JPH09302451A - 溶融金属メッキ装置及び溶融金属メッキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間に複雑な形状の被メッキ物のメッキ処
理を行えるようにする。 【解決手段】 被メッキ物１１を浸せきした時の溶融亜
鉛の凝固や被メッキ物１１を引き上げた時に付随する溶
融亜鉛の凝固を防止すると共に、浮カス２６を短時間に
排除し、熱交換器のような複雑な被メッキ物１１のメッ
キ処理時間を大幅に短縮して短時間に複雑な形状の被メ
ッキ物１１のメッキ処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属メッキ装
置及び溶融金属メッキ方法に関し、特に、被メッキ面が
密に配設された熱交換器等の溶融亜鉛メッキに適用して
好適である。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛メッキは、例えば、JISH9124に
記された方法である。この溶融亜鉛メッキは、主として
鉄を材料とする部材によって構成される被メッキ物に、
脱脂・酸化物除去・フラックス処理を行った後、被メッ
キ物を約430 ℃〜470 ℃の溶融亜鉛浴に数分間浸けるこ
とにより行われている。被メッキ物が連続した板・線材
・管等の場合には、一連の作業を連続して行う装置が採
用されているが、不特定多種の製品にメッキ処理を行う
方法としては、図５に示した溶融亜鉛メッキ装置が用い
られている。

【０００３】図５に基づいて従来の溶融亜鉛メッキ装置
を説明する。図５には従来の溶融亜鉛メッキ装置の概略
構成を示してある。図に示すように、溶融亜鉛浴槽１は
上方が開放され、被メッキ物２は走行クレーン３によっ
て溶融亜鉛浴槽１の上方に移送される。被メッキ物２は
溶融亜鉛浴槽１の上方に移送された後に下降されて亜鉛
浴４の中に入れられ、亜鉛浴４の中に保持されて再上昇
されて被メッキ物２に亜鉛がメッキされる。被メッキ物
２が亜鉛浴４の中に入れられると、亜鉛と鉄中不純成分
・フラックス成分等が化合して浮カスを生成する。浮カ
スの浮上を妨げるような被メッキ物２の場合、浮上を助
けるクレーン操作が行われる。

【０００４】また、仕上がりの被メッキ物２に浮カスが
付着しないようにするために、亜鉛浴４の表面から浮カ
スを掬い取ってから被メッキ物２の上昇を行う。被メッ
キ物２を亜鉛浴４から引き上げる時、溶融亜鉛の粘性に
より溶融亜鉛が付随して引き上げられ、液滴の表層部は
直ちに空気中の酸素と反応開始して高い融点の酸化物と
なり、極端な場合は液滴が落下しなくなる。このような
場合には、被メッキ物２の表面に塩化アンモニウム等の
還元剤を散布して酸化物を再溶融して滴下させている。

【０００５】図６(a)(b)には溶融亜鉛メッキが適用され
る熱交換器の正面及び側面を示してある。溶融亜鉛メッ
キは、図に示した熱交換器５の伝熱管（銅製）６と伝熱
フィン（鉄製）７の表面をメッキすると共に、熱伝達が
良好なように伝熱管６と伝熱フィン７を接合する場合に
適用されている。この種の熱交換器５の伝熱管６の外側
は、空気またはガスとの熱交換に使用されるものである
ため伝熱フィン７は極めて密に配設されている。このた
め、熱交換器５は溶融亜鉛メッキには好適とはいえない
被メッキ物であるが、広い対象面積を一度に防食処理並
びに接合処理ができるという便利さを生かして、熱交換
器５には溶融亜鉛メッキが適用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の溶融亜
鉛メッキ装置で、伝熱フィン７が極めて密に配設された
図６に示したような熱交換器５をメッキすると、以下に
示す不具合を生じる。

【０００７】室温の板状処理物が亜鉛浴４に浸かると、
表面近傍の溶融亜鉛は温度低下して一旦凝固する。オー
プンな構造の被メッキ物であればその外側の液との熱交
換により直ちに再溶融されるので問題ないが、熱交換器
５のように密な構造では表面積に比べて隙間に入り込む
液体が少ないので、再溶融のためにかなりの時間を必要
とする。熱交換器５は密な構造のため、浮カスの浮上の
妨げになり、複数回のクレーン操作により浮カスを浮上
させようとしても浮カスが伝熱フィン７の間に残留する
こともある。また、浮上した浮カスを掬い取る作業が必
要となる。また、密な構造の内部まで還元剤を有効に散
布できないので、酸化物の再溶融の手法は適用できな
い。液滴と空気との流下接触時間を最短とするため、非
常に遅い引き上げを余儀なくされている。

【０００８】このため、従来の溶融亜鉛メッキ装置は、
オープンな構造の被メッキ物であれば数分の処理時間で
メッキ処理が完了するものであるが、図６に示したよう
な熱交換器５では数十分の処理時間を必要としていた。

【０００９】近年、熱交換器を高性能化するために、伝
熱フィンにスリット加工を施すのが通例であるが、従来
の溶融亜鉛メッキ装置では液滴が残留するためにスリッ
ト間が閉塞し、熱交換器５の伝熱フィン７にスリット加
工を施すことはできない。また、熱交換器の高性能化・
軽量化の要求のために、銅またはアルミニウムのような
高熱伝導率の金属の使用が求められているが、これらの
金属は溶融亜鉛に対し溶解性があるため、長時間を要す
る条件では使用することができなかった。

【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、短時間に複雑な形状の被メッキ物のメッキ処理を行
うことが可能な溶融金属メッキ装置及び溶融金属メッキ
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の溶融金属メッキ装置の構成は、内部に被メッキ
物が収納され上面及び側面が気密にされたシール箱と、
前記シール箱に接続される不活性ガスの給排出系と、前
記シール箱の内部に設けられ浮カスを除去する浮カス除
去手段と、前記被メッキ物及び前記前記シール箱を載置
する支持フレームと、搬送手段に接続される吊り上げフ
レームと、前記吊り上げフレームに設けられ前記支持フ
レームを昇降させる第１昇降手段と、前記吊り上げフレ
ームに設けられ前記シール箱を昇降させる第２昇降手段
とを備えたことを特徴とする。そして、前記不活性ガス
の給排出系に予熱手段を設けたことを特徴とする。メッ
キ装置。

【００１２】また、上記目的を達成するため本発明の溶
融金属メッキ方法は、被メッキ物が設置される下部シー
ル箱と、前記下部シール箱とで内部に被メッキ物を収納
する気密室を構成する上部シール箱と、前記上部シール
箱及び前記被メッキ物をそれぞれ単独に昇降させる昇降
手段と、これら昇降手段を保持して走行が可能な搬送装
置とを有する装置における溶融金属メッキ方法であっ
て、前記被メッキ物を前記下部シール箱内に設置した
後、前記上部シール箱を前記下部シール箱に嵌合して気
密室を構成し、前記気密室内に加熱ガスを供給して前記
被メッキ物を予熱する第１の工程と、前記搬送装置によ
って前記被メッキ物と前記上部シール箱を金属浴の上方
へ搬送した後、前記被メッキ物を下降させて前記金属浴
の内部に浸け、更に前記被メッキ物を揺動して浮カスを
排出する第２の工程と、前記上部シール箱の大部分が前
記金属浴の内部に没するまで下降させた後、前記被メッ
キ物の上部に浮遊する前記浮カスを排除する第３の工程
と、前記上部シール箱に不活性ガスを供給しつつ前記上
部シール箱を上昇させると共に、前記被メッキ物を前記
金属浴の浴面上に引き上げた後、前記被メッキ物を前記
不活性ガスの雰囲気中に保持して液切りを行う第４の工
程と、からなることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】被メッキ物は、酸化物除去及びフ
ラックス処理した後、好ましくは窒素等の不活性の加熱
ガス中にて予熱される。温度決定要因は、被メッキ物を
溶融金属である溶融亜鉛浴中へ浸せきした時冷却による
凝固層の厚さである。被メッキ物の内部構造へ入った溶
融亜鉛が全て凝固することなく、次の揺動工程において
容易に流出入できるよう充分な流路が確保されているこ
とが肝要である。

【００１４】通常の熱交換器の形態では、200 ℃以上に
予熱しておけば流路確保は完全であり、150 ℃で流路確
保は可能であることが確認されている。また、フラック
スは250 ℃までの加熱では全く問題はないが、300 ℃を
越すと性能低下が始まることが実験により判明してい
る。このため、本発明で有効な予熱温度は100 ℃〜300
℃であり、最適には150 ℃〜250 ℃である。

【００１５】予熱された被メッキ物では溶融亜鉛に浸せ
き後も流路が確保されているので、揺動装置によって急
速に揺動することにより充分な溶融液の出入りがあり、
凝固層の急速な再溶融と被メッキ物内部に生成された浮
カスの急速な排出がなされるようになっている。浮カス
排除工程においては、先ず２枚のレーキ板が密着した状
態で被メッキ物の中央上部に一部浴中に入った状況に鉛
直設置され、両端はシール板でシールされながら両側に
開き、浮カスを被メッキ物上方から排除する。最終的に
は、被メッキ物の上方には、２枚のレーキ板と２枚のシ
ール板で囲まれた浮カスがない液面ができる。

【００１６】引き上げ工程では、この浮カスがない液面
を通って上部シール箱の中へ引き上げられる。上部シー
ル箱は上方及び側面が気密構造であり下方のみが開放構
造となっているため、被メッキ物が引き上げられた時、
側面下方は浴中下方に残って気密シールされており、不
活性ガスが供給されて不活性雰囲気となっている。不活
性ガスは要すれば加熱して供給される。

【００１７】被メッキ物は加温不活性ガス中へ引き上げ
られるので、付随して上昇した溶融亜鉛は酸化凝固する
ことなく速やかに滴下する。また、スリットフィンのよ
うに微細な隙間を有する構造物の場合でも加振設備等を
設けることにより、付随して上昇した溶融亜鉛を振り落
とすことができる。

【００１８】

【実施例】図１には本発明の一実施例に係る溶融金属メ
ッキ装置の概略構成、図２には浸せき・揺動工程の概略
構成、図３には浮カス排除工程の概略構成、図４には引
き上げ工程の概略構成を示してある。

【００１９】図１に示すように、被メッキ物１１は支持
フレーム１２に支持され、被メッキ物１１には上方から
上部シール箱１３が被せられて上方並びに側方が気密に
シールされている。支持フレーム１２は、上面が開放さ
れ下方が気密にシールされた下部シール箱１４の上に載
置され、支持フレーム１２、上部シール箱１３及び下部
シール箱１４が一体となって気密な予熱箱１５を構成し
ている。

【００２０】予熱箱１５の中のガスはファン１６によっ
て誘引され、要すれば不活性ガス１７（例えばＮ₂ ガ
ス）が補充された後、予熱器１８及び加熱器１９によっ
て昇温されて予熱箱１５に供給される（第１の工程）。
支持フレーム１２は第１昇降手段としてのエアシリンダ
２０を介して吊り上げフレーム２１に連結され、吊り上
げフレーム２１は搬送手段としての走行クレーン２２に
接続されている。支持フレーム１２は吊り上げフレーム
２１を介して走行クレーン２２により吊り上げ・移送さ
れるようになっている。吊り上げフレーム２１には第２
昇降手段としての巻き上げ機２３が取り付けられ、巻き
上げ機２３によって上部シール箱１３が単独で昇降され
るようになっている。尚、図中の符号で２４は上部シー
ル箱１３内で移動可能な浮カス除去手段としての一対の
レーキ板、１７ａは後述する他の工程で使用される不活
性ガスである。

【００２１】図２に基づいて第２の工程である浸せき・
揺動工程を説明する。被メッキ物１１、支持フレーム１
２及び上部シール箱１３は走行クレーン２２によって溶
融亜鉛浴２５の上方に移送され、被メッキ物１１はエア
シリンダ２０の伸長によって溶融亜鉛浴２５内に浸せき
される。次に、エアシリンダ２０の伸長・収縮を交互に
急速に繰り返して被メッキ物１１を上下に揺動する。被
メッキ物１１の揺動により溶融液を出入りさせて凝固層
の溶解と浮カスの排出を行う。

【００２２】図３に基づいて第３の工程である浮カス排
除工程を説明する。上部シール箱１３内には移動可能な
一対のレーキ板２４及びその駆動装置（図示省略）が設
けられ、図２に示したように、一対のレーキ板２４を中
央部で密着させた状態で上部シール箱１３を溶融亜鉛浴
２５内に下降させる。レーキ板２４の一部が溶融亜鉛浴
２５内に浸せきした時にレーキ板２４を両方に開いてい
く。レーキ板２４の両端は別のシール板（図示省略）に
よってシールされており、レーキ板２４の移動により浮
カス２６はかき寄せられ、中央部に浮カス２６のない液
面が広げられていく。最終的に被メッキ物１１の上方全
てが浮カス２６のない液面となった時に浮カス排除工程
が終了する。

【００２３】図４に基づいて第４の工程である引き上げ
工程を説明する。エアシリンダ２０を収縮させて被メッ
キ物１１並びに上部シール箱１３を引き上げ、被メッキ
物１１が溶融亜鉛浴２５中から出て上部シール箱１３の
下端が溶融亜鉛浴２５中に残る状態で一旦保持する。上
部シール箱１３の引き上げは、支持フレーム１２とエア
シリンダ２０で行うか、巻き上げ機２３で行うかいずれ
でも可能である。上部シール箱１３の引き上げと共に前
述した不活性ガス１７ａを供給する。被メッキ物１１は
不活性雰囲気中にあるので、溶融亜鉛は酸化凝固するこ
となく短時間の保持中に滴下するようになっている。エ
アシリンダ２０を繰り返して急激微動させれば、溶融亜
鉛の滴下は更に完璧となる。また、加振装置を支持フレ
ーム１２や吊り上げフレーム２１等に設置することによ
り、溶融亜鉛の滴下を確実に行うことができる。

【００２４】上述した溶融金属メッキ装置では、被メッ
キ物１１を溶融亜鉛浴２５中に浸せきした時の溶融亜鉛
の凝固や被メッキ物１１を引き上げた時に付随する溶融
亜鉛の凝固を防止することができる。また、浮カスの排
出・排除が短時間に有効に行えるため、熱交換器のよう
な複雑な被メッキ物の亜鉛メッキ処理時間が大幅に短縮
される。このため、従来は溶解性のために使用すること
ができなかった銅等の高熱伝導率の金属が使用できるよ
うになり、また、微小隙間閉塞防止効果と高熱伝導率金
属の採用によりスリットフィンの使用が可能となる。従
って、熱交換器の高性能化・コンパクト化・軽量化及び
低コスト化にとって有効であり、省エネルギ機器として
極めて有利である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の溶融金属メッキ装置及び溶融金
属メッキ方法は、被メッキ物を浸せきした時の溶融金属
の凝固や被メッキ物を引き上げた時に付随する溶融金属
の凝固を防止することができ、また、浮カスを短時間に
排除することができるので、熱交換器のような複雑な被
メッキ物のメッキ処理時間を大幅に短縮できる。この結
果、短時間に複雑な形状の被メッキ物のメッキ処理を行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る溶融金属メッキ装置の
概略構成図。

【図２】浸せき・揺動工程の概略構成図。

【図３】浮カス排除工程の概略構成図。

【図４】引き上げ工程の概略構成図。

【図５】従来の溶融亜鉛メッキ装置の概略構成図。

【図６】溶融亜鉛メッキが適用される熱交換器の正面図
及び側面図。

【符号の説明】

１１ 被メッキ物 １２ 支持フレーム １３ 上部シール箱 １４ 下部シール箱 １５ 予熱箱 １６ ファン １７ 不活性ガス １８ 予熱器 １９ 加熱器 ２０ エアシリンダ ２１ 吊り上げフレーム ２２ 走行クレーン ２３ 巻き上げ機 ２４ レーキ板 ２５ 溶融亜鉛浴 ２６ 浮カス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 保 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に被メッキ物が収納され上面及び側
   面が気密にされたシール箱と、前記シール箱に接続され
   る不活性ガスの給排出系と、前記シール箱の内部に設け
   られ浮カスを除去する浮カス除去手段と、前記被メッキ
   物及び前記前記シール箱を載置する支持フレームと、搬
   送手段に接続される吊り上げフレームと、前記吊り上げ
   フレームに設けられ前記支持フレームを昇降させる第１
   昇降手段と、前記吊り上げフレームに設けられ前記シー
   ル箱を昇降させる第２昇降手段とを備えたことを特徴と
   する溶融金属メッキ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記不活性ガスの給
   排出系に予熱手段を設けたことを特徴とする溶融金属メ
   ッキ装置。
3. 【請求項３】 被メッキ物が設置される下部シール箱
   と、前記下部シール箱とで内部に被メッキ物を収納する
   気密室を構成する上部シール箱と、前記上部シール箱及
   び前記被メッキ物をそれぞれ単独に昇降させる昇降手段
   と、これら昇降手段を保持して走行が可能な搬送装置と
   を有する装置における溶融金属メッキ方法であって、 前記被メッキ物を前記下部シール箱内に設置した後、前
   記上部シール箱を前記下部シール箱に嵌合して気密室を
   構成し、前記気密室内に加熱ガスを供給して前記被メッ
   キ物を予熱する第１の工程と、 前記搬送装置によって前記被メッキ物と前記上部シール
   箱を金属浴の上方へ搬送した後、前記被メッキ物を下降
   させて前記金属浴の内部に浸け、更に前記被メッキ物を
   揺動して浮カスを排出する第２の工程と、 前記上部シール箱の大部分が前記金属浴の内部に没する
   まで下降させた後、前記被メッキ物の上部に浮遊する前
   記浮カスを排除する第３の工程と、 前記上部シール箱に不活性ガスを供給しつつ前記上部シ
   ール箱を上昇させると共に、前記被メッキ物を前記金属
   浴の浴面上に引き上げた後、前記被メッキ物を前記不活
   性ガスの雰囲気中に保持して液切りを行う第４の工程
   と、 からなることを特徴とする溶融金属メッキ方法。