JPH04246158A - 表面性状および耐食性に優れた合金めっき鋼線の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラックス法による表
面性状および耐食性に優れたＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっ
き鋼線の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼材料の耐蝕性の向上を目的として、
多くのＺｎ−Ａｌ合金をベースとする合金めっき技術が
開発されている。たとえば、特公昭５５−２６７０２号
公報にはＺｎ−Ａｌ、特公昭５４−３３２２３号公報に
はＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ、特公平０１−２４２２１号公報に
はＺｎ−Ａｌ−ミッシュメタル、特開昭５６−１１２４
５２号公報にはＺｎ−Ａｌ−Ｎａなどが公表されている
。これらは、いずれも溶融状態の合金めっき浴中に鋼材
を浸漬することにより、鋼材表面に浴組成と同じ合金め
っき層を付着せしめる方法である。

【０００３】鋼線の溶融めっき技術の特徴は、めっきの
前処理として、酸化還元法は採用せずフラックス法を採
用していることである。たとえば、溶融Ｚｎめっきの場
合には、酸洗後の鋼線を塩化アンモニウムや塩化亜鉛を
含む水溶液中に浸漬したのち乾燥する方法で前処理し、
これを連続的に溶融Ｚｎ浴中に浸漬する方法でめっきが
なされる。しかし、Ｚｎめっき浴にＡｌが含まれる場合
には、フラックス中の塩素イオンとＡｌの反応により生
成した塩化アルミニウムの一部が鋼線表面に付着し、そ
の部分が不めっきとなるため、上記のフラックスは使用
できない。したがって、鋼線にＺＮ−Ａｌ系合金めっき
を施す場合には、新たな前処理技術を開発する必要があ
る。

【０００４】これに対して、従来、　特開昭５８−１３
６７５９号公報に示されているように、合金めっき専用
のフラックスの開発が行われている。一方、特公平１−
５４４２８号公報に開示されているように、一次めっき
として０．１〜０．２％のＡｌを含むＺｎ浴中で通常の
Ｚｎめっきを施した後、これを目的とする合金めっき浴
に浸漬する方法（２浴法）も開発されている。さらに、
特公昭４６−７１６１号公報には、酸化還元法によるＺ
ｎ−Ａｌ合金めっき法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】合金めっき用に開発さ
れたフラックスは、一般に分解温度が高い。このため、
めっき浴中での分解を促進するために、めっき浴温度を
上げ、通線速度を下げる必要がある。これには、めっき
槽材料の耐熱性を高める必要があり、さらには、生産性
の低下をともなう。また、フラックスの分解生成物の一
部が鋼線表面に付着して残り、この部分が不めっきとな
るため、良好なめっき肌が得にくい。

【０００６】上記特公平１−５４４２８号公報に開示さ
れているような、２浴法で合金めっきを行なうには、　
一次めっき段階でのＦｅ−Ｚｎ合金層の発達を抑制する
ために、Ｚｎ浴中に０．１〜０．２％のＡｌを添加する
必要がある。しかし、Ｚｎ浴中のＡｌは鋼線と反応しや
すく、また、大気酸化の影響をうけるたため、浴組成は
変動しやすい。このため、Ａｌ不足による過大な厚みの
合金層の生成、あるいは、逆にＡｌ過多に起因する不め
っきなどの表面欠陥が発生しやすい。

【０００７】酸化還元法を採用した場合、これまで述べ
たような問題は回避される。　しかし、酸化還元法では
、鋼線は７００℃以上の高温にさらされる。これは、低
炭素鋼線では問題ないが、高炭素鋼線では著しい強度低
下をまねく。このため、酸化還元法は一般的なめっき法
とはなりえない。

【０００８】以上述べたように、従来のＺｎ−Ａｌをベ
ースとする合金めっき技術では、不めっきなどのめっき
欠陥がなく、かつ、表面平滑性に優れた合金めっき鋼線
を製造することは不可能であった。本発明の目的は、上
記従来法の問題点を解決し、表面肌がより一層良好なＺ
ｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、めっき槽下部
に溶融Ｐｂ層、　該溶融Ｐｂ層上の入線部に溶融Ｚｎ層
、出線部に重量比でＡｌ：２〜１２％、Ｍｇ：０．０１
〜０．０６％を含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層を
形成させ、鋼線を溶融Ｚｎ、溶融Ｐｂ、溶融Ｚｎ−Ａｌ
−Ｍｇ合金の順序で該溶融金属層を連続的に通過させめ
っきすることを特徴とする表面性状ならびに耐食性に優
れた合金めっき鋼線の製造方法である。

【００１０】

【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。脱脂、酸洗
後の鋼線を、　通常の溶融Ｚｎめっきの場合のフラック
ス処理と同様、塩化アンモニウムや塩化亜鉛を含む水溶
液中に浸漬したのち乾燥し、合金めっき槽で連続的にめ
っきを行なう。入線部は溶融Ｚｎ層であるので合金めっ
き用のフラックスを使用する必要は無く、このため、フ
ラックスの未分解等に起因するめっき欠陥は発生しない
。合金めっき槽内には。下部に４４０〜５００℃の溶融
Ｐｂ層、これに接する上部の入線部には４００〜５００
℃の溶融Ｚｎ層、出線部には４００〜５００℃の少量の
Ｍｇを含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されている
。

【００１１】鋼線は、はじめに溶融Ｚｎ層を通過中にＺ
ｎと反応し、その表面にはＺｎ−Ｆｅ合金層（固相）が
形成される。Ｚｎ−Ｆｅ合金層厚みの制御はＺｎ浴温度
および鋼線の走行速度の制御により行なう。次いで、　
下部の溶融Ｐｂ層に進入するが、その際、Ｚｎは絞りと
られるため、鋼線はその表面をＺｎ−Ｆｅ合金層のみに
より被覆された状態で通過し、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合
金層に入る。このような絞り機構の存在は、Ｚｎ−Ａｌ
−Ｍｇ合金浴層にＺｎが持ち込まれることによる合金浴
組成の変動を防止する効果を有す。溶融Ｐｂ層通過中、
鋼線とＰｂの反応はないが、溶融Ｐｂにより鋼線温度は
次の合金めっきに必要な温度に調整される。

【００１２】溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層を通過中、鋼
線表面のＺｎ−Ｆｅ合金層（固相）はＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ
合金中のＡｌと反応し、耐食性ならびに加工性に優れた
Ｚｎ−Ａｌ−Ｆｅ金属化合物層が形成される。溶融Ｚｎ
−Ａｌ−Ｍｇ合金層を出た鋼線は、冷却されたのち巻き
取られる、この際、溶融合金層温度と鋼線の走行速度に
応じてめっき付着量が決定される。たとえば、上記、Ｚ
ｎ−Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物層上にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合
金を厚く付着せしめる（いわゆる厚めっきを行なう）た
めには、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層温度を下げ、走行速度
を高めることを行なう。この場合、Ｚｎ−Ｆｅ合金層と
合金浴中のＡｌの反応が律速過程となるが、溶融Ｐｂ層
通過中に鋼線温度が目標温度に到達しているため反応は
十分進行し高速化によるめっき不良の発生等の問題は生
じない。

【００１３】次に合金組成の限定理由についてのべる。 Ｚｎ−Ａｌ合金の耐食性はＡｌ濃度に依存し、Ａｌ濃度
の高い方が良好な耐食性を示す。したがって、十分な耐
食性向上効果を得るためには２％以上含有せしめる必要
がある。一方、１２％を超えると添加効果が飽和してく
るうえ、融点上昇によりめっき温度が高くなり、鋼線強
度の低下をまねく。これにより、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金
のＡｌ濃度の下限を２％、上限を１２％とする。

【００１４】本発明法では、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金と溶融
Ｐｂが直接接触しているために、操業中に溶融Ｚｎ−Ａ
ｌ合金中に少量のＰｂが溶解し、合金めっき鋼線の耐食
性を低下せしめる。そのため、合金浴中に少量のＭｇを
添加することにより耐食性の劣化を防止する。Ｍｇの添
加量は、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、一
方、０．０６％を超えて添加してもＭｇは溶解せず、し
たがってその添加効果は飽和する。これより、Ｍｇ濃度
の下限を０．０１％、　上限を０．０６％とする。

【００１５】合金浴にＭｇが添加された場合、めっき後
の鋼線は１０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する必要があ
る。１０℃／ｓを超える冷却速度で冷却した場合、曲げ
加工時、めっき層に容易に亀裂が発生し、めっき層の剥
離およびそれに起因する耐食性の劣化を惹起する。冷却
速度は小さいほど好ましい結果が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を図面を参照して説明する。Ｊ
ＩＳ規格のＳＷＲＨ７２Ａ鋼線（２．３ｍｍ）を伸線後
、脱脂酸洗し、その後、塩化アンモニウム＋塩化亜鉛水
溶液中でフラックス処理を行なった。フラックス処理後
の鋼線に対して、図１に示すところの合金めっき槽を用
いて合金めっきを行なった。フラックス処理後の鋼線５
は、溶融Ｚｎ層２、溶融Ｐｂ層３、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ
ｇ合金層４の順序で合金めっき槽を通過したのち、垂直
に引き上げられ、所定の冷却速度で冷却された。

【００１７】表１に、めっき条件とめっき鋼線の表面性
状、　耐食性および曲げ加工性を示す。

【００１８】

【表１−１】

【００１９】

【表１−２】

【００２０】Ｎｏ．１〜７は、合金めっき層のＡｌ含有
率を１．６％から１３．０％まで変化させ、めっき後の
鋼線の表面性状、耐食性および曲げ加工性を評価したも
のである。比較とした従来法（１）は、　特開昭５８−
１３６７５９号公報に記載の方法で、Ｚｎ−Ａｌ合金め
っき用フラックスを使用したものである。また、従来法
（２）は、特公平１−５４４２８号公報に示された方法
（２浴法）で、１次めっきとしてＡｌを０．１２％含む
Ｚｎ浴でめっきを行なっている。Ｎｏ．１１〜１５は、
Ｍｇ含有量の影響を示したものである。　Ｍｇ含有量が
０．０１％未満のＮｏ．１１および１２は耐食性が低い
。

【００２１】ここで、耐食性の評価は、ＪＩＳ　　Ｚ２
３７１に規定された塩水噴霧試験により行ない、赤錆発
生時間を溶融Ｚｎめっき鋼線と比較した。結果を下記の
（１）式で定義する耐食性倍率として定量化した。

【００２２】

【数１】 　　　　　　　　　　　　　　　　合金めっき鋼線の赤
錆発生時間（ｈｒ）耐食性倍率＝──────────
────────────　　　　　　（１）　　　　
　　　　　　　　　　溶融Ｚｎめっき鋼線の赤錆発生時
間（ｈｒ）

【００２３】目標とする耐食性倍率は３以上
である。Ｎｏ．１６〜２０は、めっき後の冷却速度の影
響を調べたものである。冷却速度が１０℃／ｓを超える
Ｎｏ．１９および２０は加工性が悪く、自径巻き付け試
験でクラックが発生した。さらに、これらクラックのた
め、塩水噴霧試験において早期に赤錆が発生した。ここ
で、曲げ加工性の評価は、自径（１ｄ）巻き付け法で行
なった。表１からわかるように、本発明で製造された合
金めっき鋼線は、「ぶつ」、「ざら」、不めっき等のめ
っき欠陥がなく、また、安定した高い耐食性と加工性を
示す。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来法に比べめっき欠陥の発生がなく、耐食
性と加工性に優れた合金めっき鋼線の製造が可能である
。　また、本発明法では、溶融Ｐｂ層を用いているため
に合金浴層へＺｎが持ち込まれることがなく、このため
、合金浴組成の変動を大幅に減少せしめることが可能で
あり、一方、合金浴へのＰｂの侵入による耐食性の劣化
はＭｇ添加により防止される。さらに、１次めっき（溶
融Ｚｎめっき）と合金めっきを別個に行なう場合と比較
して、本発明法では、両者が一体構造のめっき槽を構成
しているため、設備ならびに運転コストの低減化が可能
である。

【図面の簡単な説明】

図１は合金めっき槽の断面図である。

【符号の説明】

１　　合金めっき槽本体 ２　　溶融Ｚｎ層 ３　　溶融Ｐｂ層 ４　　溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層 ５　　フラックス処理後の鋼線 ６　　合金めっき鋼線 ７　　隔壁 ８　　ガイドロール ９　　ガイドロール １０　　浸漬ロール １１　　浸漬ロール １２　　冷却装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　めっき槽下部に溶融Ｐｂ層、該溶融Ｐ
   ｂ層上の入線部に溶融Ｚｎ層、出線部に重量比でＡ１：
   ２〜１２％、Ｍｇ：０．０１〜０．０６％を含有する溶
   融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層を形成させ、鋼線を溶融Ｚｎ
   、溶融Ｐｂ、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金の順序で該溶融
   金属層を連続的に通過させることによりめつきした後、
   １０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却することを特徴とする
   表面性状および耐食性に優れた合金めっき鋼線の製造方
   法。