JP2822107B2 - 疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法 - Google Patents
疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は疲労性の良好な亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法に関す
る。
ルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及びその技術的課題】鉄鋼線状材すなわち
線やより線において、ケーブルなどの支持線、吊り線、
操作用ケーブルなどでは、良好な耐食性が要求される。
このような特性を得るため、従来溶融亜鉛めっきが用い
られているが、この溶融亜鉛めっき法では、めっき層と
素地との界面にFe−Znの金属化合物層が生成する。
この層はもろく、延性に乏しいため、疲労クラックの起
点となりやすく、このため、繰返しによる疲労強度が低
いという問題があった。このため、特開昭60−445
63号公報などにおいて、亜鉛−アルミニウム合金めっ
きを鋼線類に施すことが提案されている。この亜鉛−ア
ルミニウム合金めっきは、亜鉛めっきの2倍の耐食性を
有することから利用分野が広がりつつある。しかし、従
来の亜鉛−アルミニウム合金めっきは、先行技術に示さ
れているように下地として溶融亜鉛めっきを施し、次い
で溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すいわゆる二
浴めっき法であったため、めっき層と素地との界面にF
e−Al−Znの金属間化合物層が生成し、溶融亜鉛め
っきと同様に疲労強度が低くなるという問題があった。
線やより線において、ケーブルなどの支持線、吊り線、
操作用ケーブルなどでは、良好な耐食性が要求される。
このような特性を得るため、従来溶融亜鉛めっきが用い
られているが、この溶融亜鉛めっき法では、めっき層と
素地との界面にFe−Znの金属化合物層が生成する。
この層はもろく、延性に乏しいため、疲労クラックの起
点となりやすく、このため、繰返しによる疲労強度が低
いという問題があった。このため、特開昭60−445
63号公報などにおいて、亜鉛−アルミニウム合金めっ
きを鋼線類に施すことが提案されている。この亜鉛−ア
ルミニウム合金めっきは、亜鉛めっきの2倍の耐食性を
有することから利用分野が広がりつつある。しかし、従
来の亜鉛−アルミニウム合金めっきは、先行技術に示さ
れているように下地として溶融亜鉛めっきを施し、次い
で溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すいわゆる二
浴めっき法であったため、めっき層と素地との界面にF
e−Al−Znの金属間化合物層が生成し、溶融亜鉛め
っきと同様に疲労強度が低くなるという問題があった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は前記のような問
題点を解消しようとするもので、その目的とするところ
は、高耐食性と高疲労強度を兼ね備えた亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鉄鋼線状材を提供することにある。この
目的を達成するため本発明は、表面に亜鉛−アルミニウ
ム合金めっきを施した鉄鋼線状材において、前記合金め
っきがアルミニウム濃度4〜6%でかつ5.0±0.2
%を含まない組成からなり、しかも、樹枝状の初晶とそ
れら樹枝状の初晶の間隙を粒状化の進行したパーライト
組織で埋めた組織からなっているようにしたものであ
る。
題点を解消しようとするもので、その目的とするところ
は、高耐食性と高疲労強度を兼ね備えた亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鉄鋼線状材を提供することにある。この
目的を達成するため本発明は、表面に亜鉛−アルミニウ
ム合金めっきを施した鉄鋼線状材において、前記合金め
っきがアルミニウム濃度4〜6%でかつ5.0±0.2
%を含まない組成からなり、しかも、樹枝状の初晶とそ
れら樹枝状の初晶の間隙を粒状化の進行したパーライト
組織で埋めた組織からなっているようにしたものであ
る。
【0004】また、本発明の他の目的は、高耐食性と高
疲労強度を兼ね備えた亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄
鋼線状材を工業的に的確に製造できる方法を提供するこ
とにある。この目的を達成するため本発明は、鉄鋼線状
材に平均厚みが10〜100μmの亜鉛−アルミニウム
合金めっきを施す方法において、鉄鋼線状材を前処理
後、フラックス処理を施し、次いで、アルミニウム濃度
4〜6%でかつ5.0±0.2%を含まない組成の亜鉛
−アルミニウム合金めっき浴を線速20〜45m/minで
通過させ、浴上で非酸化性雰囲気をシールガスとしてめ
っきを絞り、次いで、40〜60℃の冷却水を作用させ
てめっき層を凝固冷却するようにしたものである。
疲労強度を兼ね備えた亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄
鋼線状材を工業的に的確に製造できる方法を提供するこ
とにある。この目的を達成するため本発明は、鉄鋼線状
材に平均厚みが10〜100μmの亜鉛−アルミニウム
合金めっきを施す方法において、鉄鋼線状材を前処理
後、フラックス処理を施し、次いで、アルミニウム濃度
4〜6%でかつ5.0±0.2%を含まない組成の亜鉛
−アルミニウム合金めっき浴を線速20〜45m/minで
通過させ、浴上で非酸化性雰囲気をシールガスとしてめ
っきを絞り、次いで、40〜60℃の冷却水を作用させ
てめっき層を凝固冷却するようにしたものである。
【0005】以下本発明を添付図面に基いて説明する。
前記のように溶融亜鉛めっきや溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっきにおいて、疲労強度が低かったのは、めっき
層と素地との界面にFe−ZnあるいはFe−Al−Z
nという金属化合物層が生成することが一因であった。
これを解消するには、金属化合物層がない溶融亜鉛−ア
ルミニウム合金めっきを施せばよく、その方法として
は、素地に亜鉛めっきを施さずに溶融亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき直接施すいわゆる一浴法を採用すればよい
と考えられる。しかし、本発明者が実地に検討したとこ
ろによれば、一浴法を採用してめっき層と素地との界面
に金属化合物層を生成させずに亜鉛−アルミニウム合金
めっきを施しても、まだ、所期の疲労強度が実現されな
いことがあった。この原因を仔細に検討したところ、そ
れは、亜鉛−アルミニウム合金めっきの組織に起因する
ことがわかった。
前記のように溶融亜鉛めっきや溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっきにおいて、疲労強度が低かったのは、めっき
層と素地との界面にFe−ZnあるいはFe−Al−Z
nという金属化合物層が生成することが一因であった。
これを解消するには、金属化合物層がない溶融亜鉛−ア
ルミニウム合金めっきを施せばよく、その方法として
は、素地に亜鉛めっきを施さずに溶融亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき直接施すいわゆる一浴法を採用すればよい
と考えられる。しかし、本発明者が実地に検討したとこ
ろによれば、一浴法を採用してめっき層と素地との界面
に金属化合物層を生成させずに亜鉛−アルミニウム合金
めっきを施しても、まだ、所期の疲労強度が実現されな
いことがあった。この原因を仔細に検討したところ、そ
れは、亜鉛−アルミニウム合金めっきの組織に起因する
ことがわかった。
【0006】すなわち、一般に溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっきは前記先行技術で述べられているように合金
中のアルミニウム濃度を約3%以上にして実施される
が、このようなアルミニウム濃度の浴を用いて一浴法で
合金めっきを施した場合のめっきの組織は、図3の(a)
や(b)のようなものとなりやすい。すなわち、図3の(a)
はα相とβ相の薄板状の層105が交互に配列したパー
ライト組織である。また、図3の(b)は薄板状の層10
6が表面から素地に直接つながるシャープなパーライト
組織である。後者の組織は、めっきの冷却速度が早いと
きに多く形成されていた。 (a)のようなめっき組織では、疲労クラックが薄板状
の層間に発生しやすく、また、発生したクラックが薄板
状組織の層間を貫いて伝播しやすい。また、(b)のよ
うな組織では、めっき表面から素地までクラックが一気
に伝播する。これら組織となっていたため、疲労強度が
低くなっていたものである。
合金めっきは前記先行技術で述べられているように合金
中のアルミニウム濃度を約3%以上にして実施される
が、このようなアルミニウム濃度の浴を用いて一浴法で
合金めっきを施した場合のめっきの組織は、図3の(a)
や(b)のようなものとなりやすい。すなわち、図3の(a)
はα相とβ相の薄板状の層105が交互に配列したパー
ライト組織である。また、図3の(b)は薄板状の層10
6が表面から素地に直接つながるシャープなパーライト
組織である。後者の組織は、めっきの冷却速度が早いと
きに多く形成されていた。 (a)のようなめっき組織では、疲労クラックが薄板状
の層間に発生しやすく、また、発生したクラックが薄板
状組織の層間を貫いて伝播しやすい。また、(b)のよ
うな組織では、めっき表面から素地までクラックが一気
に伝播する。これら組織となっていたため、疲労強度が
低くなっていたものである。
【0007】かかる知見から本発明者は、めっき層と素
地との界面に金属化合物層がなく、かつめっき層自体
も、疲労強度を低下させる要因の1つである層状の共晶
組織をも持たない亜鉛−アルミニウム合金めっきとし、
高耐食性・高疲労強度の実現に成功したものである。す
なわち、具体的には、合金めっきをアルミニウム濃度4
〜6%(但し、5.0±0.2%を含まない)の組成を持
ちかつ樹枝状の初晶とそれら樹枝状の初晶の間隙を粒状
化の進行したパーライト組織で埋めた組織から構成した
ものである。図1は本発明による亜鉛−アルミニウム合
金めっき組織を模式的に示しており、101は素地、1
02は亜鉛−アルミニウム合金めっき層であり、その亜
鉛−アルミニウム合金めっき層102と素地101の界
面には金属化合物層が生成されていない。そして、亜鉛
−アルミニウム合金めっき層102は、α相またはβ相
の樹枝状(デンドライト状)の初晶103が並列状に晶出
しており、かつ、それら樹枝状初晶103の間隙が、共
晶組織ことに粒状化の進行したパーライト組織104に
よって埋められている。
地との界面に金属化合物層がなく、かつめっき層自体
も、疲労強度を低下させる要因の1つである層状の共晶
組織をも持たない亜鉛−アルミニウム合金めっきとし、
高耐食性・高疲労強度の実現に成功したものである。す
なわち、具体的には、合金めっきをアルミニウム濃度4
〜6%(但し、5.0±0.2%を含まない)の組成を持
ちかつ樹枝状の初晶とそれら樹枝状の初晶の間隙を粒状
化の進行したパーライト組織で埋めた組織から構成した
ものである。図1は本発明による亜鉛−アルミニウム合
金めっき組織を模式的に示しており、101は素地、1
02は亜鉛−アルミニウム合金めっき層であり、その亜
鉛−アルミニウム合金めっき層102と素地101の界
面には金属化合物層が生成されていない。そして、亜鉛
−アルミニウム合金めっき層102は、α相またはβ相
の樹枝状(デンドライト状)の初晶103が並列状に晶出
しており、かつ、それら樹枝状初晶103の間隙が、共
晶組織ことに粒状化の進行したパーライト組織104に
よって埋められている。
【0008】前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層10
2の組成は、組成中のアルミニウム濃度を4〜6%の範
囲にしなければならない。その理由は、この範囲が最も
よい耐食性を示すこと、めっき時の溶融金属の流動性が
高いため、めっき表面を美麗にすことができること、さ
らに、溶融温度が低いため強度部材として使用される鋼
線のめっきとして適し、浸漬のための設備工具の浸食押
さえられ、またドロスの発生が少ないことが挙げられ
る。アルミニウム濃度が4%を下回る場合には、図1の
ような組織が得られるものの、耐食性が低下するため不
可である。一方、アルミニウム濃度が6%を超える場
合、図1のような組織が得られるが、溶融金属の流動性
が悪くなるため、めっき表面が粗くなったり、偏肉が発
生しやすくなり、これらに起因して耐疲労性が劣化す
る。したがって、アルミニウム濃度の上限を6%とする
ものである。しかし、組成中のアルミニウム濃度を4〜
6%の範囲と規定するだけでは不十分であり、アルミニ
ウム濃度が5.0%近傍、具体的には4.8〜5.2%
の範囲は除外される。これは、この濃度領域に共晶点が
存在し、めっき組織が前記したような層状の共晶組織と
なるからである。
2の組成は、組成中のアルミニウム濃度を4〜6%の範
囲にしなければならない。その理由は、この範囲が最も
よい耐食性を示すこと、めっき時の溶融金属の流動性が
高いため、めっき表面を美麗にすことができること、さ
らに、溶融温度が低いため強度部材として使用される鋼
線のめっきとして適し、浸漬のための設備工具の浸食押
さえられ、またドロスの発生が少ないことが挙げられ
る。アルミニウム濃度が4%を下回る場合には、図1の
ような組織が得られるものの、耐食性が低下するため不
可である。一方、アルミニウム濃度が6%を超える場
合、図1のような組織が得られるが、溶融金属の流動性
が悪くなるため、めっき表面が粗くなったり、偏肉が発
生しやすくなり、これらに起因して耐疲労性が劣化す
る。したがって、アルミニウム濃度の上限を6%とする
ものである。しかし、組成中のアルミニウム濃度を4〜
6%の範囲と規定するだけでは不十分であり、アルミニ
ウム濃度が5.0%近傍、具体的には4.8〜5.2%
の範囲は除外される。これは、この濃度領域に共晶点が
存在し、めっき組織が前記したような層状の共晶組織と
なるからである。
【0009】次に本発明による疲労性の良好な亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき鉄鋼線状材の製造法を説明する。
図2はその製造工程を概略的に示している。1は原料と
なる鉄鋼線状材aの供給スイフト、2は溶融鉛浴であ
り、450℃前後の温度に保持され、前工程の伸線潤滑
剤などをバーンアウトし、鉄鋼線状材表面の脱脂を行
い、次の水冷槽3において冷却する。5は15〜16%
濃度の塩酸浴、6は水洗槽であり、鉄鋼線状材aは溶融
鉛浴2による処理で生成した薄い酸化膜などの異物が除
去され、水洗される。7はアルカリ電解洗浄槽、8は水
洗槽、9は高圧水流を利用したワイヤ洗浄装置である。
アルカリ電解洗浄は、金属間化合物層を設けないことに
より鉄鋼線状材表面の汚れがめっきの良否を大きく左右
することから使用したもので、アルカリ電解洗浄はたと
えば、NaOH濃度300〜350%、温度50〜60
℃、電解条件7〜12Vで実施される。そして、水洗
後、さらに、たとえば圧力10〜20kgf/cm2、流量1
0〜20l/minの高圧水流を鉄鋼線状材aに噴射す
る。これにより、化学的に除去し得なかった異物を物理
的に除去するとともに、強烈な振動を鉄鋼線状材aに与
え、後段のめっき浴中でのフラックスの鉄鋼線状材aか
らの離脱を促進することができる。
ルミニウム合金めっき鉄鋼線状材の製造法を説明する。
図2はその製造工程を概略的に示している。1は原料と
なる鉄鋼線状材aの供給スイフト、2は溶融鉛浴であ
り、450℃前後の温度に保持され、前工程の伸線潤滑
剤などをバーンアウトし、鉄鋼線状材表面の脱脂を行
い、次の水冷槽3において冷却する。5は15〜16%
濃度の塩酸浴、6は水洗槽であり、鉄鋼線状材aは溶融
鉛浴2による処理で生成した薄い酸化膜などの異物が除
去され、水洗される。7はアルカリ電解洗浄槽、8は水
洗槽、9は高圧水流を利用したワイヤ洗浄装置である。
アルカリ電解洗浄は、金属間化合物層を設けないことに
より鉄鋼線状材表面の汚れがめっきの良否を大きく左右
することから使用したもので、アルカリ電解洗浄はたと
えば、NaOH濃度300〜350%、温度50〜60
℃、電解条件7〜12Vで実施される。そして、水洗
後、さらに、たとえば圧力10〜20kgf/cm2、流量1
0〜20l/minの高圧水流を鉄鋼線状材aに噴射す
る。これにより、化学的に除去し得なかった異物を物理
的に除去するとともに、強烈な振動を鉄鋼線状材aに与
え、後段のめっき浴中でのフラックスの鉄鋼線状材aか
らの離脱を促進することができる。
【0010】次にフラックス槽10を通過させることに
よってフラックス処理を行う。この処理で使用するフラ
ックスの好適なものとしては、塩化亜鉛70〜80重量
%をベースとし、これに塩化第一錫を10〜20重量
%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を
5〜20重量%含有した組成が挙げられる。このフラッ
クスは、比重1.2〜1.5、pH0.5〜0.9、温
度60〜70℃に維持管理される。このように塩化亜鉛
を多量に含ませることによって、その高い溶解作用で鉄
鋼線状材表面の金属酸化物等の溶解機能が高められ、さ
らに、強い還元力を有し活性かつ低融点の塩化第一錫1
0〜20重量%とアルミニウムよりも活性度高いアルカ
リ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を5〜20重
量%により、めっき浴との反応が抑制されるとともにフ
ラックス反応の阻害が防止され、長時間に渡ってめっき
浴のアルミニウム濃度比や浴流動性が安定化するため、
めっき付着量が安定化し、不めっきやめっき表面の凹凸
発生が防止される。
よってフラックス処理を行う。この処理で使用するフラ
ックスの好適なものとしては、塩化亜鉛70〜80重量
%をベースとし、これに塩化第一錫を10〜20重量
%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を
5〜20重量%含有した組成が挙げられる。このフラッ
クスは、比重1.2〜1.5、pH0.5〜0.9、温
度60〜70℃に維持管理される。このように塩化亜鉛
を多量に含ませることによって、その高い溶解作用で鉄
鋼線状材表面の金属酸化物等の溶解機能が高められ、さ
らに、強い還元力を有し活性かつ低融点の塩化第一錫1
0〜20重量%とアルミニウムよりも活性度高いアルカ
リ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を5〜20重
量%により、めっき浴との反応が抑制されるとともにフ
ラックス反応の阻害が防止され、長時間に渡ってめっき
浴のアルミニウム濃度比や浴流動性が安定化するため、
めっき付着量が安定化し、不めっきやめっき表面の凹凸
発生が防止される。
【0011】なお、前記組成にグリセリンやふすまなど
の有機発泡剤を1.0〜1.5重量%添加してもよい。
こうすれば、鉄鋼線状材aに付着しているフラックス組
成物がめっき浴中で急速にガス化されて有機発泡剤の気
泡と共に一気に分離されて浮上し、めっき絞り部におけ
るフラックス成分の付着、フラックス残渣の溜りが解消
され、めっき合金の付着量が長時間にわたって安定化さ
れる。これと高圧水流を利用したワイヤ洗浄との併用は
きわめて効果的である。
の有機発泡剤を1.0〜1.5重量%添加してもよい。
こうすれば、鉄鋼線状材aに付着しているフラックス組
成物がめっき浴中で急速にガス化されて有機発泡剤の気
泡と共に一気に分離されて浮上し、めっき絞り部におけ
るフラックス成分の付着、フラックス残渣の溜りが解消
され、めっき合金の付着量が長時間にわたって安定化さ
れる。これと高圧水流を利用したワイヤ洗浄との併用は
きわめて効果的である。
【0012】このようにフラックス処理後、鉄鋼線状材
aは乾燥炉11を通過することによってフラックス中の
水分が乾燥され、次いで溶融亜鉛−アルミニウム合金め
っき浴12にシンカーロール13によって導かれ、めっ
きされる。溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴は、温
度420〜430℃、アルミニウム濃度は、先に述べた
ように、耐食性と外観の面およびめっき組織の薄板状の
共晶組織の発生を避け、樹枝状の初晶を生成させるた
め、4.0〜4.7%または5.3〜6%の範囲としな
ければならない。
aは乾燥炉11を通過することによってフラックス中の
水分が乾燥され、次いで溶融亜鉛−アルミニウム合金め
っき浴12にシンカーロール13によって導かれ、めっ
きされる。溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴は、温
度420〜430℃、アルミニウム濃度は、先に述べた
ように、耐食性と外観の面およびめっき組織の薄板状の
共晶組織の発生を避け、樹枝状の初晶を生成させるた
め、4.0〜4.7%または5.3〜6%の範囲としな
ければならない。
【0013】溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきの付着
された鉄鋼線状材aはシンカーロール13を経て上方に
導かれ、合金めっき浴上に設けられている絞り部14で
付着量が調整されたのち、冷却装置16によって合金め
っきが凝固冷却される。溶融めっきの絞りは、従来では
木炭、アスベスト、あるいはガスグラベルなどの固体絞
りが一般的であった。これら固体絞り法は面倒な絞り材
の管理を必要とする上、鉄鋼線状材aの振れなどによっ
て不めっきやめっき厚みの不均一(偏肉)を生じさせやす
い。これにより、めっき厚みが大きくなった部分が疲労
特性を劣化させる。そこで、本発明は、固体絞り材を使
用せず、非酸化性ガスで絞りを行うものである。すなわ
ち、絞り部14は、下部開口を溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっき浴12に浸漬させた筒状のシールボックス1
40からなり、頂部には鉄鋼線状材aの通過を許す導孔
141が設けられ、側部には図示しない供給源から導か
れた非酸化性ガスたとえば、窒素ガス、アルゴンガス、
プロパンガス、アンモニア分解ガスなどの導入部142
が接続されている。シールボックス140内は外気と遮
断され、内部に導入部142から供給された非酸化性ガ
スが充満し、一部が導孔141から流出することで鉄鋼
線状材aに付着した溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき
が絞られる。
された鉄鋼線状材aはシンカーロール13を経て上方に
導かれ、合金めっき浴上に設けられている絞り部14で
付着量が調整されたのち、冷却装置16によって合金め
っきが凝固冷却される。溶融めっきの絞りは、従来では
木炭、アスベスト、あるいはガスグラベルなどの固体絞
りが一般的であった。これら固体絞り法は面倒な絞り材
の管理を必要とする上、鉄鋼線状材aの振れなどによっ
て不めっきやめっき厚みの不均一(偏肉)を生じさせやす
い。これにより、めっき厚みが大きくなった部分が疲労
特性を劣化させる。そこで、本発明は、固体絞り材を使
用せず、非酸化性ガスで絞りを行うものである。すなわ
ち、絞り部14は、下部開口を溶融亜鉛−アルミニウム
合金めっき浴12に浸漬させた筒状のシールボックス1
40からなり、頂部には鉄鋼線状材aの通過を許す導孔
141が設けられ、側部には図示しない供給源から導か
れた非酸化性ガスたとえば、窒素ガス、アルゴンガス、
プロパンガス、アンモニア分解ガスなどの導入部142
が接続されている。シールボックス140内は外気と遮
断され、内部に導入部142から供給された非酸化性ガ
スが充満し、一部が導孔141から流出することで鉄鋼
線状材aに付着した溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき
が絞られる。
【0014】めっき付着量は線速と非酸化性ガスの一方
または双方によって制御される。一般に線速は、めっき
付着量10〜100μm(70〜700g/m2)におい
て、20〜45m/minが好適である。その理由は20m/m
in未満ではめっきが薄くなり過ぎて所望される耐食性が
発揮されず、45m/minを超える線速では、必要とされ
るめっき厚み以上となるからである。一方、非酸化性ガ
スの流量とめっき付着量は、線速32m/min、使用ガ
ス:窒素ガス、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴温
420〜430℃において、図に示すような関係にある
ことが確認された。したがって、一般に、非酸化性ガス
の流量は、通線する線条材1本当り3〜7l/minこと
に付着量レベルの安定する4〜5l/minが適してい
る。3l/min未満の場合は、シールドボックス中の雰
囲気を非酸化性に保てないし、7l/minをこえる流量
は不経済である。
または双方によって制御される。一般に線速は、めっき
付着量10〜100μm(70〜700g/m2)におい
て、20〜45m/minが好適である。その理由は20m/m
in未満ではめっきが薄くなり過ぎて所望される耐食性が
発揮されず、45m/minを超える線速では、必要とされ
るめっき厚み以上となるからである。一方、非酸化性ガ
スの流量とめっき付着量は、線速32m/min、使用ガ
ス:窒素ガス、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴温
420〜430℃において、図に示すような関係にある
ことが確認された。したがって、一般に、非酸化性ガス
の流量は、通線する線条材1本当り3〜7l/minこと
に付着量レベルの安定する4〜5l/minが適してい
る。3l/min未満の場合は、シールドボックス中の雰
囲気を非酸化性に保てないし、7l/minをこえる流量
は不経済である。
【0015】次に冷却装置16はめっき絞り後の溶融め
っき層の凝固冷却を行うためのものであり、たとえば水
冷ノズル160が使用され、これからの噴出水流中を鉄
鋼線状材aを通過させることによって行われる。ここ
で、冷却用の水温は、前記線速条件において、40〜6
0℃とすべきである。それは、前記したアルミニウム濃
度の規定に加え、冷却速度を適度に遅くすることが、樹
枝状の初晶の生成と初晶隙間への粒状共晶組織の生成を
制御する上で効果的だからである。冷却用の水温が40
℃未満では、冷却能が高過ぎて前述の図3の(a)(b)の
凝固組織となるため、これが下限である。しかし、冷却
用の水温が60℃を超えると、水が高温の鉄鋼線状材a
に接触した瞬間に爆発的に蒸発して、極端に冷却能が低
下してしまい実用的でない。以上のような方法によっ
て、鉄鋼線状材aに対し、金属間化合物層を生じさせ
ず、かつ層状の共晶組織を持たず、また偏肉も少なく、
外観も美麗な一浴法による溶融亜鉛−アルミニウム合金
めっきを施すことができる。
っき層の凝固冷却を行うためのものであり、たとえば水
冷ノズル160が使用され、これからの噴出水流中を鉄
鋼線状材aを通過させることによって行われる。ここ
で、冷却用の水温は、前記線速条件において、40〜6
0℃とすべきである。それは、前記したアルミニウム濃
度の規定に加え、冷却速度を適度に遅くすることが、樹
枝状の初晶の生成と初晶隙間への粒状共晶組織の生成を
制御する上で効果的だからである。冷却用の水温が40
℃未満では、冷却能が高過ぎて前述の図3の(a)(b)の
凝固組織となるため、これが下限である。しかし、冷却
用の水温が60℃を超えると、水が高温の鉄鋼線状材a
に接触した瞬間に爆発的に蒸発して、極端に冷却能が低
下してしまい実用的でない。以上のような方法によっ
て、鉄鋼線状材aに対し、金属間化合物層を生じさせ
ず、かつ層状の共晶組織を持たず、また偏肉も少なく、
外観も美麗な一浴法による溶融亜鉛−アルミニウム合金
めっきを施すことができる。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。線は成分組成S
WRH62Aの線材を、常法により伸線した直径1.8
mmの鋼線を使用し、これに本発明により一浴法で溶融
亜鉛−アルミニウム合金めっきを施した。このめっきは
図2に示す工程で実施した。鋼線の線速は35m/minと
した。鋼線は前処理として、450℃の溶融鉛浴での脱
脂、濃度15%の塩酸による酸洗後、NaOH濃度350
%、55℃、10Vの条件でアルカリ電解洗浄を行い、
圧力15kgf/cm2、流量13l/minで高圧水流による物
理洗浄を施した。次いで、ZnCl2:SnCl2:KCL=75:1
5:10のフラックスを使用し、pH0.6、温度68℃
の条件でフラックス処理を行い、熱風乾燥炉で乾燥後、
めっき浴温度は428℃、アルミニウム濃度3.6〜
6.4%の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴にてめ
っきを施した。続いて、図2のガス式絞り部を使用し、
窒素ガス、線条材1本当り5l/minの条件でめっき付
着量を制御し、水冷ノズルを使用して水冷水45℃によ
り凝固冷却させた。この結果、平均めっき厚み45μm
の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線が得られた。得ら
れためっき鋼線を7本撚りあわせてより鋼線とし、その
特性を検討した。その結果を表1に示す。また、比較の
ため、2浴法で製造した5μm程度の金属間化合物層を
有する試料についても特性を検討した。その結果を表1
の試料N0.16〜22に示す。
WRH62Aの線材を、常法により伸線した直径1.8
mmの鋼線を使用し、これに本発明により一浴法で溶融
亜鉛−アルミニウム合金めっきを施した。このめっきは
図2に示す工程で実施した。鋼線の線速は35m/minと
した。鋼線は前処理として、450℃の溶融鉛浴での脱
脂、濃度15%の塩酸による酸洗後、NaOH濃度350
%、55℃、10Vの条件でアルカリ電解洗浄を行い、
圧力15kgf/cm2、流量13l/minで高圧水流による物
理洗浄を施した。次いで、ZnCl2:SnCl2:KCL=75:1
5:10のフラックスを使用し、pH0.6、温度68℃
の条件でフラックス処理を行い、熱風乾燥炉で乾燥後、
めっき浴温度は428℃、アルミニウム濃度3.6〜
6.4%の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴にてめ
っきを施した。続いて、図2のガス式絞り部を使用し、
窒素ガス、線条材1本当り5l/minの条件でめっき付
着量を制御し、水冷ノズルを使用して水冷水45℃によ
り凝固冷却させた。この結果、平均めっき厚み45μm
の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線が得られた。得ら
れためっき鋼線を7本撚りあわせてより鋼線とし、その
特性を検討した。その結果を表1に示す。また、比較の
ため、2浴法で製造した5μm程度の金属間化合物層を
有する試料についても特性を検討した。その結果を表1
の試料N0.16〜22に示す。
【0017】金属間化合物層の有無とめっき組織を電子
顕微鏡で観察し、耐食性は塩水噴霧試験(3週間)と5%Na
cl soln中での交流インピーダンス法(3週間)で試験し、
疲労強度試験は、図4に示す曲げ疲労試験機を使用し、
より鋼線の片端を把持し、多端に緩衝ばねおよびてこを
介して重錘を吊るして張力を負荷し、間隔が1000mm
の2対の支持ローラの中央に設けた一対の駆動ローラを
強制的に上下振動させてより鋼線に繰返し曲げ与え、規
定回数終了時の素線の破断具合によって合格率を評価し
た。各試料数は10本であり、振幅は±12.5mm、繰
返し回数1×106回とした。
顕微鏡で観察し、耐食性は塩水噴霧試験(3週間)と5%Na
cl soln中での交流インピーダンス法(3週間)で試験し、
疲労強度試験は、図4に示す曲げ疲労試験機を使用し、
より鋼線の片端を把持し、多端に緩衝ばねおよびてこを
介して重錘を吊るして張力を負荷し、間隔が1000mm
の2対の支持ローラの中央に設けた一対の駆動ローラを
強制的に上下振動させてより鋼線に繰返し曲げ与え、規
定回数終了時の素線の破断具合によって合格率を評価し
た。各試料数は10本であり、振幅は±12.5mm、繰
返し回数1×106回とした。
【0018】
【表1】
【0019】これらから、本発明範囲のアルミニウム濃
度としめっき組織を限定することにより、耐食性と疲労
性が良好になることがわかる。また、二浴法では全体に
疲労強度が低く、どの濃度でも100%の合格率は得ら
れないことがわかる。
度としめっき組織を限定することにより、耐食性と疲労
性が良好になることがわかる。また、二浴法では全体に
疲労強度が低く、どの濃度でも100%の合格率は得ら
れないことがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、外
観が滑らか、美麗で高耐食性と高疲労強度を有する亜鉛
−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材を提供できるとい
うすぐれた効果が得られる。また、本発明によれば、二
浴法でなく工程や設備的に有利な一浴法によって、高耐
食性と高疲労強度を有する亜鉛−アルミニウム合金めっ
き鉄鋼線状材を製造することが可能になるというすぐれ
た効果が得られる。
観が滑らか、美麗で高耐食性と高疲労強度を有する亜鉛
−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材を提供できるとい
うすぐれた効果が得られる。また、本発明によれば、二
浴法でなく工程や設備的に有利な一浴法によって、高耐
食性と高疲労強度を有する亜鉛−アルミニウム合金めっ
き鉄鋼線状材を製造することが可能になるというすぐれ
た効果が得られる。
【図1】本発明により得られた亜鉛−アルミニウム合金
めっき鉄鋼線状材のめっき組織を模式的に示す断面図で
ある。
めっき鉄鋼線状材のめっき組織を模式的に示す断面図で
ある。
【図2】本発明による亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄
鋼線状材のめっき法の工程の一例を示す説明図である。
鋼線状材のめっき法の工程の一例を示す説明図である。
【図3】本発明範囲を外れた亜鉛−アルミニウム合金め
っき鉄鋼線状材のめっき組織を模式的に示す断面図であ
る。
っき鉄鋼線状材のめっき組織を模式的に示す断面図であ
る。
【図4】本発明における非酸化性ガスの流量とめっき付
着量の関係を示すグラフである。
着量の関係を示すグラフである。
【図5】本発明における疲労性試験機を示す側面図であ
る。
る。
6 アルカリ電解洗浄槽 9 ワイヤ洗浄装置 10 フラックス槽 12 溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき浴 14 絞り部 16 冷却装置 101 素地 103 樹枝状初晶 104 パーライト組織104
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 2/00 - 2/40
Claims (6)
- 【請求項1】表面に亜鉛−アルミニウム合金めっきを施
した鉄鋼線状材において、前記合金めっきがアルミニウ
ム濃度4〜6%でかつ5.0±0.2%を含まない組成
からなり、しかも、樹枝状の初晶とそれら樹枝状の初晶
の間隙を粒状化の進行したパーライト組織で埋めた組織
からなっていることを特徴とする疲労性の良好な亜鉛−
アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材。 - 【請求項2】鉄鋼線状材に平均厚みが10〜100μm
の亜鉛−アルミニウム合金めっきを施す方法において、
鉄鋼線状材を前処理後、フラックス処理を施し、次い
で、アルミニウム濃度4〜6%でかつ5.0±0.2%
を含まない組成の亜鉛−アルミニウム合金めっき浴を線
速20〜45m/minで通過させ、浴上で非酸化性雰囲気
をシールガスとしてめっきを絞り、次いで40〜60℃
の冷却水を作用させてめっき層を凝固冷却することを特
徴とする疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき
鉄鋼線状材の製造法。 - 【請求項3】前処理工程が、アルカリ電解洗浄を行うこ
とを含む請求項2に記載の疲労性の良好な亜鉛−アルミ
ニウム合金めっき鉄鋼線状材の製造法。 - 【請求項4】前処理工程が、高圧水流による物理的洗浄
を行なうことを含む請求項2または請求項3に記載の疲
労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材
の製造法。 - 【請求項5】フラックスとして、塩化亜鉛70〜80重
量%をベースとし、これに塩化第一錫を10〜20重量
%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を
5〜20重量%含有した組成が使用される請求項2ない
し請求項4のいずれかに記載の疲労性の良好な亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき鉄鋼線状材の製造法。 - 【請求項6】めっきの絞り用ガスの流量を通線する線状
材1本当り3〜7l/minとする請求項2ないし請求項5
のいずれかに記載の疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム
合金めっき鉄鋼線状材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34854091A JP2822107B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34854091A JP2822107B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05156418A JPH05156418A (ja) | 1993-06-22 |
JP2822107B2 true JP2822107B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=18397702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34854091A Expired - Fee Related JP2822107B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 疲労性の良好な亜鉛−アルミニウム合金めっき鉄鋼線状材及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2822107B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9243315B2 (en) | 2009-06-25 | 2016-01-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High-strength Zn—Al coated steel wire for bridges with excellent corrosion resistance and fatigue properties and method for manufacturing the same |
TWI653362B (zh) * | 2012-10-17 | 2019-03-11 | 澳大利亞商布魯史寇普鋼鐵有限公司 | 金屬被覆鋼帶的製造方法 |
CN107208655B (zh) | 2015-03-17 | 2019-09-10 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | 旋转机械的叶轮、压缩机、增压器以及旋转机械的叶轮的制造方法 |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP34854091A patent/JP2822107B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05156418A (ja) | 1993-06-22 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |