JP4198747B1 - 溶融亜鉛めっき処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、耐硫酸銅試験性に優れ、生産性の高い溶融亜鉛めっき処理方法の提供を目的とする。
【解決手段】鉄物製品の溶融亜鉛めっき方法であって、鉄物製品を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、次に当該溶融亜鉛めっき浴から当該鉄物製品を上昇させ、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）に対するζ合金層厚さ（Ｔζ）の割合が５０％以上になるように、空中で所定時間空冷後に冷却水に浸漬することを特徴とする溶融亜鉛めっき処理方法。
【選択図】 図１
【解決手段】鉄物製品の溶融亜鉛めっき方法であって、鉄物製品を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、次に当該溶融亜鉛めっき浴から当該鉄物製品を上昇させ、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）に対するζ合金層厚さ（Ｔζ）の割合が５０％以上になるように、空中で所定時間空冷後に冷却水に浸漬することを特徴とする溶融亜鉛めっき処理方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、鉄物製品の溶融亜鉛めっき処理方法に関し、特に亜鉛使用量の低減に効果的である。
鉄物製品に溶融亜鉛めっきを施す目的は、光沢のある外観、耐食性等にあり、日本工業規格ＪＩＳＨ８６４１にめっきの種類及び記号が定められている。
これによると１種Ａ、１種Ｂは、硫酸銅試験回数により品質が定められている。
具体的に説明すると１種Ａは硫酸銅試験回数４回以上、１種Ｂは同５回以上と定められている。
そこで、本願発明者らは、硫酸銅試験によるめっき厚の減耗量と溶融亜鉛めっきの処理条件の関係を調査した結果、本発明に至った。
溶融亜鉛めっき皮膜は、鉄素地側に形成するＦｅＺｎ７（７〜１１％Ｆｅ）の六方晶δ１合金層と、その上に形成するＦｅＺｎ１３（約６％Ｆｅ）の単斜晶に属する柱状組織からなるζ（ｚｅｔａ）合金層と、その上に稠密六方晶のη亜鉛層とが形成されている。
η亜鉛層は、δ１やζのような鉄との合金層ではないので、硫酸銅試験にて減耗量が大きいことが推定される。
例えば、特許文献１には、η亜鉛層が残留しないように亜鉛めっき処理後に合金化処理を施す技術を開示する。
しかし、溶融亜鉛めっきラインの他に処理工程を追加することはコストアップの要因になり、生産性も低下する。
これによると１種Ａ、１種Ｂは、硫酸銅試験回数により品質が定められている。
具体的に説明すると１種Ａは硫酸銅試験回数４回以上、１種Ｂは同５回以上と定められている。
そこで、本願発明者らは、硫酸銅試験によるめっき厚の減耗量と溶融亜鉛めっきの処理条件の関係を調査した結果、本発明に至った。
溶融亜鉛めっき皮膜は、鉄素地側に形成するＦｅＺｎ７（７〜１１％Ｆｅ）の六方晶δ１合金層と、その上に形成するＦｅＺｎ１３（約６％Ｆｅ）の単斜晶に属する柱状組織からなるζ（ｚｅｔａ）合金層と、その上に稠密六方晶のη亜鉛層とが形成されている。
η亜鉛層は、δ１やζのような鉄との合金層ではないので、硫酸銅試験にて減耗量が大きいことが推定される。
例えば、特許文献１には、η亜鉛層が残留しないように亜鉛めっき処理後に合金化処理を施す技術を開示する。
しかし、溶融亜鉛めっきラインの他に処理工程を追加することはコストアップの要因になり、生産性も低下する。
本発明は、耐硫酸銅試験性に優れ、生産性の高い溶融亜鉛めっき処理方法の提供を目的とする。
本発明は、耐硫酸銅試験性に優れた鉄物製品の溶融亜鉛めっき方法であって、鉄物製品を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、次に当該溶融亜鉛めっき浴から当該鉄物製品を上昇させ、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）が４７〜７８μｍの範囲で且つトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）に対するζ合金層厚さ（Ｔζ）の割合が５０％以上になるように、空中で所定時間空冷後に冷却水に浸漬することを特徴とする。
ここでトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）とは、鉄素地の上に形成されるδ１合金層＋ζ合金層＋η亜鉛層等を合計しためっきの厚さをいい、ζ合金層厚さ（Ｔζ）はトータルめっき皮膜中のζ合金層の平均膜厚をいう。
従来は、鉄物製品をめっき浴に所定時間浸漬後に空中に引き上げ、そのまま水冷しており、その場合にはトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）に対する（Ｔζ）の割合は３０〜４０％レベルであった。
これに対して、本発明においては、（Ｔζ）の割合が５０％以上になるようにζ合金層を空中にて成長させた後に冷却水に浸漬したものである。
（Ｔζ）の割合が大きい方が硫酸銅試験にて試験１回当たりの減耗量が少なくなるので、品質１種Ａ、１種Ｂをクリアーするためのトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）の厚みが薄くてもよくなる。
よって、（Ｔζ）の割合は、好ましくは７０％以上、理想的には９０％以上にするのがよい。
また、ζ合金層の成長速度はめっき浴の浴温の影響も受けることから、浴温に応じて適切な空中空冷時間を設定するのがよい。
これに対して、本発明においては、（Ｔζ）の割合が５０％以上になるようにζ合金層を空中にて成長させた後に冷却水に浸漬したものである。
（Ｔζ）の割合が大きい方が硫酸銅試験にて試験１回当たりの減耗量が少なくなるので、品質１種Ａ、１種Ｂをクリアーするためのトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）の厚みが薄くてもよくなる。
よって、（Ｔζ）の割合は、好ましくは７０％以上、理想的には９０％以上にするのがよい。
また、ζ合金層の成長速度はめっき浴の浴温の影響も受けることから、浴温に応じて適切な空中空冷時間を設定するのがよい。
本発明に係る溶融亜鉛めっき処理方法にあっては、鉄物製品を溶融亜鉛めっき浴から引き上げた後の空中空冷時間を長く設定するだけでζ合金層のトータルめっき皮膜中に対する割合が制御でき、硫酸銅試験１回当たりの減耗量を抑えることでＪＩＳＨ８６４１に規定する品質を確保するためのトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）を薄くできるので、めっき処理における亜鉛使用量の低減が可能になる。
本発明において評価に用いた硫酸銅試験は、ＪＩＳＨ０４０１に規定する硫酸銅試験方法に基づいて実施した。
試験の要旨は、試験片を所定の硫酸銅溶液の中に１分間浸漬し、これを繰り返して試験表面の銅の析出の有無を目視で判定し、光輝のある密着性金属銅が析出するまでの試験回数を測定するものである。
試験の要旨は、試験片を所定の硫酸銅溶液の中に１分間浸漬し、これを繰り返して試験表面の銅の析出の有無を目視で判定し、光輝のある密着性金属銅が析出するまでの試験回数を測定するものである。
鉄鋳物からなる配管用の継手を試験片とし、溶融亜鉛めっき浴４６０℃に浸漬後に空中に引き上げ、次工程の冷却水に浸漬するまでの空中空冷時間とζ合金層の関係を調査した結果を図２のグラフに示す。
従来の生産ラインでは、めっき浴浸漬時間約８０〜１００秒、空冷時間を約１５秒以下に設定してあった。
これに対してこの空冷時間を長くするとトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）は、ほとんど変化しないがζ合金層の厚みが空冷時間とともに厚く成長することが判明した。
従来の空冷時間約１５秒レベルではトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）の値が約８６μｍでζ合金層の厚さ（Ｔζ）は約３２μｍと（Ｔζ）の割合は約３７％であった。
これに対して空冷時間を長くすると（Ｔζ）の割合が高くなり空冷時間約３０秒では（Ｔ）＝８６μｍ、（Ｔζ）＝５０μｍ、（Ｔζ）の割合約５８％と目標５０％以上をクリアーしている。
また、空冷時間約４５秒では（Ｔ）＝８６μｍ、（Ｔζ）＝７０μｍ、（Ｔζ）の割合８１％であった。
従って、空冷時間を約１０秒長くすると（Ｔζ）は約１２〜１３μｍ厚くなることが分かる。
従来の生産ラインでは、めっき浴浸漬時間約８０〜１００秒、空冷時間を約１５秒以下に設定してあった。
これに対してこの空冷時間を長くするとトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）は、ほとんど変化しないがζ合金層の厚みが空冷時間とともに厚く成長することが判明した。
従来の空冷時間約１５秒レベルではトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）の値が約８６μｍでζ合金層の厚さ（Ｔζ）は約３２μｍと（Ｔζ）の割合は約３７％であった。
これに対して空冷時間を長くすると（Ｔζ）の割合が高くなり空冷時間約３０秒では（Ｔ）＝８６μｍ、（Ｔζ）＝５０μｍ、（Ｔζ）の割合約５８％と目標５０％以上をクリアーしている。
また、空冷時間約４５秒では（Ｔ）＝８６μｍ、（Ｔζ）＝７０μｍ、（Ｔζ）の割合８１％であった。
従って、空冷時間を約１０秒長くすると（Ｔζ）は約１２〜１３μｍ厚くなることが分かる。
めっき浴温を４５０℃，４７０℃，４９０℃にそれぞれ設定し、冷却水に浸漬するまで空冷時間を３０秒と一定にし、試験片をめっき浴中に浸漬した時間とめっき厚の関係を調査した結果のグラフを図３に示す。
浴温の高い方が短時間でめっき層が厚くなり、また、浸漬時間の長さにめっき皮膜の厚みが影響を受けることも分かる。
従って、硫酸銅試験による１回当たりの減耗量が低減できれば、めっき厚をその分だけ薄くでき、亜鉛の使用量の低減が可能であることの他に空冷時間の延長分をめっき浴への浸漬時間の短縮にて吸収できる。
浴温の高い方が短時間でめっき層が厚くなり、また、浸漬時間の長さにめっき皮膜の厚みが影響を受けることも分かる。
従って、硫酸銅試験による１回当たりの減耗量が低減できれば、めっき厚をその分だけ薄くでき、亜鉛の使用量の低減が可能であることの他に空冷時間の延長分をめっき浴への浸漬時間の短縮にて吸収できる。
比較として従来のめっき浴４６０℃にて８０秒間浸漬し、その後に引き上げ１５秒間空冷後に冷却水に浸漬した試験片（従来方法）と浴温４７０℃にて４５秒間浸漬し、その後に引き上げて約５０秒間空冷後に冷却水に浸漬した本発明の実施例試験片（本発明方法）を比較評価した結果を図１に示す。
本発明に係るめっき処理方法では、従来方法に比較してζ合金層の割合が高く、硫酸銅試験回数は１０回であった。
なお、従来方法では硫酸銅試験回数は６回であることから本発明方法において従来と同等レベルの硫酸銅試験回数を確保するには、７．８μｍ／回×６回＝約４７μｍと試算でき、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）は約３４μｍ（８１μｍ−４７μｍ＝３４μｍ）も薄くできることになり、その分だけ亜鉛の使用量の低減が可能になる。
本発明に係るめっき処理方法では、従来方法に比較してζ合金層の割合が高く、硫酸銅試験回数は１０回であった。
なお、従来方法では硫酸銅試験回数は６回であることから本発明方法において従来と同等レベルの硫酸銅試験回数を確保するには、７．８μｍ／回×６回＝約４７μｍと試算でき、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）は約３４μｍ（８１μｍ−４７μｍ＝３４μｍ）も薄くできることになり、その分だけ亜鉛の使用量の低減が可能になる。
Claims (1)
- 鉄物製品の溶融亜鉛めっき方法であって、
鉄物製品を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、次に当該溶融亜鉛めっき浴から当該鉄物製品を上昇させ、トータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）が４７〜７８μｍの範囲で且つトータルめっき皮膜厚さ（Ｔ）に対するζ合金層厚さ（Ｔζ）の割合が５０％以上になるように、空中で所定時間空冷後に冷却水に浸漬することを特徴とする耐硫酸銅試験性に優れた溶融亜鉛めっき処理方法。
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