JP2987722B2

JP2987722B2 - 溶融亜鉛合金めっき方法

Info

Publication number: JP2987722B2
Application number: JP3150534A
Authority: JP
Inventors: 島隆中
Original assignee: Denkoo Kk
Current assignee: Denkoo Kk
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH0565611A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般鉄鋼材料を対象とす
るアルミニウム−亜鉛合金浴による溶融亜鉛合金めっき
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般鉄鋼材料を対象とする、一般溶融亜
鉛めっきは、ＪＩＳ規格Ｈ８６４１により２種類に大別
され、それぞれ細分類されて合計７種類になっている。
これらは鉄鋼製品の防食を主目的とし、用途・板厚によ
り均一性または付着量が規定されており、付着量が多く
なれば当然耐用年数が伸び、高耐蝕性を要求されるＨＤ
Ｚ５５では、付着量５５０ｇ／ｍ²以上である。近年薄
板（３mm以下）などの平滑な表面に５５０ｇ／ｍ²以上
の付着量を要求される傾向があるが不可能な場合もあ
り、一般溶融亜鉛めっき業者では被加工材の材質を見分
けることは難しく、また混入された異種材質に対し、そ
れぞれ工程調整を行うことは至難である。

【０００３】このように比較的中・厚板に分類される大
型鉄鋼部材などは、高付着量が得やすく耐用年数が延び
るが、３mm以下の薄板では通常ＨＤＺ４０（４００ｇ／
ｍ²）またはＨＤＺ４５（４５０ｇ／ｍ²）に分類さ
れ、中・厚板のＨＤＺ５５より付着量が少ないため、耐
用年数が短くなる。このため大型鉄鋼部材などに薄板の
付属金具類を取り付けた場合など、耐用年数のバランス
が取れなくなるという問題がある。

【０００４】一方、比較的薄いめっき皮膜で著しい耐食
性を示すものとして溶融亜鉛めっきに近似した３〜１０
％アルミニウム−亜鉛合金による溶融亜鉛合金めっきが
注目されている。

【０００５】しかし、このような溶融亜鉛合金めっきを
施す場合、従来の溶融亜鉛めっき方法で用いられる塩化
亜鉛アンモニウムをフラックスとして使用すると、塩化
アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）中の塩素（Ｃｌ）とめっき
浴中のアルミニウム（Ａｌ）との反応によって揮発性の
塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）が生成し易く、また塩
化アンモニウム自体の揮発と相俟って、フラックスによ
る鋼素材表面の清浄化作用や活性化作用が妨げられ、め
っきの際、不めっきや不均一めっき、あるいは突起等の
外観性不良を生じるという問題があった。

【０００６】このため、このアルミニウム−亜鉛合金浴
単独による溶融アルミニウム−亜鉛合金めっきは、フラ
ックスの使用を必要としないガス還元法による鋼帯や鋼
線の連続溶融めっき工場において採用されているに過ぎ
ず、一般溶融めっき工場においては、鋼素材に下地とし
て溶融亜鉛めっきを施した後、溶融アルミニウム−亜鉛
合金めっきを施すという２段操作めっきによらざるを得
ない状況にある。

【０００７】このような状況から、一般鉄鋼材料を対象
とする溶融めっきにおいて、アルミニウム−亜鉛合金浴
単独による直接めっきを行うことの試みは、近年、フラ
ックスの改良の面で幾つか行われており、例えば、特公
昭６１−３３０７１号、特公昭６４−５１１０号、特開
昭６０−１２５３６１号、特開平１−２８３３５３号、
特開平３−１００１５１号等において、その技術が開示
されている。

【０００８】これらの技術におけるフラックスは、総括
的には、塩化アンモニウムを含まないか、またはその作
用を制御する形で、（ａ）亜鉛、錫、鉛、インジウム等
低融点重金属の塩化物、（ｂ）アルカリ金属またはアル
カリ土類金属の塩化物、弗化物または珪弗化物、及び
（ｃ）有機物のアルカリ金属塩を組み合わせたものであ
るということができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
各フラックスは、例えば一般構造用圧延鋼材あるいは熱
間圧延鋼材というような特定材質の鋼素材の溶融めっき
において効力を有することはあっても、再生鋼材を含む
多種類の鋼素材に共通して効力を示すものではなく、こ
のような多種類の鋼素材を扱う一般溶融めっき工場にお
いては、実質的に満足できる状況にはなっていない。

【００１０】このような状況に鑑み、本発明は、一般鉄
鋼材料を対象に、その材質や形状を問わず、アルミニウ
ム−亜鉛合金浴単独による直接溶融アルミニウム−亜鉛
合金めっきが画一的に行え、しかも外観性が良好な高耐
食性アルミニウム−亜鉛合金めっき皮膜が得られる溶融
めっき方法の提供を課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、脱脂と酸洗とフラックス処理による前処
理を行った後、３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴に
よる鉄鋼材料の溶融めっきを行う方法において、前記酸
洗を、硫酸と硝酸と塩酸との混合比が重量比で８５〜９
５対５〜１０対１〜５の混合酸の５〜２０重量％水溶液
によって行い、且つ、前記フラックス処理を実質的に塩
化アンモニウムを含まないフラックスであって、且つ塩
化亜鉛のみを含むことのないフラックスによって行うと
共に、前記溶融めっきを、４７０〜５３０°Ｃのめっき
浴温度で行うことを特徴とする溶融亜鉛合金めっき方
法、また前記溶融めっきを、５００〜５３０°Ｃのめっ
き浴温度で行うことを特徴とする溶融めっき方法を提案
する。

【００１２】本発明は、溶融めっきしようとする鋼素材
が、その材質により不めっきの生成状況が異なることの
理由は、鋼素材自体の履歴によるミルスケールの形成状
況に依存し、特に再生鋼材において顕著にみられる低温
ミルスケールの影響を強く受けているものであって、こ
のため、従来検討されたフラックス効果のみならず、酸
洗処理とめっき処理を加えた総合効果を挨たなければな
らないとする知見に基づいてなされたものである。

【００１３】本発明の溶融亜鉛合金めっき方法において
は、鋼素材を通常の溶融亜鉛めっき方法の場合と同様に
脱脂及び水洗を行った後、酸洗を行う。

【００１４】酸洗における酸洗液は、本発明における主
要な特徴をなすものであって、単独酸では最も酸洗力が
あり、老化液賦活のための追加酸も少なくて済む、経済
的な硫酸を主剤とし、これに塩酸と硝酸とを前記組成範
囲内に混合した混酸液からなる。

【００１５】硫酸は、多いとスマットが発生しやすく、
スマットが多いと後工程のフラックス効果を低減する恐
れがあるが、その好適範囲は、混合する塩酸と硝酸の好
適量添加により自ら定まる。混合する塩酸は、酸洗仕上
り性を改善し、前記組成範囲外に添加量を少なくする
と、不めっきや不均一めっき等による外観性不良が生成
し易くなるが、添加量を多くするとめっき付着量は低減
する傾向を示す。

【００１６】また、硝酸は、単独ではミルスケールのあ
る材質の鋼素材には殆ど酸洗効果を示さないが、前記混
酸状態で用いると、鋼素地を活性化する作用が大きく、
めっき付着量を増加させる効果がある。しかし、反面、
混酸液の老化を早めるので、前記組成範囲内に止める。

【００１７】前記の混酸酸洗液の濃度は、大となるに従
い、酸洗効果を増す傾向にあるが、２０％を越す高濃度
になっても、それほど能力は改善されず、また、比較的
低濃度でも、酸洗時間を延長することにより効果を示す
場合があるので、本発明では経済性を考慮して５〜２０
％とした。

【００１８】前記の混酸酸洗液は常温では酸洗に時間を
要するが、６０〜８０°Ｃの液温状態で、特にその混酸
の相乗効果を発揮し、比較的短時間で酸洗処理を終了す
ることができる。

【００１９】この酸洗処理は同じ組成の酸洗液による２
段浸漬処理によって、さらに効率的に行うこともでき
る。

【００２０】前記酸洗処理を終了した鋼素材は水洗また
は湯洗後、フラックス処理に供する。フラックスとして
は、前記のように、通常溶融亜鉛めっきで用いる塩化ア
ンモニウムは、溶融浴中のアルミニウムとの反応性が大
きく、めっきを妨げ、不めっきやめっき不均一性をもた
らすので、塩化アンモニウムを含まないフラックスを用
いる。また、フラックスとしては塩化亜鉛を単独で用い
る場合は、塩化アンモニウムと同様に塩化アルミニウム
を生成して不めっきを生じさせるので、塩化亜鉛単独の
フラックスは使用できない。

【００２１】３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴を対
象とする本発明の溶融合金めっきは、４７０〜５３０°
Ｃのめっき浴温度状態で行う。４７０〜５００°Ｃでは
鋼素材の材質により若干めっき付着量の差が見られる
が、特に、５００°Ｃを越える高温度浴では、材質敏感
性が抑えられ、鋼素材の材質に拘らずめっき付着量が大
となり、且つ、均一めっきが得られる。ただし、５３０
°Ｃ以上ではフラックス反応時間とめっき浴浸漬時間と
のバランスがとれず、過剰膜厚となり、めっき外観が著
しく悪くなる。

【００２２】溶融めっきを施しためっき品は、大気中で
１〜３分保持した後２０〜５０°Ｃの水に浸漬して冷却
する。この場合の浸漬速度は０．１〜０．８ｍ／分であ
り、この冷却速度の制御により、めっき面の光沢性及び
平滑性を調節することができる。

【００２３】

【実施例】鋼素材試験片として図１のものを用意した。

【００２４】これらの試験片を苛性ソーダを主成分と
し、これに無機塩を添加した市販の脱脂材（ユケン工業
（株）パクナ１００ＡＮＺ）により濃度５〜１２％とし
た脱脂液中に液温６０〜９０°Ｃで約１０分間浸漬して
脱脂を行い、５５〜６５°Ｃの湯洗をした後、酸洗処理
を行った。

【００２５】混酸酸洗液の組成は図２のようにした。酸
洗液には、主として酸霧及びガスの飛散抑制のため、
０．０５〜０．１重量％の量で非イオン界面活性剤を添
加した。

【００２６】前記試験片と前記酸洗液との組合わせを変
え、それぞれ、３０〜７５°Ｃの液温で、２〜３０分の
酸洗処理を行った。

【００２７】酸洗処理を行った試験片は、５５〜６５°
Ｃの湯洗を行った後、フラックス処理に供した。フラッ
クスとしては、塩化アンモニウムを含まず、金属塩化物
と有機酸のアンモニウム塩とアルカリ金属の塩化物及び
弗化物を含む市販のフラックス液（日本化学産業（株）
亜鉛−アルミニウムめっき用フラックス＃２１）を用
い、液温７０〜９０°Ｃで３０〜６０秒の浸漬処理を行
った。

【００２８】フラックス処理の済んだ前記試験片は乾燥
炉内で１６０〜１８０°Ｃの熱風乾燥を行った後、めっ
き処理に供した。めっき浴組成は、現物分析で４．２〜
５．５％Ａｌ−０．００３〜０．０１２％Ｆｅ−残Ｚｎ
であった。試験片は、めっき後、大気中で６０〜１８０
秒間冷却した後、水温２０〜５０°Ｃの水道水で冷却し
た。

【００２９】以上の工程処理を行った各試験片について
のめっき膜厚と付着量の測定結果及びめっき外観評価結
果を、それぞれの酸洗条件及びめっき条件と共に図３、
図４、図５に記載した。

【００３０】図３、図４、図５に付記した酸洗液の寿命
評価は、以上の工程処理とは別途に試験片Ｓ１またはＳ
４の同等品によって酸洗を繰り返して液老化性を評価し
たものである。液老化性については、フラックス液の付
着しない個所等の目視による状況判断で行った。めっき
外観評価は、不めっき、不均一めっきによる表面の凹凸
模様及び突起等の有無の目視によって行った。

【００３１】なお、前記の両評価は、○「良好」、△
「やや不良」及び×「不良」の３段階によった。「やや
不良」は実用性を妨げるものではなく、めっき外観評価
の場合、酸洗処理、めっき処理またはその後の水洗処理
条件の調整で是正し得る程度のものである。

【００３２】また、前記実施例と同様の試験片を対象と
し、酸洗液濃度、酸混合比及びめっき浴温度をそれぞれ
本発明の範囲外とし、他は実施例と同様とした場合につ
いて、比較試験を行った。得られた結果を前記実施例に
準じて比較例として図６、図７に示した。

【００３３】以上の結果から明らかなように、本発明の
範囲内において溶融めっきされた実施例の鋼素材は、そ
の材質を問わず、めっき厚（付着量）が５０μｍ（３３
０ｇ／ｍ²）以上で、不めっき等の外観性不良もない。
特に、５００°Ｃ以上のめっき浴温度で溶融めっきされ
たものは、めっき厚が約６０μｍ（３９６ｇ／ｍ²）以
上で安定し、外観性も良好である。また、酸洗液の老化
性についても問題がない。

【００３４】これに対して、酸洗液組成や濃度及びめっ
き浴温度を本発明の範囲外とした比較例においては、酸
洗液の老化性が顕著であるか、または比較的薄めっきが
多く、不めっきや不均一めっき等による外観性不良が多
い。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、一般鉄鋼材料の材質を問わず、画一的にアル
ミニウム−亜鉛合金浴による外観性の良好な直接溶融め
っきが可能であり、しかもめっき浴温度を高温度側に保
持することにより、厚めっきが可能になり高耐食性のめ
っき鋼材が提供できる。従ってまた、溶融亜鉛浴による
厚めっきを施された大型鉄鋼材料に、耐食性のバランス
がとれた状態に組み合わせることのできる補助部材また
は取付け金具等のめっき小型鉄鋼材料が提供できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例および比較例において用いた試
験片を示す図表である。

【図２】本発明の実施例および比較例において用いた酸
洗液を示す図表である。

【図３】本発明の実施例の結果を示す図表である。

【図４】本発明の実施例の結果を示す図表である。

【図５】本発明の実施例の結果を示す図表である。

【図６】本発明に対する比較例の結果を示す図表であ
る。

【図７】本発明に対する比較例の結果を示す図表であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脱脂と酸洗とフラックス処理による前処
理を行った後、３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴に
よる鉄鋼材料の溶融めっきを行う方法において、前記酸
洗を、硫酸と硝酸と塩酸との混合比が重量比で８５〜９
５対５〜１０対１〜５の混合酸の５〜２０重量％水溶液
によって行い、且つ、前記フラックス処理を実質的に塩
化アンモニウムを含まないフラックスであって、且つ塩
化亜鉛のみを含むことのないフラックスによって行うと
共に、前記溶融めっきを４７０〜５３０°Ｃのめっき浴
温度で行うことを特徴とする溶融亜鉛合金めっき方法。
【請求項２】前記溶融めっきを５００〜５３０°Ｃの
めっき浴温度で行うことを特徴とする請求項１記載の溶
融亜鉛合金めっき方法。