が開示されている。 Patent Document 6 discloses a method in which the front plating surface is wetted with a wetting liquid having a pH of 6 to 9 when passing through the radial cell in the subsequent stage when the steel plate front and back surfaces are sequentially plated in the radial cell.
特許文献７には、通電ロールと電解槽の間において、ストリップ面に気体、又は気体と液体の混合物を噴射して電解槽から流出しためっき液の通電性を低下させる方法が開示されている。 Patent Document 7 discloses a method of reducing the conductivity of a plating solution flowing out of an electrolytic cell by injecting a gas or a mixture of gas and liquid onto a strip surface between an energizing roll and an electrolytic cell.
特許文献８には、電流密度を上昇させるために、めっき液のｐＨを下げ、めっき液温度や液流速を所定条件に設定する方法が開示されている。 Patent Document 8 discloses a method of lowering the pH of the plating solution and setting the plating solution temperature and the liquid flow rate to predetermined conditions in order to increase the current density.
しかしながら、特許文献１〜３に記載の方法では、めっきセル内でのめっき付着量を均一にできても、セル間の非めっき範囲において鋼板表面に残存するめっき液の付着量が不均一であると、その残存するめっき液によってめっき皮膜が溶解し、めっき厚みが不均一になってしまい、その結果、最終的に得られるめっき厚みも不均一になってしまう。同時に、めっき皮膜の結晶方位も不均一になり、外観ムラ（白色度のムラ）の原因となる。 However, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, even if the plating adhesion amount in the plating cell can be made uniform, the adhesion amount of the plating solution remaining on the steel sheet surface is non-uniform in the non-plating range between the cells. Then, the plating film is dissolved by the remaining plating solution, and the plating thickness becomes non-uniform. As a result, the finally obtained plating thickness also becomes non-uniform. At the same time, the crystal orientation of the plating film becomes non-uniform, which causes uneven appearance (unevenness of whiteness).
特許文献４の方法では、電気めっき浴槽内で連接配置される複数のめっきセル間でのめっき液によるめっき皮膜溶解を防止することはできず、最終的に均一なめっき厚みは実現できない。
In the method of
特許文献５の方法では、スプレイヘッダーからの洗浄水でめっき面を洗浄することはできるものの、大量の洗浄水によってめっき液組成が絶えず変化し、鋼板と電極間のめっき液抵抗が変動することでめっき電解効率が局所的に変化し、付着量ムラや色調ムラが発生することがある。また、ラジアルセル型であっても非めっき面にも通板中にめっき液が部分的に回りこみ、特に鋼板エッジのめっき剥離性が劣化する問題がある。
In the method of
特許文献６の方法では、ラジアルセルにおける先めっき面の洗浄を後めっき工程時に行うため、先めっき面が後めっき工程に到達する前に先めっき面のめっき皮膜が溶解して結局外観ムラが発生する問題がある。 In the method of Patent Document 6, since the pre-plated surface in the radial cell is cleaned during the post-plating process, the plating film on the pre-plated surface is dissolved before the pre-plated surface reaches the post-plating process, and consequently, uneven appearance occurs. There is a problem to do.
特許文献７の方法では、従来の電解液は硫酸や塩酸など、ｐＨが１．５〜２．５程度なので、このようなｐＨの低いめっき液に気体を混合させても、めっき液ｐＨが上昇するわけではないので残存するめっき液によるめっき皮膜の不均一な溶解は防止できない。 In the method of Patent Document 7, since the conventional electrolytic solution has a pH of about 1.5 to 2.5 such as sulfuric acid and hydrochloric acid, the pH of the plating solution is increased even if a gas is mixed with the plating solution having such a low pH. Therefore, uneven dissolution of the plating film by the remaining plating solution cannot be prevented.
また、特許文献８のように、より電流密度を高めるためにめっき液のｐＨを下げると、セル間の非めっき範囲において、残存するめっき液によるめっき皮膜の溶解量が増加し、最終的に得られるめっき厚みの不均一と外観ムラがより顕著になる。 Further, as in Patent Document 8, when the pH of the plating solution is lowered in order to increase the current density, the amount of plating film dissolved by the remaining plating solution increases in the non-plating range between cells, and finally obtained. The uneven plating thickness and the uneven appearance are more pronounced.
本発明は、上記実情に鑑み、電気めっきセル間での鋼板上に残存するめっき液の付着量を均一にすることで、最終的に得られるめっき厚みを均一し、かつ美麗な表面外観を得ることができる電気めっき鋼板の製造方法および電気めっき鋼板の製造装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention makes uniform the plating thickness remaining on the steel plate between the electroplating cells, thereby obtaining a uniform plating thickness and a beautiful surface appearance. An object of the present invention is to provide an electroplated steel sheet manufacturing method and an electroplated steel sheet manufacturing apparatus.
本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］鋼板に連続して電気めっきを施して電気めっき鋼板を製造する方法であって、電気めっきセルの鋼板出側に、鋼板の幅よりも長い幅の噴射口を有するミストノズルを鋼板幅方向に設け、ミストノズルからｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体を噴射することを特徴とする電気めっき鋼板の製造方法。
［２］電気めっきセルは、水平型フローセルまたは竪型フローセルのいずれかであり、鋼板の出側に設置される通電ロールの下流側の鋼板表裏面に、ミストノズルを設けることを特徴とする［１］に記載の電気めっき鋼板の製造方法。
［３］電気めっきセルはラジアルセルであり、通電ロールの下流側の鋼板表裏面に、ミストノズルを設けることを特徴とする［１］に記載の電気めっき鋼板の製造方法。
［４］ミストノズルはスリット型のノズルであり、ノズルギャップが０．０５〜１．０ｍｍ、ノズル先端と鋼板との距離が５〜１００ｍｍ、ミストノズルから噴射される空気の噴射圧力が０．１〜０．５ＭＰａであることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の電気めっき鋼板の製造方法。
［５］めっき液のｐＨが−０．５〜１．０であることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の電気めっき鋼板の製造方法。
［６］電流密度が１５０〜１２００Ａ／ｄｍ２であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の電気めっき鋼板の製造方法。
［７］電気めっきセル内を連続的に走行する鋼板に電気めっきを行う電気めっき鋼板の製造装置であって、電気めっきセルの鋼板出側に、鋼板の幅よりも長い幅の噴射口を有し、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体を噴射するミストノズルを鋼板幅方向に備えることを特徴とする電気めっき鋼板の製造装置。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A method for producing an electroplated steel sheet by continuously performing electroplating on a steel sheet, wherein a mist nozzle having an ejection port having a width longer than the width of the steel sheet is provided on the steel sheet exit side of the electroplating cell. A method for producing an electroplated steel sheet, characterized in that a mixed fluid of a solution of
[2] The electroplating cell is either a horizontal flow cell or a vertical flow cell, and is characterized in that a mist nozzle is provided on the front and back surfaces of the steel sheet on the downstream side of the energizing roll installed on the outlet side of the steel sheet. The method for producing an electroplated steel sheet according to 1].
[3] The method for producing an electroplated steel sheet according to [1], wherein the electroplating cell is a radial cell, and a mist nozzle is provided on the front and back surfaces of the steel sheet on the downstream side of the energizing roll.
[4] The mist nozzle is a slit-type nozzle, the nozzle gap is 0.05 to 1.0 mm, the distance between the nozzle tip and the steel plate is 5 to 100 mm, and the injection pressure of air injected from the mist nozzle is 0.1. It is -0.5MPa, The manufacturing method of the electroplated steel plate in any one of [1]-[3] characterized by the above-mentioned.
[5] The method for producing an electroplated steel sheet according to any one of [1] to [4], wherein the plating solution has a pH of -0.5 to 1.0.
[6] The method for producing an electroplated steel sheet according to any one of [1] to [5], wherein the current density is 150 to 1200 A / dm 2 .
[7] An apparatus for producing an electroplated steel sheet that performs electroplating on a steel sheet that continuously runs in the electroplating cell, and has an ejection port that is longer than the width of the steel sheet on the steel sheet exit side of the electroplating cell. And an apparatus for producing an electroplated steel sheet, comprising a mist nozzle for injecting a fluid mixture of a pH 4-7 solution and air in the width direction of the steel sheet.
本発明によれば、電気めっきセル間での鋼板上に残存するめっき液の付着量を均一に制御することができるため、最終的に得られるめっき厚みを均一にし、かつ美麗な表面外観を得ることが可能となる。また、本発明によれば、低ｐＨのめっき液を使用して高電流密度でめっきしても、最終的に得られるめっき厚みを均一にし、かつ美麗な表面外観を得ることが可能となる。 According to the present invention, the amount of the plating solution remaining on the steel plate between the electroplating cells can be controlled uniformly, so that the final plating thickness can be made uniform and a beautiful surface appearance can be obtained. It becomes possible. Further, according to the present invention, even if plating is performed at a high current density using a low pH plating solution, it is possible to make the finally obtained plating thickness uniform and obtain a beautiful surface appearance.
以下、図１〜３を参照して、本発明の電気めっき方法について説明する。なお、本実施形態において、ストリップ１の一方の面を表面、もう一方の面を裏面と便宜的に称する。 Hereinafter, the electroplating method of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, one surface of the strip 1 is referred to as a front surface and the other surface is referred to as a back surface for convenience.
図１は、本発明の実施の形態に係る水平型フローセル方式の電気めっきのセル構造を示す図である。ストリップ１を水平方向に走行させ、ストリップ１とアノード電極３の間のギャップにめっき液４を供給し、カソードであるストリップ１のめっき面とアノード電極３との間で通電して電気めっきする。
FIG. 1 is a diagram showing a horizontal flow cell type electroplating cell structure according to an embodiment of the present invention. The strip 1 is run in the horizontal direction, the
ストリップ１の出側に、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に向かって噴射するミストノズル８が鋼板幅方向に設けられている。 On the exit side of the strip 1, a mist nozzle 8 for injecting a mixed fluid of a pH 4-7 solution and air toward the strip 1 is provided in the width direction of the steel plate.
ストリップ１の出側に設置される通電ロール２により、大半のめっき液４は堰き止められる。しかしながら、鋼板形状が悪い（例えば耳波状など）場合や通電ロール２の磨耗により、めっき液４がストリップ１出側の通電ロール２をすり抜けることがある。本発明者らが鋭意検討したところ、電気めっきセル間の非めっき範囲において、鋼板表面に残存する酸性のめっき液の付着量が不均一であると、その残存するめっき液によってめっき皮膜が溶解しめっき厚みが不均一になってしまい、その結果、最終的に得られるめっき厚みも不均一になってしまうことがわかった。同時に、めっき皮膜が酸化され、外観ムラ（白色度のムラ）の原因となることがわかった。
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そこで本発明では、ストリップ１の出側にミストノズル８を設置し、ミストノズル８からｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に向かって噴射することにより、ストリップ１に残存する強い酸性のめっき液の酸性の程度を弱め、ストリップ１のめっき面を弱酸性の状態に保つ。これにより、めっき液によるめっき皮膜の溶解を抑制する。同時に、ミストノズル８により噴射されるｐＨ４〜７の溶液と、酸性の程度が弱められためっき液の両方を含む液の膜厚を均一にする。したがって、最終的に得られるめっき厚みを均一にすることができるとともに、美麗な表面外観を得ることができる。
Therefore, in the present invention, the mist nozzle 8 is installed on the outlet side of the strip 1, and a mixed fluid of a solution of
ミストノズル８の位置において、スプレーノズルを用いてガスのみを噴射する場合には、ストリップ上の一部が乾燥してしまう場合がある。ストリップ１の表面が乾燥すると、めっき最表層に薄い酸化物が形成し、酸化物上にはその後のセルでの電気めっきにおいて、めっきが付きにくくなり、最終的に付着量ムラとなってしまう。一方、本発明では、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に噴射するため、微細化した液体を噴霧することになり、ストリップ１表面を乾燥させることがなく、湿潤な状態を維持することができる。また、ミストノズル８の位置において、スプレーノズルを用いてｐＨ４〜７の溶液のみを噴射する場合には、ｐＨ４〜７の溶液がめっき液に混合してしまうため、めっき液品質維持のための設備（エバポレータ、亜鉛溶解量調整設備、ｐＨ調整設備等）の処理能力を大きくしなくてはならない。一方、本発明では、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に噴射するため、微細化した液体を噴霧することになり、めっき液との混合の問題が少なくなるので、めっき液品質維持のための設備の処理能力を必要最小限にすることができる。したがって、本発明では、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に噴射することにより、最終的に得られるめっき厚みを均一にすることができるとともに、美麗な表面外観を得ることができる。 When only the gas is sprayed using the spray nozzle at the position of the mist nozzle 8, a part of the strip may be dried. When the surface of the strip 1 is dried, a thin oxide is formed on the outermost layer of the plating, and it becomes difficult for the plating to adhere to the oxide in the subsequent electroplating in the cell, resulting in uneven adhesion amount. On the other hand, in the present invention, since a mixed fluid of pH 4-7 solution and air is sprayed onto the strip 1, a fine liquid is sprayed, and the surface of the strip 1 is not dried and the wet state is maintained. Can be maintained. In addition, when only the pH 4-7 solution is sprayed at the position of the mist nozzle 8 using the spray nozzle, the pH 4-7 solution is mixed with the plating solution. The processing capacity of the evaporator (evaporator, zinc dissolution amount adjustment facility, pH adjustment facility, etc.) must be increased. On the other hand, in the present invention, since a fluid mixture of a solution having a pH of 4 to 7 and air is sprayed onto the strip 1, a fine liquid is sprayed, and the problem of mixing with the plating solution is reduced. The processing capacity of equipment for maintaining quality can be minimized. Therefore, in the present invention, the final plating thickness can be made uniform and a beautiful surface appearance can be obtained by spraying a mixed fluid of pH 4-7 solution and air onto the strip 1. it can.
ストリップ１に噴射する溶液は、ストリップ１に残存する酸性のめっき液の酸性の程度を弱めて、めっき皮膜の溶解を防止する機能を有する必要がある。したがって、ストリップ１に噴射する混合流体の、溶液のｐＨは４〜７とする。ｐＨが４未満では、酸性のめっき液の酸性の程度を弱める効果が少ない。一方、ｐＨが７を超えると、めっき液中の金属イオンが水和されて水酸化物がストリップ１の表面に生成し、押し傷等を発生させる可能性が高い。 The solution sprayed to the strip 1 needs to have a function of preventing the dissolution of the plating film by weakening the acidity of the acidic plating solution remaining in the strip 1. Therefore, the pH of the solution of the mixed fluid sprayed to the strip 1 is 4-7. When the pH is less than 4, the effect of weakening the acidity of the acidic plating solution is small. On the other hand, when the pH exceeds 7, the metal ions in the plating solution are hydrated and a hydroxide is generated on the surface of the strip 1, and there is a high possibility of causing scratches and the like.
ストリップ１に噴射する溶液の量は、ストリップ１に付着した噴射後の溶液のｐＨが１を超えるように設定する必要がある。ｐＨが１以下では、従来のめっき液よりも強い酸であるため、めっき皮膜溶解を促進してしまう。ストリップ１に付着した噴射後の溶液のｐＨは高いほうが望ましいが、めっき液中の金属イオンが水和されて水酸化物がストリップ１の表面に生成するｐＨより低くする必要がある。そのためには、溶液中にはｐＨ７以下で水和物を生成する金属イオンは含まないことが望ましい。また、ｐＨ７以下で、水和物以外の不溶性の析出物を生成しない溶液であることが望ましい。 The amount of the solution sprayed onto the strip 1 needs to be set so that the pH of the solution after spray attached to the strip 1 exceeds 1. When the pH is 1 or less, the acid is stronger than that of the conventional plating solution, so that dissolution of the plating film is promoted. Although it is desirable that the pH of the solution after spraying attached to the strip 1 is higher, it is necessary to make the pH lower than the pH at which the metal ions in the plating solution are hydrated and the hydroxide is generated on the surface of the strip 1. For this purpose, it is desirable that the solution does not contain metal ions that form hydrates at pH 7 or lower. Moreover, it is desirable that the solution has a pH of 7 or less and does not produce insoluble precipitates other than hydrates.
なお、噴射後のストリップ１の表面に残るｐＨ４〜７の溶液は少量であるため、連接しためっきセルのうち、下流側のめっきセルでストリップ１が電気めっきされる際には、めっき液組成やｐＨに及ぼす影響はほぼ無視できる。 Since the pH 4-7 solution remaining on the surface of the strip 1 after spraying is small, when the strip 1 is electroplated in the downstream plating cell among the connected plating cells, the plating solution composition and The effect on pH is almost negligible.
ミストノズル８は一般に、液体と加圧気体の２流体（混合流体）を連続的に供給することにより、液体を微細化して噴出するものである。本発明における加圧気体としては、コストの点から空気（圧縮空気）とする。 The mist nozzle 8 generally ejects a liquid by making it fine by continuously supplying two fluids (mixed fluid) of a liquid and a pressurized gas. The pressurized gas in the present invention is air (compressed air) from the viewpoint of cost.
ミストノズル８は、ストリップ１の幅よりも長い幅の噴射口を有する。これは、ストリップ全幅のめっき液の液膜を均一にするために必要だからである。幅としては、通板されるストリップの最大幅より両端がそれぞれ５０ｍｍ以上長いことが好ましい。 The mist nozzle 8 has an injection port having a width longer than the width of the strip 1. This is because it is necessary to make the liquid film of the plating solution of the entire strip width uniform. As for the width, it is preferable that both ends are longer by 50 mm or more than the maximum width of the strip to be passed.
また、ミストノズル８は、ｐＨ４〜７の溶液がセル内に混入するのを防ぐために、ストリップ１の出側に設置される通電ロール２より下流側に設置することが望ましい。また、ミストノズル８は、ストリップ１の表裏面にそれぞれ設置されることが好ましく、表裏から噴射されたミスト同士が干渉しないようするために、一般的なミストスプレーの広がりを考慮し、ストリップ１の長手方向に１００ｍｍ以上オフセットさせることが望ましい。このオフセット量が小さく、鋼板エッジ部で表裏のミストが干渉すると、鋼板エッジ部の洗浄性能が低下する。
Further, the mist nozzle 8 is desirably installed on the downstream side of the energizing
図２は、本発明の実施の形態に係る竪型フローセル方式の電気めっきのセル構造を示す図である。ストリップ１の走行方向を通電ロール２で下向きに変更し、ストリップ１とアノード電極３の間のギャップに、フローノズル５を介してめっき液４を供給し、カソードであるストリップ１のめっき面とアノード電極３との間で通電して電気めっきする。
FIG. 2 is a view showing a cell structure of a vertical flow cell type electroplating according to an embodiment of the present invention. The traveling direction of the strip 1 is changed downward by the energizing
ストリップ１の出側にミストノズル８を鋼板幅方向に設置し、ミストノズル８からｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に向かって噴射する。ミストノズル８により、ストリップ１に残存する強い酸性のめっき液の酸性の程度を弱め、ストリップ１のめっき面を弱酸性の状態に保ち、めっき液４によるめっき皮膜の溶解を抑制する。同時に、ミストノズル８により噴射されるｐＨ４〜７の溶液と、酸性の程度が弱められためっき液の両方を含む液の膜厚を均一にする。したがって、最終的に得られるめっき厚みを均一にすることができるとともに、美麗な表面外観を得ることができる。
A mist nozzle 8 is installed on the outlet side of the strip 1 in the width direction of the steel sheet, and a mixed fluid of pH 4-7 solution and air is sprayed from the mist nozzle 8 toward the strip 1. The mist nozzle 8 weakens the acidity of the strong acidic plating solution remaining on the strip 1, keeps the plating surface of the strip 1 in a weakly acidic state, and suppresses dissolution of the plating film by the
ミストノズル８は、上述した水平型フローセル方式の場合と同様にストリップ１の幅よりも長い幅の噴射口を有する。これは、ストリップ全幅のめっき液の液膜を均一にするために必要だからである。 The mist nozzle 8 has an injection port having a width longer than the width of the strip 1 as in the case of the horizontal flow cell system described above. This is because it is necessary to make the liquid film of the plating solution of the entire strip width uniform.
また、ミストノズル８は、上述した水平型フローセル方式の場合と同様にｐＨ４〜７の溶液がセル内に混入するのを防ぐために、ストリップ１の出側に設置される通電ロール２より下流側に設置することが望ましい。また、ミストノズル８は、ストリップ１の表裏面にそれぞれ設置されることが好ましく、表裏から噴射されたミスト同士が干渉しないようするために、ストリップ１の長手方向に１００ｍｍ以上オフセットさせることが望ましい。
Further, the mist nozzle 8 is provided downstream of the energizing
なお、ストリップ１に噴射する溶液のｐＨについては、上述した水平型フローセル方式の場合と同様に４〜７とし、また、溶液量は噴射後にストリップ１に付着した液のｐＨが１を超えるように設定する。 The pH of the solution sprayed onto the strip 1 is 4 to 7 as in the case of the horizontal flow cell method described above, and the amount of solution is such that the pH of the liquid adhering to the strip 1 after spraying exceeds 1. Set.
また、ストリップ１の出側のストリップ１の表面側（ストリップ１を水平方向に走行させた場合の鋼板上面）に設置されるミストノズル８の手前（上流側）には、ｐＨ４〜７の溶液がセル内に混入するのを防ぐために、別途ロール９を設置しても良い。 In addition, a solution having a pH of 4 to 7 is present before (upstream) the mist nozzle 8 installed on the surface side of the strip 1 on the exit side of the strip 1 (upper surface of the steel plate when the strip 1 travels in the horizontal direction). In order to prevent mixing in the cell, a separate roll 9 may be installed.
図３は、本発明の実施の形態に係るラジアルセル方式の電気めっきのセル構造を示す図である。通電ロール２にストリップ１を巻きつけて走行させ、ストリップ１とアノード電極３の間のギャップに、フローノズル５を介してめっき液４を供給し、カソードであるストリップ１のめっき面とアノード電極３との間で通電して電気めっきする。
FIG. 3 is a diagram showing a cell structure of radial cell electroplating according to the embodiment of the present invention. The strip 1 is wound around the energizing
ストリップ１の出側にミストノズル８を鋼板幅方向に設置し、ミストノズル８からｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体をストリップ１に向かって噴射する。ミストノズル８により、ストリップ１に残存する強い酸性のめっき液の酸性の程度を弱め、ストリップ１のめっき面を弱酸性の状態に保ち、めっき液４によるめっき皮膜の溶解を抑制する。同時に、ミストノズル８により噴射されるｐＨ４〜７の溶液と、酸性の程度が弱められためっき液の両方を含む液の膜厚を均一にする。その結果、電気めっきセル間の非めっき範囲において鋼板表面に残存するめっき液の液膜を均一にすることができる。したがって、最終的に得られるめっき厚みを均一にすることができるとともに、美麗な表面外観を得ることができる。
A mist nozzle 8 is installed on the outlet side of the strip 1 in the width direction of the steel sheet, and a mixed fluid of pH 4-7 solution and air is sprayed from the mist nozzle 8 toward the strip 1. The mist nozzle 8 weakens the acidity of the strong acidic plating solution remaining on the strip 1, keeps the plating surface of the strip 1 in a weakly acidic state, and suppresses dissolution of the plating film by the
ミストノズル８は、上述した水平型フローセル方式の場合と同様にストリップ１の幅よりも長い幅の噴射口を有する。これは、ストリップ全幅のめっき液の液膜を均一にするために必要だからである。 The mist nozzle 8 has an injection port having a width longer than the width of the strip 1 as in the case of the horizontal flow cell system described above. This is because it is necessary to make the liquid film of the plating solution of the entire strip width uniform.
また、ミストノズル８は、ｐＨ４〜７の溶液がセル内に混入するのを防ぐために、ストリップ１の出側に設置される通板ロール７より下流側に設置することが望ましい。また、ミストノズル８は、ストリップ１の表裏面にそれぞれ設置されることが好ましく、表裏から噴射されたミスト同士が干渉しないようするために、ストリップ１の長手方向に１００ｍｍ以上オフセットさせることが望ましい。 In addition, the mist nozzle 8 is desirably installed on the downstream side of the sheet passing roll 7 installed on the outlet side of the strip 1 in order to prevent the solution having a pH of 4 to 7 from entering the cell. The mist nozzles 8 are preferably installed on the front and back surfaces of the strip 1, respectively, and are desirably offset by 100 mm or more in the longitudinal direction of the strip 1 so that the mists sprayed from the front and back surfaces do not interfere with each other.
なお、ストリップ１に噴射する溶液のｐＨについては、上述した水平型フローセル方式の場合と同様に４〜７とし、また、溶液量は噴射後にストリップ１に付着した液のｐＨが１を超えるように設定する。 The pH of the solution sprayed onto the strip 1 is 4 to 7 as in the case of the horizontal flow cell method described above, and the amount of solution is such that the pH of the liquid adhering to the strip 1 after spraying exceeds 1. Set.
また、ストリップ１の出側のストリップ１の表面側（ストリップ１を水平方向に走行させた場合の鋼板上面）に設置されるミストノズル８の手前（上流側）には、ｐＨ４〜７の溶液がセル内に混入するのを防ぐために、別途ロール９を設置しても良い。 In addition, a solution having a pH of 4 to 7 is present before (upstream) the mist nozzle 8 installed on the surface side of the strip 1 on the exit side of the strip 1 (upper surface of the steel plate when the strip 1 travels in the horizontal direction). In order to prevent mixing in the cell, a separate roll 9 may be installed.
本発明において、ミストノズル８の形態については特に限定されないが、ストリップ１上のめっき液の均一性の観点から、スリット型のミストノズルが最も好ましい。なお、例えば、噴射口から扇状に液滴が噴射されるフラットスプレータイプのノズルなどを用いて、ストリップ１の幅方向全域に液が噴射されるように、ミストノズル８を幅方向に複数配置する方法でも構わない。 In the present invention, the form of the mist nozzle 8 is not particularly limited, but a slit-type mist nozzle is most preferable from the viewpoint of the uniformity of the plating solution on the strip 1. For example, a plurality of mist nozzles 8 are arranged in the width direction so that the liquid is jetted over the entire width direction of the strip 1 using, for example, a flat spray type nozzle that ejects droplets in a fan shape from the jet port. It doesn't matter how.
また、鋼板に付着しためっき液によるめっき皮膜の溶解は、鋼板がめっき液浴面から出た直後から発生するため、ミストノズル８をめっき液浴面直上（水平型フローセルの場合は、めっき液浸漬直後）に配置してもよい。この場合は、めっき液にミストノズルの溶液が混入しめっき液のｐＨが大きくなるので、めっき液のｐＨ調整機能を強化するのが望ましい。 In addition, since dissolution of the plating film by the plating solution adhering to the steel plate occurs immediately after the steel plate comes out of the plating solution bath surface, the mist nozzle 8 is placed directly above the plating solution bath surface (in the case of a horizontal flow cell, the plating solution is immersed). (Just after). In this case, since the solution of the mist nozzle is mixed in the plating solution and the pH of the plating solution is increased, it is desirable to strengthen the pH adjustment function of the plating solution.
本発明において、ｐＨ４〜７の溶液の種類は、めっき液４の種類に合わせることが望ましい。例えば、硫酸系のめっき液であれば、ｐＨ４〜７に調整した硫酸を用いればよい。
In the present invention, the type of the solution having a pH of 4 to 7 is desirably matched to the type of the
本発明において、ミストノズル８のノズルギャップは、０．０５〜１．０ｍｍとすることが望ましい。０．０５ｍｍ未満だと、めっき液量低減の効果を十分に得ることができなくなり、また飛散しためっき液によるノズル詰まりも起きやすくなる。また、ノズルギャップを１．０ｍｍ超えとすると、余剰なガスを噴射することになり、めっき液が飛散しやすくなり、かえって表面外観を悪化させてしまう。また、ノズルギャップは０．１〜０．８ｍｍとすることがさらに望ましい。 In the present invention, the nozzle gap of the mist nozzle 8 is desirably 0.05 to 1.0 mm. If it is less than 0.05 mm, the effect of reducing the amount of the plating solution cannot be sufficiently obtained, and nozzle clogging due to the scattered plating solution is likely to occur. On the other hand, if the nozzle gap exceeds 1.0 mm, surplus gas is injected, and the plating solution is likely to be scattered, which in turn deteriorates the surface appearance. The nozzle gap is more preferably 0.1 to 0.8 mm.
本発明において、ミストノズル８のノズル先端とストリップ１との距離は５〜１００ｍｍとすることが望ましい。距離が５ｍｍ未満だと、ミストノズル８とストリップ１が接触する可能性がある。また、ミストノズル８とストリップ１との距離を１００ｍｍ超えにすると、めっき液量低減の効果を十分に得ることができなくなる。また、ミストノズル８とストリップ１との距離は５〜５０ｍｍとすることがさらに望ましい。 In the present invention, the distance between the nozzle tip of the mist nozzle 8 and the strip 1 is preferably 5 to 100 mm. If the distance is less than 5 mm, the mist nozzle 8 and the strip 1 may come into contact with each other. If the distance between the mist nozzle 8 and the strip 1 exceeds 100 mm, the effect of reducing the amount of plating solution cannot be obtained sufficiently. The distance between the mist nozzle 8 and the strip 1 is more preferably 5 to 50 mm.
本発明において、ミストノズル８から噴射される空気の噴射圧力は、０．１〜０．５ＭＰａとすることが望ましい。０．１ＭＰａより低いと、めっき液量低減の効果を十分に得ることができなくなる。また、０．５ＭＰａを超えると、めっき液が飛散しやすくなり、かえって表面外観を悪化させてしまう。ミストノズル８の噴射圧力は、ライン速度に応じて変化させること（低速時は低圧、高速時は高圧）がより望ましい。 In the present invention, it is desirable that the injection pressure of the air injected from the mist nozzle 8 is 0.1 to 0.5 MPa. If it is lower than 0.1 MPa, the effect of reducing the amount of plating solution cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the pressure exceeds 0.5 MPa, the plating solution is likely to be scattered and the surface appearance is deteriorated. It is more desirable to change the injection pressure of the mist nozzle 8 according to the line speed (low pressure at low speed and high pressure at high speed).
なお、ミストノズル８から噴射されるｐＨ４〜７の溶液の流量密度については、ストリップ１の表面が乾燥しないことが必要であるため、０．５〜６．０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２とすることが望ましい。 Note that the flow density of the solution pH4~7 ejected from the mist nozzle 8, since the surface of the strip 1 is required not dry, be 0.5~6.0L / min · m 2 desirable.
本発明は、通常のめっき液（ｐＨ＝１．５〜２．０）でもめっき均一性や外観ムラに効果がある。しかしながら、電流密度をより高くするために、電気めっきにおけるめっき液のｐＨを−０．５〜１．０とすると、本発明の効果がより明確に現れる。 The present invention is effective in plating uniformity and appearance unevenness even with a normal plating solution (pH = 1.5 to 2.0). However, the effect of the present invention appears more clearly when the pH of the plating solution in electroplating is -0.5 to 1.0 in order to increase the current density.
本発明において、電気めっきにおける通電の際の電流密度は１５０〜１２００Ａ／ｄｍ２であることが好ましい。電流密度が１５０Ａ／ｄｍ２未満であると、通板速度を十分に上げることができず、めっきセル間の非めっき領域を通過する時間が長くなり、外観不良や付着量分布の悪化を招きやすい。一方、電流密度が１２００Ａ／ｄｍ２を超えると、めっき皮膜結晶の配向性が変化することでめっき表面が黒くなる“めっき焼け”が発生する。 In the present invention, the current density at the time of energization in electroplating is preferably 150~1200A / dm 2. When the current density is less than 150 A / dm 2 , the sheet passing speed cannot be sufficiently increased, and the time for passing through the non-plating region between the plating cells becomes long, and the appearance defect and the adhesion amount distribution are liable to be deteriorated. . On the other hand, when the current density exceeds 1200 A / dm 2 , “plating burn” occurs in which the plating surface becomes black due to the change in the orientation of the plating film crystal.
なお、フローセル方式の場合、電流は鋼板内部を長手方向に（アノード電極から通電ロールに向かって）流れるため、鋼板発熱の限界という点から電流密度は最大で４００Ａ／ｄｍ２まで上昇させることが可能になる。また、ラジアルセル方式の場合、電流は鋼板内部を板厚方向に流れるため、鋼板温度上昇はほとんど発生せず、電流密度は最大で１２００Ａ／ｄｍ２まで上昇させることが可能になる。 In the case of the flow cell method, since the current flows in the longitudinal direction inside the steel plate (from the anode electrode toward the energizing roll), the current density can be increased up to 400 A / dm 2 in terms of the limit of heat generation of the steel plate. become. Further, in the case of the radial cell method, since the current flows in the thickness direction inside the steel sheet, the temperature of the steel sheet hardly increases and the current density can be increased up to 1200 A / dm 2 at the maximum.
以下に本発明の実施例を説明する。本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されない。 Examples of the present invention will be described below. The technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
図１〜３に示す構成を備える電気めっきセルを使用した例を本発明例として電気めっきを行い、電気めっき鋼板を製造した。ストリップ１は厚さ０．５ｍｍ×幅１０００ｍｍの冷延鋼帯を、１．８３〜５．０ｍ／ｓのラインスピードで走行させた。アノード電極３はチタンであり、通電面は酸化イリジウム皮膜が施してあり、ストリップ１を概ね覆う幅を有している。めっき液４はｐＨの異なる、硫酸亜鉛濃度が４００ｇ／Ｌの液を６０℃に保って使用した。ｐＨは硫酸を用いて調整した。めっき付着量は、片面の下限を２０ｇ／ｍ２とした条件を設定した。ミストノズル８から噴射する混合流体の溶液は、ｐＨを適宜調整した硫酸を用いた。溶液のｐＨの調整には、硫酸、希釈水、水酸化ナトリウムを使用した。
The example which used the electroplating cell provided with the structure shown in FIGS. 1-3 was electroplated as an example of this invention, and the electroplated steel plate was manufactured. As the strip 1, a cold-rolled steel strip having a thickness of 0.5 mm and a width of 1000 mm was run at a line speed of 1.83 to 5.0 m / s. The
めっき厚みは、幅方向３点を長手方向に１０回測定した平均値を算出するとともに、めっき付着量の分布（最大−最小）を算出した。めっき付着量の分布が２．０ｇ／ｍ２以内であるものを、めっき厚みが均一であるとした。 The plating thickness calculated the average value which measured 3 points | pieces in the width direction 10 times in the longitudinal direction, and calculated distribution (maximum-minimum) of the plating adhesion amount. When the distribution of plating adhesion was within 2.0 g / m 2 , the plating thickness was assumed to be uniform.
表面外観は、測色計を用いて付着量測定と同じ箇所のＬ値で評価し、同一コイル内の測定値が、平均値７９以上で全測定点が平均値±１以内を５（良好）、平均値７９以上で全測定点が平均値±１．５以内を４、平均値７９以上で全測定点が平均値±２．５以内を３、平均値が７５以上〜７９未満を２、平均値７５未満を１（劣）として、５段階で評価した。５段階のうち、４以上を合格とした。 The surface appearance is evaluated with the L value at the same location as the adhesion amount measurement using a colorimeter, and the measured value in the same coil is an average value of 79 or more, and all measured points are within an average value of ± 1 (good). When the average value is 79 or more, all the measurement points are 4 within the average value ± 1.5, when the average value is 79 or more, all the measurement points are within the average value ± 2.5, and 3 when the average value is 75 or more and less than 79, An average value of less than 75 was defined as 1 (poor) and evaluated in 5 stages. Of the five stages, 4 or more were accepted.
めっき条件および結果を表１に示す。 The plating conditions and results are shown in Table 1.
表１の結果から、本発明のセルを用いて電気めっきを行った場合、めっき厚みが均一であるとともに、美麗な表面外観を有する。 From the results of Table 1, when electroplating is performed using the cell of the present invention, the plating thickness is uniform and the surface appearance is beautiful.
１ ストリップ（鋼板）
２ 通電ロール
３ アノード電極
４ めっき液
５ フローノズル
６ シンクロール
７ 通板ロール
８ ミストノズル
９ ロール
1 Strip (steel plate)
2 energizing
Claims (7)
各電気めっきセルの鋼板出側に、鋼板の幅よりも長い幅の噴射口を有し、ｐＨ４〜７の溶液と空気との混合流体を噴射するミストノズルを鋼板幅方向に備えることを特徴とする電気めっき鋼板の製造装置。 An apparatus for producing an electroplated steel sheet that has a plurality of electroplating cells and performs electroplating on a steel sheet that runs continuously in the electroplating cell,
A mist nozzle for injecting a fluid mixture of a solution of pH 4 to 7 and air is provided in the steel plate width direction on the steel plate exit side of each electroplating cell. Electroplated steel plate manufacturing equipment.
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