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 |
|---|---|---|---|---|
| EP2447389A4 (en) | 2009-06-25 | 2016-08-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | HIGH-STRENGTH ZN-AL PLATED STEEL WIRE FOR BRIDGES WITH EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND TEMPERATURE PROPERTIES, AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| 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 |
| JP6295008B2 (ja) | 2015-03-17 | 2018-03-14 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械の羽根車、コンプレッサ、過給機及び回転機械の羽根車の製造方法 |
-
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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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |