JPH0681097A - 酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜鉛めっき方法 - Google Patents

酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜鉛めっき方法

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JPH0681097A
JPH0681097A JP25566092A JP25566092A JPH0681097A JP H0681097 A JPH0681097 A JP H0681097A JP 25566092 A JP25566092 A JP 25566092A JP 25566092 A JP25566092 A JP 25566092A JP H0681097 A JPH0681097 A JP H0681097A
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修一 伊藤
Nobuhiro Abe
信浩 阿部
Haruzo Shudo
治三 首藤
Takashi Nagao
隆 長尾
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 前処理に酸化スケ−ルを還元性ガスにより還
元する方法を用いた熱延酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の
溶融亜鉛めっき方法を提供する。 【構成】 加工品を酸化性雰囲気中で加熱して、付着物
を燃焼させた後、還元性ガス雰囲気中にて400〜80
0℃で還元し、その後、非酸化性ガス雰囲気中で560
℃以下になるように温度調整して、溶融亜鉛めっきす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【001】
【産業上の利用分野】本発明は、前処理に酸化スケ−ル
をデスケ−ルせずに還元性ガスにより直接還元する方法
を用いた熱延酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜鉛め
っき方法に関する。
【002】
【従来技術】熱延したままの黒皮熱延鋼板に成形加工や
溶接加工を施して製造した鉄鋼加工品は、多くの場合、
錆止め塗装を施して使用されるが、橋梁、地下鉄駅、ト
ンネルなどのような外観と耐食性を必要とする用途に使
用される場合は、従来より溶融亜鉛めっきを施してい
る。
【003】ところで、鉄鋼加工品(以下単に加工品とい
う)は、製造の際に成形加工機を使用したりするので、
機械油が付着していたり、部材番号が塗料で記入されい
たりする場合がある。また、製造には屋外に放置してお
いた熱延鋼板を使用したり、加工品も屋外に放置したり
するので、熱延スケ−ルの黒錆が一部赤錆に変化し、酸
化スケ−ルは黒錆、赤錆の混在したものになっている。
このため、溶融亜鉛めっきするにあたっては前処理で機
械油や黒錆、赤錆を除去していた。
【004】この前処理は、有機溶剤やアルカリによる脱
脂処理で機械油をまず除去して、水洗した後、塩酸や塩
酸と硫酸の混酸による酸洗処理で10分間以上デスケ−
ルして、水洗後フラックス処理する方法で行っていた
が、この前処理では、脱脂処理装置からは有機溶剤やア
ルカリのヒュ−ムが常時発生し、また、酸洗処理装置か
らは処理の都度酸や反応ガスが多量に発生する。
【005】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、加工
品は、形状や寸法が一定していないため、各処理を密閉
装置で実施できず、解放装置で実施しなければならな
い。また、加工品の移動も形状や寸法の関係で自動化で
きず、作業者によらなければならない。このため、前処
理区域での作業環境や作業条件は非常に悪いものであつ
たが、脱脂処理装置からのヒュ−ムや酸洗処理装置から
の酸、反応ガスを防止もしくは抑制する有効な手段がな
いのが実状であった。また、前処理を施すと、廃液が多
量に発生するが、廃液は無害化処理を施さねばならない
ため、その処理に多額の費用がかかるという問題もあっ
た。
【006】さらに、溶融亜鉛めっきの際には、加工品に
より異なるが、浴温430〜530℃のめっき浴中に3
〜30分間も加工品を浸漬しなければならないので、浸
漬中フラックス分解による刺激臭の白煙が発生する。し
かし、めっき浴も解放型にしなければならないため、白
煙がめっき浴区域の作業環境を悪化させていた。
【007】
【問題点を解決するための手段】本発明は、これらの問
題を解消した加工品の溶融亜鉛めっき方法を提供するも
のである。すなわち、本発明は、前処理を、加工品を酸
化性雰囲気中で加熱して、付着物を燃焼させた後、還元
性ガス雰囲気中にて400〜800℃で還元し、その
後、非酸化性ガス雰囲気中で560℃以下になるように
温度調整する方法で行うことにした。
【008】
【作用】ガス還元方式の連続溶融亜鉛めっきラインで
は、冷延鋼板を前処理帯で加熱して、不純物を酸化除去
し、その後水素ガスと窒素ガスとの混合ガスで還元する
前処理法が行われているが、この場合、加熱により発生
する酸化スケ−ルは薄く、通常0.1μm以下で、熱延
酸化スケ−ルのように厚くない。このため、水素ガスを
含有する還元性ガスで還元できるが、熱延酸化スケ−ル
の黒錆(Fe34)は5〜10μmと厚く、緻密で、そ
の酸化による赤錆[Fe23やFe(OH)3など]はさ
らに厚いので、従来その除去は酸洗によらなければ、困
難であるとされていた。
【009】しかしながら、本発明者らは、これらの熱延
酸化スケ−ルの水素ガスまたはその含有混合ガスによる
還元を検討したところ、還元予備処理を工夫すれば、黒
錆、赤錆とも比較的短時間に還元できることを見いだし
た。
【010】図1および図2は、黒錆酸化スケ−ル厚みが
5〜10μmの低炭素熱延鋼板(板厚2.2mm)を水
素ガスと窒素ガスの混合ガス中にてそれぞれ500℃お
よび600℃で直接還元した場合の水素ガス濃度と還元
時間による溶融亜鉛めっき性を示したものであるが、○
が両面良好めっき、△が片面不めっき、×が両面不めっ
きを示している。
【011】これらの結果によれば、酸化スケ−ルが黒錆
の場合、還元温度を500〜600℃にして、水素ガス
濃度2%以上の混合ガスで30〜240秒直接還元して
も、良好な溶融亜鉛めっきを施すことができる。この還
元時間は、従来の酸洗時間の10分以上に比べると、著
しく短い。
【012】しかしながら、加工品表面に機械油や塗料の
ような有機物が付着した状態で直接還元しても、雰囲気
が還元性であるため、有機物は炭化されるだけで、炭素
や顔料が残り、還元されないことが判明した。また、黒
錆は比較的短時間に還元されるが、赤錆は黒錆に比べる
と、還元性が劣り、黒錆と同一条件で還元しても、未還
元部分が残り、めっき不良部分が発生することも判明し
た。
【013】そこで、本発明者等は、かかる対策として、
還元処理前に酸化性雰囲気中で有機物を燃焼除去できる
温度に加熱したところ、赤錆の還元性も改善できること
を見いだしたのである。すなわち、酸化性雰囲気中で加
工品を高温に加熱すれば、機械油や樹脂は燃焼して、煙
りになって除去される。また、顔料が無機顔料でもマト
リックスの炭素がなくなるので、脱落してしまう。一
方、赤錆の還元性が改善されるのは、還元されにくいF
e(OH)3が脱水されて、還元され易いFe23に変化
するとともに、パウダリング化して表層が落下して、厚
みが薄くなり、次の還元工程で内部まで還元されてしま
うためと考えられる。
【014】上記還元予備処理は、窒素ガス雰囲気のよう
な不活性ガス雰囲気中で実施しても効果がなく、酸化性
雰囲気中で実施することを必要とする。酸化性雰囲気と
しては大気でよい。加熱温度は、付着物の種類により決
定するが、機械油や塗料が一般的なものであれば、10
0℃以上、好ましくは200〜800℃にすればよい。
【015】また、図3は、黒皮熱延鋼板に機械油と塗料
を塗布して、塩酸ヒュ−ムにさらし、黒錆を赤錆に変化
させた後、300℃の大気中で3分間加熱して、前記黒
皮熱延鋼板の場合と同様の混合ガスで還元した場合の溶
融亜鉛めっき性を示したものであるが、溶融亜鉛めっき
性は酸化スケ−ルが黒錆の場合と同様になっていること
がわかる。
【016】なお、図1、図2の溶融亜鉛めっき性は、図
4に示すような実験装置により調査した。すなわち、上
下方向に伸長した密閉型石英製の円筒1の内部に上下動
可能な試験片保持棒2を上部から挿入して、その試験片
保持棒2の下側に試験片3を取り付けた後、円筒1の内
部に混合ガスを充たして、円筒1の外周に配置した赤外
線炉4で円筒1を加熱した。そして、試験片3が所定温
度になったら、赤外線炉4での加熱を中止して、480
℃になるまで冷却し、円筒1の下部を開き、円筒1の下
側に配置した浴温450℃の亜鉛めっき浴5に試験片保
持棒2とともに試験片3を落下させ、30秒間浸漬し
た。
【017】一方、図3の溶融亜鉛めっき性は、図4に示
す実験装置において、円筒1の内部を大気雰囲気にし
て、試験片3を加熱した後、窒素ガスで大気を一旦置換
し、その後混合ガスを導入して還元、溶融めっきする方
法で行った。
【018】混合ガスによる還元は、加工品を400〜8
00℃、好ましくは450〜650℃に加熱して行う。
400℃未満であると、水素ガス濃度を高くしてもスケ
−ルの還元が困難になり、800℃を超えると、加工品
が変形したり、機械的性質が損なわれたりする可能性が
ある。また、水素ガス濃度は、図2に示すように、2%
以上であれば、還元できるので、100%でもよい。還
元後は加工品温度が高いと、溶融めっき中に合金層が著
しく発達して、めっき付着量が過度に厚くなってしまう
ので、560℃以下に冷却する。
【019】本発明法により加工品を溶融亜鉛めっきする
一つの方法としては、図5に示す方法がある。すなわ
ち、大気雰囲気の燃焼室6で加工品を加熱して、目的の
温度になったらシャッタ−7を開いて、コンベア8、9
で還元性ガス供給管10を備えた間接加熱方式の還元室
11に移送し、そこで還元性ガスを供給しながら還元す
る。
【020】還元が完了したなら、シャッタ−12を開
き、再びコンベア9、13で不活性ガス供給管14を備
えた冷却室15に移送して、めっき適性温度に調整し、
亜鉛めっき浴16に浸漬する。亜鉛めっき浴16への浸
漬は、冷却室15に連続してシャッタ−17で仕切られ
た密閉型のめっき室18を設けて、その内部にクレ−ン
19を配置し、このクレ−ン19で吊しながら行う。な
お、亜鉛めっき浴16よりの蒸発亜鉛によるめっき室1
8の汚染を防止するため、亜鉛めっき浴16にはAlを
0.05〜0.2%添加して、亜鉛の蒸発を防止するのが
好ましい。
【021】また、他の方法としては、図5の各室の仕切
りをシャッタ−の代わりに図6に示すように各室の間に
不活性ガスカ−テン形成可能な不活性ガス供給管14を
備えた置換室20を配置して、燃焼室6からめっき室1
8に至るまで1本のコンベア21を通す構造にし、加工
品をめっき室18から亜鉛めっき浴16に投入し、めっ
き後の加工品をコンベア式引き上げ機22で取り出すよ
うにしてもよい。
【022】
【実施例】
実施例1 図4に示す実験装置で円筒1の内部を大気雰囲気にし
て、機械油と白色塗料を塗布した肉厚2.3mm、長さ
20cm、5cm角の黒錆だけの熱延鋼板製コラム(黒
錆厚み7.2μm)を420℃で3分間加熱して、付着
物を焼却した後、円筒1を窒素ガスパ−ジして、水素濃
度24.2%のH2−N2混合ガスを導入し、420℃に
加熱しながら160秒間還元した。還元が完了したなら
直ちに浴温450℃の亜鉛めっき浴5に落下させて、3
0秒間浸漬した。このコラムを亜鉛めっき浴5より引き
上げ後表面を観察したが、不めっきは認められなかっ
た。
【023】実施例2 実施例1と同様のコラムを屋外に放置して、全表面積の
約42%に赤錆を発生させ、これに機械油と白色塗料を
塗布して、実施例1と同要領で図4の実験装置で溶融亜
鉛めっきを施した。円筒1での加熱は、250℃の大気
雰囲気中で5分間行い、加熱後の還元は、760℃の水
素濃度4.3%のH2−N2混合ガスで120秒間行っ
た。そして、還元後は、赤外線炉4による加熱を中止し
て、443℃まで冷却し、浴温450℃の亜鉛めっき浴
5に落下させて、30秒間浸漬した。このコラムも亜鉛
めっき浴5より引き上げ後表面を観察したが、不めっき
は認められなかった。 比較例 実施例2において、大気雰囲気中でのコラム加熱を省略
して溶融亜鉛めっきを施したが、機械油と白色塗料の塗
布部分に不めっきが発生した。
【024】
【発明の効果】以上のように、本発明の溶融亜鉛めっき
方法は、湿式前処理ではなく、乾式前処理であるので、
作業環境や作業条件を著しく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】黒皮の低炭素熱延鋼板を水素ガスと窒素ガスの
混合ガス中にて500℃で還元した場合の水素ガス濃度
と還元時間による溶融亜鉛めっき性を示したプロット図
である。
【図2】黒皮の低炭素熱延鋼板を水素ガスと窒素ガスの
混合ガス中にて600℃で還元した場合の水素ガス濃度
と還元時間による溶融亜鉛めっき性を示したプロット図
である。
【図3】黒錆の酸化による赤錆の発生した低炭素熱延鋼
板を水素ガスと窒素ガスの混合ガス中にて500℃で還
元した場合の水素ガス濃度と還元時間による溶融亜鉛め
っき性を示したプロット図である。
【図4】熱延鋼板の溶融亜鉛めっきの実験に使用したガ
ス還元方式の実験装置の概略図である。
【図5】本発明法により加工品を工業的に溶融亜鉛めっ
きする場合のめっき装置概略図である。
【図6】本発明法により加工品を工業的に溶融亜鉛めっ
きする場合の他のめっき装置概略図である。
【符号の説明】
1…円筒、2…試験片保持棒、3…試験片、4…赤外線
炉、5…亜鉛めっき浴、6…燃焼室、7…シャッタ−、
8、9…コンベア、10…還元性ガス供給管、11…還
元室、12…シャッタ−、13…コンベア、14…不活
性ガス供給管、15…冷却室、16…亜鉛めっき浴、1
7…シャッタ−、18…めっき室、19…クレ−ン、2
0…置換室、21…コンベア、22…コンベア式引き上
げ機、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 一郎 千葉県八千代市大和田新田672番地の1 新星鋼業株式会社内 (72)発明者 前北 杲彦 千葉県八千代市大和田新田672番地の1 新星鋼業株式会社内 (72)発明者 伊藤 修一 千葉県八千代市大和田新田672番地の1 新星鋼業株式会社内 (72)発明者 阿部 信浩 愛知県名古屋市瑞穂区二野町7番21号 株 式会社エステム内 (72)発明者 首藤 治三 大阪府大阪市住之江区北加賀屋三丁目3番 44号 オ−エム工業株式会社内 (72)発明者 長尾 隆 愛知県名古屋市瑞穂区二野町7番21号 株 式会社エステム内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱延酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品に前
    処理を施した後、430〜530℃の溶融亜鉛めっき浴
    に浸漬してめっきし、その後、めっき浴より取り出し
    て、過剰の付着亜鉛を除去する溶融亜鉛めっき方法にお
    いて、前記前処理を、加工品を酸化性雰囲気中で加熱し
    て、付着物を燃焼させた後、還元性ガス雰囲気中にて4
    00〜800℃で還元し、その後、非酸化性ガス雰囲気
    中で560℃以下になるように温度調整する方法で行う
    ことを特徴とする酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜
    鉛めっき方法。
  2. 【請求項2】 還元性ガスとして、水素濃度2〜10
    0%、残部が窒素ガスからなるガスを用いることを特徴
    とする請求項1に記載の酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の
    溶融亜鉛めっき方法。
  3. 【請求項3】 加工品を還元性ガス雰囲気中で還元す
    る前に予熱することを特徴とする請求項1に記載の酸化
    スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜鉛めっき方法。
JP25566092A 1992-08-31 1992-08-31 酸化スケ−ル付着鉄鋼加工品の溶融亜鉛めっき方法 Expired - Lifetime JP2611175B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990057390A (ko) * 1997-12-29 1999-07-15 이구택 내파우더링성 및 표면품질이 우수한 무산세 합금화용융아연도금 열연강판 제조방법
JP2007332415A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Jfe Steel Kk 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP2013007066A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Mitsubishi Cable Ind Ltd メッキ線材の製造方法及び製造装置

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