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JP3236702B2 - めっきイオン源粉末の連続式溶解装置 - Google Patents
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JP3236702B2 - めっきイオン源粉末の連続式溶解装置 - Google Patents

めっきイオン源粉末の連続式溶解装置

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JP3236702B2 JP12906093A JP12906093A JP3236702B2 JP 3236702 B2 JP3236702 B2 JP 3236702B2 JP 12906093 A JP12906093 A JP 12906093A JP 12906093 A JP12906093 A JP 12906093A JP 3236702 B2 JP3236702 B2 JP 3236702B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気めっきにおける
めっきイオン源粉末の連続式溶解装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電気めっきは、めっきによって消費され
たイオンの補給方法によって、めっきされる金属からな
る溶解性の陽極を用いる方法と、不溶性の陽極を用いる
一方めっきされたイオンは別途補給する方法とに大別さ
れる。前者の方法は通電により陽極が消耗するため、し
ばしばめっき浴槽内の陽極を交換する必要があって不利
な点が多いことから、後者の不溶性陽極を用いる電気め
っき処理が採用される傾向にある。
【0003】この不溶性陽極を用いる電気めっきでは、
消費した金属イオンを随時補充する必要があり、そのた
め例えば電気亜鉛めっきにおいては、めっき液への亜鉛
分の補給を水酸化亜鉛、炭酸亜鉛又は酸化亜鉛の単独使
用あるいは併用によって行っている(特開昭50-85531号
公報)。とくに酸化亜鉛を用いる場合には、予め水に分
散させてからめっき液に投入することにより、その塊状
化(ママコ)の発生を防止している(特公昭58-13639号
公報)が、かような処理を施してもなお、以下に述べる
ような問題があった。
【0004】(1) 酸化亜鉛を水に分散させてめっき液に
投入した場合には、溶解システムとしての水バランスが
崩れるおそれがあるため、水分除去手段としてエバポレ
ータが必要となる。 (2) 上記のような分散処理を行う際には、酸化亜鉛を粉
砕する機能を持つホモジナイザー等の高価な高速攪拌機
が必要となる。 (3) 上記のようにして分散処理を行った酸化亜鉛をめっ
き液中に供給した場合、めっき液中で酸化亜鉛の凝集・
成長による難溶解性の固形物が生成し、溶解速度が低下
するだけでなく、酸化亜鉛の歩留が低下する。 (4) めっき液には鋼板から溶出した鉄イオンが含まれて
いるが、めっき液のpHが 2.1を超えて高くなると、こ
の鉄イオンが水酸化物として酸化亜鉛の表面に生成し、
酸化亜鉛の溶解を妨げる。 (5) ろ布でろ過すると、難ろ過性の物質(水酸化亜鉛等
からなる物質)が生成する。 (6) 酸化亜鉛は溶解速度が遅く、溶解条件が満足された
状態でも、完全溶解には7分以上の時間が必要とする。
【0005】図1に、酸化亜鉛の溶解性について調査し
た実験結果を示す。実験は、1m3のめっき液(pH:1.7
5)が入った溶解槽に、酸化亜鉛粉末をそれぞれ6kg,
8kg, 10kg投入し、攪拌溶解したものである。その結
果、酸化亜鉛粉末の投入量が8kg/m3以下であれば溶解
性は良好で、溶解開始5分後には95%以上が溶解し、7
分後には完全に溶解することが判明した。この点、投入
量が10kg/m3になると溶解性はかなり低下するものの、
7分後にはほぼ完全に溶解することが判明した。従っ
て、酸化亜鉛粉末を完全に溶解するには、溶解槽内で7
分以上滞留させる必要があるわけである。
【0006】なお、出願人会社は先に、特開昭62-27598
号公報にて、遠心分離機及び/又はろ過機を使用した金
属亜鉛粒の溶解方法を提案したが、金属亜鉛と酸化亜鉛
とでは溶解特性に大きな違いがあるため、この技術をそ
のまま流用しただけでは、酸化亜鉛を効率良く溶解する
ことはできない。
【0007】また、不溶性陽極を用いる鉄又は鉄系合金
電気めっきにおいては、めっき液中のFe2+イオンが極め
て不安定で、例えばめっき液中の残存酸素や陽極表面で
の電極反応によりFe2+イオンは容易に酸化されてFe3+
オンとなる。このFe3+イオンは析出効率の低下などの弊
害を招くため、めっき液中における濃度を極力低くする
ことが必要とされる。従って、この種の電気めっき処理
においてはFe3+イオンの還元が不可欠とされる。
【0008】鉄系めっき液のFe3+をFe2+へ還元させる方
法として、めっき液中に鉄粉を添加し、溶解・還元させ
る方法がある。この酸化還元反応には、竪型溶解槽が用
いられ、例えば特開平3−2399号公報に開示のような方
法が知られている。しかしながらこの方法では、竪型溶
解槽内に滞留する未溶解鉄粉がそのまま系外へ流出する
ために、配管やポンプ等が損傷を受けるという問題があ
った。また下流のろ過工程に残渣が混入し、スラッジの
処理が難しくなるという問題もあった。とくにめっきの
操業条件に合せて、溶解槽の通液量を増大させた場合
に、この傾向が著しい。
【0009】一方、特開昭59−126799号公報には、溶解
槽からキャリーオーバーする未溶解残渣を回収して溶解
槽へ戻す方法が開示されている。しかしながら上記の方
法には、以下に述べるような問題を残していた。 (1) 反応槽からキャリーオーバーされる未反応金属粉
(粒)の回収装置について具体的な方法が述べられてい
ない。 (2) 未反応鉄粉の割合が0%となるまでに60分間もの長
時間を要し、連続式電気めっきにおいて操業上問題とな
るFe3+イオンの還元所要時間が長くなることから、品質
不良発生等を招くおそれがある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の諸
問題を有利に克服したもので、めっきイオン源粉末の未
溶解分のめっき液への混入を極力回避すると共に、その
溶解を促進することにより、格別大がかりな装置の必要
なしに、迅速かつ低コストで所望濃度のめっき液を供給
できるめっきイオン源粉末の連続式溶解装置を提案する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、攪
拌機能をそなえるめっき液の溶解槽、めっきイオン源粉
末の供給装置、該粉末の未溶解分とめっき液とを分離さ
せるサイクロン、めっき液を溶解槽からサイクロンへ送
給するポンプ及び管路、並びに該サイクロンにて分離し
ためっきイオン源粉末の未溶解分を溶解槽へ戻す管路か
ら成ることを特徴とするめっきイオン源粉末の連続式溶
解装置である。
【0012】図2に、この発明に従う連続式溶解装置の
好適例を模式で示す。図中番号1はめっき液を収容する
竪型溶解槽、2はモーター、3は攪拌翼、4はめっきイ
オン源粉末の供給装置、5はそのホッパ、6はサイクロ
ンであり、7は送液ポンプ、8は竪型溶解槽中のめっき
液を送液ポンプ7を介してサイクロン6へ送給する管
路、そして9がサイクロン6で分離しためっきイオン源
粉末の未溶解分を溶解槽へ戻す管路である。。この発明
では、竪型の溶解槽1からめっき液を送液ポンプ7に導
き、この送液ポンプ7で圧力を上昇させてめっき液をサ
イクロン6へ供給する。サイクロン6では、旋回流を発
生させ、めっき液より比重が重いめっきイオン源粉末の
未溶解分は下方へ流れ落として竪型溶解槽1へ戻す一
方、めっき液は上方へ流し、次工程へ供給する。
【0013】ここに、上記装置の有効活用のためにはサ
イクロンの分離機能を確実なものとすることが重要であ
る。この点に関する発明者の調査によると、酸化亜鉛粉
末の粒径が約50μm 以下であれば、めっき液中で特に攪
拌することなく溶解することが判明した。従って、サイ
クロンとしては、5μ−50%除去(50μ−100 %除去に
相当)以上の性能が必要である。
【0014】
【作用】この発明装置は、上述したような極めてシンプ
ルな設備構成でめっき液中の未溶解分を簡便に分離で
き、また、未溶解分を効率良く竪型溶解槽へ戻し得る。
また、サイクロン内は極めて速い液流動が生じているこ
とから、めっきイオン源粉末はその溶解が促進され、例
えば酸化亜鉛の場合、約50μm 以下の細粒は容易に溶解
する。他方、めっきイオン源粉末として鉄粉を用いた場
合には、Fe3+の還元効率が格段に上昇する。しかも溶解
槽への通液量が増大したときでも、めっきイオン源粉末
は、ポンプ−管路−サイクロン−槽と環流するので、キ
ャリーオーバーすることがない。さらに未溶解分を竪型
溶解槽系外へ流出させることがないので、各配管やポン
プ等を損傷させることがなく、従って溶解装置の長寿命
化にも寄与する。
【0015】
【実施例】
実施例1 図2に示したような、この発明に従う連続式溶解装置及
びこの発明装置のようなサイクロンを備えていない従来
装置を用いて、以下の要領で鉄粉の溶解・還元を行っ
た。なお使用した竪型溶解槽及びサイクロンの有効容量
はそれぞれ、以下のとおりである。 竪型溶解槽の有効容量:15 m3 サイクロンの有効容量: 0.1 m3 なおこの発明装置では、竪型溶解槽1ヶに対し、ポンプ
は揚程:35m、流量180 m3/hのものを1台、またサイク
ロンは3台設置した。
【0016】さて従来装置を用い、次の条件で鉄粉の溶
解還元を行ったところ、以下の結果が得られた。 竪型溶解槽内への鉄粉投入量:172 g/h 竪型溶解槽内におけるめっき液のpH=2.1 竪型溶解槽内へ還元した未溶解鉄粉量:0.438 kg/m3 すなわち、サイクロンを用いなかった場合には、未溶解
鉄粉 0.438 kg/m3が系外へ流出したのである。
【0017】これに対し、鉄粉投入量、pHは同じ条件
として、この発明装置を用いた場合には、 竪型溶解槽内の未溶解鉄粉量:0.476 kg/m3 サイクロンろ過液中の未溶解鉄粉量:0.004 kg/m3 サイクロン戻りろ過液中の未溶解鉄粉量:0.947 kg/m3 サイクロンへのめっき液供給量:180 m3/h となり、系外への未溶解鉄粉の流出を最小限に抑えられ
た。また、Fe3+の還元効率が上昇したため、めっき液量
150 m3/h 中のFe3+濃度を常に3 g/m3 程度に抑えら
れ、鉄粉消費量も 180 kg/h から 115 kg/h まで削減で
きた。
【0018】実施例2 次に、図3に示すこの発明に従う連続式溶解装置及び図
4に示す従来装置を用いて、酸化亜鉛粉末の溶解を行っ
た。各図中、構成の骨子は前掲した図2と共通するので
共通の番号を付して示し、図中、番号10はめっき液循環
タンク、11は送液ポンプ、12は清浄めっき液送液配管、
そして13がオーバーフロー配管である。
【0019】図3に示したこの発明に従う連続式溶解装
置では、ホッパー5から供給装置4で切り出した酸化亜
鉛粉末を溶解槽1に供給する。一方、めっき液は、めっ
き液循環タンク10から送液ポンプ11で溶解槽1に供給さ
れる。この溶解槽1では、めっき液と酸化亜鉛粉末をモ
ーター2及び攪拌翼3からなる攪拌装置で攪拌溶解す
る。またサイクロン6には、送液ポンプ7で昇圧された
めっき液を供給し、このサイクロン6で酸化亜鉛が除去
された清浄なめっき液は清浄めっき液送液配管12を介し
てめっき液循環タンク10に戻される。一方、サイクロン
6で分離された酸化亜鉛の未溶解分スラリーは戻し管路
9で溶解槽1に戻される。この結果、酸化亜鉛は溶解完
了まで溶解槽1に滞留することとなる。
【0020】一方、図4に示した従来装置では、図3の
場合と同様にして、酸化亜鉛粉末及びめっき液を溶解槽
1に供給し、この溶解槽1で攪拌溶解するが、この時、
溶解槽1に供給されためっき液は順次オーバーフローと
して、オーバーフロー配管13によりめっき液循環タンク
10に戻される。ここに、溶解槽1内における酸化亜鉛の
滞留時間を決定するものは、溶解槽1の容積と送液ポン
プ11によって供給されるめっき液量である。工業的規模
において酸化亜鉛を溶解する場合、前掲図1に示した結
果からして、30〜50m3の溶解槽が必要となるが、かかる
溶解槽は非現実的で、実際には20m3程度であるので、未
溶解の酸化亜鉛が溶解槽1から流出し、めっき液循環タ
ンク10内でスラッジとなって残留する。
【0021】かかるスラッジがめっき槽に送られると、
製品に付着して品質が劣化する等のトラブルが生じるの
で、その回避策として、溶解槽1からめっき液循環タン
ク10に至る途中にクッションタンクを設け、めっき液循
環タンク10への酸化亜鉛の持ち込みを防止する試みがあ
るが、この場合には酸化亜鉛の歩留り低下を余儀なくさ
れる。またろ過式のフィルターを用いた酸化亜鉛の回収
も試みられたが、この場合には前述したとおり、ろ布状
で難ろ過性の物質が生成されるので、工程的に利用でき
ないのが実情である。
【0022】さて、上記した図3及び図4に開示した各
溶解装置を用い、サイクロンにおける分級条件を5μ−
50%(50μ−100 %)除去として酸化亜鉛粉末の溶解を
実施したところ、従来装置を用いた場合は、溶解歩留り
が84%にすぎず、また液循環タンク内にスラッジが堆積
したのに対し、この発明装置を用いた場合には、溶解歩
留りが95%以上で しかもめっき液の清浄度は極めて良
好であり、従って液循環タンク内におけるスラッジの堆
積も見られなかった。
【0023】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、迅速かつ簡
便にめっきイオン源粉末の未溶解分を回収できるだけで
なく、その溶解を促進することができるので、格別大が
かりな装置の必要なしに低コストでめっきイオン源粉末
の溶解を図ることができる。また未溶解分の系外への流
出を最小限に抑制できるので、めっきイオン源粉末の歩
留り向上のみならず、溶解装置の寿命延長を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】攪拌時間と酸化亜鉛粉末の溶解率との関係を示
したグラフである。
【図2】この発明に従う好適連続式溶解装置の模式図で
ある。
【図3】実施例で使用したこの発明に従う好適連続式溶
解装置の模式図である。
【図4】従来の連続式溶解装置の模式図である。
【符号の説明】
1 竪型溶解槽 2 モーター 3 攪拌翼 4 めっきイオン源粉末の供給装置 5 めっきイオン源粉末ホッパ 6 サイクロン 7 送液ポンプ 8 管路 9 戻し管路 10 めっき液循環タンク 11 送液ポンプ 12 清浄めっき液送液配管 13 オーバーフロー配管
フロントページの続き (72)発明者 池永 孝雄 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 水田 有 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 中野 浩 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平4−217947(JP,A) 特開 平4−88200(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 21/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 攪拌機能をそなえるめっき液の溶解槽、
    めっきイオン源粉末の供給装置、該粉末の未溶解分とめ
    っき液とを分離させるサイクロン、めっき液を溶解槽か
    らサイクロンへ送給するポンプ及び管路、並びに該サイ
    クロンにて分離しためっきイオン源粉末の未溶解分を溶
    解槽へ戻す管路から成ることを特徴とするめっきイオン
    源粉末の連続式溶解装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、めっきイオン源粉末
    が酸化亜鉛粉末である連続式溶解装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、サイクロンを
    5μ−50%(50μ−100 %)除去以上の分級仕様とした
    連続式溶解装置。
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KR101695109B1 (ko) * 2012-07-03 2017-01-10 제이에프이 엔지니어링 가부시키가이샤 밸러스트수 처리 장치
MX2024011397A (es) * 2022-03-18 2024-09-23 Jfe Steel Corp Metodo de circulacion de solucion de galvanoplastia a base de hierro, metodo de fabricacion de solucion de galvanoplastia a base de hierro y metodo de fabricacion de lamina de acero galvanizado por inmersion en caliente aleado.

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