(57)【要約】【課題】不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法において、錫イオン濃度を精度よく制御する方法を提供すること。【解決手段】メッキ液循環槽４に供給するメッキ液流量を、生産スケジュールより求める一定時間後の錫イオン予定消費速度に基づいて計算するフィードフォワード制御流量と、このフィードフォワード制御流量の計算時点でメッキ液循環槽４から電解メッキ槽５に供給されるメッキ液の錫イオン濃度の実績値と目標値との差異に基づいて計算するフィードバック制御流量を用いて制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間の第１のメッキ液循環ラインで酸素を溶存させたメッキ液にて金属錫を溶解し、メッキ液循環槽と電解メッキ槽との間の第２のメッキ液循環ラインで不溶性電極を用いて電気錫メッキする電気錫メッキ方法において、
第１のメッキ液循環ラインでメッキ液循環槽に供給するメッキ液流量を、
第１のメッキ液循環ラインでメッキ液循環槽に供給するメッキ液の錫イオン濃度とメッキ液循環槽より電解メッキ槽へ供給するメッキ液の錫イオン濃度目標値と一定時間後の錫イオン予定消費速度とにより決まるフィードフォワード供給流量と、
メッキ液循環槽より電解メッキ槽へ供給するメッキ液の錫イオン濃度目標値と錫イオン濃度実績値とメッキ液循環槽内のメッキ液量とメッキ液の錫イオン濃度補正時間とにより決まるフィードバック供給流量と、
の和により決定することを特徴とする電気錫メッキ方法。
【請求項２】
前記一定時間を、第１のメッキ液循環ラインで錫イオン濃度を計側後、この錫イオン濃度のメッキ液がメッキ液循環槽へ供給されるまでの時間に設定することを特徴とする請求項１記載の電気錫メッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不溶性電極システムにおける電気錫メッキは、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間で酸素を溶存させたメッキ液を循環させながら金属錫を溶解する。また、メッキ液循環槽と電解メッキ槽との間でメッキ液を循環して不溶性電極を用いて電気錫メッキする。不溶性電極システムは、溶性電極システムと比較して陽極電極が溶解しないため、陰極のストリップと陽極電極との間隔が一定であるため、メッキ品質が均一であり、かつメッキ用電極を交換する頻度が低いため、要員削減等のメリットがある。
【０００３】
一方、不溶性電極システムでは、メッキ液濃度は電流密度、メッキ液温度とともにメッキ成品の光沢と密接な関係があるため、メッキ液中の金属イオン濃度を一定の範囲内に制御する必要がある。特に電気錫メッキの場合は、電気亜鉛メッキと比べて金属イオン濃度管理値が約１／２と狭く、その制御は難しい。
【０００４】
従来、メッキ液の金属イオン濃度制御方法としては、フィードバック制御により金属イオン濃度を制御する方法が知られている。例えば、特許文献１には、メッキ電流実績値とメッキ時間実績値との積により求まる金属イオン消費実績を補う基準供給流量を求め、メッキ液循環槽の金属イオン濃度の目標値と実績値との差異を補う補正供給流量と合わせたものを、メッキ液循環槽へのメッキ液の供給流量とする技術が開示されている。また、特許文献２には、メッキ液循環槽の金属イオン濃度の目標値と実績値との差異より補給すべき金属イオン量を求め、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間の循環ラインのメッキ液循環槽への供給流量を前記循環ラインのメッキ液循環槽へ供給されるメッキ液内金属イオン濃度に基づいて決定する技術が開示されている。
【特許文献１】特公昭５３−２４８９７号公報
【特許文献２】特許第２８３６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１、２に開示されているメッキ液循環槽の金属イオン濃度制御方法では、フィードバック制御のみに依存し制御している。そのため、金属イオン濃度測定のためのサンプリング時間、流量制御バルブ動作時間、金属イオン濃度測定点からメッキ液循環槽までの配管距離などにより、制御遅れが発生する。
【０００６】
また、オペレータが錫イオン消費量を予測して酸素吹込み量およびメッキ液循環量を調整する方法では、細かな設定変更ができないこともあり、金属イオン濃度を適正範囲に収めることができないのは言うまでもない。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、不溶性電極を用いた電気錫メッキ方法において、錫イオン濃度を精度よく制御する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨とするところは、メッキ液循環槽に供給するメッキ液流量を、生産スケジュールより求める一定時間後の錫イオン予定消費速度に基づいて計算するフィードフォワード制御流量と、このフィードフォワード制御流量の計算時点でメッキ液循環槽から電解メッキ槽に供給されるメッキ液の錫イオン濃度の実績値と目標値との差異に基づいて計算するフィードバック制御流量を用いて制御することにある。
【０００９】
すなわち、本発明は、金属錫溶解槽とメッキ液循環槽との間の第１のメッキ液循環ラインで酸素を溶存させたメッキ液にて金属錫を溶解し、メッキ液循環槽と電解メッキ槽との間の第２のメッキ液循環ラインで不溶性電極を用いて電気錫メッキする電気錫メッキ方法において、第１のメッキ液循環ラインでメッキ液循環槽に供給するメッキ液流量を、（１）第１のメッキ液循環ラインでメッキ液循環槽に供給するメッキ液の錫イオン濃度とメッキ液循環槽より電解メッキ槽へ供給するメッキ液の錫イオン濃度目標値と一定時間後の錫イオン予定消費速度とにより決まるフィードフォワード供給流量と、（２）メッキ液循環槽より電解メッキ槽へ供給するメッキ液の錫イオン濃度目標値と錫イオン濃度実績値と循環槽内のメッキ液量とメッキ液の錫イオン濃度補正時間とにより決まるフィードバック供給流量と、の和により決定することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記一定時間は、第１のメッキ液循環ラインで錫イオン濃度を計側後、この錫イオン濃度のメッキ液がメッキ液循環槽へ供給されるまでの時間とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による電気錫メッキ方法によれば、錫イオン予定消費速度に応じて錫イオンをメッキ液循環槽に供給（フィードフォワード制御）するとともに、メッキ液循環槽から電解メッキ槽に供給されるメッキ液の錫イオン濃度実績値に応じて錫イオン濃度が目標値になるようにメッキ液循環槽に錫イオンを補給（フィードバック制御）するため、メッキ液循環槽内の錫イオン濃度が安定する。その結果、メッキ条件変更（メッキ厚み変更、板幅変更等）時においても、錫イオン濃度が管理値を外れることによる光沢不良を発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の電気錫メッキ方法に使用するメッキ装置の例を示す構成図である。同図に示すように、不溶性電極システムにおける電気錫メッキでは、金属錫供給装置２から開閉弁７を介して金属錫粒子３を金属錫溶解槽１に供給し、メッキ液循環槽４との間でメッキ液を循環させながら、酸素吹込みパイプ１１から酸素を吹込み、金属錫粒子３を溶解する。溶解した錫イオンは金属錫溶解槽１から沈殿槽１４を介してメッキ液循環槽４に供給される（この循環ラインを以下「第１のメッキ液循環ライン８」と称す）。
【００１４】
一方、電解メッキ槽５とメッキ液循環槽４との間ではメッキ液を循環させながら、不溶性電極９を用いてストリップ１０に電気錫メッキを行うように構成されている（この循環ラインを以下「第２のメッキ液循環ライン１９」と称す）。また、メッキ液循環槽４と電解メッキ槽５との間、メッキ液循環槽４と金属錫溶解槽１との間、金属錫溶解槽１と沈殿槽１４との間、沈殿槽１４とメッキ液循環槽４との間は、ポンプ６あるいは開閉弁７を介して接続され、メッキ液循環ラインを形成している。
【００１５】
前述のように不溶性電極システムでは、メッキ液濃度は電流密度、メッキ液温度とともにメッキ成品の光沢の良否と密接な関係があるため、メッキ液中の金属イオン濃度を一定の範囲内に制御する必要がある。特に電気錫メッキの場合は、電気亜鉛メッキと比べて金属イオン濃度管理値が約１／２と狭く、その制御は難しい。
【００１６】
そこで本発明では、錫イオン供給量を制御する制御装置１５を用いて、プロセスコンピュータ等の上位計算機１６から生産スケジュールを受け、錫イオン消費予定速度を計算する。そして、錫イオン消費予定速度に見合った錫イオンをメッキ液循環槽４へ供給するため、以下の式（１）にて、まずフィードフォワード制御流量（Ｆ０）を決定する。
Ｆ０＝Ｓ／（ＣＡ−ＣＢ）  ・・・（１）
ここで、
Ｆ０：フィードフォワード制御流量（第１のメッキ循環ライン８におけるメッキ液循環槽
４への基準流量）（ｍ３／ｍｉｎ）
Ｓ  ：Ｔｄ（ｍｉｎ）後の錫イオン予定消費速度（ｋｇ／ｍｉｎ）
生産スケジュール（錫メッキ厚み、板幅、通板速度）により決まる
ＣＡ：第１のメッキ液循環ライン８においてメッキ液循環槽４へ供給されるメッキ液の錫
イオン濃度（ｋｇ／ｍ３）
錫イオン濃度計１２の実績値
ＣＢ：第２のメッキ液循環ライン１９においてメッキ液循環槽４から供給されるメッキ液
の錫イオン濃度目標値（ｋｇ／ｍ３）
Ｔｄ：錫イオン濃度計１２にて測定した濃度のメッキ液が、メッキ液循環タンク４へ供給
されるまでの時間（ｍｉｎ）
上記の式（１）は、メッキ液循環槽４に出入りするメッキ液の錫イオン濃度差にて錫イオン消費予定速度に見合った錫イオンを補給することを表現したものであり、ＣＡ＞ＣＢである。
【００１７】
次に、本発明では、上記の式（１）によるフィードフォワード制御流量の計算時点で第２のメッキ液循環ライン１９においてメッキ液循環槽４から電解メッキ槽５へ供給するメッキ液の錫イオン濃度実績値と目標値との差異をみて、第１のメッキ液循環ライン８におけるメッキ液循環槽４へのメッキ液供給流量の補正値、すなわちフィードバック制御流量（ΔＦ）を以下の式（２）〜（４）にて決定する。
ΔＣ＝ＣＢ−Ｃ        ・・・（２）
ΔＳ＝ΔＣ×Ｖ        ・・・（３）
ΔＦ＝ΔＳ／ＣＡ／ｔ  ・・・（４）
ここで、
ΔＣ：錫イオン濃度補正値（ｋｇ／ｍ３）
Ｃ  ：第２のメッキ液循環ライン１９においてメッキ液循環槽４から供給されるメッキ液
錫イオン濃度（ｋｇ／ｍ３）
錫イオン濃度計１８の実績値
ΔＳ：錫イオン補正量（ｋｇ）
Ｖ  ：メッキ液循環槽４内のメッキ液量実績値（ｍ３）
レベル計１３の出力値により求める
ΔＦ：フィードバック制御流量（第１のメッキ液循環ライン８におけるメッキ液循環槽４
への補正流量）（ｍ３／ｍｉｎ）
ｔ  ：補正時間（錫イオン濃度の目標値と実績値との差異を何分かけて、補正するかとい
う設定値）（ｍｉｎ）
【００１８】
次に、本発明では、以下の式（５）のとおり、第１のメッキ液循環ライン８におけるメッキ液循環槽４へのフィードフォワード制御流量（Ｆ０）とフィードバック制御流量（ΔＦ）を加え、メッキ液循環槽４に供給するメッキ液流量（Ｆ）を決定し、制御装置１５により流量調整弁１７を操作して、決定されたメッキ液流量（Ｆ）となるように設定する。
Ｆ＝Ｆ０＋ΔＦ  ・・・（５）
ここで、
Ｆ：第１のメッキ液循環ライン８におけるメッキ液循環槽４への供給流量（メッキ液流量）（ｍ３／ｍｉｎ）
【００１９】
以上説明したように、本発明では、プロセスコンピュータ等の上位計算機１６より生産スケジュール（錫メッキ厚み、板幅、通板速度）を制御装置１５が受け取り、制御装置１５にて生産スケジュールより一定時間後の錫イオン予定消費速度を求める。そして、錫イオン予定消費速度に応じて錫イオンをメッキ液循環槽４に供給するメッキ液基準流量を決定（フィードフォワード制御）するとともに、メッキ液循環槽４から電解メッキ槽５に供給されるメッキ液の錫イオン濃度実績値が目標値になるようにメッキ液循環槽４に供給する基準流量を補正（フィードバック制御）する。このため、メッキ液循環槽４内の錫イオン濃度が安定した操業が可能となった。その結果、メッキ条件変更（メッキ厚み変更、板幅変更等）時においても、錫イオン濃度が管理値を外れることによる光沢不良を発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電気錫メッキ方法に使用するメッキ装置の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  金属錫溶解槽
２  金属錫供給装置
３  金属錫粒子
４  メッキ液循環槽
５  電解メッキ槽
６  ポンプ
７  開閉弁
８  第１のメッキ液循環ライン
９  不溶性電極
１０  ストリップ
１１  酸素吹込みパイプ
１２  錫イオン濃度計
１３  レベル計
１４  沈殿槽
１５  制御装置
１６  上位計算機
１７  流量調整弁
１８  錫イオン濃度計
１９  第２のメッキ液循環ライン
【図１】
2006089774.tif 000003