(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解浴中に鋼帯のパスラインを挟んで、酸化物系被膜からなる電極面を有する不溶性電極が上下に対向配置され、板幅が広狭異なる各種鋼帯を陰極としてめっき金属を電析させる電気めっき装置の不溶性電極において、
向い合う上下の電極間の電位差により陰分極を生じる低電位側の電極における、幅広鋼帯から幅狭鋼帯へのロット変更の繰り返しにより陰極化と陽極化とが繰り返される領域Ａの電極面を、基準電極面より低くすることにより、低電位側の電極の該領域Ａと他方の高電位側の電極との電位差を低減せしめてなる耐消耗性に優れた不溶性電極。
【請求項２】
低電位側の電極の前記領域Ａと高電位側の電極との電位差は１．０Ｖ以下である請求項１に記載の耐消耗性に優れた不溶性電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気めっき装置の電解浴中に浸漬配置される不溶性電極の改良に係り、特に陰極化現象に伴う局部消耗の急速な進行を効果的に抑制防止し、改良された耐用寿命を得るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛,銅などの金属めっきを行う電気めっき装置の電解浴槽のセル内には、図５(1) (2)に示すように、鋼帯（Ｐ）のパスライン沿って、不溶性電極（１１）（１２）が電極フレーム（２）に取付けられて上下に対向配置され、その上流側と下流側とに通電ロール（３）とバックアップロール（４）が鋼帯（Ｐ）を上下から挟むように配置されている。上下の不溶性電極（１１）（１２）（図は、１つのセルに２基の電極を配置した例を示している）と鋼帯（Ｐ）との間に電解液（Ｓ）が供給され、溢流する電解液は容器（５）に回収される。下側の電極（１１）および上側の電極（１２）のそれぞれは、独立のめっき電流整流器（図示せず）に接続され、鋼帯（Ｐ）を陰極として制御されためっき電流の通電条件下に、鋼帯表面のめっきが行われる。
【０００３】
上記不溶性電極として、従来より鉛または鉛合金が使用されている。しかし、鉛系電極は、微量ではあるが鉛（Ｐｂ）が溶出してめっき液を汚染し、めっき品質に悪影響を与えるという問題がある。これを防止するために、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）をめっき液中に投与してＰｂとＳｒを共沈させ、フィルタで濾過するという煩瑣な処理操作を必要としている。
近時、鉛の使用に対する国際的な規制も加わり、鉛系に代わる新たな電極材料として、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）等の酸化物からなる電極材料が開発され、実用化されつつある。
【０００４】
酸化物系電極は、陽極として、すなわち酸化雰囲気条件（Ｏ２発泡）においてのみ使用される場合、良好な耐用寿命を示す。しかし、向い合う２つの電極間の電位差により一方の電極の一部領域（電極の端縁部）に陰分極を生じるめっき操業では、その領域が急速に消耗する。この局部消耗は電極全体の寿命に影響する。２つの電極の電位を厳密に一致した状態に維持することは至難（現実には不可能）であり、通常のめっき操業において陰極化現象は不可避である。
【０００５】
このような電極間の電位差による陰分極と局部消耗の防止策として、例えば、上下の電極のそれぞれに昇降駆動制御手段を連結すると共に、各電極の電位を測定する電位計を設け、電極間の測定電位差に応じ、電極と鋼帯との間隔を増減制御して電極間の電位差を基準値以下に維持する（特開平７−２９２５００号公報）、低電位側の電極の陰極化する領域に対して、酸化イリジウム被膜の被覆量を、それ以外の領域の被覆量より多くする（特開平１０−２８７９９８号公報）等の提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
酸化物系電極の局部消耗に対する従来の方策は、装置の複雑化、電極コストの増大等を付随する。しかもその効果は満足し得るものとはいえない。
本発明者等は、装置・制御操作の複雑・煩瑣化を伴うことなく経済的に有利に電極の局部消耗を抑制防止することを目的とし種々検討する過程において、局部消耗は、電極面が陰極化することにのみ起因するのではなく、陽極と陰極とが繰り返される使用環境（Ｏ２発泡とＨ２発泡の繰り返し）において顕著に生じることを見出した。この電極面の陰極化と陽極化の繰り返しは、板幅が広狭異なる各種鋼帯を対象とする通常のめっき操業においてしばしば現れる現象である。
本発明者等は、更に検討を重ねた結果、低電位側の電極における陽極と陰極とが繰り返される領域の電極面高さを調節することにより、上記目的を達成し得ることを知見し本発明をなすに到った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解浴中に鋼帯のパスラインを挟んで、酸化物系被膜からなる電極面を有する不溶性電極(１1)(１2)が上下に対向配置され、板幅サイズが広狭異なる各種鋼帯を陰極としてめっき金属を電析させる電気めっき装置の不溶性電極において、向い合う上下の電極間の電位差により陰分極を生じる低電位側の電極(１1)における、幅広鋼帯から幅狭鋼帯へのロット変更の繰り返しにより陰極化と陽極化とが繰り返される領域Ａの電極面を、基準電極面より低くすることにより、低電位側の電極(１1)の該領域Ａの電極面と他方の高電位側の電極(１2)との電位差を低減せしめている。
【０００８】
以下、本発明について詳しく説明する。
連続電気めっきラインに供給される鋼帯は、幅広サイズから幅狭サイズへとロットの変更が繰り返される。図３において、Ｅｗは幅広の鋼帯の端縁、Ｅｎは幅狭の鋼帯の端縁である。鋼帯を挟む上下の電極（１１）（１２）間に電位差があり、ここでは「下側電極の電位＜上側電極の電位」とする。幅広鋼帯のめっきを行う工程では下側電極（１１）の領域Ａの電極面は陽極であるが、幅狭の鋼帯のめっき工程では、上側電極（１２）との電位差のために領域Ａは陰極化する。この状態から幅広の鋼帯に切り替わると、電極（１１）の領域Ａは再び陽極となる。
【０００９】
このように陰極と陽極とが繰り返される低電位側電極（１１）の領域Ａにおいて、電極面の消耗が急速に進行する。本発明は、この領域の電極面を、基準電極面レベルより低くして高電位側電極との電位差を緩和することにより、陰極／陽極の繰り返しとそれに起因する電極面の局部消耗を抑制防止するものである。領域Ａの電極面レベルを、上下の電極（１１）（１２）間の電位差に応じて設定することにより、電極の消耗は電極面の全体に亘って一様化され、局部消耗に起因する電極寿命の低下が回避される。
なお、広幅鋼帯の端縁より外側の領域Ｂは、陽極⇔陰極の繰り返しはなく、その部分の消耗は緩徐である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、低電位側電極（１１）の特定領域（陽極／陰極が繰り返される領域Ａ）の電極面（ＬＭ）を凹陥させて溝形状とし、基準電極面（ＬＳ）より低い電極面レベルを付与した電極形態を模式的に示している。
基準電極面（ＬＳ）に対する電極面（ＬＭ）の段差ΔＧは、高電位側の電極（１２）との電位差に応じて設定される。凹陥（１１）の溝幅（Ｗ１１）は、めっきラインに供給される鋼帯（Ｐ）の最大幅と最小幅との差異に対応するように設定すればよい。領域Ａにおけるような局部消耗のない領域Ｂは基準電極面（ＬＳ）を与えられる。
【００１１】
上述のように、低電位側の電極（１１）の領域Ａの消耗は、段差ΔＧにより低減される。しかし、その段差ΔＧを大きくすると、高電位側の電極（１２）の局部消耗［図１中,電極（１１）の領域Ａに対向する電極（１２）の領域Ａ’の消耗］を助長する原因となる。電極（１１）の領域Ａが高電位化されるに伴って、電極（１２）の領域Ａ’に、陽極／陰極の繰り返しが生じるようになるからである。
この不具合を回避するために、電極（１１）の領域Ａの電極面段差ΔＧは、対向する電極（１２）との電位差に応じて適切に設定することを要する。具体的には、高電位側の電極(１２)との電位差が、約１．０Ｖ以下の範囲内に収まるように、電極面の段差ΔＧを設定することが望ましい。
【００１２】
図２は、電極面の領域Ａの電極面に段差を付与した不溶性電極の構成例を示している。（２１）は基体、（２２）は放電板である。基体（２１）は、Ｔｉ等の高耐食性を有する導電性材料からなる板状体である。放電板（２２）は、Ｔｉ等からなるブロック（２２１）の表面に、電極面となる酸化イリジウム（ＩｒＯ２）等の白金族金属酸化物を主成分とする被膜（２２２）が設けられている。放電板（２２）は基体（２１）に載設され、凹凸嵌合（２３）を介してボルト等で固定されている。
放電板（２２）の一部（領域Ａ）は，凹陥（１１）の段差を形成し、基準電極面（ＬＳ）より低い電極面（ＬＭ）が与えられている。被膜（２２２）の膜厚はミクロン・オーダ（概ね５〜１５μｍ）である。基準電極面（ＬＳ）と電極面（ＬＭ）の被膜（２２２）の膜厚は同一レベルであってよい。
【００１３】
次に、電極面の高さ制御と電極面御局部消耗の防止効果について、具体例を挙げて説明する。
[1]電気めっき条件（亜鉛めっき）
0004244363.tif 000002
【００１４】
(2) 上下電極の電位設定：
上流側（Ｕ）および下流側（Ｄ）において、下側電極（１１）と上側電極（１２）の電位差が２Ｖ（上側電極＞下側電極）となるように設定。また、上流側（Ｕ）と下流側（Ｄ）におけるめっき液組成，めっき流速，電流密度等は同一条件に設定。
0004244363.tif 000003
【００１５】
(4)電極面の構成
［下流側（Ｄ）の上下電極（１１）（１２）の構成］
下側電極（低電位側電極）（１１）の領域Ａの電極面（ＬＭ）を、基準電極面（ＬＳ）より低く設定。基準電極面（ＬＳ）との差異ΔＧは、１〜５ｍｍ（１ｍｍきざみの５水準）である。凹陥の溝幅（Ｗ１１）は１５３ｍｍとした。
基準電極面（ＬＳ）と鋼帯（Ｐ）との離隔距離は、上下電極（１１）（１２）のいずれも９ｍｍである。
【００１６】
［上流側（Ｕ）の上下電極（１１）（１２）の構成］：
上下の電極のいずれも平坦な電極面（基準電極面Ｌｓ）を与えられている。すなわち、ΔＧ＝０ である。
また、基準電極面（Ｌｓ）と鋼帯（Ｐ）との離隔距離は９ｍｍ（下流側の電極と同じ値）に設定されている。
【００１７】
試験結果を図４に示す。縦軸の「電極寿命（day）」は、電極の酸化物被膜（ＩｒＯ２）の残存膜厚が３μｍに達する時点を基準として判定した。
図中、上側電極(１2)（高電位側電極）の耐用寿命は、下側電極(１1)（低電位側電極）の領域Ａに対面する領域Ａ’を測定対象として判定された電極寿命である。
なお、横軸の「０」（低電位側電極の領域Ａの段差ΔＧ=0）にプロットした電極寿命は、上流側(Ｕ)の電極(１1)(１2)で測定された寿命である。前記のように上流側(Ｕ)と下流側(Ｄ)のめっき条件は領域Ａの段差ΔＧの有無を除いて同一に設定されているので、上流側(Ｕ)(段差ΔＧ＝０)の下側電極（１１）および上側電極（１２）の各電極寿命は、下流側(Ｄ)における電極面レベルΔＧ＝０のときの下側電極（１１）および上側電極（１２）のそれぞれの電極寿命と同一とみなすことができる。
【００１８】
図示のように、低電位側の電極(１1)の領域Ａの電極面レベルを下げることにより、高電位側の電極(１2)との電位差が低減される効果として、その局部消耗が抑制され電極寿命が向上している。電極（１１）の寿命の改善効果は、領域Ａの電極面レベルΔＧの増加と共に大きくなっているが、それに付随して、対向する電極(１2)の寿命が低下している。これは、低電位側電極(１１)の領域Ａの高電位化により、対向する電極(１2)のＡ’領域（図１）に陰分極化及び陽極／陰極化の繰り返しが生じ、その局部消耗が助長されることによる。従って、低電位側の電極(１１)の領域ＡのΔＧは、高電位側の電極(１2)との電位差に応じて設定することが必要がある。この例では、電極(１１)の領域ＡのΔＧを２ｍｍに設定した場合において最良の結果を得ており、低電位側電極(１１)の領域Ａの電極面レベルを低くすることによる電位差低減の効果が最もよく達成されている。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、装置および運転操作の複雑・煩瑣化や、電極材料コストの増加などの不利を伴わず、電極面レベルを調節するという簡単な手当てにより、低電位側の電極の局部消耗を効果的に抑制防止し、上下の電極の寿命をバランスさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の不溶性電極を模式的に示す図である。
【図２】本発明の不溶性電極の組み立て構成の例を示す断面図である。
【図３】低電位側の電極に生じる局部消耗現象の説明図である。
【図４】実施例における低電位側電極の電極面レベルの制御効果を示すグラフである。
【図５】電気めっき装置のセル内の不溶性電極の配置を模式的に示す図（(1)図は正面図,(2)図はI-I矢視図）である。
【符号の説明】
１１，１２：不溶性電極
１１：凹陥
２１：基体
２２：放電板
２２１：放電板基材
２２２：電極面を構成する酸化物被膜
２  ：電極フレーム
３  ：通電ロール
４  ：バップアップロール
Ｐ  ：鋼帯（被めっき材）
Ｓ  ：電解液
ＬＳ：基準電極面
ＬM：凹陥部電極面
Ａ,Ａ’：局部消耗を生じる領域
【図１】
0004244363.tif 000004
【図２】
0004244363.tif 000005
【図３】
0004244363.tif 000006
【図４】
0004244363.tif 000007
【図５】
0004244363.tif 000008