(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された不溶性電極の間を通板する鋼板に、めっき液を用いて錫めっきを施す電気めっき槽と、
充填された金属錫を溶解して得られる前記めっき液を、循環槽を介して前記電気めっき槽に供給する錫溶解槽と、
前記循環槽から前記錫溶解槽に前記めっき液を戻す搬送部と、を備える電気錫めっき装置であって、
前記搬送部を流通する前記めっき液に酸素ガスを供給する酸素供給部と、
前記酸素供給部よりも下流側において、前記錫溶解槽に戻る、前記酸素ガスが供給された前記めっき液の酸素濃度を計測する計測部と、
前記酸素濃度の計測値に応じて前記酸素ガスの供給量を調節するように前記酸素供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記溶解槽の前記金属錫の量に応じて前記酸素濃度の目標値を変更し、前記目標値と計測値との差の絶対値が小さくなるように前記酸素供給部を制御する、電気錫めっき装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記酸素濃度の前記目標値を、前記金属錫の目標溶解速度に応じて設定するように構成される、請求項１に記載の電気錫めっき装置。
【請求項３】
対向配置された不溶性電極の間を通板する鋼板に、めっき液を用いて錫めっきを施す電気めっき槽と、
充填された金属錫を溶解させて得られる前記めっき液を、循環槽を介して前記電気めっき槽に供給する錫溶解槽と、前記循環槽から前記錫溶解槽に前記めっき液を戻す搬送部と、を備える電気錫めっき装置を用いる錫めっき鋼板の製造方法であって、
前記搬送部を流通する前記めっき液に酸素ガスを供給する配合工程と、
酸素供給部よりも下流側において、前記錫溶解槽に戻る、前記酸素ガスが供給された前記めっき液の酸素濃度を計測する計測工程と、
前記錫溶解槽の金属錫の量に応じて前記酸素濃度の目標値を変更する設定工程と、
前記酸素濃度の計測値に応じて前記酸素ガスの供給量を調節する調節工程と、を有し、
前記調節工程では、前記目標値と前記計測工程で計測される前記酸素濃度の計測値との差の絶対値が小さくなるように前記酸素ガスの供給量を調節する、錫めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記酸素濃度の前記目標値は、前記金属錫の目標溶解速度に応じて設定する、請求項３に記載の錫めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気錫めっき装置、及び錫めっき鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不溶性電極を設けた電気めっき槽において、鋼板に錫めっきを施して、錫めっき鋼板を製造する技術が知られている。錫めっきに用いられるめっき液は、金属錫を充填した錫溶解槽に酸素を供給することによって製造される。具体的には、金属錫と酸素とが、以下の式（１）のとおり反応してＳｎＯを生成する。これと、めっき液中の水素イオンが式（２）のとおり反応して錫イオン（Ｓｎ２＋）が生成する。
Ｓｎ＋１／２Ｏ２  →    ＳｎＯ      （１）
ＳｎＯ＋２Ｈ＋  →  Ｓｎ２＋＋Ｈ２      （２）
【０００３】
一方、酸素が過剰に供給されると、不溶性のＳｎＯ２が生成し、これがスラッジとなってめっき液中に堆積する。このようなスラッジの生成を抑制するため、めっき液中の溶存酸素濃度を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、通板スケジュールから錫イオンの消費予定速度の経時変化量を求め、錫イオン濃度が管理目標上下限値を超えないように、酸素吹き込み量を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１３１３９９号公報
【特許文献２】特開２００６−７０３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
錫溶解槽においては、錫を酸素と反応させることによって酸化スズを生成する。この錫溶解反応によって、めっき液中に含まれる酸素が全て消費されない場合もある。この場合、錫溶解槽で、酸素の一部は錫と反応せずにめっき液中に残留する。溶解槽内は、通常０．６〜０．８ＭＰａ程度の高圧に保たれるのに対し、電気めっき槽、及び、電気めっき槽と錫溶解槽との間に介在する循環槽等を有する循環部は、通常大気圧下にある。このため、錫溶解槽においてめっき液中に溶解する酸素は、循環槽及び電気めっき槽へ搬送されると、圧力の低下に伴って、その殆どがめっき液から放出される。このため、溶解槽に戻されるめっき液の溶存酸素は極微量であり、スラッジの発生に影響しないものと認識されていた。
【０００６】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、溶解槽に戻されるめっき液には、スラッジ生成の要因となるほどの量の酸素が溶存する場合があることが分かった。このような知見に基づき、溶解槽に戻されるめっき液中の溶存酸素濃度を加味しながら、酸素ガスの供給量を制御することがスラッジ生成の抑制に有効であることを見出した。
【０００７】
そこで、本発明は、一つの側面において、めっき液中におけるスラッジ生成量を十分に低減することが可能な電気錫めっき装置を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、めっき液中のスラッジ生成量を十分に抑制することが可能な錫めっき鋼板の製造方法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】
【０００８】
本発明は、一つの側面において、対向配置された不溶性電極の間を通板する鋼板に、めっき液を用いて錫めっきを施す電気めっき槽と、充填された金属錫を溶解して得られるめっき液を、循環槽を介して電気めっき槽に供給する錫溶解槽と、循環槽から錫溶解槽にめっき液を戻す搬送部と、を備える電気錫めっき装置であって、搬送部を流通するめっき液に酸素ガスを供給する酸素供給部と、酸素供給部よりも下流側に、錫溶解槽に戻るめっき液の酸素濃度を計測する計測部と、酸素濃度の計測値に応じて酸素ガスの供給量を調節するように酸素供給部を制御する制御部と、を備える、電気錫めっき装置を提供する。
【０００９】
上記電気錫めっき装置は、酸素供給部よりも下流側に、錫溶解槽に戻るめっき液の酸素濃度を計測する計測部を有する。このため、計側部では、酸素供給部から供給される酸素のみならず、めっき液に溶存していた酸素も含む酸素濃度が計測される。制御部は、この酸素濃度の計測値に応じて、酸素ガスの供給量を調節するように酸素供給部を制御する。したがって、めっき液に溶存する酸素量が変動しても、錫溶解槽に導入される酸素の量のばらつきを低減することができる。その結果、錫溶解槽に過剰に酸素が導入されることが抑制され、めっき液中に生成するスラッジの量を十分に低減することができる。
【００１０】
上記制御部は、酸素濃度の目標値と計測値との差の絶対値が小さくなるように酸素供給部を制御してもよい。または、上記制御部は、酸素濃度の計測値が目標範囲を外れた場合に、酸素濃度が目標範囲内に入るように酸素供給部を制御してもよい。錫めっき装置の操業条件に応じた酸素濃度の目標値又は目標範囲を設定すれば、操業条件が変わっても、めっき液中に生成するスラッジの量を十分に低減することができる。
【００１１】
上記制御部は、溶解槽の金属錫の量に応じて酸素濃度の目標値又は目標範囲を設定するように構成されていてもよい。これによって、溶解槽の金属錫の量が変動した場合に、この変動に見合うように酸素供給部からの酸素ガスの供給量を調節することが可能となる。したがって、めっき液中に生成するスラッジの量をより一層低減することができる。
【００１２】
上記制御部は、酸素濃度の目標値又は目標範囲を、金属錫の目標溶解速度に応じて設定するように構成されていてもよい。このように金属錫の目標溶解速度と酸素濃度の目標値又は目標範囲とを関連付けて、酸素濃度の目標値又は目標範囲を設定すれば、金属錫の溶解速度を酸素ガスの供給量によって高い精度で制御することができる。したがって、ライン速度、鋼板の幅、及びめっき目付量などの電気めっき槽の操業条件が変わっても、スラッジの生成を十分に抑制しつつ、めっき液中の錫イオン濃度を、一層確実に適正範囲に維持することができる。
【００１３】
本発明は、別の側面において、対向配置された不溶性電極の間を通板する鋼板に、めっき液を用いて錫めっきを施す電気めっき槽と、充填された金属錫を溶解させて得られるめっき液を、循環槽を介して電気めっき槽に供給する錫溶解槽と、循環槽から錫溶解槽にめっき液を戻す搬送部と、を備える電気錫めっき装置を用いる錫めっき鋼板の製造方法であって、搬送部を流通するめっき液に酸素ガスを供給する配合工程と、錫溶解槽に戻る、酸素ガスが供給されためっき液の酸素濃度を計測する計測工程と、酸素濃度の計測値に応じて酸素ガスの供給量を調節する調節工程と、を有する、錫めっき鋼板の製造方法を提供する。
【００１４】
上記錫めっき鋼板の製造方法では、錫溶解槽に戻る、酸素ガスが供給されためっき液の酸素濃度を計測する計測工程を有する。このため、計側工程では、配合工程で供給される酸素ガスのみならず、めっき液に溶存していた酸素も加味された酸素濃度が計測される。調節工程は、この酸素濃度の計測値に基づいて、酸素供給部からの酸素ガスの供給量を調節する。したがって、めっき液に溶存する酸素量が変動しても、錫溶解槽に導入される酸素濃度のばらつきを低減することができる。その結果、錫溶解槽に過剰に酸素が導入されることが抑制され、めっき液中に生成するスラッジの量を十分に低減することができる。
【００１５】
上記調節工程では、酸素濃度の目標値と計測工程で計測される酸素濃度の計測値との差の絶対値が小さくなるように、酸素ガスの供給量を調節してもよい。または、上記調節工程では、酸素濃度の計測値が目標範囲を外れた場合に、酸素濃度が目標範囲内に入るように酸素ガスの供給量を調節してもよい。錫めっき装置の操業条件に応じた酸素濃度の目標値又は目標範囲を設定すれば、操業条件が変わっても、めっき液中に生成するスラッジの量を十分に低減することができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、錫溶解槽の金属錫の量に応じて目標値又は目標範囲を設定する設定工程を有していてもよい。これによって、錫溶解槽の金属錫の量が変動した場合に、配合工程においてこの変動に見合うように酸素ガスの供給量を調節することが可能となる。したがって、めっき液中に生成するスラッジの量をより一層低減することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、酸素濃度の目標値又は目標範囲は、金属錫の目標溶解速度に応じて設定してもよい。このように金属錫の目標溶解速度と酸素濃度の目標値又は目標範囲とを関連付けて、酸素濃度の目標値を設定すれば、金属錫の溶解速度を酸素ガスの供給量によって高い精度で制御することができる。したがって、ライン速度などの電気めっき槽の操業条件が変わっても、スラッジの生成を十分に抑制しつつ、めっき液中の錫イオン濃度を、一層確実に適正範囲に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、一つの側面において、めっき液中におけるスラッジ生成量を十分に低減することが可能な電気錫めっき装置を提供することができる。本発明は、別の側面において、めっき液中のスラッジ生成量を十分に抑制することが可能な錫めっき鋼板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電気錫めっき装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電気錫めっき装置の制御部の機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、記憶部に記憶されるデータの一例を示す図である。
【図４】図４は、記憶部に記憶されるデータの別の例を示す図である。
【図５】図５は、制御部のハードウェア構成図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る電気錫めっき装置における酸素濃度の経時変化を示す図である。図６（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電気錫めっき装置における酸素供給量の経時変化を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、比較例の電気錫めっき装置における酸素濃度の経時変化を示す図である。図７（Ｂ）は、比較例の電気錫めっき装置における酸素供給量の経時変化を示す図である。
【図８】図８は、めっき電流を制御するめっき電流制御部の機能を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る錫めっき鋼板の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電気錫めっき装置の概略図である。電気錫めっき装置１００は、鋼板に錫めっきを施す電気めっき槽１０と、電気めっき槽１０にめっき液５５を循環しながら供給する循環部２０と、金属錫３２を溶解して得られるめっき液５５を、循環部２０の循環槽２４に供給する錫溶解槽３５と、を備える。すなわち、電気錫めっき装置１００において、錫溶解槽３５は、金属錫３２を溶解して得られるめっき液５５を、循環槽２４を介して電気めっき槽１０に供給可能な構成となっている。
【００２２】
電気めっき槽１０は複数設けられている。複数の電気めっき槽１０のそれぞれには、対をなす不溶性電極１８，１８が対向するように配置されている。不溶性電極１８は、めっき液５５中に浸漬されている。鋼板（ストリップ）１１は、電気めっき槽１０中の液中ロール１９と、電気めっき槽１０の上方に配置された通電ロール１７とに交互に接しながら、対向配置された不溶性電極１８，１８の間のめっき液５５中を通板する。
【００２３】
不溶性電極１８には、めっき整流器７１が電気的に接続されている。めっき整流器７１は、鋼板１１をカソード、不溶性電極１８をアノードとして、めっき液５５を介して通電する。これによって、めっき液５５中の錫イオンが還元されて、不溶性電極１８，１８の間を通板する鋼板１１の表面に錫めっきが析出する。このようにして、鋼板１１の表面に錫めっき膜が形成され、錫めっき鋼板１２が製造される。
【００２４】
電気めっき槽１０には、循環部２０からめっき液５５が連続的に供給される。循環部２０は、めっき液５５を貯留する循環槽２４と、循環槽２４から電気めっき槽１０にめっき液５５を供給する供給配管２３と、電気めっき槽１０から排出されるめっき液５５を循環槽２４に搬送する戻り配管２７を有する。供給配管２３には、循環槽２４から電気めっき槽１０にめっき液５５を送るためのポンプ２５が設けられている。電気めっき槽１０及び循環槽２４の上部は大気開放されていてもよい。
【００２５】
循環槽２４から、供給配管２３及びポンプ２５を介して電気めっき槽１０に供給されためっき液５５は、鋼板１１の表面に錫めっき膜を形成した後、戻り配管２７によって循環槽２４に戻される。このようにして、戻り配管２７を流通するめっき液５５に残存する錫イオンは再利用される。循環槽２４には、めっき膜を形成するために消費された錫イオンを補償するため、錫溶解槽３５から新たなめっき液（錫イオン）が供給される。
【００２６】
錫溶解槽３５には、搬送部３０によって、循環槽２４からめっき液５５が搬送される。搬送部３０は、循環槽２４と錫溶解槽３５とを接続してめっき液の流路を構成する戻り配管３８と、めっき液５５を搬送するためのポンプ３６とを有する。ポンプ３６によって、めっき液５５は、例えば０．６〜０．８ＭＰａ程度に昇圧されてもよい。この場合、ポンプ３６の下流側の戻り配管３８及び錫溶解槽３５は、０．６〜０．８ＭＰａ程度の圧力下にあってもよい。
【００２７】
戻り配管３８には、酸素供給部４０が接続されている。酸素供給部４０は、酸素の供給量を計測する流量計４３と、酸素ガスの供給量を調節する流量調節弁４２と、これらと戻り配管３８とを連結し、酸素ガスを流通可能に構成される酸素供給配管４１とを有する。このような構成を有する酸素供給部４０から、搬送部３０に酸素ガスを供給することによって、戻り配管３８を流通するめっき液５５に所定量の酸素ガスが供給される。酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量を調節することによって、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度を制御することができる。
【００２８】
搬送部３０の戻り配管３８には、酸素供給部４０と戻り配管３８との連結部よりも下流側に、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度を測定する計測器（計測部）５０が設けられている。酸素濃度を計測する計測器５０としては、隔膜式溶存酸素計等の通常の酸素計測器を用いることができる。計測器５０は、酸素ガスが供給された後のめっき液５５の酸素濃度を計測する。循環槽２４におけるめっき液５５には、ある程度の溶存酸素が含まれている。このため、計測器５０の計測値ｙは、酸素供給部４０から供給された酸素ガスのみならず、酸素供給部４０よりも上流側においてめっき液５５に溶存していた酸素も合わせた酸素濃度となる。したがって、計測器５０は、酸素供給部４０からの酸素の供給量のみならず、めっき液５５に溶存する酸素も監視することができる。
【００２９】
例えば、循環槽２４におけるめっき液５５中の溶存酸素量が増加した場合、又は、ポンプ３６による昇圧時にめっき液５５中に空気が巻き込まれて溶存酸素量が増加した場合、計測器５０で計測される酸素濃度の計測値ｙが増加する。この場合、酸素供給部４０は、制御部６０から制御信号に基づいて酸素ガスの供給量を調節する。したがって、めっき液５５の溶存酸素量が増加しても、錫溶解槽３５における酸素濃度の変動が低減される。
【００３０】
錫溶解槽３５には、金属錫３２が充填されている。金属錫３２と、酸素を含有するめっき液とが接触して、めっきに必要な錫イオンが生成する。錫溶解槽３５における錫イオン及びスラッジの生成量は、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度に影響される。このめっき液５５の酸素濃度を制御することによって、錫イオン及びスラッジの生成量を調整することができる。
【００３１】
錫溶解槽３５に収容された金属錫３２の量は、めっき液５５中への錫の溶解に伴って減少する。このため、金属錫３２は適宜充填される。錫溶解槽３５における金属錫３２の量に応じて、めっき液中への錫の溶解量は変動する。このため、錫溶解槽３５における金属錫３２の量の変動は小さい方が好ましい。
【００３２】
錫溶解槽３５で得られためっき液５５は、錫溶解槽３５の上部に連結された供給配管３４を介して、循環槽２４に搬送される。供給配管３４には圧力調節弁３１が設けられている。これによって、圧力調節弁３１よりも上流側は、例えば０．６〜０．８ＭＰａの圧力範囲に制御され、圧力調節弁３１よりも下流側は大気圧と同等の圧力範囲となる。すなわち、錫溶解槽３５を含む、ポンプ３６から圧力調節弁３１の部分は、例えば０．６〜０．８ＭＰａの圧力範囲にある。
【００３３】
制御部６０は、計測部５０における酸素濃度の計測値ｙに基づいて、酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量をフィードバック制御するように構成される。例えば、制御部６０は、めっき液５５の酸素濃度の目標値ｙ０と計測部５０で計測される酸素濃度の計測値ｙとの差（ｙ０−ｙ）を算出する。酸素供給部４０は、制御部６０からの制御信号に基づいて、この差の絶対値が小さくなるように、流量調節弁４２の開度を変更して酸素ガスの供給量を調節する。酸素ガスの供給量は、錫溶解槽３５の金属錫３２の量に応じて変えてもよい。これによって、錫溶解槽３５における金属錫３２の溶解速度ｘをより高い精度で調整することができる。
【００３４】
図２は、電気錫めっき装置１００の制御部６０の機能を示すブロック図である。制御部６０は、めっき液５５の酸素濃度の目標値ｙ０を設定する目標酸素濃度設定部６２を有する。電気錫めっき装置１００では、鋼板１１のライン速度、鋼板１１の幅、めっき目付量等の操業条件が変更される場合がある。このような場合、めっき液５５中の錫イオン濃度を変更する必要がある。錫イオン濃度は、金属錫３２の溶解速度ｘを変えることによって調整することができる。金属錫３２の溶解速度ｘは、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度によって調整することできる。そこで、制御部６０は、次のようにして、酸素濃度の目標値ｙ０を設定する。
【００３５】
まず、金属錫３２の目標溶解速度ｘ０が、制御部６０の目標酸素濃度設定部６２に入力される。目標溶解速度ｘ０は、鋼板１１のライン速度、鋼板１１の幅、めっき目付量、めっき効率及びめっき電流値等に応じて適宜設定される。目標溶解速度ｘ０は、例えばオペレーターが、制御部６０に入力してもよい。または、図示しないコンピューター又は後述する制御部７０が、ライン速度、鋼板１１の幅、めっき目付量、めっき効率及びめっき電流値に基づいて算出してもよく、制御部６０が算出してもよい。制御部６０は、金属錫３２の溶解速度ｘとめっき液の酸素濃度との関係に関するデータを記憶する記憶部６１を有する。制御部６０では、記憶部６１に記憶されたデータに基づいて、目標酸素濃度設定部６２に入力された金属錫３２の目標溶解速度ｘ０に対応するめっき液５５の酸素濃度の目標値ｙ０を決定する。目標値ｙ０は、酸素ガスの供給量を制御する調節部６３に送信される。
【００３６】
制御部６０の調節部６３には、計測部５０からめっき液５５の酸素濃度の計測値ｙが入力される。制御部６０は、調節部６３において、酸素濃度の目標値ｙ０と計測値ｙの差（ｙ０−ｙ）を算出する。調節部６３は、差（ｙ０−ｙ）に応じて、酸素ガスの供給量の調節の要否を判断する。調節部６３は、酸素ガスの供給量の調節が必要と判断した場合、その差の大きさに応じて、酸素供給部４０に酸素ガスの供給量を調節する制御信号を出力する。
【００３７】
例えば、差（ｙ０−ｙ）が管理範囲の上限を超える場合、調節部６３からの制御信号に基づいて、酸素供給部４０は流量調節弁４２の開度を大きくして酸素ガスの供給量を増大させる。一方、差（ｙ０−ｙ）が管理範囲の下限を下回る場合には、調節部６３からの制御信号に基づいて、酸素供給部４０は、流量調節弁４２の開度を小さくして酸素ガスの供給量を減少させる。流量調節弁４２において、酸素ガスの供給量が調節された後、めっき液５５の酸素濃度が再び計測器５０によって測定される。計測器５０による計測値ｙは調節部６３に入力される。このようにして、酸素ガスの供給量は、制御部６０及び酸素供給部４０によってフィードバック制御される。このような制御によって、循環槽２４におけるめっき液の溶存酸素の量が変動しても、錫溶解槽３５における酸素濃度のばらつきを抑制することができる。
【００３８】
調節部６３は、差（ｙ０−ｙ）が管理範囲内にある場合には、流量調節弁４２の開度を変える制御信号を送らなくてもよい。差（ｙ０−ｙ）の管理範囲は、錫めっき装置１００の操業条件に応じて適宜設定することができる。差（ｙ０−ｙ）は、例えば、−１０〜１０ｍｇ／Ｌの範囲で適宜設定できる。この差（ｙ０−ｙ）が管理範囲内である場合は、酸素供給部４０は酸素ガスの供給量を調節しなくてもよい。
【００３９】
図２に示すように、制御部６０の目標酸素濃度設定部６２には、錫溶解槽３５に設けられた差圧計３９から、金属錫３２の量の情報が入力されてもよい。この場合、記憶部６１における金属錫３２の溶解速度とめっき液５５の酸素濃度との関係に関するデータが金属錫３２の量と関連付けられていれば、金属錫３２の量に応じて、めっき液５５の酸素濃度の目標値ｙ０が変更される。例えば、金属錫３２の量が多い場合と少ない場合とを比較すると、金属錫３２の量が多い場合の方が、めっき液５５中の酸素濃度を低くすることができる。
【００４０】
図３は、記憶部６１に記憶されるデータの一例を示す図である。図３に示すテーブルには、金属錫の量が所定量Ｚ１であるときに、金属錫の溶解速度ｘ１（ｋｇ／時間）を得るために必要な酸素濃度ｙ１が記憶されている。これと同様にして、金属錫の溶解速度ｘ２（ｋｇ／時間）以降についても、必要な酸素濃度が記憶されている。また、金属錫３２の量がＺ１とは異なるＺ２、Ｚ３の場合にも、所定の金属錫の溶解速度を得るために必要な酸素濃度が記憶されている。目標酸素濃度設定部６２は、錫の目標溶解速度ｘ０と、記憶部６１に記憶されるデータとに基づいて、酸素濃度の目標値ｙ０を設定する。記憶部６１には、テーブルにおけるそれぞれのセル間の値を補完するために、例えば、金属錫３２の量及び錫の溶解速度ｘを独立変数とし、酸素濃度を従属変数とする関数が記憶されていてもよい。目標酸素濃度設定部６２は、このような関数に基づいて酸素濃度の目標値ｙ０を設定してもよい。
【００４１】
図４は、記憶部６１に記憶されるデータの別の例を示す図である。図４のグラフの横軸は金属錫３２の溶解速度ｘであり、縦軸はめっき液５５中の酸素濃度ｙである。このようなｘ−ｙ平面図において、金属錫の量が、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５のそれぞれの場合における金属錫の溶解速度ｘと酸素濃度ｙの関係を示す曲線が記憶されている。金属錫の量がＺ１、金属錫の目標溶解速度ｘ０がｘ１である場合、交点Ｐにおけるｙ１が、目標酸素濃度設定部６２において設定される酸素濃度の目標値ｙ０となる。
【００４２】
図４では、記憶部６１に記憶されるデータとしてｘ−ｙ平面図を示したが、データはこれに限定されず、ｘ−ｙ−ｚ三次元図であってもよい。また、記憶部６１に記憶されるデータは、二次元関数、三次元関数などの数式データであってもよい。このような数式データは、実際の操業データを用いて、回帰分析、重回帰分析等によって求めてもよい。
【００４３】
図３，図４に示すようなデータは、以下の手順で得ることができる。電気錫めっき装置１００の立上げ時又は操業停止時において、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の目標値ｙ０として、任意の値を設定する。めっき液５５の酸素濃度の計測値ｙが、目標値ｙ０に近づくように、酸素濃度を計測しながら計測値ｙに基づいて酸素供給部４０から酸素ガスを供給するフィードバック制御を行う。酸素濃度の計測値ｙがほぼ一定になった後、所定時間、めっき液５５を循環しながら酸素ガスを継続して供給し、金属錫３２を溶解する。
【００４４】
所定時間経過後、電気錫めっき装置１００の系内全体のめっき液５５の量、錫溶解槽３５内の金属錫３２の在庫量、及びめっき液５５の錫イオン濃度を測定する。これらの結果から、溶解した金属錫の量を求める。溶解した金属錫の量と、酸素の供給を行った時間とから、錫の溶解速度ｘを算出する。このような実験を、酸素濃度の目標値ｙ０及び金属錫３２の在庫量を変更して行うことによって、錫の溶解速度ｘ、錫溶解槽３５に供給されるめっき液の酸素濃度ｙ、及び、錫溶解槽３５の金属錫３２の量の関係を求めることができる。このようにして、図３，図４に示すようなデータが得られる。
【００４５】
なお、本実施形態では、酸素濃度の目標値ｙ０と計測値ｙとの差が管理範囲内となるように制御しているが、別の幾つかの実施形態では、酸素濃度の目標範囲を設定し、計測値ｙがこの目標範囲内となるように制御してもよい。例えば、図３，４のようなデータに基づいて、目標溶解速度ｘ０に対応する酸素濃度ｙを求め、目標酸素濃度設定部６２の代わりに設けられた目標酸素濃度範囲設定部において、この酸素濃度ｙを含む所定の範囲を酸素濃度の目標範囲として設定する。調節部６３において、酸素濃度の計測値ｙと目標範囲とを照合し、計測値ｙが酸素濃度の目標範囲から外れている場合には、酸素濃度が目標範囲に入るように、酸素供給部４０に制御信号を送る。このように、酸素濃度を指標として酸素ガスの供給量がフィードバック制御される。このような実施形態によっても、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度のばらつきを低減し、スラッジの生成を抑制することができる。
【００４６】
図５は、制御部６０のハードウェア構成図である。図５に示すように、制御部６０は、物理的には、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２及びＲＡＭ８３等の主記憶装置、キーボード及びマウス等の入力デバイス８４、ディスプレイ等の出力デバイス８５、又は計測部５０等の電気錫めっき装置の他の部分との間で、データの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール８６、ハードディスク等の補助記憶装置８７などを含む通常のコンピュータシステムとして構成することができる。
【００４７】
制御部６０のデータ処理及び制御機能は、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ８１の制御の下で入力デバイス８４、出力デバイス８５、通信モジュール８６を動作させると共に、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、及び補助記憶装置８７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。図３又は図４のようなデータを記憶する記憶部６１は、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、又は補助記憶装置８７に記憶されていてもよい。
【００４８】
図６は、電気錫めっき装置１００で錫めっき鋼板１２を製造した場合の操業データの一例を示すグラフである。図６（Ａ）は、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の経時変化を示し、図６（Ｂ）は、酸素供給部４０から供給される酸素ガスの供給量の経時変化を示している。電気錫めっき装置１００では、計測部５０で計測された酸素濃度の計測値ｙに応じて、酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量（流量）を調節している。このため、図６（Ａ）に示すように、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の変動を十分に抑制し、酸素濃度の計測値ｙを、金属錫の目標溶解速度ｘ０から求められる酸素濃度の目標値ｙ０に一致又は近似させることができる。したがって、錫溶解槽３５におけるスラッジの生成を十分に抑制することができる。
【００４９】
図７は、電気錫めっき装置で錫めっき鋼板を製造した場合の操業データの一例を示すグラフである。図７（Ａ）は、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の経時変化を示し、図７（Ｂ）は、酸素供給部から供給される酸素ガスの供給量の経時変化を示している。この電気錫めっき装置では、図７（Ｂ）に示すように、酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量（流量）が一定となっている。このため、図７（Ａ）に示すように、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の計測値ｙが変動している。この計測値ｙは、金属錫の目標溶解速度ｘ０から求められる酸素濃度の目標値ｙ０を上回っている。計測値ｙと目標値ｙ０との間の領域Ａは余剰酸素に相当する。この余剰酸素は、スラッジ生成の要因となる。一方、計測値ｙが目標値ｙ０を下回る場合には、めっき液中の錫イオン濃度が適正範囲を外れてしまう。
【００５０】
電気錫めっき装置１００では、錫溶解槽３５における酸素濃度の変動が十分に抑制される。したがって、錫溶解槽３５におけるスラッジの生成を十分に抑制することができる。また、めっき液５５中における錫イオンの濃度を安定的に維持することができる。したがって、錫めっき鋼板１２の品質を一層向上することができる。
【００５１】
図８は、めっき電流を制御する制御部（めっき電流制御部）７０の機能を示すブロック図である。電気錫めっき装置１００は、めっき電流を制御する制御部７０を有している。制御部７０には、鋼板１１のライン速度、めっき目付量、鋼板１１の幅及びめっき効率に関する情報が入力される。制御部７０では、これらの情報に応じてめっき電流を設定し、その設定値をめっき整流器７１に送る。これによって、ライン速度、めっき目付量、鋼板１１の幅、及びめっき効率が変わった場合にも、めっき膜の形成量を、制御部７０によって自動で変更することができる。
【００５２】
めっき整流器７１からは、めっき電流値の情報が、制御部７０にフィードバックされる。制御部７０では、めっき電流値の情報に基づいて、錫イオンの消費量が算出される。その算出結果に応じて、金属錫３２の目標溶解速度を設定する。設定された目標溶解速度ｘ０は、図２に示すように、制御部６０の目標酸素濃度設定部６２に入力される。このようにして、めっき液５５中の錫イオン濃度を適正な範囲に維持することができる。なお、めっき電流値の情報に基づく錫イオンの消費量の算出は、制御部７０で行うことは必須ではなく、例えば別途設けられる制御部で行ってもよいし、制御部６０で行ってもよい。
【００５３】
次に、電気錫めっき装置１００を用いた錫めっき鋼板１２の製造方法の実施形態を以下に説明する。図９は、錫めっき鋼板１２の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、錫溶解槽３５における金属錫３２の目標溶解速度ｘ０を設定する第１設定工程Ｓ１と、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５中の酸素濃度の目標値ｙ０を設定する第２設定工程Ｓ２と、搬送部３０を流通するめっき液５５に酸素供給部４０から酸素ガスを供給する配合工程Ｓ３と、搬送部３０を流通する、酸素ガスが供給されためっき液の酸素濃度を計測器５０によって計測する計測工程Ｓ４と、計測器５０による酸素濃度の計測値ｙに応じて、酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量を調節する調節工程Ｓ５と、を有する。
【００５４】
第１設定工程Ｓ１では、事前に行った実験、又は操業データに基づいて、金属錫の目標溶解速度ｘ０を設定する。目標溶解速度ｘ０は、鋼板１１のライン速度、めっき目付量、鋼板１１のサイズ、及びめっき効率等の操業条件に基づいて設定する。目標溶解速度ｘ０は、上述の操業条件が変わらなければ、変更せずに一定であってもよい。一方、上述の操業条件が変わる場合は、それに応じて変更してもよい。
【００５５】
第２設定工程Ｓ２では、第１設定工程Ｓ１で設定された金属錫の目標溶解速度ｘ０に基づいて、めっき液の酸素濃度の目標値ｙ０を設定する。目標値ｙ０は、例えば、金属錫３２の在庫量を求め、図３，４に示すようなデータを用いて設定されてもよい。目標値ｙ０は、スラッジを十分に抑制しつつ継続して錫めっき鋼板１２を製造することが可能な値とすることが好ましい。酸素濃度の目標値ｙ０は、一定であってもよいし、錫溶解槽３５における金属錫３２の在庫量が変動した場合、又は、目標溶解速度ｘ０が変更された場合等は、それに応じて変更してもよい。
【００５６】
配合工程Ｓ３では、戻り配管３８を流通するめっき液５５に、酸素ガスを供給する。酸素ガスを供給する前のめっき液５５には酸素が溶存しているため、酸素ガスを供給した後のめっき液５５の酸素濃度は、溶存酸素と供給された酸素ガスとの合計となる。
【００５７】
計測工程Ｓ４では、酸素ガスが供給された後のめっき液５５の酸素濃度を、錫溶解槽３５よりも上流側で計測する。これによって、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の計測値ｙが得られる。
【００５８】
制御部６０において、酸素濃度の目標値ｙ０と計測値ｙとの差（ｙ０−ｙ）を算出し、この差が、管理範囲内か否かを判定する。差（ｙ０−ｙ）が管理範囲内である場合は、酸素ガスの供給量を調節することなく、図９に示すフローチャートは終了する。この場合は、同じ操業条件で錫めっき鋼板１２を継続して製造することができる。差（ｙ０−ｙ）は、例えば、−１０〜１０ｍｇ／Ｌの範囲で適宜設定できる。
【００５９】
一方、酸素濃度の目標値ｙ０と計測値ｙとの差（ｙ０−ｙ）が管理範囲から外れている場合は、酸素供給部からの酸素ガスの供給量を調節する調節工程Ｓ５を行う。調節工程Ｓ５では、差（ｙ０−ｙ）の大きさに応じて、流量調節弁４２の開度を変更する。これによって、酸素供給部４０から酸素ガスの供給量が調節される。調節後、再び配合工程Ｓ３を行う。
【００６０】
その後、計測工程Ｓ４を行って、めっき液５５の酸素濃度を計測する。目標値ｙ０と計測値ｙとの差（ｙ０−ｙ）が管理範囲内となった場合は、図９のフローチャートを終了する。一方、差（ｙ０−ｙ）が管理範囲から外れている場合には、再び、調節工程Ｓ５、配合工程Ｓ３及び計測工程Ｓ４を繰り返し行う。これらの工程によって、差（ｙ０−ｙ）の絶対値を小さくして、差（ｙ０−ｙ）を管理範囲内とする。
【００６１】
本実施形態の錫めっき鋼板の製造方法では、計測工程Ｓ４で計測された酸素濃度の計測値ｙに応じて、酸素供給部４０からの酸素ガスの供給量（流量）を調節している。このため、図６（Ａ）に示すように、錫溶解槽３５に供給されるめっき液５５の酸素濃度の変動を十分に抑制し、酸素濃度の計測値ｙを、金属錫の目標溶解速度ｘ０から求められる酸素濃度の目標値ｙ０に一致又は近似させることができる。したがって、錫溶解槽３５におけるスラッジの生成を十分に抑制することができる。なお、本実施形態の錫めっき鋼板の製造方法には、上述の電気錫めっき装置１００の説明内容を適宜適用できる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、めっき電流値の情報が、めっき整流器７１から制御部７０に入力されるように構成されているが、他の幾つかの実施形態では、このような構成はなくてもよい。また、上記実施形態では、調節部６３が流量調節弁４２の開度を制御して、酸素ガスの供給量が調節されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、他の幾つかの実施形態では、制御部６０は、酸素ガスの供給量を決定し、供給量情報を酸素供給部４０に送るように構成されていてもよい。この場合、酸素供給部４０は、制御部６０からの流量情報に基づいて、当該流量に相当する開度を算出し、流量調節弁４２の開度を調節してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示によれば、めっき液中におけるスラッジ生成量を十分に低減することが可能な電気錫めっき装置を提供することができる。また、めっき液中のスラッジ生成量を十分に抑制することが可能な錫めっき鋼板の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…電気めっき槽、１１…鋼板、１２…錫めっき鋼板、１７…通電ロール、１８…不溶性電極、１９…液中ロール、２０…循環部、２３…供給配管、２４…循環槽、２５，３６…ポンプ、２７，３８…戻り配管、３０…搬送部、３１…圧力調節弁、３２…金属錫、３４…供給配管、３５…錫溶解槽、４０…酸素供給部、４１…酸素供給配管、４２…流量調節弁、４３…流量計、５０…計測器（計測部）、５５…めっき液、６０，７０…制御部、６１…記憶部、６２…目標酸素濃度設定部、６３…調節部、７１…めっき整流器、８４…入力デバイス、８５…出力デバイス、８６…通信モジュール、８７…補助記憶装置、１００…電気錫めっき装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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