JP2013221196A

JP2013221196A - Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋及び製造方法

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Publication number: JP2013221196A
Application number: JP2012094635A
Authority: JP
Inventors: Yosaku Ikeo; 陽作池尾; Tetsuro Matsushita; 哲郎松下; Yasuhiko Inoue; 泰彦井上; Atsumichi Kushibe; 淳道櫛部; Takatoshi Ogawa; 孝寿小川; Hideaki Tsuji; 英朗辻
Original assignee: Denso Corp; Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: JP5961433B2

Abstract

【課題】めっきの付着量を十分に得ることができ、素地の鋼材が熱歪みの影響を受けることが無く、不めっきを防止でき、めっき層の不均一を防止でき、更に、めっき層の剥離や割れを防止できて、耐久性の高いＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋と、その製造方法を提供すること。
【解決手段】鉄筋を、Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬する。
【選択図】図１

Description

本発明は、腐食性環境で長期にわたって強度と耐久性を発揮できる鉄筋コンクリートが得られるＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋と、その製造方法に関する。

鉄筋コンクリートは、コンクリートに用いられるセメントが、Ｃａ等のアルカリ土類金属のイオンやＮａやＫ等のアルカリ金属のイオンを含有していることから、強いアルカリ性を呈する。このコンクリート中のアルカリ成分によって鉄筋の表面に不動態皮膜が形成され、鉄筋が防食されることから、鉄筋コンクリートは長期にわたって強度と耐久性を発揮できる。

しかしながら、海洋や海岸の周辺のような塩化物イオン濃度が高い環境では、塩化物イオンがコンクリートに浸透し、鉄筋の表面の不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、鉄筋コンクリートが劣化して、コンクリート構造物の寿命が短くなることが問題となっている。

また、近年はコンクリート用の骨材の入手事情が悪化し、海砂を洗浄して骨材として使用せざるを得ない場合がある。洗浄した海砂を骨材に用いた鉄筋コンクリートは、塩分を完全に除去することが困難であるので、塩分を含まない骨材を用いた鉄筋コンクリートと比較して、鉄筋の腐食が進みやすく、耐久性が低下しやすい可能性がある。

鉄筋コンクリートの耐久性を高める手段として、溶融Ｚｎめっきを施した溶融Ｚｎめっき鉄筋を用いることが提案されている。溶融Ｚｎめっき鉄筋は、予め被覆を設けない鉄筋と比較して優れた耐食性を有するので、鉄筋コンクリートの耐久性の向上に有効であるとされている。

しかしながら、溶融ＺｎめっきのＺｎは塩化物イオンにより溶解するので、塩化物イオン濃度の高い環境では、鉄筋に施した溶融Ｚｎめっきがコンクリート中に浸透した塩化物イオンにより劣化し、防食機能が比較的短時間で失われる。また、溶融ＺｎめっきのＺｎは、コンクリート中のアルカリ成分によって溶解する。したがって、溶融Ｚｎめっき鉄筋は、塩化物イオン濃度の高い環境では、鉄筋コンクリートの耐久性を十分に向上することができない。

そこで、鉄筋コンクリートの耐久性を向上するため、溶融Ｚｎめっきよりも耐食性の高いＺｎ−Ａｌ合金めっきを鉄筋に施すことが考えられる。しかしながら、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきでは、素地の鋼材とめっき層の間に合金を形成する反応が抑制されるので、めっき付着量が溶融Ｚｎめっきよりも少ない。したがって、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきは、表面の劣化が開始して鋼材が露出するまでにかかる時間が溶融Ｚｎめっきと大差なく、よって、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの被膜全体としての耐食性は、溶融Ｚｎめっきと比較して必ずしも高いとはいえない。

Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの十分な付着量を得るために、実質的にＺｎ単体の溶融Ｚｎめっき浴で処理した後、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき浴で処理する２浴法が有効であることが知られている。しかしながら、溶融Ｚｎめっき浴とＺｎ−Ａｌ合金めっき浴による２浴法は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長である所謂やけや、やけに起因するＺｎ−Ａｌ合金層の剥離が生じる問題がある。

このような問題を解決するため、特開平４−１６０１４３号公報（特許文献１）には、２浴法によるＺｎ−Ａｌ合金めっき方法として、Ｎｉを０．０３重量％含む溶融Ｚｎめっき浴で処理をした後、Ａｌを３〜１０重量％含む溶融Ｚｎめっき浴で処理をする方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１の方法によるＺｎ−Ａｌ合金めっきは、付着量が３５０〜４３０ｇ／ｍ^２程度しか得られないので、塩化物イオン濃度の高い環境における耐食性が不十分である。

なお、ＪＩＳＨ８６４１のＨＤＺ５５では、腐食環境において溶融Ｚｎめっきに求められる付着量が５５０ｇ／ｍ^２以上であることが規定されており、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきが上記付着量を超えれば、溶融Ｚｎめっきよりも高い耐食性を有するといえる。

特開平４−２８０９５２号公報（特許文献２）には、１浴法によるＺｎ−Ａｌ合金めっき方法として、Ａｌを３〜１０重量％、Ｎｉを０．０１〜０．１０重量％含み、残部がＺｎと不可避的不純物からなるＺｎ−Ａｌ合金めっき浴を使用し、浴温４９０〜６００℃で処理をする方法が開示されている。このめっき方法は、従来の１浴法よりも付着量を増大させるために浴温を高くすると共に、めっきの過剰付着を抑制するために、Ｎｉをめっき浴に添加している。これにより、従来の１浴法では２００ｇ／ｍ^２程度の付着量しか得られなかったところ、２浴法で得られる３００ｇ／ｍ^２よりも多い３５０〜４４０ｇ／ｍ^２の付着量を得ようとしている。

しかしながら、特許文献２の方法によるＺｎ−Ａｌ合金めっきの付着量は、腐食環境で溶融Ｚｎめっきに求められる付着量の５５０ｇ／ｍ^２よりも少ないので、腐食環境下における耐食性が十分であるとはいえない。また、このめっき方法は、浴温が比較的高いため、鋼材に熱歪みの影響を与える恐れがある。更に、浴温の高さに起因するめっき作業の環境悪化や、燃料コストの増大や、めっき槽の寿命短縮の問題がある。

特開平７−２３３４５８号公報（特許文献３）には、１浴法によるＺｎ−Ａｌ合金めっき方法として、Ａｌを２〜２０重量％、Ｎｉ及びＣｏの内から選ばれた１種又は２種の成分を合計で０．００５〜２．０重量％含み、残部がＺｎと不可避的不純物からなるＺｎ−Ａｌ合金めっき浴を使用し、浴温４３０〜５００℃で処理をする方法が開示されている。このめっき方法は、５００℃以下の比較的低い浴温により、鋼材に対する熱歪みの影響を抑制しながら、比較的多い付着量を得ようとしている。

しかしながら、特許文献３のＺｎ−Ａｌ合金めっき方法は、１浴法であるため、めっき浴に比較的高濃度で存在するＡｌによってＦｅとＺｎの合金反応が抑制され、鋼材の表面にＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層が十分に形成されず、不めっき部分が生じやすいという問題がある。また、めっきの冷却速度が５℃／ｓｅｃ以上とされており、この冷却速度は連続式のめっき処理工程では実現できるが、バッチ式のめっき処理工程では実現は困難である。

特開２００４−８３９５０号公報（特許文献４）には、鋼材にＺｎめっきを施して凝固させた後、このＺｎめっき層が溶融状態になり得る温度まで加熱し、次いで、Ｚｎめっきが施された鋼材の表面に４２０〜６５０℃のＺｎ−Ａｌ合金溶湯を注ぎかけることにより、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施す方法が記載されている。このめっき方法は、めっき槽の大きさにより、めっきを施す鋼材の大きさに制限が生じることが無く、また、Ｚｎ−Ａｌ合金浴のための槽が不要となる利点がある。

特開平４−１６０１４３号公報特開平４−２８０９５２号公報特開平７−２３３４５８号公報特開２００４−８３９５０号公報

しかしながら、特許文献４のＺｎ−Ａｌ合金めっき方法は、溶融状態のＺｎめっき層の表面にＺｎ−Ａｌ合金溶湯を注ぎかけるので、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき層の厚みが不均一になりやすいという問題がある。

ところで、鉄筋は、鉄筋コンクリート構造物の構築過程で、配筋のために曲げ加工を受けることが多い。めっきが施された鉄筋が曲げ加工を受ける場合、素地の鋼材とめっき層の間の合金層の厚みが不均一であると、めっき層の割れや剥離が生じる恐れがある。例えば、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきが施された鉄筋は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の部分的な異常成長である所謂やけが存在すると、やけ部分の表面にＺｎ−Ａｌ層が形成されにくいだけでなく、合金層の厚みが不均一になる。したがって、鉄筋が曲げ加工を受けた場合に、やけ部分のＺｎ−Ａｌ層に割れや剥離が生じる恐れがある。めっき層の割れや剥離は、鉄筋の早期の腐食を招き、鉄筋コンクリートの耐久性を大きく損なうこととなる。

そこで、本発明の課題は、めっきの付着量を十分に得ることができ、素地の鋼材が熱歪みの影響を受けることが無く、不めっきを防止でき、めっき層の不均一を防止でき、更に、めっき層の剥離や割れを防止できて、耐久性の高いＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋と、その製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は以下の内容を要旨とする。
（１）Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬して製造され、５５０ｇ／ｍ^２以上のめっき付着量を有することを特徴とするＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋。

（２）鉄筋を、Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬することを特徴とするＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋の製造方法。

本発明によれば、溶融Ｚｎめっきと同等の付着量を得ることができ、素地の熱歪みの影響が少なく、不めっきを防止でき、均一な厚みのめっき層を得ることができ、更に、めっき層の剥離や割れを防止できて、耐久性の高いＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋を製造できる。その結果、このＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋を用いることにより、洗浄した海砂等を骨材として用いた場合に塩分が残留していても、耐久性の高い鉄筋コンクリートを得ることができ、また、腐食性環境においても長寿命の鉄筋コンクリート構造物を得ることができる。

実施例１のめっきの付着状態を表す写真である。比較例１のめっきの付着状態を表す写真である。比較例２のめっきの付着状態を表す写真である。比較例３のめっきの付着状態を表す写真である。比較例４のめっきの付着状態を表す写真である。めっきが付着する前の鉄筋の表面の状態を表す写真である。コンクリート試験体の縦断面図である。コンクリート試験体の横断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋の製造方法では、まず、鉄筋を、Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬する。この第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬する。

上記第１のめっき浴により、鉄筋の表面に均一な厚みのＦｅ−Ｚｎ合金層と単体Ｚｎ層が形成され、均一な厚みの溶融Ｚｎめっき被膜が形成される。この第１のめっき浴により、通常の溶融Ｚｎめっき被膜と同様の５５０ｇ／ｍ^２の付着量が得られる。次いで、第２のめっき浴により、鉄筋の素地側から表面に向かって順に、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層とＺｎ−Ａｌ層が形成されて、均一な厚みのＺｎ−Ａｌ系合金めっき被膜が形成される。上記第１のめっき浴と第２のめっき浴により形成されるＺｎ−Ａｌ系合金めっき被膜は、一般的な溶融Ｚｎめっき被膜と同様の５５０ｇ／ｍ^２の付着量が得られるので、高耐久性のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋が得られる。その結果、このＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋を用いることにより、洗浄した海砂を骨材に用いた場合に塩分が残留しても、耐久性の高い鉄筋コンクリートを得ることができ、また、腐食性環境においても長寿命の鉄筋コンクリート構造物を得ることができる。

第１のめっき浴は、０．０１〜０．１重量％のＮｉにより、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長である所謂やけを抑制することができ、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の厚みを均一にすることができる。その結果、やけによる第２のめっき浴におけるめっきの成長不良を防止できて、めっき層の剥離や、めっき表面のくすみを防止することができる。ここで、第１のめっき浴のＮｉの含有量が０．０１重量％未満であると、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長の抑制効果が不十分となる。一方、第１のめっき浴のＮｉの含有量が０．１重量％よりも大きいと、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長の抑制効果が頭打ちとなると共に、Ｎｉがめっき浴中のＦｅ等と反応して金属間化合物が形成され、この金属間化合物の凝集物が、鉄筋をめっき浴から引き上げる際に付着し、めっきの外観不良の原因となる。

また、第１のめっき浴の０．００１〜０．０１重量％のＡｌにより、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長、所謂やけを抑制することができ、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の厚みを均一にすることができる。その結果、やけによる第２のめっき浴におけるめっきの成長不良を防止できて、めっき層の剥離や、めっき表面のくすみを防止することができる。ここで、第１のめっき浴のＡｌの含有量が０．００１重量％未満であると、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の異常成長の抑制効果が不十分となる。一方、第１のめっき浴のＡｌの含有量が０．０１重量％よりも大きいと、ＦｅとＺｎの合金反応が阻害され、不めっき部が生じる可能性がある。

また、第１のめっき浴の浴温が４２０〜４９０℃であるので、鉄筋に熱歪みが生じる不都合を防止できて、鉄筋の熱歪みに起因するめっき層の割れを防止できる。更に、めっき作業の環境を良好にでき、めっき浴の燃料コストを低廉にでき、めっき槽の高温による傷みを防止できる。ここで、第１のめっき浴の浴温が４９０℃よりも高いと、熱歪みの影響が大きくなり、めっき鉄筋に歪みが生じる不都合や、めっき層の割れの不都合が生じる可能性がある。更に、めっき作業の環境の悪化や、めっき浴の燃料コストの増大や、めっき槽の寿命の短縮等の問題が生じる可能性がある。一方、第１のめっき浴の浴温が４２０℃よりも低いと、めっき浴の粘性が増大してたれが生じ、めっき層の厚みの不均一や外観不良等の問題が生じる可能性がある。

第２のめっき浴は、４〜２０重量％のＡｌにより、Ｚｎよりも耐食性の高いＺｎ−Ａｌめっき層を形成する。ここで、第２のめっき浴のＡｌの含有量が、４重量％未満であると、耐食性の向上が不十分となる。一方、第２のめっき浴のＡｌの含有量が、２０重量％よりも大きいと、耐食性の向上の効果が頭打ちとなり、耐食性を更に向上させることが困難となる。また、Ａｌの含有量が、２０重量％よりも大きいと、めっき浴の融点が高くなるので浴温を上昇させる必要があり、熱歪みの影響が大きくなり、めっき鉄筋に歪みが生じる不都合や、めっき層の割れの不都合が生じる可能性がある。更に、めっき作業の環境の悪化や、めっき浴の燃料コストの増大や、めっき槽の寿命の短縮等の問題が生じる可能性がある。更に、めっき浴の熱により鉄筋が焼きなまされ、鉄筋の機械的性質が劣化するおそれがある。

第２のめっき浴は、０．０１〜０．１重量％のＮｉにより、第１のめっき浴で鉄筋の素地の表面に形成されたＦｅ−Ｚｎ合金層にＡｌの拡散を助長し、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層の形成を促すことができ、その結果、めっき付着量を効果的に増大することができる。ここで、第２のめっき浴のＮｉの含有量が０．０１重量％未満であると、Ｆｅ−Ｚｎ合金層へのＡｌの拡散効果が不十分となる。一方、第２のめっき浴のＮｉの含有量が０．１重量％よりも大きいと、Ｆｅ−Ｚｎ合金層へのＡｌの拡散効果が頭打ちとなると共に、Ｎｉがめっき浴中のＦｅ等と反応して金属間化合物が形成され、この金属間化合物の凝集物が、鉄筋をめっき浴から引き上げる際に付着し、めっきの外観不良の原因となる。

また、第２のめっき浴がＮｉを含むことにより、めっき浴の粘性を効果的に下げることができるので、めっきの過大な付着を防止することができると共に、たれを防止できて、たれの除去等の仕上げの手間を削減でき、また、めっきの良好な外観を得ることができる。

また、第２のめっき浴の浴温が４２０〜４９０℃であるので、鉄筋に熱歪みが生じる不都合を防止できて、鉄筋の熱歪みに起因するめっき層の割れを防止できる。更に、めっき作業の環境を良好にでき、めっき浴の燃料コストを低廉にでき、めっき槽の高温による傷みを防止できる。ここで、第２のめっき浴の浴温が４９０℃よりも高いと、熱歪みの影響が大きくなり、めっき鉄筋に歪みが生じる不都合や、めっき層の割れの不都合が生じる可能性がある。更に、めっき作業の環境の悪化や、めっき浴の燃料コストの増大や、めっき槽の寿命の短縮等の問題が生じる可能性がある。一方、第２のめっき浴の浴温が４２０℃よりも低いと、めっき浴の粘性が増大してたれが生じ、めっき層の厚みの不均一や外観不良等の問題が生じる可能性がある。

本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋は、上記製造方法で製造されたものであり、めっき付着量が５５０ｇ／ｍ^２以上である。

本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋によれば、ＪＩＳＨ８６４１のＨＤＺ５５により腐食環境で溶融Ｚｎめっきに求められる付着量である５５０ｇ／ｍ^２以上のめっき付着量を、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっきにより実現できる。したがって、腐食環境においても高い耐久性を発揮できる。その結果、例えば海砂等を洗浄して骨材として用いた場合に塩分が残留していても、耐久性の高い鉄筋コンクリートを得ることができ、また、腐食性環境においても長寿命の鉄筋コンクリート構造物を得ることができる。

なお、めっき付着量は、鉄筋に形成された凹凸によるコンクリートとの噛み合い効果が低下する不都合を防止するために、８００ｇ／ｍ^２以下であるのが好ましい。

本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋の製造方法によりめっきが形成される鉄筋は、異型鉄筋であるのが好ましい。

異型鉄筋は、鉄筋の表面に形成された凹凸がコンクリートと噛み合うことにより、コンクリートに対する付着強度を発揮する。異型鉄筋に溶融めっきを施すと、めっき液の表面張力により、鉄筋の凹凸の表面に、軸方向断面において丸みを帯びた凹凸のめっき層が形成される。めっき層の丸みを帯びた凹凸は、鉄筋の凹凸と比較してコンクリートとの噛み合い強度が低いので、めっき鉄筋のコンクリートに対する付着強度が低下する不都合が生じる。ここで、本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋の製造方法は、第２のめっき浴にＮｉを含むことにより、めっき浴の粘性を効果的に抑制できるので、異型鉄筋の表面に形成するＺｎ−Ａｌ系合金めっきの表面を、丸みの少ない凹凸にできる。その結果、コンクリートに対して十分な付着強度を発揮できるＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋が得られる。

なお、本発明において、被めっき材である鉄筋は異型鉄筋に限定されず、丸鋼や、他の鋼材でもよい。本発明のＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋は、鉄筋の種類は限定されない。

以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
試験体として、ＪＩＳＧ３１１２（鉄筋コンクリート用鋼棒）に規定されるＤ１３及びＤ１６の異型鋼棒（ＳＤ２９５Ａ）を用いた。めっきの前処理として、試験体を６０℃の１２％のＮａＯＨ水溶液に１０分間浸漬して脱脂を行い、水洗いを行った後、１５％のＨＣｌ溶液に３０分間浸漬して酸洗いを行った。この後、水洗いを行った後、フラックス液（株式会社長井製薬所製のナガフラックスＦＣ）に１分間浸漬し、フラックス液から引き揚げた後、自然乾燥させた。

（実施例１）
試験体を、Ａｌが０．００５重量％，Ｎｉが０．０５重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４４０℃の第１のめっき浴に９０秒間浸漬した。試験体を、第１のめっき浴から引き上げた後、Ａｌが１０重量％，Ｎｉが０．０５重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４６０℃の第２のめっき浴に９０秒間浸漬した。

（比較例１）
第２のめっき浴を有しないめっき方法により、試験体のめっきを行った。通常の溶融亜鉛めっきに相当する例である。すなわち、試験体を、Ａｌが０．００５重量％，Ｎｉが０．０５重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４４０℃のめっき浴に９０秒間浸漬した。

（比較例２）
第１及び第２のめっき浴にＮｉを有しないめっき方法により、試験体のめっきを行った。すなわち、試験体を、Ａｌが０．００５重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４４０℃の第１のめっき浴に９０秒間浸漬した。第１のめっき浴から引き上げた試験体を、Ａｌが１０重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４６０℃の第２のめっき浴に９０秒間浸漬した。

（比較例３）
第２のめっき浴にＮｉを有しないめっき方法により、試験体のめっきを行った。すなわち、試験体を、Ａｌが０．００５重量％，Ｎｉが０．０５重量％、残部がＺｎからなり、浴温が４４０℃の第１のめっき浴に９０秒間浸漬した。第１のめっき浴から引き上げた試験体を、Ａｌが１０重量％，残部がＺｎからなり、浴温が４６０℃の第２のめっき浴に９０秒間浸漬した。

（比較例４）
Ａｌの含有割合が大きい第２のめっき浴を用いためっき方法により、試験体のめっきを行った。すなわち、試験体を、Ａｌが０．００５重量％，Ｎｉが０．０５重量％、残部がＺｎからなり、浴温が４４０℃の第１のめっき浴に９０秒間浸漬した。第１のめっき浴から引き上げた試験体を、Ａｌが２１重量％，Ｎｉが０．０５重量％、残部がＺｎからなり、浴温が４７０℃の第２のめっき浴に９０秒間浸漬した。

上記実施例１及び比較例１乃至４の試験片について、表面状態の目視観察と、めっきの付着量の測定を行った。付着量の測定は、ＪＩＳＨ０４０１（溶融亜鉛めっき試験方法）における間接法に準拠した。すなわち、めっき処理をした試験体の重量を測定した後、塩酸でめっき被膜を溶解して除去し、再び重量を測定して、これら測定した重量の差をめっき付着量とした。表面状態の目視観察と、めっき付着量の測定の結果は、表１に示すとおりである。

表１から明らかなように、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋は、Ｄ１３及びＤ１６のいずれも、比較例１のＺｎめっき鉄筋と同等のめっき付着量が得られる。図１は、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋におけるめっきの付着状態を表す写真であり、図６は、めっきが付着する前の鉄筋の表面の状態を表す写真である。図１と図６から分かるように、実施例１によれば、均一かつ滑らかな表面状態のＺｎ−Ａｌ合金めっきが得られる。第１及び第２のめっき浴にＮｉを有しない比較例２と、第２のめっき浴にＮｉを有しない比較例３は、Ｄ１３及びＤ１６のいずれも、比較例１のＺｎめっき鉄筋よりも、めっき付着量が少なかった。また、比較例２のＤ１３及びＤ１６と比較例３のＤ１６は、表面状態に一部ざらつきが生じた。図２は、比較例１の溶融Ｚｎめっき鉄筋の表面状態を表す写真であり、図３は、比較例２のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋の表面状態を表す写真であり、図４は、比較例３のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋の表面状態を表す写真であり、いずれのＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋も、表面状態の一部にざらつきが観察される。第２のめっき浴のＡｌの含有割合が大きい比較例４は、Ｄ１３及びＤ１６のいずれも、めっき付着量について、ＪＩＳＨ８６４１のＨＤＺ５５により腐食環境で溶融Ｚｎめっきに求められる最低量の５５０ｇ／ｍ^２が得られたが、表面状態に凹凸やざらつきが生じた。図５は、比較例４のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋の表面状態を表す写真であり、表面状態の凹凸やざらつきが観察される。これは、第２のめっき浴のＡｌの含有割合の大きさと、浴温の低さにより、不めっき部分が発生したこと、及び、めっき浴の粘性が増大してたれが生じたことが原因である。

めっき鉄筋のＺｎが、コンクリート中でアルカリ成分から受ける影響を確認するため、アルカリ浸漬試験を行った。アルカリ浸漬試験は、水酸化カルシウムを主成分とし、水酸化ナトリウムでｐＨを１３に調整すると共に温度を４０℃に維持したアルカリ溶液に、実施例１及び比較例１乃至４のＤ１３の試験体を２８日間浸漬した。この後、アルカリ溶液から引き上げた試験体について、腐食生成物を除去した後に、重量の減少量を測定した。重量の減少量は、表２に示すとおりである。

表２から分かるように、比較例１のＺｎめっき鉄筋が、重量の減少量が最も多く、アルカリ成分に対する耐久性が最も低いといえる。一方、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋が、重量の減少量が最も少なく、アルカリ成分に対する耐久性が最も高いといえる。

めっき鉄筋に曲げ加工を行った場合のめっき被膜の割れや剥離に対する耐久性を確認するため、めっき鉄筋の曲げ試験を行った。曲げ試験は、ＪＩＳＺ２２４８（金属材料曲げ試験方法）に準拠した押曲げ法に従って行った。試験体の曲げ角度は１８０°とした。曲げ試験に用いる押金具としては、Ｄ１６の鉄筋については、先端部の直径が、鉄筋の公称直径である１５．９ｍｍの６倍の９５．４ｍｍの押金具を使用した。Ｄ１３の鉄筋については、先端部の直径が、鉄筋の公称直径である１２．７ｍｍの６倍の７６．２ｍｍの押金具を使用した。曲げ試験を行った試験体の評価は、目視による曲げ部の外観観察により行った。評価の結果は表３に示すとおりである。

表３に示すように、比較例１では、曲げ部分の全体に０．１〜０．４ｍｍ幅の数本のひび割れが生じると共に、数箇所の剥離が生じた。実施例１では、ひび割れも剥離も生じなかった。

めっき鉄筋を用いたコンクリート試験体について、腐食促進試験を行った。腐食促進試験は、社団法人日本コンクリート工学協会発行の「コンクリート構造物の腐食・防食に関する試験方法ならびに規準（案）」に準じた。すなわち、図７の縦断面図及び図８の横断面図に示す鉄筋コンクリート試験体１を、異型鋼棒を用いて作製した。この鉄筋コンクリート試験体１を、コンクリート打設の後、一定の養生を行い、湿潤過程と乾燥過程を繰り返す腐食推進環境に置いて腐食促進試験を行った。腐食促進試験の後、鉄筋をコンクリートから取り出し、腐食面積率を算出した。腐食面積率は、日本コンクリート工学協会発行の「コンクリート構造物の腐食・防食に関する試験方法ならびに規準（案）」に記載された方法により算出した。

鉄筋コンクリート試験体１は、１００ｍｍの直径と２００ｍｍの高さの円筒形であり、２つの鉄筋２を２０ｍｍのかぶり厚ｄ１でコンクリート３中に埋設した。鉄筋２の端部のかぶり厚ｄ２は２５ｍｍである。鉄筋コンクリート試験体１の鉄筋２としては、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋と、比較例１乃至４のめっき鉄筋と、比較例５として、めっきを施さない普通鉄筋を用いた。鉄筋コンクリート試験体１のコンクリート３は、土木学会発行の「コンクリート標準示方書」に定められた普通鉄筋の発錆限界塩分量である１．２（ｋｇ／ｍ^３）の塩化物を添加したコンクリートと、普通鉄筋の発錆限界塩分量の１０倍の１２（ｋｇ／ｍ^３）の塩化物を添加したコンクリートを用いた。また、コンクリートが中性化した場合の腐食状態を確認するため、上記鉄筋２及びコンクリート３で作製した鉄筋コンクリート試験体１について、封緘養生を行ったものと、養生後に中性化処理を施したものとについて、腐食促進試験を行った。中性化処理は、促進中性化試験装置を用いて、温度が２０±２℃、湿度が６０±５％、炭酸ガス濃度が１５．０±０．２％の環境に、コンクリート３の表面から約２０ｍｍの深さまで中性化が進行するまで鉄筋コンクリート試験体１を静置した。腐食促進試験は、温度が４０±２℃及び湿度が９５±５％の環境が３日間継続する湿潤過程と、温度が４０±２℃及び湿度が２５±５％の環境が４日間継続する乾燥過程とを１サイクルとし、この湿潤過程及び乾燥過程を４５サイクル繰り返して鉄筋の腐食を促進した。腐食促進試験後の鉄筋の腐食面積率は、表４に示すとおりである。

表４から分かるように、鉄筋コンクリート試験体に中性化処理を行った場合と、中性化処理を行わなかった場合のいずれも、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋の腐食面積率が最も小さい。特に、１２ｋｇ／ｍ^３の塩化物を含むコンクリート中において、実施例１のＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋の腐食面積率が他のいずれの鉄筋よりも少なく、よって、腐食環境に置かれる鉄筋コンクリートに用いた場合に、鉄筋コンクリートの耐久性を効果的に高めることができる。

（実施例２）
Ｄ１３及びＤ１６の異型鋼棒の試験体を、組成及び浴温が異なる複数の条件の第１のめっき浴と第２のめっき浴に浸漬して得たＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋について、めっき付着量の測定と、表面状態の目視観察を行った。実施例２のめっき浴の組成及び浴温は、第１のめっき浴が、Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の範囲内に設定した。また、第２のめっき浴が、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の範囲内に設定した。組成と浴温の全ての条件は、表５に示すとおりである。全ての条件の試験体に関するめっき付着量の測定結果と、表面状態の目視観察結果は、表５に示すとおりである。

表５における評価は、表面状態の目視観察の結果であり、「良」はめっき表面の全面が均一かつ滑らかであり、「可」はめっき表面の一部にざらつきが存在する程度である。表５から明らかなように、本発明の範囲内の組成及び浴温の第１のめっき浴と第２のめっき浴を用いることにより、溶融Ｚｎめっきと同等の付着量が得られると共に、不めっきや剥離や割れの無いＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋が得られる。

（比較例６）
Ｄ１３及びＤ１６の異型鋼棒の試験体を、組成と浴温が異なる複数の条件の第１のめっき浴と第２のめっき浴に浸漬して得たＺｎ−Ａｌ合金めっき鉄筋について、めっき付着量の測定と、表面状態の目視観察を行った。比較例６のめっき浴の組成及び浴温は、第１又は第２のめっき浴に関して、Ａｌの割合と、Ｎｉの割合と、浴温とのいずれかが、実施例２の数値範囲に包含されない値に設定した。組成と浴温の全ての条件は、表６に示すとおりである。全ての条件の試験体に関するめっき付着量の測定結果と、表面状態の目視観察結果は、表６に示すとおりである。

表６から明らかなように、本発明の範囲外の組成及び浴温の第１のめっき浴と第２のめっき浴を用いた場合、めっき付着量の不足や、めっきの表面状態の不良が生じる。

１鉄筋コンクリート試験体
２鉄筋
３コンクリート

Claims

Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬して製造され、５５０ｇ／ｍ^２以上のめっき付着量を有することを特徴とするＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋。
鉄筋を、Ａｌが０．００１〜０．０１重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第１のめっき浴に浸漬した後、Ａｌが４〜２０重量％、Ｎｉが０．０１〜０．１重量％、残部がＺｎ及び不可避不純物からなり、浴温が４２０〜４９０℃の第２のめっき浴に浸漬することを特徴とするＺｎ−Ａｌ系合金めっき鉄筋の製造方法。