JPH0581660B2

JPH0581660B2 -

Info

Publication number: JPH0581660B2
Application number: JP62081059A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tomita; Susumu Yamamoto
Original assignee: Nikko Aen KK
Current assignee: Nikko Aen KK
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1993-11-15
Also published as: JPS63247331A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、鉄鋼母材表面に0.2〜0.7wt％Ti及び
随意的に添加材を含有する溶融亜鉛合金メツキ浴
において浴温度590〜610℃でメツキを施しそして
後メツキされた鉄鋼母材を加熱保持することによ
り黄色、暗赤色及び緑色の着色酸化膜を選択的に
鮮明に発色させる方法に関する。発明の背景溶融亜鉛を用いてメツキを施した溶融亜鉛メツ
キ鉄鋼材料は、建築、土木、農業、水産、化学プ
ラント、電力送信等の部門での部材や施設に至る
広範囲な分野において耐食目的で多用されてい
る。ところで、近年、鉄塔、照明用ポール、ガード
レール、各種作業及び展示用仮設架台、外板等の
施設に対しては、従来の溶融亜鉛メツキ材のよう
な金属色を呈するものよりも周囲の環境に適合し
て美観色を呈する着色溶融亜鉛メツキ材が要望さ
れるようになつている。美観意識の高まりと共
に、今後、建築、土木、プラント、電力送信、運
輸、農業、水産その他の広い分野において着色溶
融亜鉛メツキ材の需要が益々拡大していくものと
予想される。従来技術とその問題点従来の溶融亜鉛メツキ鋼の着色法としては、該
メツキ鋼に塗装により着色することが主として行
なわれているが、溶融亜鉛メツキ鋼のメツキ被膜
中のZnは活性なため、塗料の油分の構成分であ
る脂肪酸が徐々にアルカリ分解して亜鉛石けんを
形成するようになる。そのため、着色に用いた塗
料の皮膜がメツキ皮膜表面に付着せずに剥離する
に至る欠点がある。したがつて、従来はこのような欠点を防ぐため
に、鉄鋼に溶融亜鉛を用いてメツキを施し、つい
で得られたメツキ鋼を大気中に１〜３週間爆露し
て上記メツキ皮膜上にさらにZn（OH）₂、ZnO、
CnCO₃およびZnCl₂等の腐食生成物を形成させ、
ついでメツキ鋼の表面をクリーニングした後、着
色のための塗装を施すという煩雑な操作を行なう
ことが余儀なくされていた。ところで、上記のような塗装法とは別に、溶融
亜鉛メツキを施すに際しての酸化膜の発色作用を
利用する着色処理方法が知られている。例えば、
特公昭46−42007号は、溶融亜鉛メツキ浴に、チ
タン、マンガン、バナジウム等々の１種以上を添
加したメツキ浴を使用しての着色処理方法を開示
している。しかし、ここで開示された技術に従つ
て得られた着色溶融亜鉛メツキの色調は全般的に
非常に薄く、経時的にすぐに退色し、皮膜も剥げ
やすいことが認められた。求める色の発色を的確
にコントロールすることが出来ず、ぼやけた色調
となることが多々あつた。更に、特開昭61−288040号は、Ti0.3乃至0.7重
量％又はMn0.1乃0.5重量％もしくは両者を含有
する溶融メツキ用亜鉛合金を用い、浴温度480〜
530℃で鉄鋼母材にメツキを施し、得られたメツ
キ材を450〜550℃の雰囲気中で加熱することによ
りメツキ層に着色した酸化膜を生成させることを
特徴とする着色方法を開示する。。しかし、この
方法では、浴温度が低いためにメツキ後の加熱を
比較的長時間行わないと鮮明な発色が生ぜず、そ
うした長時間のメツキ後の加熱はメツキの焼け現
象を生じやすいことが見いだされた。こうした焼
け現象が生じるとせつかくの着色メツキが台無し
となる。こうした状況において、焼け現象を生じること
なく同一設備において酸化度のコントロールによ
り複数色、特に黄色、暗赤色或いは緑色を選択的
にしかも鮮明に発色する方法への要望が存在して
いる。更には、特定量のTi及びMnを含有する溶融亜
鉛合金浴を使用しての表面着色技術も知られてい
る。しかし、溶融メツキに使用する亜鉛地金が
JISH2107に規定される最純亜鉛地金（99.995％
以上の亜鉛純度）並びに特殊亜鉛地金（99.99％
以上の亜鉛純度）である場合には、メツキ浴表面
に発生する酸化膜の生成速度が早く、メツキ浴上
の酸化物発生量を多くなり、このためメツキ浴と
被メツキ材との濡れ性が低下し、不メツキ部が発
生しやすく、酸化膜の色相も不均一になりやすい
ことが認められた。従つて、メツキ濡れ性が良好で、着色酸化膜の
色相を均一となすことが出来、しかも前述した黄
色、暗赤色及び緑色を鮮明に発色することを可能
とする着色溶融亜鉛めつき用亜鉛合金の開発が待
たれている。発明の概要本発明者等は、上記要望に答えるべく研究を重
ねた結果、0.2〜0.7wt％Tiを含有する溶融亜鉛合
金メツキ浴において浴温度を前記特開昭61−
288040号の場合より高くして590〜610℃の浴温度
で鉄鋼母材にメツキを施すことにより、メツキ後
の加熱保持時間を従来より短縮することができ、
しかも鮮明な発色が得られ、焼け現象が生じない
ことを見い出した。前記特公昭46−42007号は、
幾重かのZn−Ti合金例を例示しているが、ここ
でのTi含有量が本発明水準よりはるかに少なく、
上記の３色をコントロール自在に鮮明に発色でき
ない。高いチタン含有量と高めの浴温度の採用が
メツキ焼け現象のない鮮明な発色に効果的であ
る。かくして、本発明は、１ 0.2〜0.7wt％Tiを含有し、残部が亜鉛及び不
可避的不純物から成る溶融亜鉛合金メツキ浴に
おいて浴温度590〜610℃で鉄鋼母材にメツキを
施し、メツキされた鉄鋼母材を450〜550℃の温
度雰囲気に15〜40秒間保持することにより黄
色、暗赤色及び緑色の着色酸化膜を選択的に発
色させることを特徴とする着色溶融亜鉛メツキ
方法を提供する。更に、めつき浴との濡れを改善して、不メツ
キ部や色相の不均一化を防止するには、次の溶
融亜鉛合金めつき浴を使用するのが有益である
ことが見い出された： (イ) 0.2〜0.7wt％Tiと、1.3〜5.9wt％Pbとを含
有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から成
る溶融亜鉛合金メツキ浴、 (ロ) 0.2〜0.7wt％Tiと、1.2〜1.3wt％Pbと、
0.1〜0.2wt％Cdとを含有し、残部が亜鉛及び
不可避的不純物から成る溶融亜鉛合金メツキ
浴、及び (ハ) 0.2〜0.7wt％Tiと、1.0〜1.2wt％Pbと、
0.05〜0.2wt％Cdと、0.01〜0.05wt％のCu、
Sn、Bi、Sb及びInのうちの少なくとも１種
とを含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物
から成る溶融亜鉛合金メツキ浴。この知見に基づいて、本発明は更に、２ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.3〜5.9wt％Pbとを含有
し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から成る溶
融亜鉛合金メツキ浴において浴温度590〜610℃
で鉄鋼母材にメツキを施し、メツキされた鉄鋼
母材を450〜550℃の温度雰囲気に15〜40秒間保
持することにより黄色、暗赤色及び緑色の着色
酸化膜を選択的に発色させることを特徴とする
着色溶融亜鉛メツキ方法、３ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.2〜1.3wt％Pbと、0.1
〜0.2wt％Cdとを含有し、残部が亜鉛及び不可
避的不純物から成る溶融亜鉛合金メツキ浴にお
いて浴温度590〜610℃で鉄鋼母材にメツキを施
し、メツキされた鉄鋼母材を450〜550℃の温度
雰囲気に15〜40秒間保持することにより黄色、
暗赤色及び緑色の着色酸化膜を選択的に発色さ
せることを特徴とする着色溶融亜鉛メツキ方
法、及び４ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.0〜1.2wt％Pbと、0.05
〜0.2wt％Cdと、0.01〜0.05wt％のCu、Sn、
Bi、Sb及びInのうちの少なくとも１種とを含
有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から成る
溶融亜鉛合金メツキ浴において浴温度590〜610
℃で鉄鋼母材にメツキを施し、メツキされた鉄
鋼母材を450〜550℃の温度雰囲気に15〜40秒間
保持することにより黄色、暗赤色及び緑色の着
色酸化膜を選択的に発色させることを特徴とす
る着色溶融亜鉛メツキ方法を提供するものであ
る。発明の具体的説明溶融亜鉛合金メツキは、亜鉛合金をメツキ浴に
て溶解し、そこに被メツキ材を浸漬することによ
り実施される。亜鉛合金は、亜鉛地金に特定の合
金添加剤を加えることにより調製される。本発明
において、亜鉛合金用に使用する亜鉛地金として
は、JISH2107に規定される最純亜鉛地金
（99.995％）並びに特殊亜鉛地金（99.99％以上）
に代表される99.9％以上の高純度のものが使用さ
れる。これは、不純物（Pb、Cd、Fe等）が変動
的に混入することによる発色コントロールの低下
を防止するためである。しかし、こうした高純度
亜鉛の使用は、不純物によるメツキ条件の変動を
排除する反面、例えばそこに特定量のTi及びMn
を含有させたメツキ浴（Fe飽和）を用いて、鉄
鋼材料を浸漬してメツキを施すと、メツキ浴表面
に発生する酸化膜の生成速度が早いことや、メツ
キ浴上の酸化物発生量が多いこと等が原因となつ
て、メツキ層における着色酸化膜の色相が部分的
に２色混合した状態になる等の色相の不均一を生
じやすい。不メツキ部も生じやすい。更に、メツキ後の発色のための加熱を比較的長
時間行うと、メツキの焼け現象を生じやすいこと
が見いだされた。こうした背景の下で、本発明は、0.2〜0.7wt％
Tiを含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物か
ら成る溶融亜鉛合金メツキ浴を使用し、そして
590〜610℃の浴温度で鉄鋼母材にメツキを施すこ
とにより、メツキ後の加熱保持時間を従来より短
縮することができ、しかも鮮明な発色が得られ、
焼け現象が生じないことを見い出したものであ
る。上記メツキ浴におけるTi含有量が0.2重量％未
満では、メツキ鋼材のメツキ層における着色酸化
膜の生成が未熟であり、色調も薄く不均一なため
着色メツキ鋼としての商品価値が低く、Ti含有
量が0.7重量％より高くなると酸化膜の生成速度
が早くなり、着色酸化膜の色相の変化が早いため
にこの調整が困難となる。更にメツキ浴上に生成する酸化物が多くなつ
て、メツキ鋼材とメツキ浴との濡れ性が低下す
る。メツキ濡れ性を更に良好とするために、0.2〜
0.7wt％Ti−Zn合金にPb、Cd、Sn、Bi、Sb及び
In等の元素を添加したものを各種検討した結果、
前記した(イ)、(ロ)及び(ハ)の亜鉛合金が特に有用であ
ることが判明した。これら３種の合金について説
明する：イ Ti以外に1.3〜5.9wt％Pbを含有する合金： Pb含有量が1.3％未満では濡れ改善効果が小さ
く、浴温度470〜500℃の着色メツキにおいて部分
的に不メツキが発生し、特に浴温度470〜490℃で
はメツキ皮膜にドロスが付着する割合が多くな
る。また、500〜600℃のメツキでは同じように不
メツキが発生すると共に、着色酸化膜にムラが生
じる。Pbの添加効果は溶解度限まで向上する。
浴温度600℃における溶解亜鉛中のPb溶解度は
5.9wt％であるので、これを上限とした。ロ Ti以外に1.2〜1.3wt％Pbと0.1〜0.2wt％Cd
とを併添した合金： PbとCdの併添の場合、共に少量で効果を発現
しうる。しかし、Pb含有量が1.2wt％未満では、
Cdの存在下でも、浴温度470〜600℃の着色メツ
キにおいて部分的に不メツキが発生し、また、
470〜490℃ではメツキ皮膜にドロスが付着する割
合が増加する。Pb含有量が上記範囲内であつて
も、Cd含有量が0.1wt％未満であれば同様なトラ
ブルが発生する。Pb1.3wt％を越えるとまた
Cd0.2wt％を越えると、メツキ浴上に生成する酸
化物が多くなり、不メツキの発生率が増加する。ハ Ti以外に1.0〜1.2wt％Pb及び0.05〜0.2wt％
Cdを含み、更にCu、Sn、Bi、Sb及びInのうち
１種以上を0.01〜0.05wt％添加した合金： Cu、Sn、Bi、Sb及びInの一種以上の添加はPb
及びCdの濡れ性改善効果を助成する。Pb含有量
1.0wt％及びCd0.05wt％未満では浴温度470〜600
℃の着色メツキにおいて、部分的に不メツキが発
生し、特に浴温度470〜490℃ではメツキ皮膜にド
ロスが付着する割合が増加する。他方、Pb1.2wt
％及びCd0.2wt％を越えると、メツキ浴上に生成
する酸化物が多くなる。この場合Cu、Sn、Bi、
Sb、In1種以上を0.01〜0.05wt％を添加すること
によつて、メツキ浴上表面の酸化膜生成速度を抑
制し、メツキ鋼材との濡れ性を改善する。この結果、不メツキ、色ムラ、ドロス付着等の
発生を防止し、また着色酸化膜の色相の調整が容
易になり、色相濃度も強くなる。こうした亜鉛合金を使用しての溶融亜鉛メツキ
に当り、被メツキ材は、アルカリ浴を使用する等
による脱脂、酸洗等によるスケール除去その他の
操作を経て、メツキのためのフラツクス処理を施
される。フラツクス処理は例えばZnCl₂−KF系
溶液、ZnCl₂−NH₄Cl溶液その他公知のフラツク
ス溶液に短時間浸漬することにより実施しうる。予備処理後、浴温度590〜610℃にコントロール
されたメツキ浴に被メツキ材を１〜３分浸漬し、
ついて被メツキ材を浴から引上げ、メツキ皮膜の
酸化度をコントロールすることにより、黄色、暗
赤色及び緑色の発色が自由に得られる。メツキ材は引き上げ後450〜550℃の温度に15〜
40秒間保持することにより、焼け現象を生じるこ
となく、酸化度がコントール出来る。保持温度、
保持時間更にはその後の冷却方式が選択される。酸化度を強化することにより、黄色、暗赤色及
び緑色の順に発色する。例えば、次は酸化度コントロールの一例であ
る：黄色：浴温度590℃のメツキ浴から引上げた後500
℃の温度雰囲気で15〜20秒保持した後温水
冷する。暗赤色：浴温度を５〜10℃昇温し、雰囲気温度を
高くするか或いは保持時間を５〜10秒延長
する。緑色：浴温度を更に５〜10℃昇温し、雰囲気温度
を更に高くするか或いは保持時間を更に５
〜10秒延長する。更に、本発明の(イ) Ti−1.3〜5.9wt％Pb−Zn
合金(ロ) Ti−1.2〜1.3wt％Pb−0.1〜0.2wt％Cd
合金及び(ハ) Ti−1.0〜1.2wt％Pb−0.05〜0.2wt
％Cd−0.01〜0.05wt％（Cu、Sn、Bi、Sb、In）
合金の場合には、黄金色、紫色、青色の発色がコ
ントロール可能である。酸化度の弱い順に黄金
色、紫色、青色、黄色、暗赤色及び緑色が発色す
る。実施例及び比較例幅50mm×長さ100mm及び厚さ3.2mmのSS41鋼板を
80℃のアルカリ浴に30分間浸漬して脱脂を行なつ
た後、湯洗し次いで塩酸10％溶液に常温で30分間
浸漬して鋼板のスケールを除去した。次にこの鋼
板を湯洗後80℃の35％ZnCl₂−NH₄Cl溶液に１分
間浸漬してフラツクス処理を行なつた。このよう
に処理した鋼板を表に示すような組成のメツキ
浴に１分間浸漬後１分間当り約6mの速度で引上
げた。メツキ浴から引上げた各鋼板を500℃の雰
囲気中で所定時間加熱し、温水冷して、次のよう
な着色酸化膜を生成させた。処理内容は次の通りである。黄色：浴温度590℃ ↓ 500℃保持時間 15〜20秒暗赤色：浴温度600℃ ↓ 500℃保持時間 25〜30秒緑色：浴温度610℃ ↓ 500℃保持時間 35〜40秒

【表】 ○ 発生なし × 発生あり
参考例実施例の合金No.２〜５を用いて次の条件下で黄
金色、紫色及び青色の発色に成功した。黄金色：浴温度490℃（１分） ↓ 500℃での保持時間１〜２秒紫色：浴温度500℃（１分） ↓ 500℃での保持時間 10〜15分青色：浴温度520℃（１分） ↓ 500℃での保持時間 15〜20秒こうして実施例と併せて、酸化条件を徐々に強
化していくことにより黄金色→紫色→青色→黄色
→暗赤色→緑色とバラエテイに富んだ実に６色も
の発色がコントロール自在であり、しかも不メツ
キや色ムラは生じない。発明の効果黄色、暗赤色及び緑色を不メツキや色ムラを生
ずることなく鮮明にそしてコントロール自在に発
色しうる着色溶融亜鉛メツキ用の亜鉛合金の提供
を通して、建築、土木等向けの従来より美観を呈
する亜鉛メツキ鉄鋼材料の製造を可能ならしめ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１ 0.2〜0.7wt％Tiを含有し、残部が亜鉛及び不
可避的不純物から成る溶融亜鉛合金メツキ浴にお
いて浴温度590〜610℃で鉄鋼母材にメツキを施
し、メツキされた鉄鋼母材を450〜550℃の温度雰
囲気に15〜40秒間保持することにより黄色、暗赤
色及び緑色の着色酸化膜を選択的に発色させるこ
とを特徴とする着色溶融亜鉛メツキ方法。２ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.3〜5.9wt％Pbとを含有
し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から成る溶融
亜鉛合金メツキ浴において浴温度590〜610℃で鉄
鋼母材にメツキを施し、メツキされた鉄鋼母材を
450〜550℃の温度雰囲気に15〜40秒間保持するこ
とにより黄色、暗赤色及び緑色の着色酸化膜を選
択的に発色させることを特徴とする着色溶融亜鉛
メツキ方法。３ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.2〜1.3wt％Pbと、0.1
〜0.2wt％Cdとを含有し、残部が亜鉛及び不可避
的不純物から成る溶融亜鉛合金メツキ浴において
浴温度590〜610℃で鉄鋼母材にメツキを施し、メ
ツキされた鉄鋼母材を450〜550℃の温度雰囲気に
15〜40秒間保持することにより黄色、暗赤色及び
緑色の着色酸化膜を選択的に発色させることを特
徴とする着色溶融亜鉛メツキ方法。４ 0.2〜0.7wt％Tiと、1.0〜1.2wt％Pbと、0.05
〜0.2wt％Cdと、0.01〜0.05wt％のCu、Sn、Bi、
Sb及びInのうちの少なくとも１種とを含有し、
残部が亜鉛及び不可避的不純物から成る溶融亜鉛
合金メツキ浴において浴温度590〜610℃で鉄鋼母
材にメツキを施し、メツキされた鉄鋼母材を450
〜550℃の温度雰囲気に15〜40秒間保持すること
により黄色、暗赤色及び緑色の着色酸化膜を選択
的に発色させることを特徴とする着色溶融亜鉛メ
ツキ方法。