JP2009221604A - 溶融亜鉛めっき鋼管および溶融亜鉛めっき材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フラックス処理を施した被めっき材を、加熱溶融した溶融亜鉛浴に所定時間浸漬し、引き上げ後、冷却することにより、前記被めっき材の表面に溶融亜鉛めっき皮膜を形成してなる溶融亜鉛めっき材の製造方法において、前記溶融亜鉛浴は、Bi:0.4〜1.5質量%およびPb:0.1質量%以下を含有することを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
図1に示すように、酸洗処理した薄い鋼板1を、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満含有する溶融亜鉛浴2の浴面より所定深さ押し下げた際に鋼板に作用する上向きの力3を評価した。濡れ性が悪ければこの力は大きいものとなり、濡れ性が良ければ低いものとなると考えられるので、これを濡れやすさの指標とし評価を行った。この濡れやすさ指標は数値が大きいほど濡れやすい事を示し、Biの添加量との関係を示したのが図2である。
図2に示すように、Biの添加により浴の濡れ性は向上する事がわかる。すなわち、Pbが抑制された溶融亜鉛浴において、Biを適量含有させれば、被めっき材に対する濡れ性が改善され、Pbの含有量がRoHS指令の範囲内であっても、不めっきを改善できることに想到した。
(1)油分を含むフラックス液にてフラックス処理を施した被めっき材を、加熱溶融した溶融亜鉛浴に所定時間浸漬し、引き上げ後、冷却することにより、前記被めっき材の表面に溶融亜鉛めっき皮膜を形成してなる溶融亜鉛めっき材の製造方法において、前記溶融亜鉛浴は、Bi:0.4〜1.5質量%およびPb:0.1質量%以下含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき材の製造方法。
本発明は、フラックス処理を施した被めっき材を、加熱溶融した溶融亜鉛浴に所定時間浸漬し、引き上げ後、冷却することにより、前記被めっき材の表面に溶融亜鉛めっき皮膜を形成してなる溶融亜鉛めっき材の製造方法において、前記溶融亜鉛浴は、Bi:0.4〜1.5質量%およびPb:0.1質量%以下を含有することを特徴とする。
具体的なその他の含有元素としては、Feが浴温度での飽和濃度以下含有されていても、上記Bi含有量の範囲においては上記効果を妨げるものではない。Fe含有量が高いほど不めっきが改善される傾向にあるが、Fe含有量が検出限界以下であっても、Biが0.4質量%以上含有されていれば不めっきは効果的に抑制できる。
尚、上記成分以外の残部は、Znおよび不可避的不純物からなるのが好ましい。
また、溶融亜鉛浴の組成は、Bi:0.4〜1.5質量%、Pb:0.1質量%以下およびCd:0.01質量%以下を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる組成を有するのが好ましい。さらに、溶融亜鉛浴の組成は、Bi:0.5〜1.5質量%、Pb:0.1質量%以下およびCd:0.01質量%以下を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる組成を有するのが、不めっきを効果的に抑制する点からより好ましい。これらの場合においても、溶融亜鉛浴中のPb含有量を0.002質量%以下および/またはCd含有量を0.0002質量%以下とすれば、環境上の観点からさらに好ましい。
また、めっき表面をきれいにするため、溶融亜鉛浴に所定量のAlを含有させることもできる。所定量のAlを含有することにより、被めっき物を溶融亜鉛浴から引き上げる際にめっき表面に付着する亜鉛酸化物などを少なくすることができ、表面の光沢などをより美しくできることが知られている。本発明者らは、上述した知見に基づき、BiとAlを含有させることにより、上述したように非常にきれいな光沢感をもつものを製造できることを見出した。
具体的には、上記のバッチ式の溶融亜鉛めっきにおいて、Bi:0.6〜1.5質量%、Al:0.02質量%以下およびPb:0.1質量%以下を含有する溶融亜鉛浴を用いるのが好ましい。またこの場合も、加えてCd含有量を0.01質量%以下としても、BiとAl含有量の範囲においては上記効果を妨げるものではない。上記Pb含有量およびCd含有量の範囲は、環境上の観点から、RoHS指令において規定された範囲内のものである。さらなる環境上の観点から、当該溶融亜鉛浴中の、Pb含有量を0.002質量%以下および/またはCd含有量を0.0002質量%以下とすれば、より好ましい浴組成となる。さらに、具体的なその他の含有元素としては、Feが浴温度での飽和濃度以下の範囲で含有されていても、上記BiとAl含有量の範囲においては上記効果を妨げるものではない。
尚、上記成分以外の残部は、Znおよび不可避的不純物からなるのが好ましい。
また、溶融亜鉛浴の組成は、Bi:0.6〜1.5質量%、Al:0.02質量%以下、Pb:0.1質量%以下およびCd:0.01質量%以下を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる組成を有するのが好ましい。さらに、この場合においても、溶融亜鉛浴中のPb含有量を0.002質量%以下および/またはCd含有量を0.0002質量%以下とすれば、環境上の観点からさらに好ましい。
また、実施に用いた酸洗液およびフラックス液は鋼管のめっきにより汚れた状態のもので処理する事を再現するため、それぞれ、実際の鋼管めっきラインの酸洗槽、およびフラックス処理槽の被めっき物である鋼管が浸漬される部分より採取したもの、およびそれの分析結果に模して擬似的に不純物入りのものを実験室にて作製したものを使用した。
試料No.1−1〜1−14は、試験材として、表1に示す呼び径50Aの大きさで20cmの長さに切り出した鋼管AまたはBを被めっき材とした。これら鋼管を表2に示す酸洗液ロに浸漬し、目視で表面のスケールがおちるまで放置した。その後、水洗し、表3に示すフラックス液ニに浸漬し、引き上げ後、100℃の熱風オーブン内で乾燥した。これら鋼管を、所定の浴温・浴組成の溶融亜鉛浴に、所定時間浸漬し引き上げた。引き上げ時に鋼管外面を円周状にエアーで吹き、引き上げ後30秒空気中に放置した後、水冷し評価用のサンプルを得た。
また、溶融亜鉛浴を作製するに際して用いた亜鉛は電解亜鉛地金であり、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満のものである。
試料No.2−1〜2−14は、試験材として、表1に示す呼び径50Aの大きさで20cmの長さに切り出した鋼管AまたはBを被めっき材とした。これら鋼管を表2に示す酸洗液イに浸漬し、目視で表面のスケールがおちるまで放置した。その後、水洗し、表3に示すフラックス液ハに浸漬し、引き上げ後、100℃の熱風オーブン内で乾燥した。これら鋼管を、所定の浴温・浴組成の溶融亜鉛浴に、所定時間浸漬し引き上げた。引き上げ時に鋼管外面を円周状にエアーで吹き、引き上げ後30秒空気中に放置した後、水冷し評価用のサンプルを得た。
また、溶融亜鉛浴を作製するに際して用いた亜鉛は電解亜鉛地金であり、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満のものである。
試料No.3−1〜3−4は、試験材として、表1に示す呼び径50Aの大きさで20cmの長さに切り出した鋼管AまたはBを被めっき材とした。これら鋼管を表2に示す酸洗液イに浸漬し、目視で表面のスケールがおちるまで放置した。その後、水洗し、表3に示すフラックス液ホに浸漬し、引き上げ後、100℃の熱風オーブン内で乾燥した。これら鋼管を、所定の浴温・浴組成の溶融亜鉛浴に、所定時間浸漬し引き上げた。引き上げ時に鋼管外面を円周状にエアーで吹き、引き上げ後30秒空気中に放置した後、水冷し評価用のサンプルを得た。
また、溶融亜鉛浴を作製するに際して用いた亜鉛は電解亜鉛地金であり、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満のものである。
試料No.4−1〜4−4は、試験材として、表1に示す呼び径50Aの大きさで20cmの長さに切り出した鋼管AまたはBを被めっき材とした。これら鋼管を表2に示す酸洗液イに浸漬し、目視で表面のスケールがおちるまで放置した。その後、水洗し、表3に示すフラックス液ヘに浸漬し、引き上げ後、100℃の熱風オーブン内で乾燥した。これら鋼管を、所定の浴温・浴組成の溶融亜鉛浴に、所定時間浸漬し引き上げた。引き上げ時に鋼管外面を円周状にエアーで吹き、引き上げ後30秒空気中に放置した後、水冷し評価用のサンプルを得た。
また、溶融亜鉛浴を作製するに際して用いた亜鉛は電解亜鉛地金であり、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満のものである。
目視観察により不めっき、つまり、めっきされていない部分について評価した。
不めっき箇所が全くないものを「◎」、肉眼でようやく認められる直径1mm以内の不めっきが3箇所以下のものを「〇」、直径1mm以内の不めっきが4箇所以上、もしくは直径1mm超えから2mm以下の不めっきが8箇所以下のものを「△」、前記△よりもひどい不めっきがある場合は「×」、とした。
また、JIS H0401に規定される方法に準拠して、めっき部分を塩酸で溶解する前後の質量差よりめっき付着量を測定し、目付け量を算出した。
試料No.5−1〜5−7は、試験材として、表1に示す呼び径50Aの大きさで20cmの長さに切り出した鋼管AまたはBを被めっき材とした。これら鋼管を表2に示す酸洗液イに浸漬し、目視で表面のスケールがおちるまで放置した。その後、水洗し、表8に示すフラックス液ヘに浸漬し、引き上げ後、100℃の熱風オーブン内で乾燥した。これら鋼管を、所定の浴温・浴組成の溶融亜鉛浴に、所定時間浸漬し引き上げた。引き上げ時に鋼管外面を円周状にエアーで吹き、引き上げ後30秒空気中に放置した後、水冷し評価用のサンプルを得た。また、溶融亜鉛浴を作製するに際して用いた亜鉛は電解亜鉛地金であり、Pb:0.0012質量%、Cd:0.0002質量%未満のものである。
評価は、鋼管の外面について行い、両端から1cmの範囲は評価対象から外した。目視観察により不めっき、つまり、めっきされていない部分について評価した。不めっき箇所が全くないものを「◎」、肉眼でようやく認められる直径1mm以内の不めっきが3箇所以下のものを「〇」、直径1mm以内の不めっきが4箇所以上、もしくは直径1mm超えから2mm以下の不めっきが8箇所以下のものを「△」、前記△よりもひどい不めっきがある場合は「×」、とした。さらに、外面めっき部の色味と光沢感を、目視にて評価した。光沢感については、非常に良好のもの(ピカピカしている)を「◎」、やや光沢感に劣るものを「○」、若干くすんでいるものを「△」、全く光沢感がないものを「×」とした。
また、JIS H0401に規定される方法に準拠して、めっき部分を塩酸で溶解する前後の質量差よりめっき付着量を測定し、目付け量を算出した。
表8に試料No.5−1〜5−7および参考のための試料No.2−2の評価を示す。なお、表8の溶融亜鉛浴の組成は、含有元素のみを示し、残部はZnおよび不可避的不純物を示している。
また、グループ5に見られるように、Alを0.005〜0.02質量%含有する浴では、Biを0.6〜1.5質量%含有することにより不めっきが抑制され、かつ表面が銀白色で非常に光沢感のあるきれいなめっきが得られることがわかる。
2 溶融亜鉛浴
3 鋼板に作用する上向きの力
Claims (10)
- 油分を含むフラックス液にてフラックス処理を施した被めっき材を、加熱溶融した溶融亜鉛浴に所定時間浸漬し、引き上げ後、冷却することにより、前記被めっき材の表面に溶融亜鉛めっき皮膜を形成してなる溶融亜鉛めっき材の製造方法において、
前記溶融亜鉛浴は、Bi:0.4〜1.5質量%およびPb:0.1質量%以下含有することを特徴とする溶融亜鉛めっき材の製造方法。 - 前記フラックス液に含まれる油分は、0.15質量%以下である請求項1に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記溶融亜鉛浴中のBi含有量は、0.5質量%以上である請求項1または2に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記溶融亜鉛浴は、Bi:0.6質量%以上およびAl:0.02質量%以下含有する請求項1、2または3に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記溶融亜鉛浴中のPb含有量は、0.002質量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記溶融亜鉛浴の温度は435〜475℃である請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記被めっき材は、鋼管である請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記鋼管は、外径が10〜700mmの炭素鋼管である請求項7に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 前記油分は、造管油である請求項7または8に記載の溶融亜鉛めっき材の製造方法。
- 請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法により製造されることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管。
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