JPS63299812A - 亜鉛被覆アルミニウム押出材の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、例えば熱交換器用チューブ材、車輌用構造
材等に使用されるアルミニウム押出材であって、特に犠
牲防食の目的゛で表面に薄く亜鉛を被覆した亜鉛被覆ア
ルミニウム押出材の製造方法に関する。

なお、この明細書においてアルミニウムの語は、アルミ
ニウム基合金を含む意味において用いるものとする。

従来の技術 アルミニウム材をもって構成される種々の構造物におい
て、その防食をはかる目的でアルミニウム材の表面部に
犠牲防食層としての亜鉛拡散層を形成せしめるべく亜鉛
被覆を行うことは、通常しばしば行われていることであ
る。

従来、アルミニウム材へのこのような亜鉛層の被覆形成
は、一般にメッキ法によって行われており、なかでも特
にジンケート処理と呼ばれる化学浸漬メッキ法が多く採
用されている。もちろん管、棒等の押出材として製造さ
れるアルミニラム材においても同様である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、アルミニウム押出材について化学浸漬メッキ
法等により亜鉛被覆を行う場合、該アルミニウム押出材
はその押出直後から大気に触れて表面に強固な酸化膜を
生成し、更にはまた表面が汚染されるため、亜鉛被覆処
理を行う前に表面清浄化のために予め脱脂、水洗、エツ
チング、水洗、酸処理、水洗の複雑な前処理を行うこと
が必要となり、実際上この前処理工程に相当多大の時間
と労力番要するという難点がある。加えて、いかに表面
の清浄化処理を行っても、もとよりそれは完全無欠な母
材金属表面を早出せしめるものとなすことはできないか
ら、母材のアルミニウムと被覆亜鉛層との間に完全な状
態での金属接合を得ることは困難であり、被覆亜鉛層の
密着性に必ずしも充分な満足を得難く品質の安定性を欠
き易いというような問題もあった。

この発明は、上記のような技術的背景の中で、アルミニ
ウム押出材の表面に、亜鉛を被覆するのに最も簡便でし
かも強固な純粋の金属接合を生ぜしめうる方法を提供し
ようとするものである。

即ち、この発明の目的は、亜鉛を被覆したアルミニウム
押出材の製造において、工程の簡素化をはかり、生産性
を向上すること、及び被覆亜鉛層の接合の密着性を向上
し、品質的に安定なものを得ることにある。

問題点を解決する為の手段 この発明は、上記の目的において、アルミニウムの押出
し直後に、その押出材を外気に触れる機会を与えること
なく、被覆しようとする亜鉛溶湯の中に通して、恰も浸
漬法の如くして該亜鉛を押出材表面に付着させ、かっ該
押出材の活性で清浄な表面に強固な金属接合を生ぜしめ
るようにしたものである。

即ち、この発明は、アルミニウムを所定断面形状に押出
し加工するに際して、押出材をその押出し直後に、ダイ
スの押出口の外側に貯溜され温度を３８０〜５００℃に
設定保持された亜鉛溶湯中に通過せしめることにより、
その表面に亜鉛を層状に付着一体化せしめることを特徴
とする、亜鉛被覆アルミニウム押出材の製造方法を要旨
とするものである。

押出しに用いられるアルミニウムの材質、種類は特に限
定されるものではない。押出加工が可能なものであれば
Ａ１００Ｏ系から８０００系までの任意のアルミニウム
またはその合金を用いうる。

押出材にＶｔ覆すべき亜鉛は、必ずしも純粋なものであ
る必要はなく、亜鉛をベースとしてその他性質改善元素
としてアルミニウム、ニッケル、銅、マグネシウム等を
含む合金を用いるものとしても良い。

アルミニウム押出材表面への亜鉛の付着厚さ、その均一
性は、製造時における種々の要件によって支配されるが
、なかでも特に亜鉛溶湯の温度は、均一でムラのない充
分な厚さの亜鉛被覆層の形成のための支配的要素となる
。

この亜鉛溶湯の温度は、融点をこえるものであることは
もちろんであるが、そうであっても３８０℃未満である
ときは押出材の表面に亜鉛を均一に付着せしめることが
できない。逆に５００℃をこえて高すぎるときは、亜鉛
の蒸発が著くなり、溶湯浴の組成が変ること、また粘度
が低くなり厚膜の形成が困難になること等のため、好ま
しくない。最も好適な温度範囲は４゜Ｏ℃〜４５０℃で
ある。

また、被覆亜鉛層の厚さを支配する他の要求として、主
なものは押出材が被覆亜鉛溶湯の中を通過する時間であ
り、この時間は押出し速度と、溶湯の貯溜深さとの相対
関係によって定められる。被覆亜鉛層の厚さを厚くした
い場合には、溶湯温度を低めに設定し、また押出速度を
遅くするかあるいは亜鉛溶湯の貯溜深さを大にして長い
時間押出材を上記溶湯に接触させるものとする。逆に薄
い被覆亜鉛層を欲する場合には、溶湯温度を高く、また
上記時間を短いものとすれば良い。ここに、押出材の亜
鉛溶湯中の通過時間は、１〜３０ｓｅｃの範囲とすべき
であり、特に好適には２〜１０ｓｅｃ程度とするのが良
い。これが長ずざるときは、亜鉛拡散が著く、母材の溶
融をきたすおそれを生じ、逆に短すぎるときは、亜鉛の
拡散が不十分で母材との密着性に欠け、また亜鉛の付着
量が不足するというような不都合を生じる。

被覆亜鉛層の厚さを支配する要素は、更にそのほかに押
出温度、押出ダイス構造等であり、これらの製造条件の
選定によっても上記厚さは任意に制御され得る。

この発明の製造方法の実施に用いる装置は、公知の押出
し機のダイス部分に改造を加えたものである。押出機自
体の形式は直接型のものでも間接型のものでも良い。押
出材をその押出直後の時間的なインタバルを置かない時
点で亜鉛溶湯の中に進入せしめることの必要性から、該
亜鉛溶湯の貯溜槽は押出しダイスの出口側に該ダイスと
密接な関係をもって配備されなければならない。即ち、
貯溜槽の内面の一部に、押出ダイスにおけるベアリング
部で規定された押、出口が開口したものとすることが必
要である。従って、ダイスのリリーフ部、バッカー内面
等ｉヨ上記貯溜槽壁の一部をなすものとして構成される
。

押出材の押出し方向は、上向き、横向きのいずれでも良
いが、亜鉛の付着膜厚の制御の行い易さ、溶湯の保持管
理の行い易さなどの面で上向きに押出すものとするのが
有利である。即ち、押出ダイスを上向きに設けて、その
ダイス口を貯溜槽の内底面に開口せしめたものとして押
出材を押出しの直後に上記亜鉛溶湯の貯溜槽内に進入さ
せるものとするのがを利である。従って、この場合、押
出材は上向きに押出され、直後に亜鉛溶湯中を通って更
に上方に導出される。この上向き押出しを実行するため
に、最も好都合なのは竪型押出機を用いることである。

しかしながら、横式押出機でもコンテナの先端にメタル
フローの方向を変える１つの中継用のブロックを設けて
ダイスとの間に介在させることによって同様の上向き押
出しを実行することが可能である。即ち、コンテナの先
端に、該コンテナと連通ずるＬ字状のメタル通路を有す
る転向ブロックを間管し、このブロックの上面に押出し
ダイスを上向きに取付けるものとしても良い。

亜鉛溶湯の貯溜槽内にダイスの押出口が開口される結果
、この開口状態のま＼では亜鉛溶湯が該押出口から流出
するので、アルミニウム押出材の押出し作業に先立って
、コンテナにアルミニウムビレットを装填したのち予備
押出操作を行い、アルミニウムの一部がダイスの押出口
から僅かに突出して該口を塞いでから、いったんステム
の前進を停止して貯溜槽に亜鉛溶湯の注湯を行い、然る
のち、本押出し操作を開始するものとするのが有利であ
る。

貯溜槽内に貯溜される亜鉛溶湯は、アルミニウムの押出
し過程を通じて、設計的に定められた温度範囲内に正し
く保持されなければならない。このために、槽壁には直
接的または間接的な加熱手段を具備せしめることが望ま
れる。更には必要に応じて昇温しすぎた溶湯の温度を下
げるために、水等の冷媒を通す冷却手段も同時に具備せ
しめることが推奨される。これらの温度調節のための手
段は、ダイスやコンテナに装備されている温度制御手段
と同様のものを用いることができる。

また、貯溜槽内の雰囲気は亜鉛溶湯の酸化を防いで、欠
陥の無い亜鉛被膜を形成せしめるために、不活性ガスの
吹き込み等により、非酸化性雰囲気に調整保持するもの
となすことが望ましい。

この発明の実施に用いる押出機の一例を示す第１図およ
び第２図において、該押出機は直接押出し方式の竪型の
ものであり、（１）は機枠、（２）はコンテナ、（３）
はステム、（４）は押出ダイス、（５）はステム作動用
の油圧シリンダーを示し、ダイス（４）の上面には環状
壁（６）が設けられることによって被覆すべき亜鉛溶湯
のための貯溜槽（７）が形成されている。

従って、該貯溜槽（７）は、その内底面中央にダイス（
４）のベアリング部（１０）に画定された押出口（１１
）が開口され、かつ下部周壁がダイスのリリーフ部（１
２）によって構成されると共に、上部周壁が上記環状壁
（６）によって構成されたものとなされている。

而して、上記装置により亜鉛を被覆した押出材を製造す
るに際しては、アルミニウムのビレット（１３）を要す
れば予熱してコンテナ（２）に装填し、ステム（３）を
押し進めてアルミニウムの一部をダイス（４）の押出口
（１１）から僅かに突出せしめ、これによって接口を塞
いだのちいったんステム（３）の前進を中止し、貯溜槽
（７）内に亜鉛溶湯（９）を注いで所要深さに充填する
。然るのち再びステム（３）を前進させ常法に従った本
押出し操作を開始する。

すると、ダイス（４）から棒、管等の所定形状に押出さ
れたアルミニウム押出材（８）は、押出直後にすぐさま
亜鉛の溶湯中に押出され、それと接触するため、押出し
直後の未だ高い活性をもつ押出材（８）の清浄な表面に
亜鉛が付着し、金属接合を生じてそれと強固に一体化さ
れる。この付着量は、押出速度とか溶湯の貯溜深さ、溶
湯温度、押出し温度、ダイス温度等によって定まり、溶
湯中から上方に導き出された時点で第３図に示すように
押出材（８）はその表面に所定厚さに亜鉛の被覆層（１
５）が形成されたものなり、その後冷却されることによ
って亜鉛被覆アルミニウム押出材として製品化される。

斯くして製造された製品は、押出材（８）の母材金属で
あるアルミニウムと亜鉛被覆層（１５）とが、一部に拡
散層を介して固体反応による完全なる接合界面（１６）
を形成したものとなる。

第４図及び第５図は、横型の直接押出し機を用いる場合
の一例を示す。該横型の押出機の場合には、コンテナ（
２）の先端にメタルの流れ方向を横向きから上向きに変
える鋼製の転向ブロック（１７）が固着される。該転向
ブロック（１７）は一端がコンテナ（２）の先端に連通
し、他端が−Ｆ面に開口したＬ字状のメタル通路（１８
）を有し、その横向き通路部分が閉塞自在なエア抜き用
細孔（１９）を通じて外気に連通自在なものとなされる
。このエア抜き用細孔（１９）は、予備押出し操作時に
おいて、通路（１８）内に充満される母材金属との置換
空気を排出するためのものである。そして、上記転向ブ
ロック（１７）の上面に、上記メタル通路（１８）に連
通せしめる態様で押出しダイス（４）が設けられる。こ
の図示例におけるダイス（４）は中空押出型材、即ち管
材の押出し用のポートホール型のものであり、押出口（
１１）内に中子（２０）を存する。

そして、ダイス（４）の周りに環状槽壁（２１）が高く
立設され、ダイス（４）の先端に位置するバッカー（２
２）とともに押出口に連通ずる亜鉛溶湯のための貯溜槽
（７）を形成したものとなされている。この貯溜槽（７
）の槽壁（２１）内には適宜ヒーター等の加熱手段（２
３）が設けられる。

上記装置による場合、ステム（３）の前進によって押出
しのための母材金属はコンテナ（２）内から転向ブロッ
ク（１７）内のメタル通路（１８）内に満たされたのち
、ダイス（４）の押出口（１１）から上向きに押出され
る。モして貯溜槽（７）内の亜鉛溶湯中を通って上方に
導き出され、所期する亜鉛被覆アルミニウム押出材に製
造される。

発明の効果 この発明によれば、アルミニウムの押出しに際し、その
押出し直後の未だ外気に全く触れる機会のない状態のも
とで、これに被覆すべき亜鉛の溶湯中に押出材が進入し
、その外面に該亜鉛溶湯が接触される。従って、押出材
の表面が未だ高い活性をもち、しかも完全に清浄な状態
で亜鉛が被覆されることとなり、固体反応による理想的
な金属接合が達成される。しかも亜鉛溶湯中をアルミニ
ウム押出材が通過することで亜鉛がそれに自から付着す
るので、均一な厚さをもった強固で安定した亜鉛被覆層
を形成せしめることができ、製品の品質を極めて優れた
ものとなしうる。

まな、前記従来法による場合のように、押出材の表面に
形成される酸化膜の除去工程等の表面清浄化のための被
覆前処理工程を省略しうろことのほか、押出し工程時に
同時に押出材表面に亜鉛の被覆を達成しうるので、製造
工程上の大幅な簡素化を達成でき、生産性を向上して製
品コストの低減をはかることができる。更には、押出し
速度、押出し温度、亜鉛溶湯の温度、及びその貯溜深さ
等の調整により、亜鉛層の厚さを自在に制御することが
でき、従来行われているメッキ法、とくにジンケート処
理法等では製造が困難であったような厚い亜鉛被覆層を
有するアルミニウム押出材をも極めて容易に製造するこ
とができ、製品設計の自由性を増大しうる等の効果を得
ることができる。

実施例 第１表に示すように、押出材料として、Ａ１１００、Ａ
１０７０、Ａ３００３の各種アルミニウムを用い、被覆
すべき亜鉛材料としてＡρを２．５〜１０％の範囲に含
有した各種亜鉛基合金を用いた。

また、押出機には、１００ｔｏｎの第１図に示されるよ
うな竪型直接押出機を用い、これに直径８ｍの丸棒押出
し用のダイス（４）を装備し、該ダイス上にその押出口
（１１）をとり囲むようにして高さ７０Ｍ５厚さ５１１
１１１％内径９０削の鋼製環状槽壁（６）を設けてその
内側に被覆亜鉛のための溶湯貯溜槽（７）を形成せしめ
たものとした。

そして、上記アルミニウムビレットを予め加熱した状態
において押出機のコンテナ中に装填したのち、先ず予備
押出操作によってアルミニウム材の一部をダイス（４）
から上方に僅かに突出する程度にまで押出し、これによ
って押出口（１１）を閉塞状態とした。次いですぐさま
、上記貯溜Ｉ！（７）に被覆用の亜鉛溶湯を注湯して４
２０〜４５０℃に保持し、その湯面の高さを押出口（１
１）から略８ＩＪの高さ位置に設定した。

続いて、上記ビレット温度、及び亜鉛溶湯の温度を上記
温度に保持しながら、押出し速度２〜３ｍ／ｍｉｎ、押
出温度４５０〜５００℃の条件で本押出し操作を行った
。そして押出材が上記貯溜槽（７）内を通過して、その
場面から出てきたのち、槽内に影響が及ばない状態のも
とて空冷（水冷）した。

第１表 上記により得られた各種の亜鉛被覆アルミニウム押出材
につき、その表面部の亜鉛濃度を調べると共に、実質上
Ｚｎ　−Ａｎ合金層として存在する亜鉛Ｖｔ覆層の厚さ
及びそのバラツキの程度を調べたところ、下記第２表に
示すとおりであった。

第２表 上記第２表に示すされるようにこの発明の方法によれば
、アルミニウム押出材の表面に任意に被覆厚さを異にし
た亜鉛被覆層を有するアルミニウム押出材を得ることが
でき、しかもその亜鉛被覆層はアルミニウム押出材の表
面に強固に接合一体化しており、厚さのバラツキも極め
て少ないものであることを確認し得た。また、従来のジ
ンケート処理法によるものに較べ、顕著に亜鉛被覆層の
厚さを大としたものをも支障なく製造しうるちのである
ことを知り得た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に用いる竪型直接押出機の一部
を切欠いて示した概略正面図、第２図はそのダイス口部
の拡大断面図、第３図は亜鉛肢覆アルミニウム押出材の
金属界面部の状態を示す断面図、第４図はこの発明の実
施に用いる押出装置の変形例として横型直接押出機の要
部を示す縦断面図、第５図は第４図ｖ−ｖ線の断面図で
ある。 （２）・・・コンテナ、（４）・・・押出しダイス、（
７）・・・貯溜槽、（８）・・・押出材、（９）・・・
溶湯、（１０）・・・ベアリング部、（１１）・・・押
出口、（１３）・・・ビレット、（１５）・・・被覆層
、（１７）・・・転向ブロック、（１８）・・・メタル
通路、（２３）・・・加熱手段。 以上 第２図 第３図 第１図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　アルミニウムを所定断面形状に押出し加工する
   に際して、押出材をその押出し直後に、ダイスの押出口
   の外側に貯溜され温度を３８０〜５００℃に設定保持さ
   れた亜鉛溶湯中に通過せしめることにより、その表面に
   亜鉛を層状に付着一体化せしめることを特徴とする、亜
   鉛被覆アルミニウム押出材の製造方法。
2. （２）　亜鉛溶湯中の押出材の通過時間を１〜３０ｓｅ
   ｃに設定する特許請求の範囲第１項記載の亜鉛被覆アル
   ミニウム押出材の製造方法。
3. （３）　ダイスの押出口を上向きに備えた押出ダイスに
   より、押出材を上方に向けて押出すものとする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の亜鉛被覆アルミニウ
   ム押出材の製造方法。