(57)【要約】【課題】ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置において、ステンレス鋼製配管の腐食と液漏れを防止することができ、その防食構造の維持管理が容易であり、めっき品質に悪影響を及ぼすことのないニッケルめっき装置を提供する。【解決手段】電解槽１と循環タンク１１とを接続するステンレス鋼製配管１５とを有し、ステンレス鋼製配管１５には炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極２４を配設し、犠牲陽極２４は、ステンレス鋼製配管１５の外側から着脱可能に設置されてなることを特徴とするニッケル電気めっき装置である。ステンレス鋼製配管１５の外周にステンレス鋼製の枝管２１を設け、枝管２１の開口部にステンレス鋼製のフランジ２２を設け、フランジ２２にステンレス鋼製の蓋２３をネジ止めし、蓋２３の内側に前記炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極２４を配設すると好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置であって、鋼帯に電気めっきを施す電解槽と、ワット浴の循環タンクと、電解槽と循環タンクとを接続するステンレス鋼製配管とを有し、該ステンレス鋼製配管には炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極を配設し、該犠牲陽極は、ステンレス鋼製配管の外側から着脱可能に設置されてなることを特徴とするニッケル電気めっき装置。
【請求項２】
ステンレス鋼製配管の外周にステンレス鋼製の枝管を設け、該枝管の開口部にステンレス鋼製のフランジを設け、該フランジにステンレス鋼製の蓋をネジ止めし、該蓋の内側に前記炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極を配設してなることを特徴とする請求項１に記載のニッケル電気めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池缶などにはニッケルめっき鋼板が用いられる。鋼帯にニッケルめっきを施す方法として、ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき方法が一般的である。
【０００３】
電気めっき装置は、図３に示すように、電解槽１であるめっきタンクに縦型方式が用いられる（例えば特許文献１）。電解槽１の底部にシンクロール３が組み込まれ、電解槽１、シンクロール３ともにゴムライニングが施される。電流は電解槽１の上のコンダクタロール２より供給される。複数の電解槽１が並べられ、鋼帯６は各電解槽１のシンクロール３とコンダクタロール２に導かれて順次各電解槽１を通過する。電解槽１内には、陽極５（アノード）としてニッケル電極が、鋼帯６の両面に対して平行に並べてつるされる。
【０００４】
電気めっき装置は、上記電解槽１（めっきタンク）にめっき浴７を循環する。そのため電気めっき装置は、電解槽１に加え、めっき浴の循環タンク１１と、電解槽１と循環タンク１１とを接続する配管１５とを有する。循環タンク１１のめっき浴は、循環ポンプ１２及びクーラー１３を経て、配管１５を経由して電解槽１に供給される。電解槽内のめっき浴は、液面付近のオーバーフロー口８でオーバーフローし、配管１５を経由して循環タンク１１に戻る。電解槽１と循環タンク１１を結ぶ配管１５は、ステンレス鋼製配管が用いられる。配管１５に使用するステンレス鋼としては、ＳＵＳ３１６（０．０６Ｃ−０．５Ｓｉ−１．０Ｍｎ−１１Ｎｉ−１６．５Ｃｒ−２．５Ｍｏ）あるいはＳＵＳ３１６Ｌ（０．０２Ｃ−０．５Ｓｉ−１．０Ｍｎ−１３Ｎｉ−１６．５Ｃｒ−２．５Ｍｏ）が用いられることが多い。ＳＵＳ３１６は、希硫酸、亜硫酸、リン酸、酢酸などに対する耐食性及び耐孔食性と高温強さがＳＵＳ３０４よりまさる。ＳＵＳ３１６ＬはＳＵＳ３１６の低炭素型鋼種であり、耐粒界腐食性に優れている。
【０００５】
めっき浴として用いられるワット浴は、硫酸ニッケル、塩化ニッケルとホウ酸を主成分とする。例えば、特許文献２においては、硫酸ニッケル：３００ｇ／ｌ、塩化ニッケル：７０ｇ／ｌ、ホウ酸：７０ｇ／ｌを含有する無光沢ワット浴を用い、対極を純ニッケル板として、無光沢ニッケル電気めっきを施す方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０１５９５号公報
【特許文献２】特開２００７−２５４８４７号公報
【特許文献３】特開平４−２０２６７９号公報
【特許文献４】特開昭５６−１４４８６１号公報
【特許文献５】特公昭６３−４５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置において、鋼帯に電気めっきを施す電解槽とワット浴の循環タンクとを結ぶステンレス鋼製配管に液漏れが発生した。ステンレス鋼製配管の溶接部に孔が開き、この孔を通してめっき浴液が外部に流出する。液漏れの発生頻度は、１年間に１０回程度にも及ぶことがあった。液漏れ発生のたびに補修を繰り返すのでは、補修前後のめっき厚・成分確保のため、薬液管理の調整を伴うことから、製品品質への影響が大きく、作液のために副原料が必要であり、コストがアップする問題も派生する。また、漏れた薬液が周辺の設備に流入する可能性もある。
【０００８】
液漏れ発生を防止するために、ステンレス鋼製配管の浴液と接する面をゴム等でライニングすることも考えられるが、全配管を作り直す必要があり、膨大な修繕費が必要であり、現実的ではない。
【０００９】
特許文献３には、腐食の環境下において、溶接金属と母材との境界部に腐食が選択的に発生することを防止するため、溶接部の溶着金属との趾端部に溶接金属母材よりも電位が貴となる異種金属を溶接あるいはロー付けする方法が記載されている。しかし、溶接部一箇所毎にロー付けするのでは、配管系統すべての溶接部に施工する必要があり、適用は困難である。
【００１０】
特許文献４には、ステンレス鋼の溶接熱影響部に防食性テープを塗布し、この塗布層上に防食性ゴムを装着して腐食を防止する方法が記載されている。しかし、すべての溶接部に装着する必要があることに加え、防食テープ・ゴムの密着性・耐薬品性の問題から、この方法を採用した場合の品質・操業への悪影響が懸念される。
【００１１】
一方、電気化学的防食法として、防食する金属体に、それよりもイオン化列で低電位の金属体（例えば、Ｆｅに対してＭｇ、Ａｌ、Ｚｎなど）を、犠牲陽極として電気的に接続し、この両者間で起こる電池作用で発生する電流を、防食電流として利用する方法が知られている。この場合、低電位となる陽極金属からは、電流とともに金属イオンが溶出して、時間とともに消耗していく。
【００１２】
防食用の金属陽極として要求される条件は、常に被防食体の防食電位より、かなり低い電位を持続することである。実用されているものには、高純度マグネシウム、マグネシウム合金、高純度亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム合金などがある。
【００１３】
しかし、電気めっきのためのめっき浴液に接する部分にこのような犠牲陽極を設置したのでは、めっき浴に犠牲陽極の金属が溶出することとなり、めっき品質を維持する上で好ましくない。
【００１４】
また、特許文献５には、石油掘削用プラットフォーム等の海洋構造物の電気防食に使用される犠牲防食用電極構造として、芯金を断面内に備えた陽極を、被防食体に取り付けた構造が記載されている。犠牲防食方式による鋼材の電気防食に使用される陽極は、保護対象である被防食体としての鋼材よりも電気化学的に卑であるアルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の金属を主成分とする。しかし、特許文献５に記載のものは大型海洋構造物を対象としており、このような犠牲防食用電極を電気めっき装置の配管内に設置したのでは、電極交換のためには配管を分解することが必要となり、実用化は困難である。
【００１５】
本発明は、ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置において、ステンレス鋼製配管の腐食と液漏れを防止することができ、その防食構造の維持管理が容易であり、めっき品質に悪影響を及ぼすことのないニッケルめっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置であって、鋼帯６に電気めっきを施す電解槽１と、ワット浴の循環タンク１１と、電解槽１と循環タンク１１とを接続するステンレス鋼製配管１５とを有し、ステンレス鋼製配管１５には炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極２４を配設し、犠牲陽極２４は、ステンレス鋼製配管１５の外側から着脱可能に設置されてなることを特徴とするニッケル電気めっき装置。
（２）ステンレス鋼製配管１５の外周にステンレス鋼製の枝管２１を設け、枝管２１の開口部にステンレス鋼製のフランジ２２を設け、フランジ２２にステンレス鋼製の蓋２３をネジ止めし、蓋２３の内側に前記炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極２４を配設してなることを特徴とする上記（１）に記載のニッケル電気めっき装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置において、ステンレス鋼製配管に炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極を配設するので、腐食の発生を防止することができる。また犠牲陽極が炭素鋼又は鉄であり、犠牲陽極がめっき浴に溶解してもめっき品質に悪影響を及ぼすことがない。さらに犠牲陽極はステンレス鋼製配管の外側から着脱可能に設置されているので、極めて容易に犠牲電極の交換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を適用するめっき装置は、ワット浴を用いて鋼帯上に無光沢ニッケルめっきを施すニッケル電気めっき装置である。電気めっき装置は、図２に示すように、鋼帯６に電気めっきを施す電解槽１と、ワット浴の循環タンク１１と、電解槽１と循環タンク１１とを接続するステンレス鋼製配管１５とを有する。ステンレス鋼製配管１５の材質としては、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどの品種が用いられる。めっき浴として用いられるワット浴は、硫酸ニッケル、塩化ニッケルとホウ酸を主成分とする。
【００１９】
まず、ステンレス鋼製配管の液漏れ発生状況を調査した。その結果、ステンレス鋼製配管の溶接部に孔が開き、この孔を通してめっき浴液が外部に流出することがわかった。
【００２０】
ステンレス鋼同士を溶接して配管構造とするに際し、溶接熱影響部については、溶接時の熱影響によりクロム炭化物の析出が起こる。このような金属組織の変化を鋭敏化といい、その鋭敏化した熱影響部はクロム不足となり、表面に不動態膜が形成されず、優先的に腐食が進行することとなる。加えて、ワット浴は塩化ニッケルを含有するので、液中にＣｌ-イオンを含んでおり、これによって不動態皮膜が破壊され、腐食電池作用により、電位的に卑な溶接部近傍から加速度的に腐食が進行し、ステンレス鋼製配管に孔が開き、液漏れが発生することがわかった。
【００２１】
本発明においては、腐食進行の原因となった腐食電池作用を逆に利用し、犠牲防食を採用することによって腐食を防止することに成功した。さらに、犠牲陽極として、通常用いられているマグネシウム、アルミニウム、亜鉛及びそれらの合金を用いず、炭素鋼又は鉄を犠牲陽極として用いる点を特徴とする。炭素鋼とは、炭素を含有する鋼からステンレス鋼などの合金鋼を除く意味である。また鉄とは、純鉄など、炭素をはじめとする不純物含有量の少ないＦｅ主成分の金属を意味する。炭素鋼と鉄はともに、ステンレス鋼に比較して電位的に卑であり、ステンレス鋼製の配管に接触させて犠牲陽極とすることにより、ステンレス鋼溶接部の腐食を防止することが可能である。また、犠牲陽極に炭素鋼又は鉄を用いているので、犠牲陽極がめっき浴中に溶解してもめっき浴の品質に影響を及ぼすことがない。
【００２２】
従来、犠牲陽極を設置する場合には、特許文献５に記載のように、被防食体の液と接する部分に犠牲陽極を設置していた。本発明が対象とする配管に従来と同様にして犠牲陽極を設置しようとすると、配管の内部に犠牲陽極を配設することとなる。例えば溶接などの手段により、配管の内側に犠牲陽極を張りつけることとなる。しかしこれでは、犠牲陽極が消耗したときに犠牲陽極を交換しようとすると、配管を分解して犠牲陽極を張りつけなおすことが必要となり、電気めっき装置の休止期間を長くとることが必要となる。
【００２３】
ステンレス鋼製の配管に犠牲陽極を直接溶接によって張りつける場合には、その溶接部において配管内部から損傷し、液漏れの原因となる可能性がある。また、犠牲陽極を交換するに際して、配管の付近で火気工事を行うこととなり、また残液飛散・処理といった安全・環境面での問題が生じることとなる。
【００２４】
本発明においては、犠牲陽極は、ステンレス鋼製配管の外側から着脱可能に設置されてなることを特徴とする。そのため、犠牲陽極を交換する場合、配管を分解することなく、また現地で溶接作業を行うことなく、配管の外側から犠牲陽極を取り外し、新しい犠牲陽極に交換して装着することができるので、電気めっき装置の休止期間を極めて短時間とすることが可能となる。
【００２５】
本発明の犠牲陽極装置２０の好ましい形態において、図１に示すように、ステンレス鋼製配管１５の外周にステンレス鋼製の枝管２１を設け、その枝管２１の開口部にステンレス鋼製のフランジ２２を設け、そのフランジ２２にステンレス鋼製の蓋２３をネジ止めし、蓋２３の内側に前記炭素鋼又は鉄からなる犠牲陽極２４を配設する。配設した犠牲陽極２４は枝管２１の中に配置されるので、ステンレス鋼製の配管１５を流れるめっき浴の流れを阻害することがない。蓋２３をフランジ２２にネジ止めしているので、ネジを外すだけで蓋を取り外すことができ、蓋の内側に配設した犠牲陽極２４を簡単に取り出すことができる。蓋２３とフランジ２２とのネジ止めについては、例えば図１に示すようにボルト２５とナット２６を用いて止めることができる。蓋２３とフランジ２２とを金属接触とすることにより、蓋２３に取り付けた犠牲陽極２４と、腐食が起こりやすい配管１５の溶接部との間は電気的に導通することができ、犠牲陽極２４と配管１５の溶接部とは同じめっき浴に浸漬しているので、配管１５の溶接部における腐食の発生を防止することができる。犠牲陽極２４は、蓋２３に設けたステンレス鋼製のロッドに着脱可能に装着すると好ましい。これにより、犠牲陽極２４の交換に際しては、犠牲陽極２４のみを交換してステンレス鋼製ロッドを有する蓋２３を再使用することができる。
【実施例】
【００２６】
図２に示すニッケル電気めっき装置に本発明を適用した。ニッケル電気めっき装置は、電解槽１、循環タンク１１、貯蔵タンク１４、循環ポンプ１２、クーラー１３を有し、これら各装置の間をＳＵＳ３１６Ｌ製のステンレス鋼配管１５で接続し、めっき浴を循環させている。配管１５の直径は２００ｍｍ程度、配管１５の合計長さは２００ｍ程度である。めっき浴としてワット浴を用いる。ワット浴の組成は、硫酸ニッケル：３４０±１０ｇ／リットル、塩化ニッケル：７０±１０ｇ／リットル、ホウ酸：４５±１０ｇ／リットル、ｐＨ：３．５〜４．５、液温：６０±５℃、液量：４．０〜５．０ｍ3である。
【００２７】
配管の途中の図２に示す位置に、図１に示すような犠牲陽極装置２０を取り付けた。取り付け箇所は、循環ポンプ１２とクーラー１３の間に１箇所、クーラー１３と電解槽１との間に４箇所、電解槽１のオーバーフロー口８と循環タンク１２の間に１箇所、貯蔵タンク１４と循環タンク１２の間に１箇所である。犠牲陽極２０の設置箇所において、枝管２１、フランジ２２、蓋２３の材質は配管と同じＳＵＳ３１６Ｌ、枝管２１の内径は５４．１ｍｍ、フランジ２２と蓋２３の外径は１５５ｍｍである。フランジ２２と蓋２３との接続には、４組のボルト２５及びナット２６を用いた。フランジ２２と蓋２３との接触は金属接触とし、フランジ２２と蓋２３との間からの液漏れ防止のために全面フランジパッキン（テフロン（登録商標））との対策を行った。犠牲陽極２４として、一般構造用圧延鋼材からなる炭素鋼を用いた。犠牲陽極２４の直径はφ４０ｍｍ、長さは１００ｍｍの円筒形であり、一端に穴を設け、Ｍ２０の雌ねじが切ってある。蓋２３にステンレス鋼製ロッドを設け、Ｍ２０の雄ねじが切ってある。犠牲陽極２４の雌ねじと蓋２３の雄ねじをねじ込むことにより、犠牲陽極２４を蓋２３に接続した。
【００２８】
本発明を適用する前においては、ニッケルめっき装置の配管の液漏れが１年間に１０回程度発生していた。本発明を適用した後、配管の液漏れは１年間に１回も発生しなかった。
【００２９】
犠牲陽極は使用時間の経過とともにめっき浴に溶解する。設置から４ヶ月経過後に外したところ、犠牲陽極は腐食して原型を保持していないという状況であり、本実施例で使用した犠牲陽極が４ヶ月程度の寿命であることを確認できた。そこで、４ヶ月に１回交換を行うことにより、継続して本発明の効果を発揮することができた。犠牲陽極の交換に際しては、蓋２３をフランジ２２に固定しているボルト２５とナット２６を取り外し、蓋２３から犠牲陽極２４を取り外し、新しい犠牲陽極２４を蓋２３に取り付け、蓋２３をフランジ２２に固定することによって行う。犠牲陽極の交換は定修時に定修の時間内に行うことができ、作業休止は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の犠牲陽極装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は犠牲陽極装着時の断面図、（ｃ）は犠牲陽極離脱時の断面図である。
【図２】本発明のニッケル電気めっき装置を示す全体概略図である。
【図３】従来のニッケル電気めっき装置を示す全体概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電解槽
２  コンダクタロール
３  シンクロール
４  スナバー
５  陽極
６  鋼帯
７  めっき浴
８  オーバーフロー口
１１  循環タンク
１２  循環ポンプ
１３  クーラー
１４  貯蔵タンク
１５  配管
２０  犠牲陽極装置
２１  枝管
２２  フランジ
２３  蓋
２４  犠牲陽極
２５  ボルト
２６  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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