JPH051357A - 溶融金属めつき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 非酸化性雰囲気中にて一部分を溶融金属浴中
に浸漬したピックアップロールと接触させたコーティン
グロールを鋼帯に接触させることにより、溶融金属を鋼
帯に被覆する溶融金属めっき方法において、非酸化性雰
囲気中の酸素濃度を20〜100ppmに調整すると共に、ピッ
クアップロール及びコーティングロールとしてその表面
をコバルト系材料等で形成し、溶融金属との漏れ角が90
°以下になるようにしたものを使用する。 【効果】 金属ダストやドロスによる欠陥を生じること
なく連続溶融金属めっきを実施し得、良好な溶融金属め
っき製品が得られるようになると共に、めっき浴の清浄
度を長時間にわたって良好な状態に維持し得るようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属めっき方法に
関し、詳細には、連続的に通板する金属帯板の表面に対
する溶融金属めっき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続的に移動する金属帯板の表面に対
し、溶融金属浴を使用して連続めっきを施す技術は種々
提案されている。例えば、特開昭54−155128号公報に
は、図４に示す如く、移動する鋼帯２の両面側にそれぞ
れコーティングロール５を接触配接し、少なくとも一方
を接触、離間自在に設けた溶融金属めっき装置が提案さ
れている。図４において、１はチャンバー、３は溶融金
属容器、４はピックアップロール、６はロール離間手
段、７は金属帯板の通板の方向転換ロール、８は溶融金
属の供給配管を示すものである。使用されるめっき金属
としては、亜鉛、鉛、錫、アルミニウム、銅等、或いは
これらの合金金属がある。この装置は同一金属の両面め
っき、片面めっき、或いは異種めっきすることが可能で
あり、複数のめっきラインを設置する必要がなく、省力
化、工程の簡略化に優れている。めっき室は鋼帯の酸化
を防ぐために弱還元性又は不活性雰囲気に保持されてい
る。

【０００３】又、特開昭59−208060号公報には、片面溶
融めっき方法において、めっき室内のめっき前方を非酸
化性雰囲気とし、めっき後方を酸化性雰囲気にして、片
面溶融亜鉛めっきする方法が提案されている（図５参
照）。この方法によれば、亜鉛めっき浴から発生した亜
鉛蒸気が冷却されてめっき室に堆積し、これが気流や振
動によって非めっき面に付着し、外観、溶接性等が劣化
するのを防ぐことが可能である。具体的には、付着量制
御用の窒素ガス中に酸素ガスを混入させ、室内後方の酸
素濃度を200ppm以上に制御することによって、亜鉛ダス
トの付着をほぼ防ぐことができる（図６、７参照）。

【０００４】更に、特開昭57−210965号公報には、図８
に示す如く、コーティングロールの表面10に耐食性金属
11を被覆、ダル化し、そのダル12の表面に非鉄金属13を
被覆した溶融亜鉛めっき用のコーティングロール９が提
案されている。非鉄金属13を被覆（プレコート）するの
は、一般的に耐食性金属は溶融金属との漏れ性が悪く、
この漏れ性を改善するためである。かかるロールによれ
ば、めっき金属を確実にロール表面に保持して、持ち上
げ量を一定にして均一な付着量を得ることが可能であ
る。尚、このロールを使用するめっき装置の基本構成
（めっき室、ロール配置等）は、特開昭54−155128号公
報に記載のものと同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
めっき装置の中、特開昭54−155128号公報に記載のもの
は、めっきチャンバー内の雰囲気については弱還元性又
は不活性雰囲気としか記載されておらず、チャンバー内
の酸素濃度が低すぎると溶融金属から多量の蒸気が発生
し、ダストとして鋼帯の表面に付着して表面性状を損
ね、一方、酸素濃度が高すぎると多量のドロスを発生
し、めっき浴の清浄度を維持できない等の問題を生じ
る。即ち、適正な酸素濃度範囲においてめっきを行う必
要があるが、その酸素濃度が記載されていなくて不明で
ある。

【０００６】又、特開昭59−208060号公報に記載の技術
においては、めっき後方を酸化性雰囲気にすることによ
り、亜鉛ダストの付着は防止できるが、上記同様にめっ
き浴の清浄度の面では問題を生じる。

【０００７】更に、特開昭57−210965号公報に記載の技
術においては、ロール表面をダル化することにより、め
っき浴とロールとの漏れ性の向上は期待されるが、ロー
ルのダル面が鋼板へ転写され、表面性状を損なったり経
時変化が激しいなどの問題を生じる。

【０００８】本発明は、かかる事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、前記従来技術の有する問題
点を解消し、金属ダストの鋼帯表面への付着による表面
性状の低下、及び、ドロスによるめっき浴の清浄度の低
下を防止し得、更にはロール表面形状の鋼板への転写に
よる表面性状の低下を防止し得て、良好な表面品質を有
する溶融金属めっき鋼帯を製造し得る溶融金属めっき方
法を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、非酸化性雰囲
気中において溶融金属めっきするに際し、非酸化性雰囲
気中酸素濃度（即ち、めっきチャンバー内の酸素濃度）
及びめっきロール表面の性状・材質がめっき面仕上がり
に大きい影響のあることを知見し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明は、非酸化性雰囲気中にて一部分
を溶融金属浴中に浸漬したピックアップロールと接触さ
せたコーティングロールを鋼帯に接触させることによ
り、溶融金属を鋼帯に被覆する溶融金属めっき方法にお
いて、前記非酸化性雰囲気中の酸素濃度を20〜100ppmに
調整すると共に、前記ピックアップロール及びコーティ
ングロールの表面の前記溶融金属との漏れ角が90°以下
であることを特徴とする溶融金属めっき方法を要旨とす
るものである。

【００１０】

【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明は、前
述の如く研究を重ね、その結果得られた知見に基づくも
のであって、その詳細は以下の通りである。

【００１１】即ち、めっきチャンバー内の非酸化性雰囲
気中の酸素濃度を20〜100ppmの範囲に制御することによ
り、溶融金属の蒸気発生及びドロスの生成を抑制し得、
従って、金属ダストの鋼帯表面への付着による表面性状
の低下、及び、ドロスによるめっき浴の清浄度の低下を
防止し得、一方、上記雰囲気中の酸素濃度が 20ppm未満
では、亜鉛蒸気等の金属蒸気が多量に発生し、凝縮して
被めっき板面に亜鉛ダスト等の金属ダストとして付着す
る結果を招き、逆に100ppmを超えると、溶融めっき浴中
での亜鉛ドロス等の金属ドロスの生成量が増大して溶融
めっき浴の清浄度が低下するという知見が得られた。従
って、本発明は、前述の如く非酸化性雰囲気中の酸素濃
度を20〜100ppmに調整するようにし、それにより金属ダ
ストの鋼帯表面への付着による表面性状の低下、及び、
ドロスによるめっき浴の清浄度の低下を防止するもので
ある。

【００１２】又、上記の如く酸素濃度を20〜100ppmに調
整すると共に、ピックアップロール及びコーティングロ
ールの表面の溶融金属との漏れ角が90°以下になるよう
にすると、溶融金属のピックアップ量及び鋼帯への転写
量が安定すると共に、ロール表面形状の鋼板への転写が
生じ難くなり、漏れ角が90°超では、かかる作用効果が
得られないという知見が得られた。従って、本発明は、
前述の如くロール表面の溶融金属との漏れ角が90°以下
になるようにし、それにより溶融金属の鋼帯への転写量
を安定化してめっき厚を均一にし得ると共に、ロール表
面形状の鋼板への転写による表面性状の低下を防止し得
るようになる。

【００１３】前記ピックアップロール及びコーティング
ロールの表面を、平均表面粗さＲａで１μm 以下のブラ
イト仕上げ状態にしておくと、より確実に鋼板へのロー
ル表面形状の転写を防止し得、良好な表面性状の製品を
得ることが可能となる。又、転写量の経時変化も少な
く、安定な操業を続けることができる。従って、ピック
アップロール及びコーティングロールとして、表面粗さ
Ｒａ：１μm 以下のものを使用することが望ましい。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例に係る溶融金属めっき装置の
全体構成を図１に示す。全体的な構成は通常の鋼板の連
続溶融めっき設備と同様であり、めっき装置25は連続焼
鈍炉80に連結して設置されている。図中の14はコイル、
15は剪断機、16は溶接機、17はルーバ、18は合金化処理
炉、19は冷却装置、20はスキンパス、21はテンションレ
ベラ、22は化成処理装置、23はオイラー、24はコイラー
を示している。

【００１５】次に、上記めっき装置25の構成及び作動状
況を説明する。図２に示す如く、非酸化性雰囲気に制御
されているチャンバー26によって形成されるめっき室27
の下方に方向転換ロール28が設けられている。鋼板29
は、溶融めっきに最適な条件を具備するように連続焼鈍
炉80で熱処理された後、方向転換ロール28によって水平
方向から垂直方向上方へ変換される。

【００１６】めっき室27には、鋼板29を挟むようにして
コーティングロール30が配置されている。成分調整され
ためっき剤（溶融金属）31は、溶融金属容器32からポン
プ33によって非酸化性雰囲気に制御されためっき室内の
コーティングポット34へ供給配管35を介して供給され
る。コーティングポット34内の溶融金属はピックアップ
ロール36、コーティングロール30を介して鋼板29へ転写
される。めっき付着量の制御は、コーティングロール30
上部に設けられた付着量制御装置37によって行われる。
又、溶融金属容器32には、溶融金属31の消費量に応じて
補給ライン38から溶融金属が別途補給される。

【００１７】コーティングポット34への溶融金属の補給
量は、ラインスピード、板幅、目標めっき厚さ等によっ
てプロセスコンピュータで自動的に調整される。コーテ
ィングポット34への供給金属の清浄化を図るため、溶融
金属容器32に不純物除去装置39が設けられている。この
不純物除去装置39は、例えばセラミックスフィルタ等に
よって構成されている。尚、溶融金属供給配管35、チャ
ンバー26、コーティングポット34及び各ロール30、36は
加熱・断熱構造となっている。

【００１８】めっき室27内に導かれた鋼板29は、コーテ
ィングロール30の表面にピックアップされた溶融金属と
接触し鋼板表面に転写される。その後、ガスワイピング
装置37からのガス噴射圧力の調整、及び鋼板とノズルと
の間の距離の調整により、付着量の制御が行われる。前
記チャンバー26内の非酸化性雰囲気は、チャンバー26内
にガスジェットから非酸化性ガスを供給して行う。この
とき、ガスを適度に加熱して供給すると、めっき室内の
温度低下をより防止し得て良い。

【００１９】本発明の実施例に係るめっき装置の基本構
成は上述の通りである。以下、表面性状が良好で、且つ
安定に溶融めっき鋼板を製造するためのプロセス条件
（めっき室内の雰囲気、各ロール表面材質、各ロール表
面性状）について、亜鉛合金めっきを行った実施例をも
とに説明する。

【００２０】めっき室内の雰囲気の影響 ---- めっき室
内27内の酸素濃度と亜鉛蒸気及びドロスの生成量との関
係を図３に示す。めっき室内の酸素濃度が20〜100ppmの
範囲で亜鉛蒸気及びドロスの生成量が最小値を示してい
る。即ち、酸素濃度が100ppmを超えると急激にドロス(Z
nO) 生成量が増加し、めっき金属の清浄度が低下すると
共に、製品表面の性状も悪化する。一方、酸素濃度が 2
0ppm以下になると亜鉛蒸気が多量に生成し、めっき前後
の製品表面に付着・汚染し、不めっき部分が生じたり製
品表面性状が悪化し大きな問題を生じる。本実施例の場
合の浴組成は、0.15％Al−Zn合金系で、浴温度は 460℃
一定に制御されている。浴温度によって亜鉛の蒸発速度
が変化するが、実操業上の温度制御範囲では 20ppmを境
に急激な変化を示す。

【００２１】ロール表面材質 ---- 適性酸素濃度の範囲
において、各種ロール表面材質とめっき剤（溶融亜鉛合
金）との漏れ性を基礎的に調査した結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から判るように、ロールの表面材質が
酸化物系（セラミックス）、クロムカーバイド又はグラ
ファイトよりなる場合は、測定酸素濃度範囲において溶
融金属との漏れ角が悪くて、漏れ角：θが 100°以上の
値を示している。一方、金属系はいずれの酸素濃度範囲
においても亜鉛合金との漏れ性が良好であった。しかし
ながら、本実施例の亜鉛合金めっきの場合は、耐食性及
び耐磨耗性の観点からも適性ロール表面材質を選択する
必要がある。例えば、ステンレス系（No.11 〜13）や炭
素鋼（No.14)では、亜鉛合金浴との接触により浴中への
溶出が進行し、ロールが磨耗するばかりではなく、ロー
ル表面材の溶出により浴組成を変質させることになる。

【００２４】ここで得られた基礎データを基に、実機装
置に組み込みその妥当性を検討したところ、サンプル N
o.１、７、８、10のコバルト系の材料では、いずれも良
好な結果が得られた。又、長時間運転においても安定な
めっきを実施できた。従って、ピックアップロール及び
コーティングロールとしては、少なくともその表面層が
コバルト系材質よりなるものを使用するのが望ましいと
言える。

【００２５】ロール表面性状 ---- 溶融亜鉛合金との漏
れ性が良好な材質について、ロール表面粗さを変化させ
てストリップへの転写状況を調査した結果を表２に示
す。めっき室内の酸素濃度は 20ppmに一定制御されてい
る。表面粗さＲａ：１μm 超〜３μm ではロール幅方向
にピックアップ量がばらついたり、ピックアップしなか
ったりする等して、ピックアップが不安定であり、スト
リップへ健全なめっきができない等の問題を生じるもの
があった。一方、表面粗さＲａ：１μm 以下ではいずれ
の場合もコーティングポットからのピックアップ量が安
定しており、コーティングロールを経てストリップに良
好な転写が行われている。即ち、ピックアップロール、
コーティングロールの表面粗さＲａを１μm 以下に制御
することにより、健全（即ち、めっき厚均一、表面性状
良好）な溶融めっきを安定して行い得た。又、ストリッ
プへのロール表面形状の転写の問題も解決できた。

【００２６】

【表２】

【００２７】本発明の具体的操業例を説明する。幅1200
mm、厚さ 0.7mmの冷延鋼板17を、ラインスピード 100ｍ
／分で熱処理炉中において 800℃に30秒軟化焼鈍し、め
っき装置25中に通板した。コーティングロールは直径 4
00mmφで表面材質はCo系（No.8）であり、表面粗さ 0.3
μm である。めっき浴は、0.15％Al−Zn合金で、温度は
460℃であった。めっき装置内雰囲気は酸素濃度20ppm
の窒素雰囲気である。かかる条件により、厚さ10μm の
めっきを施して亜鉛合金めっき鋼板を得た。このめっき
鋼板の表面は平滑であり、表面欠陥は全く認められなか
った。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上説明したような構成を有し
作用をなすものであるから、金属ダストやドロスによる
欠陥を生じることなく連続溶融金属めっきを実施し得、
良好な溶融金属めっき製品が得られるようになると共
に、めっき浴の清浄度を長時間にわたって良好な状態に
維持し得、しかもロール寿命が長くて効率よく操業をす
ることが可能となり、産業上益するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る溶融金属めっき装置全体
の斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係る溶融金属めっき装置の断
面図である。

【図３】本発明の実施例に係るめっき室内酸素濃度と金
属ダスト及びドロスの発生量比率との関係を示す図であ
る。

【図４】従来提案されている溶融金属めっき装置の一例
を示す断面図である。

【図５】従来提案されている溶融金属めっき装置の他の
例を示す断面図である。

【図６】従来装置での窒素ガス噴出中の酸素混入量と亜
鉛ダスト付着量との関係を示す図である。

【図７】従来装置での空気吹込量と亜鉛ダスト付着個数
との関係を示す図である。

【図８】従来提案されている改良型溶融金属めっき用ロ
ールの概要を示す図である。

【符号の説明】

１--チャンバー、３--溶融金属容器、４--ピックアップ
ロール、７--方向転換ロール、８--供給配管、９--コー
ティングロール、10--ロール構成金属、11--耐食性金
属、12--ダル、13--非鉄金属、14--コイル、15--剪断
機、16--溶接機、17--ルーパ、18--合金化処理炉、19--
冷却装置、20--スキンパス、21--テンションレベラ、22
--化成処理装置、23--オイラー、24--コイラー、25--め
っき装置、26--チャンバー、27--めっき室、28--方向転
換ロール、29--鋼板、30--コーティングロール、31--溶
融金属、32--溶融金属容器、33--メタルポンプ、34--コ
ーティングポット、35--供給配管、36--ピックアップロ
ール、37--付着量制御装置、38--補給ライン、39--不純
物除去装置、80--連続焼鈍炉。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非酸化性雰囲気中にて一部分を溶融金属
   浴中に浸漬したピックアップロールと接触させたコーテ
   ィングロールを鋼帯に接触させることにより、溶融金属
   を鋼帯に被覆する溶融金属めっき方法において、前記非
   酸化性雰囲気中の酸素濃度を20〜100ppmに調整すると共
   に、前記ピックアップロール及びコーティングロールの
   表面の前記溶融金属との漏れ角が90°以下であることを
   特徴とする溶融金属めっき方法。
2. 【請求項２】 前記ピックアップロール及びコーティン
   グロールの表面が、平均表面粗さＲａで１μm 以下であ
   る請求項１記載の溶融金属めっき方法。
3. 【請求項３】 前記ピックアップロール及びコーティン
   グロールの少なくとも表面層がコバルト系材質よりなる
   請求項１又は２記載の溶融金属めっき方法。