JP4777158B2 - 溶融亜鉛めっき線およびその冷却装置 - Google Patents
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Description
また、めっき線の表面が平滑でない場合は外観不良による商品価値の低下と共に比表面積の増加により腐食が促進する課題も存在する。
さらに、めっき層の厚さの不均一による偏肉が大きい場合もめっき層が薄い部分の耐食性が低下し、この部分がめっき線全体の耐食性を律速し、耐食性が低下するという問題がある。
(1) めっき付着量が250g/m2以上を有する溶融亜鉛めっき線に於いて、めっき表面の結晶粒の平均径が相当円換算で10μm以上、200μm以下であり、かつ偏肉度が3.1以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき線。
(2) めっき浴から溶融亜鉛めっき線を垂直に引き上げつつ冷却筒内で水冷ノズルにより冷却する溶融亜鉛めっき線の冷却装置に於いて、水冷開始時の溶融めっき線表面温度がめっき組成から求められる平衡凝固温度以下、平衡凝固温度−70℃以上の温度範囲で冷却開始可能なように水冷ノズルの位置をめっき線の移動方向にスライド可能な機構を有し、かつ、溶融亜鉛めっき線が貫通する冷却筒の下方に設置したガス吹き付けノズルから吹き出すガス流と溶融亜鉛めっき線の移動方向が形成する角度を10〜70度の範囲で調整可能な機構を有することを特徴とする溶融亜鉛めっき線の冷却装置。
ここで、本発明の溶融めっき線のめっき層組成については特に限定はされないが、Znの他に、Alを5〜15%含む成分さらにMgを0.1〜5%含む組成のものが適用可能である。
図1および2にめっき層の凝固条件の異なる表面の走査電子顕微鏡(以下SEMと記述)での観察写真の例を示す。この、めっき層組織はAl含有量が0.2%以下であり、SEMによりめっき線表面の凝固結晶粒を観察することができる。
一方、Alを5%以上含むめっき組成の場合は共晶凝固となるために凝固形態の違いからSEMによる観察は困難となるため、このような組成の溶融めっき線の凝固結晶粒は、後方散乱電位回折パターン(以下、EBSPと記す)により観察を行い、結晶粒を求めることが可能である。
図6に冷却条件を種々変えてめっき付着量が420g/m2のめっき線を製造し、めっき層表面の凝固結晶粒と自径捲き時のめっき割れの発生頻度を示した。凝固の結晶粒が200μmを越えて大きくなると結晶粒界に沿った亀裂が発生し、めっき割れが多発することから凝固結晶粒の上限を200μmとした。一方、結晶粒が10μm以下の細粒となっても粒界に沿った割れは発生しないものの冷却が強化されるためにめっき線表面が乱れ、めっき層に割れが発生すると共にめっき厚さの偏肉(C断面内の最大と最小めっき厚さの比)が大きくなり耐食性が劣化するため10μmの凝固結晶粒を下限とした。
平均粒子径=(結晶粒1個の平均面積×4/π)1/2
図7に本発明の冷却装置の配置レイアウト例を示す。めっき線1は溶融金属めっき浴5の中を通って浴表面に設置したワイピング装置6を通って垂直に上方に連続で移動し、ワイピング装置の上部に冷却装置2aが設置されている。冷却装置2aは冷却筒2を備えていて、図8(a)、(b)に示すように、めっき線1が貫通可能な冷却筒2は、冷却筒2に設けられた冷却水吹き出しノズル3からの冷却水によりめっき線1を冷却する。吹出した冷却水は線の周囲を伝って重力により下方に落下するため、この落下する水滴を除去するために冷却ノズルの下方にガス吹き付けノズル4を設置して構成される。
水冷ノズルはめっき線の周囲に均等な間隔となるように設置し、ノズル3から冷却水が噴出されることによりめっき線が冷却され、十分な冷却速度を確保できることから凝固結晶粒を微細に制御する作用を有する。
冷却筒下方のガス噴出ノズルの角度αはめっき線に対して垂直方向のガス流が強くなるとめっき線がガス流速により振動する共に冷却水を冷却筒上部に押しやる機能が低下し、水滴の落下が激しくなる。このため、めっき線の移動方向とガスの噴出流が形成する角度の上限を70度とした。一方、噴出角度が10度より小さくなると冷却筒内でのガス流れが内壁近傍を主体に流れ、めっき線近傍の冷却水の落下を防ぐことが出来なくなるためにガス噴出角度αは10度を下限とした。より好ましくは、ガス噴出角度は20〜60度である。ガス吹き付け角度αを可変とするための手段、方法、機構は特に限定されないが、例えばボールジョイントタイプの自在継ぎ手を介しガス吹き付けノズルを固定する方法、ガス吹きつけノズルの左右端に角度調整機構可能なラチェットを有する固定治具を設置することにより、任意にガス吹き付け角度を調整することが可能となる。
水冷開始温度はめっき層の凝固組織、表面性状を制御する上で非常に重要なポイントである。めっき層表面が平衡凝固温度以上の粘性が低い状態でノズルによる水冷を行うと、めっき表面の肌荒れおよび水流によるめっき層の流動が発生し、表面性状の悪化および偏肉の拡大となる。このため水冷開始温度を平衡凝固温度以下に限定した。一方、平衡凝固温度より70℃より低い温度で水冷を開始する場合は、既にめっき層の凝固がほとんど終了してしまっており、凝固結晶粒および表面性状を制御することは不可能となることから水冷開始下限温度をめっき層平衡凝固温度−70℃とした。
ここで、平衡凝固温度とは、一定の温度にめっき層成分の金属を保持したときに形成される安定金属相として液相中に固体相が晶出し始める温度である。
表1に示す如く、本発明の冷却装置による冷却を行い、本発明の凝固結晶粒度範囲のめっき線ではめっき層の割れや表面性状の悪化、偏肉度が小さく、加工性、表面性状に優れためっき線が得られた。
2a 冷却装置
2 冷却筒
3 水冷ノズル
4 ガス吹き付けノズル
5 溶融金属
6 ワイピング装置
7 シンカロール
8 自径捲きめっき線
Claims (2)
- めっき付着量が250g/m2以上を有する溶融亜鉛めっき線に於いて、めっき表面の結晶粒の平均径が相当円換算で10μm以上、200μm以下であり、かつ偏肉度が3.1以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき線。
- めっき浴から溶融亜鉛めっき線を垂直に引き上げつつ冷却筒内で水冷ノズルにより冷却する溶融亜鉛めっき線の冷却装置に於いて、水冷開始時の溶融めっき線表面温度がめっき組成から求められる平衡凝固温度以下、平衡凝固温度−70℃以上の温度範囲で冷却開始可能なように水冷ノズルの位置をめっき線の移動方向にスライド可能な機構を有し、かつ、溶融亜鉛めっき線が貫通する冷却筒の下方に設置したガス吹き付けノズルから吹き出すガス流と溶融亜鉛めっき線の移動方向が形成する角度を10〜70度の範囲で調整可能な機構を有することを特徴とする溶融亜鉛めっき線の冷却装置。
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