JPH02298242A

JPH02298242A - 金属線の連続溶融めっき方法および装置

Info

Publication number: JPH02298242A
Application number: JP11948089A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Okada; 岡田　良規; Kenichi Takahashi; 憲一高橋; Shinsaburo Ozaki; 尾崎　紳三郎
Original assignee: NANKAI SENSHIYUU SEISEN KOSAKU KK
Current assignee: NANKAI SENSHIYUU SEISEN KOSAKU KK
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-12-10

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】［産業上の利用分野コ本発明は架空送電線、架空地線、通信用電線、配電用電
線の支持線、スプリングおよび農漁業用等に使用する高
耐食、高耐疲労金属線等の防食用溶融亜鉛−アルミニウ
ム系合金めっき方法および装置にｒ！ｌＩするものであ
る。

［従来の技術］鉄、鋼、又は鉄合金線（以下、単に金属線と呼ぶ）の防
食には広く溶融亜鉛めっきが用いられてきた。しかし、
通常の溶融めっき被膜は、金属線との電位差の関係で、
電気化学的に金属線を保護する、いわゆる犠牲防食性に
優れているものの、亜鉛被膜そのものの腐食による消耗
が徴しく塩害地区、工業地帯、火山、温泉地帯等の高電
導度雰囲気圏では寿命が短かく、より一層の耐食性の向
上が要望されていた。

その要望に応えるべく、亜鉛にアルミニウムを３％以上
添加し、被膜の腐食減量を１７２〜１１５に減少させる
防食被覆が開発されてきた。

アルミニウム０．０５％以下では、通常亜鉛めっき用の
塩化亜鉛５〜１５％と塩化アンモニウム５〜１０％を含
む水溶液を６０〜９０°Ｃに加温したフラックスで充分
対応できるが、アルミニウムを０．０５％以上含む溶融
■Ｉｉ鉛−アルミニウム系合金浴では、浴の表面が大気
との接触、あるいはフラックス中に含まれている水分の
反応で常にＡ７２０．の安定薄膜でカバーされ、このＡ
（２０＋は通常のフラックスでは、溶解除去が困難であ
り、金属線と亜鉛−アルミニウム合金系浴とのぬれ性を
著しく阻害し、不めっき、ピンホール、表面凹凸等の欠
陥が著し゛＜、使用に耐えない状況となる。

この有害なＡＪ、０３薄膜の形成を抑制するためにはア
ルミニウムより更に活発な金属で、その酸化物を溶解除
去し易い、ナトリウム、セリューム等の微量添加する方
法等も提案されているが、１５ｍ／分を越えるめっき速
度では効果がすくなく、ピンホール、凹凸が発生する状
況にある。また、フッ化物、塩化スズ等をフラックス成
分に加えたフラックスが開発されているが、その効果も
限界があり十分な表面状態を得るに至っていない。

現在行われている金属線の亜鉛−アルミニウム系合金め
っき方法で溝足し得る表面状態が得られている方法とし
ては、 ■前処理として、約７００〜８００　”Ｃに加熱された
水素還元炉を通過させて金属線表面の活性化処理を行っ
た後、空気にさらすことなく、溶融亜鉛−アルミニウム
系合金浴中に導き、廂れ性を得る方法。

■従来より一般的に実施されている純亜鉛による溶にめ
っきを一次的に施した後、溶融亜鉛−アルミニウム系合
金浴に導入し、純亜鉛層を１■鉛−アルミニウム系合金
に置換することによる二段階めっき方法（以下二浴法と
いう）等がある。

しかし、■の水素還元方法では、薄板のように表面積が
広い物では効率がよいが、金属線では極めて効率が悪く
、また水素を使用する関係上安全面についても厳重な管
理が要求され、特殊な場合にのみ採用されているのにす
ぎない。

また、■の二浴法では、−次めっきである純亜鉛浴中に
て生成する鉄−亜鉛合金層が二次めっきである溶融亜鉛
−アルミニウム系合金浴中で、鉄−亜鉛−アルミニウム
の三元系の金属間化合物に変化するのであるが、この金
属間化合物は硬度が高く延性に乏しいため、数ミクロン
の薄い被膜でも、金属線の耐曲げ疲れ特性を著しく低下
させる欠点がある。

また、この方法では溶融純亜鉛の浴と溶融亜鉛−アルミ
ニウム系合金浴の二浴が必要であってエネルギーコスト
上も不利である上、−次めっきから過剰の亜鉛が持込ま
れるため、溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴中のアルミ
ニウム濃度のフントロールが困難となる欠点があった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上記■の水素還元方法、■の二浴法のめっき方
法を金属線に適用した場合に生ずる問題を同時解決でき
る連続溶融めっき方法および同めっき装置を提供するも
ので、例えば架空電線、架空地線、各種スプリング、ワ
イヤーロープ用素線等、高耐疲労特性を要する用途に最
適のものを現出することができるものである。

［発明の構成］上記課題を解決するため、本発明の方法は従来よりめっ
き工程中で使用されているフラックス水溶液中を前記金
属線が通過中、金屑線を陰極として電気分解を起こさせ
、同時にフラックス浴を構成する金属の一種、又は二種
以上の金属薄膜を形成させることにより、後となる溶融
亜鉛−アルミニウム系合金浴との反応を促進させ、不め
っき、表面の湯流れ不均一による凹凸がない良好なめっ
きを得ることができる方法にあり、水素還元炉のような
高温を要せず、安全でしかも安価であり、また一度通常
の溶融純亜鉛めっきを行う二浴法溶融めっき方法に比較
し、金属線と亜鉛−アルミニウム系合金めっき層の境界
に生成するＦｅ−ＡＩ−Ｚｎの金属間化合物が極めて薄
く、従って耐曲げ疲労特性を阻害する危惧がないめっき
線を得ることができるものである。

また、本発明の装置は前記めっき法を連続的に実施して
Ｆｅ　−Ｈ−Ｚｎの金属間化合物の生成が薄く、且つ溶
融亜鉛−アルミニウム系合金を適用の金属線の使用目的
に応じて所定の厚みに溶融めっきできる連続溶融めっき
装置にある。

まず、ここで本発明の装置を概略的に示す第１図および
第２図の実施例により説明する。

第１図において１は金属線１４をめっきラインに送る給
線装置であり、２は脱脂浴で、溶融金属浴（例えば鉛浴
）、アルカリ浴、電解洗浄等が用いられる。３は金属線
表面に付着している酸化物を溶解除去する酸洗浴であり
、４は水洗浴、６はフラックス電解浴を示す。５はフラ
ックス電解浴６にめっきせんとする金屑線！４に電流を
流す給電ローラーで、８はフラックス電解浴８に配置さ
れた給電板で、７で示す直流電源の（−）極は前記給電
ローラー５に接続され、（籾種は給電板８に接続される
。通常、給電板８には亜鉛板を使用するが、目的に応じ
、スズ、銅、ニッケル、鉄等導電性のものが使用される
。また、フラックス電解浴６には、通常塩化亜鉛、硫酸
亜鉛、塩化アンモニウム、塩化スズ等により構成される
フラックス水溶液が溝される。このフラックス電解浴６
において、給電板８は便宜上浴底部に示しているが、フ
ラックス水溶液中において、金属線１４に接触しない場
所に配置してよい。

９は溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴で、この合金浴９
を出た金属線！４°はＩＯで示す浸漬ローラー、１！で
示す引上げローラを経て、　＋２で示す水冷槽に入り、
最終的に１３で示す巻取装置で巻きとられる。なお１４
’　、＋４°はそれぞれフラックス電解浴６および溶融
亜鉛−アルミニウム系合金浴９で金属線！４がめっきを
施されたことを示すものである。

矢印で示すように、給線装置１より供給された金属線１
４は脱脂浴２、酸洗浴３、水洗浴４を通って７ラツクス
電解浴６に入って後述の電解めっきが施されて金属綜目
″となり、更に金属綜目゛は溶融亜鉛−アルミニウム合
金浴８に入り、溶融めっきを受けて巻取装置ｉ！Ｉ３で
巻取られる構成となっている。

次に第２図に示す実施例について説明する。第１図と同
一部分は同一符号で示す。

第１図と相違するところを前記第１図における給電ロー
ラー５にかえ、＋５で示す硫酸電解洗浄浴がフラックス
電解浴６の前段に備えられることであり、この硫酸電解
洗浄浴１５には陰極板１Ｂが浴中に配置され、直流電源
７の（−）極と接続され、電流回路は国極に接続された
給電板８よりフラックス水溶液、金屑線！４、硫酸電解
洗浄液、ｎ極板１６を介し、直流電源７との間に形成さ
れ、給電板８と金属線！４の間及び金属線１４と陰極板
１７との間に直流電界を生じる。

なお、この構成の場合、図で前々段となる酸洗浴３は塩
酸浴とする。

次にフラックス電解浴６および硫酸電解洗浄浴＋５にお
ける機能について説明する。

すでに触れたように、電流は給電板８よりフラックス水
溶液を経て、金属線１４に流れ込む。従ってフラックス
水溶液中では電界により電気分解が起り、陰極側となる
金属線ｊ４にはフラックス成分に応じた金属、通常は亜
鉛であるが、鉄、スズ等が同時に析出するが、この亜鉛
薄膜はミクロ的には粒状であり、フラックス保持力が大
きい特徴を有する。

更に金属線に流れ込んだ電流は硫酸電解洗浄浴Ｉ５の陰
極板１６を経て直流電源７につながるが、この硫酸電解
洗浄浴！５はフラックス電解浴６の０１１段にあり、稀
釈した硫酸液を充填し、フラックス処理前の硫酸電解洗
浄により金属線１４の表面が洗浄され、フラックス水溶
液中での反応をスムースに行わせる効果が大きいが、第
１図の実施例に示すように、場合によってこの硫酸電解
洗浄浴を省くこともできる。

次に、本発明のめっき方法の実施について説明する。

本発明の鉄、鋼、又は鉄合金よりなる金属線の溶融亜鉛
−アルミニウム系合金めっきにおいて、前処理のフラッ
クスとしては、と（普通の純亜鉛めっきに使用されてい
る塩化亜鉛及び塩化アンモニウムを主体とするものであ
り、これに塩化スズを同時に添加したものも用いられる
。このような塩化スズ成分を含有するフラックス中で７
（！解を行うと、金属線にスズが析出するが、スズは融
点が低く、溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴にマグネシ
ウムを添化して粒界腐食を軽減させるめっきの場合、金
属線表面からの離脱が早く、不めっき、凹凸の表面欠陥
を防ぐ効果があり、また塩化鉄、Ａ酸亜鉛を含有させる
こともある。

前記のように、溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴６に入
る前に、フラックス電解浴６において電気めっきの原理
により、金属線１４の表面に亜鉛の薄膜を形成させると
、この膜はミクロ的には粒状をなし、薄膜の析出ととも
に粒間にフラックス成分を保持できることが本発明では
意義をもっているのである。

このことは次の溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴への導
入に下記の作用、効果を与えるものと考えられる。

（イ）金属線表面は電気化学的に清浄化され、活性な状
態のまま亜鉛薄膜で覆われ、その析出亜鉛の粒間にフラ
ックスが保持されたまま、溶融亜鉛−アルミニウム系合
金浴に入る。

（ロ）前記合金浴入線部ではフラックス中の水分とＡｔ
、　Ｚｎが反応し、Ａ７Ｑ０３．　ＺｎＯが生成する。

ＺｎＯは、ＮＨ，ＣＩが熱分解を起した際に発生するＭ
ＣＩと反応してＺｎＣ１，と水とを生成するが、ＺｎＣ
ｌ２はこの合金めっき浴より融点が低いので、前記金属
線の表面から離脱浮上するが、Ａｌ２Ｏ３は極めて安定
な化合物であり、強固に金属線表面に固若する。

（ハ）しかし、金属線表面は前記のように、フラックス
を含む亜鉛薄膜で覆われているので、亜鉛の溶融離脱と
ともにＡｌ２Ｏ，フィルムも金属線表面から離脱し、活
性な金属線の表面が露出し、溶融亜鉛−アルミニウム系
合金浴と反応する。

金属線の外周に施される溶融めっき合金は、アルｉ　ニ
ウムを０．０５％以上含み、その他は亜鉛を大量に含み
、その他シリコン、マグネシウム、ナトリウム、セリュ
ームの一種、又は二種以上を微屋含む亜鉛−アルミニウ
ム系合金である。

又、フラックス電解浴によって一旦形成される＃１膜亜
鉛めっきの厚さは０．２〜１０μであって、これが薄す
ぎては次段の溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴で機能せ
ず、１０μを越えると、溶融めっきの、際恕い影響が生
じてくる。

溶融浴の温度はアルミニウム含有量によって異なるが、
通常４２５〜６６０°Ｃである。

［実施例］第１図に示す装置を用い、被めっき材に３．Ｂ■醜φ、
Ｃ０，８２の炭素鋼線を用い、塩化亜鉛と塩化アンモニ
ウム含有の水溶液よりなるフラックス電解浴温を８０−
８５℃に保ち、また溶融亜鉛−アルミニウム合金浴組成
はｋ１４．８％、Ｚｎ９５．２％（ともに重ｆ１％）、
浴温を４４０℃に保ち、表１に示すように各フラックス
濃度、電流密度Ｘ秒、線速をかえ、溶融亜鉛−アルミニ
ウム合金浴通過後の金属１！水溶液中の含有重量である
。

表　　　　する。

中村式回転曲げ疲れ試験機にて、Ｃ０，８０％、ＭｎＯ
、Ｓｅｚ、直径２．２０＋ｕ＋の鋼線を用い、普通の純
亜鉛めっきを施したものと、−次的に溶融純亜鉛浴によ
り約５μの厚さの鉄−亜鉛被覆を施した後、亜鉛−アル
ミニウム合金浴にて合金めっきを施したもの（二浴法に
よるもの）と、本発明の方法によりめっきを施し、とも
にめっき後の直径を２．３０ｍＩｍに仕上げたものの耐
疲労性を調べたところ、それぞれの疲労限界応力は、表
２に示すとおりであり、本発明によるものが最も優れて
いた。

表　　　２［発明の効果］本発明の方法によれば、溶融亜鉛−アルミニウム系合金
浴に入る前に、電気めっきの原理によりフラックス電解
浴において金Ｉｌ！ｌｌＩの表面に亜鉛の薄膜を形成す
ると同時に、この薄膜の析出粒間にフラックス成分を保
持させることができ、その後の溶融亜鉛−アルミニウム
系合金浴における亜鉛−アルミニウム系合金の溶融めっ
きが円滑にでき、その間に、Ｆｅ−１１−Ｚｎの三元系
合金を付着することはす（なく、且つピンホール等不め
っき率が殆んど零の亜鉛−アルミニウム合金めっきの鉄
、鋼、又は鉄合金よりなる耐曲げ疲労性にすぐれた金線
線を得ることができる。

また、フラックス電解浴における処理の前処理に、硫酸
液電解洗浄浴で金属線を前処理すれば、フラックス電解
浴における亜鉛薄膜の形成が確実となる。

本発明の装置は、従来の二段階めっきの場合のように二
つの高温溶融浴を設置する必要がなく、前段高温溶融浴
にかえて、１００℃以下で機能するフラックス電解浴を
もちいることで、後段となる溶融亜鉛−アルミニウム合
金めっきに対して、すぐれた前処理を行うことができ、
設備としてみた場合、これを構成することは容易で、且
つ使用エネルギーの使用損失も前記の二段めっき方法に
よるものと対比して減少させることができる。

また、フラックス電解浴に使用される電源を用い、この
フラックス電解浴に入る被加工金属線に対し、電解洗浄
浴を設けることによって、供給される被加工金属線に対
する洗浄が完全になるとか、一部洗浄浴を省略すること
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はともに本願発明の装置を概略図で示す
。１・・・給線装置、２・・・脱脂浴、３・・・酸洗浴、
４・・・水洗浴、５・・・給電ローラー、６・・・フラ
ックス電解浴、７・・・直流電源、８・・・給電板、９
・・・溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴、　１０・・・
浸漬ローラー、！１・・・引上げローラー、！２・・・
水冷槽、１３・・・巻取装置、１４・・・金属線、！５
・・・電解洗浄浴、１Ｇ・・・陰極板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄、鋼、又は鉄合金よりなる金属線の外周に亜鉛
−アルミニウム系合金の溶融めっきを連続的に行う工程
において、前記金属線が溶融亜鉛−アルミニウム系合金
浴に入る前に、塩化亜鉛、塩化アンモニウム、及び／又
は硫酸亜鉛、その他の金属の塩化物を主成分とするフラックス水溶液の
フラックス浴中で、前記金属線を（−）極として、（＋
）電極との間に直流電源を接続し、前記フラックス浴中
で電気分解を起こさせ、フラックスとの反応を促進させ
るとともに、該金属線の表面に前記フラックス中に含ま
れる金属の薄膜を形成させた後、該金属線を溶融亜鉛−
アルミニウム系合金浴に導入することを特徴とする金属
線の連続溶融めっき方法。
（２）鉄、鋼、又は鉄合金よりなる金属線の外周に亜鉛
−アルミニウム系合金の溶融めっきを連続的に行う装置
において、溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴の前に、フ
ラックス電解浴を設けるとともに、該電解浴に導入され
る前記金属線に導電接続を行う手段と、電解浴中に給電
板を設け、前記導電接続を行う手段を（−）、給電板を
（＋）として直流電源と接続することを特徴とする金属
線の連続溶融めっき装置。
（３）鉄、鋼、又は鉄合金よりなる金属線の外周に亜鉛
−アルミニウム系合金の溶融めっきを連続的に行う装置
において、酸液を入れ、陰極板を備える電解洗浄浴を設
け、前記電解洗浄浴と溶融亜鉛−アルミニウム系合金浴
との間にフラックス水溶液を入れ、且つ給電板を備える
フラックス電解浴を設け、前記給電板を（＋）、陰極板
を（−）として、直流電源に接続し、給電板、フラック
ス水溶液、該両浴を連続通過する前記金属線、陰極板に
より電流回路を形成し、前記給電板と金属線および金属
線と陰極板との間に電界を与えることを特徴とする金属
線の連続溶融めっき装置。