JP3207348U - 溶融亜鉛めっきのやけを抑制する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融亜鉛めっき処理により、ワーク表面に発生する、やけによる外観不良をなくす溶融亜鉛めっき処理装置を提供する。【解決手段】ワーク４を溶融亜鉛めっき処理するめっき槽１と、めっき処理されたワーク４を冷却するための冷却槽２と、長手方向平行横に配置された各処理槽上を、ワーク４を移動する為のホイスト５を備えた移動装置からなる溶融亜鉛めっき処理装置において、ワーク４をめっき槽１から引き抜きと同時に風による冷却を行う風冷却装置３を設けワークを冷却する。【選択図】図１

Description

本考案は、溶融亜鉛めっき処理において、溶融亜鉛めっきのやけを抑制する装置に関するものである。

一般に溶融亜鉛めっき処理装置では、溶融亜鉛めっきを施す為のめっき槽と、溶融亜鉛めっき処理されたワークを水冷する為の冷却槽と、めっき槽と冷却槽の間をワークを懸垂し移動する為の移動装置から構成されている。

めっき槽に浸漬されたワークは、４３０℃〜４６０℃の溶融亜鉛浴の中でその表面に、ワーク自身の鉄素地側からδ_１層（デルタワン層）、ζ層（ツェータ層）、と呼ばれる鉄と亜鉛の合金層を形成する、そしてその合金層の上に、η層（イータ層）と呼ばれる亜鉛層が形成される。このδ_１層からη層迄がめっき被膜と呼ばれる、このめっき被膜が防錆作用を発揮しワークを発錆させない様に保護している。

溶融亜鉛めっき処理が完了したワーク表面には、上途しためっき被膜が形成され、その表面は最上層部の亜鉛層によって光沢を保持しているが、めっき槽から引き抜きが開始され大気中に出てから冷却槽にて水冷されるまでの間に、めっき槽内でワーク自身が蓄積した熱によってη層の亜鉛は合金化され、ζ層（ツェータ層）と呼ばれる合金層が発達し表面に露出する事がしばしばある。これはいわゆるやけと呼ばれる状態であり、光沢の無い薄墨色の状態をしている。

上途した以外にやけの発生原因として、ワーク中の化学成分組成によるものが有る。一般に珪素、マンガン、リンの組成の多少がやけ等のめっき異常の原因であると言われている。

この上途したやけの発生を防止する方法として、ワークを溶融亜鉛浴に浸漬する面に、ワークの表面を結晶粒径１μｍ以下に微細化処理した後に溶融亜鉛めっき処理する方法が提案なされている（例えば、特許文献１）。

また、やけの発生を防止する方法として、めっき槽と隣接する冷却槽を長手方向と平行横方向に隣接させて配置し、めっき槽と冷却槽の移動距離を短くする鋼材自動溶融亜鉛めっき装置のめっきやけ防止方法が提案なされている。（例えば、特許文献２）。

溶融亜鉛めっきにおけるやけとは、溶融亜鉛めっき被膜の合金層が発達した状態をいい耐食性上は問題は無いが、その表面は光沢が無く、薄墨色をしている為に美観上見栄えが悪い。

溶融亜鉛めっきのやけを防ぐ方法として（特許文献２）がある。

特開２００８−２９７６２５号公報 特開２００１−３０３２２７号公報

しかしながら、上途した先行技術（特許文献１）は鋼材の自動溶融亜鉛めっき装置においての提案であり、不定形の大型のワークをバッチ式で溶融亜鉛めっきする装置で、ワーク表面を結晶粒径１μｍ以下に微細化処理を行う事が難しい。本考案はワークに機械的加工を加えることなく、溶融亜鉛めっきによるやけを抑制することを目的とするものである。

又上途した先行技術（特許文献２）は、一般に溶融亜鉛めっき処理装置ではめっき槽から冷却槽迄の移動距離を短くし、出来るだけ早くワークを水冷する為に、めっき槽と冷却槽の各処理槽を長手方向平行横に隣接し設置しているが，溶融亜鉛めっき処理に時間を要し直ぐに水冷出来ないワークにやけが発生する問題が有った。

より詳細に説明すると、特許文献２に示された方法で処理した場合、溶融亜鉛めっき処理後にめっき槽から引き抜きされたワークを、めっき槽横に設置された冷却槽にやけが発生する前に浸漬し水冷をすれば防ぐ事が出来るが、例えば溶融亜鉛めっき浴より引き抜きに時間を要した物、ワークが厚く保有熱量の多い物、２度漬けを行い溶融亜鉛浴の熱負荷を多く受けた物、構造的に熱が籠り放熱し難い物、冷却槽で水冷すると歪みが発生する為に一定時間空冷をする物等にしばしばやけが発生する問題がある。

本考案は、上途した課題を解決する事を目的としており、めっき槽から冷却槽に至る間に発生するやけを抑制し、溶融亜鉛めっきの光沢を維持すると共に美観上の見栄えを良くするものである。

上途する課題の改善策として、ワークを溶融亜鉛めっき処理するめっき槽と、上途めっき処理されたワークを冷却するための冷却槽と、長手方向平行横に配置された各処理槽上を、ワークを移動する為のホイストを備えた移動装置からなる溶融亜鉛めっき処理装置において、上途めっき槽近傍に、上途ワークを冷却する為の、風冷却装置を設けるものである。

又上途する風冷却装置は、上途めっき槽の長手方向延長線上、かつ略水平に配置し、上途ワークに対し一定の風を送り、上途ワークを冷却するものである。

さらに上途する風冷却装置は、上途めっき槽の溶融亜鉛浴表面から風冷却装置までの高さ４００ｍｍから１０００ｍｍの位置に、さらに上途めっき槽の短手方向の一端より上途風冷却装置は、２０００ｍｍから４０００ｍｍの距離の位置に設置し、上途ワークに風を送り上途ワークを冷却するものである。

上途したように本考案により、ワークをめっき処理するめっき槽と、上途めっき処理されたワークを水冷するための冷却槽と、長手方向平行横に配置された各処理槽上を、ワークを移動する為のをホイストを備えた移動装置からなる溶融亜鉛めっき処理装置において、ワークをめっき槽から冷却槽に移動する際に、同時に風による冷却を行う風冷却装置を設けワークを冷却する事によって、ワークが保有する熱によってワーク表面で進行する合金化を抑制する事が出来る様になり、ワーク表面に発生する美観上見栄えが悪いやけの発生を抑制する事が出来る様になる。

は本考案の溶融亜鉛めっき処理装置の全体図である。 は本考案の溶融亜鉛めっき処理装置の断面図である。 は本考案の溶融亜鉛めっき処理装置の断面図である。 は本考案の溶融亜鉛めっき工程の流れを示した概略図である。 は、従来処理方法において、やけが発生しなかった場合のマイクロマクロ断層写真である。 は、従来処理方法において、やけが発生した場合のマイクロマクロ断層写真である。 は、本願処理方法において、処理結果を示すマイクロマクロ断層写真である。

表１

は本考案の実施検証を行った図５乃至７の溶融亜鉛めっき条件を示した表である。

上途した効果を得る為に、本考案である溶融亜鉛めっき処理におけるやけを抑制する風冷却装置３は、めっき槽１の短手方向側の一端に配置し、めっき槽１の長手方向の浴面上を浴面に対して略水平に風を送る様に配置する。

溶融亜鉛めっき処理装置において、長手方向に平行に配列された各処理槽上を、槽の長手方向に対して直行方向に複数のレール６が配置され、その複数のレール６には各処理槽上を往き来出来るホイスト５が各々１台ずつ取り付けられている。溶融亜鉛めっき処理装置を移動するワーク４は大きさ又は、形状により１台又は、複数台のホイスト５により懸垂され溶融亜鉛めっき処理装置内を移動する。

上途めっき槽１は、常時４３０℃〜４６０℃の範囲で加温し亜鉛を溶融状態にする為の設備を備えており、ワーク４に溶融亜鉛めっき処理を行う為の槽である。冷却槽２は溶融亜鉛めっき処理したワーク４を冷却する為の槽であり、３０℃〜７５℃の温水が溜められている。各槽の長手方向に対して直行方向に配置された複数のレール６は、各槽を往き来する為のホイスト５が取り付けられており、めっき槽から冷却槽至る次装置にワーク４を懸垂し移動する為の移動装置である。

図１は本考案の実施形態を示す溶融亜鉛めっき処理装置の全体図であり、図２は本考案実施の形態の溶融亜鉛めっき処理装置を図１に示すＡ方向から見た断面概略図であり、図３は本考案実施形態の溶融亜鉛めっき処理装置を図１に示すＢ方向から見た断面概略図である。図４は本考案の溶融亜鉛めっき処理の流れを示した概略図である。図１乃至４を用いて本考案実施の形態について説明する。

図１に示すように、本考案の溶融亜鉛めっき処理装置は長手方向に平行に配置されためっき槽１と冷却槽２と、めっき槽１と冷却槽２の上に各槽の長手方向に対して直行方向に複数のレール６を配置し、該レール６に各槽を往き来する為のホイスト５を備え、さらにめっき槽１の短手方向側の一端に風冷却装置３を配置している。

図２に示すように、風冷却装置３は作業床８の上に取り付けられた、風冷却装置取付台７の上に設置し、溶融亜鉛めっき浴面１ａより高さａの位置に風を送る様に設置する。高さａより低い場合は、めっき槽１より引き抜きされるワーク４の表面を流れる溶融亜鉛が早く凝固し持ち出し亜鉛量が増え亜鉛の利用効率を悪化する。高さａより高い場合には、風冷却が遅くなり合金化が進行しやけの発生数が増加する。高さａは４００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲が適切である。この高さに設置する事によめっき槽１より引き抜きされるワーク４を効率良く冷却する事が出来る。

又図３に示すように、風冷却装置３はめっき槽１の短手方向の一端より間隔ｂの位置に設置する。間隔ｂより近い場合は、冷却効果が大きくめっき槽１より引き抜きされるワーク４表面を流れる溶融亜鉛が早く凝固し持ち出し亜鉛量が増え亜鉛の利用効率を悪化する。又間隔ｂより遠い場合には、風が拡散される為に風冷却効果が低くなり、合金化が進行しやけの発生数が増加する。間隔ｂは２０００ｍｍ〜４０００ｍｍの範囲が適切である。この間隔に設置する事よりめっき槽１より引き抜きされるワーク４を効率良く冷却する事が出来る。

ホイスト５にて懸垂されたワーク４は、めっき槽１上で一旦停止し、緩やかにめっき槽１内に浸漬される。めっき槽１内で規定時間が経過したワーク４は引き抜き準備に入る（図４ｉ参照）、この時風冷却装置３を稼動させめっき槽１上を長手方向に対して水平に風を送る。

風冷却装置３を稼動後に、ホイスト５を徐々に上昇させワーク４の引き抜きを開始する（図４ｉｉ参照）。めっき槽１よりワーク４の引き抜きが完了するまで、風冷却装置３は稼働させワーク４の冷却を続ける（図４ｉｉｉ参照）。この時ワーク４の表面では、めっき槽１内で受けた熱が除熱され、合金の進行が抑制され、やけの発生が抑制される。

引き上げが完了したワーク４は、直ちに隣接する冷却槽２上迄ホイスト５にてレール６上を走行させ移動する（図４ｉｖ参照）。冷却槽２上に達したら直ちに冷却槽２内に浸漬し水冷をする。この時ワーク４が冷却槽２に移動を開始したら、風冷却装置３の稼働を停止する。

図５乃至７に本考案の実施検証を行った溶融亜鉛めっき被膜のマイクロマクロ断層写真を示しその状態を説明する。写真中のｃ部はワーク本体の鉄素地である、ｄ部は鉄素地上に発達したδ_１層（デルタワン）ζ層（ツェータ層）と呼ばれる鉄−亜鉛の合金層である、ｅ部はη層（イータ層）と呼ばれる亜鉛層を示している。

表１に図５乃至７のワークを溶融亜鉛めっきした時の条件を示す。検証項目として溶融亜鉛めっきを施した時の、めっき槽の溶融亜鉛めっき浴温度、対象ワークを冷却した時の冷却槽の温度、対象ワークを溶融亜鉛めっき処理後に溶融亜鉛めっき浴から引き抜きを開始し、冷却槽に浸漬される迄の移動に要した時間を調査し各対象ワークの溶融亜鉛めっき被膜をマイクロマクロ断層写真を用いて比較検証を行った。尚製品を試験体として使用出来ない為に、一般構造用鋼材のＨ型鋼テストピースをめっき槽から冷却槽に至る時間の違う３種類の製品に取り付け、同時に溶融亜鉛めっき処理を行いテストピースを試験対象ワークとした。

図５は従来の処理方法において、やけが発生しなかったワークのマイクロマクロ断層写真である。δ_１層（デルタワン）ζ層（ツェータ層）ｄの上にη層（イータ層）ｅがしっかり付着している。この試験対象ワークは、表１中の対象ワーク図Ｎｏ５である、めっき槽１の引き抜きから冷却槽２迄の移動時間は６９秒と早く冷却が出来ている、これによりめっき被膜が光沢ある状態に有ることが解る。

図６は従来の処理方法において、やけが発生したワークのマイクロマクロ断層写真である。鉄素地ｃの上にδ_１層（デルタワン）ζ層（ツェータ層）ｄが厚く発達しており、η層（イータ層）ｅの被膜が無くなっている。この試験対象ワークは、表１中の対象ワーク図Ｎｏ６である、めっき槽１の引き抜きから冷却槽２迄の移動時間は１２６秒と対象ワーク図Ｎｏ５と比較して約２倍の時間を要しており、これによりめっき被膜の表面は光沢の無いδ_１層（デルタワン）ζ層（ツェータ層）ｄが表面に露出しており、薄墨色を呈している。

図７は本願処理方法において、処理を行ったワークのマイクロマクロ断層写真である。表１中の対象ワーク図Ｎｏ７である、めっき槽１の引き抜きから冷却槽２迄の移動時間は１０５秒と決して早くはないが、本発明の風冷却工程により図５と同様にδ_１層（デルタワン）ζ層（ツェータ層）ｄの上にη層（イータ層）ｅがしっかり見られめっき被膜が光沢の有る状態に有る事が解る。

以上本考案を具体的に説明したが、風冷却効果を効率的に得る為に、極力指定範囲内に風冷却装置を設置するのが望ましい。

１．めっき槽
２．冷却槽
３．風冷却装置
４．ワーク
５．ホイスト
６．レール
７．風冷却装置取付台
８．作業床
１ａ．溶融亜鉛めっき浴面
２ａ．冷却水
ａ．４００ｍｍ〜１０００ｍｍ
ｂ．２０００ｍｍ〜４０００ｍｍ

Claims (3)

1. ワークを溶融亜鉛めっき処理するめっき槽と、前記めっき処理されたワークを冷却するための冷却槽と、長手方向平行横に配置された各処理槽上を、ワークを移動する為のホイストを備えた移動装置からなる溶融亜鉛めっき処理装置において、
   前記めっき槽近傍に、前記ワークを冷却する為の、風冷却装置を設けた事を特徴とする溶融亜鉛めっき処理装置。
2. 前記風冷却装置は、
   前記めっき槽の長手方向延長線上、かつ略水平に、
   配置したことを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっき処理装置。
3. 前記風冷却装置と前記めっき槽の関係において、
   前記めっき槽の溶融亜鉛浴表面から風冷却装置までの高さ４００ｍｍから１０００ｍｍである事、
   前記めっき槽の短手方向の一端より、前記風冷却装置は、２０００ｍｍから４０００ｍｍであること、
   を特徴とする請求項１及び２記載の溶融亜鉛めっき処理装置。