JPH05125582A - 鋼板への電気錫めつき方法 - Google Patents

鋼板への電気錫めつき方法

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JPH05125582A
JPH05125582A JP28607091A JP28607091A JPH05125582A JP H05125582 A JPH05125582 A JP H05125582A JP 28607091 A JP28607091 A JP 28607091A JP 28607091 A JP28607091 A JP 28607091A JP H05125582 A JPH05125582 A JP H05125582A
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JP
Japan
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antioxidant
plating bath
tin
steel sheet
bath
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Application number
JP28607091A
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English (en)
Inventor
Hajime Ogata
方 一 緒
Toshihiro Kikuchi
地 利 裕 菊
Kyoko Hamahara
原 京 子 浜
Nobuyuki Morito
戸 延 行 森
Kazunobu Yamahata
畠 一 延 山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Ishihara Chemical Co Ltd
Original Assignee
Ishihara Chemical Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき品質に優れかつ電流効率にも優れるメ
タンスルホン酸浴を用いた鋼板の電気錫めっき方法の提
供。 【構成】 遊離メタンスルホン酸、第一錫イオン、界面
活性剤およびフェノール系酸化防止剤を含有する酸性電
気錫めっき浴中で不溶性陽極を対極として鋼板へ電気錫
めっきする方法において、該酸化防止剤およびその酸化
体のめっき浴中に於ける濃度を各々y、x(g/l)と
した時に、下式(1)および(2)を満たす様に制御す
る鋼板の電気錫めっき方法。 5≧y≧0.4 (1) y≧1.5x−0.2 (2)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメタンスルホン酸浴錫め
っき浴で不溶性陽極を用いて鋼板に電気錫めっきする方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板用の電気錫めっき浴としては、ハロ
ゲン浴とフェロスタン浴が従来使用されてきた。ハロゲ
ン浴は電流効率が高く、また、高電導度のゆえにエネル
ギー的にも有利あるが、スラッジ発生が多く、かつ不溶
性陽極が使用できないために省力下の点で不利である。
一方、フェロスタン浴はスラッジ発生が少なく、不溶性
陽極も使用可能であるが、電流効率、電導度が低く、エ
ネルギー的には不利であった。最近、メタンスルホン酸
浴を鋼板の錫めっきに適用する例が報告されている(例
えば、Second North American Tinplate Conference 19
90 "A ProductionEvaluation of the Methane Sulfonic
Acid Tinplate Electrolyte at Hoogovens I Jmuiden
in the Netherland" を参照)。このメタンスルホン酸
浴は高電導度のためエネルギー的に有利であり、かつ有
毒ガスを発生しないので不溶性陽極も使用可能なもので
ある。しかし、可溶性陽極(錫電極)を用いた場合に
は、長期に渡り連続的に操業しても、第一錫イオン(S
2+)、遊離酸、界面活性剤および酸化防止剤の濃度を
ある管理範囲に保てば、良好な錫めっきが得られるが、
不溶性陽極を用いた場合には、連続的に操業すると、そ
れらの濃度をその管理範囲に保っても、電着状態の低下
などのめっき品質の低下することがあったり、電流効率
が低下したりすることがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記原因
について鋭意研究した処、メッキ浴中の酸化防止剤が不
溶性陽極で酸化されて生成した酸化体にその原因がある
ことおよびその酸化体の量をある特定の範囲に制御すれ
ば上記の問題が解決されることを見い出し、本発明の完
成に到った。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、
遊離メタンスルホン酸、第一錫イオン、界面活性剤およ
びフェノール系酸化防止剤を含有する酸性電気錫めっき
浴中で不溶性陽極を対極として鋼板へ電気錫めっきする
方法において、該酸化防止剤およびその酸化体のめっき
浴中に於ける濃度を各々y、x(g/l)とした時に、
下式(1)および(2)を満たす様に制御することを特
徴とする鋼板の電気錫めっき方法が提供される。 5≧y≧0.4 (1) y≧1.5x−0.2 (2)
【0005】以下、本発明の構成につき詳述する。
【0006】本発明で使用される不溶性陽極としてはそ
れ自体公知のものが使用できる。なかでも、チタンを基
板として酸化イリジウムを主成分とした皮膜で被覆した
酸化物電極、あるいはチタンを基板として白金めっきま
たは白金被覆した白金電極が電極寿命の観点から好適で
ある。勿論、カーボン、フェライトかなる電極も使用す
ることができる。
【0007】本発明の酸性錫めっき浴は支持電解質とし
て遊離メタンスルホン酸を含むがその濃度は通常10〜
100g/l、好ましくは20〜70g/lである。こ
の範囲であると浴の電導度が適切で電圧損が少なく、ま
ためっき浴持ち出しによる損失も少なく経済的である。
【0008】また、浴中の第一錫イオン(Sn2+)濃度
は10〜60g/lが好ましく、特には20〜40g/
lである。この範囲であると限界電流密度が充分に高い
ので電解セルを長くしたり、ライン速度を低くする必要
が無いと共にめっき浴持ち出しによる損失も少ない。
【0009】界面活性剤は、アニオン系あるいはカチオ
ン系のものも使用できるが、発泡性の観点から、ノニオ
ン系界面活性剤が望ましい。ノニオン系界面活性剤のな
かでも、エチレンオキサイドまたは/およびプロピレン
オキサイドの付加構造を有するものが好適である。この
様な好適な界面活性剤として具体的にはアルカノール、
アルキルフェノール、ナフトール、ビスフェノール系化
合物、エチレン化フェノール、ソルビタン脂肪酸エステ
ルのエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキ
サイド付加物などが挙げられる。これらの界面活性剤
は、通常1〜10g/l、好ましくは1.5〜8g/l
の範囲で用いられる。フェノール系酸化防止剤として
は、カテコール、レゾルシン、ピロガノール、フロログ
ルシンなどで例示される多価フェノールのスルホン酸誘
導体が好適で具体的にはカテコールスルホン酸、レゾル
シノールスルホン酸、ピロガノールスルホン酸およびフ
ロログルシノールスルホン酸などを好ましく例示するこ
とができる。
【0010】本発明の最も重要な特徴は、めっき浴中に
於ける上記のフェノール系酸化防止剤(還元体)の濃度
(y:g/l)と該酸化防止剤が不溶性陽極で酸化され
て生成した酸化体(x:g/l)との濃度の関係を下記
の式(1)および式(2)を満たすようにろメッキ浴を
制御して電気錫めっきを行うことである。 5≧y≧0.4 (1) y≧1.5x−0.2 (2)
【0011】ここで「制御する」との意は、メッキ浴の
還元体と酸化体の濃度が常に式(1)および式(2)を
満たす様にコントロールする態様、更には電気錫めっき
を実施した後に式(1)および式(2)のいずれかを満
たさないようになった後にめっき浴を処理して再び式
(1)および式(2)を満たすようにコントロールする
態様をも包含する。
【0012】図1に式(1)および式(2)を満たす領
域をx−y座標の斜線部として示す。
【0013】還元体の濃度yが0.4g/lより低い
と、酸化防止剤としての効果が不十分であり、またyを
5g/lより高くしてもそれ以上の効果はなく、経済的
に不利である。酸化体の濃度xが高くなると、電流効率
および電着状態が悪くなる。しかし、式(2)から明ら
かなように、酸化体の濃度に応じて、還元体の濃度を高
くするこにより、電着効率も電着状態も改善され、良好
となる。
【0014】酸化体はフェノール系酸化防止剤の種類に
よっては、その構造を充分に特定できないものがある
が、多価フェノールのスルホン酸誘導体の場合はベンゾ
キノン型の構造を有している。
【0015】酸化防止剤とその酸化体の濃度を式(1)
および式(2)を満たすための第一の手段として酸化体
を含むめっき液を活性炭により処理する方法を挙げるこ
とができる。即ち、電気錫めっきをある程度行うと還元
体が減少し酸化体が蓄積してくるので各濃度を監視しつ
つ、yとxの関係が式(1)および(2)のいずれかを
満たさなくなる前にあるいは満たさなくなってからめっ
き液を活性炭により処理を行い酸化体の全部または一部
をめっき液より除去して、式(1)および式(2)を満
たすようにする方法である。
【0016】この場合、めっ液の主成分である第一錫イ
オン(Sn2+)とメタンスルホン酸は活性炭に吸着され
ないが、酸化防止剤や界面活性剤もその種類によっては
同時に吸着除去されることがあり、そのようなときは活
性炭処理後のめっき浴に式(1)および式(2)を満た
すように必要量の酸化防止剤を、そして必要量の界面活
性剤を添加すれば良い。また、活性炭処理はめっき液1
00重量部に対して通常1〜10重量部程度用いて行わ
れる。
【0017】第二の手段としては、式(1)および
(2)を満たす様に酸化防止剤(還元体)をめっき浴に
追加する方法が挙げられる。この方法は還元体と酸化体
の総量が増加し比較的短期間で式(1)および(2)を
満たさなくなるので工業的にはあまり推奨されない。
【0018】第三の手段はめっきを連続的に行い、休止
中に酸化体と還元体の化学平衡に従って酸化体の濃度が
減少するのを持ち式(1)および(2)が満たされる様
にする方法であるが、これは長期間の休止が必要であま
り工業的な方法では無い。
【0019】
【実施例】
【0020】以下、実施例に基づいて本発明を説明す
る。
【0021】(実施例1) 不溶性陽極:チタン基板上に白金をめっきした白金めっき電極 錫めっき液:Sn2+ 30g/l 遊離メタンスルホン酸(MSA) 90g/l 界面活性剤 ポリオキシエチレン(EO15)ノニルフェニルエーテル 3g/l 酸化防止剤(還元体) ピロガノールスルホン酸 0.6g/l 温度 40℃ 電流密度 :40A/dm2 上記の条件で、鋼板を陰極として、錫めっきを連続的に
行った。途中、適宜、Sn2+や酸化防止剤(還元体)等
の浴成分の補給を行い、上記の組成を維持するようにし
た。7日後のめっき液を分析すると、上記の成分組成は
初期と同じであったが、酸化防止剤の酸化体であるベン
ゾキノンスルホン酸が検出され、その濃度は1.0g/
lに達していた(図1のA点)。電流効率は、当初90
%であったものが75%に低下し、また微細で均一な電
着結晶粒であったものがデンドライド状の析出を有しか
つピンホールの多いものとなった。そこで、還元体であ
るピロガロールスルホン酸を追加して、その濃度を2g
/lとして(図1のB点)、錫めっきを行ったところ、
電流効率は90%に回復し、かつ電着結晶も微細かつ均
一なものに戻った。
【0022】(実施例2) 不溶性陽極:チタン基板上に白金を被覆した白金被覆電極 錫めっき液:Sn2+ 30g/l 遊離MSA 30g/l 界面活性剤 ポリオキシエチレン(EO10)ナフチルエーテル 3g/l 酸化防止剤(還元体) カテコールスルホン酸 0.6g/l 温度 40℃ 電流密度 :50A/dm2 前記の条件で、鋼板を陰極として、錫めっきを連続的に
行った。途中、適宜、Sn2+や酸化防止剤(還元体)等
の浴成分の補給を行い、上記の組成を維持するようにし
た。7日後のめっき液を分析すると、上記の成分組成は
初期と同じであったが、酸化防止剤の酸化体であるベン
ゾキノンスルホン酸が検出され、その濃度は1.2g/
lに達していた(図1のC点)。電流効率は、当初90
%であったものが70%に低下し、また微細で均一な電
着結晶粒であったものがデンドライド状の析出を有しか
つピンホールの多いものとなった。この劣化しためっき
液中に活性炭粉(関東化学社製)を10g/l添加し、
30分間撹拌した後、濾過によりめっき液を取り出した
ところ、Sn2+と遊離MSAの濃度は殆ど変化がなかっ
たが、界面活性剤、酸化防止剤およびその酸化体の濃度
は0になった。そこで界面活性剤と酸化防止剤(還元
体)を上記の濃度となるように所定量添加して(図1の
D点)錫めっきを行ったところ、電流効率は90%に回
復し、かつ電着結晶も微細かつ均一なものに戻った。
【0023】(実施例3) 不溶性陽極:チタン基板上に酸化イリジウムを主成分とする酸化物を被覆し た酸化物電極 錫めっき液:Sn2+ 30g/l 遊離MSA 60g/l 界面活性剤 ラウリルアミンポリエトキシレート(EO12)− ポリプロポキシレート(PO8) 2.5g/l 酸化防止剤(還元体) レゾルシンスルホン酸 2.2g/l 温度 40℃ 電流密度 :100A/dm2 前記の条件で、鋼板を陰極として、錫めっきを連続的に
行った。途中、適宜、Sn2+や酸化防止剤(還元体)等
の浴成分の補給を行い、上記の組成を維持するようにし
た。5日後のめっき液を分析すると、上記の成分組成は
初期と同じであったが、酸化防止剤の酸化体であるベン
ゾキノンスルホン酸が検出され、その濃度は2.0g/
lに達していた(図1のE点)。電流効率は、当初90
%であったものが60%に低下し、また微細で均一な電
着結晶粒であったものがデンドライド状の析出を有しか
つピンホールの多いものとなった。この劣化しためっき
液を活性炭(関東化学社製)が充填された層を通過させ
たところ、Sn2+と遊離MSAの濃度は殆ど変化がなか
ったが、界面活性剤、酸化防止剤およびその酸化体の濃
度は減少した。
【0024】活性炭処理後の錫めっき液の各成分の濃度
は以下の如くであった。 Sn2+ 30g/l 遊離MSA 60g/l 界面活性剤 ラウリルアミンポリエトキシレート(EO12)ポリプロポキシレート (PO8) 1.8g/l 酸化防止剤(還元体) 1.0g/l 酸化防止剤の酸化体 0.8g/l そこで界面活性剤と酸化防止剤(還元体)を添加して、
各々の濃度を2.5g/l、2.2g/lとして(図1
のF点)錫めっきを行ったところ、電流効率は89%と
なり、かつ電着結晶も微細かつ均一なものに戻った。
【0025】
【発明の効果】本発明により、陽極酸化により劣化した
錫めっき液を廃棄(あるいは長期にわたりめっき液を放
置して自然再生)する必要がなくなったので、メタンス
ルホン酸浴と不溶性陽極を組み合わせて鋼板に錫めっき
を経済的に行うことが出来るようになった。またフェロ
スタン浴と不溶性陽極の組合せに比べて、木目などの品
質欠陥が少ない錫めっき鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸化防止剤とその酸化体の制御すべき濃度範囲
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊 地 利 裕 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 浜 原 京 子 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 森 戸 延 行 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 山 畠 一 延 兵庫県神戸市兵庫区西柳原町5番26号 石 原薬品株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遊離メタンスルホン酸、第一錫イオン、界
    面活性剤およびフェノール系酸化防止剤を含有する酸性
    電気錫めっき浴中で不溶性陽極を対極として鋼板へ電気
    錫めっきする方法において、該酸化防止剤およびその酸
    化体のめっき浴中に於ける濃度を各々y、x(g/l)
    とした時に、下式(1)および(2)を満たす様に制御
    することを特徴とする鋼板の電気錫めっき方法。 5≧y≧0.4 (1) y≧1.5x−0.2 (2)
  2. 【請求項2】フェノール系酸化防止剤が多価フェノール
    のスルホン酸誘導体である請求項1記載の電気錫めっき
    方法
  3. 【請求項3】多価フェノールがカテコール、レゾルシ
    ン、ピロガノールおよびフロログルシンから選択される
    少なくとも一種の化合物である請求項2記載の電気錫め
    っき方法。
  4. 【請求項4】電気錫めっき浴を活性炭処理する工程を含
    む手段により前記式(1)および式(2)を満たすよう
    に制御することからなる請求項1記載の電気錫めっき方
    法。
  5. 【請求項5】電気錫めっき浴を活性炭処理する工程に引
    き続き、活性炭に不可避的に吸着除去された酸化防止剤
    または/および界面活性剤に相当する量の全量または一
    部の量を活性炭処理後のめっき浴に添加する工程を含む
    手段により前記式(1)および式(2)を満たすように
    制御することからなる請求項5記載の電気錫めっき方
    法。
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Effective date: 19960723