JPH0336252A - 高速溶融メッキ法 - 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） 本発明は、高速溶融メッキ法に関するものである。

（従来の技術） Ｚｎ、　／Ｊ、　Ｓｎ、　Ｐｂおよびこれらの金属の合
金系被覆鋼板は自動車用、建築用、電気機器用、缶用の
材料として広く用いられており、品質と生産性の向上が
重要である。

従来の溶融メッキ方法は鋼帯を還元性ガスの雰囲気中で
力Ｈ熱することにより表面を清浄化した後、被覆したい
金属の溶融浴に導いて浸漬メッキしその後、メッキ浴よ
り引き上げて、直後にスリット状のノズルにより噴射す
る気体で過剰に付着した溶融金属を除去し付着量を制御
するもの、あるいは片面だけを溶融金属に接触させた後
噴射気体により過剰の溶融金属を除去し付着量を制御す
るものがある。この様な浸漬メッキはＺｎメッキ、ＡＩ
メッキおよびターンメッキに代表されるように、今日一
般に広く使用される素材の製造法として採用されている
。

この方法の欠点は鋼帯がメッキ浴中を通過する際、調帯
の一部がメッキ浴中に溶出し、この溶出した大部分のＦ
ｅはその後、浴成分と金属間化合物を形成して、浴中に
浮遊し、いわゆる浮遊ドロスとなる。この浮遊ドロスは
メッキの際メッキ層中に混入し製品の外観や耐食性、加
工性などを低下させていた。次にメッキ浴の容量につい
ては鋼帯をボットロールでメッキ浴中に導入し浸漬でき
る程の大容量が必要である。

従来この大容量にしたメッキ浴の浴組成を変更する場合
、特に大幅に変更して製品品種を切り替える場合はメッ
キ浴の一部をくみ出して、メッキ金属や添加金属を補給
もしくは添加する必要がある。このため多大の費用、時
間、労力を必要とするので、単一のメッキラインで製造
できる製品の種類には限界があった。また浸漬時間が長
いため金属と鋼板が反応して加工性を劣化させる脆い合
金層が厚く形成するためメッキ浴に添加元素を加えて合
金層を薄くする手段が取られてきたが今日に様に加工の
程度が厳しくなると限界が生じている。さらに空気中の
酸素と溶融金属が反応して酸化ドロスが発生して溶融金
属を無駄に消費するとともに鋼帯表面に付着して外観を
損なっている。

次にメッキ付着量の制御は前述の如く気体絞り法により
行うことが一般的であるがラインスピードが１６０ｍ／
ｍｉｎ以上になると絞り落とされた金属が激しく飛散し
スプラッシュとなって鋼帯に付着したり鋼帯により持ち
上げられるメッキ金属量も多くなってドロスの発生量が
多くなり、高速化には限界があった。

特公昭５７−２４０６６号公報に開示されている溶融金
属をロールヨー１・方式で塗布してメッキする方法によ
れば浴組成切り替えには有利であるがメッキ浴の汚染、
高速化の問題は解決できない。

米国特許第３，２０１，２７５号明細書でも溶融メッキ
に適用した場合に上記の問題解決となる方法を開示しで
あるが、この方法はコーティングノズルより液面が低い
樹脂溶液から毛細管現象で樹脂溶液を吸い上げ、コーテ
ィングノズルに樹脂溶液のメニスカスを形成しテープと
接触することによりコーティングを行っている。この方
法を溶融メッキに適用しようとすると次のような問題点
が生じる。

毛細管現象により溶融金属を吸い上げるためには管の壁
が溶融金属と濡れ性が良いことが必要でありこの様な材
質のものでは同時に溶融金属と反応してしまい吸い上げ
る途中で溶融金属を汚染するとともに毛細管を閉塞して
しまう。また溶融金属は樹脂溶液と比較すると比重が大
きいので円滑な吸い上げが困難で金属帯の走行速度が速
くなると溶融金属の供給が不足し被覆ができなくなる。

ところで高速通板時には走行金属帯に付随した雰囲気の
気体が高速でメニスカス部に衝突し気体をメニスカスに
巻き込むため形成された被覆層は連続でなく使用に耐え
ないものとなる。

特開昭６１−２０７５５５号公報には上記溶融金属の円
滑な供給手段として以下の方法の開示がある。ノズルの
開口部に溶融金属のメニスカスを形成して、そのメニス
カスに金属帯を接触させながら金属帯を走行させると開
口部からの溶融金属流出量は自由流出の場合より多く連
続操業でのメッキ付着量を容易に制御できる。この流出
量は溶融金属の濡れ付着力によりもたらされるもので走
行する鋼帯の速度に応じて付着量は一定に制御される。

溶融金属の円滑供給については一応の解決をみたところ
であるが一方、高速通板時に金属帯に付随して搬送され
る雰囲気気体がメニスカスに衝突する点は前記と同様解
決されず高速メッキには限界がある。

特開昭５９−６７３５７号公報にはアモルファスリボン
の製造方法に着眼して溶融金属をスリッＩ・状ノズルま
たは多孔ノズルを通して回転ディスクの代わりに走行す
る鋼板上に吹き付け、吹き付けられた溶融金属は鋼板に
よって冷却されてそのまま被覆金属とする方法が開示さ
れている。具体的には溶融金属を入れた容器をドラム上
を走行する鋼板の上方に設置し、溶融金属の入った容器
にはスリット状ノズルあるいは多孔ノズルを付けておき
、ノズル先端と板との間隔を近接させ、通常１１ＩＩｌ
１１以下とする。溶融金属の流出速度の制御はヘッドの
高さあるいは静等の不活性ガスを用いる加圧方式に依存
する。この方法においても高速で走行する鋼帯に付随し
て搬送される雰囲気気体が溶融金属と鋼帯の接触点に衝
突し溶融金属内に巻き込まれるため部分的に不メッキが
生じ、高速化には限界がある。

また同様なことはＴダイ法による溶融樹脂の押し出し時
にも経験される所である。すなわち押し出された溶融状
態の樹脂フィルムを冷却ロールに接触させて冷却する工
程でフィルムの搬送速度が高速になるとフィルムに付随
して搬送される雰囲気気体がフィルム内に巻き込まれ部
分的なフィルム切れが生ずる。

以上の問題点を解決するためには雰囲気気体を除去、す
なわち真空にすればよいことは容易に想達するところで
あるが、実際の連続ラインで実行するためには、真空蒸
着ラインの様に差動減圧室を設ける必要があり建設費が
高価となるが、高速化を目指せば除去すべき気体の量が
増えるためまずます高価となり現実に経済的に戒り立つ
ラインは不可能となる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的とするところは、前記の如き従来の溶融メ
ッキ法の欠点を排除しうる高速溶融メッキ法を提供する
にある。

（課題を解決すするための手段） 本発明者らは高速溶融メッキにおける雰囲気気体の巻き
込み防止方法について種々検討の結果、本発明を完成さ
せた。

すなわら、本発明の要旨とするところは、走行する金属
帯の下面あるいは垂直面に対してノズルを配置して該ノ
ズルの開口部を金属帯に極めて接近させるとともにノズ
ルに溶融金属を静圧により供給して開口部に溶融金属の
液溜りを形成し、溶融金属と金属帯との間にメニスカス
を形成して溶融メッキを行う方法において該ノズルの鋼
帯走行方向上手に併設した幅方向のスリットあるいは幅
方向に並ぶ多孔から鋼帯の走行に付随して移動する気体
を吸引することを特徴とする高速溶融メッキ方法にある
。

以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。

Ｚｎ　　Ａｊ　　Ｓｎ　　Ｐｂおよびこれら各金属の合
金系金属の溶融金属９を入れた容器１を走行する鋼帯２
の下面あるいは垂直面に対して設置し鋼帯の反対面には
支持ロール３を設置する（第１図（ａ）〉。溶融金属の
入った容器１にはスリット状ノズルあるいは多孔ノズル
４を付け、ノズル先端と鋼帯との間隔は近接させ通常Ｉ
Ｉ以下とする。溶融金属の流出速度はヘッドの高さある
いは窒素等の非酸化性ガスによる加圧８などの静圧によ
って制御する。

またノズルには溶融金属押し出し用のスリットあるいは
多孔４の他、ｍ帯進行方向上手側に′ｔｌｌＩ帯表面で
搬送される雰囲気気体１０を吸引するスリットまたは多
孔５を設置する。この吸引ノズルは鋼帯表面近傍を減圧
状態にするためのものでなく溶融金属押し出し用ノズル
と吸引ノズル間において雰囲気気体を鋼帯走行方向に対
して逆方向移動させることを目的としており真空蒸着に
おける様な差動減圧機構及びポンプ容量を必要としない
ところに特徴がある。鋼帯走行方向に対して逆方向に移
動する雰囲気気体はメニスカスに巻き込まれることがな
くなる。溶融金属と鋼帯との濡れ性はメッキ密着性を確
保するために必要であり鋼帯表面の清浄度が重要である
。これは公知の方法、たとえば還元性雰囲気中での加熱
や脱脂、酸洗等の予傷処理、フラックス塗布等が利用で
きる。さらに鋼帯の温度を溶融金属の融点以下に力ＴＩ
熱する事も必要でこれも溶融メッキの常法である。

次に実施例により本発明を説明する。

（実施例） 第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の実施方法の１例を示
すもので、鋼帯２は還元性ガス雰囲気中で加熱して、表
面を′清浄にしたもので水平方向に走行する場合と垂直
方向に走行する場合のノズルの配置例を併記しである。

支持ロール３で鋼帯２の走行を安定化させ、対向する面
に溶融金属押し出し用ノズル４を設置する。同じ面の鋼
帯２の走行方向上手側に鋼帯によって搬送される雰囲気
気体１０を吸弓するノズル５を鋼帯幅方向に連続とする
か分割して設置する。これらのノズル４，５ば鋼帯２に
近接させるとともに溶融金属押し出し用ノズル４の基部
に溶融金属容器１を接続し溶融金属容器１より溶融金属
をノズル４に供給する。吸引ノズルには排気ポンプ６か
らの配管マを接続する。

次に綱帯２に溶融アルミニウムメッキと溶融亜０ 鉛メッキを施した場合を説明する。

溶融アルミニウムメッキの場合は鋼帯２として厚さ０．
８閣、幅５００ｍｍのものを用い、溶融金属押し出し用
ノズル４の開口部の隙間が０．７　ｍｍで幅４９０閣の
ものを用いた。同様に雰囲気ガス吸弓用ノズル５は開口
部の隙間０．８閣、幅４９０胴のものを用いた。メッキ
は綱帯２と溶融金属押し出し用ノズル４の先端との距離
０．９恥、雰囲気ガス吸引用ノズル５の先端との距ａｌ
ｌ　１．５１１１ｍとした。熔融金属の押し出しは窒素
ガスで２２０ｍｍＡｑの圧力をかけ、溶融金属容器内の
溶融金属浴面高さの減少に応じて圧カフ８０閣＾ｑまで
上げて押し出し流出速度が一定となる様に制御した。浴
面高さと押し出し圧力の関係を第２図に示す。雰囲気ガ
スの吸引速度とメッキ後のガス巻き込みによる不メッキ
面積率の関係を第３図に示した。これらの関係からガス
巻き込みのない正常なメッキを均一に得ることができた
。尚、溶融アルミニウムの温度６７０°Ｃ１支持ロール
３での鋼帯２の温度６００℃、鋼帯２の走行速度３００
〜６００ｍ／ｍ　ｉ　ｎ１ の条件でメッキを行なった。

その結果、ガス巻き込みのない均一なメッキが得られた
。また金属間化合物のドロスの巻き込みのないメッキ層
が得られ、表面も酸化ドロスのない美麗な外観となった
。合金層は０．２μ以下で絞り、しごき加工に十分耐え
る加工性に優れた溶融メッキ鋼板を得ることができた。

また次に示す溶融亜鉛メッキへの切り替え作業も別に用
意したノズルへ切り替えることにより簡便に行うことが
できた。

次に溶融亜鉛メッキの場合は鋼帯２として厚さ０、５　
ｍｍ、幅５００＋ｎｍのものを用い、溶融金属押し出し
用ノズル４の開口部の隙間が０．６　ｍｍで幅４９０則
のものを用いた。同様に雰囲気ガス吸引用ノズル５は開
口部の隙間０．８ｍｍ、幅４９０ｍのものを用いた。メ
ッキは綱帯２と溶融金属押し出し用ノズル４の先端との
距離０．８　ｍｍ、雰囲気ガス吸引用ノズル５の先端と
の距離１．５　柵とした。溶融金属の押し出しは窒素ガ
スで６００ｍｍＡｑの圧力をかけ、溶融金属容器内の溶
融金属浴面高さの減少に応じ２ て圧力２０４０２Ｏ４０まで上げて押し出し流出速度が
一定となる様に制御した。浴面高さと押し出し圧力の関
係を第４図に示す。雰囲気ガス吸引速度とメッキ後のガ
ス巻き込みによる不メッキ面積率の関係を第５図に示し
た。これらの関係からガス巻き込みのないメッキを均一
に得ることができた。尚、溶融亜鉛の温度４６０°Ｃ１
支持ロール３での鋼帯２の温度４００°Ｃ１鋼帯２の走
行速度３００〜６００ｍ／ｍｉｎの条件でメッキを行な
った。

その結果、雰囲気ガスの巻き込みのない均一なメッキを
得ることができた。また金属間化合物のドロスの巻き込
みのないメッキ層が得られ、表面も酸化ドロスのない美
麗な外観となった。合金層は０．１μ以下でプレス加工
に十分耐える加工性に優れた溶融メッキ鋼板を得ること
ができた。

（発明の効果） 最近の溶融アルミニウムメッキラインや溶融亜鉛メッキ
ラインは自動車、建材、を中心に益々生産量が増え、そ
れに応じてライン速度は益々速くなると同時にメッキ後
の立ち上がり高さは益々高３ くなる傾向にあり建設費コストは高くなる。一方品種の
多様化に伴い、同一ラインでの品種切り替えロスも多く
なる一方である。さらに品質上の要求レベルも益々高度
になりドロス付着防止はもらろん、付着量の均一化、加
工性の向上が強く要求されている。本発明の方法によれ
ば以上の問題点を一挙に解決できるとともに他分野例え
ば有機樹脂溶液の高速コーティングにも応用できる長所
を持ち、将来の表面処理方法を指向する画期的な価値の
ある方法である。

【図面の簡単な説明】

第１１１（ａ）、　（ｂ）は本発明によるメッキ法の一
例を示す図である。 第２図は溶融アルごニウムメッキ時の押し出し圧力、容
器内浴面高さと押し出し流出速度の関係を示す図である
。 第３図は溶融アルミニウムメッキ時の雰囲気ガスの吸引
速度とメッキ後のガス巻き込みによる不メッキ面積率の
関係を示す図である。 第４図は溶融亜鉛メッキ時の押し出し圧力、容４ 器内浴面高さと押し出し流出速度の関係を示す図である
。 第５図は溶融亜鉛メッキ時の雰囲気ガスの吸引速度とメ
ッキ後のガス巻き込みによる不メッキ面積率の関係を示
す図である。 １・・・溶融金属〇−容器、２・・・鋼帯、３・・・支
持ロール、４・・・溶融金属押し出し用ノズル、５・・
・雰囲気ガス吸引用ノズル、６・・・排気ポンプ、７・
・・排気用配管、８・・・溶融金属押上用非酸化性加圧
ガス、９・・・溶融金属、ｌＯ・・・雰囲気ガスの流れ
。 ■ 口＋◇■ 口＋◇４ （う≦ン 本ｌで慢〜ｌ・ど士 （Ｏｒ〃認ば〕 ′Ｔｉ″×１．Ｑ Ｎ勺 勺り′−Ｎ （％）書鼾１１に・／ψ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走行する金属帯の下面あるいは垂直面に対してノズルを
   配置して該ノズルの開口部を金属帯に極めて接近させる
   とともにノズルに溶融金属を静圧により供給して開口部
   に溶融金属の液溜りを形成し、溶融金属と金属帯との間
   にメニスカスを形成して溶融メッキを行う方法において
   該ノズルの鋼帯走行方向上手に併設した幅方向のスリッ
   トあるいは幅方向に並ぶ多孔から鋼帯の走行に付随して
   移動する気体を吸引することを特徴とする高速溶融メッ
   キ方法。