JPH01263258A - ミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、均一で美麗な外観表面を有するミニマムス
パングル溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法に関するもので
ある。

〈従来技術とその課題〉 通常、溶融亜鉛メッキ鋼板は ａ）ノーマルスパングル鋼板（スパングル径カ３０〜５
０鰭程度のもの）。

ｂ）ミニマムスパングル鋼板（スパングル径が目視でき
ないほど細かいもの）。

Ｃ）アロイ鋼板（ノーマルスパングル鋼板又はミニマム
スパングル鋼板を熱処理して合金化を図ったもの）。

に大別されており、ノーマルスパングル鋼板とミニマム
スパングル鋼板とはスパングル（ｍ　板表面に付着した
溶融亜鉛層の凝固時に結晶が樹枝状に発達して生じた花
模様）の径を調整することのみによって作り分けられて
いる。

即ち、スパングル径の大きいノーマルスパングル鋼板を
製造する場合には、溶融亜鉛メッキ浴中に０．１０ｗｔ
％程度のｐｂが添加される。なぜなら、溶融亜鉛メッキ
浴のｐｂ？ｆｉ度とスパングル径との間には第４図に示
されるような強い相関があり、Ｐ　ｂ？ａ度が０．０４
ｗｔ％以上になるとスパングル径は急激に大きくなって
目視で判然と分かる程度になるためである。なお、この
現象は、成分的適冷によってデンドライト組織の成長が
促進されることに起因している。

一方、スパングル径を小さく抑えてミニマムスパングル
ｍ板とするには結晶核の生成速度を速めると共にその成
長速度を抑制せねばならず、最も簡便には、溶融亜鉛メ
ッキ浴のｐｂ濃度を０．０九む％以下とした条件が設定
される。

しかし、ノーマルスパングル パングル鋼板も１つの亜鉛ポットを使って製造しなけれ
ばならないような溶融亜鉛メッキ鋼板製造工場の場合に
は迅速なメッキ浴成分の変更は実際上不可能であり、そ
のため、一般には溶融亜鉛メッキ浴組成自体はスパング
ル成長が起こり易い高Ｐｂ？Ｍ度（通常は０．１０％程
度）の“ノーマルスパングル柵板の製造に好適な条件”
に設定しておき、ミニマムスパングル鋼板を製造する際
には、メッキ槽を出て移行する亜鉛層凝固直前の鋼板表
面に核生成速度を速める薬液（リン酸アンモニウム等の
水溶液）をスプレーすることによってスパングルの成長
を抑えると言う手段がとられていた。

ただ、この場合でも、スプレーする薬液の濃度が０．５
ｉ％以下では均一なミニマムスパングルを形成すること
ができないことから、薬液濃度の調整には十分な注意を
必要としていた。

もっとも、溶融亜鉛浴のｐ　ｂ　？ｆｆｉ度が０．０３
ｗｔ％以下の場合には単に水をスプレーしたり、低濃度
（０．５ｗｔ％以下）の薬液を吹き付けるのみでミニマ
ムスパングルの形成が可能であったが、上述し、たよう
にノーマルスパングルを同時に製造しているラインにお
いては０．０５ｗｔ％を超えるＰＮ２度に溶融亜鉛浴組
成を調整せねばならず、そのためリン酸アンモニウム等
を主体とする薬液（例えばパーフＭ　Ｓ（商品名：日本
パーカライジング株式会社＞　：　ｉｑの硫酸ナトリウ
ムを含有する（ＮＨ：ｌ）ＨＩＰ○４水溶液と推定され
る）の濃度を０．５　ｗｔ％以上としなければ外観の良
好なミニマムスパングルを形成することができなかった
のである。

即ち、ｐｂを０．０４ｗｔ％以上含んだ亜鉛浴で溶融亜
鉛メッキ鋼板を製造する場合には、ｐｂの作用でスパン
グル（デンドライト組ｍ）が目視的にがなり大きくなり
がちである。そこで、上記溶融亜鉛浴にてスパングルが
視認できないか、スパングル径が極めて小さいミニマム
スパングルｍ＋ｉを製造スるためには、リン酸アンモニ
ウム等の水溶液から成る薬液濃度０．５ｗｔ％以上の薬
液をメッキ直後に吹付け、メッキ層の急冷と同時に核生
成サイトの増加を図ってスパングル径を小さくしている
が、薬液の濃度が０．５　ｗｔ％以下の場合には冷却効
果及び核生成サイト数が十分でないためミニマムスパン
グル鋼板とはならなかった。

以上のように、冷却速度を上げ、かつ核生成サイトを増
加させるためには薬液４度を上げることが有効であるが
、一方、薬液濃度を上げすぎると（約３ｗｔ％以上程度
になると）スプレーが当った所が真白になってしまい製
品にならないと言った不都合があった。

そこで、実際には薬液濃度を０．５〜３ｗｔ％の範囲内
に調整してミニマムスパングル処理を実施しているが、
この場合でもスプレーが不均一であると局部的な濃度ム
ラ（局部的に薬液ミスト分布が高くなる状態）が発生し
てメッキ鋼板表面が局部的白くなる現象（“スプレーム
ラ”と呼ばれている）が起き易くなり、得られるメッキ
鋼板表面に白い点の散在が目立つようになって美麗な鋼
板表面を得るのが困難となる上、高濃度薬液の液滴が目
付量制御のためのガスワイピングノズルに落下した場合
には、メッキの目付量分布不均一を招いてメッキ鋼板の
商品価値を低下すると言う問題があった。

つまり、完全に均一なスプレー状態が確保できるのであ
れば薬液の濃度調整によってスパングル径を適正な値に
調整することが可能であるが、実際には、特にノズル単
体の特性バラツキ、ノズルヘッダー内の圧力分布，ノズ
ル内の異物詰まり等によるス・プレーの不均一化を防止
するのは困難で、これに起因したスプレーミスト分布ム
ラによって鋼板表面の外観が損なわれるのを如何ともし
難がったのである。

勿論、上記問題に対しては、薬液濃度を低くすればする
ほど良好な改善効果が得られるが、前述したように、薬
液濃度を低くしすぎるとミニマムスパングルが実現でき
なかったり、スパングルムラが発生し易くなると言う別
の問題が頭をもたげることとなるので、その解決策が強
く求められていた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、ノーマルスパン
グル鋼板を製造する溶融亜鉛メ・ツキラインを使用する
場合であっても、メッキ浴組成の変更なくしてスプレー
ムラ等の欠陥が無い美麗なミニマムスパングル亜鉛メッ
キ鋼板を安定製造し得る簡便な手段を見出すべく研究を
重ねた結果、（ａ）　　ミニマムスパングル溶融亜鉛メ
ッキ鋼板の製造に際して、使用されるスパングル成長抑
制薬液（リン酸塩水溶液等の何れも）の濃度を０．５　
ｗｔ％以下とした場合には、“スプレームラ”や“ワイ
ピングノズルの閉塞による目付量不均一化問題”が実際
上問題とならない程度に少なくなってしまう。

ｔｂｌ　　ところで、メッキ表面に生成するスパングル
は凝固組織中の樹枝状晶組織（デンドライト）と同一の
ものであり、凝固時の過冷度が部分的に不均一となった
場合に該過冷度の大きい部分で結晶が優先的に成長して
樹枝状となることで生成されるものであるが、Ｐｂ濃度
が０．０５〜０．１５ｗｔ％と高い溶融亜鉛浴を使用す
る場合であっても、鋼板表面に付着した溶融亜鉛層にス
パングル成長抑制薬液をスプレーすると同時に該鋼板に
振動を与えると、前記薬液濃度を０．５　ｗｔ％以下に
下げたとしても凝固液中に発生しがちな過冷度が円滑に
取り除かれてデンドライトの成長が効果的に抑えられる
こととなり、結果として、スプレームラやメッキ目付量
不均一がなく、しかもスパングル径も十分に小さく抑え
られた美麗なミニマムスパングル鋼板が安定して得られ
るようになる。

との思い掛けない知見を得るに至ったのである。

この発明は、ミニマムスパングル溶融亜鉛鋼板製造時に
溶融亜鉛付着鋼板に振動を付加しながらスパングル成長
抑制薬液をスプレーすると、前記振動が鋼板表面に付着
した亜鉛層内の成分的不均一を少なくし、成分的適冷に
起因したデンドライト組織の成長を抑えるので、結晶核
の生成及び成長を抑制する薬液濃度をスプレームラやメ
ッキ目付量不均一が生じない程度にまで低減しても、十
分に満足できるミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板を得
ることができるとの上記知見に基づいてなされたもので
あり、 ［溶融亜鉛メッキ槽を出て目付量制御がなされた鋼板表
面に薬液を吹付けてミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板
を製造するに際して、吹き付ける薬液の濃度を０．５　
ｗｔ％以下とし、かつ表面と垂直の方向に銅板を振動さ
せつつ薬液の吹付は処理を行うことにより、外観ムラの
無い美麗なミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板を安定し
て製造し得るようにした点」 に特徴を有するものである。

ここで、「薬液」とは、リン酸塩（リン酸アンモニウム
、リン酸ナトリウム等）の水溶液の他、これらに微量の
硫酸ナトリウム等を添加したちの等、ミニマムスパング
ル処理のために一般に使用されているものを意味するが
、通常はリン酸塩のみを含む水溶液で十分であり、実用
的にはリン酸アンモニウム水溶液を使用するのが良い。

なお、本発明の方法において、吹き付ける薬液の濃度を
０．５　ｗｔ％以下に限定したのは、薬液濃度が０．５
　ｗｔ％を上回るとスプレームラによる表面外観の悪化
が生じ易くなるばかりか、ミニマムスパングル製造装置
の下に配置されるワイピングノズルの閉塞を引き起こす
（従ってメッキ目付は量不均−が生じる）危険が大きく
なり、商品価値の優れたミニマムスパングル亜鉛メッキ
製品の安定製造ができなくなるからである。

また、銅板への振動の付与は電磁力、エアー圧。

超音波等によって行えば良く、例えば薬液スプレーノズ
ルの前後に電磁力、エアー圧、超音波等を利用する一対
の振動子を配置することにより、表面と垂直の方向へ鋼
板を簡単に振動させることができる。

以下、第１図に基づいて本発明をより具体的に説明する
。

第１図は、本発明に係るミニマムスパングル鋼板の製造
例を示す概略模式図であり、溶融亜鉛メッキ槽（１）を
通過してメッキされた鋼板（２）がワイピングノズル（
３）にて所定の目付量に調整された後、該ワイピングノ
ズル（３）上に設けられたミニマムスパングル装置（４
）へ連続的に搬送されて表面冷却等のミニマムスパング
ル処理を施され、ミニマムスパングル鋼板とされる工程
を示している。

なお、この例で示すミニマムスパングル装置（４）は、
濃度が０．５　ｗｔ％以下のリン酸アンモニウム水溶液
を圧空又は加圧窒素ガスと共に吹き出すノズル（５）が
横一列に配置されたノズル装置１対と、該ノズル装置の
前後に配置されたところの、電磁力等によって鋼板を表
面と垂直の方向に振動させる振動発生装置（６）とから
成っており、溶融亜鉛層付着後の目付量制御がなされた
鋼板を上記薬液のスプレーによって冷却し、かつ結晶核
の生成を促すと共に、これを振動させることによって鋼
板に付着した溶融亜鉛層内の成分並びに温度分布を均一
化させ、ミニマムスパングルの形成を安定化するように
したものである。

続いて、本発明の効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例〉 試験用黒鉛ルツボに溶解したところの、そのままではノ
ーマルスパングルとなる成分組成のｒ　Ａｌ：ｏ、ｔ７
四ｔ％及びＰｂ　：　０．１０ｉｖｔ％を含む亜鉛浴」
に厚さ０．５ｍｍｘ幅１００鰭×長さ１５０１１の鋼板
試験片を４０秒間浸漬した後引き上げ（両面のメッキ付
着量；９０ｇ／ｒｄ）、即座に第２図で示す如き試験装
置にセントして電磁振動発生装置（７）にて５０〜１０
００１１ｚの振動数で加振すると同時に、二流体ノズル
（８）を用いてリン酸アンモニウムを主体とした薬液（
バーコＭＳ：商品名）の０．３　ｗｔ％水溶液を５秒間
吹き付けてミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板を製造し
た。なお、第２図において符号９は電磁振動発生装置（
７）を構成する鉄片を、１０は試験片を、１１は試験片
の支持部材をそれぞれ示している。

第３図は、このようにして製造された溶融亜鉛メッキ鋼
板のスパングル径を測定し、これをミニマムスパングル
処理時に付加した振動数で整理して得られたグラフであ
る・ この第３図からも、薬液スプレー時に表面と垂直方向の
振動をｇｔ板に付加すると、スプレームラやワイピング
ノズル閉塞の心配がない低濃度の薬液を使用しても十分
に満足できるミニマムスパングルが得られることを確認
することができる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、スプレームラ
や目付量不均一を発生することなく、美麗な表面外観の
ミニマムスパングル鋼板を安定製造することが可能とな
るなど、産業上極めて有用な効果がもたらされるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るミニマムスパングル鋼板の製造
例を示す概略模式図である。 第２図は、実施例で使用したミニマムスパングル処理装
置の概略説明図である。 第３図は、ミニマムスパングル処理時の鋼板振動数と製
品のスパングル径との関係を示したグラフである。 第４図は、溶融亜鉛浴のｐ　ｂ　＞３度と製品のスパン
グル径との関係を示したグラフである。 図面において、 １・・・溶融亜鉛メッキ槽、　　２・・・メッキ鋼板。 ３・・・ワイピングノズル。 ４・・・ミニマムスパングル装’ｌＺ＋５・・・ノズル
、　　　　６・・・振動発生装置。 ７・・・電磁振動発生装置、　　８・・・二流体ノズル
。 ９・・・鉄片、１０・・・試験片。 １１・・・試験片支持部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融亜鉛メッキ槽を出て目付量制御がなされた鋼板表面
   に薬液を吹付けてミニマムスパングル亜鉛メッキ鋼板を
   製造するに際して、吹き付ける薬液の濃度を０．５ｗｔ
   ％以下とし、かつ表面と垂直の方向に鋼板を振動させつ
   つ薬液の吹付け処理を行うことを特徴とする、ミニマム
   スパングル亜鉛メッキ鋼板の製造方法。