(57)【要約】【課題】電解液の電気分解により金属帯の表面に電気絶縁性被膜等の表面被膜を被覆させるにあたって、金属帯の板幅方向での被膜付着量の分布を均一にすることを可能とする。【解決手段】連続的に搬送される金属帯１の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜やめっき被膜等の表面被膜を被覆させる金属帯１の連続表面処理方法において、表面被膜を被覆すべき金属帯１の被処理面１ａと相対向して陽極電極３３を配設し、陽極電極３３から金属帯１の被処理面１ａにラミナー流Ｗｒとなる電解液を噴射し、金属帯１を陰極、陽極電極３３を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、陽極電極３３から噴射しているラミナー流としての電解液Ｗｒを通して通電させることを特徴とする。【選択図】図４
2012036492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜を被覆させる金属帯の連続表面処理方法において、
前記電気絶縁性被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して陽極電極を配設し、
前記陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる前記電解液を噴射し、
前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記陽極電極から噴射しているラミナー流としての電解液を通して通電させること
を特徴とする金属帯の連続表面処理方法。
【請求項２】
前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の何れかの片面と相対向する陰極電極を更に配設し、
前記電解液を噴射する工程では、前記陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するとともに、前記陽極電極から当該金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射し、
前記通電させる工程では、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項３】
前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に配設し、
前記通電させる工程では、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項４】
前記電解液は、金属イオンと当該金属イオンに対してモル比で４倍以上のフッ素イオン、又は、金属と当該金属に対してモル比で４倍以上のフッ素とを含む錯イオンのうち何れか一種以上を含有するｐＨ２〜７の水溶液であること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項５】
連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解によりめっき被膜を被覆させる金属帯の連続電解処理方法において、
前記めっき被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して陽極電極を配設し、
前記陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる前記電解液を噴射し、
前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記陽極電極から噴射しているラミナー流としての電解液を通して通電させること
を特徴とする金属帯の連続表面処理方法。
【請求項６】
前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の何れかの片面と相対向する陰極電極を更に配設し、
前記電解液を噴射する工程では、前記陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するとともに、前記陽極電極から当該金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射し、
前記通電させる工程では、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項５記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項７】
前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に配設し、
前記通電させる工程では、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項５記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項８】
前記陽極電極を配設する工程では、前記陽極電極及び前記コンダクターロールの組からなる電極群を前記金属帯の搬送方向に複数配設すること
を特徴とする請求項７記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項９】
前記電解液は、金属イオンを含むめっき液であること
を特徴とする請求項５〜８の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項１０】
前記搬送される金属帯は、その両面が前記被処理面であり、
前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の両側の被処理面に相対向して陽極電極を配設すること
を特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理方法。
【請求項１１】
連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜を被覆させるための金属帯の連続表面処理装置において、
前記電気絶縁性被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して配設された陽極電極と、
前記陽極電極に設けられ、当該陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルと、
前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液を通して通電させる電圧印加手段とを備えること
を特徴とする金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１２】
前記金属帯の何れかの片面と相対向して配設された陰極電極を更に備え、
前記陰極電極は、当該陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルが設けられ、
前記電圧印加手段は、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、当該陰極電極及び当該陽極電極のラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１１記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１３】
前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に備え、
前記電圧印加手段は、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１１記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１４】
前記電解液は、金属イオンと当該金属イオンに対してモル比で４倍以上のフッ素イオン、又は、金属と当該金属に対してモル比で４倍以上のフッ素とを含む錯イオンのうち何れか一種以上を含有するｐＨ２〜７の水溶液であること
を特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１５】
連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解によりめっき被膜を被覆させるための金属帯の連続電解処理装置において、
前記めっき被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して配設された陽極電極と、
前記陽極電極に設けられ、当該陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルと、
前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液を通して通電させる電圧印加手段とを備えること
を特徴とする金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１６】
前記金属帯の何れかの片面と相対向して配設された陰極電極を更に備え、
前記陰極電極は、当該陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルが設けられ、
前記電圧印加手段は、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、当該陰極電極及び当該陽極電極のラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１５記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１７】
前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に備え、
前記電圧印加手段は、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させること
を特徴とする請求項１５記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１８】
前記陽極電極及び前記コンダクターロールの組からなる電極群が前記金属帯の搬送方向に複数配設されていること
を特徴とする請求項１７記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項１９】
前記電解液は、金属イオンを含むめっき液であること
を特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理装置。
【請求項２０】
前記搬送される金属帯は、その両面が前記被処理面であり、
前記陽極電極は、前記金属帯の両側の被処理面に相対向して配設されていること
を特徴とする請求項１１〜１９の何れか１項記載の金属帯の連続表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜やめっき被膜等の表面被膜を被覆させる金属帯の連続表面処理方法及び連続表面処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続的に搬送される鋼帯等の金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜やめっき被膜等の表面被膜を被覆させて、金属帯に電気絶縁性や装飾性、防錆性等の種々の機能を付加させる試みがなされている（例えば、特許文献１、２参照。）。このような金属帯の表面に表面被膜を被覆させる連続表面処理方法として、従来においては、以下に説明するような方法が知られている。
【０００３】
図１３は、従来の連続表面処理方法を実現するための連続表面処理装置１０３の構成の一例を概略的に示す側面図である。この連続表面処理装置１０３は、電解液Ｗの貯溜された電解槽１６１と、電解槽１６１の電解液Ｗに浸漬され、金属帯１０１の搬送方向Ｐに順に配設された複数の板状の電極１３１とを備えている。この連続表面処理装置１０３に対して金属帯１０１は、コンダクターロール１８１等により案内されつつ、電解液Ｗ中に浸漬されたうえで板状の電極１３１に相対向するように連続的に搬送される。
【０００４】
そして、この連続表面処理装置１０３により金属帯１０１の表面に表面被膜を被覆させるうえでは、複数の板状の電極１３１の間に電圧を印加し、金属帯１０１と電解液Ｗとを通して複数の板状の電極１３１の間で通電させる。これにより、陽極となる電極１３１に相対向する金属帯１０１の表面に電解液Ｗの電気分解により表面被膜を被覆させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００３／０４８４１６号公報
【特許文献２】特公昭６１−０１５９６０号公報
【特許文献３】特開平０７−１１４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の連続表面処理方法では、金属帯１０１を電解液Ｗに浸漬させた状態で電解液Ｗの電気分解を進行させる必要があるため、電解液Ｗに浸漬された金属帯１０１の板幅方向端部で電流集中が生じてしまっていた。このため、従来の連続表面処理方法では、板幅方向端部での被膜付着量が増大する結果、金属帯１０１の板幅方向での被膜付着量の分布が不均一なものになるという問題点があった。金属帯の表面に電気絶縁性被膜を被覆させる場合は、一般に電気絶縁性被膜の靭性があまり優れていないことから、被膜付着量が増大してしまうと容易に被膜の割れ、剥離を招くため、この問題点が一層顕著なものとして現れていた。
【０００７】
また、従来の連続表面処理方法では、金属帯１０１を電解液Ｗに浸漬させた状態で電解液Ｗの電気分解を進行させる必要があるため、表面被膜を被覆すべき被処理面とは反対側の片面にも電流が回り込んでしまい、その反対側の片面にも表面被膜が被覆されてしまうという問題点があった。
【０００８】
これらの問題点を解決するため、例えば、特許文献３に示すようなエッジマスクを用いて、金属帯１０１と電極１３１との間に流れる電流を金属帯１０１の板幅方向端部で部分的に遮断するという方法も提案されている。しかしながら、エッジマスクを用いる場合、その分、余計な装置コストの増大を招くうえ、金属帯１０１がその板厚方向に蛇行したときにエッジマスクに接触して金属帯１０１に疵がつく等の問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、電解液の電気分解により金属帯の表面に電気絶縁性被膜等の表面被膜を被覆させるにあたって、金属帯の板幅方向での被膜付着量の分布を均一にすることを可能とする金属帯の連続表面処理方法及び連続表面処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の金属帯の連続表面処理方法及び連続表面処理装置を発明した。
【００１１】
第１発明は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜を被覆させる金属帯の連続表面処理方法において、前記電気絶縁性被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して陽極電極を配設し、前記陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる前記電解液を噴射し、前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記陽極電極から噴射しているラミナー流としての電解液を通して通電させることを特徴とする。
第２発明は、第１発明において、前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の何れかの片面と相対向する陰極電極を更に配設し、前記電解液を噴射する工程では、前記陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するとともに、前記陽極電極から当該金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射し、前記通電させる工程では、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第３発明は、第１発明において、前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に配設し、前記通電させる工程では、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れか一つの発明において、前記電解液は、金属イオンと当該金属イオンに対してモル比で４倍以上のフッ素イオン、又は、金属と当該金属に対してモル比で４倍以上のフッ素とを含む錯イオンのうち何れか一種以上を含有するｐＨ２〜７の水溶液であることを特徴とする。
第５発明は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解によりめっき被膜を被覆させる金属帯の連続表面処理方法において、前記めっき被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して陽極電極を配設し、前記陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる前記電解液を噴射し、前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記陽極電極から噴射しているラミナー流としての電解液を通して通電させることを特徴とする。
第６発明は、第５発明において、前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の何れかの片面と相対向する陰極電極を更に配設し、前記電解液を噴射する工程では、前記陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するとともに、前記陽極電極から当該金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射し、前記通電させる工程では、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第７発明は、第５発明において、前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に配設し、前記通電させる工程では、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記噴射しているラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第８発明は、第７発明において、前記陽極電極を配設する工程では、前記陽極電極及び前記コンダクターロールの組からなる電極群を前記金属帯の搬送方向に複数配設することを特徴とする。
第９発明は、第５発明〜第８発明の何れか一つの発明において、前記電解液は、金属イオンを含むめっき液であることを特徴とする。
第１０発明は、第１発明〜第９発明の何れか一つの発明において、前記搬送される金属帯は、その両面が前記被処理面であり、前記陽極電極を配設する工程では、前記金属帯の両側の被処理面に相対向して陽極電極を配設することを特徴とする。
第１１発明は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜を被覆させるための金属帯の連続表面処理装置において、前記電気絶縁性被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して配設された陽極電極と、前記陽極電極に設けられ、当該陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルと、前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液を通して通電させる電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
第１２発明は、第１１発明において、前記金属帯の何れかの片面と相対向して配設された陰極電極を更に備え、前記陰極電極は、当該陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルが設けられ、前記電圧印加手段は、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、当該陰極電極及び当該陽極電極のラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第１３発明は、第１１発明において、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に備え、前記電圧印加手段は、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第１４発明は、第１１発明〜第１３発明の何れか一つの発明において、前記電解液は、金属イオンと当該金属イオンに対してモル比で４倍以上のフッ素イオン、又は、金属と当該金属に対してモル比で４倍以上のフッ素とを含む錯イオンのうち何れか一種以上を含有するｐＨ２〜７の水溶液であることを特徴とする。
第１５発明は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解によりめっき被膜を被覆させるための金属帯の連続表面処理装置において、前記めっき被膜を被覆すべき前記金属帯の被処理面と相対向して配設された陽極電極と、前記陽極電極に設けられ、当該陽極電極から前記金属帯の被処理面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルと、前記金属帯を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液を通して通電させる電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
第１６発明は、第１５発明において、前記金属帯の何れかの片面と相対向して配設された陰極電極を更に備え、前記陰極電極は、当該陰極電極から前記金属帯の相対向する片面にラミナー流となる電解液を噴射するラミナーノズルが設けられ、前記電圧印加手段は、前記陰極電極を陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、当該陰極電極及び当該陽極電極のラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第１７発明は、第１５発明において、前記金属帯に接触して通電可能なコンダクターロールを更に備え、前記電圧印加手段は、前記コンダクターロールを陰極、前記陽極電極を陽極としてこれらの間で電圧を印加して、前記ラミナーノズルから噴射されるラミナー流としての電解液と前記金属帯とを通して通電させることを特徴とする。
第１８発明は、第１７発明において、前記陽極電極及び前記コンダクターロールの組からなる電極群が前記金属帯の搬送方向に複数配設されていることを特徴とする。
第１９発明は、第１５発明〜第１８発明の何れか一つの発明において、前記電解液は、金属イオンを含むめっき液であることを特徴とする。
第２０発明は、第１１発明〜第１９発明の何れか一つの発明において、前記搬送される金属帯は、その両面が前記被処理面であり、前記陽極電極は、前記金属帯の両側の被処理面に相対向して配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明〜第２０発明によれば、ラミナー流となる電解液を電極から金属帯に噴射しつつ電極と金属帯との間で電圧を印加することとしているので、電解液の電気分解により金属帯の被処理面に電気絶縁性被膜、めっき被膜等の表面被膜を被覆させるにあたって、金属帯を電解液に浸漬させることなく電解液の電気分解を進行させることが可能となる。このため、金属帯の板幅方向端部での電流集中を抑えつつ、金属帯の表面に表面被膜を被覆させることが可能となり、その分、金属帯の板幅方向での被膜付着量の均一化を図ることが可能となる。また、ラミナー流となる電解液を用いて電気分解していることから、金属帯に衝突せずに板幅方向両側を通過しようとするラミナー流から金属帯に対する電流の流れがほとんど生じなくなり、これによっても、金属帯の板幅方向端部での電流集中を抑えることが可能となる。また、電解液の電気分解を進行させている間、金属帯の被処理面に新しい電解液を噴射させているため、電気分解に寄与している金属イオンや錯イオンの濃度が一定の状態のまま電気分解を進行させることができ、その分、金属帯の板幅方向での被膜付着量の均一化を図ることが可能となるうえ、金属帯の被処理面に汚れ等が付着していてもこれを洗い流して除去しつつ表面被膜を被覆させることが可能となる。また、金属帯を電解液に浸漬させることなく電解液の電気分解を進行させることが可能となることから、金属帯の被処理面とは反対側の片面に電流が回り込むのを抑えることが可能となるうえ、陽極から陰極に電解液のみを通して流れる漏れ電流が生じるのを抑えることが可能となるうえ、電解槽に大量の電解液を貯溜させておく必要がなくなる。
第２発明、第６発明、第１２発明、第１６発明によれば、コンダクターロールを電極として利用していないので、コンダクターロールと金属帯との局所的な接触で発生するスパークによりスパーク疵が発生するのを防止することが可能となる。
第８発明、第１８発明によれば、金属帯の被処理面にめっき被膜を被覆させる量や速度を増大させることができ、めっき被膜を高速で被覆させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る連続表面処理装置の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図２】第１実施形態に係る電源装置により印加する電圧の例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る陽極電極の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る陰極電極及び陽極電極の動作状態を模式的に示す側面断面図である。
【図５】第１実施形態に係る陽極電極の動作状態を模式的に示す正面断面図である。
【図６】第２実施形態に係る連続表面処理装置の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図７】第２実施形態に係る陰極電極及び陽極電極の動作状態を概略的に示す側面断面図である。
【図８】第２実施形態に係る陽極電極の動作状態を模式的に示す正面断面図である。
【図９】第３実施形態に係る陰極電極及び陽極電極の動作状態を模式的に示す側面断面図である。
【図１０】コンダクターロール及び電極の組からなる電極群が搬送方向に複数配設される場合の連続表面処理装置の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図１１】実施例１の操業条件で電気絶縁性被膜の被覆処理を実行して得られた金属帯の被膜付着量の測定結果を示す図である。
【図１２】実施例２の操業条件で錫めっき処理を実行して得られた金属帯の被膜付着量の測定結果を示す図である。
【図１３】従来の連続表面処理装置の構成を概略的に示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者は、電解液の電気分解により金属帯の表面に電気絶縁性被膜等の表面被膜を被覆させるにあたって、金属帯の板幅方向での被膜付着量を均一にすることを可能とする連続表面処理方法について鋭意検討した。この結果、金属帯を電解液に浸漬させない構成としたうえで、ラミナー流となる電解液を陽極電極から金属帯に噴射しつつ陽極電極と金属帯との間で電圧を印加することによって、金属帯の板幅方向端部での電流集中を抑えつつ、金属帯の表面に表面被膜を被覆させることが可能であることを見出した。
【００１５】
本発明は、このような検討内容に基づき案出されたものであり、以下、その実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係る連続表面処理方法は、連続的に搬送される金属帯の表面に電解液の電気分解により電気絶縁性被膜や導電性のめっき被膜等の表面被膜を被覆させるものである。本発明に係る連続表面処理方法は、電気絶縁性被膜又はめっき被膜を被覆させる場合、これらのうちの何れを金属帯の表面に被覆させるかによって、電解液の種類、連続表面処理装置の構成等について相違している。このため、まず、電気絶縁性被膜を金属帯の表面に被覆させる連続表面処理方法について説明し、その後に、めっき被膜を金属帯の表面に被覆させる連続表面処理方法について説明する。
【００１７】
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る連続表面処理方法を実現するための連続表面処理装置３の構成を概略的に示す側面断面図である。
【００１８】
本発明の適用の対象となる金属帯１は、コンダクターロール８１等により連続的に搬送されるものである。金属帯１は、その片面又は両面が電気絶縁性被膜を被覆すべき被処理面１ａとして搬送され、第１実施形態においては上側の片面のみが被処理面１ａとして搬送されているものを例示している。金属帯１は、例えば、普通鋼、ステンレス鋼等の鋼材料や、チタンやこの合金等の金属材料から構成される。本発明は、金属帯１が鋼材料から構成される場合、鋼材料の製造プロセス中のどの時点で用いられるか特に限定するものではなく、例えば、熱間圧延、冷間圧延又は表面洗浄された後に用いられる。
【００１９】
連続表面処理装置３は、金属帯１の被処理面１ａと相対向して配設される陽極電極３３を備えている。連続表面処理装置３は、第１実施形態において、金属帯１の被処理面１ａと相対向して陽極電極３３より搬送方向Ｐの入側に配設された陰極電極３１を更に備えている。
【００２０】
連続表面処理装置３は、第１実施形態において、陰極電極３１と陽極電極３３との間に、これらの間に電圧を印加する電圧印加手段としての電源装置４１が接続されている。電源装置４１は、第１実施形態において、図２に示すような直流電圧を印加するものとして構成されている。電源装置４１は、例えば、六相交流電源を六相半波整流して直流電圧を印加するものから構成されるが、電圧を印加できれば特にその構成について限定するものでなく、また、その方式もトランジスター方式、インバータ方式等特に限定するものではない。
【００２１】
第１実施形態では、陰極電極３１と電源装置４１との間に開閉器４３が接続され、電源装置４１と陽極電極３３との間に抵抗器４５が接続されている。開閉器４３を閉にすることにより、陰極電極３１と陽極電極３３との間で電圧が印加され、開閉器４３を開にすることにより、これらの間での電圧の印加が中断される。また、抵抗器４５の値を増減させることにより、陰極電極３１と陽極電極３３との間で通電される電流の電流値が調整される。
【００２２】
図３は陽極電極３３の構成を模式的に示す平面図であり、図４は陰極電極３１及び陽極電極３３の動作状態を示す側面断面図であり、図５は陽極電極３３の動作状態を正面断面図である。なお、第１実施形態において陰極電極３１の構成は陽極電極３３と同様であるので、図３、図５を基に陰極電極３１の構成も併せて説明する。また、図５では、陽極電極３３に設けられたラミナーノズル３９からラミナー流Ｗｒとして噴射される電解液を省略し、その電解液の噴射される範囲のみ模式的に示している。
【００２３】
陰極電極３１、陽極電極３３は、第１実施形態において、金属帯１の搬送方向Ｐと略平行に配設された板状の電極プレート３５と、電極プレート３５の金属帯１と相対向する側に、金属帯１の搬送方向Ｐに間隔を空けて並列に設けられた一つ以上の筒状のヘッダー３７と、ヘッダー３７に設けられたラミナーノズル３９とを有している。
【００２４】
電極プレート３５は、電圧を印加するために、電源装置４１に電気的に接続する電源用配線４７が結線されている。
【００２５】
ヘッダー３７には、第１実施形態において、その内部に電解液Ｗを供給するための電解液供給枝管５３がその端部に接続されている。電解液供給枝管５３は、第１実施形態において、電極プレート３５の板幅方向両側で金属帯１の搬送方向Ｐに延びるよう配設される電解液供給本管５１から分枝されている。電解液供給枝管５３の配管途中には、第１実施形態において、ラミナーノズル３９からの電解液Ｗの噴射量を調整するため、枝管流量調節弁５５が接続されており、枝管流量調節弁５５の開度を調節することにより、電解液供給本管５１から電解液供給枝管５３を通してヘッダー３７内に供給される電解液の供給量が調節される。
【００２６】
ラミナーノズル３９は、陰極電極３１、陽極電極３３から金属帯１の被処理面１ａにラミナー流Ｗｒとなる電解液を噴射する電解液噴射手段として機能する。ここでいうラミナー流Ｗｒとは、その電解液が噴射される方向に直交する方向に対して厚みと幅を持つ流れであって、その流れの中で電解液が充填されており、ラミナーノズル３９より噴射されてから金属帯１に衝突するまでの範囲の形状が時間の経過に対してほぼ一様な流れのことをいう。ラミナーノズル３９は、第１実施形態において、膜状のラミナー流Ｗｒを噴射するスリット状噴射口３９ａを有するものから構成される例を示しているが、この他にも、柱状のラミナー流を噴射する筒状噴射口を有するものから構成されていてもよい。
【００２７】
なお、陰極電極３１、陽極電極３３は、第１実施形態において、電極プレート３５、ヘッダー３７及びラミナーノズル３９が一体的に構成されているものを例示しているが、電極プレート３５とヘッダー３７及びラミナーノズル３９とを別体のものとして構成してこれらを連結したものから構成されていてもよい。また、陰極電極３１、陽極電極３３は、ラミナーノズル３９から噴射される電解液に対して通電可能な構成であれば、その構成について特に限定するものではなく、例えば、ヘッダー３７のみが後述の電極材料から構成されていてもよいし、電極プレート３５を用いずに構成されていてもよい。
【００２８】
また、陰極電極３１は、ラミナー流Ｗｒとなる電解液を通して金属帯１に通電可能となればよいので、金属帯１の何れかの片面と相対向して配設されていればよく、金属帯１の被処理面１ａに相対向して配設されるものに限定するものではない。また、これと同様の理由により、陰極電極３１は、金属帯１の被処理面１ａと相対向して配設される場合、電気絶縁性被膜がラミナー流Ｗｒとなる電解液を通しての金属帯１への通電の妨げとならないように、陽極電極３３より搬送方向Ｐの入側に配設される必要がある。これに対して、金属帯１の片面のみが被処理面１ａである場合で、その被処理面１ａに対して反対側の片面と相対向して陰極電極３１が配設される場合は、陽極電極３３に対する陰極電極３１の配設位置は特に限定されない。
【００２９】
また、連続表面処理装置３は、第１実施形態において、ラミナーノズル３９から金属帯１の被処理面１ａに噴射された電解液を貯溜するための電解槽６１を備えている。電解槽６１には、ラミナーノズル３９から噴射された後に、金属帯１に衝突してからその板幅方向両側から液滴Ｗｂとなって落下する電解液や、金属帯１に衝突せずに落下する電解液が貯溜される。電解槽６１には、ラミナーノズル３９から噴射された電解液がその底部６１ａで溜まりＷａとなって貯溜され、金属帯１は、電解槽６１に貯溜された溜まりＷａとしての電解液に浸漬されないように搬送される。
【００３０】
電解槽６１の底部６１ａで溜まりＷａとなった電解液は、第１実施形態において、電解槽６１に接続された排出管６３を介して排出され、排出管６３に接続された貯溜タンク６４内で貯溜される。貯溜タンク６４には、第１実施形態において、電解液供給本管５１が接続されている。電解液供給本管５１の配管途中には、第１実施形態において、電解液を移送するための電解液供給ポンプ６５と、電解液を濾過するための電解液フィルタ６６と、電解液供給本管５１に供給される電解液の供給量を調節するための本管流量調節弁６７とが接続されている。貯溜タンク６４内に貯溜された電解液は、電解液供給ポンプ６５の駆動により、電解液フィルタ６６を通して電解液供給本管５１に移送され、その後、ヘッダー３７、ラミナーノズル３９を通して金属帯１に再度噴射されるよう、循環して用いられる。
【００３１】
また、第１実施形態では、陰極電極３１から陽極電極３３に放電するのを抑制するため、陰極電極３１と陽極電極３３との間にウレタンゴム等の電気絶縁性材料からなる遮蔽板７１が配設されている。
【００３２】
また、第１実施形態では、金属帯１を連続的に搬送させるための搬送ロール８１として、電解槽６１の入側及び出側において、金属帯１を間に挟んで一対のリンガーロール８１が配設されており、電解槽６１の外側への電解液の流出が抑制されている。
【００３３】
また、陰極電極３１、陽極電極３３、遮蔽板７１は、例えば、電解槽６１に図示しない電気絶縁性材料を介して支持された状態で配設されている。
【００３４】
次に、第１実施形態における電解液Ｗについて説明する。
【００３５】
電解液Ｗとしては、金属帯１の被処理面１ａに電気絶縁性被膜を被覆させる場合、以下の（１）、（２）の何れか一種以上を含有するｐＨ２〜７の水溶液が用いられる。
（１）金属イオンと、当該金属イオンに対してモル比で４倍以上のフッ素イオン
（２）金属と当該金属に対してモル比で４倍以上のフッ素とを含む錯イオン
【００３６】
このような電解液Ｗ中では、金属イオン又は金属を含む錯イオンと酸化物や水酸化物との間で、例えば、下記の数式（１１）、（１２）で表されるような可逆反応が生じている。
ＴｉＦ62-＋２Ｈ2Ｏ  ⇔  ＴｉＯ2＋４Ｈ+＋６Ｆ-  ・・・（１１）
ＳｉＦ62-＋４Ｈ2Ｏ  ⇔  Ｓｉ（ＯＨ）4＋４Ｈ+＋６Ｆ-  ・・・（１２）
【００３７】
この数式（１１）、（１２）の左辺で表される状態を実現する水溶液としては、以下の二種類が考えられる。
【００３８】
第一は、左辺のＴｉＦ62-やＳｉＦ62-を（Ｔｉ4+＋６Ｆ-）や（Ｓｉ4+＋６Ｆ-）のような金属イオンとフッ素イオンとして含有する水溶液、即ち、上述の（１）を含有する水溶液である。第二は、左辺のＴｉＦ62-やＳｉＦ62-そのものを含有する水溶液、即ち、上述の（２）を含有する水溶液である。
【００３９】
ここで、上述の可逆反応では、その右辺に水素イオンやフッ素イオンが含まれていることから、これら水素イオンやフッ素イオンを消費することにより、平衡状態がくずれて、酸化物や水酸化物の生成量が増大することになる。
【００４０】
従って、電解液Ｗの電気分解を利用して金属帯１の表面で水素イオンを積極的に消費させるようにすれば、金属帯１の表面において酸化物や水酸化物の被膜の生成が促進され、金属帯１の表面に短時間で被膜を被覆させることが可能となる。このとき被覆される酸化物としては、例えば、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等が挙げられ、水酸化物としては、例えば、Ｓｉ（ＯＨ）4、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｚｒ（ＯＨ）4、Ｎｂ（ＯＨ）5、Ｔａ（ＯＨ）5等が挙げられる。
【００４１】
なお、金属帯１の表面に水酸化物被膜が被覆された場合は、その後の乾燥により、例えば、下記の数式（１３）で表されるような縮合反応が進行して、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5等の酸化物被膜として存在することになる。
Ｓｉ（ＯＨ）4−２Ｈ2Ｏ  →  ＳｉＯ2  ・・・  （１３）
【００４２】
このとき、電解液Ｗ中に安定なフッ化物を生成するアルミニウムイオンやホウ素イオンを含有させておけば、例えば、下記の数式（１４）で表されるような反応が進行することになる。これにより、フッ素イオンの消費が促進されて、酸化物や水酸化物の被膜の生成を更に促進させることが可能となる。
Ａｌ3+＋６Ｆ-  →  ＡｌＦ62-  ・・・  （１４）
【００４３】
以下、電解液Ｗについて更に詳細に説明する。
【００４４】
電解液ＷのｐＨを２以上としたのは、これが２未満であると、金属帯１の被処理面１ａから陰極反応により水素が過多に発生して被膜の生成の阻害が起こり易くなるためである。また、電解液ＷのｐＨを７以下としたのは、これが７超であると、水溶液中に凝集したものが生成することにより被膜の密着力が不十分になる恐れがあるためである。なお、電解液ＷのｐＨは、水素の過多の発生をより確実に抑えるうえで３以上とすることが好ましく、水溶液中での凝集をより確実に抑えるうえで７以下とすることが好ましい。
【００４５】
フッ素イオンや錯イオン中でのフッ素のモル比を４倍以上としたのは、これが４倍未満であると、被膜の生成が進行しない恐れがあるためである。
【００４６】
電解液Ｗ中の金属イオンや錯イオンの金属としては、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｎｄ等の金属イオンや金属が挙げられるが、特に限定するものではない。
【００４７】
電解液Ｗ中にフッ素イオンを含有させるうえでは、フッ化水素酸やフッ化水素酸塩等を溶媒に溶解させるようにすればよい。なお、ここでいうフッ化水素酸塩としては、例えば、フッ化水素酸のアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。因みに、塩を用いる場合、そのカチオン種により飽和溶解度が異なることによって被膜の生成速度に影響を及ぼすので、被膜の膜厚等を考慮して選定することが好ましい。
【００４８】
電解液Ｗ中に錯イオンを含有させるうえでは、ヘキサフルオロチタン酸、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロニオブ酸や、これらの塩を溶媒に溶解させるようにすればよい。なお、ここでいうヘキサフルオロチタン酸等の塩としては、これらのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。また、錯イオン中には、金属とフッ素以外の元素が含まれていてもよい。
【００４９】
なお、電解液Ｗ中には、被膜の生成を促進させるため、安定なフッ化物を生成するアルミニウムイオンやホウ素イオンが含有されていてもよい。
【００５０】
また、電気分解により消費される金属イオン、フッ素イオン、錯イオンの補給方法であるが、これは、例えば、電気分解により消費される金属イオンが溶解した溶解槽を別に設け、その溶解槽と貯溜タンク６４との間で電解液Ｗを循環させる等の公知の方法により行われる。また、電解液のｐＨの調整方法であるが、これは、例えば、無機酸、有機酸、水酸化ナトリウム、アンモニウム等のｐＨ調整剤の投入等のような公知の方法により行なわれる。
【００５１】
次に、第１実施形態における陰極電極３１、陽極電極３３の材質について説明する。
【００５２】
金属帯１の被処理面１ａに電気絶縁性被膜を被覆させる場合、陰極電極３１は、Ｐｔ等の不溶性の電極材料や、電解液Ｗ中の金属イオンと反応することによる悪影響を防止する観点から、その電解液Ｗ中の金属イオンと同じ金属からなる可溶性の電極材料から構成される。陽極電極３３は、安定なフッ化物を生成するための金属イオンを電解液Ｗ中に含有させるため、アルミニウム等から構成されることが好ましいが、Ｐｔ等の不溶性の電極材料や、上述と同じ理由により電解液Ｗ中の金属イオンと同じ金属からなる可溶性の電極材料から構成されていてもよい。
【００５３】
次に、本発明の第１実施形態に係る連続表面処理方法について説明する。
【００５４】
まず、連続的に搬送される金属帯１の被処理面１ａに陽極電極３３からラミナーノズル３９によりラミナー流Ｗｒとなる電解液を噴射する。このとき、第１実施形態では、陰極電極３１からもラミナーノズル３９によりラミナー流Ｗｒとなる電解液を噴射する。
【００５５】
続いて、電圧印加手段としての電源装置４１により、金属帯１が陰極、陽極電極３３が陽極となるようにこれらの間で電圧を印加する。第１実施形態において実際には、陰極電極３１が陰極、陽極電極３３が陽極となるように電圧を印加する。このとき、第１実施形態では、上述の通り、図２に示すような定電圧を印加するものとする。
【００５６】
これにより、第１実施形態では、電源装置４１−陰極電極３１−陰極電極３１から噴射しているラミナー流Ｗｒの電解液−金属帯１−陽極電極３３から噴射しているラミナー流Ｗｒの電解液−陽極電極３３−電源装置４１の閉回路が形成され、これらを通して電流が通電されることになる。
【００５７】
このとき、陽極電極３３とこれに相対向する金属帯１との間では、金属帯１を陰極、陽極電極３３を陽極として電圧が印加されることになるので、金属帯１の被処理面１ａでは、下記の数式（２１）で表される陰極反応が進行することにより、水素イオンが消費されることになる。これにより、上述したように、金属イオン又は金属を含む錯イオンと酸化物や水酸化物との間での可逆反応の平衡状態がくずれて、金属帯１の表面において酸化物や水酸化物が被覆されることになる。
２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2↑  ・・・（２１）
【００５８】
なお、このとき、陽極電極３３がアルミニウム等の可溶性材料から構成される場合、下記の数式（３１）で表される陽極反応が進行して、その結果、上記の数式（１４）で表されるような反応が促進されることにより、酸化物や水酸化物の被膜の生成速度の上昇に寄与することになる。また、陽極電極３３がＰｔ等の不溶性の金属材料から構成される場合、下記の数式（３２）で表される陽極反応が進行することになる。
Ｍｅ→Ｍｅ+＋ｅ-      ・・・（３１）
（陽極電極３３がＡｌの場合：Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ-）
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋２Ｏ2↑＋４ｅ-      ・・・（３２）
【００５９】
また、このとき、抵抗器４５の抵抗値や、陽極電極３３の搬送方向Ｐの長さ等を変えることにより、電流値や通電時間の調整をすることができ、これによって、電気絶縁性被膜の生成速度、即ち、膜厚が調整される。
【００６０】
なお、第１実施形態においては、電解液を電解液フィルタ６６を通して循環して用いているため、汚れ等が除去された電解液が金属帯１の被処理面１ａに噴射されることになる。
【００６１】
以上の第１実施形態によれば、ラミナー流Ｗｒとなる電解液を陽極電極３３から金属帯１に噴射しつつ陽極電極３３と金属帯１との間で電圧を印加することとしているので、電解液の電気分解により金属帯１の被処理面１ａに電気絶縁性被膜を被覆させるにあたって、金属帯１を電解液に浸漬させることなく電解液の電気分解を進行させることが可能となる。このため、金属帯１の板幅方向端部での電流集中を抑えつつ、金属帯１の表面に電気絶縁性被膜を被覆させることが可能となり、その分、金属帯１の板幅方向での被膜付着量の均一化を図ることが可能となる。
【００６２】
また、第１実施形態によれば、ラミナー流Ｗｒとなる電解液を用いて電気分解していることから、以下に説明するような理由によっても、金属帯１の板幅方向端部での電流集中を抑えることが可能となっている。第１実施形態では、金属帯１の上側のラミナーノズル３９からラミナー流Ｗｒとしての電解液を噴射しているが、このように噴射されたラミナー流Ｗｒとしての電解液は、ラミナーノズル３９に対して下方に位置するものほど落下速度が速くなり、表面張力の関係でその厚みや幅が小さくなるように変形する。このとき、図５における範囲Ｓに位置するような、金属帯１に衝突せずにその板幅方向両側を通過しようとするラミナー流は、金属帯１により拘束されていないことと、その厚みや幅が小さくなっていることとから、流れが不安定になることにより頻繁に部分的に分断される。この結果、金属帯１と衝突せずにその板幅方向両側を通過しようとするラミナー流Ｗｒとしての電解液から金属帯１に対する電流の流れがほとんど生じなくなり、これによって、金属帯１の板幅方向端部での電流集中を抑えることが可能となる。
【００６３】
また、第１実施形態によれば、電解液の電気分解を進行させている間、金属帯１の被処理面１ａに新しい電解液を噴射させているため、金属イオンや錯イオンを消費した電解液が金属帯１の被処理面１ａの近傍から絶えず除去されることになる。このため、電気分解に寄与している電解液中での金属イオンや錯イオンの濃度が一定の状態のまま電気分解を進行させることができ、その分、金属帯１の板幅方向での被膜付着量の均一化を図ることが可能となる。また、これにより、金属帯１の被処理面１ａに汚れ等が付着していてもこれを洗い流して除去しつつ、電気絶縁性被膜を被覆させることが可能となり、汚れ等により電気絶縁性被膜の被覆不良が生じることを防止することが可能となる。
【００６４】
また、第１実施形態によれば、金属帯１を電解液に浸漬させることなく電解液の電気分解を進行させることが可能となることから、金属帯１の被処理面１ａとは反対側の片面に電流が回り込むのを抑えることが可能となり、これにより、被処理面１ａとは反対側の片面に電気絶縁性被膜が被覆されるのを防止することが可能となる。また、これにより、陽極から陰極に電解液のみを通して流れる漏れ電流が生じるのを抑えることが可能となる。また、これにより、電解槽に大量の電解液を貯溜させておく必要がなくなり、その分、処理コストの低減を図ることが可能となる。
【００６５】
また、第１実施形態によれば、コンダクターロール８１を電極として利用していないので、コンダクターロール８１と金属帯１との局所的な接触で発生するスパークによりスパーク疵が発生するのを防止することが可能となる。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以降においては、上述した構成要素と同一の構成要素について、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００６７】
図６は、第２実施形態に係る連続表面処理方法を実現するための連続表面処理装置３の構成を概略的に示す側面断面図であり、図７は、第２実施形態に係る陰極電極３１及び陽極電極３３の動作状態を概略的に示す側面断面図であり、図８は、第２実施形態に係る上下の陽極電極３３の動作状態を概略的に示す平面断面図である。なお、図８では、上下の陽極電極３３に設けられたラミナーノズル３９からラミナー流Ｗｒとして噴射される電解液を省略し、下側の電解液の噴射される範囲のみ模式的に示している。
【００６８】
第２実施形態に係る連続表面処理方法は、金属帯１の両面を被処理面１ａとして電気絶縁性被膜を被覆させる場合に適用されるものを例示している。第２実施形態に係る連続表面処理装置３は、陰極電極３１及び陽極電極３３の組からなる電極群３０が金属帯１の両面に相対向して配設されている。また、各電極群３０につき一つの電源装置４１が接続されている。
【００６９】
次に、第２実施形態に係る連続表面処理方法について説明する。なお、第２実施形態以降においては、第１実施形態に係る連続表面処理方法と異なる工程についてのみ説明し、同様の工程についてはその説明を省略する。
【００７０】
第２実施形態に係る連続表面処理方法では、金属帯１の下側の被処理面１ａに陰極電極３１及び陽極電極３３からラミナーノズル３９によりラミナー流Ｗｒとなる電解液を噴射するときの速度等が、金属帯１の下面に衝突するのに必要かつ最小限のエネルギーとなるように予め調整されている。これにより、金属帯１の下側に位置するラミナー流Ｗｒは、金属帯１の下面とそのラミナー流Ｗｒの上部との間での表面張力により、金属帯１の下面に安定して接触することになる。そして、図８における範囲Ｓに位置するような、金属帯１に衝突せずにその板幅方向両側を通過しようとするラミナー流は、金属帯１の下面の高さまで安定して到達しないことになる。この結果、金属帯１に衝突せずにその板幅方向両側を通過しようとするラミナー流Ｗｒとしての電解液からは、金属帯１に対する電流の流れがほとんど生じなくなり、これによって、金属帯１の板幅方向端部での電流集中が抑えられることになる。
【００７１】
なお、金属帯１の上側のラミナーノズル３９からラミナー流Ｗｒとして噴射される電解液の方が、下側のラミナーノズル３９から噴射されるものより形状が安定するため、金属帯１の片面のみを被処理面１ａとする場合は、被膜を安定して被覆させるうえで、金属帯１の上側に電極３１、３３やラミナーノズル３９を配設することが好ましい。
【００７２】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００７３】
図９は、第３実施形態に係る連続表面処理装置３の構成を概略的に示す側面断面図である。
【００７４】
第３実施形態に係る連続表面処理装置３は、第１実施形態に係る連続表面処理装置３において用いられたコンダクターロール８１が金属帯１に通電する際に陰極となる電極として用いられている。具体的には、第３実施形態に係る連続表面処理装置３は、金属帯１の被処理面１ａと相対向して配設される陽極電極３３と、陽極電極３３より搬送方向Ｐの入側に配設され、金属帯１に接触して通電可能なコンダクターロール８１とを備えている。金属帯１は、このコンダクターロール８１により案内されつつ搬送される。
【００７５】
コンダクターロール８１は、陰極電極３１について説明したのと同様に、金属帯１に通電可能となればよいので、金属帯１の何れかの片面と接触して配設されていればよく、金属帯１の被処理面１ａに接触して配設されるものに限定するものではない。また、これと同様の理由により、コンダクターロール８１は、金属帯１の被処理面１ａに接触して配設される場合、電気絶縁性被膜が金属帯１への通電の妨げとならないように、陽極電極３３より搬送方向Ｐの入側に配設される必要がある。これに対して、金属帯１の片面のみが被処理面１ａである場合で、その被処理面１ａに対して反対側の片面に接触してコンダクターロール８１が配設される場合は、陽極電極３３に対するコンダクターロール８１の配設位置は特に限定されない。
【００７６】
また、第３実施形態に係る連続表面処理装置３は、陽極電極３３とコンダクターロール８１との間に、これらの間に電圧を印加する電圧印加手段としての電源装置４１が接続されている。
【００７７】
次に、第３実施形態に係る連続表面処理方法について説明する。
【００７８】
第３実施形態では、電源装置４１により金属帯１が陰極、陽極電極３３が陽極となるようにこれらの間で電圧を印加するうえで、実際には、コンダクターロール８１が陰極、陽極電極３３が陽極となるように電圧を印加することになる。
【００７９】
以上、金属帯１の被処理面１ａに電気絶縁性被膜を被覆させる場合について説明したが、次に金属帯１の表面にめっき被膜を被覆させる場合について説明する。
【００８０】
金属帯１の被処理面１ａにめっき被膜を被覆させる場合、主には、電解液Ｗや陰極電極３１、陽極電極３３、電気分解による反応内容の点で、電気絶縁性被膜を被覆させる場合と相違し、連続表面処理装置３の構成は第１実施形態〜第３実施形態において説明したものと同じものが用いられる。
【００８１】
電解液Ｗは、めっき被膜を生成する金属イオンの供給源として電解液Ｗを用いる場合、その金属イオンを含む公知のめっき液が用いられる。めっき液は、例えば、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選ばれる金属イオンを含むものが挙げられる。また、電解液Ｗは、めっき被膜を生成する金属イオンの供給源として陽極電極３３自身を用いる場合、特にその成分については限定しない。
【００８２】
陰極電極３１、陽極電極３３は、めっき被膜を生成する金属イオンの供給源として電解液Ｗを用いる場合、例えば、Ｐｔ等の不溶性の電極材料から構成される。また、めっき被膜を生成する金属イオンの供給源として陽極電極３３自身を用いる場合、陰極電極３１は、例えば、Ｐｔ等の不溶性の電極材料から構成され、陽極電極３３は、その金属を含有するものから構成される。
【００８３】
陰極電極３１、コンダクターロール８１は、電気絶縁性被膜を被覆させる場合と異なり、めっき被膜が金属帯１への通電の妨げとならないため、陽極電極３３に対するその配設位置は特に限定されない。
【００８４】
次に、めっき被膜を被覆させる場合に、電解液Ｗの電気分解がどのように進行するか説明する。
【００８５】
金属帯１を陰極電極、陽極電極３３を陽極電極として電圧を印加した場合であって、めっき被膜を生成する金属イオンの供給源として電解液Ｗを用いる場合、金属帯１の被処理面１ａでは、下記の数式（４１）で表される陰極反応が進行する。これにより、金属帯１の被処理面１ａにめっき被膜が被覆されることになる。
Ｍｅ+＋ｅ-→Ｍｅ  ・・・（４１）
（Ｍｅ+がＺｎ2+の場合：Ｚｎ2+＋ｅ-→Ｚｎ）
【００８６】
このとき、陽極電極３３がめっき被膜を生成する金属イオンの供給源として用いられる場合、下記の数式（５１）で表される陽極反応が進行して、めっき被膜を生成する金属イオンが電解液Ｗ中に供給されることになる。陽極電極３３がＰｔ等の不溶性の金属材料から構成される場合、下記の数式（５２）で表される陽極反応が進行することになる。
Ｍｅ→Ｍｅ+＋ｅ-      ・・・（５１）
（電極がＺｎの場合：Ｚｎ→Ｚｎ2+＋２ｅ-）
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋２Ｏ2↑＋４ｅ-      ・・・（５２）
【００８７】
金属帯１の被処理面１ａにめっき被膜を被覆させる場合も、電気絶縁性被膜を被覆させる場合と同様の上述の効果が得られる。
【００８８】
以上、金属帯１の被処理面１ａにめっき被膜を被覆させる場合について説明したが、この他にも、めっき被膜を被覆させる場合であって、上述の第３実施形態のようにコンダクターロール８１にも通電させる場合、図１０に示すように、陽極電極３３及びコンダクターロール８１の組からなる電極群３０を金属帯１の搬送方向Ｐに複数配設するようにしてもよい。この場合、各電極群３０につき一つの電源装置４１が接続される。これにより、金属帯１の被処理面１ａにめっき被膜を被覆させる量や速度を増大させることができ、めっき被膜を高速で被覆させることが可能となる。
【００８９】
ここで、電解槽６１が金属帯１の搬送方向Ｐに長くなりすぎると、自重により金属帯１がカテナリー状に変形し、陽極電極３３から金属帯１までの距離が搬送方向Ｐで大きく異なり、その結果、ラミナー流が不安定となる。このため、図１０に示すように、電解槽６１を金属帯１の搬送方向Ｐに順に配設することが好ましい。これにより、所定量めっき被膜を被覆させるのに必要な電解槽６１の一つ当たりの長さを抑えることができる結果、自重による金属帯１のカテナリー状の変形を抑えることができ、これにより、ラミナー流を安定化させることが可能となる。
【００９０】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【実施例１】
【００９１】
以下、本発明の効果を実施例により更に説明する。
【００９２】
本実施例１では、図１に示すような本発明に係る連続処理装置３と、図１３に示すような従来の連続処理装置１０３とを実際に用いて、金属帯１、１０１の表面に電気絶縁性被膜を被覆させる処理を実行した後に、金属帯１、１０１の表面に被覆された電気絶縁性被膜の板幅方向での被膜付着量を観察し、本発明の効果を確認することとした。
【００９３】
本実施例１での具体的な操業条件は次の通りである。
【００９４】
金属帯１、１０１としては、材質がＳＵＳ３０４、板厚が０．１０ｍｍ、板幅が６５０ｍｍであるものを用いた。電解液としては、金属帯１、１０１の表面にＴｉＯ2が被覆されるように、組成としてＴｉＣｌ4が０．１ｍｏｌ／ｌ、（ＮＨ4）ＨＦ2が０．３ｍｏｌ／ｌである水溶液を用い、その液温は６０℃となるようにした。なお、電解液の組成は、チタンイオンとフッ素イオンとがモル比で１：６になっていることになる。陰極電極３１、陽極電極３３としては、その材質がＡｌであるものを用いた。金属帯１、１０１の表面に被覆される電気絶縁性被膜の目標付着量は８ｍｇ／ｍ2以上、金属帯１、１０１を搬送するライン速度は６０ｍｐｍ、印加する電圧は２５Ｖの直流電圧となるようにした。
【００９５】
本実施例１での具体的な評価方法は次の通りである。
【００９６】
電気絶縁性被膜の被覆処理の実行後、得られた金属帯１、１０１からサンプルを採取して、蛍光Ｘ線によりそのサンプルの板幅方向における被膜の付着量を測定した。この測定は、金属帯１、１０１の板幅方向両端より内側に２５ｍｍの位置から５０ｍｍ間隔毎に行うこととした。
【００９７】
図１１は、実施例１の操業条件で電気絶縁性被膜の被覆処理を実行して得られた金属帯１、１０１の被膜付着量の測定結果を示す図である。従来の連続処理装置１０３により処理したものが比較例１、本発明に係る連続処理装置３により処理したものが発明例１である。
【００９８】
このように、比較例１では、電気絶縁性被膜の被膜付着量の分布が金属帯１０１の板幅方向で不均一となっており、特に、金属帯１０１の板幅方向両側での被膜付着量が過大となっており、目標付着量に対して大幅に相違していることが確認できる。また、比較例１では、金属帯１０１の板幅方向両側で被膜の剥離が確認された。これは、金属帯１０１の板幅方向両側での被膜付着量が過大となったことによるものと考えられる。
【００９９】
これに対して、発明例１では、電気絶縁性被膜の被膜付着量の分布が金属帯１の板幅方向で極めて均一となっていることが確認できる。また、発明例１では、金属帯１の板幅方向両端側での被膜の剥離等の欠陥が確認されなかった。
【実施例２】
【０１００】
次に、実施例２について説明する。
【０１０１】
本実施例２では、図９に示すような本発明に係る連続処理装置３と、図１３に示すような従来の連続処理装置１０３とを実際に用いて、電解液の電気分解により金属帯１、１０１の表面に錫めっき被膜を被覆させる錫めっき処理を実行した後に、金属帯１、１０１の表面に被覆された錫めっき被膜の板幅方向での被膜付着量を観察し、本発明の効果を確認することとした。
【０１０２】
本実施例２での具体的な操業条件は次の通りである。
【０１０３】
金属帯１、１０１としては、材質が普通鋼、板厚が０．１４ｍｍ、板幅が９５０ｍｍであるものを用いた。電解液としては、フェノールスルフォン酸錫（Ｓｎ2+濃度２６ｇ／ｌ）水溶液を用い、その液温は５５℃となるようにした。陽極電極３３としては、その材質がＴｉであるものを用いた。金属帯１、１０１の表面に被覆されるめっき被膜の目標付着量は１．０ｇ／ｍ2±１０％、金属帯１、１０１を搬送するライン速度は１０ｍｐｍ、印加する電圧は２５Ｖの直流電圧となるようにした。
【０１０４】
本実施例２での具体的な評価方法は本実施例１でと同様である。
【０１０５】
図１２は、実施例２の操業条件でめっき被膜の被覆処理を実行して得られた金属帯１、１０１の被膜付着量の測定結果を示す図である。従来の連続処理装置１０３により処理したものが比較例２、本発明に係る連続処理装置３により処理したものが発明例２である。
【０１０６】
このように、比較例２では、めっき被膜の被膜付着量の分布が金属帯１０１の板幅方向で不均一となっており、特に、金属帯１０１の板幅方向両側での被膜付着量が過大となっており、目標付着量に対して大幅に相違していることが確認できる。
【０１０７】
これに対して、発明例２では、めっき被膜の被膜付着量の分布が金属帯１の板幅方向で極めて均一となっていることが確認できる。また、発明例２では、金属帯１の板幅方向両側での被膜の剥離等の欠陥も確認されなかった。
【符号の説明】
【０１０８】
１              ：金属帯
１ａ            ：被処理面
３              ：連続表面処理装置
３０            ：電極群
３１            ：陰極電極
３３            ：陽極電極
３５            ：電極プレート
３７            ：ヘッダー
３９            ：ラミナーノズル
３９ａ          ：スリット状噴射口
４１            ：電源装置
４３            ：開閉器
４５            ：抵抗器
４７            ：電源用配線
５１            ：電解液供給本管
５３            ：電解液供給枝管
５５            ：枝管流量調節弁
６１            ：電解槽
６３            ：排出管
６４            ：貯溜タンク
６５            ：電解液供給ポンプ
６６            ：電解液フィルタ
６７            ：本管流量調節弁
７１            ：遮蔽板
８１            ：コンダクターロール
Ｐ              ：搬送方向
Ｗ              ：電解液
Ｗａ            ：溜まり
Ｗｂ            ：液滴
Ｗｒ            ：ラミナー流
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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