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JPH0322480B2 - - Google Patents
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JPH0322480B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0322480B2
JPH0322480B2 JP7018087A JP7018087A JPH0322480B2 JP H0322480 B2 JPH0322480 B2 JP H0322480B2 JP 7018087 A JP7018087 A JP 7018087A JP 7018087 A JP7018087 A JP 7018087A JP H0322480 B2 JPH0322480 B2 JP H0322480B2
Authority
JP
Japan
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zinc
ions
plating bath
alloy plating
amount
Prior art date
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Expired
Application number
JP7018087A
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Japanese (ja)
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JPS63238300A (en
Inventor
Yoshio Shindo
Fumio Yamazaki
Kenji Inada
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7018087A priority Critical patent/JPS63238300A/en
Publication of JPS63238300A publication Critical patent/JPS63238300A/en
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  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、連続電気めつきラインにおいて不溶
性陽極を用いてZn−Ni系合金めつきを製造する
際のZn−Ni系合金めつき浴への亜鉛の補給方法
に関するものである。 (従来の技術) 近年、自動車、家電製品等の耐食性向上の要求
に対し、種々の電気亜鉛めつき鋼板が開発、実用
化されている。この内、Zn−Ni系合金電気めつ
き鋼板は、その優れた耐食性の故に、自動車用途
を中心に需要増が著しい。こうした需要増に対処
するためには、高電流密度下、高ラインスピード
下でめつきを行なう高速めつき法が必須である。
高速めつき法においては、陽極交換の必要性が無
いことから、可溶性陽極よりも、不溶性陽極を用
いる方が有利であるが、不溶性陽極を用いる場合
には、めつきにより消費される金属イオンを連続
的に補給する必要がある。 めつきの高速化に伴い、めつき浴中の金属イオ
ンの消費速度が比例的に大きくなるため、金属イ
オンの補給を円滑に行ない、浴組成の変動を極力
抑制していくことは、品質制御上、極めて重要に
なる。 特に、Zn−Ni系合金めつきの耐食性は、めつ
き層中のNi含有率に大きく依存するため、Ni含
有率を所定範囲内におさめるべく、金属イオンの
迅速補給によりめつき浴中の金属イオン濃度を一
定範囲内に保つことは重要課題である。 不溶性陽極を用いる酸性電気めつき浴における
金属イオンの補給方法としては、次の2つの方法
が一般的である。すなわち (イ) めつき金属を塩基性炭酸塩の如き、可溶性薬
品の形でめつき液に溶する方法。 (ロ) 金属をめつき液と直接接触させることによ
り、めつき金属を溶解する方法。 (イ)の方法は(ロ)の方法に比較して溶解性がすぐれ
ており、容易にめつき金属イオンを生成すること
が可能である反面、コストが高いという欠点があ
る。一方、(ロ)の方法はコストが安いが溶解性が劣
る欠点がある。 そのため、(ロ)の方法を用いる場合には、金属と
めつき液との接触面積、すなわち、溶解面積を大
きくするために、粉末状、粒状、シヨツト状など
できるだけ表面積を大きくした形状のものが利用
される。又、電気亜鉛めつき浴への金属亜鉛の溶
解性を促進させる方法としては、特開昭55−
32701の如く、亜鉛や亜鉛合金をステンレスと接
触させる方法、特開昭61−600あるいは、特開昭
61−3900の如く、金属亜鉛として粒径2〜4mmの
シヨツト状のものを用い、亜鉛めつき浴中に微量
のNiイオンあるいはFeイオンを存在させる方法
が開示されている。これらの方法は、以下の考え
方に基づいている。 金属が酸性溶液中に溶解する場合、その陰極反
応として次式の反応による水素の発生が不可欠で
ある。 H++e-=1/2H2 この反応が起こる電位は、反応が起こる電極面
により大きく影響を受ける。このため、水素過電
圧の大きい金属程溶解し難い。亜鉛の水素過電圧
はかなり大きい方に属しており、このため亜鉛の
電気亜鉛メツキ浴への溶解速度が小さいものと考
えられる。ちなみに、陰極電流密度=10- 3A/
cm2、1N−Hcl、室温での亜鉛の過電圧は0.85であ
り、SnやCdと並んで非常に高い水準にある。そ
こで、金属亜鉛に、ステンレス、Ni、Fe等亜鉛
より貴な電位を持ち且つ水素過電圧の小さな金属
を接触・供存させることにより、電気亜鉛メツキ
浴への溶解速度を大きくなしえたものである。 ところで、Zn−Ni系合金めつき浴の場合には、
ZnイオンとNiイオンを補給する必要があるが、
何れも金属による溶解補給は困難とされ、可溶性
薬品で補給する方法が一般的である。これは次の
理由による。金属亜鉛の場合には、その溶解に伴
つて亜鉛表面上に、Niが置換析出して、亜鉛表
面がNiにより被覆されていくため、金属亜鉛の
溶解性を確保できなくなる。金属ニツケルの場合
には、アノードとして電気的に溶解させる場合を
除くと、通常化学的には溶解しえない。このよう
なことから、Zn−Ni系合金めつき浴への金属の
溶解補給に関しては、より可能性の高いと思われ
る亜鉛の場合でさえも、従来技術はないのが現状
である。 (発明が解決しようとする問題点) 金属亜鉛の溶解に関する従来技術は、何れも異
種金属を利用して亜鉛の水素過電圧を下げ、亜鉛
溶解の対反応である水素発生を促進させることに
より、金属亜鉛の溶解性を向上させようとするも
のである。しかし、Zn−Ni系合金めつき浴の場
合には、金属亜鉛が溶解する際、置換析出しやす
いNiイオンを多量に含有しているため、亜鉛め
つき浴に金属亜鉛を溶解補給する場合とは全く様
相が異なる。 Zn−Ni系合金めつき浴への金属亜鉛の溶解性
は、溶解のごく初期においては良好であるが、次
第に低下し、極端な場合には、溶解は全く停止し
てしまう。すなわち、溶解のごく初期において
は、、金属亜鉛上に析出した微量のNiにより、特
開昭61−600、61−3900に記述されている如く、
亜鉛の水素過電圧が減ぜられて、良好な亜鉛溶解
性が得られるが、Niの析出が進行すると、金属
亜鉛とめつき浴との接触面積が低下していき、そ
れに伴つて、金属亜鉛の溶解性も低下してしま
う。 Niに被覆されて溶解性の低下した金属亜鉛を
新しい金属亜鉛と交換しつつ、金属亜鉛の溶解量
を確保していくことは物理的には可能であるが、
多量の金属亜鉛が必要なこと、置換析出による
Niイオンの消費量が増大すること、などのため
に、多大な費用が必要となり、安価な金属亜鉛を
利用するというメリツトが全く失なわれることに
なる。 このような理由から、これまで、Zn−Ni系合
金めつき浴への金属亜鉛溶解による亜鉛補給は、
コスト的には極めて有利ではあるものの、溶解性
を保証しえないため、実現するには至らなかつ
た。 本発明は、Zn−Ni系合金めつき浴への金属亜
鉛溶解における、Niの置換析出による溶解の妨
害という根本的な問題を解決しようとするもので
ある。 (問題点を解決するための手段) 本発明者らは、前記実情に鑑み、Zn−Ni系合
金めつき浴への金属亜鉛の溶解方法について種々
検討を行なつた。その結果、Zn−Ni系合金めつ
き浴中の遊離硫酸濃度を10〜20g/とし、か
つ、Coイオンを0.5〜5g/存在させることで、
初期の目的を達成し得ること、及び、Fe3+イオ
ンや、モリブテン酸を微量添加することにより、
より一層確実な亜鉛溶解性を保証しうることを見
出した。 本発明者らは、まず遊離硫酸濃度が亜鉛の化学
的溶解に大きく影響することに着目し、Zn−Ni
合金めつき浴の遊離硫酸濃度を変えて、金属亜鉛
の溶解性を試験した。試験条件は、以下の通り
で、溶解液としては不溶性陽極を用いて、高速め
つきを行う場合の一般的な組成のZn−Ni合金め
つき浴を用いた。 1 溶解液基本条件 基本構成 ZnSO4・7H2O 200g/(Znイオ
ン:46g/) NiSO4・6H2O 200g/(Niイオン:45
g/) Na2SO4(無水) 50g/ 遊離硫酸 5〜30g/ 液温度 50〜60℃ 液 量 1 2 金属亜鉛の性状 電解精製亜鉛板 50mm×50mm、約30g 化学成分 Fe:15ppm、Pb:10ppm、Cb:
6ppm 3 試験方法 溶解液1をビーカーに入れ、これを恒温水
槽により50〜60℃に保持しながら、これに金属
亜鉛板を投入し、30分間隔で、金属亜鉛板の溶
解量を調べた。 なお、溶解時間は、5時間とし、金属亜鉛溶
解中はPH変化を伴うので、硫酸を連続補給して
液PHを初期値に保つた。又、撹拌は行なわなか
つた。 結果を第1図に示す。 図中、実線1〜3は基本組成のZn−Ni合金め
つき浴を用いて遊離硫酸濃度を変化させた時の金
属亜鉛の溶解性を示す、実線1は遊離硫酸5g/
、2は、10g/、3は20g/の場合を示
す。金属亜鉛の溶解量は、明らかに遊離硫酸濃度
が高い程大きい。 しかし、溶解時間と共に、次第に減少し、特に
遊離硫酸5g/の場合には、2〜3時間で亜鉛
溶解は停止してしまう。一方、10,20g/の場
合には、初期に比べると溶解量は減じるものの、
溶解は停止することなく継続される。 これらの現象はNiが置換析出していくことに
よる溶解面積の減少に起因する。金属亜鉛面上に
置換析出するNi量及びこの形態を調べると、溶
解量が減少し始める時点までは、Ni量は増加し
ていくが、その後は遊離硫酸濃度にかかわらず2
〜3g/m2の間で落ちつくこと、及び、その形態
は遊離硫酸5g/では、緻密な金属Niであり、
遊離硫酸10g/以上では、ポーラスでクラツク
の多い金属NiとNi酸化物の混合体であることが
わかつた。金属亜鉛の溶解性との関係で見れば、
遊離硫酸5g/の場合には、不溶性の緻密な金
属Niで金属亜鉛が被覆されるため、数時間で溶
解が停止するが、遊離硫酸10g/以上では、
Ni析出物はポーラスでクラツクが多いため、亜
鉛溶解は継続されるものと考えられる。更に、遊
離硫酸濃度が高い程、Ni析出物は可溶性のNi酸
化物主体となるため、析出したNiが再溶解して、
新たな金属亜鉛面が出現し、結果的に亜鉛溶解量
は大きいと考えられる。 これらの結果から、Zn−Ni系合金めつき浴へ
の金属亜鉛の溶解は、遊離硫酸濃度を10g/以
上とすれば、継続されることがわかつたが、Ni
析出により溶解速度が低下していくという問題を
解決するまでには至らず、実用的ではない。 初期の溶解性を継続して、確保する目的で、更
に研究を進めたところ、Coイオンの添加が極め
て有効であることを見出した。第1図の破線4〜
6は、基本浴にCoイオンをCoSO4・7H2Oの形
で、2g/添加した時の、金属亜鉛の溶解量を
示したものである。破線4の遊離硫酸5g/の
場合には、左程効果が見られないが、破線5,6
の10,20g/の場合には、亜鉛溶解量は、時間
が経過しても初期に近いレベルに維持され、Co
イオン添加の効果は、Coイオン無しの実線2,
3と比べてもわかるように明らかである。Coイ
オンを添加した場合の、金属亜鉛上のNiの析出
形態を調べると、Coイオン無しの場合に比べて、
更にクラツクの多いポーラスな析出物となつてお
り、可溶性のNi酸化物の比率も高いものである
ことがわかつた。 このような形態をとるNi析出物は、金属亜鉛
の溶解をもはや妨害する障害とはなりえないと推
定される。このように、遊離硫酸10g/以上と
いう条件にCoイオン添加を組合せることにより、
金属亜鉛の溶解速度低下という問題は解決され、
実用的なものとなる。 次に、金属亜鉛の完全溶解を確認するために
Coイオンを添加した査本浴を使つて長時間の溶
解試験を行なつた。遊離硫酸10g/以上の場合
は、約30gの金属亜鉛は完全に溶解消失したが、
沈降性の残渣が極微量残つた。この残渣は、十分
に酸化されなかつた未溶解のNi析出物の微小片
であり、撹拌(300ppm)を加えることにより次
第に分解消失していくものであつた。 しかし、実操業下でこれが万一蓄積していく
と、Zn−Ni系合金めつき浴中のNiイオン量が減
じる恐れがあり、Ni薬品の投入量の増加という
新たな問題を生じてしまう。本発明者らは、
Fe3+イオンあるいは、モリブテン酸の微量添加
は、このような残渣を残すことなく金属亜鉛を完
全溶解させる上で、極めて有効であることを知見
した。Fe3+イオンあるいはモリブテン酸は、Co
イオンと同様Ni析出物を酸化する作用があると
推定され、撹拌不足により、残渣が発生する場合
には、残渣防止対策として、これらを添加する必
要がある。 又、Zn−Ni系合金めつき浴中の主成分である
Znイオン、Niイオン濃度は、高速めつきの観点
からは高い方が好いが、金属亜鉛溶解性を維持す
るには、上限があることを知見した。 本発明は、以上の如き知見に基づいて構成され
たものであり、その要旨とするところは、 Zn−Ni系合金めつき浴への亜鉛補給に際して、
該めつき浴中の遊離硫酸を10〜20g/、Coイ
オンを0.5〜5g/として、金属亜鉛を溶解さ
せながら亜鉛を補給することを特徴とするZn−
Ni系合金めつき浴への亜鉛補給方法。 Zn−Ni系合金めつき浴中のZnイオンが25〜60
g/、Niイオンが25〜60g/であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 Zn−Ni系合金めつき浴中に、Fe3+イオンを0.1
〜2g/存在させることを特徴とする特許請求
の範囲第1項、第2項記載の方法。 Zn−Ni系合金めつき浴中に、モリブテン酸を
Moとして1〜100ppm存在させることを特徴と
する特許請求の範囲第1項、第2項、第3項記載
の方法からなる。 (作用) 本発明のZn−Ni系合金めつき浴の亜鉛補給方
法においてはZn−Ni系合金めつき浴中に、遊離
硫酸10〜20g/と、Coイオン0.5〜5g/を
含有させることを必須とし、更には、Znイオン、
Niイオン濃度をそれぞれ25〜60g/とするこ
と、及びFe3+イオンを0.1〜2g/、モリブテ
ン酸をMoとして1〜100ppm存在させることも
本発明と併用するに効果的である。 次に各成分の範囲限定理由について述べる。遊
離硫酸10g/未満では第1図で説明した通り、
金属亜鉛の溶解性は確保し得ない。遊離硫酸を増
加させることは、金属亜鉛の化学溶解性を向上さ
せる上では有効であるが、あまり高いとめつき電
流効率の低下、外観ムラの発生といつためつき上
の問題を生じるので、これらの防止上、遊離硫酸
の上限値は20g/とする必要がある。次にCo
イオン0.5g/未満では、第1図で説明したよ
うな金属亜鉛の初期溶解性の維持という重要な作
用を発揮し得ない。Coイオン5g/超では、
Coイオンそのものの置換析出による金属亜鉛の
溶解妨害という幣害も現われ始め、Coイオン添
加の効果が低下してしまう。Coイオンの添加に
より、Zn−Ni系合金めつき中に、Coが析出する
が、その量はCoイオン5g/添加の場合でも
高々0.5%程度であり、Zn−Ni系合金めつきの性
能に何ら悪影響を及ぼすものではない。なお、
Coイオンを添加する際の形態としては、硫酸塩
又は塩化物が望ましい。 Zn−Ni系合金めつき浴の主成分であるZnイオ
ン、Niイオンの濃度は、高速めつきを適用する
観点からは高い方が望ましいが、金属亜鉛の溶解
性の観点からは、あまり高い濃度は好ましくな
い。これらを両立させうる適切な濃度範囲は、
Znイオン、Niイオン共、25〜60g/である。 Fe3+イオンとモリブテン酸の微量添加は、残
渣防止作用を通して、金属亜鉛の確実な溶解性を
保証するものである。Fe3+0.1g/未満では、
この作用が不十分であり、2g/超ではめつき
外観にムラを生じ易い。モリブテン酸の場合も
Moとして、1ppm未満ではこの作用が不十分で
あり、100ppm超では、めつき外観にムラを生じ
やすい。Fe3+イオン及びモリブテン酸の添加は
どちらか一方を採用しても両方を併用しても差し
支えない。その他、めつき浴には通常Na2SO4
(NH42SO4などが電導助剤として添加されるが、
これらは本発明に対して何ら支障を及ぼすもので
はない。 金属亜鉛としては、めつき浴の不純物汚染防止
の観点から、電解精製亜鉛のような高純度亜鉛を
使用することが望ましい。金属亜鉛の形状として
は、板状、シヨツト状、粉状などいかなる形状の
ものも可能であるが、本発明を利用すれば、シヨ
ツト状・粉状など表面積の大きな金属亜鉛をこと
さら使用する必要は無く、板状のもので、十分溶
解性を確保できる。これは、コスト的にも大変有
利である。 金属亜鉛は、めつき槽内に直接投入してもよい
が、めつき槽外に別途溶解槽を設置し、該溶解槽
内に金属亜鉛を装入し、めつき浴をめつき槽内か
ら抜出して溶解槽に送り込み、再びめつき槽内に
送り戻すという循環方式の方が、濃度制御上より
好ましい。 (実施例) 電気めつきのパイロツトラント内に、めつき槽
につながる溶解槽を設置し、この中に電解精製金
属亜鉛板10Kgを装入し、種々の組成のZn−Ni系
合金めつき浴を通液して金属亜鉛の溶解性とめつ
き性を同時に試験した。Zn−Ni合金めつき浴は、
浴量1m3、浴温50〜60℃とした。第1表に、Zn
−Ni系合金めつき浴組成とめつき浴を10時間溶
解槽に循環させた後の、金属亜鉛溶解量、残渣発
生状況、及び電流密度100A/dm2、狙い目付20
g/m2で電気めつきした時のめつき性(めつき浴
電流効率、めつき外観)についてまとめて示す。
なお、Zn2+,Ni2+,Co2+、Fe3+は硫酸塩で、Mo
はモリブテン塩アンモニウムを使用した。 試験No.1,2,4〜7,9,13,14,16〜20,
22〜25は本発明例、試験No.3,8,10〜12,15,
21は比較例である。比較例のうち、No.3,11は、
遊離硫酸濃度が本発明範囲を下廻るために、金属
亜鉛の溶解性が不十分であり、No.10,21は、逆に
上廻るために、金属亜鉛の溶解性は良好であつた
が、電流効率の低下、及びめつき外観不良を生じ
た。 No.8,12,15は、Co2+が本発明範囲を下廻る
ために、金属亜鉛の溶解性が不十分であつた。こ
れらに対して、本発明例は、何れも良好な金属亜
鉛の溶解性を示すと共にめつき性も良好であつ
た。本発明例の内、No.1のようにZn2+及びNi2+
濃度が20g/と低い場合には、電流効率の点
で、逆にNo.25のように70g/と高い場合には、
金属亜鉛溶解量の点で、やや不十分であり、
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for replenishing zinc to a Zn-Ni alloy plating bath when producing Zn-Ni alloy plating using an insoluble anode in a continuous electroplating line. It is. (Prior Art) In recent years, various electrogalvanized steel sheets have been developed and put into practical use in response to demands for improved corrosion resistance of automobiles, home appliances, and the like. Among these, demand for Zn-Ni alloy electroplated steel sheets is increasing significantly, mainly for automobile applications, due to their excellent corrosion resistance. In order to cope with this increased demand, a high-speed plating method that performs plating under high current density and high line speed is essential.
In the high-speed plating method, it is more advantageous to use an insoluble anode than a soluble anode because there is no need to replace the anode, but when using an insoluble anode, the metal ions consumed during plating are Needs to be continuously replenished. As plating speed increases, the consumption rate of metal ions in the plating bath increases proportionally, so it is important for quality control to replenish metal ions smoothly and suppress fluctuations in the bath composition as much as possible. , becomes extremely important. In particular, the corrosion resistance of Zn-Ni alloy plating largely depends on the Ni content in the plating layer, so in order to keep the Ni content within a predetermined range, metal ions in the plating bath can be rapidly replenished. Maintaining the concentration within a certain range is an important issue. The following two methods are generally used to replenish metal ions in an acidic electroplating bath using an insoluble anode. (a) A method in which the plating metal is dissolved in the plating solution in the form of a soluble chemical such as a basic carbonate. (b) A method of melting plating metal by bringing the metal into direct contact with a plating liquid. Method (a) has better solubility than method (b) and can easily generate plating metal ions, but has the drawback of high cost. On the other hand, method (b) is low in cost but has the disadvantage of poor solubility. Therefore, when using method (b), in order to increase the contact area between the metal and the plating solution, that is, the melting area, use a shape with as large a surface area as possible, such as a powder, granule, or shot shape. be done. In addition, as a method for promoting the solubility of metallic zinc in an electrogalvanizing bath, there is
32701, method of contacting zinc or zinc alloy with stainless steel, JP-A-61-600 or JP-A-Sho.
No. 61-3900 discloses a method in which shot-shaped metallic zinc with a particle size of 2 to 4 mm is used and a trace amount of Ni or Fe ions is present in the galvanizing bath. These methods are based on the following ideas. When a metal is dissolved in an acidic solution, it is essential that hydrogen be generated by the following reaction as a cathodic reaction. H + +e - = 1/2H 2 The potential at which this reaction occurs is greatly influenced by the electrode surface where the reaction occurs. Therefore, metals with larger hydrogen overvoltages are more difficult to dissolve. The hydrogen overvoltage of zinc is on the rather large side, and it is therefore thought that the rate of dissolution of zinc into the electrolytic galvanizing bath is low. By the way, cathode current density = 10 - 3 A/
The overpotential of zinc at cm 2 , 1N-HCl, and room temperature is 0.85, which is at a very high level along with Sn and Cd. Therefore, by bringing metal zinc into contact with a metal such as stainless steel, Ni, or Fe, which has a nobler potential than zinc and has a small hydrogen overvoltage, the rate of dissolution into the electrolytic galvanizing bath can be increased. By the way, in the case of Zn-Ni alloy plating bath,
Although it is necessary to replenish Zn ions and Ni ions,
In either case, it is difficult to replenish by dissolving metals, and the common method is to replenish by using soluble chemicals. This is due to the following reason. In the case of metallic zinc, Ni is substituted and precipitated on the zinc surface as it dissolves, and the zinc surface is coated with Ni, making it impossible to ensure the solubility of metallic zinc. In the case of metallic nickel, it cannot normally be dissolved chemically, except when it is electrically dissolved as an anode. For this reason, there is currently no prior art for dissolving and replenishing metal into a Zn--Ni alloy plating bath, even in the case of zinc, which seems to be more likely. (Problems to be Solved by the Invention) All conventional techniques related to dissolving metal zinc utilize dissimilar metals to lower the hydrogen overvoltage of zinc and promote hydrogen generation, which is a counter reaction to zinc dissolution. This is an attempt to improve the solubility of zinc. However, in the case of Zn-Ni alloy plating baths, when metallic zinc is dissolved, it contains a large amount of Ni ions that are likely to be precipitated by substitution. is completely different in appearance. The solubility of metallic zinc in a Zn--Ni alloy plating bath is good at the very beginning of dissolution, but gradually decreases, and in extreme cases, dissolution stops altogether. That is, at the very early stage of melting, a trace amount of Ni precipitated on metallic zinc causes
The hydrogen overvoltage of zinc is reduced and good zinc solubility is obtained, but as Ni precipitation progresses, the contact area between metallic zinc and the plating bath decreases, and as a result, dissolution of metallic zinc decreases. Sexuality also decreases. Although it is physically possible to replace metallic zinc whose solubility has decreased due to Ni coating with new metallic zinc and maintain the amount of dissolved metallic zinc,
Requires a large amount of metallic zinc, due to displacement precipitation
Due to the increased consumption of Ni ions, etc., a large amount of cost is required, and the advantage of using inexpensive metallic zinc is completely lost. For these reasons, up until now, zinc replenishment by dissolving metallic zinc into a Zn-Ni alloy plating bath has been difficult.
Although it is extremely advantageous in terms of cost, it has not been realized because solubility cannot be guaranteed. The present invention aims to solve the fundamental problem of dissolution of metallic zinc in a Zn-Ni alloy plating bath, which is interference with dissolution due to substitutional precipitation of Ni. (Means for Solving the Problems) In view of the above-mentioned circumstances, the present inventors have conducted various studies on methods of dissolving metallic zinc into a Zn-Ni alloy plating bath. As a result, by setting the free sulfuric acid concentration in the Zn-Ni alloy plating bath to 10 to 20 g/and the presence of Co ions 0.5 to 5 g/,
By being able to achieve the initial purpose and by adding small amounts of Fe 3+ ions and molybtenic acid,
It has been found that even more reliable zinc solubility can be guaranteed. The present inventors first focused on the fact that free sulfuric acid concentration has a large effect on the chemical dissolution of zinc, and
The solubility of metallic zinc was tested by varying the free sulfuric acid concentration in the alloy plating bath. The test conditions were as follows: an insoluble anode was used as the dissolving solution, and a Zn-Ni alloy plating bath with a general composition for high-speed plating was used. 1 Basic conditions of solution Basic composition ZnSO 4・7H 2 O 200g/(Zn ion: 46g/) NiSO 4・6H 2 O 200g/(Ni ion: 45
g/) Na 2 SO 4 (anhydrous) 50g/Free sulfuric acid 5-30g/Liquid temperature 50-60℃ Liquid amount 1 2 Properties of metal zinc Electrolytically refined zinc plate 50mm x 50mm, approx. 30g Chemical components Fe: 15ppm, Pb: 10ppm, Cb:
6ppm 3 Test method Dissolved solution 1 was placed in a beaker, and while it was maintained at 50 to 60°C in a constant temperature water bath, a metal zinc plate was added thereto, and the amount of dissolved metal zinc plate was checked at 30 minute intervals. The dissolution time was 5 hours, and since the dissolution of metal zinc was accompanied by a pH change, sulfuric acid was continuously replenished to maintain the liquid pH at the initial value. Further, stirring was not performed. The results are shown in Figure 1. In the figure, solid lines 1 to 3 indicate the solubility of metallic zinc when the concentration of free sulfuric acid is varied using a Zn-Ni alloy plating bath with the basic composition.
, 2 indicates the case of 10 g/, and 3 indicates the case of 20 g/. Obviously, the higher the concentration of free sulfuric acid, the greater the amount of metal zinc dissolved. However, it gradually decreases with the dissolution time, and especially in the case of 5 g/free sulfuric acid, zinc dissolution stops in 2 to 3 hours. On the other hand, in the case of 10 and 20g/, although the amount dissolved is reduced compared to the initial stage,
The dissolution continues without stopping. These phenomena are caused by a decrease in the dissolution area due to the substitutional precipitation of Ni. Examining the amount of Ni that precipitates by displacement on the metal zinc surface and its form, it is found that the amount of Ni increases until the amount of dissolved Ni begins to decrease, but after that the amount of Ni increases regardless of the concentration of free sulfuric acid.
~3g/ m2 , and its form is dense metallic Ni at 5g/m2 of free sulfuric acid,
It was found that when free sulfuric acid was used at 10 g/min or more, it was a mixture of metal Ni and Ni oxide, which was porous and had many cracks. If you look at it in relation to the solubility of metallic zinc,
In the case of free sulfuric acid of 5 g/min, the metal zinc is coated with insoluble dense metallic Ni, so dissolution stops in several hours, but with free sulfuric acid of 10 g/min or more,
Since the Ni precipitates are porous and have many cracks, it is thought that zinc dissolution will continue. Furthermore, the higher the concentration of free sulfuric acid, the more soluble Ni oxide becomes the precipitate of Ni, so the precipitated Ni is redissolved and
It is thought that a new metallic zinc surface appears, and as a result, the amount of zinc dissolved is large. From these results, it was found that the dissolution of metallic zinc into the Zn-Ni alloy plating bath continued when the free sulfuric acid concentration was set to 10 g/min or more;
This method does not solve the problem of decreasing dissolution rate due to precipitation, and is not practical. In order to maintain and maintain the initial solubility, we conducted further research and found that the addition of Co ions was extremely effective. Broken line 4~ in Figure 1
6 shows the amount of metal zinc dissolved when 2 g/2 g of Co ions in the form of CoSO 4 .7H 2 O were added to the basic bath. In the case of 5 g of free sulfuric acid/dotted line 4, the effect on the left is not seen, but in the case of broken line 4,
In the case of 10 and 20 g/ of zinc, the amount of dissolved zinc is maintained at a level close to the initial level over time, and the amount of zinc dissolved is
The effect of ion addition is shown by the solid line 2 without Co ions,
This is obvious even when compared with 3. When examining the precipitation form of Ni on metal zinc when Co ions are added, it is found that compared to the case without Co ions,
Furthermore, it was found that the precipitates were porous with many cracks, and the proportion of soluble Ni oxide was also high. It is presumed that the Ni precipitates in this form can no longer become an obstacle to the dissolution of metallic zinc. In this way, by combining the condition of free sulfuric acid of 10g/or more with the addition of Co ions,
The problem of slowing down the dissolution rate of metallic zinc has been solved,
Be practical. Next, to confirm complete dissolution of metallic zinc
Long-term dissolution tests were conducted using a sample bath containing Co ions. When the amount of free sulfuric acid was 10 g or more, about 30 g of metallic zinc completely dissolved and disappeared, but
A very small amount of sedimentary residue remained. This residue was minute pieces of undissolved Ni precipitates that had not been sufficiently oxidized, and gradually decomposed and disappeared by stirring (300 ppm). However, if this were to accumulate during actual operation, there is a risk that the amount of Ni ions in the Zn-Ni alloy plating bath would decrease, creating a new problem of increasing the amount of Ni chemicals to be input. The inventors
It has been found that adding a small amount of Fe 3+ ions or molybtenic acid is extremely effective in completely dissolving metallic zinc without leaving any residue. Fe 3+ ion or molybutenic acid is Co
It is presumed that like ions, it has the effect of oxidizing Ni precipitates, and if a residue is generated due to insufficient stirring, it is necessary to add these as a measure to prevent the residue. It is also the main component in the Zn-Ni alloy plating bath.
Although higher Zn ion and Ni ion concentrations are preferable from the viewpoint of high-speed plating, it has been found that there is an upper limit to maintaining the solubility of metal zinc. The present invention was constructed based on the above knowledge, and the gist thereof is that when replenishing zinc to a Zn-Ni alloy plating bath,
Zn- characterized in that free sulfuric acid in the plating bath is set at 10 to 20 g/ and Co ion is set at 0.5 to 5 g/ to replenish zinc while dissolving metallic zinc.
How to replenish zinc to a Ni-based alloy plating bath. Zn ions in the Zn-Ni alloy plating bath are 25 to 60
2. The method according to claim 1, wherein the amount of Ni ions is 25 to 60 g/. 0.1 Fe 3+ ions were added to the Zn-Ni alloy plating bath.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount is present at ~2 g/ml. Molybtenic acid is added to the Zn-Ni alloy plating bath.
The method according to claims 1, 2, and 3, characterized in that Mo is present in an amount of 1 to 100 ppm. (Function) In the zinc replenishment method for a Zn-Ni alloy plating bath of the present invention, 10 to 20 g of free sulfuric acid and 0.5 to 5 g of Co ions are contained in the Zn-Ni alloy plating bath. In addition, Zn ions,
It is also effective to use the present invention in combination with the Ni ion concentration of 25 to 60 g/, Fe 3+ ion of 0.1 to 2 g/, and molybtenic acid of 1 to 100 ppm as Mo. Next, the reason for limiting the range of each component will be described. As explained in Figure 1, if the free sulfuric acid content is less than 10g/
The solubility of metallic zinc cannot be ensured. Increasing the amount of free sulfuric acid is effective in improving the chemical solubility of metallic zinc, but too high a value will cause problems such as a decrease in the fastening current efficiency, uneven appearance, and fastening problems. For prevention purposes, the upper limit of free sulfuric acid needs to be 20g/. Then Co
If the amount of ions is less than 0.5 g, the important effect of maintaining the initial solubility of metallic zinc as explained in FIG. 1 cannot be achieved. At over 5g/Co ion,
Displacement precipitation of Co ions themselves begins to cause problems such as interference with dissolution of metallic zinc, and the effect of adding Co ions decreases. Due to the addition of Co ions, Co precipitates during Zn-Ni alloy plating, but the amount is only about 0.5% at most even when 5 g of Co ions are added, and it has no effect on the performance of Zn-Ni alloy plating. It has no negative impact. In addition,
The preferred form for adding Co ions is sulfate or chloride. It is desirable that the concentration of Zn ions and Ni ions, which are the main components of the Zn-Ni alloy plating bath, be high from the viewpoint of applying high-speed plating, but from the viewpoint of the solubility of metallic zinc, the concentration is too high. is not desirable. The appropriate concentration range that can achieve both of these is
Both Zn ion and Ni ion are 25 to 60 g/. The addition of small amounts of Fe 3+ ions and molybtic acid ensures reliable solubility of metallic zinc through its anti-residue action. Fe 3+ less than 0.1g/
This effect is insufficient, and if it exceeds 2 g/g, unevenness tends to occur in the plating appearance. Also in the case of molybutenic acid
When Mo is less than 1 ppm, this effect is insufficient, and when it exceeds 100 ppm, the plating appearance tends to be uneven. Regarding the addition of Fe 3+ ions and molybtenic acid, either one or both may be used in combination. In addition, plating baths usually contain Na 2 SO 4 ,
(NH 4 ) 2 SO 4 etc. are added as conductive aids,
These do not pose any hindrance to the present invention. As the metallic zinc, it is desirable to use high-purity zinc such as electrolytically purified zinc from the viewpoint of preventing impurity contamination of the plating bath. Metallic zinc can be in any shape such as plate, shot, or powder, but if the present invention is used, there is no need to use metal zinc with a large surface area such as shot or powder. It is plate-shaped and can ensure sufficient solubility. This is also very advantageous in terms of cost. Metallic zinc may be directly charged into the plating tank, but a separate dissolving tank is installed outside the plating tank, metallic zinc is charged into the dissolving tank, and the plating bath is poured from inside the plating tank. A circulation system in which the material is extracted, fed into the dissolution tank, and then sent back into the plating tank is more preferable in terms of concentration control. (Example) A melting tank connected to the plating bath was installed in the electroplating pilot trunk, 10 kg of electrolytically refined metal zinc plate was charged into the melting tank, and Zn-Ni alloy plating baths of various compositions were placed in the melting tank. The solubility and plating properties of metal zinc were simultaneously tested by passing liquid through the test tube. Zn-Ni alloy plating bath is
The bath volume was 1 m 3 and the bath temperature was 50 to 60°C. Table 1 shows Zn
-Ni-based alloy plating bath composition, metal zinc dissolution amount, residue generation status, current density 100A/dm 2 , target area 20 after circulating the plating bath in the melting tank for 10 hours
A summary of the plating properties (plating bath current efficiency, plating appearance) when electroplated at g/m 2 is shown below.
Note that Zn 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , and Fe 3+ are sulfates, and Mo
used ammonium molybtenate salt. Test No. 1, 2, 4-7, 9, 13, 14, 16-20,
22 to 25 are examples of the present invention, test Nos. 3, 8, 10 to 12, 15,
21 is a comparative example. Among the comparative examples, No. 3 and 11 are
Since the free sulfuric acid concentration was below the range of the present invention, the solubility of metallic zinc was insufficient, and in Nos. 10 and 21, on the contrary, the solubility of metallic zinc was good because it exceeded the range of the present invention. This resulted in a decrease in current efficiency and poor plating appearance. In Nos. 8, 12, and 15, the solubility of metallic zinc was insufficient because Co 2+ was below the range of the present invention. In contrast, all of the examples of the present invention showed good solubility of metallic zinc and also had good plating properties. Among the examples of the present invention, Zn 2+ and Ni 2+ as in No. 1
If the concentration is as low as 20g/, the current efficiency will be reduced, but if the concentration is as high as 70g/, as in No. 25,
The amount of dissolved metal zinc is somewhat insufficient,

【表】【table】

【表】 No.6,18のようにFe3+あるいはMoを含まないあ
るいは量が本発明範囲を下廻る場合には微量の残
渣が発生した。又、No.14,19のように、Fe2+
るいはMoが本発明範囲を上廻る場合には、めつ
き外観がやや不良であつた。その他の本発明は、
金属亜鉛溶解性及びめつき性、共に全く問題はな
かつた。 (発明の効果) 以上、本発明は、不溶性陽極を使用してZn−
Ni系合金めつき鋼板を製造する際のZnイオンの
補給を、金属亜鉛の溶解という安価で簡便な方法
で実現させうるものであり、今後、益々需要の増
大の予想されるZn−Ni系合金めつき鋼板の製造
に当つて有益な貢献をなすものである。
[Table] When Fe 3+ or Mo was not contained or the amount was below the range of the present invention, as in Nos. 6 and 18, a trace amount of residue was generated. Furthermore, in cases where Fe 2+ or Mo exceeded the range of the present invention, as in Nos. 14 and 19, the plating appearance was somewhat poor. Other aspects of the present invention include:
There were no problems with either metal zinc solubility or plating properties. (Effects of the Invention) As described above, the present invention provides Zn-
Zn ions can be supplied during the production of Ni-based alloy plated steel sheets using a cheap and simple method of melting metallic zinc, and the demand for Zn-Ni alloys is expected to increase in the future. This makes a useful contribution to the production of galvanized steel sheets.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、遊離硫酸濃度増大及びCo2+イオン
添加による金属亜鉛溶解量増加の効果を示すグラ
フであり、実線1,2,3は、Zn−Ni合金めつ
き浴中の遊離硫酸濃度を順に5,10,20g/と
した場合を示し、破線4,5,6は更にCo2+
オン2g/を添加し、遊離硫酸濃度を順に5,
10,20g/とした場合を示す。
Figure 1 is a graph showing the effect of increasing the concentration of free sulfuric acid and increasing the amount of dissolved zinc metal by adding Co 2+ ions, and solid lines 1, 2, and 3 indicate the concentration of free sulfuric acid in the Zn-Ni alloy plating bath. The dashed lines 4, 5, and 6 show cases in which 2 g/Co 2+ ions were added and the free sulfuric acid concentration was increased to 5, 10, and 20 g/in order.
The case of 10, 20g/ is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 Zn−Ni系合金めつき浴への亜鉛補給に際し
て、該めつき浴中の遊離硫酸を10〜20g/、
Coイオンを0.5〜5g/として、金属亜鉛を溶
解させながら亜鉛を補給することを特徴とする
Zn−Ni系合金めつき浴への亜鉛補給方法。 2 Zn−Ni系合金めつき浴中のZnイオンが25〜
60g/、Niイオンが25〜60g/であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 Zn−Ni系合金めつき浴中に、Fe3+イオンを
0.1〜2g/存在させることを特徴とする特許
請求の範囲第1項、第2項記載の方法。 4 Zi−Ni系合金めつき浴中に、モリブデン酸
をMoとして1〜100ppm存在させることを特徴
とする特許請求の範囲第1項,第2項,第3項記
載の方法。
[Claims] 1. When replenishing zinc to a Zn-Ni alloy plating bath, free sulfuric acid in the plating bath is added at 10 to 20 g/,
It is characterized by supplying zinc while dissolving metal zinc with Co ions at 0.5 to 5 g/
How to replenish zinc to a Zn-Ni alloy plating bath. 2 Zn ions in the Zn-Ni alloy plating bath are 25~
60 g/, and the Ni ion content is 25 to 60 g/. 3 Fe 3+ ions were added to the Zn-Ni alloy plating bath.
The method according to claims 1 and 2, characterized in that 0.1 to 2 g/g/m are present. 4. The method according to claims 1, 2, and 3, characterized in that molybdic acid is present in the Zi-Ni alloy plating bath in an amount of 1 to 100 ppm as Mo.
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