JP6133753B2 - 鋼製品のための連続亜鉛めっき方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は鋼冶金、特に亜鉛めっきの分野に関する。より具体的には、これらには限定されないが、ワイヤ、補強棒材（業界では「鉄筋」と呼ばれる場合もある）、棒(rod)、レール、バー、構造形状、管等の長尺の鋼製品に対する亜鉛めっきまたは亜鉛コーティングの分野に関する。特に、本発明は鋼線等の鉄を含む線維状の材料に対する亜鉛めっきの連続工程に関する。本発明はまた、新規なフラックス組成物を用いて連続的に亜鉛めっきを施した長尺の亜鉛めっき鋼製品（例えば、ワイヤ、棒、レール、バー、管等）に関する。

〔背景技術〕
鋼冶金の枠組み内では、長尺の製品は、連続キャスタを用いた注型、または分塊圧延機での圧延によって、鋼片（断面は一般的に１２５ｍｍ^２以上４００ｍｍ^２以下）およびビレット（断面は一般的に５０ｍｍ^２以上１２５ｍｍ^２以下）等の半製品から作られる。

この出願の本明細書で使用する「長尺の製品」という用語は、（平らな製品に対立するものとして）１つの寸法（長さ）が他の２つの寸法の少なくとも１０倍である製品を指し、例えば土木建築、機械工学、エネルギー、輸送（鉄道、軌道）、家庭用品、および家具に使用する、バー、棒、（例えばボルトおよびフェンスを製造するための、コイル状またはコイル状でない）ワイヤ、構造用形鋼および部分品、レール、パイプ、および管を含む。バーは、断面が正方形の、長方形の、平らな、丸い、または多角形の長尺の製品である。円形製品の場合、直径は約２５０ｍｍに達することもある。バーは常温延伸することもあり、または機械部品中で使用するために、非常に正確な寸法に砕くこともある。円形製品のうちの特別なグループが、補強棒材である。補強棒材は、約１０ｍｍ以上７５ｍｍ以下の直径を有して製造され、曲げ負荷を受けるコンクリート部分品に引張強度を与えるものである。補強棒材は通常、コンクリートとの結合を向上させるために、熱延された突起を表面に有している。

熱延ワイヤ棒は、約５ｍｍから１５ｍｍの直径を有して製造され、コイルとして出荷してもよい。棒は、常温延伸してワイヤ状にしてもよく、その後腐食保護用のコーティングで被覆してもよい。ワイヤの使用範囲は非常に広く、ベルトタイヤ用のコードから、吊り橋用のケーブルにまで使用される。

最も一般的な構造用形鋼は、広型のＩビーム、Ｈビーム、Ｌビーム、およびＴビームである。このような形状は標準化されており、例えば、クレーンおよび重移動車用の、または鉱山および建築で使用する、鉄道レールおよび特殊レールを含んでいてもよい。

管状の長尺の鋼製品は、溶接された製品と継ぎ目のない製品とに大まかに分けることができる。長手方向に溶接された管は通常、約５００ｍｍ以下の直径、および／または約１０ｍｍ以下の壁厚を有して製造される。厚板から製造されるパイプもまた、形成された後に長手方向に溶接され、約０．５ｍ以上２ｍ以下の直径、約１８０ｍｍ以下の壁厚を有することができる。継ぎ目のない管は、一般的に要求のより厳しい役務に供され、直径が１２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の範囲になるように、および／または壁厚が約１５ｍｍ以下になるように圧延してもよいが、特殊な圧延機を用いることで直径を６５０ｍｍまで増大させられることが多い。直径のより小さい管は、溶接された管も継ぎ目のない管も、絞り圧延機または常温延伸盤によって製造することができる。管は、種々の結合システムのために両端を機械加工し、有機材料によって被覆することが多い。

屋外等の苛酷な環境条件下で使用する鉄鋼（例えば鉄材または鋼材）からなる長尺の製品を腐食から守ることの重要性がよく知られており、この目的を達成するための非常に効果的かつ経済的な手段としては、鉄鋼材（主に鋼）を亜鉛でコーティングすることが挙げられる。亜鉛コーティングは一般的にコーティング対象の長尺の鋼製品を金属溶融浴に浸漬または通過させて施される。この操作は「亜鉛めっき」、「亜鉛の溶融めっき」、または「溶融亜鉛めっき」（ＨＤＧ）と称され、亜鉛電気めっき工程と区別される。この工程では、品物表面に凝固亜鉛層が形成され、この結果形成された亜鉛コーティング層は、亜鉛めっき工程の間に形成される鉄／亜鉛合金によって製品表面に強固に付着する。鋼材の表面上の酸化物およびその他の異物（「土」）が亜鉛めっき工程の化学反応を妨害し、均一の、連続した、空隙のないコーティングの形成を妨げることは広く知られている。よって、種々の技術およびそれらの組み合わせが業界内で採用されており、酸化物および土を最大限に削減、除去、または少なくとも調節している。

めっき鋼製品の特性の向上は、亜鉛にアルミニウムおよび随意にマグネシウムを混ぜることによって達成できる。例えば、５重量パーセントのアルミニウムを添加することによって、純粋な亜鉛に対する排水特性の向上を示す、より低い溶融温度（３８１℃の共融点）の合金が製造される。また、この亜鉛−アルミニウム合金（ガルファンとして知られている。ＡＳＴＭ Ｂ ７５０−９９、ＡＳＴＭ Ａ ８５６−９８等の標準規格に拠る）から製造される亜鉛めっきコーティングは、従来の亜鉛めっきコーティング、すなわち、純粋な亜鉛から形成されたものよりも優れた耐腐食性、成形性、および彩色適性を有している。ガルファン・コーティングは、アルミニウムの酸化による受動的な腐食抑制と、亜鉛による能動的な効果および受動的な効果とを有利に組み合わせている。ガルファン・コーティングされたワイヤは、延伸して（標準規格ＡＳＴＭ Ａ ７６４に拠る）、バネワイヤ、より線（標準規格ＡＳＴＭ Ａ ８５５に拠る）、チェーンリンクフェンス（標準規格ＡＳＴＭ Ａ ８１７−９４およびＡＳＴＭ Ａ ８２４−９５に拠る）、蛇篭（標準規格ＡＳＴＭ Ａ ９７４−９７に拠る）、および、鋼鉄で補強されているアルミニウム導線（標準規格ＡＳＴＭ Ｂ ２３２−９９およびＡＳＴＭ Ｂ ４０１−９９に拠る）としてもよい。ガルファン・コーティングされたワイヤのさらなる利点は、従来のめっきワイヤと比較して、鋼バネへの適用において証明されており、例えば、（コイル用ツールに対する摩擦相互作用の減少に関連する）バネ長が一貫していることや、有機コーティングに対するガルファン・コーティングの付着性が良いことが挙げられる。しかしながら、亜鉛−アルミニウムめっきは特に表面清浄度に影響されやすいことが知られているため、亜鉛−アルミニウム合金を亜鉛めっきに使用する際、鋼表面の湿潤不足等種々の問題に遭遇することが多い。

数々の技術およびそれらの組み合わせが業界内で採用されており、酸化物および土を最大限に削減、除去、または少なくとも調節している。これら実質すべての工程において、有機質土（すなわち油、油脂、さび止め化合物）は、まず、コーティング対象の表面をアルカリ性洗浄水に接触させること（アルカリ性洗浄）によって除去される。これと共に、ブラシ洗浄、超音波処理、および／または、所望であれば、電解清浄等の技術を追加的に実施してもよい。その後、水によるゆすぎが行われ、鉄粉および酸化物を除去するための酸性洗浄水への表面の接触（酸洗い）が行われ、最後に再度水によるゆすぎが行われる。これらすべての洗浄−酸洗い−ゆすぎ工程は、大多数の亜鉛めっき技術では一般的であり、産業上ある程度正確に実施されている。

高強度の鋼、高炭素量の鋼、鋳鉄、および鋳鋼に使用される他の前処理方法として、ブラスト(blast)法と称される機械による洗浄方法が挙げられる。この方法では、鋼または鉄の表面に小さいショットやグリットを発射することによって該表面からさびや汚れを除去する。処理対象部品の形、大きさ、および厚さによるが、例えばボルト用回転発破装置、自動車部品用坑道発破装置等のさまざまな発破装置が使用される。

清浄金属（例えば鉄または鋼）部品には、２つの主な亜鉛めっき技術、すなわち（１）溶融法、および（２）焼きなまし炉法が使用される。

１つ目の亜鉛めっき技術、すなわち溶融法自体は、乾燥溶融法および湿潤溶融法という２つの分類に分けてもよい。

乾燥溶融法は、上記洗浄、酸洗い、ゆすぎ、またはブラスト工程を１種以上組み合わせて使用してもよく、「プリフラックス」と称される塩化物含有水浴に金属部分を浸漬し、鉄を含む金属の表面上に塩層を形成する。その後、この層を亜鉛めっき操作の前に乾燥させ、これにより溶融亜鉛浴に入るまで鋼の表面の再酸化を防ぐ。このようなプリフラックスは通常は塩化亜鉛水溶液また随意に塩化アンモニウムを含み、これらの存在によって、溶融亜鉛によって製品表面の湿潤性が向上し、これにより均一の、連続した、空隙のないコーティングの形成が促進されることがわかった。

湿潤溶融法の概念は、また典型的に塩化亜鉛、そして通常は塩化アンモニウムを含む表面フラックスで亜鉛めっき浴を覆うことであるが、この際、これらの塩は溶融し、該亜鉛めっき浴の表面に浮遊している。プリフラックスのような表面フラックスの目的は、系に塩化亜鉛、そして好ましくは塩化アンモニウムを供給し、亜鉛めっきが施されている間の湿潤性を促進することである。この際、鋼部分が表面フラックス層を通過し、亜鉛めっき釜に浸漬されると、洗浄−酸洗い−ゆすぎ後に表面に残っているすべての酸化物および土が除去される。湿潤溶融には、乾燥溶融と比べてはるかに多くの亜鉛を消費する、はるかに多くの煙が発生する、等いくつか欠点がある。したがって、今日では亜鉛めっきプラントの大半が工程を乾燥溶融に切り替えている。

焼きなまし炉法の概要を以下に示す。亜鉛めっき媒体として亜鉛もしくは亜鉛−アルミニウムまたは亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金を使用する連続工程において、焼きなましは窒素および水素ガスの混合物等の還元雰囲気下で行われる。これにより、先に洗浄、酸洗い、ゆすぎをした表面の再酸化が排除されるだけでなく、依然として表面に残存するいかなる酸化物および土も実際に除去できる。今日ではスチールコイルの大半がこの技術によって亜鉛めっきを施されている。コイルが空気に触れることなく連続的に溶融亜鉛の中に直接入ることによって焼きなまし炉から出ることが非常に重要な要件である。しかしながら、ワイヤは往々にして破損し、焼きなまし炉法は不連続性を認めないため、この要件によって、成型加工した部品または鋼線にこの技術を使用することはきわめて困難となる。

亜鉛−アルミニウムによる亜鉛めっきコーティングの製造に使用する他の技術は、薄い（すなわち０．５μｍ以上０．７μｍ以下の）亜鉛層（以下「プレ層」）を用いて鋼材を電着塗装し、空気雰囲気下の炉内で乾燥させ、その後プレコートした品物を亜鉛めっき釜に浸漬するステップを含む。これは連続ラインにおける鋼管の溶融めっきコーティングに広く使用されており、さらに小さい範囲では、鋼帯の製造に使用されている。これは還元雰囲気下での処理を必要とするものではないが、追加の金属コーティングのステップが必要であるため、有益ではない。

亜鉛めっきは回分操作によって、または連続的に実施される。連続操作は、ワイヤ、管、棒、レール等の長尺の鋼製品に対して適切に実施される。連続操作では、逐次行われる処理ステップ間の品物の搬送が非常に速く、連続的かつ自動的に行われ、操作員がおり、各工程を監視し、問題が起きれば修復する。連続操作における製造高は大きい。炉内乾燥が後に続く水性プレフラックスの使用を伴う連続亜鉛めっきラインでは、プレフラックス浴からの製品の取り外しと亜鉛めっき浴への浸漬の間に経過する時間は、通常、回分工程では１０分から６０分であるのに対し、約１０秒から６０秒である。

優れた成形性と鉄を含む金属品の高度な防さびを組み合わせる必要がある。しかしながら、大量のアルミニウム（また随意にマグネシウム）を用いた亜鉛系合金コーティングを亜鉛めっき業界全般に導入できるようになるまでには、以下の問題を克服する必要がある。
− 標準の塩化亜鉛−アンモニウムフラックスを使用してアルミニウム含有量が多い亜鉛合金を製造することはほとんどできない。金属性のＣｕまたはＢｉ堆積物を用いたフラックスがこれまでに提案されているが、銅またはビスマスが亜鉛浴に浸出されうる事態は好ましくない。したがって、さらに優れたフラックスが必要である。
− アルミニウム含有量が多い合金は、亜鉛めっきの後段において好ましくない亜鉛−鉄合金の噴出が起きる傾向がある。この現象は、非常に厚みのある、制御されていない、粗いコーティングにつながる。噴出の制御が必要不可欠である。
− アルミニウム含有量が多いＺｎ−Ａｌ合金では、おそらく純粋な亜鉛より表面張力が高いため、湿潤性の問題が以前に報告されていた。したがって、鋼が十分にぬれていないために無めっきが形成されやすいため、溶融物の表面張力を下げる必要がある。
− アルミニウム含有量が多いＺｎ−Ａｌ合金では、おそらく温度、フラックス組成物、浸漬時間、鋼の質、等のパラメータによるが、コーティングの厚さをうまく制御できないことが報告された。

よって、鋼めっき業界では多くの技術的問題がまだ解決されていない。さらに、長尺の鋼製品に対する亜鉛めっきに特有の問題もある。溶融ガルファン合金は、亜鉛めっきに従来から使用されているフラックスシステムの大部分に対応していない。この制限によって、「ダブル浸漬」加工が広く利用されるようになった。ダブル浸漬加工では、従来の溶融に続いてガルファン溶融を行う。よって、亜鉛−アルミニウム合金または亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金を用いて鋼線に対して適切に亜鉛めっきを施すためには、いわゆるダブル浸漬技術、すなわち、まず長尺の鋼製品を亜鉛浴に浸漬し、次に亜鉛で被覆した鋼線を第２の亜鉛−アルミニウム合金浴または亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金浴に浸漬する技術に頼ることが一般的に必要である。このダブル浸漬加工では、適切に焼きなまされ、洗浄され、フラックス塗布された鋼には、第１の浴において亜鉛めっきコーティングが施される。このコーティングには一般的に、鉄−亜鉛界面において一連の鉄−亜鉛の金属間化合物を含み、ほぼ純粋な亜鉛からなる上塗り層をさらに含む。上記一連の鉄−亜鉛の金属間化合物は、コーティングの脆性の源となり得る。亜鉛めっきを施した上記長尺の鋼製品が溶融ガルファンを含有する第２の浴に入る時、上記浴の温度は一般的に十分に高いため、実質亜鉛でめっきを施された上塗り層を融解または溶解して、鉄−亜鉛の金属間層をアルミニウム−鉄−亜鉛の金属間層に変換することができる。ガルファン浴から出ると、実質ガルファン合金の層が、変換されたアルミニウム−鉄−亜鉛の金属間層の上に固化する。アルミニウムがアルミニウム−鉄−亜鉛の金属間層に入ると、第２の浴中のアルミニウム濃度が本質的に低下する。よって、ダブル浸漬加工では、アルミニウム濃度の正確な監視および管理が必要となる。

このようなダブル浸漬加工は、例えば、欧州特許第１．１５８．０６９号に記載されている。この欧州特許では、めっきが施された鋼線が開示されており、第２段階で用いられるめっき合金の平均的な組成物は、４重量パーセント以上２０重量パーセント以下のＡｌと、０．８重量パーセント以上５重量パーセント以下のＭｇと、Ｚｎである残余とを含有し、厚さが２０μｍ以下のＦｅ−Ｚｎ合金層がめっき−卑金属界面に存在する。このようなワイヤコーティングダブル浸漬工程には、以下のような多くの技術的・経済的欠点がある。
− ２つの別々の亜鉛系浴に投資する必要がある。
− ワイヤを２度加熱して、その２つの工程段階の間に急速に冷却する必要があるため、単一浴の工程と比較してエネルギー消費が多い。
− 第２の亜鉛系浴でアルミニウム含有率（および、随意にマグネシウム含有率）を一定に維持するのが困難でさらにコストがかかる。これは、例えば、International Lead Zinc Research Organization Inc （米国ノースカロライナ州）とRensselaer Polytechnic Institute（米国ニューヨーク州トロイ）とが共同出版している『The process metallurgy of zinc-coated steel wire and Galfan bath management』でFrank GoodwinおよびRoger Wrightが報告している。
− 単一浴の工程と比較して、高温でのワイヤの滞留時間が長くなり、結果として機械抵抗（引張強度）のロスが多くなる。

国際公開第０３／０５７９４０号には、アルミニウムの豊富な亜鉛系（例えばガルファン）溶融浴中で溶融亜鉛めっきのために鋼表面を準備する工程が開示されている。この工程は、上記表面の電解洗浄、超音波洗浄、または機械的なブラシ洗浄と、上記表面の酸洗いと、フラックス溶液中への浸漬による上記表面への保護層の塗布からなるステップを含んでおり、残存する汚れが０．６μｇ／ｃｍ^２未満となるように洗浄を実施し、上記フラックス溶液は可溶性のビスマス化合物を含むことを特徴としている。ビスマス含有フラックス組成物によって、ワイヤの亜鉛めっきのための連続生産ラインに対応した速度で良好なガルファン・コーティングを施し得るが、事前の洗浄ステップまたは酸洗いステップの条件が非常に制限的である等の著しい欠点もある。国際公開第０３／０５７９４０号はさらに、亜鉛系めっき浴中のアルミニウム含有率が増加すると、コーティング品質が大幅に減少すること、および、さらなる実験によって、亜鉛系めっき浴中のアルミニウム含有率が５重量パーセントを超える場合、および／または、上記亜鉛系めっき浴にマグネシウムがさらに含まれている場合、上記技術はほぼ実行不可能となることが示されたと教示している。

アルミニウムの豊富な亜鉛系めっき浴にマグネシウムを添加すると、特に塩を含む環境において、耐腐食性が向上し、また、この有益な効果は、マグネシウム濃度が増加するほど高くなることが業界では知られている。しかしながら、亜鉛合金浴中にマグネシウムを添加すると、形成しているコーティングの亀裂抵抗を減少させる可能性があることも、業界では知られている。この現象の主な要因は、金属間化合物ＭｇＺｎ_２の形成のようである。この金属間化合物の亀裂抵抗は、機械的応力の影響下では低い。さらに、亜鉛合金浴中へマグネシウムを添加すると、比較的粗いコーティング微細構造が形成されることになる。形成しているコーティングの応力分割は、結果として均質性が低減し、コーティングを構成する様々な金属相の界面において、より重要な応力が発生する可能性がある。よって、マグネシウムを添加することで耐腐食性を向上させると、製造上の問題が発生し、コーティングの品質を犠牲にするだけでなく、上記添加によって、亜鉛浴の表面を浮遊する土または浮きかすがより多く形成される傾向がある。これは、例えば、欧州特許第１．１５８．０６９号の図１に示されている。

国際公開第２０１１／００９９９９号では、コーティングを施した長尺の製品（特に鋼線）を用いることによって、マグネシウム添加の上記問題を解決している。上記長尺の製品は、４重量パーセント以上８重量パーセント以下のアルミニウムと、０．２重量パーセント以上０．７重量パーセント以下のマグネシウムとを含む亜鉛合金浴に浸漬し、コーティングを施した上記長尺の製品を上記浴から取り出して冷却する方法であって、コーティング層が良好な延性を有するためのβ相部分を２５容量パーセント超含む均質な微細構造を上記金属コーティングが有するように上記冷却を制御する方法によって準備する。

国際公開第０２／４２５１２号には、溶融亜鉛めっき用の融剤であって、６０重量パーセント以上８０重量パーセント以下の塩化亜鉛；７重量パーセント以上２０重量パーセント以下の塩化アンモニウム；２重量パーセント以上２０重量パーセント以下の少なくとも１つのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩；０．１重量パーセント以上５重量パーセント以下のＮｉＣｌ_２、ＣｏＣｌ_２、およびＭｎＣｌ_２のうち少なくとも１つの化合物；０．１重量パーセント以上１．５重量パーセント以下のＰｂＣｌ_２、ＳｎＣｌ_２、ＳｂＣｌ_３、およびＢｉＣｌ_３のうち少なくとも１つの化合物を含むことを特徴とする融剤が記載されている。好ましくは、この融剤は６重量パーセントのＮａＣｌおよび２重量パーセントのＫＣｌを含む。実施例１〜３には、０．７重量パーセント以上１重量パーセント以下の塩化鉛を含むフラックス組成物が記載されている。

国際公開第２００７／１４６１６１号には、溶融亜鉛合金を用いた亜鉛めっきの方法であって、（１）フラックス浴においてコーティングされる鉄鋼材を別個の容器に浸漬し、それによってフラックスコーティングされた鉄鋼材を製造し、（２）その後フラックスコーティングされた鉄鋼材を別の容器内の溶融亜鉛−アルミニウム合金浴に浸漬し、亜鉛−アルミニウム合金層でコーティングするステップを含み、溶融亜鉛−アルミニウム合金は、１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下のアルミニウム、少なくとも０．２重量パーセントのケイ素、および亜鉛である残余を含み、また随意にマグネシウムおよび希土類元素からなる群から選ばれる１つ以上の追加の元素を少なくとも１つ含むことを特徴とする方法が記載されている。ステップ（１）では、上記フラックス浴は１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下の塩化亜鉛、１重量パーセント以上１５重量パーセント以下の塩化アンモニウム、１重量パーセント以上１５重量パーセント以下のアルカリ金属塩化物、界面活性剤、およびフラックスの最終ｐＨが１．５以下となるような酸性成分を含む。ステップ（１）の他の実施形態では、フラックス浴は国際公開第０２／４２５１２号に定義されるようなものであってもよい。

特開２００１−０４９４１４号公報には、６１重量パーセント以上８０重量パーセント以下の塩化亜鉛、５重量パーセント以上２０重量パーセント以下の塩化アンモニウム、５重量パーセント以上１５重量パーセント以下の、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の１つ以上の塩化物、フッ化物、またはケイフッ化物、および０．０１重量パーセント以上５重量パーセント以下のＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、ＴＩ、Ｓｂ、またはＢｉの１つ以上の塩化物を含むフラックスにおいて溶融めっきを行うことによって、耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ系合金コーティングされた薄鋼板を製造する方法が記載されている。より具体的には、特開２００１−０４９４１４号公報の表１には、ＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比が０．３８以上０．６０以下の種々のフラックス組成物が開示されており、０．０５重量パーセント以上７重量パーセント以下のＭｇ、０．０１重量パーセント以上２０重量パーセント以下のＡｌ、および亜鉛である残余を含む溶融合金浴において薄鋼板に塗布すると、優れためっき能力を示し、ピンホールも浮きかすも生じさせず、平らになる。一方、特開２００１−０４９４１４号公報の表１には、ＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比が１．０のフラックス組成物が開示されており、１重量パーセントのＭｇ、５重量パーセントのＡｌ、および亜鉛である残余を含む溶融合金浴において薄鋼板に塗布すると、低いめっき能力を示し、ピンホールの欠陥と多少の浮きかすを生じさせ、平らにならない。

中国特許出願第１０１９４８９９０号では、鋼線に対する溶融亜鉛めっきのための電解質フラックスを教示している。このフラックスは、３０ｇ／ｌから２２０ｇ／ｌの塩化亜鉛と、２ｇ／ｌから９０ｇ／ｌの塩化アンモニウムと、０ｇ／ｌから１５０ｇ／ｌの塩化カリウムと、０ｇ／ｌから１５０ｇ／ｌの塩化ナトリウムと、０ｇ／ｌから１００ｇ／ｌのホウ酸と、０ｇ／ｌから７０ｇ／ｌの酢酸と、１ｇ／ｌから２５ｇ／ｌのフッ化ナトリウムと、２ｇ／ｌから５０ｇ／ｌの塩化セリウムと、０ｇ／ｌから５０ｇ／ｌのフッ化ジルコン酸カリウムと、０ｇ／ｌから５０のメタノールと、０．５ｇ／ｌから２０ｇ／ｌの過酸化水素と、水である残余とを含んでいる。酸化剤として、過酸化水素を使用している。また、ホウ酸および酢酸を緩衝剤として用いることでｐＨ値を４から５．５の範囲に維持しているので、Ｆｅ（ＯＨ）_３が溶液から析出し、これにより、上記電解質フラックスに対するＦｅ^２＋の望ましくない影響を除いている。中国特許出願第１０１９４８９９０号における例示的な実施形態はすべて、産業用の亜鉛めっきユニットでの使用が法律（安全、毒性）によって禁止されているフッ化塩および揮発性有機物を含んでいる。

上記文献に記載の方法によって以前の技術水準と比較して改善された点もあるが、本明細書において概略を上述した技術的な問題の大部分、特に、これらには限定されないが、ワイヤ、棒、バー、レール、管、構造用形鋼等の長尺の鋼製品に対する亜鉛めっきについて、ダブル浸漬加工に関連する数多くの問題は、上記方法ではまだ解決されていない。

結果として、ワイヤに亜鉛めっきを施すダブル浸漬の現在の技術と比べて、使用するフラックス組成物のみならず、連続工程の条件を向上させる必要が依然として業界にはある。

〔発明の概要〕
本発明の目的は、これらには限定されないが、ワイヤ、バー、棒、レール、管等の長尺の鋼製品に対する亜鉛めっきのための、経済的および技術的に向上した方法または工程を提供することである。驚くべきことに、まず、新規な特定のフラックス組成物を用いて長尺の鋼製品に対してフラックス塗布することによって、亜鉛合金、特に、任意の好適な組成を有する亜鉛−アルミニウム合金および亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金を利用したシングル溶融亜鉛めっきステップによって、より均一でより滑らかで空隙のない亜鉛めっきコーティングを上記長尺の鋼製品上に連続的に生成することができることがわかった。より具体的には、驚くべきことに、上記目的は、（ａ）４０重量パーセントを超え７０重量パーセント未満の塩化亜鉛と、（ｂ）１０重量パーセント以上３０重量パーセント以下の塩化アンモニウムと、（ｃ）６重量パーセントを超え３０重量パーセント未満の、少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組とを含むフラックス組成物中に、塩化カリウムおよび塩化ナトリウムを、少なくとも２．０のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比で含めることで達成することができることがわかった。このようなフラックス組成物を正確に選択することで、亜鉛めっきステップにおいて、２つの異なる亜鉛浴を順次用いてダブル浸漬加工を行う必要がなくなり、結果として、現在の技術では必要とされる、煩雑なアルミニウム（および随意にマグネシウム）濃度の管理を避けることができるという、意外な利点が得られる。よって、本明細書において上述した、ダブル浸漬加工に関連する、または、国際公開第０３／０５７９４０号のビスマス含有フラックス組成物に関連する技術的および経済的な問題は、請求項１に定義した連続工程と、請求項２以降に定義したより具体的な実施形態とによって解決される。

〔発明の詳細な実施形態〕
請求項１に定義しているように、本発明の主要な特徴は、アルカリ性洗浄、ゆすぎ、酸洗い、および乾燥から選択する１つ以上の処理ステップの後、さらなる溶融ステップを、２．０以上８．０以下のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比で塩化カリウムおよび塩化ナトリウムを含む、少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組を含むフラックス組成物から開始する場合、長尺の鋼製品の亜鉛めっきにおいて大きな改善を達成できることが認められることである。本発明の任意の一実施形態では、上記ＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比は、例えば３．５以上５．０以下、または３．０以上６．０以下であってもよい。この特徴は、所定の量のその他のフラックス成分に関連している。

〔定義〕
「溶融亜鉛めっき」という用語は、アルミニウムの豊富な亜鉛系合金浴に浸漬して、連続操作によって、十分な時間をかけて、金属品、例えば限定されないが鋼製品の表面に効果的な保護層を形成することによる該鋼製品の腐食処理を指している。

「長尺の製品」という用語は、一般的に、また、背景技術の項において列挙する具体的な実施形態を含んで、背景技術の項において使用される場合の意味を表す。

以下では、さまざまなパーセント値は、各成分の上記フラックス組成物の総重量（１００パーセント）に対する重量比に関する。これは、合計が１００重量パーセントに一致するように、すべての最大またはすべての最小のパーセント値が同時に存在することはないということを意味している。

本発明の一実施形態では、所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比は、上記フラックス組成物中における塩化鉛の存在に関連している。塩化鉛の割合は、上記フラックス組成物に対して少なくとも０．１重量パーセントであるか、０．４重量パーセント以上であるか、または０．７重量パーセント以上であってもよい。本発明の他の実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化鉛の割合は、２重量パーセント以下であるか、１．５重量パーセント以下であるか、または１．２重量パーセント以下であってもよい。本発明の具体的な実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化鉛の割合は０．８重量パーセント以上または１．１重量パーセント以下である。

本発明の一実施形態では、所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比は、フラックス組成物中の塩化スズの存在に関連している。上記フラックス組成物中の塩化スズの割合は、２重量パーセント以上、３．５重量パーセント以上、または７重量パーセント以上であってもよい。本発明の他の実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化スズの割合は１４重量パーセント以下である。

一実施形態では、塩化鉛および塩化スズの総量は、上記フラックス組成物の２．５重量パーセント以上、または１４重量パーセント以下を占めている。他の実施形態では、上記フラックス組成物は鉛および／またはスズの他の塩、例えばフッ化物、または塩化鉛および／または塩化スズの市販の供給源に存在する避けられない不純物である他の化学物質をさらに含んでもよい。

本発明の一面では、所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、溶融アルミニウムの豊富な亜鉛系合金を用いたシングル溶融亜鉛めっき連続工程によって、連続した、より均一で、より滑らかで、空隙のないコーティングを長尺の鋼製品に施すことを可能にする、所定の割合の他の塩化物と組み合わせる。

例えば、上記フラックス組成物中の所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、４０重量パーセントを超え７０重量パーセント未満の塩化亜鉛と組み合わせる。本発明の一実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化亜鉛の割合は４５重量パーセント以上または５０重量パーセント以上である。他の実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化亜鉛の割合は６５重量パーセント以下または６２重量パーセント以下である。これらの選択された割合のＺｎＣｌ_２は、上記フラックス組成物中の所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比と組み合わせて、亜鉛めっき対象の金属品の優れたコーティングを実現し、また乾燥等後の工程ステップの間、すなわち亜鉛めっきの前に該金属品の酸化を効果的に防止することができる。

本発明の一面では、上記フラックス組成物中の所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、１０重量パーセント以上３０重量パーセント以下の塩化アンモニウムと組み合わせる。一実施形態では、上記フラックス組成物中のＮＨ_４Ｃｌの割合は１３重量パーセント以上または１７重量パーセント以上である。他の実施形態では、上記フラックス組成物中の塩化アンモニウムの割合は２６重量パーセント以下または２２重量パーセント以下である。ＮＨ_４Ｃｌの最適の割合は、大規模な実験を行うことなく、亜鉛めっき対象の金属や上記フラックス組成物中の金属塩化物の重量割合等のパラメータ次第で、単に以下の実施例で示される実験の証拠を使用して、当業者が決定すればよい。これにより、黒斑、すなわち金属品のコーティングされていない領域の形成を防止しつつ、残存しているさびまたは酸洗いが不十分な箇所を除去するための溶融めっきにおいて十分な腐食効果を得ることができる。場合によっては、ＮＨ_４Ｃｌのわずかな部分（例えば３分の１重量パーセント未満）に代えて、欧州特許第０４８８．４２３号に記載のような、例えばアルキル−トリメチルアンモニウム塩化物（例えばトリメチルラウリルアンモニウム塩化物）またはジアルキルジメチルアンモニウム塩化物等、少なくとも１つのアルキル基が８個以上１８個以下の炭素原子を有する１つ以上の第４級アンモニウム塩を使用することも有用である。

本発明の一面では、上記フラックス組成物中の所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、好適な量のアルカリ金属ハロゲン化物またはアルカリ土類金属ハロゲン化物（特にＫおよびＮａ以外のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の任意のハロゲン化物）の存在とさらに組み合わせる。これらのハロゲン化物は好ましくはまたは主に塩化物（臭化物およびヨウ化物も有用である）であり、他のアルカリ金属またはアルカリ土類金属は、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群から選択されてもよい（金属の族ごとに、好ましい順に並べた）。好ましくは、フッ化物は、安全上および／または毒性の理由から、避けるべきである。すなわち、上記フラックス組成物は、フッ化塩を含まないべきである。一実施形態では、少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組（ＫおよびＮａ以外のアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物を随意に併用）は、上記フラックス組成物の６重量パーセント以上３０重量パーセント以下を占めている。他の実施形態では、上記少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組は主成分または唯一の成分として塩化ナトリウムおよび塩化カリウムを含む。他の実施形態では、上記少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組（例えば主成分または唯一の成分としての塩化ナトリウムおよび塩化カリウム）は上記フラックス組成物の１２重量パーセント以上または１５重量パーセント以上を占めている。他の実施形態では、（例えば、主成分または唯一の成分として塩化ナトリウムと塩化カリウムを含む）上記少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組は上記フラックス組成物の２５重量パーセント以下または２１重量パーセント以下を占めている。上述した各実施形態において、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＭｇＣｌ_２、および／またはＣａＣｌ_２は少量成分として存在してもよい。

本発明の一面では、上記フラックス組成物中の所定のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、好適な量の１つ以上の他の金属（例えば遷移金属または希土類金属）塩化物（塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化マンガン、塩化セリウム、塩化ランタン等が挙げられるが、これらには限定されない）とさらに組み合わせる。例えば、シングル溶融亜鉛めっき後に得られたコーティングの質に関して、１重量パーセント以下（さらには１．５重量パーセント以下）の塩化ニッケルの存在は不利益ではない。存在していてもよい他の金属塩化物としては、塩化アンチモンが挙げられる。好ましくは、上記フラックス組成物はビスマス化合物を含んでいない。

本発明の他の面では、上記フラックス組成物中の指定のそれぞれのＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比を、本発明の連続シングル浸漬亜鉛めっき工程の溶融ステップを実施するための上記フラックス組成物のいくつかの望ましい特性の調整または向上に関与する機能添加剤、の存在とさらに組み合わせる。このような添加剤を以下に示す。

例えば、本発明のフラックス組成物は、他の成分と組み合わせると所定の望ましい表面張力を実現することが可能な少なくとも１つの非イオン界面活性剤または湿潤剤をさらに含んでもよい。基本的には、任意の非イオン界面活性剤が使用可能であるが、水溶性の液体が好ましい。上記非イオン界面活性剤の例としては、ノニルフェノールエトキシレート等エトキシ化アルコール；Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１０２およびＴｒｉｔｏｎ Ｎ１０１（例えばＵｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ製）等アルキルフェノール；Ｌ−４４（ＢＡＳＦ製）等酸化エチレンおよび酸化プロピレンのブロック共重合体、ココナッツ、ダイズ、オレイン酸、または獣脂油由来の３級アミンエトキシレート（例えばＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ製Ｅｔｈｏｍｅｅｎ）；好ましくは３個以上１０個以下のグリコールエーテル基およびアルキルフェノールの（脂肪族）炭化水素成分中に８個以上２０個以下の炭素原子およびアルキル成分中に６個以上１８個以下の炭素原子を含む、脂肪族および脂環式アルコール、飽和および不飽和脂肪酸およびアルキルフェノールのポリグリコールエーテル誘導体等、アルキルフェノール、脂肪アルコール、脂肪酸、分子中に少なくとも１２個の炭素原子を含む脂肪族アミンまたはアミド、アルキルアレーン−スルホン酸塩、およびジアルキルスルホサクシネートのポリエトキシ化およびポリプロポキシ化誘導体；２０個以上２５０個以下のエチレングリコールエーテル基および／または１０個以上１００個以下のプロピレングリコールエーテル基を含む、アルキル鎖に１個以上１０個以下の炭素原子を含むポリプロピレングリコール、エチレン−ジアミノポリプロピレングリコールとのポリエチレン酸化物の水溶性付加物；およびこれらの混合物が挙げられる。通常、このような化合物はプロピレングリコール単位当たり１以上５以下のエチレングリコール（ＥＯ）単位を含む。代表的な例としては、ノニルフェノール−ポリエトキシエタノール、ひまし油ポリグリコールエーテル、ポリプロピレン−ポリエチレン酸化付加物、トリブチル−フェノキシポリエトキシ−エタノール、ポリエチレン−グリコール、およびオクチルフェノキシポリエトキシエタノールが挙げられる。ポリエチレンソルビタン（ポリオキシエチレンソルビタントリオレアート等）、グリセロール、ソルビタン、スクロース、およびペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、およびこれらの混合物もまた好適な非イオン界面活性剤である。米国特許第７，５６０，４９４号に記載の３元混合物等低発泡性湿潤剤もまた好適である。上記の種類の市販の非イオン界面活性剤には、ＯＸＥＴＡＬ、ＺＵＳＯＬＡＴ、およびＰＲＯＰＥＴＡＬという商用名でＺｓｃｈｉｍｍｅｒ ＆ Ｓｃｈｅｗａｒｔｚ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ ＫＧ （ラーンシュタイン、ドイツ）が販売しているもの、およびＮＥＴＺＥＲ ＳＢ ＩＩという商用名でＡｌｆａ Ｋｉｍｙａ（イスタンブール、トルコ）が販売しているものが含まれる。ＭＥＲＰＯＬという商用名で種々の等級の好適な非イオン界面活性剤が入手可能である。

上記少なくとも１つの非イオン界面活性剤の親水性油性バランス（ＨＬＢ）は本発明の重大なパラメータではないが、３以上１８以下、例えば６以上１６以下という広範囲の中で当業者が選択してもよい。例えば、ＭＥＲＰＯＬ−ＡのＨＬＢは６以上７以下、ＭＥＲＰＯＬ−ＳＥのＨＬＢは１１、そしてＭＥＲＰＯＬ−ＨＣＳのＨＬＢは１５である。上記非イオン界面活性剤の他の特徴は曇り点である（すなわち、例えばＡＳＴＭ Ｄ２０２４−９標準試験法によって相分離の温度を決定してもよい；この作用は、水中で温度に対して逆の溶解性を示すため、温度の上昇に伴ってある地点で「曇りが広がる」、ポリオキシエチレン鎖を含む非イオン界面活性剤の特徴を示している；この作用を示すグリコールは「曇り点グリコール」として知られている）。この曇り点は、好ましくは溶融亜鉛めっき工程におけるフラックス浴の使用に関して以下に定義されているようなフラックス作業温度より高くなければならない。好ましくは、上記非イオン界面活性剤の曇り点は９０℃より高い。

非イオン界面活性剤の好適な量については、当業者によってよく知られており、選択した化合物の種類にもよるが、通常は上記フラックス組成物の０．０２重量パーセント以上２．０重量パーセント以下、好ましくは０．５重量パーセント以上１．０重量パーセント以下である。

上記溶融ステップにおいて用いられる、本発明のフラックス組成物は少なくとも１つの腐食抑制剤、すなわち特に酸化または酸性条件において鋼の酸化を抑制する化合物をさらに含んでもよい。一実施形態では、上記腐食抑制剤は少なくともアミノ基を含む。このようなアミノ誘導体腐食抑制剤を上記フラックス組成物中に含有していれば、フラックス浴内の鉄の蓄積率を著しく低下させることができる。本明細書において、「アミノ誘導体腐食抑制剤」は鋼の酸化を抑制し、アミノ基を含む化合物を指す。この種のアミノ化合物の好適な例としては、アルキルジメチル第４級硝酸アンモニウム等（好ましくは１個以上１２個以下の炭素原子を有する独立して選択された４つのアルキル基を含む）脂肪族アルキルアミンおよび第４級アンモニウム塩が挙げられる。他の好適な例にはヘキサメチレンジアミンが含まれる。他の実施形態では、上記腐食抑制剤は少なくとも１つのヒドロキシル基、またはヒドロキシル基およびアミノ基の両方を含み、当業者によく知られている。上記腐食抑制剤の好適な量については、当業者によってよく知られており、選択した化合物の種類にもよるが、通常は０．０２重量パーセント以上２．０重量パーセント以下、好ましくは０．１重量パーセント以上１．５重量パーセント以下、または０．２重量パーセント以上１．０重量パーセント以下である。本発明のフラックス組成物は少なくとも１つの腐食抑制剤および上に定義したような非イオン界面活性剤または湿潤剤の両方を含んでもよい。

上記のいずれの実施形態においても、本発明のフラックス組成物には、好ましくは揮発性有機化合物、例えば酢酸、ホウ酸、およびメタノール、特に法律（安全性、毒性）で亜鉛めっき装置では禁じられているものが含まれていない。

本発明のフラックス組成物は種々の方法で製造してもよい。該フラックス組成物は、１つ以上の混合ステップにおいて、好ましくは十分に（例えば高い剪断力で）、必須成分（すなわち塩化亜鉛、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物）および必要に応じて任意の成分（すなわち塩化鉛、塩化スズ、アルキル第４級アンモニウム塩、他の遷移または希土類金属塩化物、他のアルカリ金属ハロゲン化物またはアルカリ土類金属ハロゲン化物、腐食抑制剤、および／または非イオン界面活性剤）を任意の順番で混合することによって容易に製造可能である。塩化鉛が存在する場合、本発明の溶融ステップにおいて用いられるフラックス組成物はまた、１つのステップが塩化アンモニウムまたは塩化ナトリウム、またはこれらの混合物に塩化鉛を溶解することを含み、他のステップでは塩化アンモニウムまたは塩化ナトリウム、またはこれらの混合物に溶解した塩化鉛の溶液を他の必須成分（すなわち塩化亜鉛、塩化カリウム）および必要に応じて上記組成物の（上に列挙した）任意の成分と混合する、連続した少なくとも２つのステップによって製造してもよい。後者の方法の一実施形態では、塩化鉛の溶解は水の存在下で実施される。後者の方法の他の実施形態では、８ｇ／ｌ以上３５ｇ／ｌ以下の塩化鉛を、１５０ｇ／ｌ以上４５０ｇ／ｌ以下の塩化アンモニウムおよび／または塩化ナトリウム、および水である残余を含む水性混合物に溶解することも有用である。特に、後者の溶解ステップは５５℃以上７５℃以下で４分以上３０分以下、好ましくは攪拌しながら行ってもよい。

本発明の工程に含まれる溶融ステップにおいて使用するために、上記いずれか１つの実施形態に係るフラックス組成物を、好ましくは水または水性媒体に溶解する。塩化亜鉛、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物、および、随意に１つ以上の遷移金属または希土類金属の塩化物（例えば塩化鉛、塩化スズ、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化セリウム、塩化ランタン）に基づいたフラックス組成物を水に溶解する方法が当業界で周知である。フラックス浴中のフラックス組成物の成分の総濃度の範囲は非常に広くてもよく、例えば２００ｇ／ｌ以上７５０ｇ／ｌ以下、好ましくは３５０ｇ／ｌ以上７５０ｇ／ｌ以下、最も好ましくは５００ｇ／ｌ以上７５０ｇ／ｌ以下または６００ｇ／ｌ以上７５０ｇ／ｌ以下である。

このフラックス浴は、特に本発明のシングル浸漬連続亜鉛めっき工程に向いているが、溶融ステップを通して、５０℃以上９０℃以下、好ましくは６０℃以上９０℃以下、最も好ましくは６５℃以上８５℃以下の範囲に温度を有利に維持しなければならない。上記溶融ステップは、好ましくは約１秒以上１０秒以下の範囲の期間（すなわち、長尺の鋼製品によるフラックス浴中の平均滞留時間）実施される。当業者には広く知られているように、この期間は、これらには限定されないが、上記フラックス浴の組成、上記金属の組成（例えば、低炭素鋼または高炭素鋼、および、鉄以外の金属の存在ならびに量）、上記長尺の製品の形および／または大きさ、および、上記フラックス浴の温度等の操作パラメータにもよるが、長尺の製品によって広く異なっていてもよい。通則として、より短い時間（例えば、１秒以上６秒以内）はワイヤに好適であり、一方より長い時間（１０秒近く）は、棒により好適である。長尺の鋼製品は一般的に連続生産ラインに沿って移動することを考えると、この動力学的なパラメータは、毎分約０．５ｍ以上１０ｍ以下の浸漬速度、好ましくは毎分１ｍ以上５ｍ以下の浸漬速度として表すこともできる。さらに高速の毎分１０ｍ以上１００ｍ以下、例えば毎分２０ｍ以上６０ｍ以下も実現可能である。

実際に、腐食しやすい任意の金属の長尺の製品、例えば、任意の種類の鉄または鋼の長尺の製品をこのように処理してもよい。金属の長尺の製品の形、構造、または大きさは本発明の重大なパラメータではない。

亜鉛めっき工程全体を成功させるためには、長尺の鋼製品の表面が、溶融ステップの前に適切に洗浄することが重要である。望ましい表面清浄度を実現する方法は当業界でよく知られている。望ましい清浄度に関しては、様々な基準が設けられている。例えば、国際公開第０３／０５７９４０号に記載された、残存する汚れの最大レベルを０．６μｇ／ｃｍ^２とする基準である。従来の洗浄技術としては、アルカリ性洗浄、ゆすぎ、強酸を用いた酸洗い、乾燥等が挙げられるが、これらには限定されない。例えば、ＥＰ−Ａ−２，２８１，９１２には、ワイヤを、リン酸水溶液を含有する浴の中を通過させて上記ワイヤを超音波によって洗浄することで上記ワイヤの表面を洗浄し、その後真空乾燥させることが開示されている。これらすべての工程がよく知られているが、完全性のため、以下の記載を示す。

連続アルカリ性洗浄は、１つ以上の種々の界面活性剤に加えて、ビルダーとして１つ以上のリン酸塩（例えば、ポリリン酸ナトリウム）、炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム）、またはケイ酸塩をさらに含有する水性アルカリ性組成物（例えば、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液）を用いて便利に実施することができる。このような水性清浄剤のアルカリ性の自由度は、水酸化アルカリおよびアルカリ塩の種類および濃度等のパラメータによって大きく異なることがある。連続アルカリ性洗浄ステップの効率は、脱脂を実施する温度および継続時間等のパラメータによる。一連の実験から、連続アルカリ脱脂ステップにおける温度は、適切に約４０℃以上６５℃以下の範囲、例えば約６０℃であってもよいことがわかった。上記連続アルカリ脱脂ステップの継続時間、すなわち、長尺の鋼製品が脱脂浴を通過する平均期間は、脱脂温度にもよるが、適切に約１秒以上６０秒以下の範囲、例えば約１０秒であってもよいことがわかった。よって、最初の処理ステップでは、長尺の鋼製品は脱脂浴中での洗浄（脱脂）に送られる。後者は、アルカリ脱脂浴中に設けられた超音波生成器によって有利に支援してもよい。

その後、長尺の鋼製品は、好ましくはゆすがれる。さらなるステップにおいて、長尺の鋼製品は、連続酸洗い処理に送られ、好ましくはゆすがれる。例えば、上記長尺の鋼製品は、塩酸、硫酸、フッ化水素酸、リン酸、硝酸、および任意の好適な割合のそれらの混合物等の水溶性の無機酸等の水性の強酸性媒体の浴に浸漬することで連続的に酸洗いする。当業者には広く知られているように、酸洗いに使用する第一選択肢となる酸は、所望の連続酸洗い速度、および鋼の種類、特に、長尺の製品の材料である炭素鋼中の合金含有量等のパラメータによる。連続酸洗いステップは、一般的に約１５℃以上６０℃以下の範囲の温度、例えば、２０℃、２５℃、または４０℃で実施される。約５重量パーセント以上２０重量パーセント以下、例えば、１２重量パーセント以上１８重量パーセント以下の、塩酸濃度等の酸濃度が通常は用いられるが、選択する無機酸によっては、より濃度の高い酸を用いることも可能である。上記連続酸洗いステップの継続時間、すなわち、長尺の鋼製品が酸洗い浴を通過する平均期間は、使用する酸および温度にもよるが、典型的に約３秒以上３０秒以下の範囲であり、より典型的には５秒以上１５秒以下である。約５分以内のより長い酸洗いの時間を用いてもよい。

過度の酸洗いを防止するために、本明細書において上で定義した１つ以上の腐食抑制剤（典型的には、カチオン性または両性の界面活性剤）を酸洗い液に含めることも、従来技術である。典型的には、そのような１つ以上の腐食抑制剤は、種類にもよるが、０．０２重量パーセント以上１．０重量パーセント以下の範囲（例えば、０．０５重量パーセント以上０．５重量パーセント以下）の量だけ酸洗い浴中に存在させてもよい。上記酸洗い浴は、１つ以上のハロゲン化物（例えば、塩化第二鉄、フッ化アンモニウム等）をさらに含んでいてもよい。

酸洗いは、酸洗い浴を収容する酸洗い槽に長尺の鋼製品を単に浸漬させ、移動させることで実現可能である。追加の処理ステップもまた使用可能である。例えば、長尺の鋼製品は、連続的または断続的に、機械的または超音波的に攪拌可能であり、さらに／または電気による酸洗いのために上記長尺の鋼製品に電流を流すことも可能である。上記長尺の鋼製品は、回転発破装置等を用いて、例えばアルカリ脱脂と酸洗いとの間に、ブラストステップに送ることもできる。これらの追加の処理手段は、通常酸洗いの時間を大幅に短縮する。これらの前処理ステップは、望ましい清浄度を実現するまで、必要に応じて個別にまたは周期によって繰り返してもよいことは明らかである。

その後、上記洗浄ステップの後間もなく、好ましくは直ちに、上記金属（例えば鋼）品を処理する（例えば、本発明のＫＣｌ／ＮａＣｌ比を有するフラックス組成物を含むフラックス浴に浸漬する）。これは、本明細書において上述したように、上記金属品の表面に効率的で欠陥のない保護フィルムを形成するためである。

フラックス塗布した長尺の鋼製品、すなわち、好適な温度で適切な期間、フラックス浴に浸漬した後の長尺の鋼製品は、引き続いて乾燥させることが好ましい。乾燥は、空気雰囲気（例えば、強制空気蒸気）を有する、約２２０℃以上３００℃以下の空気乾燥機温度に加熱された炉の中を、フラックス塗布した長尺の鋼製品の表面が、例えば、約１分以上３分以下の範囲の期間、１７０℃から２００℃の範囲の温度を示すようになるまで、連続的に通過させることによって実施してもよい。しかしながら、驚くべきことに、任意の特定の実施形態を含むフラックス組成物を本発明の溶融ステップに用いる場合、より緩い加熱条件がより適切である可能性があることがわかった。よって、上記長尺の鋼製品の表面は、連続乾燥ステップの間、１００℃以上１６０℃以下または１２０℃以上１５０℃以下の温度を示せば十分である可能性がある。これは、例えば、誘導加熱システム、赤外線加熱システム、または両者の組み合わせを用いて、上記乾燥ステップを実施することによって実現可能である。上記処理の本実施形態では、上記加熱温度は、１００℃以上２００℃以下（例えば、１１０℃以上１６０℃以下）の範囲であってもよい。これは、上記連続乾燥ステップの間、酸化性の低い雰囲気を用いることによっても実現可能である。別の実施形態では、選択する乾燥温度にもよるが、乾燥は、約３分以上１０分以下の範囲の期間、連続的に実施してもよい。別の実施形態では、連続乾燥は、例えば、これらには限定されないが、水分のない空気雰囲気、水分のない窒素雰囲気、または、水分のない窒素を含んだ空気雰囲気（例えば、窒素含有量は２０パーセント超）等特定のガス雰囲気中で実施してもよい。

連続亜鉛めっき工程の次のステップでは、フラックス塗布し、乾燥した長尺の鋼製品をシングル浸漬ステップに送って、アルミニウムの豊富な溶融亜鉛系めっき浴に浸漬し、該金属品に保護コーティングを施す。周知の通り、上記金属品の大きさおよび形、所望のコーティングの厚さ、鋼の種類（低炭素量または高炭素量）、ならびに亜鉛系めっき浴の正確な組成、特に（Ｚｎ−Ａｌ合金が亜鉛めっき浴として使用される場合）アルミニウム含有量または（Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金が亜鉛めっき浴として使用される場合）マグネシウム含有率を含む（これらには限定されない）パラメータの組にもよるが、本シングル浸漬ステップにおける浸漬時間を適切に定義してもよい。一実施形態では、アルミニウムの豊富な上記溶融亜鉛系めっき浴は、（ａ）４重量パーセント以上２４重量パーセント以下（例えば５重量パーセント以上２０重量パーセント以下）のアルミニウム、（ｂ）０．５重量パーセント以上６重量パーセント以下（例えば１重量パーセント以上４重量パーセント以下）のマグネシウム、および（ｃ）本質的に亜鉛である残余を含んでもよい。本発明の別の実施形態では、上記溶融アルミニウムの豊富な亜鉛系めっき浴は、０．５重量パーセント以上１重量パーセント以下のマグネシウムを含んでいてもよい。本発明の他の実施形態では、溶融アルミニウムの豊富な上記溶融亜鉛系めっき浴は、例えば限定されないがケイ素、スズ、鉛、チタン、またはバナジウム等の他の成分のごく少量（すなわち１．０重量パーセント未満）または微量（すなわち避けられない不純物）を含んでもよい。他の実施形態では、溶融アルミニウムの豊富な上記溶融亜鉛系めっき浴は、この処理ステップの期間、連続的に、または、断続的に攪拌してもよい。この工程ステップの間、上記溶融亜鉛系めっき浴の温度は３６０℃以上６００℃以下に維持することが好ましい。驚くべきことに、本発明の工程に含まれる溶融ステップに用いられるフラックス組成物を使用すると、高品質、すなわち欠陥のない、薄膜の保護コーティング層を実現しつつ浸漬ステップの温度を低下させることが可能であり、すなわちこのような保護コーティング層は、環境条件（空気湿度、温度、ｐＨ等）によるが、５年以上、さらには１０年以上といったさらに長い期間にわたって保護効果を維持することが可能であると見なされる。このように、本発明の一実施形態では、上記溶融亜鉛系めっき浴の温度は３５０℃以上５５０℃以下、例えば、３８０℃以上５２０℃以下、または４２０℃以上５３０℃以下に維持し、その最適な温度は随意に上記亜鉛系めっき浴に存在するアルミニウムおよび随意にマグネシウムの含有量による。

一実施形態では、本発明の長尺の鋼製品に対して連続シングル浸漬ステップを実施することによって得られる保護コーティング層の厚さは約５μｍ以上５０μｍ以下、例えば８μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。この厚さについては、上記長尺の鋼製品の厚さおよび／または形、上記長尺の鋼製品が耐えなければならないストレスおよび環境条件、形成された保護コーティング層の想定される耐久期間、等によるが、当業者によって選択可能である。例えば、厚さ５μｍ以上１５μｍ以下のコーティング層は厚さ１．５ｍｍ未満の長尺の鋼製品に好適であり、厚さ２０μｍ以上３５μｍ以下のコーティング層は厚さ６ｍｍ超の長尺の鋼製品に好適である。

最後に、上記長尺の鋼製品は、上記亜鉛めっき浴から取り外され、冷却されてもよい。この冷却ステップは、亜鉛めっき金属品を水に浸漬することによっても、単に空気中で冷却することによっても、都合よく実施してよい。

本シングル浸漬亜鉛めっき工程によって、特に９５パーセント以下の亜鉛を用いた亜鉛−アルミニウムまたは亜鉛−アルミニウム−マグネシウム亜鉛めっき浴を使用した場合、より薄く、より均一で、より滑らかで、空隙のない、保護コーティング層を長尺の鋼製品に連続形成することが可能であるということがわかった。粗度に関しては、コーティング表面の質は、ＥＮ ＩＳＯ １４６１に準拠した従来のＨＤＧ亜鉛層を用いて（すなわち亜鉛浴中の２パーセント以下の他の金属を用いて）実現したものと同等、またはそれ以上である。耐食性に関しては、本発明のコーティング層は、ＩＳＯ ９２２７の塩水噴霧試験において、ＥＮ ＩＳＯ １４６１に準拠した従来のＨＤＧ亜鉛層によって実現した約６００時間よりはるかに長い約１，０００時間を実現した。

さらに本発明の工程は、ステンレス鋼のみならず、多くの種類の鋼種でできている長尺の鋼製品、特に、これらには限定されないが、０．２５重量パーセント以下の炭素、０．００５重量パーセント以上０．１重量パーセント以下のリン、および０．０００５重量パーセント以上０．５重量パーセント以下のケイ素を含む長尺の鋼製品に亜鉛めっきを施すのによく向いている。鋼種の分類については、特に自動車技術者協会（ＳＡＥ）を通じて当業者によく知られている。一実施形態では、鋼は腐食しやすいクロム／ニッケルまたはクロム／ニッケル／モリブデン鋼であってもよい。鋼種は随意に硫黄、アルミニウム、および銅等の他の成分を含んでもよい。限定されないが、その好適な鋼種の例としては、ＡＩＳＩ ３０４（^＊１．４３０１）、ＡＩＳＩ ３０４Ｌ（１．４３０７、１．４３０６）、ＡＩＳＩ ３１６（１．４４０１）、ＡＩＳＩ ３１６Ｌ（１．４４０４、１．４４３５）、ＡＩＳＩ３１６Ｔｉ（１．４５７１）、またはＡＩＳＩ ９０４Ｌ（１．４５３９）［^＊１．ｘｘｘｘはＤＩＮ １００２７−２に準拠］として知られる鋼種が挙げられる。本発明の他の実施形態では、金属はＳ２３５ＪＲ（ＥＮ １００２５に準拠）、Ｓ４６０ＭＣ（ＥＮ １０１４９−２に準拠）、または２０ＭｎＢ４（ＥＮ １０２６３に準拠、^＊１．５５２５）として知られている炭素鋼種として参照される鋼種でもよい。

本発明の理解および説明のため、以下に実施例を示すが、添付の請求項によってのみ定義された本発明の範囲を限定すると解釈すべきではない。

〔実施例１〕
０．０６パーセントの炭素、０．０３パーセントの硫黄、０．６パーセントのマンガン、０．１５パーセントのケイ素、０．０２パーセントのリン、０．１パーセントのクロム、および０．２５パーセントの銅を（重量基準で）含有する鋼種からなる直径３ｍｍのワイヤを以下のように加工した。

まず、Ｓｏｌｖｏｐｏｌ ＳＯＰという商品名で販売されているＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の塩混合物５０ｇ／ｌと、Ｅｍｕｌｇａｔｏｒ ＳＥＰという商品名で販売されているＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の界面活性剤混合物１容量パーセントとを含む脱脂浴中で、アルカリ脱脂を１０秒間、連続的に実施した。

脱脂したワイヤをゆすいだ後、塩酸１２０ｇ／ｌと、Ｌｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の腐食抑制剤ＰＭ１０ｍｌ／ｌと、Ｅｍｕｌｇａｔｏｒ ＤＸという商品名で販売されているＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の界面活性剤混合物１０ｍｌ／ｌとを含有する酸洗い浴の中を連続的に通過させた。この酸洗いステップは、４０℃で１０秒間、実施した。

ゆすぎの後、脱脂・酸洗いした上記ワイヤを、（重量基準で）６０パーセントの塩化亜鉛と、２０パーセントの塩化アンモニウムと、３パーセントの塩化ナトリウムと、１２パーセントの塩化カリウムと、４パーセントの塩化スズと、１パーセントの塩化鉛とを含むフラックス組成物５５０ｇ／ｌを含有するフラックス水浴中を連続的に通過させた。このフラックス塗布ステップは、７２℃で６秒間、実施した。

次に、フラックス塗布した上記ワイヤを、表面温度が１２０℃に達するまで乾燥させた。最後に、５重量パーセントのアルミニウムと１重量パーセントのＭｇとを含有する亜鉛合金を用いて、亜鉛めっきを施した。この亜鉛めっきステップは、４２０℃で６秒間、実施した。

得られた保護コーティング層の質を、３人の審査員団が目視で評価した。３人はアルミニウムの豊富な亜鉛合金で完全にコーティングされた、すなわち、ピンホール等の欠陥のないワイヤ表面の割合を評価した。記録は平均で９８パーセントであった。

〔実施例２ 鋼棒種ＨＳＡ−Ｆ（Ｃ３５）の亜鉛めっきの一般的な工程〕
鋼種ＨＳＡ−Ｆ（Ｃ３５）（重量基準の仕様：０．３５−０．４２パーセントの炭素、０．１５−０．３５パーセントのケイ素、０．６−０．９パーセントのマンガン、最大０．０３パーセントのリン、最大０．０４パーセントの硫黄）からなる鋼棒（厚さ８．０ｍｍ）を以下の工程に従って処理する。
− Ｌｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨによって市販されているＳＯＬＶＯＰＯＬ ＰＯＰ（５０ｇ／ｌ）および界面活性剤混合物Ｅｍｕｌｇａｔｏｒ Ｓｔａａｌ（１０ｇ／ｌ）によって、６０℃で３０分間、アルカリ脱脂を行い；
− 水によるゆすぎを行い；
− 回転発破装置内で、角型のスチールグリット（種類：ＧＬ８０）を用いて、投射速度６５ｍ／ｓで３０分間、ブラスト処理を行い；
− 塩酸系浴（組成：１８重量パーセントのＨＣｌ、ならびに、１０ｍｌ／ｌの抑制剤ＰＭ、および１０ｍｌ／ｌのＥｍｕｌｇａｔｏｒ Ｃ７５（どちらもＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製））において、２５℃で５分間、酸洗いを行い；
− 水によるゆすぎを行い；
− 総塩濃度が６５０ｇ／ｌの（６０重量パーセントの塩化亜鉛、２０重量パーセントの塩化アンモニウム、３重量パーセントの塩化ナトリウム、１２重量パーセントの塩化カリウム、４重量パーセントの塩化スズ、および１重量パーセントの塩化鉛を含む）フラックス組成物において、２ｍｌ／ｌのＮｅｔｚｅｒ ４（Ｌｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の湿潤剤）の存在下で、４ｍ／分の抽出速度によって、８０℃で、上記鋼棒にフラックス塗布し；
− 鋼棒表面温度が１２０℃になるまで乾燥を行い；
− ２０．０重量パーセントのアルミニウム、４．０重量パーセントのマグネシウム、０．２重量パーセントのケイ素、微量の鉛、および亜鉛である残余を含む亜鉛系浴において、４ｍ／分の浸漬速度によって、５３０℃で５分間、上記フラックス塗布した鋼棒に亜鉛めっきを施し；
− 上記亜鉛めっき鋼板を空気中で冷却する。

この工程は実施例１と同様に優れたコーティングを実現することがわかった。この工程の以下の変種もまた優れたコーティングを実現する。
・ ブラスト処理を５分間行い、フラックス塗布を８分間行い、亜鉛めっき浴と５１０℃で５分間または１０分間行う以外同上
・ ブラスト処理を５分間行い、フラックス塗布を８分間行い、亜鉛めっき浴を５３０℃で５分間、１０分間、または１５分間行う以外同上。

〔実施例３ 鋼棒種２０ＭｎＢ４の亜鉛めっきの一般的な工程〕
鋼種２０ＭｎＢ４（含有物は、重量基準で０．２２８パーセントの炭素、０．１９７パーセントのケイ素、０．９４２パーセントのマンガン、０．０１１パーセントのリン、０．００５パーセントの硫黄、０．２４５パーセントのクロム、０．０３６パーセントのニッケル、０．００７パーセントのモリブデン、０．０３８パーセントのアルミニウム、および０．０５７パーセントの銅）からなる鋼棒（厚さ１２．４ｍｍ）を以下の工程に従って処理する。
− Ｌｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製のＳＯＬＶＯＰＯＬ ＰＯＰ（５０ｇ／ｌ）および界面活性剤混合物Ｅｍｕｌｇａｔｏｒ Ｓｔａａｌ（１０ｇ／ｌ）によって、６０℃で６０分間、１回目のアルカリ脱脂を行い；
− 水によるゆすぎを行い；
− 塩酸系浴（組成：１８重量パーセントのＨＣｌ、塩ＮＨ４Ｆ．ＨＦのフッ化物が１０ｇ／ｌ、抑制剤ＰＭが１０ｍｌ／ｌ、およびＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製のＥｍｕｌｇａｔｏｒ Ｃ７５が１０ｍｌ／ｌ）中で、４０℃で１分間、酸洗いを行い；
− 水によるゆすぎを行い；
− １回目のアルカリ脱脂ステップと同じ化学組成の脱脂浴によって、６０℃で５分間、２回目のアルカリ脱脂を行い；
− 水によるゆすぎを行い；
− Ｎｏｖａｃｌｅａｎ Ｎを１００ｇ／ｌと、Ｒｏｄｉｎｅ Ａ３１（酸用の液状防食添加剤、ベルギー、ＳｃｈｅｌｌｅのＭＡＶＯＭ製）を２ｍｌ／ｌとＬｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製のＮｅｔｚｅｒ ＤＸを１０ｍｌ／ｌとを含む溶液中で、室温で１分間、洗浄を行い；
− ６０重量パーセントの塩化亜鉛と、２０重量パーセントの塩化アンモニウムと、３重量パーセントの塩化ナトリウムと、１２重量パーセントの塩化カリウムと、４重量パーセントの塩化スズと、１重量パーセントの塩化鉛とを含み、総塩濃度が６５０ｇ／ｌのフラックス組成物中で、２ｍｌ／ｌのＮｅｔｚｅｒ ４（Ｌｕｔｔｅｒ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ製の湿潤剤）の存在下、抽出速度を４ｍ／分として、８０℃で１０分間、上記鋼棒に対してフラックス塗布し；
− 表面温度が１２０℃に達するまで上記鋼棒を乾燥させ；
− ２０．０重量パーセントのアルミニウム、４．０重量パーセントのマグネシウム、０．２重量パーセントのケイ素、微量の鉛、および亜鉛である残余を含む亜鉛系浴において、浸漬速度を４ｍ／分として５３０℃で１０分間、上記フラックス塗布した鋼棒に対して亜鉛めっきを施し；
− 上記亜鉛めっき鋼板を空気中で冷却する。

この工程は実施例１と同様に優れたコーティングを実現することがわかった。

Claims (9)

1. 鋼製品のための連続亜鉛めっき方法であって、
   （ａ）４重量パーセント以上２４重量パーセント以下のアルミニウムと、（ｂ）０重量パーセント以上６重量パーセント以下のマグネシウムと、（ｃ）亜鉛である残余とを含む溶融めっき浴への上記鋼製品の浸漬からなる１つのシングル浸漬ステップを含み、
   上記シングル浸漬ステップの前に、上記鋼製品を、アルカリ性洗浄、ゆすぎ、酸洗い、および乾燥からなる群から選ばれる１つ以上の処理ステップに付し、さらに、
   （ａ）４０重量パーセントを超え７０重量パーセント未満の塩化亜鉛と、
   （ｂ）１０重量パーセント以上３０重量パーセント以下の塩化アンモニウムと、
   （ｃ）塩化ナトリウムおよび塩化カリウムを含む少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の組であって、上記組が６重量パーセントを超え３０重量パーセント未満である、組と、
   （ｄ）０．１重量パーセント以上２重量パーセント以下の塩化鉛と、
   （ｅ）２重量パーセント以上１５重量パーセント以下の塩化スズとを含むフラックス組成物への浸漬からなる溶融ステップに付し、少なくとも２つのアルカリ金属塩化物の上記組のＫＣｌ／ＮａＣｌ重量比が２．０以上８．０以下であり、塩化鉛および塩化スズの総量が該フラックス組成物の２．５重量パーセント以上１４重量パーセント以下を占めることを特徴とする連続亜鉛めっき方法。
2. 上記フラックス組成物は、少なくとも１つの非イオン界面活性剤および／または少なくとも１つの腐食抑制剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の連続亜鉛めっき方法。
3. 上記少なくとも１つの腐食抑制剤は、少なくとも１つのヒドロキシル基またはアミノ基を含むことを特徴とする請求項２に記載の連続亜鉛めっき方法。
4. 上記フラックス組成物は水に溶解しており、水中の上記フラックス組成物の成分の総濃度が２００ｇ／ｌ以上７５０ｇ／ｌ以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。
5. 上記溶融ステップは１秒以上１０秒以下の範囲の期間実施されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。
6. 上記溶融ステップは７０℃以上９０℃以下の範囲の温度で実施されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。
7. アルカリ性洗浄ステップは、４０℃以上６５℃以下の範囲の温度で、１秒間以上３０分間以下の範囲の期間で実施され、および、
   酸洗いステップは、１５℃以上６０℃以下の範囲の温度で、３秒間以上５分間以下の範囲の期間で実施されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。
8. 乾燥ステップは、誘導加熱システム、赤外線加熱システム、またはそれらの組み合わせによって、上記鋼製品の表面が１００℃以上１５０℃以下に達するまで実施されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。
9. 上記鋼製品は、ワイヤ、棒、レール、構造用形鋼、バー、および管からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の連続亜鉛めっき方法。