JPS58100695A - 電気メツキのための方法及び装置 - 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】 技術分野 本発明は、金属製基板上へ金属被覆をする電極付着に関
する。特に、消耗性／非消耗性陽極系を利用した槽内で
金属製被加工物を電気メッキする技術に関する。

従来技術 成る金属の防護被覆を第２の金属製基板上に形成するこ
とが良く知られている。

電気メッキ又は通電メッキは、金属製被加工物上に成る
金属の防護被覆を形成するための周知の方法である。一
般にメッキにおいては、金属イオンを運ぶ電気メツキ溶
液を含む電気メツキ槽の中で鋼製の被加工物が陰極を形
成する。陽極（通常は亜鉛である）が、被加工物と間隔
を置いた関係に位置される。槽に直流を印加すると、電
気メツキ溶液内の亜鉛イオンが、元素状金属として陰極
性被加工物上にメッキされる。同時に陽極からの亜鉛が
金属イオンへと電気化学的に溶解し、電気メツキ溶液内
に亜鉛イオンを補給する。

電気メッキ、特にいわゆる消耗性陽極を使用する場合に
、成る問題が存在する。経済性及び質的理由により、被
覆金属の最小要求厚さ以下が金属製被加工物上に付着さ
れることが望まれる。偏差があると、被覆中にウィーク
スポットが生じ得る。

被加工物上に一様な被覆を達成することは、数多くの要
因に依存する。中でも特に著しい要因の１つは、被加工
物メッキ表面に亘っての電流密度の一様性である。成る
特定体積の電気メツキ溶液内の金属イオン濃度の一様性
と同様に、被加工物メッキ表面に近接する金属イオン濃
度もまだ重要な要因である。

陽極が消耗すると、陽極と被加工物との間の距離が変化
して、結果的に電流密度が変化する。加えて、消耗性陽
極は均一でなくむらのある電気化学溶解となる。陽極表
面のこのふぞろいな溶解又は輪郭は、被加工物と陽極と
の間の距離の非一様変化をもたらし、その結果電流密度
が被加工物メッキ表面に亘って不規則に変化する。この
現象は、被覆の厚さの変化を引起こし得る。さらに、陽
極表面にＩつて電流密度が不規則に変化すると、それが
溶解のより大きな不連続性をもたらす。

被加工物メッキ表面に亘って陽極被加工物間隔を一定に
維持するために、非消耗性陽極、すなわち導電性である
が電解槽内で実質的に化学的不活性である電極を利用す
ることが、示唆された。消耗性陽極の場合と同様に、非
消耗性陽極と被加工物との関に電位差が維持されて、電
気メツキ溶液中の金属イオンが被加工物上に元素状金属
としてメッキされる。金属イオンが被加工物をメッキす
るための金属状態になるにつれて、被加工物付近の電気
メツキ溶液中の金属イオンが激減する。イオン濃度を維
持させるように継続的にイオン補給するか或いは被加工
物メッキ表面付近で溶液を攪拌するかしない限り、メッ
キは永続しない。非消耗性陽極が消耗性陽極のようには
メツキイオンを補給しないので、メッキ溶液中の金属イ
オンは檜から離れたソースから補給される。

高い電気効率を得るため且つ質的制御を維持するために
、被加工物メッキ表面と陽極との間の間隙又は距離を最
小にすべきである。間隙を最小化すると、メッキ溶液の
体積を制限し、被加工物付近にありメッキ利用可能な金
属イオンを制限するという効果が生ずる。かくしてこの
返書間隔要求はさらに、非消耗性陽極を用いた効率的連
続的な電気メッキの達成の可能性に制限を加える。メツ
キイオンを補給し或いはその濃度を維持する問題が従来
の多くの非消耗性陽極系の性能を制限し、その結果十分
な商業的成功を収めることができなかった。

最近種々の理由から、被加工物の片面のみのメッキ又は
両面に厚さの異なる被覆をすることが望まれるところに
、多くの応用が開発されてきた。

例えば、壁ノ４ネル、建造物、及び自動車部品のために
、単一表面被覆鋼材が用いられ又は提案されている。例
えば自動車の鋼製ロッカー・ｆネルは、腐食から守るた
めに内面を厚く電気メッキするこ　　゛とが望まれる。

他方、自動車の仕上げに高品質外観を値するように外面
を清らかにし且つ未被覆又は薄く被覆することが望まれ
る。

メッキさるべき被加工物の下方表面だけに接触するよう
メッキ溶液のレベルを維持するために、在来の電気分解
条片メツキラインを修正したものを用いる技術がある。

さらに、片面メッキのだめの技術として、−面をマスク
して他面をメッキするものがある。この方法において被
加工物は、部分的にメッキ浴に浸漬され九ローラに通さ
れる。

ローラは被加工物表面のうち接触面をマスクするよう機
能し、反対側の面がメッキされる。

電気メツキ槽内で多重電極を使用することも提案されて
きた。一般的に、多重陽極系及び特に非消耗性陽極系を
使用する試みは、バイポーラメッキ作用をもたらした。

陽極間の電位により低電位を有する表面上に金属付着が
生じるときに、バイポーラメッキ作用が起こる。低電位
陽極は、槽内で高電位陽極に対して陰極として作用し、
結果としてメッキ効率を減少させる。

もし多重電極メッキの上記のような又は他の問題が克服
され得るならば、非消耗性陽極及び消耗性陽極の両方の
利点が同時にもたらされ、そのような装置を得ることは
非常に利益がある。

発明の開示 本発明は、改良された消耗性／非消耗性陽極を含むメッ
キ装置を使用し、又移動する金属製被加工物の連続的電
気メッキに％に適合する技法を用いる。金属製被加工物
の片面又は両面の良質電気メッキが、消耗性／非消耗性
陽極系を利用して電気メツキ槽内で達成され得ることを
発見した。

本発明は、消耗性／非消耗性陽極系を陰極性被加工物と
の隔置関係に配置することにより、従来技術の電気メツ
キ槽に改良をもたらす。消耗性陽極と被加工物との間の
距離は、非消耗性陽極と被加工物との間の距離よりも大
きい。消耗性陽極と被加工物との間の電位は、少なくと
も非消耗性陽極組立体と被加工物との間の電位と同じく
らい大きい。

本発明によれば、非消耗性陽極組立体が陰極性被加工物
との相対的返書隔置関係に位置されて、電気メツキ溶液
のための１次メッキ流路として機能する空間を画成する
。メッキ溶液は、実質的に一定のメッキ電流密度を維持
するのに充分な量をもって１次メッキ流路内を流れ、被
加工物の全メッキ表面に沿って連続的一様なメッキが達
成される。

消耗性陽極が陰極性被加７−との隔置関係に１次メッキ
流路外側に位置され、２次メッキ流路が形成される。２
次メッキ流路内の電気メツキ溶液は、１次流路内に金属
メツキイオンを補給して一様な金属イオン濃度をもたら
すのに充分な量をもって、１次流路を介し消耗性陽極と
被加工物との間を流れる。

檜に亘って電位が印加され、消耗性陽極と被加工物との
間の電位は少なくとも非消耗性陽極組立体と被加工物と
の間の電位と同じくらい高くされる。このようにして、
一様なメッキ電流密度がもたらされ、消耗性陽極溶解輪
郭の如何に拘らず、被加工物メッキ表面に亘って一様な
被覆形成が達成される。同時に、陽極の電気化学溶解は
、被加工物のメッキ表面付近に金属メツキイオンの実質
的補給をもたらす。・譬イポーラ効果はなぐ或いはほと
んどない。

本発明の方法に従って、１次メッキ流路が常に実質的に
充たされるよう維持するのに充分な量をもって電気メツ
キ溶液が１次メッキ流路へと供給され、一様で一定な電
気メツキ流がもたらされる１゜同時に、消耗性陽極を電
気化学溶解させるのに充分な量をもって電気メツキ溶液
が２次メッキ流路へと供給され、メッキすべき被加工物
表面と消耗性陽極との間に電気メツキ流をもたらす。

本発明の一特色に従って、電気メツキ溶液が１次流路及
び２次流路を通して同時に送出され、陽極及び被加工物
の両方を液浴させる。移動溶液は排水溜めに落ちそこで
集められ、金属イオン補給ステーションへと送られ、フ
ィルターを通して循環され檜へと戻る。この実施例に従
って高い流速が必要とされることが分かった。

鉛直又は水平形式の他の実施例に従って、槽内の電気メ
ツキ溶液が攪拌され或いは１次及び２次流路内部を流れ
る。１次メッキ流路内の流れが調節されて、一様な電気
メツキ電流密度をもたらし、又電気メツキ溶液内の金属
イオン濃度の連続補給をも走らす。他方、２次流路内の
流れが維持されて、被加工物付近の金属メツキイオンを
連続的に補給するため消耗性陽極の溶解をもたらす。

本発明の好適実施例において、非消耗性陽極の表面は、
メッキすべき被加工物表面にほぼ平行であり、又電気メ
ツキ溶液が通過する複数の透孔又は開口を有する。電気
メツキ溶液は、消耗性陽極を越え２次流路へ流れ、非消
耗性陽極表面の開口を通過して１次メッキ流路へと流れ
る。かくして新鮮な溶液が金属被加工物表面に接触し、
１次メッキ流路を実質的に充たす。金属被加工物が陽極
を越えて移動するときに、両陽極と被加工物との電位に
より電気メツキ電流密度が維持されて、メッキすべき表
面上に一様にメッキがなされる。

メッキすべき面の反対側の消耗性／非消耗性陽極系その
他を実質的に除外することにより、金属被加工物の片面
メッキがなされ得る。かくして容認できる単一面メッキ
が達成される。変形的には、消耗性／非消耗性陽極系を
条片の両＠に配置することができ、異なるメッキを両側
に施すこともできる。

条片の幅に亘って一様メツキ厚をさらに保証するために
、マスキンググレートが電気メツキ溶液路内に挿入され
、条片端部において電気絶縁しメッキ流を減少させ、樹
木成長（ｔｒ・・ｇｙｏｗｔｈ　）及びエツジビルドア
ップ（・ｄｇ＠ｂｕｌｌｄｕｐ　）　　として知られる
不所望の現象を減少させる。複数の非消耗性陽極組立体
を使用するときに、隣接する陽極間にマスクが挿入され
、非消耗性陽極間のメッキ流を禁止し、低電位陽極のパ
イ−−ラメツキを阻止する。複数の隣接する陽極を使用
する場合に比較して、条片の各側に単一の非消耗性陽極
を使用すると、バイＩ−ラメツキを良く阻止する。

本発明のこれらの及びその他の特色は、図面を参照し九
以下の記載から、より明白になるであろう。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると第１図にはメツキライン１０が概略的
に示されていて、それは鋼条片１２の片面又は両面へ亜
鉛被覆を適用するのに特に適している。メッキ部位１４
が、条片の上方及び下方に取付けられた多数の電極１５
及び１６を含むライン部分から成っている。電極１６は
非消耗性陽極組立体であり、他方電極１５は消耗性陽極
組立体である。水平の電解槽内において、条片グレート
１２の上方に位置された陽極１６１及び１５ａが、電気
メツキ溶液１７を流れる電気メツキ電流をもたらして条
片の上方表面に金属をメッキする。そして条片下方に位
置された陽極１６ｂ及び１５ｂが、条片下方表面をメッ
キするための同様な電気メツキ電流をもたらす。

メッキに先立ち、多数の準備段階がメッキ部位上流で遂
行される。繰出リール１８から溶接部位２０への運行路
に沿って条片が供給される。溶接部位２０において、前
の条片の端が次の条片の前端に溶接されて、連続的メッ
キ運転に適する条片を形成する。溶接段階の際には、条
片移動が公知の方法で溶接ステーションのところで停止
される。

条片は、溶接ステーション２ｏがら抵抗抑制ロール２２
及び条片軌道制御部２・４へと供給される。

抵抗抑制クール２２は条片の張力を維持し、軌道制御部
２４は条片が運行路に沿って心合されることを保証する
。

軌道制御部を出た後条片は、塩酸などの適当な酸の酸洗
浄塔２６へ供給される。酸は、鋼から異質物質及び／又
は酸化物を除去し、鋼表面を電気メッキのために調整す
る。酸洗浄塔２６を出た条片は、スクラバー／リンスス
テーション２８のところでリンスされ、残余の酸を除去
し中和する。

条片の心合は、軌道監視ステーション３ｏのところでチ
ェックされる。もし心合が外れると、軌道制御ステーシ
ョン２４のところで矯正段階が採られ、条片を再心合さ
せる。

メッキ部位１４に入る直前に１条片病節部位３２のとこ
ろで金属イオンスプレーが適用される。金属イオンスグ
レーを適用して、メッキされるべき且つメッキ工程のた
めの種として機能すべき表面を湿らすことによって、メ
ッキ特性が増大される。

以下に詳述するような本発明に従ったメッキ工程によっ
て条片表面の一方又は片方がメッキされた稜に１条片は
メッキ部位１４を離れて金属イオン回収ステーション３
４へ進入する。このステーションにおいては、メッキ浴
から外へ出たが条片へと付着しなかった金属イオンが捕
集される。次に条片は、リンスステーション３６でリン
スされ、そして乾燥ステーション３８で乾燥させられる
。

被覆重量ステーション４０のところで、乾燥条片の被覆
重量が測定される。もし被覆重量が所望値に等しくない
ときは、矯正手段が採られる。これらの矯正手段は、条
片速度調整及び条片と各陽極との間の相対電位差変化、
さらに陽極のいくつか又は全部と条片との間の電位差変
化を含む。

被覆重量の試験をされた後、条片はプラシワイｆ４２を
通過し、出口抑制ロール４４を通過し、巻取リール４６
に貯蔵されてその運行を完了する。

条片は出口剪断９４Ｂにより周期的に切断され、満載の
巻取リールが除去されて、空の巻取リールが据えられて
続く被覆条片を受は取る。

亜鉛メッキ工程が始まると、約３．０に上昇したー、好
適には約１．０〜約２．５の範囲内の−を有し、周囲よ
り高温、好適には約り５℃〜約６５℃の温度を有する適
切な亜鉛電気メツキ溶液が、例えば工業級硫酸亜鉛の塩
を用いて調整される。電気メツキ溶液は、炭素及び亜鉛
粉末を用いて精製される。硫酸亜鉛塩は解離して、亜鉛
金属メツキイオンを供給する。

被加工物及び消耗性／非消耗性陽極に適切な電位が印加
されると、以下のような周知の反応が陰極内で起こる。

２・−＋　Ｚｎ　　−＋ｚ、’ この反応を完遂させるのに必要な電子が陽極を通して流
れる。

第２図を参照すると、移動する水平の鋼条片１２が電気
メツキ溶液１７中に実質的に液浴され、被加工物を離れ
た溶液が槽５ｏのタンク部内に捕集されるように、メッ
キ部位が形状づけられる。亜鉛イオン補給溶液を含有す
る補給溜め６４が、ポンｆ６６の手段によって導管６８
を通じて槽５゜ヘと接続されている。流体回帰導管７０
が、槽５０から補給溜め６４への回帰流をもたらす。電
気供給装置が、消耗性陽極電源５６及び非消耗性陽極電
源５８を含む。電源５６及び５８の負端子庁相互に接続
され、そして接触ローラ５２ｍ及び５２ｂにも接続され
ている。電源５６の正端子は消耗性陽極１５１及び／又
は１５ｂに接続され、かつ電源５８の正端子は非消耗性
陽極１６ｍ及び／又は１６ｂに接続されている。

動作にあたり、電気メツキ溶液１７が補給溜め６４から
槽５０へと循環する。溶液１７は、檜に入や、被加工物
及び陽極−のまわりを流れ、導管７０を通じて槽５０を
出て補給溜め６４へと戻る。

電源５８は、条片１２と非消耗性陽極１６ｍ及び／又は
１６ｂとの間の電位を設定するよう付勢される。電源５
６は、条片１２と消耗性陽極１５ｍ及び／又は１５ｂと
の間の電位を設定するよう付勢される。この電位は、条
片１２と非消耗性陽極１６ｍ及び１６ｂとの間の電位に
等しいか或いはそれよりも大きい。条片１２は、駆動ロ
ー２５４ａ及び５４ｂによって槽５０を通して運搬され
、接触ロー２５２ｍ及び５２ｂと親密接触する。陽極１
６ｍ及び１６ｂと条片１２との間隙、並びに陽極１５ｍ
及び１５ｂと条片１２との間隙は、駆動ローラ５４＆及
び５４ｂが檜５０中で被加工物（条片）を移動させる速
度に関連して、陽砺条片間の相対電位とともに調節され
る。それにより、メッキ厚、一様性及び槽動率が決定さ
れる。

仁のように第２図の装置は、条片両面の等しいメッキを
意図している。異なるメッキが望まれるときＫは、底部
の非消耗性・消耗性陽極系１６ｂ・１５ｂから独立に頂
部の消耗性・非消耗性陽極系１５ａ・１６ｍを調節する
ための追加電源が用いられる。同様に、片面被覆が望ま
れるときには、陽極の頂部蟇又は底部系のうち倒れかが
付勢されない。片面を被覆するときには、回り込み現象
があるので、被覆しない面をマスクし、又エラジビルド
アラグを防止するために条片の端部もマスクするのが好
適である。１つのマスクの断片部が、第４図に鼠で示さ
れている。他の適切なマス奔ンダは、先に参照した出願
に開示されている。

Ｉｓ３図は、槽５０の切断斜視図である。条片１２の上
方に吊下された消耗性／非消耗性陽極系は、条片１２の
下方に吊下された陽極系と等しく、同様な部材は同じ符
号で表わしである。長方形の非消耗性陽極組立体８２が
設けられ、メッキ溶液通過開口８６を有している。これ
らの開口は　％ｓインチ（約０．８　ｃｍ　）程度の径
を有し、条片１２を液浴させるための主要メッキ流路８
０を形成する。

これらの開口社全体として、陽極を通過する約３０−の
開領域をもたらす。非消耗性陽極８２は、条片１２の位
置の上方に吊下され、接近した間隔の関係に維持されて
いる。非導電フレーム８８が、非消耗性陽極を支持し、
そして消耗性陽極９２を包囲する壁を有する。接続棒９
０が、非消耗性陽極を直流源へと付着させるための簡便
な手段として機能−２゛る。直流源は、メッキ電流を維
持するための電位を有する。

上方の非導電フレーム８８は、その頂部に開口舟を含ん
でも喪い。他方、下方の非導電フハ１−五は好適には、
底部８９ｋを含んで、下方消耗性陽極がメッキ溶液に浸
漬されることを保証する。

図示の実施例において、導管６８は、２インチ（約６．
４　ｍ、　）の開口６９を有する水平ステム／母イ！６
７に適合している。ステ五パイグ６７は、条片と非消耗
性陽極との間の流路８０の側部に沿って位置され、流路
へ電気メツキ溶液の連続的供給を果す。

各消耗性陽極９２は、長方形状であシ、付設フレーム８
８及び非消耗性陽極によシ画成される空胴内に位置され
る。各陽極９２は、２次流路９４に沿って条片へと流れ
るメッキ溶液内に少なくとも部分的に浸漬される。

上方消耗性陽極及び下方消耗性陽極は、非導電フレーム
９６０手段によってそれぞれ非消耗性陽極８２の上方及
び下方に吊下される。非導電フレーム９６唸、陽極９２
を載架し、接続棒を適所に維持する。導管６８は、Ｘイ
ンチ（約６，４■）の開口９９を含むステムノ４イア’
９７に適合している。

ステ五ノ母イｆ９７は、消耗性陽極９２と非消耗性陽極
組立体８２の開口付きの壁との間の空間の側部に沿って
、それぞれ位置されている。

条片１２が槽５ｏ内部で水平に移動すると、条片と非消
耗性陽極８２との間に第１の電位が印加され、ナして第
２の電位（第１の電位以上）が条片と消耗性陽極９２と
の間に印加される。消耗性陽極は電気化学分解して、そ
こを流れる溶液へと亜鉛イオンをもたらし、他方非消耗
性陽極組立体と条片との間の距離は一定に維持される。

かくして、高イオン濃度の電気メツキ溶液が条片表面を
液浴させ、条片に亘って一定の電気メツキ電流密度が維
持され、金属の均一で一様な被覆をもたらす。

管６８を通る流量は、ステム・ｆイブ６フ及び９７の流
量を変えるために調整することができる。高圧が陽極周
囲Ｋｍ＜の流量をもたらし、そして被加工物と陽極との
間隙が新鮮なメッキ溶液を受容することを保証し、メッ
キ運転の関金属メツキイオン濃度を維持する。ストラグ
コック及びその他の調節弁を利用することができ、配置
された陽極系の間及びそれらの周囲に電気メツキ溶液流
の差を創成し、それによりメッキ操作をより正確に制御
し、非消耗性陽極８２内の開口８６を通る溶液の良好な
流れを保証することができる。

メッキ溶液が陽極から条片周囲に自由に流れ得るときに
は、樹木成長及びエツジビルドアラ！が起こり得ること
が認められる。いわゆる樹木成長は、被加工物の端部に
沿って生じ、端部付近のメッキを劣化させる。端部ビル
ドアツブとは、微少ξぶが被加工物の端に沿って現われ
、非一様メッキをもたらす現象である。

溶液流の一部をマスキンググレート（第４図に略示）で
マスクすることにょシ、この現象を制御することができ
る。メッキの際に、マスキンググレートはその端面を被
加工物端面に＠接させて配置される。マスキンググレー
トをこの位置に配置した場合には、被加工物の端部に沿
って樹木成長　　　。

もこぶも起辷らないことが観測された。流路が条片端部
を越えて連続でなりので、条片端部上又はその付近での
過剰メッキ付着が許される。

消耗性陽極は化学的に及び電解的に溶解して、簀求され
る亜鉛イオンの少なくとも実質量をもたらす。亜鉛の場
合には、電気化学溶解が、メッキ［１１！する亜鉛イオ
ンの約４０優の平均値をもたらす。亜鉛陽極床の化学溶
解が、声に依存して追加的亜鉛イオンをもたらす。ｐｉ
（１，０のときには、消耗性亜鉛陽極床の化学溶解によ
り、メッキに要する亜鉛量のｓｏｂがもたらされる。

メッキ中のメッキ浴の…は、好適には約１．０から約２
．５である。約１．０の−で亜鉛消耗性陽極を用いると
、亜鉛イオンの約９０％までが消耗性陽極により補給さ
れ得ることが分かった。イオン補給の実際量は、電流密
度、メッキ金属その他に依存して変化するであろう。そ
れ以外の金属メツキイオンは、補給溜めによシ補給され
る。

消耗性陽極と非消耗性陽極系との間の電位差は、消耗性
陽極と条片との間の電流に影響し、そして金属溶解の速
度を実現する。非消耗性陽極及び消耗性陽極への電流は
ほぼ独立に制御され、所望の全電流密度又は条片におけ
る電気メツキ密度を生み出す。一般に、消耗性陽極と非
消耗性陽極組立体との間の電位差は約０．１から約４．
ＯＩシルト制御され、消耗性陽極と条片との間の電位差
は非消耗性陽極と条片との間の電位差以上である。

消耗性陽極溶解速度を増大させるための消耗性陽極と非
消耗性陽極組立体との間の電位差には、その効果的使用
において成る制限が存在する。成る閾電位差以上の電位
差においては、金属が消耗性陽極に面し九非消耗性陽極
上へと付着し始める。

この付着又はバイポーラ効果は、非消耗性陽極組立体の
設計に依存して陽極の差電位により起こる。

例えば、ワイヤグリッド形状の非消耗性陽極への付着は
約４Ｎルト差で生じ、又平坦フレーム形状の非消耗性陽
極への付着は約２？ルト差で生じる。

使用において各陽極と被加工物との閘の相対電位差は、
非消耗性陽極上の亜鉛付着が最小となるよう調整される
べきである。そのような亜鉛付着は連続的メッキ運転に
有害であり、損失電流に相当する。さらに非消耗性陽極
上に樹木が形成され、消耗性陽極へと成長し、短絡を引
き起こす。連続運転においては、各陽極間の電位差を約
２ゲルトに制限するのが好適である。

以下に本発明の特質を説明するために実例を挙げるが、
これは本発明の範囲を限定するものではない。

実例Ｉ この例では、穿孔設計を変化させた非消耗性陽極が検討
された。ＮＤ８被覆厚ｒ−ゾが使用され、試験槽内の陰
極性被加工物に沿って３次元の亜鉛付着厚を測定した。

それによシ移動する条片に亘っての分布を予想できる。

第５図に例示した鉛直メッキ試験槽が用いられ友。この
試験槽は、消耗性亜鉛陽極ＩＱ２を含む槽容器１００、
開口付きの非消耗性鉛陽極組立体１０４、及び各陽極か
ら離れてそれらに平行な陰極性被加工物１０６から成る
。鉛陽極は絶縁ホルダー１０５へと挿入され、その端部
への亜鉛付着を防止し、固定位置制御を保証している。

絶縁ホルダー１０５は、非消耗性陽極の全露出面積（約
０．０３５ｍ’）に等しく溶液維持レベルから底部への
開口領域を有する。

容器は、リッター当り９０グラムの亜鉛を含有し−１，
０で温度５５℃ＫＭ持された硫酸亜鉛メッキ水溶液で充
たされている。メッキ溶液は、容器頂部にあるオーバー
フローアウトレットの手段によって毎分４５リツトルの
速度で循環される。このアウトレットは、容器内部で消
耗性陽極のそばに配設されたメッキ溶液分配管へと接続
される。

２基の別々な調節可能電源が利用されて、消耗性陽極及
び非消耗性陽極へと個々的に電流をもたらす。消耗性陽
極と金属製被加工物との間の電位は９．５信ルトに維持
され、非消耗性陽極と被加工物との間の電位は７．５ノ
ルドに維持される。それにより、単位面積当、９５４０
０アン（アの全電流（陰極電流密度）かも九らされる。

補給タンク（図示せず）から分配マニホルド１１０へと
メッキ溶液を循環させるために、ポ／７’１０８が用い
られる。溶液は、チェンバ１１２へと分配され、チェン
バ内で消耗性陽極を少なくとも部分的に液浸させ、非消
耗性陽極の開口を通つて出口導管１１４へと流れる。流
速は、毎分１５ガロン（約６８リツトル）に維持される
。

上述の試験槽を利用して、４種の非消耗性陽極設計につ
いて試験をした。設計Ａ−Ｄの試験結果を第１表に示す
。設計Ａは、２７％の開口領域を創成する等空間円形穴
のシステムを利用した。設計Ｂは、伸長した平行棒のシ
ステムを利用した。

各棒り、全部で５０襲の開口領域をなすために１．３域
を有するマトリックスを創成する。設計りはグリッドシ
ステムを利用し、そこでは交差する鉛ワイヤ（直径０．
３２ｃｍ）が用いられて４２チ開ロ領域を有するメツシ
ュを創成する。非消耗性陽極の開口領域が増大するにつ
れて、消耗性陽極からの電流部分も増大する。開口領域
が大き過ぎると、亜鉛付着の一様性が低下する。４２％
の開口領域を有する股計りは、消耗性陽極床からの最大
亜鉛補給をもたらし、さらに亜鉛付着の容認できる一様
性をもたらした。上述の理由のため設計りが好適である
。

＃Ｉ１表の例は、本発明の工程に従った檜性能に対する
非消耗性陽極組立体の関係を示している。

第　　　　　１　　　　　表 非消耗性　　　　　開　口　　消耗性陽極からの　被覆
厚変化ム（穴）　　　　　　２７　　　　１８　　　　
　３．ｔＢ（スロット）　　　　　　　　５０　　　　
　　　　２５　　　　　　　　　　　−Ｃ（ワイヤグリ
ッド）　　　　６１　　　　　　　３８　　　　　　　
　　６．１Ｄ（ワイヤグリッド）　　　　４２　　　　
　　３４　　　　　　　　２．８実　　　例　　　■ この例では、消耗性陽極と非消耗性陽極との間の電位差
が消耗性陽極の電気化学的溶解（全陰極電流密度の関数
）に対する効果を明らかにしている。結果を第２表に示
す。

第２表に示されるように、陽極間で比・例・する電流の
結果として陰極電流密度（亜鉛付着速度）の増大に伴い
、全電流（すなわち、イオン流）のうち消耗性陽極から
の部分が減少している。高い陰極電流密度において、非
消耗性陽極の電流路は低い抵抗値を有する。試験結果は
、特定の電位差について全陰極電流密度が減少するにつ
れて、消耗性陽極の電気化学溶解により供給される亜鉛
イオンの量が増大することを、示した。

第　　　２　　　表 可溶−不溶陽極間距離＝　９．５　ｗｍ不溶陽極−陰極
間距離＝　９．５− 陽極間　　　　全陰極電流　　　　消耗性陽極からの０
．０　　　　　　１０８０　　　　　　　１０００．０
　　　　　　２１６０　　　　　　　６３０．０　　　
　　　５４００　　　　　　　３１０．０　　　　　１
０８００　　　　　　　２０２．０　　　　　　１０８
０　　　　　　　１００２．０　　　　　　２１６０　
　　　　　　１００２．０　　　　　　５４００　　　
　　　　　５１２．０　　　　　１０８００　　　　　
　　　２９４．０　　　　　　１０８０　　　　　　　
１００４．０　　　　　　　２１６０　　　　　　　１
００４．０　　　　　　　３７３０　　　　　　　１０
０４．０　　　　　　　５４００　　　　　　　　７３
４．０　　　　　　１０８００　　　　　　　　　４１
実　　　例　　　■ この例では、消耗性陽極と非消耗性陽極との間の電位差
の増大に伴って、消耗性陽極床の電気化学溶解が増大す
ることを、明らかにする。実例■の試験装置を用いて、
消耗性陽極を非消耗性陽極から９．５−の位置に設け、
非消耗性陽極を陰極から９．５−の位置にする。全陰極
電流を変化させ、又消耗性陽極と非消耗性陽極との間の
電位差を変化させて種々の試験をした。その結果を第３
表に示す。

第３表から分かるように、消耗性陽極と非消耗性陽極と
の間の電位差は、消耗性陽極電流へ、そして亜鉛溶解速
度へ最大の効果を有する。この例は、陽極閾電位差の増
大が、一般的に消耗性陽極の電気化学溶解の増大を引起
こすことを、示している。この変化は、小さい陰極電流
密度の場合のほうが、大きい陰極電流密度の場合よりも
大きい。

常に増大する消耗性陽極電流を得るために、電位差は閾
電位差を越えて増大され得ないことが注目された。これ
らの閾電位差において、非消耗性陽極上への亜鉛付着が
始まる。閾電位差は非消耗性電極設計の関数として変化
することが、見出された。

実　　　例　　　■ この例においては、消耗性陽極と非消耗性陽極との間の
距離を変化させた。実例Ｉにおけるように非消耗性陽極
／陰關距離は９，５■に維持されたが、他方消耗性陽極
／非消耗性陽極間距離は３．２−へと減少された。陽極
間の電位差は０．０に維持され九。結果を第４表に示す
。

この例は、陽極間距離の変化が全陰極電流だけでなく消
耗性陽極電流にもわずかな効果を生じさせることを、示
している。

実　　　例　　　Ｖ この例においては、消耗性陽極と非消耗性陽極との間の
距離は実例■のように３．２１に維持されたが、他方非
消耗性陽極と陰極性被加工物との間の距離は１９．０１
へと増大された。結果を第５表に示す。

この例は、特定電圧に対して陰極電流が降下したけれど
も、大きな非消耗性陽極陰極間距離においてさえも容認
できるメッキ電流が維持されたことを、示している。

実例■ 実例Ｉの試験装置を利用して、消耗性陽極床の電気化学
溶解への効果を決定するために、電極間隔を変化させた
。最初の試験においては、消耗性陽極を非消耗性陽極か
ら３．２鴫のところに位置し、非消耗性陽極を陰極シー
トから９８５−のところに位置し九。第２の試験におい
ては、陽極間距離を３．２■に保ち、陽極陰極間距離を
１９．０−に変化させた。最後の試験においては、陽極
間距離及び陽極陰極間距離をともに９．５−にした。第
６表に示すように、可溶性陽極からの全電流の百分率に
おいて特別の傾向は見られない。

この例は、陽極間及び陽極縫間の相対的間隔は消耗性陽
極の電気化学溶解を特に変化させないことを、示してい
る。

第６表 電流の百分率 ３・２　　　　　　　９．５　　　　　　３６３・２　
　　　　　１９．０　　　　　　３８９．５　　　　　
　　９．５　　　　　　３２陰極電流密度　５４００ア
ン−ｅ７／−２，０３２ １，０４Ｑ 実例■ この例は、電気分解溶液の…が減少するにつれて、消耗
性陽極床の電気化学溶解が増大することを、示している
。実例Ｉの試験装置を利用して、電解液の…を２．０か
ら１．０へと変化させた。第７表に示すように、電解液
の−が減少するにつれ、消耗性陽極からの全電流の百分
率が増大した。

この例は、減少する−の関数としての消耗性陽極からの
電流変化に伴い、電気化学溶解速度の増大があることを
、示している。

実例■ 実例■の試験装置を利用して、５４００　Ａ／ｍ’の陰
極電流密度を生成するよう各陽極に等量の電流を印加し
、電解液の…を１．０から２．０まで変化させ、それＫ
より消耗性陽極法化学溶解に対する−の効果を決定した
。特定時間間隔に対する液浴濃度の引算値と実際値との
差をとることによって、化学溶解が測定された。非消耗
性陽極のみを用いた電解浴の亜鉛濃度が、４０分間の連
続メッキの後６，４グラム／リツターだけ減少すると、
計算された。

消耗性陽極の電気化学溶解のみを伴う結合陽極系を用い
て、４０分間の連続メッキの後電解液内の亜鉛濃度は３
．２グラム／リツター減少すべきことが、計算された。

ｐＨ２，０の電解液において、亜鉛濃度は１．３グラム
／リツター減少した。このことは、メッキ用亜鉛の５０
チが電気化学溶解により供給され、３０％が化学溶解に
より供給されることを、示している。ｐ）Ｉ　１．　Ｏ
の電解液においては、４０分間後に亜鉛濃度は変化して
いなかった。このことは、メッキに要する亜鉛の全てが
陽極未溶解により供給されることを、示している。この
例は、メッキ溶液の田の関数として、消耗性陽極の化学
溶解と電気化学溶解との結合効果を示す。

実例■ この例においては、試験装置の結合陽極系の電力消費と
、非消耗性陽極又は消耗性陽極の何れか一方のみを用い
た同様の装置の電力消費とを比較した。実験ベンチ系の
代表的電力消費を、比較目的のため第８表に示す。結合
系と非消耗性陽極系とを比較した。この各非消耗性陽極
系においで、非消耗性陽極を陰極性被加工物から９，５
■離して位電し丸。又、結合系と消耗性陽極系とを比較
した。第８表に示すように、結合陽極は、倒れか一方の
陽極系よりも多くの電力を必要としていない。

さらに、高陰極電流密度において、結合陽極系の電力消
費は、非消耗性陽極系の電力消費以下である。消耗性陽
極と非消耗性陽極との間の電位差を４−ルト増加させる
ために、結合陽極系は２００及び４００ワツト（６〜８
％）の間の電力増加を必要とした。

この例は、本発明の結合系は非消耗性陽極単独系より多
くの電力を必要としないことを、示している。

実例Ｘ この例においては、実例Ｉの試験装置の結合陽極系によ
り生成され九亜鉛付着の一様性を、消耗性陽極のみを用
いて生成された被覆の場合のそれと比較し九。非消耗性
陽極組立体を取除い九試験装置を用いて亜鉛がメッキさ
れたときには、溶解が起こるＫつれて消耗性陽極は非一
様の輪郭となり、２９−の厚変化を伴う非一様被覆を生
成する。

本発明に従って非消耗性陽極組立体を挿入すれば、最大
厚と最小厚との差がわずか８．３％の厚変化である被覆
が生成された。

実例■ この例においては、実例Ｉの試験装置を用いて、非消耗
性陽極組立体の代わシに穿孔し九絶縁グラスチックシー
トを利用した。それによシ、非消耗性陽極が電流拡散器
としてのみ機能するか否かを決定するためである。グラ
スチックシートを用いて生成された被覆は、結合陽極系
を用いた実例Ｘの８．３−変化に比べ、２０％の厚変化
を有した。

この例は、本発明の結合した非消耗性／消耗性陽極系の
利点を示している。

実例■ この例では、付着被覆厚の最大最小間の変化を、陽極間
間隔及び陽極・陰極間隔の関数として測定した。実例Ｉ
の試験装置を用いて、各陽極及び陰゛極の間隔を第９表
に示した。

この例は、電極間隔が付着分布の一様性を著しく変化さ
せなかったことを、示している。

これまで特定の好適形態をもって本発明を説明してきた
けれども、好適形態の開示は単なる例示であって、本発
明の真意及び範囲を外れることなしに数多くの変化が表
され得ることを理解すべきである。

第　　　９　　　表 陽極間　　非消耗性陽極−被覆厚変化 ３．２　　　　　９．５　　　　　　　３．４３．２　
　　　１９．０　　　　　　　２．３９．５　　　　　
９．５　　　　　　　３．４

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組入れたメツキラインの概略図であ
る。 第２図は、第１図のメツキラインに組入れられた水平電
気メッキ槽の拡大概略図である。 第３図は、第２図のメッキ槽の構造配置を示す部分的斜
視図である。 第４図は、被加工物条片及びマスキングプレートの部分
断面図である。 第５図は、鉛直電気メッキ槽の概略図である。 〔主要符号の説明〕 ｌＯ・・・メツキライン　　　　　１２・・・条片１４
・・・メッキ部位　　　　　　１５・・・消耗性陽極組
立体１６・・・非消耗性陽極組立体　　１７・・・電気
メツキ溶液１Ｂ・・・繰出リール　　　　　　２０・・
・溶接部位２２・・・抵抗抑制ロール　　　　２４・・
・条片軌道制御部２６・・・酸洗浄８　　　　　　　　
２ｓ・・・スクラｚ？−／ＩＪンスステーション３０・
・・軌道監視ステーション　３２・・・条片調節部位３
４・・・金属イオン回収ステーション３６・・・リンス
ステーション　　３８・・・乾燥ステーション４０・・
・被覆重量ステーション　４２・・・プラシヮイグ４４
・・・出口抑制ロール　　　　４６・・・巻取り−ル４
８・・・出口剪断機　　　　　　５ｏ・・・槽５２・・
・接触ローラ　　　　　　５４・・・駆動ローラ５６・
・・消耗性陽極電源　　　　５８・・・非消耗性陽極電
源６４・・・補給溜め　　　　　　　６６・・・４ング
６７・・・ステム・譬イグ　　　　　６８・・・導管　
　“６９・・・開口　　　　　　　　　７ｏ・・・流体
回帰導管８０・・・１次メッキ流路　　　　８２・・・
非消耗性陽極８６・・・メッキ溶液通過開口　　８８・
・・非導電フレーム９０・・・接続棒　　　　　　　　
９２・・・消耗性陽極９４・・・２次メッキ流路　　　
　９６・・・非導電フレーム９７・・・ステム／臂イｆ
　　　　　　９８・・・接続棒　−９９°゛°開口　　
　　　　　　　１００・・・槽容器１０２・・・消消耗
性亜鉛陽極　　１０４・・・非消耗性鉛陽極１０５・・
・絶縁ホルダー　　　　１０６・・・陰極性被加工物１
０８・・・ｙｌン７＃　　　　　　　１１０・・・分配
マニホルド１１２・・・チェンパ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電解槽内で陰極性被加工物の少なくとも一面を電気
   メッキするための装置であって：ａ）被加工物の位置を
   決定する構造体；ｂ）被加工物メッキ位置との隔置関係
   に位置され、これらの間の１次メッキ流路を部分的に画
   成する非消耗性陽極； ＠）消耗性陽極を支持するために被加工物位置から隔置
   関係にあり１次メッキ流路の外側に位置され、これらの
   間の２次メッキ流路を■成する消耗性陽極支持体； たして被加工物と陽極の各々との間の電気メツキ電流を
   可能にするための流体供給手段：並びに ・）被加工物と陽極の各々との間に直流電位を印加し、
   被加工物と非消耗性陽極′との間の直流電位を消耗性陽
   極と被加工物との間のそれよりも高くないようにする九
   めの電源；から成る装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって： 非消耗性陽極のメッキ表面が被加工物位置と爽質的千行
   く位置され； 且つ 非消耗性陽極が隔置された複数の開口を有する； ところの装置。 ３、特許請求の範囲第１又は２項に記載された装置であ
   って： 電源が、非消耗性陽極と陰極性被加工物との間の直流電
   位よりも高い直流電位を被加工物と消耗性陽極との間に
   供給するようＫされている； ところの装置。 ４、％許請求の範囲第１又は２項に記載された装置であ
   って： 流体供給手段が、電気メツキ溶液を両メッキ流路内で循
   環するようにされている；ところの装置。 ５．４Ｉ許請求の範囲第１．２又は４項に記載され九装
   置であって：さらに 消耗性陽極に加えて電気メツキ溶液中の金属メツ中イオ
   ンを補給するための補給手段；から成る装置。 ６、電解槽内で陰極性被加工物の少なくとも一面を電気
   メッキするための方法であり、電解槽が、メッキすべき
   被加工物表面との隔置関係にある非消耗性陽極を有し、
   それらの間の１次メッキ流路を画成し、さらに被加工物
   との隔置関係にあシ１次メッキ流路の外側に位置された
   消耗性陽極を有し、そして消耗性陽極と被加工物との関
   に２次メッキ流路が画成されているところの方法であっ
   て： ａ）金属メツキイオンを含有する電気メッキ５ｅｔｓつ
   て１次及び２次メッキ流路を実質的に充填する段階； ｂ）被加工物と前記陽極の各々との関に直流電位を印加
   することにより、被加工物と該陽極の各々との間に電気
   メツキ電流を確立する段階；並びに ＠）被加工物と非消耗性陽極との間の直流電位を消耗性
   陽極と被加工物との間の電位よりも高くない値に維持し
   たｔま、被加工物表面をメッキする段階； から成る方法。 ７、銅被加工物の表面をメッキするための電気メツキ組
   立体であって： １）メッキ処理中の被加工物の設定位置を決定する構造
   体； ｂ）被加工物との近接関係に位置され、被加工物位置に
   向いていて外形が被加工物の外形に対応している狭量を
   有する、非消耗性陽極組立体； から成シ、以て被加工物及び非消耗性陽極表面がメッキ
   処理中に所定の隔置関係にあって、所望の電流密度が被
   加工物に亘って維持されることができ；さらに Ｃ）メッキ溶液を収容するチェ７・々を画成し非消耗性
   陽極組立体を含む構造体であり、該チェ７・臂が非消耗
   性陽極表面を貫通する開口を通じて被加工物位置との流
   体連通関係にある、ところの構造体； ｄ）　　１！液へと補給イオンを供給しメッキ操作に参
   −するために、チェンバ内に吊下された消耗性陽極；並
   びに ＠）消耗性陽極及び非消耗性陽極の両方に接続され、メ
   ッキすべき被加ニーと消耗性陽極との間の電位を少なく
   とも非消耗性陽極と被加工物との閣の電位と同じ高さに
   維持するようにされている、電源； から成る電気メツキ組立体。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された組立体であって
   ： 電源が、消耗性陽極と被加工物との間の電位を非消耗性
   陽極と被加工物との間の電位よりも高く維持するように
   されている； ところの組立体。 ９、特許請求の範囲第７項に記載された組立体であって
   ： 前記非消耗性陽極表面が、被加工物上方にありほぼ水平
   である； ところの組立体。 １０、　　特許請求の範囲第７項に記載された組立体で
   あって： 前記非消耗性陽極表面が、被加工物下方にありほぼ水平
   である； ところの組立体。 １１、特許請求の範囲第７項に記載された組立体であっ
   て： 非消耗性陽極表面が、水平でない方向に向いている； ところの組立体。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された組立体であ
   って： 非消耗性陽極表面が、実質的に＠直でめる；ところの組
   立体。 １３．亜鉛又はその類似物をもって銅被加工物の表面を
   メッキするための方法であって： ａ）被加工物との隔置関係に非消耗性陽極を位置づゆて
   、非消耗性陽極の表面が被加工物のメッキすべき表面に
   向けられ該被加工物表面との所定の空間的関係に維持さ
   れるようにし、所望且つ所定の電流密度が前記被加工物
   表面に亘って達成され得るようにする工程；ｂ）被加工
   物から隔置したチェンバ内に消耗性陽極を位置づけて、
   非消耗性陽極の壁が消耗性陽極と被加工物表面との間に
   あり当該非消耗性陽極表面によシ画成されるようにする
   工程； Ｃ）メッキ溶液を前記チェンバへと流し、前記非消耗性
   陽極壁内の開口を通して被加工物と接触させる工程； ｄ）充分な量の溶液流を維持して、非消耗性陽極とメッ
   キすべき被加工物表面との間の空間の少なくとも一部を
   実質的に維持し、消耗性陽極が前記溶液内に少なくとも
   部分的に浸漬されるよう維持する工程； ＠）溶液から被加工物へと金属イオンを付着させるため
   に、非消耗性陽極と被加工物との間に−のメッキ電位を
   、消耗性陽極と被加工物との関に他のメッキ電位を維持
   する工程；並びに ｆ）メッキ処理遂行のときに前記他のメッキ電位を少な
   くとも前記−のメッキ電位と同じ高さに維持する工程； から成る方法。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された方法でおっ
   て： 前記他の電位が前記−の電位よりも高く維持される； ところの方法。 １５、　　特許請求の範囲第１３項に記載された方法で
   あって： 被加工物表面と非消耗性陽極表面とが一様に離れている
   ； ところの方法。