JPH0135057B2

JPH0135057B2 -

Info

Publication number: JPH0135057B2
Application number: JP60042295A
Authority: JP
Inventors: Sadaji Nagabori; Masanori Ooshima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1989-07-24
Also published as: JPS61201743A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、特に鉄鋼材料の表面を溶融メツキ
することによつて、耐食性にすぐれ、かつ曲げ加
工を施してもメツキ層に剥離や割れ発生のない材
料を得るための溶融メツキ用高耐食性高加工性
Zn合金の製造法に関するものである。〔従来の技術〕一般に、鉄鋼材料の耐食性を向上させるための
安価にして簡便な方法として、その表面にZnま
たはZn合金を溶融メツキする方法が知られてお
り、かつ溶融メツキ用Zn合金として数多くのも
のが提案されている。〔発明が解決しようとする問題点〕確かに、これらの従来Zn合金の溶融メツキに
よつて鉄鋼材料は比較的良好な耐食性をもつよう
になつたが、これが苛酷な使用環境におかれた場
合、必ずしも十分満足する耐食性を示すものでは
なく、さらに通常、素地とメツキ層間には脆い
Fe−Zn系合金層が形成されているので、これに
曲げ加工を施すと、メツキ層に剥離や割れが発生
するのを避けることができないものであつた。〔問題点を解決するための手段〕そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、苛酷な使用条件下におかれてもすぐれた耐食
性を示し、かつ曲げ加工を施してもメツキ層に剥
離や割れの発生がない溶融メツキ製品を確実容易
に得べく、特に溶融メツキ用Zn合金について研
究を行なつた結果、ZnにMn、NiおよびCoのう
ちの１種または２種以上を含有させると、Znと
結合してZn−Ni合金、Zn−Co合金、Zn−Mn合
金、およびZn−Ni−Co合金を形成し、これらの
合金はいずれもTiとの相溶性が良いことから、
Zn中のTi含有量域が拡大されるようになり、さ
らにMn、NiおよびCo成分にはTi化合物を均一
に分散析出させる作用があるほか、合金自体の結
晶粒を微細化する作用があり、しかもこのように
Mn、NiおよびCoの含有によつてTi含有量が増
大し、かつ結晶の微細化したZn合金は、著しく
すぐれた耐食性をもつようになり、また、一方
Alおよび必要に応じてさらにSiを含有させると、
メツキ層と素地間のFe−Zn、Fe−Ti系合金層の
形成が著しく抑制されるようになるので、曲げ加
工時に前記Fe−Zn、Fe−Ti系合金層が原因のメ
ツキ層剥離やメツキ層に割れが生ずる現象が皆無
となり、さらにMgを含有させると、メツキ浴の
粘度が増大して、メツキ被膜中のTi含有量が増
大すると同時にメツキ被膜の厚さも増大し、それ
に起因してメツキ被膜の耐食性が向上して、この
Mgと逆の作用を有するAlの影響、すなわちメツ
キ浴の粘度を低下させて、メツキ被膜中のTi含
有量を低下させると同時にメツキ被膜の厚さを減
少させるというAlの作用を食い止めるので、加
工性の改善に必要なAlの多量の添加が許容され
るとともに、このMgの添加は、上記のとおりAl
の作用に対抗してメツキ被膜の厚さを増大させる
こと、換言すれば、その添加量の多寡によつてメ
ツキ被膜の厚さを調節でき、そしてこのような溶
融メツキ用Zn合金を製造することに当り、Tiに
Mn、NiおよびCoのうちの１種または２種以上と
Al、さらに必要に応じてSiを添加して通常の溶
製法、好ましくはアルゴンガス雰囲気におけるア
ーク溶解法によつてTi合金を溶解し、これをZn
と共に溶解すると、その融点がTiよりも低下し
ているために、直接TiをZnと合金化するよりは
Tiが高濃度でZn中に溶解するとともに前記Ti合
金はTiよりも比重が増大しているためにZn中に
均一に分散する上に、AlおよびSiは溶融合金の
酸化を防止するとともにその流動性を向上させ、
さらにこのTi合金を使用して目的とする溶融メ
ツキ用Zn合金を得ようとする場合に、それを予
め少量のZnに溶解してから、最終的な溶融メツ
キ用Zn合金を製造するのに必要なZnに溶解する
とその溶解が容易になるとともに、Ti合金を均
一に分散できるという知見を得た。したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
て発明されたものであつて、重量％で（以下、別
に指示がなければ、％はすべて重量％を意味す
る）、 (a)まず、合金成分として、Mn、NiおよびCoの
うちの１種または２種以上とAlを含有し、さら
に必要に応じてSiを含有し、かつTiの含有量が
37〜72％のTi合金を溶製し、(b)ついで、前記Ti
合金およびZnを主要原料として用い、合金成分
として、Mn、NiおよびCoのうちの１種または２
種以上とAlを含有し、さらに必要に応じてSiを
含有し、かつTiの含有量が２〜10％の中間Zn合
金を溶製し、(c)そして最終的に、前記中間Zn合
金とZn、およびさらにMgを主要原料として用
い、 Ti：0.1〜２％、 Mn、NiおよびCoのうちの１種または２種以
上：0.1〜1.6％、 Al：0.08〜5.0％、 Mg：0.01〜0.8％、を含有し、さらに必要に応じて、 Si：0.01〜0.3％、を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組
成を有し、特に鉄鋼材料の表面を溶融メツキする
のに用いた場合に、前記鉄鋼材料の苛酷な腐食環
境下での長期に亘つての安定した使用と、メツキ
層剥離や割れの発生のない曲げ加工を可能とする
溶融メツキ用高耐食性高加工性Zn合金の製造法
に特徴を有するものである。つぎに、この発明において、Ti合金と中間Zn
合金のTi含有量、および最終的に得られる溶融
メツキ用Zn合金の成分組成範囲を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (i) Ti合金中のTi含有量 Ti成分は優れた耐食性を付与する性質をも
つているが、Ti合金中のTi含有量が37％未満
になると、最終的な溶融メツキ用Zn合金に対
して所望の耐食性を付与すべき中間Zn合金の
Ti含有量が不足し、一方それが72％を越える
と、融点の高いTiの溶解が困難となるところ
から、Ti合金中のTi含有量を37〜72％と定め
た。 (ii) 中間Zn合金中のTi含有量前述のように、Ti合金をZnで希釈して中間
Zn合金とすると、Znに対する溶解が容易とな
り、しかもZn中に均一に溶解できるようにな
るが、そのTi含有量が２％未満では最終的な
溶融メツキ用Zn合金に必要なTi含有量を与え
るための中間Zn合金が多くなり過ぎて溶製が
非能率的となり、一方それが10％を越すと、
Znに対する溶解が困難となることから、中間
Zn合金中のTi含有量を２〜10％と定めた。 (iii) 溶融メツキ用Zn合金 (a) Ti Ti成分には、苛酷な腐食環境下でも十分
満足するすぐれた耐食性を付与する作用があ
るが、その含有量が0.1％未満では所望のす
ぐれた耐食性を確保することができず、一方
２％を越えて含有させると、メツキ作業性が
損なわれるようになり、したがつてメツキ作
業性を良好な状態に保持するには溶融メツキ
浴温度をかなり高くしなければならず、この
結果被メツキ材がメツキ浴中に溶解して浴組
成を著しく乱すようになることから、その含
有量を0.1〜２％と定めた。 (b) Mn、NiおよびCo これらの成分には、上記のようにZn素地
中へのTiの固溶度を高め、かつ結晶粒およ
び一部分散析出するTi化合物を微細化する
と共に、Ti化合物の均一分布をはかり、も
つて耐食性を向上させる作用があり、Mn、
NiおよびCoのうちの１種または２種以上を
添加したとき、その含有量が0.1％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方1.6
％を越えて含有させると合金の靭性が極端に
劣化するようになつてメツキ層に亀裂や剥離
が生じ易くなることから、その含有量を0.1
〜1.6％と定めた。 (c) Al Al成分には、上記のように溶融メツキ時
に素地の表面部とメツキ層との間に脆いFe
−Zn、Fe−Ti系合金層が形成されるのを抑
制し、もつて曲げ加工時に前記Fe−Zn、Fe
−Ti系合金層が原因のメツキ層の剥離およ
び割れを防止し、かつ、Mn、NiおよびCoの
含有によるメツキ層の硬化を緩和する作用が
あるが、その含有量が0.08％未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方5.0％を越
えて含有させると、耐食性が低下するように
なることから、その含有量を0.08〜5.0％と
定めた。 (d) Mg Mg成分には、粒界腐食を防止し、Alとの
相剰作用によつて前記のFe−Zn、Fe−Ti系
合金層の形成を防止して、曲げ加工時におけ
るこれらの合金層に起因するメツキ層の剥離
および割れを防止するとともに、前述のとお
り、メツキ浴の粘度を上昇させてメツキ被膜
の厚さを増大させ、かつその被膜中に固溶す
るTi濃度を増大させてメツキ被膜の耐食性
を向上させる作用を有するから、Mg成分は
前記の加工性と耐食性の向上のためだけでな
く、メツキ被膜の厚さの調整のためにも添加
される成分であるが、その含有量が0.01％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方0.8％を越えて含有させると、メツキ浴の
粘度が増大し過ぎてメツキの作業性が損われ
るようになるところから、その含有量を0.01
〜0.8％と定めた。 (e) Si Si成分には、メツキ浴の流動性を向上させ
て平滑な光沢のあるメツキ層を形成するほ
か、Fe−Zn、Fe−Ti系合金層の形成を一段
と抑制し、かつ耐食性を飛躍的に向上させる
作用があるので、特にこれらの特性が要求さ
れる場合に必要に応じて含有されるが、その
含有量が0.01％未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方0.3％を越えて含有
させるとメツキ性が損なわれるようになるこ
とから、その含有量を0.01〜0.3％と定めた。前記のTi合金および中間Zn合金の溶製時に多
量のAlを添加すると、そのAlの一部は金属間化
合物を生成してメツキ被膜にザラツキを生ずるの
で、一般にTi合金と中間Zn合金のAl含有量を低
く抑え、最後のZn合金溶製時に、中間Zn合金中
に含まれるAl以外のAlを別に添加して、最終Zn
合金中のAl含有量を0.08〜5.0％に調整するのが
好ましい。この発明において製造される各合金の溶製に
は、各種の合金の溶製において従来使用されてい
る溶解炉、例えばアーク溶解炉、高周波溶解炉、
低周波溶解炉またはガス溶解炉を使用することが
できる。〔実施例〕ついで、この発明を実施例を参照しながら説明
する。単体状のTi、Mn、Ni、Co、Al、Mg、Siおよ
びZnを用意し、これらの原料から本発明により
次のようにしてZn合金を製造した。 (i) Ti合金まず、Ti：7.121Kg、Mn：2.323Kg、Al：
0.404Kg、Si：0.152Kg、計10.000Kgを秤量して、
これらの原料をクラツシヤによつて粒径：２〜
３mmの寸法に粉砕してから、ミキサによつて互
に均一に混合し、得られた混合粉末を耐火ルツ
ボに装入し、アルゴンガス雰囲気中でアーク溶
解し、ついで室温まで放冷することによつて
Ti合金１を得るとともに、同様な手順によつ
てTi合金２〜15を溶製した。なお、このうち
のTi合金２〜５、７、８、10、12、14ではSi
を添加しなかつた。 (iii) 中間Zn合金上記のようにして得られたTi合金１から
0.844Kgを秤量するとともに、前記用意した
Zn：9.156Kgを秤量して、両者をクラツシヤに
よつて粒径：２〜３mmの寸法に粉砕してからミ
キサによつて互に均一に混合し、得られた混合
粉末を耐火ルツボに入れてアルゴンガス雰囲気
中、高周波溶解炉を用いて、ルツボ内温度：
750〜830℃、保持時間：55分、の条件下でTi
合金１を溶融亜鉛中に完全に溶解させ、ついで
室温まで放冷することによつて中間Zn合金１、
10.000Kgを製造するとともに、同様な方法によ
つてTi合金２〜15からそれぞれ本発明中間Zn
合金２〜15を溶製した。 (iii) Zn合金ガス溶解炉によつて予め温度：460〜480℃に
加熱溶解させてある、8.02KgのZn溶湯中に1.98
Kgの中間Zn合金１と、1.3ｇのAlおよび８ｇの
Mgを投入して完全に溶解させ、それによつて
Zn合金１を得るとともに、同様にして中間Zn
合金２〜15からそれぞれZn合金２〜15を製造
した。本発明方法によつて以上のように製造した
Ti合金、中間Zn合金およびZn合金の組成を第
１表に示す。また、比較のため、上記の中間Zn合金を経
ないで直接Ti合金をZnに添加溶融して上記の
Zn合金を得ようとするときには、そのZn合金
中のTi含有量が0.1〜1.0％のように低い場合で
も、Zn溶湯を750〜830℃のような高温にしな
いとTi合金は溶解しないので、その溶製が困
難になるとともに、多大のエネルギを必要とし
た。 (iv) 溶融メツキついで、本発明によつて得られた、それぞれ
第１表に示される本発明Zn合金１〜15および
従来の金属Znの溶融メツキ浴を調製し、つい
でメツキ浴温をそれぞれ460〜500℃の温度範囲
内の所定温度に保持した前記溶融メツキ浴中
に、通常の方法で脱酸、脱脂した後、それぞれ
ZnCl₂−NH₄Cl系水性フラツクスで前処理した
寸法：100×50×0.4mmを有する鋼板を５秒間浸
漬し、これらの鋼板表面に片面厚さ：13μｍの
メツキ層を形成することによつて、本発明Zn
合金メツキ鋼板

【表】１〜15および従来純Znメツキ鋼板をそれぞれ
製造した。ついで、これらの各鋼板および比較のための
従来のZnメツキ鋼板について、JIS・Z2371に
もとづく塩水噴霧試験、およびJIS・Z2248に
もとづく曲げ試験を行ない、前記塩水噴霧試験
では鋼板メツキ面に赤錆が発生するまでの時間
を測定し、また、前記曲げ試験では曲げ面にお
けるメツキ層の剥離および割れの有無を観察
し、この結果を第２表に示した。

【表】

〔発明の効果〕

第２表に示される結果から、本発明によつて製
造された本発明Zn合金１〜15によつてそれぞれ
溶融メツキされた本発明Zn合金メツキ鋼板１〜
15は、いずれも従来のZnメツキ鋼板と比べてす
ぐれた耐食性を示すとともに、本発明Zn合金１
〜15では曲げ加工に対しても剥離や割れの全く発
生しない密着性がすぐれたメツキ層を形成するこ
とがわかる。上述のように、この発明によれば、溶融メツキ
用Zn合金を製造するに当り、最も融点が高いTi
をまず合金化する、３段階の合金の溶製によつ
て、目的とする溶融メツキ用Zn合金を得るよう
にしたので、各合金成分、特にTiをZn中に均一
に分散混合することができて前述のように耐食性
と加工性においてすぐれた溶融メツキ用Zn合金
を得ることができるとともに、融点の高いチタン
を２段階の合金化処理を経てZn中に溶融混合さ
せたので、全体として溶解温度が低下し、それに
よつて溶製に必要なエネルギーを軽減できるとい
う、産業上有益な効果が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a)まず、合金成分として、Mn、NiおよびCo
のうちの１種または２種以上とAlを含有し、か
つTiの含有量が37〜72％のTi合金を溶製し、(b)
ついで、前記Ti合金およびZnを主要原料として
用い、合金成分として、Mn、NiおよびCoのうち
の１種または２種以上とAlを含有し、かつTiの
含有量が２〜10％の中間Zn合金を溶製し、(c)そ
して最終的に、前記中間Zn合金、ZnおよびMgを
主要原料として用い、 Ti：0.1〜２％、 Mn、NiおよびCoのうちの１種または２種以
上：0.1〜1.6％、 Al：0.08〜5.0％、 Mg：0.01〜0.8％、を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有するZn合金を溶製するこ
とを特徴とする、溶融メツキ用高耐食性高加工性
Zn合金の製造法。２ (a)まず、合金成分として、Mn、NiおよびCo
のうちの１種またはそれ以上とAl、およびさら
にSiを含有し、かつTiの含有量が37〜72％のTi
合金を溶製し、(b)ついで、前記Ti合金およびZn
を主要原料として用い、合金成分として、Mn、
NiおよびCoのうちの１種または２種以上とAl、
およびさらにSiを含有し、かつTiの含有量が２
〜10％の中間Zn合金を溶製し、(c)そして最終的
に、前記中間Zn合金、ZnおよびMgを主要原料と
して用い、 Ti：0.1〜２％、 Mn、NiおよびCoのうちの１種または２種以
上：0.1〜1.6％、 Al：0.08〜5.0％、 Mg：0.01〜0.8％、を含有し、さらに、 Si：0.01〜0.3％、を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有するZn合金を溶製するこ
とを特徴とする、溶融メツキ用高耐食性高加工性
Zn合金の製造法。