JP3283833B2

JP3283833B2 - 耐溶損性に優れた溶融Ａｌ−Ｚｎめっき浴槽用鋳鉄鋳物

Info

Publication number: JP3283833B2
Application number: JP27537398A
Authority: JP
Inventors: 智也小関; 健司市野; 雄策益田; 貢阪口
Original assignee: JFE Steel Corp; Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP2000104139A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融Al−Znめっき
浴槽に用いて好適な鋳鉄鋳物に係り、とくに、耐溶損性
に優れた鋳鉄鋳物に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種建材部品や鉄塔部材には、防食のた
め、溶融Zn浴中に浸漬して部品や部材の表面にめっき処
理を施す、いわゆる溶融Znめっき処理が従来から施され
てきた。しかし、海岸あるいは工業地帯等の高腐食環境
下で使用される部品や部材には、より高い耐食性や耐候
性が要求されている。

【０００３】この要求に応える新しいめっき技術とし
て、部品や部材を３〜10重量％Alを含有する溶融Al−Zn
浴中に浸漬し、Al−Zn合金めっきを施す処理法が開発さ
れ、実用化されている。しかし、従来から溶融Znめっき
浴（浴温： 410〜 500℃）の浴槽材として使用されてい
る低合金鋼を、そのまま溶融Al−Zn浴の浴槽材として用
いると、溶損が著しく、浴槽の寿命が著しく短くなると
いう問題があった。特に、Al含有量が多くなると浴槽の
寿命が短くなる。

【０００４】耐溶融Zn侵食性に優れた材料として、例え
ば、特公昭59−49302 号公報に、TaまたはTa＋Nb：1 〜
6 ％、MoおよびＷのうちの１種または２種：１〜10％、
Ni：10〜30％、Co：10〜30％、Cr：10〜25％を含むFe基
合金が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭59−49
302 号公報に記載されたFe基合金は、TaやCoなどの高価
な合金元素を多量に含有し、高価なうえ、３〜10重量％
Alを含有する溶融Al−Zn浴に対しても効果があるかどう
かは定かでない。また、溶融Al−Zn浴の浴槽材として、
高価な高合金系ステンレス鋼やセラミックスを適用する
ことも考えられるが、小型の浴槽には適用できても厚肉
大型の浴槽への適用は、経済性の点で大きく劣るという
問題があった。

【０００６】このようなことから、溶融Al−Znめっき浴
の浴槽材に適用できる耐溶損性に優れ、しかも安価な浴
槽用材料が要望されている。本発明は、上記した従来技
術の問題点に鑑み、溶融Al−Znめっき浴槽材として優れ
た耐溶損性を有し、かつ厚肉の大型容器を経済的に製造
できる浴槽用鋳鉄を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成するために、鋭意検討し、溶融Al−Zn浴中への
浴槽材料（主にFe）の溶解・合金化反応を物理的に阻止
するため浴槽材料の酸化皮膜の安定化、液体Al金属へ
の溶解度の小さな合金元素の利用、比較的安価に大型
容器の製造を可能とするために鋳造性の向上、が重要で
あるとの結論を得た。そこで、さらに、溶融Al−Znめっ
き浴における浴槽材料の耐溶損性におよぼす各種合金元
素の影響について種々の研究を行い、本発明を完成した
のである。

【０００８】すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：2.0
〜4.0 ％、Si：2.5 超〜5.0 ％、Mn：0.1 〜3.0 ％、C
r：3.0 〜25.0％を含み、残部Feおよび不可避的不純物
からなる組成を有することを特徴とする耐溶損性に優れ
た溶融Al−Znめっき浴槽用鋳鉄鋳物である。また、本発
明では、前記組成に加えて、さらにMo：3.5 ％以下、N
i：5.0 ％以下のうちから選ばれた１種または２種を含
有するのが好適である。

【０００９】また、本発明は、重量％で、Ｃ：2.0 〜4.
0 ％、Si：2.5 超〜5.0 ％、Mn：0.1 〜3.0 ％、Cr：3.
0 〜25.0％を含み、あるいはさらにMo：3.5 ％以下、N
i：5.0 ％以下のうちから選ばれた１種または２種を含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる溶湯を溶製
し、鋳造後、400 ℃超700 ℃以下の温度で焼戻し処理を
行うことを特徴とする耐溶損性に優れた溶融Al−Znめっ
き浴槽用鋳鉄鋳物の製造方法である。

【００１０】また、本発明は、重量％で、Ｃ：2.0 〜4.
0 ％、Si：2.5 超〜5.0 ％、Mn：0.1 〜3.0 ％、Cr：3.
0 〜25.0％を含み、あるいはさらにMo：3.5 ％以下、N
i：5.0 ％以下のうちから選ばれた１種または２種を含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有す
る鋳鉄からなることを特徴とする鋳鉄鋳物製溶融Al−Zn
めっき浴槽である。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の化学組成の限定理
由について説明する。以下、成分の単位はすべて重量％
である。Ｃ：2.0 〜4.0 ％Ｃは、鋳造時の湯流れ性を向上させ、かつ、耐溶損性に
寄与する炭化物を形成し、耐溶損性を向上させる。この
ような効果を得るためには、2.0 ％以上の含有が必要で
ある。一方、4.0 ％を超えると鋳造欠陥が発生しやすく
なる。このようなことから、Ｃは2.0 〜4.0 ％の範囲に
限定した。なお、好ましくは2.7 〜3.5％である。

【００１２】Si：2.5 超〜5.0 ％ Siは、脱酸と鋳造性の確保のために添加するが、2.5 ％
以下では効果がなく、一方、5.0 ％を超えて含有する
と、効果がなく、かつ材料を脆化させ、しかも鋳造欠陥
も発生しやすくなる。このため、Siは2.5 超〜5.0 ％の
範囲に限定した。なお、好ましくは2.5 超〜3.5 ％であ
る。

【００１３】Mn：0.1 〜3.0 ％ Mnは、溶湯の脱酸剤として作用し、また、不純物である
Ｓと結合してMnS を形成しＳによる材料の脆化を防止す
る。このような効果を得るためには0.1 ％以上の含有が
必要である。一方、3.0 ％を超えて含有すると、オース
テナイトが残留しやすくなり、浴槽の経時形状変化や割
れの原因となる。このため、Mnは0.1 〜3.0 ％の範囲に
限定した。なお、好ましくは0.5 〜1.5 ％である。

【００１４】Cr：3.0 〜25.0％ Crは、本発明で最も重要な元素であり、浴槽材の耐溶損
性を向上させ、かつ、固溶によって基地を強化するため
に3.0 ％以上の含有が必要である。しかし、25.0％を超
えて含有すると鋳造性が著しく低下し、健全な鋳物の製
造が困難になる。このため、Crは3.0 〜25.0％の範囲に
限定した。なお、好ましくは5.0 〜15.0％である。

【００１５】さらに必要に応じ、下記の元素のうちから
選ばれた１種または２種を含有できる。 Mo：3.5 ％以下 Moは、基地強化の作用を持つとともに、鋳物表面に生成
した酸化皮膜をより強固にして、耐溶損性向上に寄与す
る。しかし、3.5 ％を超えて含有しても含有量に見合う
効果が期待できないため、経済性を考慮し上限を3.5 ％
とした。

【００１６】Ni：5.0 ％以下 Niは、焼入れ性を向上させて基地を強化させる元素であ
るが、5.0 ％を超えて含有すると、安定なオーステナイ
トが多量残留し、浴槽の経時形状変化や割れの原因にな
るとともに、耐溶損性が低下する。このため、Ni含有量
の上限を5.0 ％とした。

【００１７】本発明の鋳物では、上記した化学成分以外
の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不
純物としては、Ｐ：0.30％以下、Ｓ：0.10％以下、Al：
0.10％以下、Ｂ：0.10％以下、Ｎ：0.08％以下が許容で
きる。本発明鋳物の製造方法について、説明する。上記
した組成の溶湯を、高周波炉等の通常公知の溶製方法で
溶製したのち、所定形状の砂型モールド等の鋳型に鋳造
し、めっき浴槽用鋳物とされる。鋳造された鋳物は、鋳
造組織の安定化および鋳造応力の除去のため、焼戻し処
理を施され、めっき浴槽とされるのが望ましい。

【００１８】焼戻し温度は、400 超〜700 ℃の範囲とす
るのが望ましい。焼戻し温度が400 ℃以下では、組織の
安定化と鋳造応力除去の効果がなく、また、700 ℃を超
えると炭化物が折出し、基地の軟化が著しくなり、材質
劣化するとともに、浴槽にひずみが生じたりする。この
ため、焼戻し処理は400 ℃超700℃以下の温度範囲とす
るのが望ましい。

【００１９】

【実施例】表１に示す組成の溶湯を、高周波炉を用い
て、大気中で溶製し、砂型モールドに鋳造し、厚肉大型
の溶融Al−Znめっき浴槽と同等の凝固・冷却条件で、厚
さ15mm×幅80mm×長さ140 mmの寸法の鋳片を製造した。
これら鋳片を、630 ℃で焼戻し処理した後、鋳片の片面
側（80mm×140 mm）を機械加工により研削して、厚さ14
mm×幅80mm×長さ140 mmの寸法の試験片に仕上げた。こ
れら試験片を、温度450 ℃に加熱したAlを 6.7〜 7.0重
量％含有する溶融Al−Zn浴中に約1500h 間浸漬したのち
引き上げ、JlS 塩化アンチモン法（JIS H 0401）で、生
成しためっき層を除去した。めっき層を除去された試験
片について、重量を測定し溶損率を求めた。なお、溶損
率は、浴中浸漬後のめっき除去された試験片重量を浸漬
前の試験片重量で除した値で定義した。

【００２０】また、試験片を切断し、内部の鋳造欠陥を
調べた。これらの結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】本発明例（No.P-1〜No.P-8）は、優れた耐
溶損性をもち、かつ、鋳造欠陥もなく、比較例として示
した現行使用されている普通鋼（No.L-2）、普通鋳鋼
（No.L-3）、普通鋳鉄（No.L-4, No.L-5, No.L-7）に比
べ、優れた耐溶損性と鋳造性を有することが明らかであ
る。また、高合金系鋳鉄（No.L-6）や高合金系ステンレ
ス鋼（No.L-1）は、本発明例と同等もしくは同等以上に
優れた耐溶損性を示すが、鋳造欠陥が生成し、大型容器
の製造性に難点があり、かつ高価な材料であるため、実
用的でないことが明らかである。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、厚肉で
大型の溶融Al−Znめっき浴槽が、鋳造欠陥もなく、比較
的安価に製造でき、しかも耐溶損性に優れ、溶融Al−Zn
めっき浴槽の長寿命化が図れ、産業上格段の効果を奏す
る。また、本発明の鋳物は、浴槽材としての利用以外に
溶融Al−Zn浴に直接さらされる部材の材料としても利用
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者益田雄策茨城県日立市宮田町４の９の１の304 日鉱金属株式会社技術開発センター内 (72)発明者阪口貢東京都港区虎ノ門二丁目10番１号日鉱金属株式会社内 (56)参考文献特開昭54−37022（ＪＰ，Ａ) 特開平４−202740（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−134160（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−105459（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：2.0 〜4.0 ％、 Si：2.5 超〜5.0
％、 Mn：0.1 〜3.0 ％、 Cr：3.0 〜25.0％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
することを特徴とする耐溶損性に優れた溶融Al−Znめっ
き浴槽用鋳鉄鋳物。
【請求項２】前記組成に加えて、さらにMo：3.5 ％以
下、Ni：5.0 ％以下のうちから選ばれた１種または２種
を含有することを特徴とする請求項１に記載の溶融Al−
Znめっき浴槽用鋳鉄鋳物。
【請求項３】重量％で、Ｃ：2.0 〜4.0 ％、 Si：2.5 超〜5.0
％、 Mn：0.1 〜3.0 ％、 Cr：3.0 〜25.0％を含み、あるいはさらにMo：3.5 ％以下、Ni：5.0 ％以
下のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部Fe
および不可避的不純物からなる溶湯を溶製し、鋳造後、
400 ℃超700 ℃以下の温度で焼戻し処理を行うことを特
徴とする耐溶損性に優れた溶融Al−Znめっき浴槽用鋳鉄
鋳物の製造方法。
【請求項４】重量％で、Ｃ：2.0 〜4.0 ％、 Si：2.5 超〜5.0
％、 Mn：0.1 〜3.0 ％、 Cr：3.0 〜25.0％を含み、あるいはさらにMo：3.5 ％以下、Ni：5.0 ％以
下のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部Fe
および不可避的不純物からなる組成を有する鋳鉄からな
ることを特徴とする鋳鉄鋳物製溶融Al−Znめっき浴槽。