JP7176400B2 - 連続溶融金属めっき方法及び連続溶融金属めっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続溶融金属めっき方法及び連続溶融金属めっき装置に関する。

連続溶融金属めっき装置は、鋼帯に代表される金属帯を亜鉛などの溶融金属でめっきするための装置である。この連続溶融金属めっき装置は、溶融金属を貯留しためっき槽中に配置されるロールとして、金属帯の搬送方向を変更するシンクロールと、金属帯の形状を平坦に矯正する一対のサポートロールを備える。めっき浴内に斜め方向に向けて導入された金属帯は、シンクロールによって搬送方向を鉛直方向上方に変更された後、一対のサポートロールの間に挟まれながら通過してめっき浴外に引き上げられる。その後、金属帯に当該金属帯の厚み方向の両側から一対のガスワイピングノズルによりガスを吹き付けて、金属帯の表面に付着して引き上げられた余剰の溶融金属を掻き取ることにより、溶融金属の付着量（以下、「目付量」とも称する。）が調節される。

上記の連続溶融金属めっき装置を用いて鋼帯をめっきすることによって、めっき鋼板を製造することができる。従来、このようにして製造されるめっき鋼板の特性を向上させるための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、めっき鋼板のめっき層として、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを２質量％以上７質量％以下含有するものが適用される場合に、めっき鋼板の耐疵付き性を向上させるための技術が開示されている。

特開２００１－２３４３１４号公報

ここで、めっき鋼板のめっき層として、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するものが適用されることがある。このような組成のめっき層が形成されることにより、めっき鋼板の耐食性が向上する。一方、このような組成のめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数は比較的小さくなる。したがって、このような組成のめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数を大きくすることが望まれている。

めっき鋼板の摩擦係数を大きくすることにより、例えば、ボルトを用いてめっき鋼板を他の部材と締結する際に、容易に十分な締結力を得ることができる。また、めっき鋼板の摩擦係数を大きくすることにより、例えば、ドリルを用いてめっき鋼板に穴を開ける際に、ドリルがめっき鋼板の表面を滑ることが抑制され、正確な位置に穴を開けることができる。また、めっき鋼板の摩擦係数を大きくすることにより、例えば、めっき鋼板の上に置かれたものがめっき鋼板の表面を滑ることを抑制することができる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることが可能な、新規かつ改良された連続溶融金属めっき方法及び連続溶融金属めっき装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼帯をめっき浴中に連続的に浸漬してめっきする連続溶融金属めっき方法であって、前記めっき浴は、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴であり、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼帯にガスワイピングノズルによりガスを吹き付けることによって前記鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピング工程と、前記ガスワイピング工程の後に、水吹付ノズルから前記鋼帯に水滴を吹き付ける水吹付工程と、を含み、前記水吹付工程において、前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上であり、前記水滴の吐出時速度は、０．５ｍ／ｓｅｃ以上１０ｍ／ｓｅｃ以下である、連続溶融金属めっき方法が提供される。
上記において、得られるめっき鋼板の動摩擦係数が０．３以上０．５以下であってもよい。

前記水吹付工程において、前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、鋼帯をめっき浴中に連続的に浸漬してめっきする連続溶融金属めっき装置であって、前記めっき浴は、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴であり、前記連続溶融金属めっき装置は、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼帯にガスを吹き付けることによって前記鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピングノズルと、前記溶融金属膜の膜厚が前記ガスワイピングノズルにより調節された前記鋼帯に水滴を吹き付ける水吹付ノズルと、前記水吹付ノズルの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上となり、前記水滴の吐出時速度が０．５ｍ／ｓｅｃ以上１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように前記水吹付ノズルの動作を制御する、連続溶融金属めっき装置が提供される。
上記において、得られるめっき鋼板の動摩擦係数が０．３以上０．５以下であってもよい。

前記水吹付ノズルは、１流体ノズルであってもよい。

以上説明したように本発明によれば、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることができる。

本発明の実施形態に係る連続溶融金属めっき装置の概略構成を示す模式図である。 本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置が備える水吹付ノズルの概略構成の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置が備える水吹付ノズルの概略構成の他の一例を示す模式図である。 ガスワイピング工程及び水吹付工程における鋼帯の表面の様子を説明するための模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．連続溶融金属めっき装置＞
まず、図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、本発明の実施形態に係る連続溶融金属めっき装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置１の概略構成を示す模式図である。図２Ａは、本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置１が備える水吹付ノズル２０の概略構成の一例を示す模式図である。図２Ｂは、本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置が備える水吹付ノズルの概略構成の他の一例を示す模式図である。

図１に示されるように、連続溶融金属めっき装置１は、鋼帯２を、溶融金属を満たしためっき浴３に連続的に浸漬することにより、鋼帯２の表面に溶融金属を付着させた後、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節し、さらに、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜に凹凸を形成する装置である。連続溶融金属めっき装置１は、めっき槽４と、スナウト５と、シンクロール６と、上下一対のサポートロール７，８と、トップロール９と、ガスワイピングノズル１０と、水吹付ノズル２０と、制御装置３０とを備える。

鋼帯２は、溶融金属によるめっき処理が施される対象となる金属帯である。めっき浴３は、Ｚｎを主成分とするＺｎめっき浴であり、具体的には、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴である。Ａｌ及びＭｇが上記のように含有されためっき浴３を用いることにより、めっき鋼板の耐食性や外観を向上させることができる。なお、めっき浴３は、Ｚｎ、Ａｌ及びＭｇ以外の他の元素を含有してもよい。例えば、めっき浴３は、Ｓｉを０．００１質量％以上１．０００質量％以下含有することが好ましい。それにより、めっき鋼板のめっき層と鋼帯２との密着性を向上させることができる。また、めっき浴３は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｍｎ又はＢから選ばれる１種若しくは２種以上を、単独又は複合で、０．０００１質量％以上１．００００質量％以下含有してもよく、その他の不純物を含有してもよい。不純物としては、例えば、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｃｅ、Ｈｆが挙げられる。

めっき槽４は、溶融金属からなるめっき浴３を貯留する。スナウト５は、上端が例えば焼鈍炉の出口側に接続され、下端がめっき浴３内に浸漬させて傾斜して設けられる。シンクロール６は、めっき浴３内の下方に配設される。シンクロール６は、サポートロール７，８よりも大きい直径を有する。シンクロール６は、鋼帯２の搬送に伴って図示の時計回りに回転し、スナウト５を通ってめっき浴３内に斜め下方に向けて導入された鋼帯２の搬送方向を、鉛直方向上方へ変更する。

サポートロール７，８は、めっき浴３中のシンクロール６の上方に配設され、シンクロール６によって方向転換され、鉛直方向上方に引き上げられる鋼帯２を鋼帯２の厚み方向の両側から挟み込む。サポートロール７，８は、引き上げられる鋼帯２の振動を抑制する。サポートロール７，８は、対にせずに１つだけであってもよいし、３つ以上設けられてもよい。あるいは、サポートロール７，８の配置が省略されていてもよい。トップロール９は、めっき浴３の上方であって、シンクロール６の上方に配設される。トップロール９は、鉛直方向上方に搬送される鋼帯２の搬送方向を搬出方向へ変更する。

ガスワイピングノズル１０は、めっき浴３から引き上げられた鋼帯２の表面の溶融金属の目付量を調節するためのものである。ガスワイピングノズル１０は、めっき浴３から引き上げられた鋼帯２の厚み方向の両側に１対設けられ、サポートロール７，８の上方、かつ、トップロール９の下方においてめっき浴３の浴面から所定の高さの位置に配設される。ガスワイピングノズル１０は、めっき浴３から引き上げられた鋼帯２にガス（例えば、窒素）を吹き付けることによって、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節する。以下では、ガスワイピングノズル１０から噴出されるガスをワイピングガスとも称する。

具体的には、ガスワイピングノズル１０の鋼帯２側の端部である先端部には、鋼帯２の幅方向に延在するスリットが形成され、当該スリットからワイピングガスが噴出される。当該スリットは、鋼帯２の幅方向の両端部より外側まで延在して形成される。それにより、ワイピングガスは、鋼帯２の幅方向の全域に吹き付けられる。したがって、鋼帯２の幅方向の全域にわたって鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜の膜厚が調節される。

水吹付ノズル２０は、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜に凹凸を形成するためのものである。水吹付ノズル２０は、めっき浴３から引き上げられた鋼帯２の厚み方向の両側に、鋼帯２から所定の距離を空けて１対設けられ、ガスワイピングノズル１０の上方、かつ、トップロール９の下方においてめっき浴３の浴面から所定の高さの位置に配設される。水吹付ノズル２０は、溶融金属膜の膜厚がガスワイピングノズル１０により調節された鋼帯２に水滴を吹き付けることによって、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜に凹凸を形成する。

なお、水吹付ノズル２０が設けられる数は、上記の例に特に限定されない。例えば、水吹付ノズル２０から噴出される水滴が鋼帯２の幅方向の全域に当たるように水吹付ノズル２０を鋼帯２の幅方向に沿って複数対配設することにより、鋼帯２の幅方向の全域にわたって鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜に凹凸を形成することができる。また、例えば、鋼帯２の表面の一部に凹凸を形成することが求められる場合には、水吹付ノズル２０から噴出される水滴が当該部分に当たるように水吹付ノズル２０を１対又は２対以上配設することにより、鋼帯２の表面の一部に凹凸を形成することができる。

図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、水吹付ノズル２０は、本体部２２と、流路２４と、噴出口２６とを含む。本体部２２は、例えば、円柱状であり、ステンレス鋼等を用いて形成され、本体部２２には、水吹付ノズル２０から噴出される水滴の形状及び分布を変えるための構造体（例えば、ノズルチップ）が入れられることもある。流路２４は、図示しない外部タンクから供給される水の通路であり、本体部２２の内部に本体部２２の軸方向に延びて設けられる。噴出口２６は、流路２４を流れる水を水吹付ノズル２０の外部へ噴出するための開口である。噴出口２６は、本体部２２の鋼帯２側に設けられ、流路２４と連通する。噴出口２６の形状及び構造は多岐にわたり、どのような形状及び分布で対象物（本実施形態では鋼帯２）に向けて水吹付ノズル２０から水滴を噴出するかにより、例えば、フルコーン型、直射型（ソリッド型）、フラット型、ホローコーン型等に代表される分類がある。噴出口２６をフルコーン型とすることにより、鋼帯２の比較的広い範囲に円状に水滴７０が当たるように水滴７０を噴出することができる。また、噴出口２６を直射型（ソリッド型）とすることにより、鋼帯２の比較的限られた狭い範囲に水滴７０が当たるように水滴７０を噴出することができる。また、噴出口２６をフラット型とすることにより、鋼帯２に直線状に水滴７０が当たるように水滴７０を噴出することができる。また、噴出口２６をホローコーン型とすることにより、鋼帯２に円環状に水滴７０が当たるように水滴７０を噴出することができる。

水吹付ノズル２０の基本的な構造は、流路２４の噴出口２６側の流路面積が、流路２４の噴出口２６側とは逆側の流路面積より小さくなることで、図示しない外部タンクから流路２４へ供給された水が、流路２４の噴出口２６側で圧力及び流速が高められて噴出口２６から水吹付ノズル２０の外部へ噴出されるようになっており、このとき、噴出口２６から噴出される水は、空気による抵抗力及び水の噴出方向の剪断力と、水の表面張力とが釣り合うまで分裂することによって水滴化する。ここで、図２Ａ及び図２Ｂは、水吹付ノズルの一例を示し、具体的には、図２Ａはフルコーンノズルの一例を示し、図２Ｂは直射ノズルの一例を示している。具体的には、図２Ａに示されるフルコーンノズルでは、噴出口２６ａは、鋼帯２側に進むにつれて拡径する略円錐形状を有する。また、図２Ｂに示される直射ノズルでは、噴出口２６ｂは、本体部２２の軸方向に延びる略円筒形状を有する。本実施形態で用いられる水吹付ノズル２０は、圧縮空気等の気体と水とを混合させることなく水滴７０を噴出する１流体ノズルに代表され、水吹付ノズル２０として１流体ノズルを適用することにより、噴出口２６から噴出される水滴７０の粒径が過度に小さくなることを抑制することができる。

ここで、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖは、水吹付ノズル２０内の水圧（例えば、流路２４内の水圧）に依存する。また、水吹付ノズル２０内の水圧は、水吹付ノズル２０へ供給される水の流量Ｑに依存する。したがって、同一の水吹付ノズル２０を使用する場合、水吹付ノズル２０へ供給される水の流量Ｑを変化させることによって、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを変化させることができる。なお、本実施形態において、水滴７０の吐出時速度Ｖは、水滴７０が鋼帯２に向けて噴出口２６から噴出される際の速度のうち鋼帯２の厚み方向の成分を意味する。

水吹付ノズル２０には、水圧センサ２８が設けられる。水圧センサ２８は、水吹付ノズル２０内の水圧を検出し、検出結果を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、水吹付ノズル２０の動作を制御する。制御装置３０は、例えば、水吹付ノズル２０へ供給される水の流量を調節する図示しない調整弁に対して動作指令を出力することにより、水吹付ノズル２０の動作を制御する。

制御装置３０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、データ等を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）装置などのデータ格納用記憶装置等で構成される。

＜２．連続溶融金属めっき方法＞
ここで、連続溶融金属めっき装置１を用いた連続めっきについて説明する。連続溶融金属めっき装置１は、図示しない駆動源により鋼帯２を移動させ、装置内の各部を通板させる。鋼帯２は、スナウト５を通じてめっき浴３中に斜め下方に向けて連続的に導入され、シンクロール６を周回して、搬送方向が鉛直方向上方に変更される。次いで、鋼帯２は、サポートロール７，８の間を通過して上昇し、めっき浴３外に引き上げられる。その後、ガスワイピングノズル１０から鋼帯２にワイピングガスが吹き付けられることにより、鋼帯２に付着している余剰の溶融金属が掻き取られて、鋼帯２の溶融金属膜の膜厚が調節される。つまり、鋼帯２の表面に対する溶融金属の付着量が所定の目付量に調節される。その後、水吹付ノズル２０から鋼帯２に水滴が吹き付けられることにより、鋼帯２の溶融金属膜の表面に凹凸が形成される。以上のようにして、連続溶融金属めっき装置１は、表面に凹凸が形成されためっき鋼板を製造する。

上記のように、連続溶融金属めっき装置１を用いた連続めっきでは、鋼帯２をめっき浴３中に連続的に浸漬してめっきが行われる。また、連続溶融金属めっき装置１を用いた連続めっきでは、めっき浴３から引き上げられた鋼帯２にガスワイピングノズル１０によりガスを吹き付けることによって鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピング工程が行われる。また、連続溶融金属めっき装置１を用いた連続めっきでは、ガスワイピング工程の後に、鋼帯２に水滴を吹き付ける水吹付工程が行われる。ここで、本実施形態に係る連続溶融金属めっき方法によれば、水吹付工程において、水吹付ノズル２０の動作を適切に制御することによって、めっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることができる。以下では、このような水吹付工程について詳細に説明する。

図３を参照しながら、水吹付工程の詳細について説明する。図３は、ガスワイピング工程及び水吹付工程における鋼帯２の表面の様子を説明するための模式図であり、図１における領域Ｘを拡大したものである。

図３に示されるように、本実施形態に係る連続溶融金属めっき方法では、ガスワイピングノズル１０から噴出されるワイピングガス６０が鋼帯２に吹き付けられることによって鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜５０の膜厚が調節された後、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０が鋼帯２に吹き付けられることによって鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜５０に凹凸５１が形成される。以下では、凹凸５１の大きさは、凹凸５１に含まれる凹部５２と凸部５３との間の鋼帯２の厚み方向の距離の程度を意味する。

ここで、めっき鋼板の摩擦係数の大きさは、溶融金属膜５０に形成される凹凸５１の大きさに依存する。さらに、凹凸５１の大きさは、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖに依存する。例えば、水滴７０の粒径φが小さいほど又は水滴７０の吐出時速度Ｖが小さいほど、水滴７０の運動エネルギーが小さくなり、水滴７０が溶融金属膜５０に当たって形成される凹凸５１の大きさが小さくなる。一方、水滴７０の粒径φが大きいほど又は水滴７０の吐出時速度Ｖが大きいほど、水滴７０の運動エネルギーが大きくなり、水滴７０が溶融金属膜５０に当たって形成される凹凸５１の大きさが大きくなる。ただし、水滴７０の粒径φが過度に大きい場合、水滴７０が溶融金属膜５０に当たるより前に水滴７０が空気抵抗によって分裂することにより、水滴７０が溶融金属膜５０に当たって形成される凹凸５１の大きさが小さくなりやすい。したがって、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを適切に調節することにより、めっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることができる。

水吹付工程において、制御装置３０は、水吹付ノズル２０の動作を制御する。具体的には、制御装置３０は、水吹付ノズル２０へ供給される水の流量Ｑを調節する図示しない調整弁の開度を制御する。水の流量Ｑを変化させることによって、水吹付ノズル２０内の水圧を変化させることができる。それにより、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを変化させることができる。

具体的には、制御装置３０は、水圧センサ２８の検出値を用いて調整弁の開度を制御する。それにより、水吹付ノズル２０内の水圧を適切に調節することができる。したがって、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを適切に調節することができる。

このように、制御装置３０は、水吹付ノズル２０の動作を制御することによって、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを適切に調節する。それにより、凹凸５１の大きさを適正化することができるので、めっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることができる。

なお、上記では、制御装置３０が水圧センサ２８を用いて調整弁の開度を調節する例について説明したが、調整弁の開度を調節する手段はこのような例に特に限定されない。例えば、水吹付ノズル２０に流量計が設けられ、当該流量計により検出される水吹付ノズル２０内の水の流量に基づいて調整弁の開度が調節されてもよい。

ここで、本件発明者は、後述にて説明する試験を行うことによって、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴をめっき浴３として用いた連続溶融金属めっき方法において、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出され、鋼帯２に吹き付けられる水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖの目標値に関する以下の知見を得た。

上記の連続溶融金属めっき方法では、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φを０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下とし、水滴７０の吐出時速度Ｖを０．５ｍ／ｓｅｃ以上とすることによって、めっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくすることができる。ここで、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である場合は、具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φが主として０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下となる場合を意味し、より具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の個数の割合が８０％以上である場合を意味する。

また、上記の連続溶融金属めっき方法では、めっき鋼板の摩擦係数をより適切な大きさとする観点では、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φを０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下とすることが好ましい。ここで、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である場合は、具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φが主として０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下となる場合を意味し、より具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の個数の割合が８０％以上である場合を意味する。

また、上記の連続溶融金属めっき方法では、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の吐出時速度Ｖを過度に大きくならないようにすることで（例えば、１０ｍ／ｓｅｃ以下とすることで）、溶融金属膜５０の変形量が過度に大きくなることを抑制することができる。それにより、溶融金属膜５０の膜厚が部分的に過度に薄くなることに起因して、めっき鋼板の耐食性を十分に確保することが困難となることを抑制することができる。つまり、めっき鋼板の摩擦係数を効果的に大きくしつつ、めっき鋼板の耐食性を十分に確保することができる。

ここで、水滴７０の粒径φの確認方法について説明する。水滴７０の粒径φは、水吹付ノズル２０から水滴７０が噴出されている状態で、平面状の可視化用レーザ（シートレーザ）を水吹付ノズル２０の噴出口２６側の空間に照射し、当該レーザが照射されている状態で、水吹付ノズル２０から水滴７０が噴出される映像をハイスピードカメラ（例えば、１０，０００コマ／秒以上の撮影ができるカメラ）によって１ショット撮影し、当該撮影した映像を画像解析ソフト（一般的なＰＩＶ解析ソフト等）により粒径φの分布としてデータ化することで確認することができる。なお、水吹付ノズル２０のノズル径及び水吹付ノズル２０へ供給される水の流量Ｑが定まれば、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の状態は略一定となるため、一般的に水滴７０の粒径φは、水吹付ノズル２０が上述した連続溶融金属めっき装置１に取り付けられていない状態（オフライン状態）で確認する。

水滴７０の吐出時速度Ｖの確認方法について説明する。水滴７０の吐出時速度Ｖは、水吹付ノズル２０から水滴７０が噴出される映像を上記のハイスピードカメラによって水吹付ノズル２０の軸方向に対して垂直方向から撮影し、当該撮影した映像を用いて、ある特定の水滴７０の移動量及び当該移動に掛かった時間から算出することができる。なお、水吹付ノズル２０において流路面積が最小となる部分（以下、最小部とも称する）の径及び水吹付ノズル２０へ供給される水の流量Ｑに基づいて、水吹付ノズル２０の最小部から噴出される液柱の速度を算出し、簡易的に水滴７０の吐出時速度Ｖを求めることもできる。

なお、上記の連続溶融金属めっき方法では、水吹付ノズル２０の噴出口２６から鋼帯２までの距離を１０ｍｍ以上４００ｍｍ以下とすることが好ましい。当該距離が１０ｍｍ未満である場合、鋼帯２が連続的に搬送される際に生じる振動により水吹付ノズル２０と鋼帯２とが接触する可能性が高くなる。また、当該距離が１０ｍｍ未満である場合、高温となっている鋼帯２から水吹付ノズル２０を保護するため、水吹付ノズル２０に温度上昇対策（例えば、冷却システムの設置）を施すことが必要となる可能性が高くなる。また、当該距離が４００ｍｍより大きい場合、水吹付ノズル２０から噴出された水滴７０の速度が空気による抵抗力により大きく減衰し、水滴７０が周辺の空気の流れによる影響を受けやすくなることで、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜５０に形成される凹凸５１の大きさにムラが生じる可能性が高くなる。一方、水吹付ノズル２０の噴出口２６から鋼帯２までの距離を１０ｍｍ以上４００ｍｍ以下とした場合、上記のような可能性を低減することができる。なお、上記のような可能性をより低減する観点では、水吹付ノズル２０の噴出口２６から鋼帯２までの距離を３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることがより好ましい。

以下では、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴をめっき浴３として用いた鋼帯２の連続めっきにおいて、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖと、めっき鋼板の摩擦係数との関係について確認するために行った試験の結果について説明する。

本試験では、上述した本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置１と同様の構成を有する試験装置にて連続めっきを行った。なお、本試験では、水吹付ノズル２０の噴出口２６から鋼帯２までの距離を１００ｍｍとした。そして、連続めっき後に得られためっき鋼板の静摩擦係数及び動摩擦係数を測定し、それぞれの摩擦係数を評価した。

静摩擦係数及び動摩擦係数の測定について説明する。まず、上記の連続めっきを行っためっき鋼板を切断し、幅１５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み０．６ｍｍである矩形板状試験片と、直径２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍである円板状試験片とを作成した。矩形板状試験片の上に円板状試験片を配置し、矩形板状試験片と円板状試験片とを接触させ、円板状試験片に上から下方向への荷重（垂直荷重）をかけ、円板状試験片を矩形板状試験片に押し当てた状態で、矩形板状試験片に水平方向の荷重（水平荷重）をかけ、矩形板状試験片を円板状試験片に対して摺動させた。最初に矩形板状試験片が動き始めるときの水平荷重を垂直荷重で除した値を静摩擦係数とし、矩形板状試験片を３００回往復させた間での水平荷重の平均値を垂直荷重で除した値を動摩擦係数とした。なお、試験条件として、垂直荷重を３．１４ｋＮとし、矩形板状試験片が摺動する速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃとし、矩形板状試験片が摺動する距離を４５ｍｍとした。

ここで、同一のめっき鋼板において、上記のような試験で測定された摩擦係数（試験時摩擦係数）の大きさと、実際にめっき鋼板が使用される際の摩擦係数（使用時摩擦係数）の大きさとが異なることがある。具体的には、鋼帯２の表面に付着した溶融金属膜５０に形成されている凹凸５１の大きさが過度に大きい場合、使用時摩擦係数が試験時摩擦係より小さくなることがある。このことは、凹凸５１の大きさが過度に大きい場合、実際にめっき鋼板が使用されるまでの間に、凸部５３の一部が外部からの衝撃等によりめっき鋼板から取れることに起因する。例えば、めっき鋼板が製造されてから実際に使用されるまでの間にめっき鋼板がロール状に巻き取られ、めっき鋼板の表面が擦られることにより凸部５３の一部がめっき鋼板から取れることによって、使用時摩擦係数が小さくなることがある。本実施例では、実際にめっき鋼板が使用される際の静摩擦係数（使用時静摩擦係数）が大きくなる順に、試験で測定された静摩擦係数（試験時静摩擦係数）を「□」、「△」、「○」、「◎」の４段階で評価した。また、実際にめっき鋼板が使用される際の動摩擦係数（使用時動摩擦係数）が大きくなる順に、試験で測定された動摩擦係数（試験時動摩擦係数）を「□」、「△」、「○」の３段階で評価した。

具体的には、試験時静摩擦係数が０．２５以上０．６０以下である場合を「◎」とし、試験時静摩擦係数が０．２０以上０．２５未満又は試験時静摩擦係数が０．６０より大きく０．７０以下である場合を「○」とし、試験時静摩擦係数が０．１０以上０．２０未満である場合を「△」とし、試験時静摩擦係数が０．１０未満又は０．７０より大きい場合を「□」とした。

また、試験時動摩擦係数が０．３以上０．５以下である場合を「○」とし、試験時動摩擦係数が０．２以上０．３未満又は試験時動摩擦係数が０．５より大きい場合を「△」とし、試験時動摩擦係数が０．２未満である場合を「□」とした。

また、本試験では、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖをさまざまに異ならせた各種試験条件にて連続めっきを行った。また、比較例として、ガスワイピング工程の後に水吹付工程を行わない試験条件での連続めっきも行った。

本試験の結果を表１に示す。表１は、Ａｌを１１質量％、Ｍｇを３質量％含有するＺｎめっき浴をめっき浴３として用いた場合の結果である。表１中の「水滴平均粒径」は、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の粒径の平均値を示す。表１に示す「粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合」は、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の個数の割合を示す。表１に示す「粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の割合」は、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の個数の割合を示す。なお、計測が困難なほどに粒径が小さい水滴（例えば、粒径φが０．００１ｍｍ未満の水滴）は、上記の「全ての水滴」には含まれないものとする。

表１によれば、粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％以上であり、かつ、水滴７０の吐出時速度Ｖが０．５ｍ／ｓｅｃ以上である条件３，４，５，６，８，９において、試験時静摩擦係数又は試験時動摩擦係数の少なくともいずれかが「◎」又は「○」となっていることが分かる。一方で、水吹付工程を行わなかった条件１、水滴７０の吐出時速度Ｖが０．５ｍ／ｓｅｃ以上であるものの、粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％未満である条件２，７，１１、粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％以上であるものの、水滴７０の吐出時速度Ｖが０．５ｍ／ｓｅｃ未満である条件１２、粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％未満であり、かつ、水滴７０の吐出時速度Ｖが０．５ｍ／ｓｅｃ未満である条件１０において、試験時静摩擦係数及び試験時動摩擦係数が「△」又は「□」となっていることが分かる。

上記の結果から、水吹付工程において、水滴７０の粒径φを０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下（具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の個数の割合が８０％以上）とし、水滴７０の吐出時速度Ｖを０．５ｍ／ｓｅｃ以上とすることによって、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数（使用時摩擦係数）を効果的に大きくすることができることが確認された。

また、表１によれば、条件３，４，５，６，８，９のうち、粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％以上である条件５，８において、試験時静摩擦係数が「◎」となり、かつ、試験時動摩擦係数が「○」となっていることが分かる。一方で、条件３，４，５，６，８，９のうち、粒径φが０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％以上であるものの、粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の割合が８０％以上でない条件３，４，６，９において、条件３，４，６では試験時静摩擦係数が「○」となり、条件９では試験時動摩擦係数が「△」となっていることが分かる。

上記の結果から、水吹付工程において、水滴７０の粒径φを０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下（具体的には、水吹付工程で水吹付ノズル２０から噴出される全ての水滴の個数に対する粒径φが０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である水滴の個数の割合が８０％以上）とし、水滴７０の吐出時速度Ｖを０．５ｍ／ｓｅｃ以上とすることによって、Ｚｎを主成分とし、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するめっき層が形成されためっき鋼板の摩擦係数（使用時摩擦係数）を一層大きくすることができることが確認された。

＜３．むすび＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、水吹付ノズル２０が１流体ノズルである例について説明したが、水吹付ノズル２０の種類はこのような例に特に限定されない。例えば、水吹付ノズル２０は、圧縮空気等の気体と水とを混合させて水滴７０を噴出する２流体ノズルであってもよい。

また、例えば、水吹付ノズル２０の形状は、図２Ａ又は図２Ｂの例に特に限定されない。水吹付ノズル２０の形状は、水吹付ノズル２０から噴出される水滴７０の粒径φ及び吐出時速度Ｖを適切に調節することが可能となるような形状であればよい。例えば、本体部２２が円柱状を有さずに、直方体形状を有してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、水吹付ノズル２０が鋼帯２の厚み方向の両側に１対設けられる例について説明したが、水吹付ノズル２０が設けられる位置は、このような例に特に限定されない。水吹付ノズル２０が設けられる位置は、めっき鋼板において摩擦係数を大きくすることが求められる位置等に応じて適宜変更され得る。例えば、水吹付ノズル２０は、鋼帯２の厚み方向の片側にのみ設けられてもよい。

１ 連続溶融金属めっき装置
２ 鋼帯
３ めっき浴
４ めっき槽
５ スナウト
６ シンクロール
７，８ サポートロール
９ トップロール
１０ ガスワイピングノズル
２０ 水吹付ノズル
２２ 本体部
２４ 流路
２６ 噴出口
２８ 水圧センサ
３０ 制御装置
５０ 溶融金属膜
５１ 凹凸
５２ 凹部
５３ 凸部
６０ ワイピングガス
７０ 水滴
Ｑ 流量
Ｖ 吐出時速度
φ 粒径

Claims (6)

1. 鋼帯をめっき浴中に連続的に浸漬してめっきする連続溶融金属めっき方法であって、
   前記めっき浴は、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴であり、
   前記めっき浴から引き上げられた前記鋼帯にガスワイピングノズルによりガスを吹き付けることによって前記鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピング工程と、
   前記ガスワイピング工程の後に、水吹付ノズルから前記鋼帯に水滴を吹き付ける水吹付工程と、
   を含み、
   前記水吹付工程において、
   前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上であり、
   前記水滴の吐出時速度は、０．５ｍ／ｓｅｃ以上１０ｍ／ｓｅｃ以下である、
   連続溶融金属めっき方法。
2. 得られるめっき鋼板の動摩擦係数が０．３以上０．５以下である、請求項１に記載の連続溶融金属めっき方法。
3. 前記水吹付工程において、
   前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．１０ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上である、
   請求項１又は２に記載の連続溶融金属めっき方法。
4. 鋼帯をめっき浴中に連続的に浸漬してめっきする連続溶融金属めっき装置であって、
   前記めっき浴は、Ａｌを４質量％以上２２質量％以下、Ｍｇを１．０質量％以上６．５質量％以下含有するＺｎめっき浴であり、
   前記連続溶融金属めっき装置は、
   前記めっき浴から引き上げられた前記鋼帯にガスを吹き付けることによって前記鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピングノズルと、
   前記溶融金属膜の膜厚が前記ガスワイピングノズルにより調節された前記鋼帯に水滴を吹き付ける水吹付ノズルと、
   前記水吹付ノズルの動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記水吹付ノズルから噴出される全ての前記水滴の個数に対する、粒径が０．０７ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である前記水滴の個数の割合が８０％以上となり、
   前記水滴の吐出時速度が０．５ｍ／ｓｅｃ以上１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように前記水吹付ノズルの動作を制御する、
   連続溶融金属めっき装置。
5. 得られるめっき鋼板の動摩擦係数が０．３以上０．５以下である、請求項４に記載の連続溶融金属めっき装置。
6. 前記水吹付ノズルは、１流体ノズルである、
   請求項４又は５に記載の連続溶融金属めっき装置。
   

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