JP2001271152A - 溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき被覆物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一浴法によって厚めっきを形成して優れた耐
食性を付与することができ、しかも外観が良好な溶融亜
鉛−アルミニウム合金めっき被覆物を提供する。 【解決手段】 基材を塩化亜鉛−塩化第一スズ系フラッ
クスにて処理する。この基材を、アルミニウムを０．１
〜１０質量部含み、残部が本質的に亜鉛からなる、４６
０〜５２０℃の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴中
に浸漬する。一浴法であっても、基材の表面全体に３０
μｍ以上の厚みを有する良好な溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっき層を形成することができ、被覆物の耐食性を
向上することができる。また、このように厚めっきを施
しても、めっき層の異常付着や剥離の発生が抑制され
て、表面を平滑に保つことができるものであり、外観が
良好なめっき層を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼材料等の基材
に溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施した溶融亜鉛
−アルミニウム合金めっき被覆物に関し、外観が良好で
しかも良好な耐食性を有する厚めっきを一浴法によって
形成することが可能な溶融亜鉛−アルミニウム合金めっ
き被覆物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっきは、鉄鋼の防食方法とし
て広く用いられ、鉄鋼母材の防食性に効果を発揮してき
た。このような溶融亜鉛めっきを鋼材等の基材に施すに
あたっては、まず基材を脱脂あるいは焼鈍し、更に酸
洗、あるいは還元処理を行う前処理を行うことによっ
て、表面の清浄化を行った後、フラックスにて処理し、
更に大気中で、溶融亜鉛めっき浴に浸漬したものであっ
た。ここでフラックス処理は、塩化亜鉛アンモニウム系
フラックスの水溶液や、塩化アンモニウム系フラックス
の溶融液に基材を浸漬することにより行われていた。

【０００３】近年、亜鉛めっきに比較して高耐食性であ
ることから、亜鉛−アルミニウム合金めっきが注目さ
れ、建材、吊架線、架線金物等、屋外の用途に広く使わ
れることとなっている。この亜鉛−アルミニウム合金め
っきは、海洋、海岸地域、温泉地帯をはじめとする厳し
い腐蝕環境において、またメインテナンスフリーが要求
される場合の鋼材の防食方法として、使用されている。

【０００４】このような溶融亜鉛−アルミニウム合金め
っきを鋼材等の基材に施すにあたっては、耐食性を向上
するためにめっき厚を肉厚に形成することが好ましく、
また外観を向上するために表面の平滑性が高いものであ
ることが好ましいが、溶融亜鉛めっきの場合のようなフ
ラックス処理を行うことにより溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっきを形成しようとすると、不めっき、ブツ、ピ
ット、ピンホール、ザラ、めっきムラ等の表面欠陥が生
じることが知られていた。これは、従来使用されていた
フラックスでは、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴
の表面に形成される酸化被膜や、金属基材の表面に形成
される酸化被膜を充分に除去することができず、またこ
の合金めっき浴中の亜鉛、アルミニウムと、鋼材等の基
材とを均一に密着させるような作用を有する成分が含有
されていなかったためと考えられる。

【０００５】そこで従来は、基材に溶融亜鉛めっきの場
合と同様の前処理を施した後、溶融めっき法や電気めっ
き法によって亜鉛めっき等の金属の下地めっき層を形成
し、更にこの基材を溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき
浴に浸漬する二浴法が採用されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような二
浴法では、本来なら全く不要である下地めっき層形成の
ための工程が加わるため、コストアップや、作業効率の
低下が避けられないものであった。

【０００７】そこで、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっ
きにおいてもフラックス処理を用いた一浴法の開発が求
められており、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきの一
浴めっき用のフラックスとして、特開平１−２８３３５
３号公報に開示されているようなものが開発されるよう
になってきている。しかし、このような従来開発されて
きたフラックスを用いて一浴法によって溶融亜鉛−アル
ミニウム合金めっきを形成したとしても、外観が良好な
厚めっきは未だ得られていないものであり、３０μｍ以
上の厚めっきを形成することができて耐食性を向上する
ことができ、しかも表面平滑性に優れ、外観が良好な溶
融亜鉛−アルミニウム合金めっき層を形成するためのめ
っき方法は、未だ見出されていないものであった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、一浴法によって厚めっきを形成して優れた耐食性
を付与することができ、しかも外観が良好な溶融亜鉛−
アルミニウム合金めっき被覆物を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき被覆物は、基材を塩
化亜鉛−塩化第一スズ系フラックスにて処理した後、こ
の基材を、アルミニウムを０．１〜１０質量部含み、残
部が本質的に亜鉛からなる、４６０〜５２０℃の溶融亜
鉛−アルミニウム合金めっき浴中に浸漬して成ることを
特徴とするものである。

【００１０】また請求項２に記載の発明は、請求項１の
構成に加えて、塩化亜鉛−塩化第一スズ系フラックスと
して、塩化亜鉛を６００〜１０００ｇ／Ｌ、塩化第一ス
ズを２０〜８０ｇ／Ｌ、塩酸を１０〜４０ｃｍ³／Ｌ含
有するものを用いて成ることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１２】まず、一浴法によって亜鉛−アルミニウム
合金めっきのめっき層が形成された基材（溶融亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき被覆物。以下、「被覆物」と略称
する。）を作製する方法の概要を説明する。

【００１３】基材としては、鋼板や鋼線等の鋼材を用い
ることができる。

【００１４】基材に溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき
のめっき層を形成するにあたっては、まず、基材に脱脂
処理を施すか、あるいは焼鈍する。脱脂処理を施す場合
は、主成分として水酸化ナトリウムやケイ酸ソーダ類等
のアルカリ性化合物を濃度８±１質量％の範囲で含む、
温度７０±１０℃のアルカリ脱脂液に、界面活性剤等を
添加した後、このアルカリ脱脂液に基材を２０〜３０分
間浸漬することにより行うことができるものであり、こ
の後、基材を水洗する。この浸漬条件は、基材における
油分の付着状態によって適宜変更する必要がある。また
焼鈍処理は、鋼板や鋼線等の鋼材に対して行われてい
る、従来周知の条件にて行うことができる。

【００１５】続いて基材を酸洗するか、あるいは還元処
理を施す。酸洗する場合は、塩酸や硫酸等の酸性化合物
を濃度９±３質量％の範囲で含む２０±１０℃の酸性溶
液に、基材を２０〜３０分間浸漬することにより行うこ
とができるものであり、この後、水洗する。この浸漬条
件は、基材における発錆状態によって、適宜変更する必
要があり、酸洗が不充分であると不めっきが発生し、酸
性が過多であるとめっき層の異常付着や、表面性状の悪
化を招くおそれがある。また還元処理を施す場合は、鋼
板や鋼線等の鋼材に対して行われている、従来周知の条
件にて行うことができる。

【００１６】このような前処理を施して、基材表面を清
浄化したら、基材をフラックスの水溶液等に浸漬するこ
とにより、フラックス処理を施す。

【００１７】フラックス処理の後、基材を加熱乾燥し、
好ましくは基材の温度が８０〜２００℃の範囲となって
いる状態で、更に亜鉛−アルミニウム合金めっき浴（以
下、「合金めっき浴」と略称する。）に浸漬する。

【００１８】そして、合金めっき浴に浸漬された後の基
材を冷却することにより、溶融亜鉛−アルミニウム合金
めっきのめっき層にて被覆された被覆物が得られる。こ
の被覆物には、必要に応じて白錆防止処理等の後処理が
施される。

【００１９】上記のような一浴法により合金めっき層を
形成するにあたり、既述のように従来は、外観が良好な
厚めっきを形成することはできないものであった。本発
明者らは、この原因を、従来の方法で使用されていたフ
ラックスでは、合金めっき浴表面に存在する酸化物層
や、鋼材等の基材表面に存在する酸化被膜層を充分に除
去することができず、また合金めっき浴の温度や濃度等
の調節が不適切なために、不めっきが生じたり、めっき
層表面に肌荒れ等の外観不良が生じたりするためである
と考察した。そしてこの観点に基づき、本発明者らが鋭
意研究を重ねた結果、以下のようなめっき条件にて被覆
物を作製することにより、外観が良好な厚めっきが形成
された被覆物を得ることができることを見出した。

【００２０】すなわち、まずフラックスとしては、塩化
亜鉛−塩化第一スズ系フラックスを用いるものである。
特に塩化亜鉛を６００〜１０００ｇ／Ｌ、塩化第一スズ
を２０〜８０ｇ／Ｌ、塩酸を１０〜４０ｃｍ³／Ｌ含有
するフラックスの水溶液を用いることが好ましい。また
基材にフラックス処理を施すにあたっての、基材のフラ
ックスへの浸漬時間は、１５〜６０秒間とし、このとき
のフラックスの温度は７０〜９０℃の範囲とすることが
好ましい。

【００２１】また、合金めっき浴としては、０．１〜１
０質量％のアルミニウムを含み、残部は本質的に亜鉛か
らなる溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴（以下、
「合金めっき浴」と略称する。）を用いるものである。
このアルミニウムの含有量は、特に好ましくは、３〜７
質量％とするものである。ここで、残部が本質的に亜鉛
からなるとは、残部は亜鉛と不可避的な不純物とから構
成されることを意味するものである。まためっき層の性
質を改質する等の目的のために、微量の添加物を含有し
ていても良いものである。

【００２２】ここでアルミニウムの含有量が１０質量％
を超えると、合金めっき浴の溶融温度が上昇して作業効
率が悪化し、また合金めっき浴が高温となることによっ
て基材に歪み等の変形が生じるおそれがある。また、耐
食性の面では、アルミニウムの含有量が１０質量％を超
えた場合であっても、アルミニウムの使用量の増加によ
るコストの上昇に見合うほどの耐食性の向上の効果はみ
られないものである。また逆にアルミニウムの含有量が
０．１質量％に満たないと、充分な耐食性の向上の効果
が得られないものである。

【００２３】また合金めっき浴の温度は、４６０〜５２
０℃の範囲とするものであり、好ましくは４８５〜５０
０℃とする。また、基材の合金めっき浴への浸漬時間
は、合金めっき浴の組成や所望のめっき層の厚みによっ
て適時設定されるが、３０μｍ以上の充分な厚みを有
し、かつ外観が良好なめっき層を形成するためには、６
０〜２４０秒間の範囲とすることが好ましい。

【００２４】このようなめっき条件にて、被覆物を作製
すると、フラックス処理された基材を合金めっき浴中に
導入して浸漬させる際に、合金めっき浴の表面に存在し
ている酸化物層と基材表面のフラックスとが反応して、
ＨＣｌが生成する。これにより合金めっき浴表面に存在
する酸化物層と基材表面に存在する酸化被膜層とが同時
に除去されて清浄化され、基材と合金めっき浴との間の
反応界面は活性化状態となる。また、フラックスに含ま
れるスズ等の成分が、基材表面に均一かつ微細に分布し
て付着することにより、基材の表面エネルギーが低下さ
れ、合金めっき浴中の亜鉛やアルミニウムが基材表面に
均一かつ迅速に吸着されるものである。この基材に吸着
した亜鉛やアルミニウムは、活性化状態にある基材との
界面において、基材の鉄と反応することにより、合金層
が形成される。この基材表面に生成した亜鉛−アルミニ
ウムと鉄との合金層は亜鉛−アルミニウムと鉄とが合金
層内を拡散して合金化することで成長して、基材の表面
全体に３０μｍ以上の厚みを有する良好な溶融亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき層が形成され、被覆物の耐食性を
向上することができるものである。また、このように厚
めっきを施しても、めっき層の異常付着や剥離の発生が
抑制されて、表面を平滑に保つことができるものであ
り、外観が良好なめっき層を形成することができるもの
である。

【００２５】ここで、合金めっき浴の温度が上記の温度
範囲に満たないと、３０μｍ以上の厚肉のめっき層を形
成することが困難となり、基材に充分な耐食性を付与す
ることが困難となる。これは、上記の温度範囲に満たな
いと、亜鉛−アルミニウム−鉄合金層の成長が進行しに
くくなるためであると考えられる。

【００２６】また逆に合金めっき浴の温度が上記の温度
範囲を超えると、合金めっき浴の表面に酸化物層が大量
に形成されることとなって、フラックスによってこの酸
化物層を除去しきれなくなり、基材表面にこの酸化物層
が酸化被膜として付着して基材と亜鉛やアルミニウムと
の正常な反応が阻害され、合金めっき浴のアルミニウム
及び亜鉛と鋼材等の基材と界面が充分に活性化されなく
なり、やはり厚めっきの形成が困難となったり、不めっ
きが発生したりする。また、酸化物層をフラックスにて
除去できたとしても、この場合は高温のために逆に基材
表面と合金めっき浴中の亜鉛やアルミニウムとの反応が
活発になりすぎて、生成するめっき層の表面が凹凸状と
なるめっき層の異常付着や、めっき層の剥離等が発生
し、平滑なめっき層を得られなくなる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。

【００２８】（実施例１乃至７、比較例１，２）基材と
しては、１５０ｍｍ×７５ｍｍ×２．３ｍｍの鋼板（Ｓ
Ｓ４００）を使用した。またこの基材には、前処理とし
て、濃度８質量％の７５℃のアルカリ溶液に３０分間浸
漬するこことによりアルカリ脱脂を施した後、充分水洗
し、更に常温の１２質量％塩酸溶液に２０分間浸漬する
ことにより酸洗し、充分水洗した。

【００２９】フラックスとしては、塩化亜鉛を８００ｇ
／Ｌ、塩化第一スズを８０ｇ／Ｌ、塩酸を４０ｃｍ³／
Ｌ含有するフラックスの水溶液（日本化学産業株式会社
製；品番「ＬＧＡ」）を用い、フラックス処理にあたっ
ての基材のフラックスへの浸漬時間を３０秒、フラック
スの水溶液の温度を８０℃とした。

【００３０】また合金めっき浴としては、アルミニウム
を５質量％含有するものを用いた。

【００３１】上記のような条件で、前処理が施された基
材にフラックス処理を施し、２００℃の雰囲気の乾燥炉
内で５分間加熱乾燥した後、直ちに表１に示す条件で合
金めっき浴に浸漬することによりめっき層を形成して、
被覆物を得た。

【００３２】（比較例３〜１１）フラックスとして、塩
化亜鉛と塩化アンモニウムを１：３．５の割合で含む、
フラックスの３０質量％溶液を用いた以外は、実施例１
〜７、比較例１，２と同様の条件にて被覆物を得た。

【００３３】この被覆物のめっき層の厚みを測定すると
共に、目視により外観を観察した結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】ここで、比較例３〜１１は、多数の不めっ
きが発生したためにめっき層の膜厚が測定できなかった
ものである。

【００３６】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る溶
融亜鉛−アルミニウム合金めっき被覆物は、基材を塩化
亜鉛−塩化第一スズ系フラックスにて処理した後、この
基材を、アルミニウムを０．１〜１０質量部含み、残部
が本質的に亜鉛からなる、４６０〜５２０℃の溶融亜鉛
−アルミニウム合金めっき浴中に浸漬したため、一浴法
であっても、基材の表面全体に３０μｍ以上の厚みを有
する良好な溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき層を形成
することができ、被覆物の耐食性を向上することができ
るものである。また、このように厚めっきを施しても、
めっき層の異常付着や剥離の発生が抑制されて、表面を
平滑に保つことができるものであり、外観が良好なめっ
き層を形成することができるものである。

【００３７】また請求項２に記載の発明は、請求項１の
構成に加えて、塩化亜鉛−塩化第一スズ系フラックスと
して、塩化亜鉛を６００〜１０００ｇ／Ｌ、塩化第一ス
ズを２０〜８０ｇ／Ｌ、塩酸を１０〜４０ｃｍ³／Ｌ含
有するものを用いるため、更に安定しためっき層を有す
る被覆物を得ることができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 倉一 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 花立 有功 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 水越 朋之 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 足立 振一郎 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 藤田 直也 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 辻 栄治 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 昌保 富也 大阪市中央区上町１丁目23番10号 日本化 学産業株式会社大阪支店内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA06 AA22 AB05 AB15 AB44 AC03 AE02 AE03 AE23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材を塩化亜鉛−塩化第一スズ系フラッ
   クスにて処理した後、この基材を、アルミニウムを０．
   １〜１０質量部含み、残部が本質的に亜鉛からなる、４
   ６０〜５２０℃の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴
   中に浸漬して成ることを特徴とする溶融亜鉛−アルミニ
   ウム合金めっき被覆物。
2. 【請求項２】 塩化亜鉛−塩化第一スズ系フラックスと
   して、塩化亜鉛を６００〜１０００ｇ／Ｌ、塩化第一ス
   ズを２０〜８０ｇ／Ｌ、塩酸を１０〜４０ｃｍ³／Ｌ含
   有するものを用いて成ることを特徴とする請求項１に記
   載の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき被覆物。