JP2005256043A - 溶融分散めっき板の製造設備および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶融めっき方式により、めっき皮膜中に粒子が均一に分散した分散めっき板を製造することができる製造設備および製造方法を提供する。
【解決手段】 溶融金属浴を配し金属板に連続的に溶融めっきを施す溶融めっき金属板の製造設備において、前記溶融金属浴の出側に、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に付着させる付着手段と、金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる手段とを順次配設した溶融分散めっき金属板の製造設備。
【選択図】 図２

Description

本発明は、溶融めっき方式による分散めっき板の製造設備及び製造方法に関するものである。

溶融めっき鋼板は、品種の多様化と共に量的拡大を示している鉄鋼製品の一つである。その背景には、（１）省資源・省エネルギーなどの社会的要請、（２）要業界の技術革新・先端分野の発展、（３）生活水準の向上とライフスタイルの変化が起こり、消費者ニーズの多様化・高級化・多機能化したため、溶融めっき板の適用範囲が拡大するという変化があったことがあげられる。

従来の亜鉛めっきより優れた耐食性を求めて、多くの亜鉛系合金めっきが開発された。高耐食性を目指す方向としては合金化が１つの方法であり、これによって製品の耐用年数は伸びたといえる。しかしながら、需要家の要望はメインテナンスフリーであり、さらに高耐食性を有する材料の要求がある。これに応えるためには、めっき皮膜の複合化が必要である。

１）高耐食性分散めっき
亜鉛めっき中にＳｉＯ₂ゾルを共析させる分散めっきが電気めっき法により開発されている。ＳｉＯ₂は広いｐＨ範囲で安定な物質であり、Ｚｎとの複合酸化物は、Ｃｌ^-、Ｏ₂、Ｈ₂Ｏなどの腐食因子に対してバリアーとして働く。これまで、めっき皮膜の複合化は、化成処理などでめっき表面に何らかの皮膜を形成させることにより行われていた。そのために表面に傷がつくと表層が破壊され、容易に機能が失われていた。それに対し分散めっきでは、めっき皮膜全体にＳｉＯ₂ゾル、Ａｌ₂Ｏ₃ゾル、ＢａＣｒＯ₄、ＳｒＣｒＯ₄等を容易に分散できるので、従来の亜鉛めっきに比べはるかに耐食性に優れためっき皮膜が形成される。

２）着色分散めっき
従来、めっき皮膜の着色は、亜鉛めっき板の表面上に塗料を塗って行われており、カラー板と呼ばれている。また、亜鉛めっき皮膜自体を発色させる方法として、亜鉛浴中に特殊元素を添加し、後処理により酸化皮膜を形成させその干渉色により色を出す方法も開発されている。これらは、いずれも表面にしか着色層が付いていないので、傷によって着色効果は失われてしまう。

そこで、めっき金属中に着色顔料や蛍光顔料を分散させたカラーめっきが有望である。顔料の色調に応じた金属めっき皮膜が得られ、めっき金属による耐食性と色による意匠静とを兼ね備えることができる。さらには、塗装と異なり皮膜に傷が付いても色が失われることはないという特徴を持つ。

３）耐熱性分散めっき
現在、耐熱性めっき板としては、Ａｌめっきがある。しかしながら、より高温で使用される場合にはステンレスが用いられ、高温耐食性が必要な場合にはＡｌめっきステンレスが用いられている。Ａｌめっき皮膜中にＳｉＯ₂などの粒子を分散させれば、耐熱・高温耐食性めっき皮膜を得ることができる。

４）分散めっき板の製造方法
高耐食性、着色、高耐熱性などの高い機能を付与しためっき板は、上記のように、金属マトリックス中に微粒子を均一に分散させた分散めっきが有望である。

分散めっきの製造方法としては、電気めっき法によるものと無電解めっき法によるものとが開発されている。しかしながら、マトリックス金属と分散粒子の組み合わせには制約があり、また、分散粒子の皮膜中への析出効率が低いなどの問題がある。また、これらの方法ではめっき金属の析出速度が遅いため連続めっき板への適用は難しい。

一方、亜鉛、アルミニウムや、その合金などの溶融めっき板は、従来、一般的に以下のように製造されている。すなわち、冷間圧延後の薄板に対し前処理工程で表面の洗浄を施し、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉内において表面酸化膜を除去し、焼鈍を行い、次いで冷却して溶融金属浴温度とほぼ同程度まで冷却して溶融金属浴中に侵入させる。その後、板を浴から引き上げ、板表面に付着した過剰の溶融金属をガスワイパーで払拭している。

従来の溶融めっき板の製造に用いられる溶融めっき板製造設備の要部配置を示す概略断面図を図１に示す。板１は、焼鈍炉２にて材質を調整された後、非酸化性雰囲気に保たれたスナウト３からめっきポット４ａに保持された溶融金属浴４に引き込まれ、シンクロール５を経て鉛直方向に引き上げられ、ガスワイパー６で過剰の溶融金属が払拭される。合金化溶融亜鉛めき板を製造する場合には、加熱炉８で加熱することによりめっきした亜鉛と地鉄のＦｅとを拡散合金化させ、めっき皮膜をＦｅ−Ｚｎ合金とする。その後、冷却装置９により常温程度にまで冷却され、後工程に導かれ、製品となる。

この連続溶融めっきラインにおいて分散めっきを製造する方法としては、溶融金属中に粒子を均一に分散させ、これに板を浸漬しめっきする必要がある。しかしながら、実際には、溶融金属の浴を協力に攪拌しても、浴中に粒子を均一に分散させることは困難であり、粒子の凝集は防止し得ない。このため、めっき板も、めっき皮膜中に粒子が不均一に分散したものしか得られず、事実上連続溶融めっきラインによる分散めっき板の製造は不可能に近い。

従って、この発明の目的は、このような従来の問題に鑑み、溶融めっき方式により、めっき皮膜中に粒子が均一に分散した分散めっき板を製造することができる製造設備および製造方法を提供することである。

本発明者等は、あらかじめ粒子を分散させた溶融金属めっきポットを有することなく、分散めっき板を製造することができる、溶融分散めっき板の製造設備及び方法について鋭意検討した。

その結果、単一のめっき浴（純金属あるいは合金）で溶融めっきを行い、分散させる粒子は溶融めっきが完了した後に、供給して付着させ、さらにその後で加熱してめっき金属を溶融することで、めっき金属と付着させた粒子とを混合させることにより、溶融めっき法により分散めっき板が製造できることを見出した。

本発明はこの知見に基づくものである。本発明の要旨は次のとおりである。

第１発明は、溶融金属浴を配し金属板に連続的に溶融めっきを施す溶融めっき金属板の製造設備において、前記溶融金属浴の出側に、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に付着させる付着手段と、金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる手段とを順次配設することを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備である。

第２発明は、溶融金属浴を配し金属板に連続的に溶融めっきを施す溶融めっき金属板の製造設備において、前記溶融金属浴の出側に、金属板冷却手段と、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に付着させる付着手段と、金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる手段とを順次配設することを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備である。

第３発明は、第１発明または第２発明において、前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に吹付ける装置であることを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備である。

第４発明は、第１発明または第２発明において、前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に電気めっきする電気めっき装置であることを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備である。

第５発明は、第１発明または第２発明において、前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布する装置であることを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備である。

第６発明は、金属板を溶融金属浴中を通過させて前記金属板に溶融めっき処理を施して、前記金属板の少なくとも１つの表面に溶融めっき層を形成する溶融めっき金属板の製造方法において、
前記溶融金属浴を通過させた金属板の少なくとも一方の面のめっき表面に、めっき層中に分散させる粒子を付着させる工程と、
金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる工程と、
を有することを特徴とする、溶融分散めっき金属板の製造方法である。

第７発明は、金属板を溶融金属浴中を通過させて前記金属板に溶融めっき処理を施して、前記金属板の少なくとも１つの表面に溶融めっき層を形成する溶融めっき金属板の製造方法において、
前記溶融金属浴を通過させた金属板を常温程度にまで冷却する工程と、
前記金属板の少なくとも一方の面のめっき表面に、めっき層中に分散させる粒子を付着させる付着工程と、
前記金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる工程と、
を有することを特徴とする、溶融分散めっき金属板の製造方法である。

第８発明は、第６発明または第７発明において、前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に吹付けることを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造方法である。

第９発明は、第６発明または第７発明において、前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に電気めっきすることを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造方法である。

第１０発明は、第６発明または第７発明において、前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布することを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造方法である。

第１１発明は、第６発明または第７発明において、前記付着工程は、溶融状態にあるめっき金属表面に前記めっき層中に分散させる粒子を吹付けて付着させることを特徴とする溶融めっき合金化処理鋼金属板の製造方法である。

第１２発明は、第１０発明において、前記付着工程は、前記めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布した後、前記粒子をめっき表面に圧着させる圧着工程を有することを特徴とする溶融めっき合金化処理鋼金属板の製造方法である。

本発明においては、分散させる粒子は、ベースのめっきを行った後に供給するので、あらかじめ粒子を分散させた溶融金属めっきポットを有することなく、分散めっき板を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。以下の図において、説明済みの図に示された部分と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

図２は、本発明の第１発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備の要部を示す概略断面図である。図２において、７ａは分散させる粒子をめっき表面に付着させる粒子付着装置、８ａは加熱炉、９ａは冷却装置である。

図３は、本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第１の実施の形態を説明する概略断面図である。本実施の形態に係る粒子付着装置は、めっき層中に分散させる粒子（分散粒子）をガスに混合させ、めっき板に粒子を吹付けて付着させる粒子吹き付け装置の一実施の形態である。

図３において、１０ａは粒子供給装置、１１はブロワ（粒子吹き付けブロワ）、１２は粒子供給管、１３は粒子戻り管、１４は粒子吹き付けボックスである。粒子を板１の両側に吹きつけて板の両面に粒子を付着させることができるように構成されている。板１の走行方向は、図中矢印の方向である。

粒子は、粒子供給装置１０ａからブロワ１１の粒子戻り管１３に供給してガスに混合させてブロワ１１により加圧し、粒子供給管１２を通って、粒子吹き付けボックス１４の吹き付けチャンバー１５に送り、該吹き付けチャンバー１５のスリット１６から板１に吹付けて板１のめっき表面に付着させる。余剰の粒子は、粒子吹き付けボックス１４の上下部のスリット１８から吸引されて排気チャンバー１７に戻り、粒子供給管１３を通って、再び粒子吹き付けブロワ１１で加圧し、循環使用する。粒子供給量は、板巾、ラインスピード、めっき付着量および目標の合金化率により調整する必要があり、めっき表面へ付着する粉末の歩留まり（＝付着効率）も考慮する必要がある。

粒子は、物理的粉砕法、液相法、気相法などにより製造されたものを用いることができる。粒子は、金属系あるいはセラミックス形の粒子を用いることができる。粒子径は、分級処理により、そろえたものを用いる。平均粒径は、０．０１μｍ〜２００μｍのものを用いる。粒径は小さいほど、めっき皮膜の中への分散が行いやすい。また、めっき皮膜厚より粒径が大きい場合には、粒子の一部が表面に露出したような分散めっきの形態をとる。一方、２００μｍを越えると、上記の粒子の全部が表面に露出したような形態をとる可能性があり好ましくない。

図３の粒子吹き付け装置７ｃを図２の設備に配置する場合、粒子吹き付けボックス１４は、板１の走行方向が鉛直方向になるように配置され、溶融状態にあるめっき金属表面に粒子を吹き付けてめっき金属表面に粒子を付着させる。

加熱炉８ａは、板１を加熱して、溶融めっき金属と粒子付着装置７ａで付着させた粒子とを混合させる。加熱炉８ａの加熱条件は、溶融めっき金属種およびその付着量、付着させた粒子種およびその付着量により調整される。加熱炉８ａの加熱方式は特に限定されない。ガス加熱炉、高周波誘導加熱炉等公知の装置を採用できるが、加熱温度の制御性の点から高周波誘導加熱炉が有利である。

冷却装置９ａは合金化処理後の板１を常温程度の温度まで冷却する。板表面に空気を吹き付けて冷却する空冷装置等、公知の冷却装置を採用できる。

図２の設備に図３の粒子付着装置を設置した場合、次のようにして溶融分散めっき板を製造する。板１は、焼鈍炉２にて材質を調整された後、非酸化性雰囲気に保たれたスナウト３から溶融金属浴４に引き込まれ、シンクロール５を経て鉛直方向に引き上げられて溶融めっきされガスワイパー６で過剰の溶融金属が払拭されされて、所定のめっき付着量に調整される。その直後に、分散させる粒子をめっき表面に付着させる粒子付着装置７により、分散させる粒子を付着させ、さらに、加熱炉８で板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させ、その後、冷却装置９により常温程度にまで冷却し、そのままコイル状に巻き取り、又はコイル状に巻き取る前に、調質圧延を施したり、化成処理・潤滑処理皮膜等を形成する後処理を施したりする後工程を経て、所要の製品（溶融分散めっき板）となる。付着させる粒子が金属である場合には粒子の表層の一部が溶融めっき金属と合金化する場合がある。一方、完全に合金化され１つの層を形成した場合には、分散めっきとしての効果が失われるので、好ましくない。

図４は、本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第２の実施の形態を説明する概略断面図である。本実施の形態に係る粒子付着装置は、粒子をめっき表面に吹き付けて付着させる粒子吹き付け装置の別の実施の形態である。本実施の形態の装置は粒子をめっき表面に投射して付着させる。

図４において、（ａ）は粒子吹き付け装置７ｄの構造を説明する概略図で、粒子吹き付け装置７ｄは、めっき板の上下面の各々に対向して粒子を板表面に投射する粒子投射装置２１ａ、２１ｂを備える。図４（ｂ）は板上面に粒子を投射する粒子投射装置２１ａの構造を説明する概略図で、１０ｂは粒子供給装置、２２はモーター、２３は遠心ロータである。粒子２４は粒子供給装置１０ｂから供給し、モーター２２で遠心ロータ２３を回転させ、供給された粒子２４を板１上面に投射してめっき表面に粒子２４を付着させる。板下面に粒子を投射する粒子投射装置２１ｂも同様の構成を備え、板下面に粒子を投射してめっき表面に粒子を付着させる。

粒子は、物理的粉砕法、液相法、気相法などにより製造されたものを用いることができる。粒子は、金属系あるいはセラミックス形の粒子を用いることができる。粒子径は、分級処理により、そろえたものを用いる。

粒子を投射する際には、粒子の平均粒子径を１０〜３００μｍにする必要がある。これは、平均粒子径が１０μｍ未満であると、投射した固体粒子の速度が空気中で低下するため、投射速度を非常に大きくしなければ、付着させることができないためである。一方、平均粒子径が３００μｍを超えると合金化率の調整が難しくなる。また、粒子の投射速度は３０ｍ／ｓｅｃ以上にする必要がある。これは、投射速度が３０ｍ／ｓ未満であると、粒子をめっき表面に付着させるために十分な運動エネルギーが付与されないためである。この観点から投射速度の上限は特に設けないが、投射速度が大きいと、粒子の運動エネルギーが過大となり亜鉛めっき皮膜を損傷させる可能性があることから、３００ｍ／ｓｅｃ以下であることが望ましい。粒子供給量は、板巾、ラインスピード、めっき付着量および目標の合金化率により調整する必要があり、めっき表面へ付着する粒子の歩留まり（＝付着効率）も考慮する必要がある。

図２の設備に図４の粒子吹き付け装置７ｄを設置した場合、該粒子吹き付け装置７ｄを用いて、溶融状態にあるめっき金属表面に粒子を吹き付けてめっき金属表面に粒子を付着させ、次に、加熱炉８ａで板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させ、冷却装置９ａにより常温程度にまで冷却することで溶融分散めっき板を製造することができる。

図５は、本発明の第２発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備の要部を示す概略断面図である。図５において、７ｂは粒子付着装置、８ｂは加熱炉、９ｂ、９ｃは冷却装置である。加熱炉８ｂは、板１を加熱して、溶融めっき金属と粒子付着装置７ｂで付着させた粒子を混合させる。加熱方式は特に限定されない。ガス加熱炉、高周波誘導加熱炉等公知の装置を採用できるが、合金化率の制御性の点から高周波誘導加熱炉が有利である。冷却装置９ｂ、９ｃは各々板１を常温程度の温度まで冷却する。板表面に空気を吹き付けて冷却する空冷装置等、公知の冷却装置を採用できる。

図５の装置に配置する粒子付着装置は、前述の図３、図４に示した粒子吹き付け装置を使用することができる。

図３の粒子吹き付け装置７ｃを図５の設備に配置する場合、粒子粉吹き付けボックス１４は、板１の走行方向が水平方向になるように配置される。図５の設備に図３の粒子付着装置を配置した場合、次のようにして溶融分散めっき板を製造する。板１は、焼鈍炉２にて材質を調整された後、非酸化性雰囲気に保たれたスナウト３から溶融金属浴４に引き込まれ、シンクロール５を経て鉛直方向に引き上げられ引き上げられて溶融めっきされ、ガスワイパー６で過剰の溶融金属が払拭されされて、所定のめっき付着量に調整される。その後、冷却装置９ａにより常温程度にまで冷却された後に、分散させる粒子をめっき表面に付着させる粒子付着装置７により、分散させる粒子を付着させ、さらに、加熱炉８で板を再加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させ、その後、冷却装置９ｂにより常温程度にまで冷却され、後工程に導かれ、製品（溶融分散めっき板）となる。

図４の粒子吹き付け装置７ｄを図５の設備に配置したときは、図４に示されるように、粒子吹き付け装置７ｄは、板１の走行方向が水平方向になるように配置される。常温程度に冷却されためっき板表面に粒子付着装置装置を用いて粒子を吹きつけてめっき金属表面に粒子を付着させる。次に、加熱炉８ｂで板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させ、冷却装置９ｃにより常温程度にまで冷却することで溶融分散めっき板を製造することができる。

前述の図３および図４の装置ｄは、粒子は板１の両面に付着させるように構成されているが、必要に応じて、板の一方の面のみに粒子を吹き付けて付着させるように構成してもよい。

図６は、本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第３の実施の形態を説明する概略断面図である。本実施の形態に係る粒子付着装置は、粒子をめっき板に電気めっきによって付着させる電気めっき装置である場合の一実施の形態である。図６において、電気めっき装置７ｅは、前処理装置３１、めっき装置３２、水洗乾燥装置３３を備える。

前処理装置３１、めっき装置３２、水洗装置３３は板の電気めっきで一般的に用いられる装置でよい。例えば前処理装置３１は、アルカリ脱脂装置でよく、必要に応じて、アルカリ脱脂装置の後に、水洗装置、酸洗酸洗装置、水洗スクラバーを順次配置しても良い。めっき装置３２は通常の電気めっき装置でよく、水洗乾燥装置３３は、電気めっき液を中和するための表面調整装置や湯洗装置でよい。

図６の粒子付着装置（電気めっき装置７ｅ）は、図５の溶融分散めっき板の製造設備に配置され、次のようにして、溶融分散めっき板を製造する。溶融金属めっきされ、冷却装置９ｂで常温程度に冷却されためっき板は、前処理装置３１で前処理され、めっき装置３２で分散させる粒子が電気めっきされ、水洗乾燥装置３１で水洗乾燥される。次に、加熱炉８ｂで板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させ、冷却装置９ｃにより常温程度にまで冷却する。

図７は、本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第４の実施の形態を説明する概略断面図である。本実施の形態に係る粒子付着装置は、粒子をめっき板に塗布して付着させる粒子塗布装置である場合の一実施の形態である。

図７において、粒子塗布装置７ｆは、塗布装置４１、乾燥装置４２、圧着装置４３を備える。

塗布装置４１は、粒子のスラリーをめっき板表面に塗布できるものであればよい。カーテンコーター、ロールコーター、スプレーコーターなど、スラリーの塗布に使用される公知の塗布装置を使用できる。乾燥装置４２は高周波誘導加熱が好ましく、公知の乾燥装置（熱風乾燥炉、焼き付け炉）を使用できる。圧着装置４３は圧延ロールを使用できる。

分散させる粒子は、スラリーとして供給される。粒子は、前述の図３、図４の装置で使用する粒子と同様の粒子を使用することができる。図７の粒子付着装置（粒子塗布装置７ｆ）は、図５の溶融分散めっき板の製造設備に配置され、次のようにして、溶融分散めっき板を製造する。溶融金属めっきされ、冷却装置９ｂで常温程度に冷却されためっき板に対して、塗布工程、乾燥工程、圧着工程が順次行われる。すなわち、分散させる粒子のスラリーは、塗布装置４１を用いて常温程度に冷却されためっき板表面に塗布され、乾燥装置４２で加熱乾燥してめっき表面に分散させる粒子を付着させる。次いで圧着装置４３を用いて粒子が付着しためっき板を圧延して粒子をめっき表面に圧着する。なお、圧着装置４３は必要に応じて使用される。次に、加熱炉８ｂで板を加熱して、溶融めっき金属と圧着した粒子とを混合させ、冷却装置９ｃにより常温程度にまで冷却される。スラリ状の金属粉末がロールコーター等の塗布装置で塗布される場合、金属粉末、水、微量の反応抑制剤よりなるスラリーは、金属粉末の含有量と粒径を適度に調整する必要がある。即ち、ロールコーターで塗布する上でスラリーの粘度は２００ｃｐ以上であることが必要である。

また、塗布装置４１は、乾燥した粒子を静電気的に板に付着させる静電塗布装置を使用してもよい。静電的に塗布する装置は、例えば、ノズルから噴出するガスジェットによって金属粉末をチャンバー内に導入しチャンバー内に発生しているコロナ放電で帯電させて、アースした鋼板に静電気的に付着させる方法である。この場合には、スラリーを用いたときのような水を含まない乾式法であるので、乾燥装置４２はもうけなくてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。

本発明では、ベースとなる溶融めっきは、種々の金属めっきまたは合金めっきに適用でき、さらに、付着させる粒子（分散粒子）を適宜選択することにより、多種多様の分散めっきを製造できることができる。

溶融めっき金属は、単一の金属だけでなく、種々の合金金属を用いることができる。すなわち、純金属では、亜鉛、アルミニウム、鉛などがあり、合金では、Ａｌ−Ｚｎ合金（５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき、２２％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき（超塑性合金めっき）、５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき）、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｐｂ−Ｚｎ合金など、を用いることができる。

付着させる粒子（分散させる粒子）として、単一種の粒子だけではなく、２種類以上の粒子を配合することにより、多種多様の分散めっきを製造することができる。さらに、分散させる粒子に金属粉を混合することにより、多種多様の分散合金めっきも製造することが可能である。

発現させる機能は、上述した、高耐食性、着色性、耐熱性などにとどまらず、次に示すような機能の発現が期待できる。即ち、
（１）電気的機能：絶縁性、誘電性、圧電性、焦電性半導性、イオン導電性、電子放射性、磁気特性
（２）光学的機能：透光性、偏向性、導光性、蛍光性、感光性、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
（３）生物的機能
（４）化学的機能：吸着性、触媒活性、耐食性、放射線性、耐熱性
が挙げられる。

これらの機能を発現させる粒子としては、アルミナ、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミック、ムライト、フェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃・ＭＯ）、チタン酸バリウム（ＴｉＢａＯ₃）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂）、二ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ₂）、ハイブリッドセラミックス、ＳｉＣ−ＴｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系、Ａ１₂Ｏ₃−ＴｉＣ、ＴｉＢ₂系、Ａ１₂Ｏ₃−ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂系、Ａ１₂Ｏ₃−ムライト系、Ａ１₂Ｏ₃−Ｔｉ系、Ａ１₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂系、Ａ１₂Ｏ₃−ＳｉＣウィスカー、ムライト−ＺｒＯ₂系、ムライト−β−スポンジューメン系、ＳｉＣ−ＴｉＣ系、ＳｉＣ−ＴｉＢ₂系、ＳｉＣ−Ｓｉ₃Ｎ₄系、ＳｉＣ−ＢＮ系、ＢＮ−ＡｌＮ系、β−サイアロン−炭化ケイ素系などの粒子が適用可能である。

本発明において、被めっき鋼板は冷延鋼板だけでなく脱スケール処理された熱延鋼板であってもよい。

本発明において、溶融めっき金属のめっき方法は公知の方法でよい。溶融金属浴は配した溶融めっき設備も限定されない。全還元方式連続溶融めっき設備や、直火加熱式連続溶融めっき設備などの全ての連続溶融めっき設備に対して本発明を適用できる。

表１に示した成分組成（残部はＦｅ及び不可避不純物）からなる汎用の低炭素Ａｌキルド鋼の板厚０．８ｍｍの冷延鋼板を、無酸化炉および還元加熱炉を備えた連続式溶融めっき設備に装入して、焼鈍、溶融金属めっきを行い、さらに粒子付着工程でめっき表面に粒子を付着させた後、加熱工程で下地の溶融金属めっきの融点以上に加熱して溶融させ、溶融金属めっき層に付着工程で付着させた粒子をめっき皮膜中に分散させた。

溶融金属めっきは、通常の溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いる０．２％Ａｌ−Ｚｎ浴、５％Ａｌ−Ｚｎめっき（ガルファン）、５５％Ａｌ−Ｚｎめっき（ガルバリウム）ならびに、９１％Ａｌ−９％Ｓｉ（Ａｌめっき）浴で実施した。

めっき表面への粒子を付着は、（１）ガスによる粒子粉吹き付け、（２）投射による粒子吹き付け、（３）電気めっき、（４）スラリー塗布のいずれかの方法で行った。各々の条件を以下に記載する。
（１）ガスによる粒子吹き付け（試験材Ｎｏ．１〜３、１３〜１５、２５〜２７）
・粒子種：Ａｌ₂Ｏ₃
・平均粉末粒径：１、５、１０μｍ
・フローレート（噴射口）：３００〜１０００ｇ／分、窒素ガス吹き付け
（２）投射による粒子吹き付け（試験材Ｎｏ．４〜６、１６〜１８、２８〜３０）
・粒子種：ＳｉＯ₂
・平均粉末粒径：１０μｍ
・投射速度（投射口）：１００ｍ／ｓ
・投射距離：５００ｍｍ
・投射量：７．５〜３０ｇ／ｍ²
（３）電気めっき（試験材Ｎｏ．７〜９、１９〜２１、３１〜３３）
・めっき金属：ＳｉＯ₂−Ｚｎ分散めっき
・めっき液：硫酸亜鉛：３００ｇ／Ｌ、硫酸ソーダ：３０ｇ／Ｌ、酢酸ソーダ：１２ｇ／Ｌ、コロイダルシリカ：７０ｇ／Ｌ、硝酸ナトリウム：１．６ｇ／Ｌ、ｐＨ：２
・電流密度：５０Ａ／ｄｍ²
（４）スラリー塗布法（試験材Ｎｏ．１０〜１２、２２〜２４、３４〜３８）
・粒子種：Ａｌ₂Ｏ₃、カーボン顔料、酸化チタン顔料、ベンガラ顔料、紺青顔料、蛍光性顔料
・スラリー：粒子（平均粒径：０．１、１μｍ）を水分散、粒子量１０００ｇ／ｌ
・ロールコーターで塗布乾燥
加熱工程は誘導加熱炉を使用し、合金化処理後の冷却工程は空冷とした。前記で作製しためっき鋼板のめっき皮膜の断面をＳＥＭ観察して、粒子がめっき皮膜中に分散しているものを「分散」と評価し、めっき皮膜中に分散していないものを「非分散」と評価した。

各工程の条件および粒子の分散状態の評価結果を表２および表３に示す。

表２および表３に示されるように、いずれの例でもめっき表面に付着させた粒子は加熱工程後めっき皮膜中に分散しており、溶融めっきするめっき金属に対し、粒子を分散させた溶融分散めっき鋼板が得られている。表２および表３の「粒子分散により向上する特性」の欄に記載されるように、溶融めっき金属種および該溶融金属めっき皮膜中に分散させる粒子の組み合わせに応じて、多様な特性を向上できるようになる。

本発明の製造設備は、溶融分散めっき板を製造する設備として利用することができる。

本発明の製造方法は、めっき層中に分散粒子を混合して存在させる溶融分散めっき板を製造する方法として利用することができる。

従来の溶融めっき板の製造に用いられる溶融めっき板製造設備の要部配置を示す概略断面図である。 本発明の第１発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備の要部を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第１の実施の形態を説明する概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第２の実施の形態を説明する概略断面図である。 本発明の第２発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備の要部を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第３の実施の形態を説明する概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る溶融分散めっき板の製造設備に配置される粒子付着装置の第４の実施の形態を説明する概略断面図である。

符号の説明

１ 板
２ 焼鈍炉
３ スナウト
４ａ めっきポット
４ 溶融金属浴
５ シンクロール
６ ガスワイパー
７ａ、７ｂ 粒子付着装置
７ｃ、７ｄ 粒子吹き付け装置
７ｅ 電気めっき装置
７ｆ 粒子塗布装置
８、８ａ、８ｂ 加熱炉
９、９ａ、９ｂ、９ｃ 冷却装置
１０ａ、１０ｂ 粒子供給装置
１１ ブロワ（粒子吹き付けブロワ）
１２ 粒子供給管
１３ 粒子戻り管
１４ 粒子吹き付けボックス
１５ 吹き付けチャンバー
１６ スリット
１７ 排気チャンバー
１８ スリット
２１ａ、２１ｂ 粒子投射装置
２２ モーター
２３ 遠心ロータ
２４ 粒子
３１ 前処理装置
３２ めっき装置
３３ 水洗乾燥装置
４１ 粉末塗布装置
４２ 乾燥装置
４３ 圧着装置

Claims (12)

1. 溶融金属浴を配し金属板に連続的に溶融めっきを施す溶融めっき金属板の製造設備において、前記溶融金属浴の出側に、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に付着させる付着手段と、金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる手段とを順次配設することを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備。
2. 溶融金属浴を配し金属板に連続的に溶融めっきを施す溶融めっき金属板の製造設備において、前記溶融金属浴の出側に、金属板冷却手段と、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に付着させる付着手段と、金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる手段とを順次配設することを特徴とする溶融分散めっき金属板の製造設備。
3. 前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に吹付ける装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融分散めっき金属板の製造設備。
4. 前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に電気めっきする電気めっき装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融分散めっき金属板の製造設備。
5. 前記付着手段は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布する装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融分散めっき金属板の製造設備。
6. 金属板を溶融金属浴中を通過させて前記金属板に溶融めっき処理を施して、前記金属板の少なくとも１つの表面に溶融めっき層を形成する溶融めっき金属板の製造方法において、
   前記溶融金属浴を通過させた金属板の少なくとも一方の面のめっき表面に、めっき層中に分散させる粒子を付着させる工程と、
   金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる工程と、
   を有することを特徴とする、溶融分散めっき金属板の製造方法。
7. 金属板を溶融金属浴中を通過させて前記金属板に溶融めっき処理を施して、前記金属板の少なくとも１つの表面に溶融めっき層を形成する溶融めっき金属板の製造方法において、
   前記溶融金属浴を通過させた金属板を常温程度にまで冷却する工程と、
   前記金属板の少なくとも一方の面のめっき表面に、めっき層中に分散させる粒子を付着させる付着工程と、
   前記金属板を加熱して、溶融めっき金属と付着させた粒子とを混合させる工程と、
   を有することを特徴とする、溶融分散めっき金属板の製造方法。
8. 前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に吹付けることを特徴とする請求項６または７に記載の溶融分散めっき金属板の製造方法。
9. 前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に電気めっきすることを特徴とする請求項６または７に記載の溶融分散めっき金属板の製造方法。
10. 前記付着工程は、めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布することを特徴とする請求項６または７に記載の溶融分散めっき金属板の製造方法。
11. 前記付着工程は、溶融状態にあるめっき金属表面に前記めっき層中に分散させる粒子を吹付けて付着させることを特徴とする請求項６又は７に記載の溶融めっき合金化処理鋼金属板の製造方法。
12. 前記付着工程は、前記めっき層中に分散させる粒子をめっき金属板に塗布した後、前記粒子をめっき表面に圧着させる圧着工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の溶融めっき合金化処理鋼金属板の製造方法。

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