JP2017166069A - 溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法を提供する。
【解決手段】鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させる前に鋼線２を加熱するための加熱装置６と、鋼線２を内部に貫通させるための貫通孔９ａを有する管状体９からなり、当該管状体９の一端の端部から当該管状体９の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させるための浸漬領域９ｂを有する浴面制御装置７とを用い、前記浴面制御装置７の浸漬領域９ｂを溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させた状態で、鋼線２を加熱装置６および浴面制御装置７に順次通線させて溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および当該溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法に好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に関する。

なお、本明細書において、溶融アルミニウムめっき鋼線は、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによってアルミニウムめっきが施された鋼線を意味する。また、溶融アルミニウムめっき浴は、溶融されているアルミニウムのめっき液を意味する。

自動車のワイヤーハーネスなどに用いられる電線には、従来、銅線が用いられている。しかし、近年、銅線に代わり、導電性を損なうことなく軽量化を図ることができる電線として、銅線よりも軽量であるアルミニウム素線と、アルミニウムよりも強度の高い金属線とを撚り合わせた複合電線の開発が望まれている。アルミニウムよりも強度の高い金属線として、鋼芯線に溶融アルミニウムめっきが施された溶融Ａｌめっき鋼線が提案されている（例えば、特許文献１の請求項１および段落［０００４］参照）。

前記溶融Ａｌめっき鋼線は、鋼芯線からなる素材鋼線または当該鋼芯線の表面に亜鉛めっき層またはニッケルめっき層を有するめっき鋼線からなる素材鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた後、気相空間に連続して引き上げる方法により、製造されている（例えば、特許文献１の段落［００２４］参照）。

特開２０１４−１８５３５５号公報

近年、溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造するために、鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬することが望まれている。しかし、前記方法では、素材鋼線が鋼芯線であるかまたは芯線の表面にニッケルめっき層を有するめっき鋼線であるとき、これらの鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた後、気相空間に連続して引き上げた際に、得られる溶融アルミニウムめっき鋼線の表面にめっき被膜が形成されない箇所が発生するおそれがある。

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および当該溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法に好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、
（１） 溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であって、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を加熱するための加熱装置と、鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有する管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有する浴面制御装置とを用い、前記浴面制御装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で、鋼線を加熱装置および浴面制御装置に順次通線させて溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法、
（２） 鋼線が炭素鋼またはステンレス鋼からなる鋼線である前記（１）に記載の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法、および
（３） 溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する際に用いられる装置であって、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を加熱するための加熱装置と、鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有する管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有する浴面制御装置とを有することを特徴とする溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置
に関する。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置によれば、鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができるという優れた効果が奏される。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。 本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に用いられる加熱装置の一実施態様を示す概略断面図である。 本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に用いられる浴面制御装置の一実施態様を示す概略断面図である。 本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法において、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴から引き上げる際の鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部の概略説明図である。 各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さを測定する方法の一実施態様を示す概略説明図である。 実施例２、実施例７および比較例１〜２で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっきの外観を示す図面代用写真である。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法は、前記したように、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であり、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を加熱するための加熱装置と、鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有する管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有する浴面制御装置とを用い、前記浴面制御装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で、鋼線を加熱装置および浴面制御装置に順次通線させて溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によれば、前記操作が採られているので、鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる。

また、本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に用いられる浴面制御装置を用いて溶融アルミニウムめっき鋼線を製造した場合には、鋼線が気相空間から溶融アルミニウムめっき浴に浸漬される部分において、溶融アルミニウムめっき浴の表面に生成していた酸化膜を鋼線が随伴しつつ溶融アルミニウムめっき浴中へ導かれることが抑制される。これにより、鋼線と溶融アルミニウムめっき浴との反応性が向上することから、溶融アルミニウムめっき鋼線の表面にめっき被膜が形成されない箇所が発生することを抑制することができる。

さらに、鋼線を前記浴面制御装置に通線させるに先立って、本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置に用いられる加熱装置に通線させることから、鋼線の温度が上昇した状態で溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を導入させることができる。したがって、鋼線と溶融アルミニウムめっき浴との反応性が向上するので、鋼線の通線速度を高くした場合であっても、得られる溶融アルミニウムめっき鋼線の表面にめっき被膜が形成されない箇所が発生することを抑制することができる。

以下に、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法を図面に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。

図１は、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法では、溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴１から鋼線２を連続して引き上げることにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３が製造される。

鋼線２を構成する鋼材としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

ステンレス鋼は、クロム（Ｃｒ）を１０質量％以上含有する合金鋼である。ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ４３０９に規定されているオーステナイト系の鋼材、フェライト系の鋼材、マルテンサイト系の鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ステンレス鋼の具体例としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４などの一般にオーステナイト相が準安定であるとされるステンレス鋼；ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６などの安定オーステナイト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７などのフェライト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０などのマルテンサイト系ステンレス鋼などをはじめ、ＳＵＳ２００番台に分類されるクロム−ニッケル−マンガン系のステンレス鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

炭素鋼は、炭素（Ｃ）を０．０２質量％以上含有する鋼材である。炭素鋼としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ３５０６の硬鋼線材の規格に規定されている鋼材、ＪＩＳ Ｇ３５０５の軟鋼線材の規格に規定されている鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。炭素鋼の具体例としては、硬鋼、軟鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

前記鋼材のなかでは、溶融アルミニウムめっき鋼線３の引張強度を高める観点から、ステンレス鋼および炭素鋼が好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。

鋼線２の直径は、特に限定されず、溶融アルミニウムめっき鋼線３の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、溶融アルミニウムめっき鋼線３を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、鋼線２の直径は、通常、０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。

鋼線２は、溶融アルミニウムめっきが施される前に、脱脂されていてもよい。鋼線２の脱脂は、例えば、鋼線２をアルカリ脱脂液に浸漬した後、水洗して鋼線２に付着しているアルカリ分を中和し、再び水洗することによって脱脂を行なう方法、鋼線２をアルカリ脱脂液に浸漬した状態で鋼線２に通電することによって電解脱脂を行なう方法などによって行なうことができる。なお、前記アルカリ脱脂液には、脱脂力を向上させる観点から、界面活性剤を含有させてもよい。

溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜（図示せず）が形成されている。本発明においては、このように溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されているので、溶融アルミニウムめっき鋼線３は、溶融アルミニウムめっき鋼線３がアルミニウム素線とともに束ねられてワイヤーハーネスに用いられる際に当該アルミニウム素線との密着性に優れ、引張強度および電気抵抗の経時的安定性にも優れている。

図１において、鋼線２は、送出装置４から送り出され、矢印Ａ方向に連続的に通線され、めっき浴槽５内の溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される。

なお、鋼線２が炭素鋼からなる鋼線２である場合、鋼線２が脱脂されていても溶融アルミニウムめっきを行なうまでの間に鋼線２の表面に錆が発生するおそれがあることから、送出装置４から溶融アルミニウムめっき浴１との間で鋼線２の脱脂を行なうことが好ましい。炭素鋼からなる鋼線２の脱脂は、前記鋼線２の脱脂と同様の方法によって行なうことができる。

溶融アルミニウムめっき浴１には、アルミニウムのみが用いられていてもよく、必要により、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の元素が含有されていてもよい。前記他の元素としては、例えば、ニッケル、クロム、亜鉛、ケイ素、銅、鉄などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの他の元素をアルミニウムに含有させた場合には、めっき被膜の機械的強度を高めることができ、ひいては溶融アルミニウムめっき鋼線３の引張強度を高めることができる。前記他の元素のなかでは、鋼線２の種類にもよるが、鋼線２に含まれている鉄とめっき被膜に含まれているアルミニウムとの間で脆性を有する鉄−アルミニウム合金層の生成を抑制し、めっき被膜の機械的強度を高めるとともに、溶融アルミニウムめっき浴１の融点を低下させることにより、鋼線２を効率よくめっきさせる観点から、ケイ素が好ましい。

めっき被膜における前記他の元素の含有率の下限値は、０質量％であるが、当該他の元素が有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上であり、アルミニウム素線との接触による電位差腐食を抑制する観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下である。

なお、溶融アルミニウムめっき浴１には、ニッケル、クロム、亜鉛、銅、鉄などの元素が不可避的に混入することがある。

本発明においては、鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させる前に、鋼線２を加熱するための加熱装置６および浴面制御装置７を有する溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置８に鋼線２を通線させる。本発明では、当該操作が採られているので、鋼線２を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができる。

以下に、本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置８に用いられる加熱装置６を図２に基づいて説明する。図２は、図１に示される本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置８に用いられる加熱装置６の一実施態様を示す概略断面図である。

図２に示されるように、加熱装置６は、例えば、ステンレス鋼などの管状の加熱装置本体６ａを有する。加熱装置本体６ａの内部６ｂは、鋼線２を矢印Ｂ方向に通線させるために空洞となっている。加熱装置本体６ａの側面には、加熱ガスを通気するための加熱ガス通気口６ｃを有する枝管６ｅが配設されている。

加熱装置６に通気される加熱ガスとしては、例えば、空気をはじめ、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのなかでは、加熱装置６の下端６ｄから排出された加熱ガスを当該加熱装置６の下方に配設されている浴面制御装置７の上端７ａの導入口からその内部に通気し、その内部を不活性ガス雰囲気とすることにより、浴面制御装置７内の溶融アルミニウムめっき浴１が酸化されることを防止する観点から、不活性ガスが好ましい。加熱ガスの温度は、使用される鋼線２の種類および直径、通線速度、加熱ガスの流量などの条件によって異なるので一概には決定することができないことから、当該条件に応じて鋼線２が適切に加熱されるように調整することが好ましい。

鋼線２の加熱温度は、鋼線２を２００ｍ／ｍｉｎ以上の通線速度で溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは６０℃以上、より好ましくは８０℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上、さらに一層好ましくは２００℃以上であり、その上限は、鋼線２の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、エネルギー効率を考慮して、通常、好ましくは１０００℃以下、より好ましくは９００℃以下、さらに好ましくは８００℃以下である。なお、前記加熱温度は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの温度である。

なお、鋼線２の通線速度の上限値は、特に限定されないが、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、１０００ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、８００ｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。

図２に示される加熱装置本体６ａの長さは、鋼線２が所定温度に加熱されるように調整することができる長さであればよく、特に限定されないが、その一例を挙げれば、例えば、１〜５ｍ程度である。また、加熱装置本体６ａの内部６ｂの直径は、使用される鋼線２の直径および種類などによって異なるので、当該使用される鋼線２の直径および種類などに応じて適宜調整することが好ましい。加熱装置本体６ａの内部６ｂの直径は、通常、鋼線２の直径の１．５〜５０倍程度の範囲から鋼線２の直径に応じて適宜選択される。その一例を示せば、例えば、直径が０．２ｍｍの鋼線２を用いる場合には、加熱装置本体６ａの内部６ｂの直径は、０．３〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。

加熱装置本体６ａの側面には、加熱ガス通気口６ｃを有する枝管６ｅが配設されている。当該枝管６ｅの加熱ガス通気口６ｃから加熱ガスを通気することにより、加熱装置６内に通線される鋼線２を加熱することができるほか、枝管６ｅ内にヒーター（図示せず）を配設し、当該ヒーターによって枝管６ｅ内に通気される加熱ガスを加熱してもよい。

図２に示される実施態様においては、枝管６ｅが７本配設されているが、当該枝管６ｅの数には特に限定がなく、当該枝管６ｅの数は、１本だけであってもよく、あるいは２〜１０本程度であってもよい。

図２に示される実施態様においては、加熱装置６の下端６ｄと当該加熱装置６の下方に配設されている浴面制御装置７の上端７ａとの間に間隙Ｄが設けられている。前記間隙Ｄは、当該間隙Ｄから加熱ガスを効率よく排出する観点から、３ｍｍ以上であることが好ましく、加熱ガスとして不活性ガスを用い、当該不活性ガスで浴面制御装置７の内部を不活性ガス雰囲気とする場合には、１０ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、前記間隙Ｄは、必ずしも設けられている必要がなく、加熱装置６と浴面制御装置７とを別部材で構成しておき、両者を例えば螺子嵌合などによって一体化させてもよい。加熱装置６と浴面制御装置７とを一体化させた場合には、必要により、加熱装置６の内部に通気された加熱ガスを排出するための排出口（図示せず）を加熱装置６または浴面制御装置７の側面に設けてもよい。

なお、本発明においては、加熱装置６の代わりに、例えば、通電加熱装置、誘導加熱装置などを用いることができる。

次に、本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置８に用いられる浴面制御装置７を図３に基づいて説明する。図３は、図１に示される本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置８に用いられる浴面制御装置７の一実施態様を示す概略断面図である。

図３に示されるように、浴面制御装置７は、その内部に鋼線２を矢印Ｃ方向に貫通させるための貫通孔９ａを有する管状体９からなり、当該管状体９の溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される側の一端の端部から長手方向に沿って仮想線Ｐまで溶融アルミニウムめっき浴１に管状体９を浸漬させるための浸漬領域９ｂを有する。

浴面制御装置７の全長Ｌは、浸漬領域９ｂを溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬したときに鋼線２を導入するための導入口９ｃから溶融アルミニウムめっき浴１の浴液または溶融アルミニウムめっき浴１の表面に生成した酸化膜が管状体９の貫通孔９ａ内に浸入することを防止し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは３０ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍｍ以上、さらに好ましくは５０ｍｍ以上であり、管状体９を縮小化させ、作業性を向上させるとともに、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましく５００ｍｍ以下、より好ましくは３００ｍｍ以下、さらに好ましくは１００ｍｍ以下である。

浸漬領域９ｂの長さは、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面の搖動による影響を受けないようにし、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは２ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上であり、管状体９を縮小化させ、作業性を向上させるとともに、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下である。

管状体９の長手方向において、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬されない部分の長さは、管状体９の導入口９ｃから溶融アルミニウムめっき浴１の浴液または溶融アルミニウムめっき浴１の表面に生成した酸化膜が管状体９の貫通孔９ａ内に入らないようにする観点から、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上である。

管状体９が有する貫通孔９ａの開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線２の横断面（いわゆる鋼線２の断面）における面積との比〔管状体９が有する貫通孔９ａの開口部の面積／鋼線２の横断面における面積〕の値は、鋼線２を管状体９の貫通孔９ａ内に鋼線２を円滑に導入し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは３以上であり、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは４０００以下、より好ましくは３０００以下、さらに好ましくは２０００以下、さらに一層好ましくは１０００以下である。

管状体９が有する貫通孔９ａの開口部の形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、あるいは正方形、長方形などの多角形であってよく、本発明は、かかる形状によって限定されるものではない。また、管状体９が有する貫通孔９ａの開口部と鋼線２との間隙（クリアランス）は、管状体９の貫通孔９ａの内壁と鋼線２とが摺動することを回避する観点から、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上、さらに一層好ましくは１００μｍ以上である。

なお、管状体９が有する貫通孔９ａの開口部は、図３に示されるように、管状体９の一端に鋼線２を導入するための導入口９ｃにおける開口部９ｄおよび当該管状体９の他端に鋼線２を排出するための排出口９ｅにおける開口部９ｆである。開口部９ｄおよび開口部９ｆにおける面積および形状は、同一であってもよく、異なっていてもよいが、鋼線２が管状体９の貫通孔９ａ内で円滑に通線され、管状体９の貫通孔９ａの内壁と鋼線２とが摺動することを回避し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、図３に示されるように、開口部９ｄおよび開口部９ｆにおける面積および形状がそれぞれ同一であることが好ましい。

鋼線２は、図３に示される浴面制御装置７を構成する管状体９の導入口９ｃから導入され、その排出口９ｅから排出され、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される。

次に、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬された鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０から上方に引き上げることにより、鋼線２の表面に溶融アルミニウムめっき浴１のめっき被膜１７が形成され、溶融アルミニウムめっき鋼線３が得られる。

図４に示されるように、鋼線２を矢印Ｅ方向に溶融アルミニウムめっき浴１から引き上げる際には、当該鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部で鋼線２に安定化部材１１を接触させることが好ましい。

なお、図４は、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法において、鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１から引き上げる際の鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部の概略説明図である。

安定化部材１１としては、例えば、表面に耐熱クロス材１１ａが巻かれたステンレス鋼製の角棒などが挙げられる。安定化部材１１に巻かれている耐熱クロス材１１ａとしては、例えば、セラミック繊維、炭素繊維、アラミド繊維、イミド繊維などの耐熱性繊維を含有する織布や不織布などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。安定化部材１１に巻かれている耐熱クロス材１１ａは、溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面にアルミニウム塊が付着することを抑制する観点から、当該耐熱クロス材１１ａにおいてアルミニウムが付着していない面（新生面）を鋼線２と接触させることが好ましい。

安定化部材１１は、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０と鋼線２との双方に同時に接触させることが好ましい。このように安定化部材１１を溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０と鋼線２との双方に同時に接触させた場合には、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０の脈動が抑制され、鋼線２を安定化部材１１と接触させた状態で引き上げた際に鋼線２が微小振動することが抑制され、ひいては鋼線２の表面に溶融アルミニウムめっき浴１のめっき被膜１７を均一に形成させることができる。なお、安定化部材１１を鋼線２に接触させる際には、鋼線２が微小振動することを抑制する観点から、必要により、鋼線２に張力が加わるようにするために安定化部材１１を鋼線２に軽く押し付けてもよい。

図１に示される実施態様では、鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に向けて不活性ガスを吹き付けるためのノズル１２が設けられている。また、図４に示される実施態様では、ノズル１２の先端１２ａは、鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に不活性ガスを吹き付けられるように配設されている。

本発明においては、鋼線２からノズル１２の先端１２ａまでの距離（最短距離）、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度、ノズル１２の先端１２ａの内径、およびノズル１２から吐出される不活性ガスの体積流量を適切に制御することにより、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができる。

鋼線２からノズル１２の先端１２ａまでの距離（最短距離）は、鋼線２との接触を回避し、溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは１ｍｍ以上であり、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下、さらに一層好ましくは１０ｍｍ以下である。

ノズル１２の先端１２ａの内径は、当該ノズル１２の先端１２ａから吐出された不活性ガスを的確に鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に吹き付けることにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上であり、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。

不活性ガスは、例えば、図１に示される不活性ガス供給装置１３から配管１４を介してノズル１２に供給することができる。なお、不活性ガスの流量を調整するために、例えば、バルブなどの流量制御装置（図示せず）が不活性ガス供給装置１３または配管１４に設けられていてもよい。

不活性ガスは、溶融しているアルミニウムに対して不活性であるガスを意味する。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。不活性ガスのなかでは、窒素ガスが好ましい。なお、不活性ガスには、本発明の目的を阻害しない範囲内で、例えば、酸素ガス、炭酸ガスなどが含まれていてもよい。

図４において、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの体積流量は、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは２Ｌ（リットル）／ｍｉｎ以上、より好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ以上、さらに好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、溶融アルミニウムめっき浴１の飛散によって溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面にアルミニウム塊が付着することを抑制する観点から、好ましくは２００Ｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１５０Ｌ／ｍｉｎ以下、さらに好ましくは１００Ｌ／ｍｉｎ以下である。

ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度は、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは２００℃以上、より好ましくは３００℃以上、さらに好ましくは４００℃以上であり、あまりにも高い場合には熱効率が低下することから、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７８０℃以下、さらに好ましくは７５０℃以下である。なお、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度は、ノズル１２の先端１２ａから２ｍｍの距離で離れた箇所における不活性ガスのなかに、例えば、直径が１．６ｍｍであるシース熱電対などの測温用熱電対を差し込むことによって測定したときの値である。

溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０から溶融アルミニウムめっき鋼線３を引き上げる際の通線速度は、特に限定されず、当該通線速度を適宜調整することにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面に存在する溶融めっき被膜１７の平均厚さを調整することができることから、当該めっき被膜１７の平均厚さに応じて適宜調整することが好ましい。

本発明によれば、溶融アルミニウムめっき鋼線３の通線速度を２００ｍ／ｍｉｎ以上という高速にした場合であっても、外径が均一であり、表面全体にめっき被膜１７が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を得ることができる。したがって、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法は、表面全体にめっき被膜１７が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができることから、溶融アルミニウムめっき鋼線３の工業的生産性に優れている。

なお、溶融アルミニウムめっき鋼線３が引き上げられる過程で溶融アルミニウムめっき鋼線３を冷却し、表面に形成されているめっき被膜１７を効率よく凝固させるために、図１に示されるように、必要により、ノズル１２の上部に冷却装置１５が配設されていてもよい。冷却装置１５では、溶融アルミニウムめっき鋼線３に、例えば、ガス、液体のミストなどを溶融アルミニウムめっき鋼線３に吹き付けることにより、当該溶融アルミニウムめっき鋼線３を冷却することができる。

以上のようにして製造された溶融アルミニウムめっき鋼線３は、図１に示されるように、例えば、巻取装置１６などで回収することができる。

溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面に存在する溶融めっき被膜１７の平均厚さは、撚り線加工、かしめ加工などの際に素地の鋼線２が外部に露出することを抑制するとともに、単位外径あたりの機械的強度を高める観点から、２〜２０μｍ程度であることが好ましく、４〜１５μｍ程度であることがより好ましい。

前記で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線３には、必要により、当該溶融アルミニウムめっき鋼線３が所望の外径を有するようにするために、ダイスなどを用いて伸線加工を施してもよい。

本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によって得られた溶融アルミニウムめっき鋼線は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。

次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

溶融アルミニウムめっき鋼線の製造は、図１に示される実施態様に準じて行なった。
鋼線として、各表に示す直径を有し、各表に示す鋼種からなる鋼線を用いた。表２および表３の鋼種の欄に記載の３７Ａは、炭素を０．３７質量％含有する硬鋼からなる鋼線を意味する。

なお、鋼線には、溶融アルミニウムめっき浴に浸漬する前に、界面活性剤を含有するオルソケイ酸ナトリウムの脱脂液に浸漬することにより、脱脂を施した。

鋼線を浴面制御装置に通線させる前に加熱装置に通線させることにより、各表に示す加熱温度に加熱した。加熱装置として、加熱装置本体の内径が約１０ｍｍであり、枝管の数が８本であり、各枝管の内部にコイル状に巻回したカンタル線ヒーター（図示せず）を内蔵させた加熱装置を用いた。各表に示す導入ガスを各枝管に供給することにより、加熱した当該導入ガスを加熱装置本体の内部に送り込んで鋼線を予熱した。なお、加熱温度は、鋼線に熱電対を接続させたものを用意し、加熱装置の中に当該熱電対を鋼線とともに通過させることによって測定した。

また、浴面制御装置として、ステンレス鋼製のブロックまたは板材を組み立て、図３に示されるように、全長Ｌが１００ｍｍであり、貫通孔９ａの導入口９ｃにおける開口部９ｄと排出口９ｅにおける開口部９ｆの形状、大きさおよび面積が同一である浴面制御装置７を用いた。当該浴面制御装置７の貫通孔９ａの開口部の形状、大きさ、面積および当該面積と鋼線の横断面における面積との比の値（各表に「面積比の値」と表記）を各表に示す。当該浴面制御装置７の下端から１０ｍｍまでの浸漬領域９ｂを溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させ、浴面制御装置７に通線された鋼線が引き続いて溶融アルミニウムめっき浴に浸漬されるようにした。

溶融アルミニウムめっき浴として、溶融アルミニウムめっき浴（８質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：各表の「種類」の欄に「８％Ｓｉ」と表記）を用い、各表に示す浴温で各表に示す通線速度（鋼線の線速）にて鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した後、当該めっき浴から引き上げた。

鋼線から２ｍｍ離れた箇所にノズルの先端が位置するように、先端の内径が３ｍｍのノズルを配設し、当該ノズルの先端から６００℃の温度に調整された不活性ガス（窒素ガス）を体積流量１０Ｌ／ｍｉｎで鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部に吹き付けた。

以上の操作を行なうことにより、各表に示す平均厚さを有するめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を得た。なお、めっき被膜の平均厚さの測定方法を以下に示す。

〔めっき被膜の平均厚さの測定方法〕
各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さの測定は、図５に示される実施態様に基づいて行なった。図５は、各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さを測定する方法の一実施態様を示す概略説明図である。

図５に示されるように、通線式鋼線径測定装置１８として、鉛直方向に配置された一対のプーリー１８ｃおよびプーリー１８ｄ、およびプーリー１８ｃとプーリー１８ｄとの間の中央部に水平方向に配設された一対の発光部１８ａおよび受光部１８ｂを有する光学式外径測定器［（株）キーエンス製、品番：ＬＳ−７０００］を２台有する通線式鋼線径測定装置１８を用いた。一対の発光部１８ａと受光部１８ｂとを互いに対向させ、隣接する発光部１８ａと受光部１８ｂとは、図５に示されるように９０°の角度をなすように配設した。

各実施例または各比較例で得られた長さ１００ｍの溶融アルミニウムめっき鋼線３を通線速度１００ｍ／分の速度で矢印Ｆ方向にてプーリー１８ｃとプーリー１８ｄとの間を走行させながら、溶融アルミニウムめっき鋼線３の長さ方向において約１．４ｍｍの間隔で溶融アルミニウムめっき鋼線３の外径を通線式鋼線径測定装置１８で測定した。なお、当該外径の測定点数を約７１０００点とした。

次に、前記で測定した溶融アルミニウムめっき鋼線の外径の平均値を求め、当該平均値からめっき被膜を形成する前の鋼線の直径（以下の各表に示す鋼線の直径）を減算し、得られた値を２で除することにより、めっき被膜の平均厚さを求めた。その結果を各表に示す。

〔めっき被膜の安定性〕
各実施例または各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線の性能として、めっき被膜の安定性を以下の方法に基づいて調べた。その結果を各表に示す。

めっき被膜の安定性は、各実施例または各比較例で得られた長さが１００ｍの溶融アルミニウムめっき鋼線の表面を全長にわたってマイクロスコープを用いて目視にて観察し、めっき被膜が存在していない部分を中心として、その前後２５０ｍｍの長さ〔以下、観察長さ（５００ｍｍ）という〕を抜き取り、当該めっき被膜が存在していない部分の長手方向の長さ（以下、不めっき長さという）を測定し、式：
［不めっき率］＝｛［不めっき長さ(ｍｍ)］／［観察長さ(ｍｍ)］｝×１００
に基づいて不めっき率を求め、以下の評価基準に基づいてめっき被膜の安定性を評価した。

（めっき被膜の安定性の評価基準）
５：不めっき率が１％未満（合格）
４：不めっき率が１％以上５％未満（合格）
３：不めっき率が５％以上３０％未満（合格）
２：不めっき率が３０％以上６０％未満（不合格）
１：不めっき率が６０％以上（不合格）

図６に、実施例２、実施例７および比較例１〜２で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっきの外観を示す。図中の白い矢印は、溶融アルミニウムめっき鋼線の表面に観察されためっき被膜が形成されていなかった箇所（不めっき箇所）である。図６に示された結果から、前記実施例によれば、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができることがわかる。

また、表３に示された結果から、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によれば、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を予熱するための加熱ガスは、窒素ガスだけではなく、空気を用いても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができることがわかる。

以上の結果から、各実施例の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によれば、鋼線を２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した場合であっても表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができるという優れた効果が奏されることがわかる。

本発明の製造方法によって得られた溶融アルミニウムめっき鋼線は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。

１ 溶融アルミニウムめっき浴
２ 鋼線
３ 溶融アルミニウムめっき鋼線
４ 送出装置
５ めっき浴槽
６ 加熱装置
６ａ 加熱装置本体
６ｂ 加熱装置本体の内部
６ｃ 加熱装置本体の加熱ガス通気口
６ｄ 加熱装置本体の下端
６ｅ 加熱装置本体枝管
７ 浴面制御装置
７ａ 浴面制御装置の上端
８ 鋼線導入部制御装置
９ 管状体
９ａ 管状体の貫通孔
９ｂ 管状体の浸漬領域
９ｃ 管状体の導入口
９ｄ 管状体の導入口における開口部
９ｅ 管状体の排出口
９ｆ 管状体の排出口における開口部
１０ 溶融アルミニウムめっき浴の浴面
１１ 安定化部材
１１ａ 安定化部材の耐熱クロス材
１２ ノズル
１２ａ ノズルの先端
１３ 不活性ガス供給装置
１４ 配管
１５ 冷却装置
１６ 巻取装置
１７ めっき被膜
１８ 通線式鋼線径測定装置
１８ａ 通線式鋼線径測定装置の発光部
１８ｂ 通線式鋼線径測定装置の受光部
１８ｃ 通線式鋼線径測定装置のプーリー
１８ｄ 通線式鋼線径測定装置のプーリー

Claims (3)

1. 溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であって、
   鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を加熱するための加熱装置と、
   鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有する管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有する浴面制御装置とを用い、
   前記浴面制御装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で、鋼線を加熱装置および浴面制御装置に順次通線させて溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法。
2. 鋼線が炭素鋼またはステンレス鋼からなる鋼線である請求項１に記載の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法。
3. 溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する際に用いられる装置であって、
   鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させる前に鋼線を加熱するための加熱装置と、
   鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有する管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有する浴面制御装置とを有することを特徴とする溶融アルミニウムめっき用鋼線導入部制御装置。