JPH04224666A

JPH04224666A - めっき密着性及び耐食性に優れた溶融亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH04224666A
Application number: JP41864090A
Authority: JP
Inventors: Wakahiro Harada; 原田和加大; Hideji Ohashi; 大橋秀次; Toshiro Adachi; 足立俊郎
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1990-12-26
Publication date: 1992-08-13

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着性，耐食性，表面
性状等が優れた亜鉛めっき層が溶融めっき法によって形
成されためっきステンレス鋼帯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】普通鋼等の素材に亜鉛めっきする方法と
して、電気めっき法，溶融めっき法等がある。電気めっ
き法は、目付け量を制御することが容易であるものの、
厚目付けのめっき層を形成する場合には長時間のめっき
が必要とされ、生産的でない。そこで、厚目付けの亜鉛
めっきが要求される場合には、溶融亜鉛めっき法が採用
されている。この溶融亜鉛めっきの前工程として、フラ
ックス法や還元法によって素材の表面を活性化している
。

【０００３】フラックス法では、還元等の反応によって
酸化皮膜を素材表面から除去し、溶解する能力があるフ
ラックスを素材表面に塗布することによって、表面の活
性化を行っている。しかし、塗布されたフラックスは、
素材表面に残留したままで溶融亜鉛浴にもち込まれるこ
とになる。そのため、溶融亜鉛めっき時に亜鉛灰が生成
し、めっき作業性を低下させる。また、溶融亜鉛後のめ
っき層に残留することもある。残留したフラックス残渣
は、亜鉛めっき層の表面性状を劣化させることは勿論、
腐食や変色等が発生する起点となる場合もある。

【０００４】フラックス法におけるこれらの問題を回避
するため、被めっき材料に対する活性化前処理として、
現在では専ら還元法が採用されている。還元法では、水
素−窒素雰囲気中で素材を高温に加熱することによって
、素材表面に存在している酸化皮膜を還元除去する。加熱・還元により酸化皮膜が除去された素材は、活性な
表面状態をもち、溶融亜鉛に対する濡れ性が向上する。また、活性化処理後の素材表面に、フラックス残渣のよ
うな異物を残留させることがないので、得られた亜鉛め
っき層の表面性状は良好なものとなる。

【０００５】ところで、本発明者等は、被めっき素材と
して従来から使用されている普通鋼に代えてステンレス
鋼を使用すると、耐食性に優れた材料が得られることを
見い出し、特公平１−１３２７９２号公報として紹介し
た。この場合、従来の亜鉛めっき鋼帯にみられるように
亜鉛による犠牲防食作用のみではなく、亜鉛の腐食生成
物によっても基地の防食が図られる。その結果、亜鉛め
っきステンレス鋼は、無垢のステンレス鋼が腐食を起こ
す過酷な腐食環境においても優れた耐食性をもつ構造材
料として使用することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ステンレス
鋼の亜鉛めっきに際し、従来のような条件下で還元法を
適用しても素材であるステンレス鋼の表面は活性化され
ず、ステンレス鋼を溶融亜鉛浴に導入したときにめっき
弾き，密着性不良等の欠陥をもつめっき層が形成される
。すなわち、ステンレス鋼の表面にある不動態皮膜は、
従来の還元法に従った水素−窒素雰囲気中での加熱によ
っては還元除去されることなく、却って強固な酸化皮膜
になる場合がある。その結果、溶融亜鉛に対する素材表
面の濡れ性や親和性が十分でなく、前述した欠陥がめっ
き層に発生する。

【０００７】溶融亜鉛に対する濡れ性や親和性等を改良
し、優れた品質のめっき層を形成する手段として、酸化
皮膜が形成され難いＦｅ，Ｎｉ等のＦｅ族金属でステン
レス鋼の表面をプレめっきすることが考えられる。しか
し、Ｆｅ，Ｎｉ等を主成分とするプレめっき層は、融点
が高い。他方、溶融亜鉛めっきするときに使用される溶
融亜鉛めっき浴の温度は、４４０〜４６０℃程度である
。そのため、亜鉛めっきが施されたステンレス鋼の表面
層にプレめっき層が残存し、フラックス法によるめっき
材よりも耐食性が劣るめっき製品となり易い。

【０００８】本発明は、このような問題を解消するため
に案出されたものであり、溶融亜鉛めっきが施されるス
テンレス鋼の表面にＺｎ−Ｎｉ合金のプレめっきを施す
ことにより、ステンレス鋼の溶融亜鉛めっきに還元法を
取り込んだめっきプロセスを可能とし、めっき密着性及
び耐食性に優れた溶融亜鉛めっきステンレス鋼を製造す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、ステンレス鋼帯を脱脂，酸洗及
び／又は電解活性化処理した後、Ｚｎ−Ｎｉ合金を電気
めっき法によってプレめっきし、次いで溶融亜鉛めっき
を施すことを特徴とする。

【００１０】ここで、プレめっきによって形成されるＺ
ｎ−Ｎｉ合金は、８〜５０重量％のＮｉを含有すること
ができる。また、Ｚｎ−Ｎｉ合金のプレめっきは、目付
け量３〜２０ｇ／ｍ２　で行われることが好ましい。プ
レめっきを行う際、流速０．５ｍ／秒以上でめっき液を
循環させながら電気めっきを行うと、凹凸がなく付回り
性の良好なプレめっき層が形成される。

【００１１】プレめっきされたステンレス鋼帯は、表面
にある酸化皮膜が無視できる程度であれば、そのままの
状態で溶融亜鉛めっき浴に導入することができる。或い
は、普通鋼に対する還元法と同様な条件下で、ステンレ
ス鋼表面を活性化することができる。還元条件としては
、Ｈ２　−Ｎ２　雰囲気中における温度５００〜７００
℃での加熱が採用される。

【００１２】

【作用】Ｚｎ−Ｎｉ合金をプレめっきしたステンレス鋼
帯を溶融亜鉛めっきするとき、めっき層と下地ステンレ
ス鋼との界面にプレめっき層が存在しても、耐食性に優
れたＦｅＺｎ７　（δ１　）相が形成される。また、腐
食によってＺｎめっき層が消失した後では、耐食性に優
れたＮｉＺｎ３　（γ）相の皮膜が下地ステンレス鋼の
表面に形成される。そのため、還元法によって、耐食性
に優れた亜鉛めっきステンレス鋼の製造が可能となる。

【００１３】しかも、プレめっきされたＺｎ−Ｎｉ合金
は、比較的高い融点を持ち、還元熱処理時の加熱で蒸散
することがない。そのため、このプレめっき層の上に形
成される溶融亜鉛めっき層は、密着性に優れたものとな
る。

【００１４】素材としてのステンレス鋼帯は、使用目的
に応じた鋼種が選択される。本発明によるとき、前処理
としてＺｎ−Ｎｉ合金のプレめっき層を形成するため、
素材に対する溶融亜鉛めっき性が鋼種によって変わるこ
とはない。溶融亜鉛めっき性に与える素材の表面仕上げ
状態の影響は小さいため、酸洗仕上げ，光輝焼鈍仕上げ
，研磨仕上げ等を始めとして種々の方法で表面仕上げし
た素材を使用することができる。なかでも、酸洗仕上げ
した素材が好ましい。

【００１５】ステンレス鋼に対するプレめっきは、脱脂
，酸洗及び／又は電解活性，次いでＺｎ−Ｎｉ合金の電
気めっきの順に行われる。

【００１６】脱脂は、ステンレス鋼帯の表面に存在する
油類を除去し、以降の処理ムラを無くすために行われる
。脱脂方法としては、たとえば浸漬脱脂，電解脱脂等の
通常の電気めっき工程で行われている方法を採用するこ
とができる。なお、通常取り扱われているステンレス鋼
帯のように油類の付着が少ない素材にあっては、オルソ
ケイ酸ソーダを使用した電解脱脂のみでも良い。

【００１７】酸洗は、ステンレス鋼表面を活性化するた
めに行われる。酸洗に使用される酸としては、たとえば
、塩酸，低濃度の硫酸等の非酸化性酸が使用される。ただし、硝酸や濃硫酸等は、ステンレス鋼を不動態化さ
せる作用を持っているので、使用することができない。酸洗後に電解活性化処理を行う場合、ステンレス鋼帯に
付着した酸液を中和する程度の処理で十分である。

【００１８】電解活性化処理は、硫酸又は塩酸を使用し
て行われる。対極として不溶性陽極を使用する場合、対
極から塩素ガスが発生することから、硫酸浴を使用する
ことが好ましい。また、酸濃度２〜２０％程度の酸浴が
使用される。酸濃度をこの程度に維持するとき、電解液
の電気導電性が高く保たれ、浴電圧を低下させることが
できる。

【００１９】このような酸洗及び／又は電解活性化処理
によって、不動態皮膜が除去され、ステンレス鋼表面が
活性度の高い状態に調整される。その結果、密着性に優
れたＺｎ−Ｎｉ合金の電気めっきが可能となる。

【００２０】プレめっきの効果を顕著に発揮させる上で
、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層に含まれるＮｉの含有量を８
〜５０重量％にすることが好ましい。Ｎｉ含有量が８重
量％未満であると、還元処理時の加熱によってプレめっ
き層が蒸散し、ステンレス鋼の地肌面が露出し易くなる
。その結果、めっき弾き等の不めっきが発生する。他方
、Ｎｉ含有量が５０重量％を超えると、溶融亜鉛めっき
浴に溶け込むＮｉの量が多くなり、めっき浴の汚染が促
進されると共に、耐食性自体も低下する。また、５０重
量％を超えるＮｉ含有量の組成をもつめっき層を電気め
っきで精度良く析出させるためには、めっき浴の組成管
理を厳格に行うことが必要になり、操業上不利になる。

【００２１】電気Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきの目付け量は、
優れた性質をもつ溶融Ｚｎめっき層を形成させる上で、
ステンレス鋼帯の片面当り３〜２０ｇ／ｍ２　の範囲に
維持することが好ましい。目付け量が３ｇ／ｍ２　未満
であると、溶融亜鉛めっき時に不めっきが発生し易くな
る。これは、溶融亜鉛めっきに先立って行われる還元時の加
熱でＺｎ−Ｎｉプレめっき層が蒸散し、地肌ステンレス
鋼の表面が露出するためである。この不めっきを完全に
無くすためには、片面当り３ｇ／ｍ２　以上の目付け量
でＺｎ−Ｎｉプレめっき層を電気めっきにより形成する
ことが必要である。逆に、目付け量２０ｇ／ｍ２　を超
える厚目付けでプレめっき層を形成すると、めっき界面
で合金層が形成し難くなり、溶融Ｚｎめっき層の密着性
が低下する。また、このような厚目付けは、コスト的に
も不利である。

【００２２】Ｚｎ−Ｎｉ合金層を電気めっきで形成する
とき、均質なプレめっき層を形成するため、めっき液を
流速０．５ｍ／秒以上の流速で循環させることが好まし
い。めっき液の流速が０．５ｍ／秒未満であると、形成
されたプレめっき層の表面に凹凸が生じ、溶融亜鉛に対
する濡れ性が劣化する。また、安定したＺｎ−Ｎｉ合金
組成を得難くなる。

【００２３】プレめっきされたステンレス鋼帯は、溶融
亜鉛めっきに先立って還元雰囲気中で５００〜７００℃
の温度に加熱される。この加熱温度が５００℃未満であ
ると、プレめっき層がめっきままの安定な状態で溶融め
っき時に残存するため、合金層の形成が促進されず、密
着性不良，不めっき等の欠陥が発生し易くなる。逆に、
加熱温度が７００℃を超えると、プレめっき層が蒸散し
、地肌ステンレス鋼の表面が露出する。その結果、不め
っきが発生する。また、ステンレス鋼中のＦｅが表層に
拡散し、耐食性に悪影響を及ぼす。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。

【００２５】−実施例１−市販の硝フッ酸酸洗仕上げし
た板厚０．４ｍｍのステンレス鋼帯ＳＵＳ４３０を電解
脱脂し、５％硫酸で酸洗した後、表１に示した条件下で
プレめっきし、表２に示した条件下で溶融亜鉛めっきし
た。なお、溶融亜鉛めっき層の目付け量は、１００〜１
５０ｇ／ｍ２　に調節した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】溶融亜鉛めっきの表面状態を観察し、不め
っき率を次のように測定した。すなわち、溶融亜鉛めっ
き後の試験片に５×５ｃｍの格子を当てがい、不めっき
が存在する格子の数をカウントした。そして、この格子
数を百分率で表示して不めっき率とし、Ｎｉ析出量との
関係を図１に示した。なお、ここでいう不めっきとは、
ピンホール状の局部的なめっき欠陥をいう。図１から明
らかなように、Ｎｉの含有量が低下するに従って、不め
っきの発生がみられる。

【００２９】また、Ｚｎ−Ｎｉプレめっきの目付け量と
溶融亜鉛めっき層の密着性との関係を表３に示した。な
お、めっき密着性は、溶融亜鉛めっきされたステンレス
鋼帯から試験片を切り出し、この試験片に２ｔ曲げを施
した面におけるめっき剥離面積で評価した。表３から明
らかなように、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきの目付け量が３〜
２０ｇ／ｍ２　の範囲にあるとき、溶融Ｚｎめっき層は
良好な密着性を呈した。

【００３０】

【表３】

【００３１】また、図２には、Ｚｎ−１２重量％Ｎｉプ
レめっき材の還元温度に対するＺｎの不めっき率の関係
を示した。図２から明らかなように、５００〜７００℃
の範囲に還元温度を設定するとき、良好なめっき性が得
られていることが判る。

【００３２】−実施例２−市販の硝フッ酸酸洗仕上げし
た板厚０．４ｍｍのステンレス鋼帯ＳＵＳ４３０を電解
脱脂し、５％硫酸で酸洗仕上げした後、Ｆｅ，Ｎｉ及び
Ｚｎ−Ｎｉプレめっきを施し、溶融亜鉛めっきを行った
。このときのプレめっきの条件を、表４に示す。なお、
溶融亜鉛めっきは、実施例１と同じ条件下で行い、目付
け量１００〜１５０ｇ／ｍ２　で亜鉛めっき層を形成し
た。

【００３３】

【表４】

【００３４】また、溶融亜鉛めっきされたステンレス鋼
帯から試験片を切り出し、腐食促進試験を行った後、発
銹状況を測定した。その結果を、図３に示す。なお、図
３における発銹率は、試験片に５×５ｍｍの格子を当て
がい、赤錆が存在する格子の数を百分率で表示した。図
３から明らかなように、Ｚｎ−Ｎｉプレめっきを施すこ
とによって、溶融亜鉛めっきされたステンレス鋼帯の耐
食性が向上していることが判る。

【００３５】−実施例３−市販の硝フッ酸酸洗仕上げし
た板厚０．４ｍｍのステンレス鋼帯ＳＵＳ４３０を電解
脱脂し、５％硫酸で酸洗した後、めっき液の流速を変え
ながらＺｎ−１２重量％Ｎｉ合金プレめっきを目付け量
５ｇ／ｍ２　で施した。

【００３６】形成されたプレめっき層の表面状態をめっ
き液の流速との関係で調査したところ、両者の間に図４
に示すようにめっき液の流速如何に応じて表面状態が大
きく異なることが判った。すなわち、めっき液の循環流
速が小さいと、図４ａに示すように形成されたプレめっ
き層の表面に凹凸が生じている。特にこの傾向は、循環
流速が０．５ｍ／秒未満になると顕著に現れる。この凹
凸のため、溶融めっきしたときに不めっきの発生が助長
された。

【００３７】他方、流速０．５ｍ／秒でめっき液を循環
させたところ、図４ｂに示すように凹凸のないプレめっ
き層が形成された。このプレめっき層の上に形成された
溶融亜鉛めっき層は、不めっきがなく均質な表面状態を
もっていた。

【００３８】なお、以上の実施例においては、溶融亜鉛
めっきを説明した。しかし、本発明はこれに拘束される
ものではなく、たとえばＺｎ−５％Ａｌ，Ｚｎ−５５％
Ａｌ等の亜鉛合金めっきも同様に行うことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に従って
ステンレス鋼帯の表面にＺｎ−Ｎｉ合金のプレめっき層
を形成することにより、ステンレス鋼の表面を活性状態
に維持することが容易になり、溶融Ｚｎに対する濡れ性
が改善される。そのため、還元法によってステンレス鋼
に溶融亜鉛めっきすることができ、得られた溶融Ｚｎめ
っき層に不めっきが発生することが抑えられ、しかもめ
っき層の密着性は優れたものとなる。このようにして、
フラックス法にみられたようにフラックス残渣等の異物
がなく、表面性状，耐食性及びめっき密着性に優れた亜
鉛めっきステンレス鋼帯が還元法で製造される。しかも
、溶融亜鉛めっきされるステンレス鋼帯は、予めＺｎ−
Ｎｉプレめっきされているので、鋼種に拘らず同じ条件
下で溶融亜鉛めっきすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステンレス鋼帯に施したプレめっき層の合金組
成と、溶融亜鉛めっきの不めっき率との関係を表したグ
ラフ。

【図２】ステンレス鋼帯に施したプレめっき層の目付け
量と、溶融亜鉛めっきの不めっき率との関係を表したグ
ラフ。

【図３】Ｆｅ，Ｎｉ及びＺｎ−Ｎｉ合金をプレめっきし
たステンレス鋼帯を溶融亜鉛めっきした材料の発銹率と
試験サイクルとの関係を表したグラフ。

【図４】ステンレス鋼帯をＺｎ−Ｎｉプレめっきしたと
きのめっき液の循環流速がプレめっき層の表面状態に与
える影響を表した写真。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ステンレス鋼帯を脱脂，酸洗及び／又
は電解活性化処理した後、Ｚｎ−Ｎｉ合金を電気めっき
法によってプレめっきし、次いで溶融亜鉛めっきを施す
ことを特徴とするめっき密着性及び耐食性に優れた溶融
亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項２】　　請求項１記載のプレめっきによって形
成されるＺｎ−Ｎｉ合金は、８〜５０重量％のＮｉを含
有するものであることを特徴とするめっき密着性及び耐
食性に優れた溶融亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法
。
【請求項３】　　請求項１又は２記載のＺｎ−Ｎｉ合金
のプレめっきは、目付け量３〜２０ｇ／ｍ２　で行われ
ることを特徴とするめっき密着性及び耐食性に優れた溶
融亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項４】　　請求項１〜３の何れかに記載のプレめ
っきが、流速０．５ｍ／秒以上でめっき液を循環させな
がら行うことを特徴とするめっき密着性及び耐食性に優
れた溶融亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項５】　　請求項１〜４の何れかに記載されたプ
レめっき後のステンレス鋼帯をＨ２　−Ｎ２　雰囲気中
で５００〜７００℃に加熱・還元することにより、その
表面を活性化することを特徴とするめっき密着性及び耐
食性に優れた溶融亜鉛めっきステンレス鋼帯の製造方法
。