JPH0261047A - 光輝性溶融亜鉛めっき用合金浴及び方法 - 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】 本発明は、溶融亜鉛めっき浴及び溶融亜鉛めっき方法に
関するものであり、特には後処理なくそのままで永続性
のある光輝性めっき面を有する製品を製造することを可
能ならしめる、指定されたマンガン及びアルミニウムを
含有する合金浴を用いるとぶ漬は溶融亜鉛めっき技術に
関する。本発明は、耐食性を要求される、更には装飾性
を要求されるとぶ漬は溶融亜鉛めっき製品全般に好適に
適用することが出来る。

１五旦１１ 一般に、鉄鋼材料の耐食性を向上させる為の簡便な手段
として溶融亜鉛めっきが知られている。

近年、溶融亜鉛めっきのその高い防錆能が広く認められ
、一般工業用鉄鋼部品は云うに及ばず、屋外構築物用鉄
鋼材料等に溶融亜鉛めっきを施したものが多用されてき
ている。加えて、溶融亜鉛めっき製品独特の表面模様や
光沢を生かして室内装飾用途にも使用される機会が多く
なっており、改めてその有用性に注目が集められている
状況である。

溶融亜鉛めっき技術としては、バッチ式に鉄鋼材料をめ
っき浴に浸漬するとぶ漬は法と、長尺の鉄鋼材料を連続
的にめっき浴を通して移動させる連続法とがあるが、両
者は、前処理、めっき付着態様等を異にするため、操業
条件を異にし一括しては論じられない。本発明は１両者
のうち前者のとぶ漬は溶融亜鉛めっき技術に専ら関係す
る。

支泉侠韮 通常の溶融亜鉛めっき製品においては、特に屋外で使用
されるものでは、雨水や結露現象によって、その初期（
数日〜数カ月）においてさえ、めっき表面において、所
謂白さびと呼ばれる塩基性炭酸亜鉛（酸化亜鉛、水酸化
亜鉛、炭酸亜鉛等の複合化合物）が生成し、外観を著し
く悪化する。

この白さびは、時間の経過と共に少しずつ消失して灰色
の腐食生成物に変化していくが、進行が不均一であるが
故に、白さび部の白色と腐食生成物の灰色とがまだら模
様を呈し、非常に見栄えのよくない外観となることが宿
命的な欠点である。屋内設置のものでも、その雰囲気環
境によって時間の差及び程度の差はあるものの、屋外設
置のものと同様の変色問題を生じる。

これら白さび問題、更には経年変化による変色問題を改
善する試みとして、最も一般的な方法はクロメート処理
である。このクロメート処理によってめっき表面に生成
するクロメート皮膜が優れた耐食性を有し、亜鉛めっき
面を保護するとされてきたが、クロムを含む廃液の処理
等公害上の重大な問題を呈し、その防止対策のための設
備に多大の経費がかかること、処理液の濃度が濃過ぎる
と色むらを生じて商品価値を下げ、他方薄遇ぎるとピン
ホールを生じ耐食性を劣化させるという管理面の困難さ
があること等問題が多い。加えて、クロメート皮膜自体
の機械的強度が乏しく、皮膜剥離部で不均一な変色が生
じ易く、またクロメート皮膜自体の耐食度もいまだ充分
とはいえず、使用環境にもよるが、通常数週間、長いも
のでも２力月程度しか効果を発揮しないのが実情である
。

溶融亜鉛めっき製品の光沢改善には亜鉛めっき浴にＡ１
を微量添加すことが効果的であることは知られている。

ＡＩを微量添加することによって確かにめっき直後は美
麗な鏡面光沢が得られるが、雨水や結露によって早期に
変色が現れ、長期的な光沢維持の効果は認められない。

更に、Ａ１を高濃度とし、めっき層自体の耐食性を上げ
ることも提唱されているが、この場合でもめつき直後は
美麗な光沢を有してはいるものの、雨水や結露により従
来以上に変色しやすくなる点で長期的な光沢維持の対策
とは成り得ない。

こうした中で、特公昭６０−３２７００号は、Ａｌ：０
．０５〜２％及びＭｎ　：　０．０１〜０．１％未満含
有する溶融めっき用亜鉛合金を開示した。これは、折り
曲げ加工時にめっき皮膜に剥離現象が多発することへの
対策として、その原因たるめつき皮膜の粒界腐食の発生
を防止することを目的としたものであった。しかし、こ
こでは、粒界腐食の発生を防止のみに関心が向けられる
だけで長期的な光沢維持の問題については全く触れられ
ていない。

こうして、溶融亜鉛めっきの白さびや経年変色は不可避
的なものとして、せいぜいクロメート処理等の後処理を
する程度で、一部やむをえないものとして容認されてき
たむきがある。

が　′　しようとする しかしながら、基本的ニーズとしてはやはり、白さびが
出にく（、且つ光沢が長期にわたって永続維持されるこ
とが要望されいる。また、その−段の普及に伴う鉄さび
による膨大な資源損失及び設備投資損失を考慮するとき
、永続性のある溶融亜鉛めっき技術の開発はこれからは
必須であると思われる。従来行なわれてきた後処理も、
あまり有効性を発揮しないにもかかわらず、溶融亜鉛め
っき製品の価格を増加する要因となっていた。最初に述
べた通り装飾用途への溶融亜鉛めっき製品の需要が進む
につれ、長期的な光沢維持及び変色防止の問題は解決を
迫られている。従来、この問題への認識が浅いこともあ
って、実用性のある解決策は提唱されるに至っていない
。

従って、本発明の目的は、とぶ漬は溶融亜鉛めっきにお
いて、溶融亜鉛めっきの宿命とまで云われた初期の白さ
び発生と経年変化による変色と云う問題に対し、後処理
に頼ることなく、実用性のある溶融亜鉛めっき浴及び方
法を開発することである。

及旦四２ＪＬ盟 本発明者等は、上記目的に向は検討を重ねた結果、前述
したＡｔ及びＭｎを含む合金浴の持つ潜在的有用性に注
目し、それを初期の白さび発生と経年変化による変色防
止目的に転用しそして最適化するべく研究を重ねた。そ
の結果、微量のＡＩと比較的多めのＭｎの組み合わせが
本発明目的に有効であるとの知見を得るに至った。最適
範囲は、Ｍｎ　：　０．２〜０．８重量％そしてＡｌ：
０．０１〜０．０４重量％であることが判明した。

上記知見に基すいて、本発明は、 １）とぶ漬は溶融亜鉛めっき浴に、 マンガン　　〜０．２〜０．８重量％ アルミニウム：０．０１〜０．０４重量％の濃度範囲と
なるようマンガン及びアルミニウムを添加したことを特
徴とする、永続性のある光輝性めっき面を生成しつると
ぶ漬は溶融亜鉛めっき用合金浴、及び ２）鉄鋼材料を、アルカリ溶液による脱脂、酸洗及びフ
ラッシング後、溶融亜鉛めっき浴に、マンガン　　二０
．２〜０．８重量％ アルミニウム：０．０１〜０．０４重量％の濃度範囲と
なるようにマンガン及びアルミニウムを添加した、４４
０〜５２０℃の温度範囲にある溶融亜鉛めっき用合金浴
にとぶ漬けすることにより、後処理なく永続性のある光
輝性めっき面を生成することを特徴とするどぶ漬け溶融
亜鉛めっき方法 を提供する。

免肚匹且Ｌｌｊ！ｕ 本発明は、とぶ漬は可能なそして永続性のある光輝性め
っき面を必要とする鉄鋼材料及び部品全般を対象とする
。

溶融亜鉛めっき前の予備処理は従来からの実施態様に従
えば良い。例えば、１０〜１５％ＮａＯＨ或いは数％ケ
イ酸ソーダ（Ｎａ、０・ｎ５ｉｏ□）溶液を用いて６０
〜８０℃の温度で行なわれるアルカリ脱脂を行なった後
、水洗し、常温における１０〜１５％ＨＣＩ或いは４０
〜６０℃の温度でのＨ２ＳＯ４溶液による酸洗い及び水
洗を経て、フラクシング処理が実施される。フラクシン
グ処理は、特殊なフラックスは必要でなく、ハロゲン化
物のような一般的なフラックスを使用することが出来、
例えば代表的にＺｎＣ１ｚ：ＮＨ４Ｃｌ　＝　１　：　
３〜３　：　Ｌ　（モル比）の３０〜４０％溶液が７０
〜８０℃の温度において使用される。

ちなみに、とぶ漬は溶融亜鉛めっきは、予備処理の点か
らだけでも、加熱脱脂及びガス還元工程が実施される連
続溶融亜鉛めっきとは大きく異なるものである。

この後、溶融亜鉛めっき浴に、 マンガン　　〜０．２〜０．８重量％ アルミニウム：０．０１〜０．０４重量％の濃度範囲と
なるようにマンガン及びアルミニウムを添加した溶融亜
鉛めっき用合金浴を用いてどぶ漬けが行なわれ、温水冷
或いは放冷による冷却を行なうだけで、後処理を何ら必
要とすることな（永続性のある光輝性めっき面が生成す
る。

溶融亜鉛めっき浴用の原料亜鉛は、蒸留亜鉛（純度９８
．５％水準、Ｐｂ、　Ｆｅ％Ｃｄを含む）或いは最純亜
鉛（純度９９．９９％水準）いずれでも適用可能である
が、最純亜鉛を用いたほうが光沢性の維持に有利である
。

本発明の特徴は、初期の白さび発生と経年変化による変
色防止という目的に対して、０．２〜０．８重量％とい
う比較的多めのＭｎと０．０１〜０．０４重量％という
範囲の微量のＡＩの組み合わせを添加材として用いたこ
とにある。白さび抑制と高光沢の維持は、めっき浴に添
加したＭｎ及びＡｌがいずれも亜鉛よりも酸化されやす
い金属であることか佼、完全には解明されたわけではな
いが、めっき表面において光透過性のある複合酸化皮膜
を生成し、この酸化皮膜によって下層金ルの光沢が保た
れるものと考えられる。しかも、酸化マンガンは大気中
に存在する水分や炭酸ガスとの接触によっても変成しに
くいことから酸化マンガンないしはそれを基とする化合
物の存在によって光沢の維持が長期に亙るものと考えら
れる。こうした本発明目的の皮膜形成には、上記の範囲
が最適である。添加Ｍｎ量とＡＩ量には密接な関連があ
り、Ｍｎの単独添加では高光沢とならず、また、めっき
面が種々に着色することから、この着色防止と高光沢を
付加するた殉にＡ１は不可欠な成分である。そしてＭｎ
添加量対Ａｌ添加量の比は、１０：１〜３０：１．最適
には２０：１が適している。

Ｍｎ及びＡ１の量が各下限未満では光沢性維持作用が弱
い。

一方、Ｍｎ及びＡｌの量の上限は、従来技術の項でも示
したように、別の目的ではもっと多くとも有用なことも
あるが、Ｍｎが０．８重量％を越えると、めっき製品の
曲げ加工性や耐衝撃性が劣りはじめること、ならびに着
色防止のために必要なＡＩが０．０４重量％を越えるた
め不めっきを生ずる心配があること等から、白さび発生
と経年変化による変色防止という目的に対して効果のあ
る限度として決定されたものである。

上記組成範囲の合金浴は、溶融亜鉛浴にＭｎ及びＡＩを
添加しても良いし、別途調製された所定組成の浴用合金
を使用しても良い。

めっき浴の温度は、従来と変わることなく、低温（４４
０〜４６０℃）、中温（４６０〜４８０℃）、高温（４
８０〜５２０℃）等めっき材に相応した温度が使用出来
る。浴温か５２０℃を越えてもめっきは可能ではあるが
、特にはその必要は認められない。

以下、実施例及び比較例を示す。

見１丑及塁此上１ 次の各種の溶融亜鉛めっき製品を用意した。

■最も一般的な蒸留亜鉛単独浴でのめっき製品、■蒸留
亜鉛浴に従来一般的に行なわれてきた光訳改善用のＡ１
を５０　ｐｐｍ添加した浴でのめっき製■本発明に従い
蒸留亜鉛浴にＭ　ｎ　＝　０．３重量％そしてＡｌ＝０
．０１５重量％添加した合金浴でのめっき製品、 ■最純亜鉛単独浴でのめっき製品、 ■本発明に従い最純亜鉛浴にＭｎ＝０．２５重量％そし
てＡ１＝０．０１２重量％添加した合金浴でのめっき製
品、 ０Ｍｎ量の重要性を見る比較目的で最純亜鉛浴にＭ　ｎ
　＝　Ｏ，１重量％そしてＡ１＝０．００５重量％添加
した合金浴でのめっき製品、 ■Ｍｎ量の重要性を見る比較目的で最純亜鉛浴にＭｎ＝
１重量％そしてＡＩ＝０．０１重量％添加した合金浴で
のめっき製品 それぞれについて、めっき直後の光沢度と屋外試験１力
月経過点及び３力月経過点での光沢度を測定した。結果
を下表に示す０表には参考目的でステンレス板の光沢度
測定例をも併記した。

尚、光沢度測定は、反射率に基づいての、ＧＳ（２０°
）での結果であり、単位は％（標準片光沢度８２％）で
ある。測定器は、日本重色工業■説であり、測定方法は
ＪＩＳ　　Ｚ−８７４１に準拠した。

備考 サン　めっき　−厘１１露工 １基　ＵＬ　上互月　ｌ左方 ■　　　３５　　５　　４　曝露後数日で白さび発生、
１カ 月で灰色に変色 ■ 同上 ■ ３力月経過後も 白さび、変色と も無し ■ ２０　曝露後数日で白 さび発生、１カ 月で灰色に変色 ■ ５４３力月経過後も 白さび、変色と も無し 表（続き） サン　めっき　−１五１勇− １丑　直韮−上左方　ｌ左方 ■　　１０５　　２５　　２１ 備考 曝露後数日で局 部的な変色。白 さびは■■■に 較べ少ない。

■ ５４　曲げ加工性が悪 いため密着性が 悪い。

ステンレス　　　５２　　　　　５２　　　　　５１こ
れらの結果から、めっき浴に蒸留亜鉛を用いる一般的な
溶融亜鉛めっきでは、アルミニウムを添加することによ
ってめっき直後の光沢改善は充分に為されるものの、屋
外使用における光沢維持には全く効果がないこと、また
白さび抑制の効果も全（ないことがわかる。

これに対して、本発明の蒸留亜鉛ベース合金浴試料■及
び吊線亜鉛ベース合金浴試料■かられかるように、本発
明合金浴を用いた場合、めっき直後の仕上りが極めて高
光沢で、しかも屋外曝露試験においてもステンレス並の
光沢が維持され、更に白さびの発生や灰色への変色も起
こらず、初期の目的を有効に実現している。

試料■から、Ｍｎ量が不足すると、効果が充分でないこ
とも確認される。

原料亜鉛に最純亜鉛を用いたものは、蒸留亜鉛ベースの
ものより光沢性維持に優位性を示す。

ｌユニ盈１ 本発明に従う溶融亜鉛めっき製品は、従来白さび抑制法
として採用されていたクロメート処理が全（不要である
上に、そうした後処理無しに従来以上に白さび抑制効果
が高（、又光沢度については経時的に幾らかずつ減衰し
てはいくものの、あたかもステンレス様の光沢が数年か
ら環境によっては数十年は維持出来ることが期待出来る
。

このように経済的な負担増とはならず、後処理を不要と
するメリットの下で、外観の優れた溶融亜鉛めっき製品
が供給出来ることによる波及効果は太き（、近時注目を
浴びている室内等の装飾用途分野へのとぶ漬は溶融亜鉛
めっき製品の普及に貢献する。従来からのとぶ漬は溶融
亜鉛めっき工程ラインの変更も要しない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）どぶ漬け溶融亜鉛めっき浴に、 マンガン：０．２〜０．８重量％ アルミニウム：０．０１〜０．０４重量％ の濃度範囲となるようマンガン及びアルミニウムを添加
   したことを特徴とする、永続性のある光輝性めっき面を
   生成しうるどぶ漬け溶融亜鉛めっき用合金浴。 ２）鉄鋼材料を、アルカリ溶液による脱脂、酸洗及びフ
   ラクシング後、溶融亜鉛めっき浴に、マンガン：０．２
   〜０．８重量％ アルミニウム：０．０１〜０．０４重量％ の濃度範囲となるようにマンガン及びアルミニウムを添
   加した、４４０〜５２０℃の温度範囲にある溶融亜鉛め
   っき用合金浴にどぶ漬けすることにより、後処理なく永
   続性のある光輝性めっき面を生成することを特徴とする
   どぶ漬け溶融亜鉛めっき方法。