浴電圧の上昇

質問

非安定化直流電源を用いて電解脱脂する条件で、
無負荷での電圧と浴電圧の測定を行なったのですが、
電圧が3Vくらいの時に、無負荷電圧よりも浴電圧の方が
数値が高くなる現象が見られました。

浴電圧が上昇する原因としてはどのようなことが考えられるでしょうか。

回答No.3

noname#230359

毎度ＪＯです。
私は電子工学が専門でメッキは専門外なのですが、興味が有り調べてみました

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電解脱脂
従来から、金属材料にめっき等の処理を施す際に、金属材料表面の汚れ等を除去し、めっき被膜等との密着性を向上させたり、めっきはじき等の品質不良を防止するため電解脱脂が行われている
電解脱脂は製品を陰極または陽極としては電流を通じ、金属表面を洗浄する方法で、電解液は一般にアルカリ化合物を主体としている。
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今回の要点
>>電圧が3Vくらいの時に、無負荷電圧よりも浴電圧の方が数値が高くなる現象が見られました

現場へ測定器を持ち込み詳細な調査を行えば解明できるかも知れませんが、ネットの投稿では想像の域を出ません
私の手元にメッキに関する資料がまったく無い為ネットで調べましたが、低電圧時の「電解脱脂」に関する情報がまったく有りません
そこで仮説を立てて検証する事としました

仮説）電解脱脂では、活性化電圧・反応電圧、なる反応があり低電圧時は電解脱脂反応が起こらないのでは無いか

これは何を意味するかと言えば
メッキ工程で単相或いは３相の全波整流の脈流電圧が印加されるが、低電圧時は電極のインピダンスが高く電流が流れない
その結果、メッキ溶液内に電極が並んでいる構造と成る、これはコンデンサと見なせないだろうか
ならば「低電圧時は平滑されている」事に成る、平滑されれば供給電圧より測定される電圧は上昇する事に成る
さらに供給電圧が上昇すると電極のインピダンスが低下し電流増加と共に「電極で構成される僅かなコンデンサ」では平滑し切れなくなり、供給される電圧に近づき定常の電解脱脂状態と成る

上記の仮説を検証する為の資料を探してみました
電解脱脂に関する論文
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sfj1989/41/7/41_7_761/_pdf
1989年の論文ですが電解脱脂の概要が記載されています
これによると電解脱脂開始直後は脱脂されて無いので電極のインピダンスが高いと読み取れます
ならば電解脱脂開始時の低電圧領域では「電流が流れない」と考えられます

こう一つの検証項目「メッキ溶液内に並んでいる電極はコンデンサと見なせるか」ですが
これは構造に大きく左右されるので現場でその構造を確認して、実際にコンデンサ容量を電気的に計測する必要が有ります

それでも「実際に計測して見なければ」想像の域を出ませんが・・・・・

参考URL：

https://www.jstage.jst.go.jp/article/sfj1989/41/7/41_7_761/_pdf

回答No.2

noname#230359

質問にはもうすこし状況を詳しく書いてほしいところ

質問文からでは詳細な条件が読めませんのであてうっぽうですが
テスタなどの測定条件でそう見えてるだけだと思います。
RMS表示のあるテスタで測ってみるか
電極波形をオシロスコープなどで観察してみてください。

回答No.1

noname#230359

素人回答ですので、見当はずれの質問かもしれませんが、もしご事情が
許せば、補足して頂けると有難く存じます。

1) 「非安定化直流電源」と記載なさっていますが、出力電圧は平滑されて
　　いるのでしょうか？ それとも非平滑の脈流でしょうか？
2) 「電圧が3Vくらいの時」とは、電源を接続したときの浴電圧のことと思
　　いますが、理解は正しいでしょうか？
3)　無負荷電圧よりも浴電圧の方が高いとき、浴に電源を接続したときに
　　流れる電流の向きはどちら向きでしょうか？
　　逆流する現象が観測されますか？
4)　電源電圧及び浴電圧を計測する電圧計は、一般的な直流計器でしょうか
　　／真の実効値を表示するものでしょうか？
5) 「電圧が3Vくらいの時」ではなく、「2Vくらいの時」「4Vくらいの時」に
　　無負荷電圧よりも浴電圧の方が高くなる現象が見られるのでしょうか？

補足

1) 「非安定化直流電源」と記載なさっていますが、出力電圧は平滑されて
　　いるのでしょうか？ それとも非平滑の脈流でしょうか？
→非平滑です。

2) 「電圧が3Vくらいの時」とは、電源を接続したときの浴電圧のことと思
　　いますが、理解は正しいでしょうか？
→ご推察の通りです。

3)　無負荷電圧よりも浴電圧の方が高いとき、浴に電源を接続したときに
　　流れる電流の向きはどちら向きでしょうか？
　　逆流する現象が観測されますか？
→被洗浄物を陰極にして直流電流を流しています。逆流する現象については不明です。

4)　電源電圧及び浴電圧を計測する電圧計は、一般的な直流計器でしょうか
　　／真の実効値を表示するものでしょうか？
→直流の電圧測定に設定して測定しています。計器の説明書には平均値整流形（実効値校正）と記載されています。

5) 「電圧が3Vくらいの時」ではなく、「2Vくらいの時」「4Vくらいの時」に
　　無負荷電圧よりも浴電圧の方が高くなる現象が見られるのでしょうか？
→2V、4V位の時にも無負荷電圧よりも浴電圧の方が高くなる現象が見られています。電圧が高くなるに従って、浴電圧の上昇は小さくなり、4Vくらいではほぼ変化なし。5Vでは電圧降下に転じています。認識としては、電圧降下と電圧上昇が同時に起こった結果が浴電圧として観測されているのではないかと考えています。電圧降下は電源機の内部抵抗に由来すると考えているのですが、電圧上昇が何に由来するのか分からない状況です。
　　参考例として、陽極にチタンを用いて直流電解したときにも類似した現象が見られており、不導体化して電流が流れなくなると、浴電圧の上昇が見られています。電源機の性質なのか、電極表面の何らかの作用が原因なのか、また何故そうなるのか、全く理解できていません。