JPS646279B2

JPS646279B2 -

Info

Publication number: JPS646279B2
Application number: JP11183480A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watanabe; Toshuki Pponma; Akira Tochi; Shuzo Fukuda; Yutaka Ookubo
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-08-15
Filing date: 1980-08-15
Publication date: 1989-02-02
Also published as: JPS5739192A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、亜鉛合金電気メツキ鋼板の製造方
法に関するものである。亜鉛メツキ鋼板は、従来から優れた耐蝕性材料
として自動車、家電、建築材料などに広範囲に使
用されている。しかし、最近、亜鉛メツキ鋼板に
対して、使用者側は、更に高い性能を要求してい
る。特に、亜鉛メツキ鋼板を塗装下地として使用
した場合、塗装後の亜鉛メツキ鋼板の高耐蝕化の
要望が非常に強くなつている。例えば、自動車用
鋼板、冷蔵庫あるいは洗濯機用外板等の高寿命化
は、社会的なニーズであり、これらの鋼板は、塗
装して使用するため塗装後の耐蝕性が強く要求さ
れる。このため最近は、上記用途の鋼板として、溶融
亜鉛メツキ鋼板を熱処理し、鉄素地と合金化した
鋼板、所謂、塗装後耐蝕性の良好なガルバニール
ド鋼板が広く用いられている。しかし、ガルバニールド鋼板には、次の問題が
ある。即ち、合金メツキ層が非常に硬く、脆いためプレス
加工性が悪い。溶接性向上、省資源の観点から、メツキ厚を
薄くしたい場合にも、製造上の限界がある。片面メツキ鋼板の製造が困難である。一般に、亜鉛―鉄合金電気メツキ鋼板は、耐蝕
性が良好であることが知られている。本願発明者等は、上記亜鉛―鉄合金電気メツキ
鋼板について種々検討を加えた結果、亜鉛―鉄合
金電気メツキ鋼板もある合金組成範囲内であれ
ば、ガルバニールド鋼板と同様に塗装後耐蝕性に
優れ、しかも、電気メツキ鋼板であるために、ガ
ルバニールド鋼板の有する前述の問題点を解決で
きるということを見出した。第１図に、亜鉛―鉄合金電気メツキ鋼板のメツ
キ皮膜中のFe共析量と塗装後耐蝕性との関係に
ついて、本願発明者等が検討した結果を示す。第
１図から、Fe共析量が５〜35％の領域で良好な
耐蝕性能を示すことがわかる。また、亜鉛―鉄合金電気メツキ鋼板の外観は、
Fe共析量が増すにつれて灰白色（Fe共析量５％
以下）〜灰色（Fe共析量５〜15％）〜金属光沢
（Fe共析量15％以上）と変化し、灰色から金属光
沢に移る遷移領域では、これらの外観が混合した
メツキムラが生じやすいこともわかつた。本願発明者等は、上記メツキムラの発生原因に
ついて種々検討を重ねた結果、鋼ストリツプの連
続電気メツキラインの場合、メツキ槽内を流動す
るメツキ液の流速にFe共析量は影響され、流速
が不均一な場合には、部分的にFe共析量が異な
るため、メツキムラを生じやすいことを見出し
た。第２図に、次に示す組成のメツキ液Ａ及びＢを
用い、メツキ浴温度50℃、メツキ電流密度50A／
ｄm²の条件で、メツキを行なつた場合の、メツキ
液の平均流速がFe共析量に及ぼす影響について
示す。メツキ液Ａ硫酸亜鉛：100ｇ/l、硫酸第１鉄：200ｇ/l、硫酸ソーダ：50ｇ/l、クエン酸：１ｇ/l、 PH：1.2。メツキ液Ｂ硫酸亜鉛：100ｇ/l、硫酸第１鉄：400ｇ/l、硫酸ソーダ：50ｇ/l、クエン酸：１ｇ/l、 PH：1.2。Ａの場合、塗装後耐蝕性が良好で、しかも均一
な灰色のメツキ外観を示す領域、即ち、Fe共析
量を５〜15％とするためには、メツキ液の流速は
0.8〜4.0m／secとする必要があることがわかる。
また、Ｂ液の場合、何れの流速においても均一の
金属光沢のメツキ外観を示すが、メツキ液の流速
が0.5m／sec以下では、Fe共析量が35％を越えて
しまい、塗装後耐蝕性が劣化する範囲に入るので
好ましくないことがわかる。従つて、この例では、メツキ液の流速の最適範
囲は、Ａ液の場合、0.8〜4m／secであり、Ｂ液
の場合、0.8m／sec以上ということができるが、
メツキ液の組成及びメツキ条件によつて上記最適
範囲は異なつてくるので、一概に限定はできな
い。しかし、鋼ストリツプの連続電気メツキライ
ンの場合、ストリツプの巾方向で流速が不均一で
あれば、Fe共析量が部分的に異なつてしまい、
メツキ外観が部分的に異なつたムラを生じたり、
塗装後耐蝕性が不良となる部分が生じることがあ
る。次に、第３図及び第４図に、電極を設けたメツ
キ槽にストリツプを水平に連続的に通過させて、
ストリツプに亜鉛―鉄合金電気メツキを施こす場
合の従来のメツキ方法に示す。第３図は、メツキ
槽の平面図、第４図は、第３図のＡ―Ａ線断面図
である。第３図及び第４図において、１はメツキ槽、２
は円管ノズル、３はストリツプ、４は上側電極、
５は下側電極、６はメツキ液、そして、７は溶接
シール用のダムロールを示す。円管ノズル２から水平にストリツプ３の１方の
エツジに対して噴出したメツキ液６によつて、上
側及び下側電極４及び５とストリツプ３間のメツ
キ液６が流動し、これによつて、メツキムラ等の
問題の解決を図つていた。しかし、円管ノズル２からのメツキ液６の流速
がかなり速くても、円管ノズル２と反対側のスト
リツプエツジでは、メツキ液６の流速が大巾に減
衰し、また、円管ノズル２の配列間隔が大きいた
めに、円管ノズル２側のストリツプエツジでも隣
合う円管ノズル２の中間部に低流速域を生ずる。
このため、上記従来の方法で亜鉛―鉄合金電気メ
ツキを行なうと、ストリツプ板巾方向で場所によ
つて、Fe共析量が異なり、メツキ外観が均一で
なくムラになりやすいという問題があつた。以上は何れも、亜鉛―鉄合金電気メツキの場合
であるが、一般に、どの亜鉛合金電気メツキ鋼板
の場合においても、メツキ液の噴流が不均一であ
ると析出する合金組成が異なつてくるため、メツ
キムラ等が生じる問題がある。この発明は、上述の問題点を解決するためにな
されたものであつて、電極を設けたメツキ槽に、ストリツプを水平に
連続的に通過させて、前記ストリツプに亜鉛合金
電気メツキを施すに際して、前記ストリツプの１
方のストリツプエツジ側のメツキ槽から、メツキ
液を、前記ストリツプの１方のエツジ側に噴流せ
しめ、前記ストリツプと前記電極との間のメツキ
液を流動させる、亜鉛合金電気メツキ鋼板の製造
方法において、スリツトノズルを使用して、前記メツキ液の噴
流速度を、前記ストリツプ面に対する前記メツキ
液の最大流速と、前記最大流速と前記ストリツプ
面に対する前記メツキ液の最小流速との差の割合
が60％を越えないようにしたことに特徴を有す
る。この発明にかかる方法の１態様を図面を参照し
ながら説明する。前述したように、従来のメツキ液噴流方法で
は、メツキ液の噴流の初速がかなり速くても、メ
ツキ液噴流ノズルと反対側のストリツプエツジ側
では、メツキ液の流速が大巾に減衰する。この原
因としては、メツキ液噴流の広がりが考えられ
る。即ち、メツキ液噴流が周囲のメツキ液を同伴
するため、メツキ液噴流が次第に広がり、これに
よつてメツキ液の流速が減衰するのである。この発明は、メツキ液の流速を減衰させないよ
うにするために、メツキ液の噴流速度を、ストリ
ツプ面に対するメツキ液の最大流速と、この最大
流速とストリツプ面に対するメツキ液の最小流速
との差の割合が60％を越えないようにするのであ
るが、このような流速を得ることができるノズル
としては、第５図に示すように、短辺ｌ、長辺ｗ
のスリツト９を有するスリツトノズル８が考えら
れる。このスリツトノズル８のスリツト９から生
じた噴流は、生まれながらにして、長辺ｗ方向に
広がつた噴流であり、噴流は短辺ｌ方向への噴流
の広がりによつて減衰するだけなので流速の減衰
は少ない。第６図に、従来の円管ノズルとスリツトノズル
による噴流の流速減衰状態を示す。第６図において、u_n：噴流中心軸上流速、 u_p：ノズル出口流速、ｘ：スリツトノズルの先端
と一方のストリツプエ
ツジとの間の距離、ｌ：スリツトノズルのスリ
ツト短辺の長さ。第６図からスリツトノズルによる噴流の場合
は、円管ノズルの場合に比べて、噴流の流速の
減衰が非常に少ないことがわかる。前述のように、従来の円管ノズルを用いた場合
には、ノズルの配列間隔が大きいため、隣接する
ノズルの中間部に低流速域を生ずるが、スリツト
ノズルの場場合は、ノズルの長辺ｗ方向では噴流
に間隙がないので、均一な流速が得られる。従つて、スリツトノズルを用いれば、ストリツ
プ板巾方向及び板長手方向ともに、流速差の少な
い均一な噴流が得られる。従つて、亜鉛―鉄合金
電気メツキを行なう場合、Fe共析量は安定し、
メツキムラの無いメツキ鋼板が得られる。次に、この発明にかかる方法の実施例について
説明する。短辺ｌ＝３mm、長辺ｗ＝1600mmのスリツトを有
する、第５図に示したようなスリツトノズル８を
用い、このスリツトノズル８を第７図に示すよう
に、メツキ槽１の一方側に設置した。第７図にお
いて、第３図と同一番号は、第３図の場合と同様
である。メツキ液として、次に示すＡ及びＢ液を用い、
メツキ浴温度50℃、電流密度50A／ｄm²、ライン
スピード20m／minの条件で鋼ストリツプ３に連
続メツキを行なつた。スリツトノズル８とストリ
ツプエツジとの距離（第７図においてｂで示す）
は300mm、鋼ストリツプ巾は1500mmで、スリツト
ノズル８からのメツキ液の流量を調整することに
よつて、メツキ液の噴流の初速を変え、Fe共析
量の変動、メツキムラの発生状況及び塗装後耐蝕
性を調べた。この結果を第１表に示す。メツキ液Ａ硫酸亜鉛：100ｇ/l、硫酸第１鉄：200ｇ/l、硫酸ソーダ：50ｇ/l、クエン酸：１ｇ/l、 PH：1.2。メツキ液Ｂ硫酸亜鉛：100ｇ/l、硫酸第１鉄：400ｇ/l、

【表】硫酸ソーダ：50ｇ/l、クエン酸：１ｇ/l、 PH：1.2。第１表から明らかなように、メツキ液の噴流速
度を、ストリツプ面に対するメツキ液の最大流速
と、この最大流速とストリツプ面に対するメツキ
液の最小流速との差の割合が60％を越えないよう
にした、本発明実施例２〜４及び６〜８は何れ
も、Fe共析量が一定していて、メツキ外観も均
一で、しかも、塗装後耐蝕性に優れていることが
わかる。これに対して、上記割合が60％を越えた、比較
例１は、メツキ外観にややムラが生じ、同様に比
較例５は、塗装後耐蝕性にやや劣ることがわか
る。次に、従来の円管ノズル（ノズル径30mm）を使
用し、円管ノズル間の距離（第３図においてａで
示す）を270mm、円管ノズルとストリツプエツジ
との距離（第３図においてｂで示す）を300mmと
し、その他の条件は、前述の実施例の場合と同一
として鋼ストリツプに連続メツキを施した。この
結果を第２表に示す。尚、第２表及び第３表中、塗装後耐蝕性の結果
の評価は、◎印が最良、×印が最悪、〇、△印が
その中間の場合である。第２表から明らかなように、円管ノズルを用い
た場合には、何れの初速においても、メツキ液の
流速の最大値が小さく、しかも、流速差が大きい
ため、Fe共析量の場所による違いが大きくなる。
このため、Ａ液の場合ではメツキムラの発生が著
しく、一方、Ｂ液の場合では、塗装後耐蝕性が劣
る領域に入つてしまう。円管ノズルの場合でもノズルの本数を増加すれ
ば、次第にスリツトノズルに近づくと考えられる
が、スリツトノズルの場合と同一の初速を得るた
めには、流量をノズルの本数に応じて増加させる
必要があり、ポンプ能力を大巾に増巾させる必要
がある。以上の説明は、何れも亜鉛―鉄合金電気メツキ
の場合であるが、一般に、どの合金電気メツキで

【表】も、メツキ液の噴流が不均一であると析出する合
金組成が異なつてくるため、流速差の少ない均一
なメツキ液の噴流が必要となることは前述したと
おりである。一例として、zn―co―crの三元合
金メツキの場合を第８図に示す。第８図は、基本
組成が、硫酸亜鉛500g/l、硫酸ナトリウム50g/l、
酢酸ソーダ12g/l、硫酸クロム0.5g/lからなり、
上記基本組成に、硫酸コバルトがコバルト換算で
５g/l添加されたメツキ浴を用い、メツキ電流密
度を40A／ｄm²とした条件（図中、白丸印）及び
メツキ電流密度のみを30A／ｄm²とした以外は、
白丸印の場合と同一条件（図中、白三角印）、ま
た、上記組成に、硫酸コバルトがコバルト換算で
15g/l添加されたメツキ浴を用い、メツキ電流密
度を40A／ｄm²とした条件（図中、黒丸印）及び
メツキ電流密度のみを30A／ｄm²とした以外は、
黒丸印の場合と同一条件（図中、黒三角印）によ
り、メツキ槽内を流動する電気亜鉛メツキ浴の平
均流速を変化させて、Co共析量を調べたもので
ある。この場合には、0.5m／sec以上の噴流速度によ
つて、Co共析量が安定することがわかり、この
ような噴流速度を得るために、前述のスリツトノ
ズルを使用すれば、均一なCo共析量が得られる
ことは明らかである。以上説明したように、この発明によれば、析出
する合金組成が一定し、塗装後耐蝕性に優れ、し
かも、均一なメツキ外観の亜鉛合金電気メツキ鋼
板を製造することができるといつた工業上きわめ
て有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、メツキ皮膜中のFe共析量と塗装後
耐蝕性との関係を示す図、第２図は、メツキ液流
速とFe共析量及びメツキ外観との関係を示す図、
第３図は、従来の円管ノズルを設置した場合のメ
ツキ層の平面図、第４図は、第３図のＡ―Ａ線断
面図、第５図は、この発明方法で使用するスリツ
トノズルの斜視図、第６図は、円管ノズルとスリ
ツトノズルの場合の噴流中心軸上流速の減衰状態
を示す図、第７図は、第５図に示すスリツトノズ
ルを設置した場合のメツキ槽の平面図、第８図
は、メツキ浴の平均流速とメツキ皮膜中のCo共
析量との関係を示す図である。図面において、１…メツキ槽、２…円管ノズル、３…ストリツ
プ、４…上側電極、５…下側電極、６…メツキ
液、７…ダムロール、８…スリツトノズル、９…
スリツト。

Claims

【特許請求の範囲】１電極を設けたメツキ槽に、ストリツプを水平
に連続的に通過させて、前記ストリツプに亜鉛合
金電気メツキを施すに際して、前記ストリツプの
一方のストリツプエツジ側のメツキ槽から、メツ
キ液を、前記ストリツプの一方のエツジ側に噴出
せしめ、前記ストリツプと前記電極との間のメツ
キ液を流動させる、亜鉛合金電気メツキ鋼板の製
造方法において、スリツトノズルを使用し、前記スリツトノズル
の先端と前記一方のストリツプエツジとの間の距
離ｘと前記スリツトノズルの短辺長さｌとの比
ｘ／ｌの値を調整して、前記メツキ液の噴流速度を、
前記ストリツプ面に対する前記メツキ液の最大流
速と、前記最大流速と前記ストリツプ面に対する
前記メツキ液の最小流速との差の割合が60％を越
えないようにすることを特徴とする亜鉛合金電気
メツキ鋼板の製造方法。