JP2015045090A - 溶融亜鉛めっき用フラックスおよび溶融亜鉛めっき用フラックス浴ならびに溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]塩化亜鉛30〜80質量%、塩化アンモニウム15〜60質量%、および第3塩化物4〜34質量%を含み、前記第3塩化物は少なくとも塩化マグネシウムを含むことを特徴とする溶融亜鉛めっき用フラックス。
[2]前記第3塩化物は、塩化マグネシウムのみであることを特徴とする[1]に記載の溶融亜鉛めっき用フラックス。
[3]前記第3塩化物は、塩化マグネシウムを1質量%以上含み、かつ塩化カルシウム、塩化スズ、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化アルミニウム、塩化ニッケル、塩化銅から選ばれる少なくとも1種の塩化物を含むことを特徴とする[1]に記載の溶融亜鉛めっき用フラックス。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき用フラックスを含有する溶融亜鉛めっき用フラックス浴。
[5]浴温を40〜85℃とし、濃度が140〜950g/Lである[4]に記載のフラックス浴を用いて、被めっき鋼材にフラックス処理を行い、次いで乾燥処理を行った後、溶融亜鉛めっき浴浸漬処理を行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
[6]前記フラックス処理後、下記式(1)を満たし、かつ、乾燥炉内での前記フラックス処理後の被めっき鋼材表面の最高温度を80〜180℃として、600sec以内に乾燥処理を行うことを特徴とする[5]に記載の溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
FE=9.6×exp(−2500/T)×RH×t0.5≦0.85…(1)
上記式(1)において、
T:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の温度(K)
RH:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の湿度(%)
t:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間の滞留時間(分)
である。
[7]成分組成として、Zn:97.5mass%以上、Fe:1.5mass%以下、Pb:0.10mass%以下、Cd:0.01mass%以下を含有し、浴温が440〜470℃のめっき浴に、前記乾燥処理後の被めっき鋼材を浸漬して溶融亜鉛めっき処理を行うことを特徴とする[5]または[6]に記載の溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
塩化亜鉛は、従来のフラックスの主な成分の一つである。塩化亜鉛は、めっき前処理である酸洗からめっきまでの間、鋼材表面を保護する役割を担っている。また、高温になると溶融し、その溶融塩が鋼材表面を溶解して、鋼材表面を清浄化する役割を持つ。さらに、塩化亜鉛は、実際に使用される溶融亜鉛めっき浴温度では分解しないため、フラックスの作用する有効時間を延長する働きを持つ。塩化亜鉛が30%未満であると、十分な効果が得られない。一方、80%を越えると、他のフラックス成分(塩化アンモニウム等)の十分な効果が得られなくなる。このため、塩化亜鉛は30〜80%の範囲とする。なお、より好ましくは34〜72%の範囲である。
塩化アンモニウムは、従来のフラックスの主な成分の一つであり、338℃で分解を始める。そのときに発生する塩化水素等が鋼材表面の清浄化を進める役割を果たす。塩化アンモニウムが15%未満であると、十分な効果が得られない。一方、60%を越えると、他のフラックス成分(塩化亜鉛等)の十分な効果が得られなくなり、フラックスの作用する有効時間が短くなる。このため、塩化アンモニウムは15〜60%の範囲とする。なお、より好ましくは22〜55%の範囲である。
本発明は、従来のフラックス成分である塩化亜鉛および塩化アンモニウム以外の第3塩化物をフラックスに添加することにより、鋼材上での溶融亜鉛に対する濡れ性を向上させることができる。第3塩化物としては、少なくとも塩化マグネシウム(MgCl2)を必須の成分として含有する。塩化マグネシウムは、塩化亜鉛の融点を低下させ、鋼材上での溶融亜鉛の濡れ性を著しく向上させる。第3塩化物が4%未満であると、十分な効果が得られない。一方、34%を越えると、効果が飽和する。このため、第3塩化物は4〜34%の範囲とする。なお、より好ましくは8〜22%の範囲である。
塩化カルシウムは、塩化亜鉛の融点を低下させ、鋼材上での溶融亜鉛の濡れ性を向上させる。塩化カルシウムは、塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化スズは、溶融亜鉛と置換して金属Snとなり、溶融亜鉛の界面張力を低下させて濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化カリウムは、塩化亜鉛の融点を低下させ、鋼材上での溶融亜鉛の濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化ナトリウムは、塩化亜鉛の融点を低下させ、鋼材上での溶融亜鉛の濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化アルミニウムは、塩化亜鉛の融点を低下させ、鋼材上での溶融亜鉛の濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化ニッケルは、溶融亜鉛あるいは地鉄と置換して金属Niとなり、濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
塩化銅は、溶融亜鉛あるいは地鉄と置換して金属Cuとなり、濡れ性を向上させる。塩化マグネシウムとの複合添加で効果を発揮する。
FE=9.6×exp(−2500/T)×RH×t0.5≦0.85…(1)
なお、上記式(1)において、
T:フラックス処理後の鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の温度(K)
RH:フラックス処理後の鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の湿度(%)
t:フラックス処理後の鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間の滞留時間(分)である。
本発明において、乾燥時の鋼材の最高温度は80℃以上180℃以下とすることが好ましい。乾燥時の鋼材の最高温度が180℃を超えると、フラックスの分解が始まり、分解した部分で不めっきが生じやすくなる。好適には140℃以下である。さらに好適には120℃以下である。また、80℃未満では、十分な乾燥ができず、不めっきが発生しやすくなり、また不めっきが発生せずとも、亜鉛めっき層の耐剥離性が低いものとなる。この原因に関しては、明瞭にはわかっていないものの、フラックス中に結晶水が残るとともに、温度の低下とともにフラックスの吸湿が生じ、十分に乾燥状態が保持できないため、鋼材表面が溶解し、それに伴いフラックスの清浄化作用を得ることができなくなるためと推察される。好適には90℃以上である。加熱コストの観点からは、乾燥時の鋼材の最高温度は80℃以上140℃以下がより好ましい。
1:従来のフラックスと電解亜鉛の組み合わせより劣るもの(広がり面積が120mm2未満)
2:従来のフラックスと電解亜鉛の組み合わせと比較して同等以上、かつ従来のフラックスと蒸留亜鉛(Pb含有)の組み合わせと比較して0.8倍未満のもの(広がり面積が120mm2以上360mm2未満)
3:従来のフラックスと蒸留亜鉛(Pb含有)の組み合わせと比較して0.8倍以上、かつ従来のフラックスと蒸留亜鉛(Pb含有)の組み合わせと比較して同等未満のもの(広がり面積が360mm2以上450mm2未満)
4:従来のフラックスと蒸留亜鉛(Pb含有)の組み合わせと比較して同等以上、かつ1.2倍未満のもの(広がり面積が450mm2以上540mm2未満)
5:従来のフラックスと蒸留亜鉛(Pb含有)の組み合わせと比較して1.2倍以上のもの(広がり面積が540mm2以上)
表1および表2に、試験に用いたフラックスの成分組成、フラックス浴濃度および試験結果を示す。また、表3に実施例1に使用した亜鉛塊および実施例2に使用した亜鉛浴の組成を示す。
1:φ2mm以上の不めっき1点以上発生、またはφ2mm未満の不めっき5点以上発生
2:φ2mm未満の不めっき2点〜4点発生
3:φ2mm未満の不めっき1点のみ発生
4:不めっきが全く発生していないもの
表4および表5に、フラックスの成分組成、フラックス浴濃度および試験結果を示す。
Claims (7)
- 塩化亜鉛30〜80質量%、塩化アンモニウム15〜60質量%、および第3塩化物4〜34質量%を含み、前記第3塩化物は少なくとも塩化マグネシウムを含むことを特徴とする溶融亜鉛めっき用フラックス。
- 前記第3塩化物は、塩化マグネシウムのみであることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき用フラックス。
- 前記第3塩化物は、塩化マグネシウムを1質量%以上含み、かつ塩化カルシウム、塩化スズ、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化アルミニウム、塩化ニッケル、塩化銅から選ばれる少なくとも1種の塩化物を含むことを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき用フラックス。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき用フラックスを含有する溶融亜鉛めっき用フラックス浴。
- 浴温を40〜85℃とし、濃度が140〜950g/Lである請求項4に記載のフラックス浴を用いて、被めっき鋼材にフラックス処理を行い、次いで乾燥処理を行った後、溶融亜鉛めっき浴浸漬処理を行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
- 前記フラックス処理後、下記式(1)を満たし、かつ、乾燥炉内での前記フラックス処理後の被めっき鋼材表面の最高温度を80〜180℃として、600sec以内に乾燥処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
FE=9.6×exp(−2500/T)×RH×t0.5≦0.85…(1)
上記式(1)において、
T:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の温度(K)
RH:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間に滞留する雰囲気の湿度(%)
t:フラックス処理後の被めっき鋼材がフラックス槽を出てから乾燥炉に入るまでの間の滞留時間(分)
である。 - 成分組成として、Zn:97.5mass%以上、Fe:1.5mass%以下、Pb:0.10mass%以下、Cd:0.01mass%以下を含有し、浴温が440〜470℃のめっき浴に、前記乾燥処理後の被めっき鋼材を浸漬して溶融亜鉛めっき浴浸漬処理を行うことを特徴とする請求項5または6に記載の溶融亜鉛めっき鋼材の製造方法。
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