JP4564361B2 - 溶融Zn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物及びそれを用いた溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼材の製造方法 - Google Patents
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これらの溶融Znめっき鋼材や溶融Zn−Al合金めっき鋼材は、鋼材を脱脂、酸洗又はブラスト処理をして、表面の油分、汚れ、酸化皮膜等を除去した後に、フラックス処理をし、めっき浴に浸漬して製造するのが一般的である。
以上のように、溶融Zn−Al系合金めっきを得る方法として、種々の方法が見出されているものの、作業性や品質、環境、コスト等と言った面で数々の問題点がある。
(1)質量%で、金属Ni換算で5〜23%のNiイオンを含む水溶液からなり、さらに、1〜8%の塩化亜鉛、1〜8%の塩化アンモニウムの1種又は2種を含むことを特徴とする溶融Zn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物。
(2)前記Zn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物が、質量%で、13〜50%の塩化ニッケルを含む水溶液からなる前記(1)に記載のZn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物。
(5)前記溶融Zn−Al−Mg系合金めっき浴の組成が、質量%で、0.01〜60%のAl、0.2〜20%のMg、及び、残部Zn及び不可避的不純物である(3)、または(4)に記載の溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼材の製造方法にある。
まず、本発明におけるフラックス組成物について説明する。
本発明のZn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物は、質量%で、金属Ni換算で5〜23%のNiイオンを含む水溶液からなることを特徴とする。ここで、Zn−Al−Mg系合金めっきとは、Alを質量%で0.01%以上60%以下、Mgを0.2%以上20%以下含むZn合金からなるめっきのことを指し、Mgは耐食性を大幅に向上させる効果、Alは耐食性の向上とともにMgを含むZnめっき浴の酸化を防ぐ効果を有する。
本発明における被めっき材である鋼材の種類は限定されない。普通鋼、低合金鋼、高合金鋼、鋳物等、鋼成分には限定されるものではない。また、その形状についても、板、鋼管、形鋼、線材や、溶接やボルト等で接合した組み合わせ鋼材等、めっき浴に浸漬してめっき処理が可能なものであれば何でも良い。例えば、給排水、給湯、冷却、冷凍、消化、雑排水、蒸気、空調用等の各種配管、ボルト、ナット、継ぎ手、フランジ、バルブ、コック、チューブ、ジョイント等の配管部材、橋梁、歩道橋、検査路、手すり、高欄、ガードレール、グレーティング、エキスパンドメタル、パンチングメタル、照明柱、信号機、道路標識柱、電光情報板、落石防止柵、スノーシェルター、水管橋、トンネル部材、フェンス、防音壁、防風柵、防雪柵等の道路用資材、温室、畜舎、堆肥舎、アーケード、倉庫、工場、建屋鉄骨、フェンス、駐車場、リフト、サイレンサー、溝蓋、コンクリート型枠、建築用仮設材等の建築用資材、送電鉄塔、鋼管柱、腕金、マイクロ鉄塔、パラボラアンンテナ、ケーブルラック、制御盤等の電力通信用資材、駅舎、鉄道用ビーム、鉄柱等の鉄道用資材、造船用配管、海洋構造物等の造船用資材、その他、看板、熱交換機、ダムスクリーン、ドラム缶等、めっき処理が可能であれば、いかなる鋼材にも適用することができる。
フラックス乾燥後には、鋼材表面に金属換算でNiが0.1〜20g/m2 付着していることが望ましい。この範囲の付着量では、外観が極めて美麗な溶融Zn−Al−Mg系合金めっきを得ることができる。好ましいNiの範囲は、1〜10g/m2 である。
めっき浴温は、特には規定しないが、430〜550℃の範囲であることが望ましい。めっき浴温が430℃未満では、めっき浴の流動性が低下して、外観が不均一なめっきとなり易い。また、550℃を超える場合は、めっき浴中に多量のドロスが発生し、操業に困難を来たすだけでなく、このドロスが被めっき材の表面に付着し、外観が不良のめっきとなり易い。また、めっき釜の寿命も短くなる。好ましいめっき温度は450〜500℃の範囲である。
被めっき材をめっき浴へ浸漬する速度は、何ら規定するものではない。例えば、鋼管の連続めっきにおけるテーラーウィルソン方式のように、鋼管をめっき浴に落下させるような速い浸漬速度でも良いし、あるいは、鉄塔部材のような大型鋼製部材をめっきする場合のように、クレーンで被めっき材を吊り上げた後、ゆっくりとめっき浴に浸漬させるような遅い浸漬速度でもよい。
上記の条件でめっきを行うことによって、従来のフラックス法による問題点を解決し、均一で外観美麗の溶融Zn−Al−Mg系合金めっきを得ることができる。
(参考例1)
大きさが50mm×100mm×厚さ2.3mmの黒皮付き普通鋼熱延鋼材を、15%塩酸中に30分間浸漬した後、引き上げ、スケール残りがないことを確認した。次いで、乾式フラックス処理を行った。ここで行った乾式フラックス処理とは、50℃に保持した表1に示す組成のフラックス溶液に1分間浸漬した後に引き上げ、200℃に設定した電気オーブンの中で5分間乾燥させる処理とした。その後、浴温450℃の溶融Zn−0.05%Al−0.5Mg合金めっき浴に2分間浸漬し、引き上げ後、湯冷して、試験材を作製した。
可以上の評点を合格とした。
優:表面が平滑で、めっき欠陥が全く無い。
良:表面に凹凸が僅かに認められるが、めっき欠陥は無い。
可:凹凸がやや大きく、めっきやけが若干求められる。
劣:不めっきやピンホール、ドロス付着等が存在、又は、凹凸がやや多く、
めっきやけが試験片面積の50%以上存在する。
なお、ここで言う「めっきやけ」とは、合金層がめっき表層まで成長していることである。
さらに、得られためっき材をプレス機にて曲げ半径5mmの90°折り曲げ試験を行い、曲げ加工部のめっき密着性を目視観察し、下記基準で評価した。良以上の評点を合格とした。
優:めっき割れが全く認められない。
良:めっき割れが僅かに認められる。
劣:めっき割れが明らかに認められるか、めっきの剥離が認められる。
表1に結果を示す。
大きさが50mm×100mm×厚さ2.3mmの黒皮付き普通鋼熱延鋼材を、15%塩酸中に30分間浸漬した後、引き上げ、スケール残りがないことを確認した。次いで、表2に示す試薬を溶解して作製した50℃のフラックス水溶液に1分間浸漬し、乾式フラックス処理を行った。その後、浴温460℃の溶融Zn−0.05%Al−0.5%Mg合金めっき浴に2分間浸漬し、引き上げ後、湯冷して試験片を作製した。得られた試験片は、参考例1と同様に、その外観、めっき付着量、めっき密着性を評価した。表2に結果を示す。
大きさが50mm×100mm×厚さ2.3mmの黒皮付き普通鋼熱延鋼材を、15%塩酸中に30分間浸漬した後、引き上げ、スケール残りがないことを確認した。次いで、表3に示す塩化亜鉛、塩化アンモニウムのいずれか又は両方を添加した50℃の水溶液に1分間浸漬し、乾式フラックス処理を行った。その後、浴温440℃の溶融Zn−0.05%Al−0.5%Mg合金めっき浴に2分間浸漬し、引き上げ後、湯冷して試験片を作製した。得られた試験片は、参考例1と同様に、その外観、めっき付着量、めっき密着性を評価した。表3に結果を示す。
大きさが50mm×100mm×厚さ2.3mmの黒皮付き普通鋼熱延鋼材を、15%塩酸中に30分間浸漬した後、引き上げ、スケール残りがないことを確認した。次いで、表4に示す50℃のフラックス組成物に種々の時間浸漬し、乾式フラックス処理を行った。その後、浴温450℃の溶融Zn−0.05%Al−0.5%Mg合金めっき浴に2分間浸漬し、引き上げ後、湯冷して試験片を作製した。得られた試験片は、参考例1と同様に、その外観、めっき付着量、めっき密着性を評価した。また、乾式フラックス処理後に鋼材表面に付着したNi量を測定するために、フラックス処理後、溶融めっき処理をしない試験材も作製した。フラックス付着量の測定は、乾式フラックス処理後の鋼材表面を水洗し、得られた水溶液中のNi量を分析することで行った。Ni付着量は、フラックス組成物への鋼材の浸漬時間や、フラックス組成物からの鋼材の引上げ速度を変えることで、変化させた。表4に結果を示す。
大きさが50mm×100mm×厚さ2.3mmの黒皮付き普通鋼熱延鋼材を、15%塩酸中に30分間浸漬した後、引き上げ、スケール残りがないことを確認した。次いで、表5に示すに示す50℃のフラックス組成物に1分間浸漬し、乾式フラックス処理を行った。その後、浴温455℃の表5に示す溶融Zn−Al−Mg系合金めっき浴に2分間浸漬し、引き上げ後、湯冷して試験片を作製した。得られた試験片は、参考例1と同様に、その外観、めっき付着量、めっき密着性を評価した。また、耐食性を、塩水噴霧試験(35℃、5%NaCl)を2000時間実施した後のめっきの平均腐食減量を求め、下記基準で評価した。可以上の判定であれば合格とした。
良:めっき平均腐食減量率が0.1〜0.5g/m2 /hr未満。
可:めっき平均腐食減量率が0.5〜1.0g/m2 /hr未満。
劣:めっき平均腐食減量率が1.0g/m2 /hr以上。又は赤錆が発生。
結果を表5に示す。
特許出願人 新日本製鐵株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他1
Claims (5)
- 質量%で、金属Ni換算で5〜23%のNiイオンを含む水溶液からなり、さらに、1〜8%の塩化亜鉛、1〜8%の塩化アンモニウムの1種又は2種を含むことを特徴とする溶融Zn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物。
- 前記Zn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物が、質量%で、13〜50%の塩化ニッケルを含む水溶液からなる請求項1に記載のZn−Al−Mg系合金めっき用フラックス組成物。
- 鋼材を、請求項1または2に記載のフラックス組成物に浸漬した後、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき浴に浸漬することを特徴とする溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼材の製造方法。
- 前記フラックス組成物に浸漬後の鋼材表面に、Niが金属Ni換算で0.1〜20g/m2 付着している請求項3に記載の溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼材の製造方法。
- 前記溶融Zn−Al−Mg系合金めっき浴の組成が、質量%で、0.01〜60%のAl、0.2〜20%のMg、及び、残部Zn及び不可避的不純物である請求項3、または4に記載の溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼材の製造方法。
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