JPH02259054A - 合金めっき鋼線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、亜鉛をベースとする合金めっき鋼線の製造法
に関するもので、さらに詳しくは、めっき後の冷却速度
を制御した疲労特性および曲げ加工性の優れた合金めっ
き鋼線の製造法に関するものである。

（従来の技術） 鉄鋼材料の耐食性ならびに加工性の向上を目的として、
近年多くの亜鉛をベースとする合金めっき技術が開発さ
れている。例えば、特公昭６０−３３８９２号公報には
Ｚｎ−Ａｌ−３１−Ｍｇ系が公表されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記技術は、溶融状態の合金めっき浴中に鋼材を浸漬す
ることにより、鋼材の表面に浴組成と同じ組成のめっき
層を付着せしめる方法であり、耐食性は従来の溶融亜鉛
めっきより優れているものの、疲労特性については劣っ
ている。

本発明は、良好な疲労特性ならびに曲げ加工性を有する
合金めっき鋼線の製造方法を捉供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、以下のとおりである。

（１）線材を所定の線径に伸線加工した後、合金めづき
処理のみの１浴法あるいは亜鉛めっきを施した後合金め
っきをおこなう２浴法により合金めっき処理を行なって
製造される合金めっき鋼線の製造工程において、ＡＩ　
＝２〜１２％、残余が実質的にＺｎからなる組成のめっ
き浴組成を用いて鋼線に合金めっきを施した後、めっき
後の鋼線を連続冷却する際に、３００℃〜１５０’Ｃの
温度範囲の平均冷却速度が４℃／秒〜１５℃／秒とする
ことを特徴とした合金めっき鋼線の製造法。

（２）線材を所定の線径に伸線加工した後、合金めっき
処理のみの１浴法あるいは亜鉛めっきを施した後合金め
っきをおこなう２浴法により合金めっき処理を行なって
製造される合金めっき鋼線の製造工程において、Ａｌ：
２〜１２％、残余が実質的にＺｎからなる組成のめっき
浴組成をベースとし、これにＳ　ｉ　　：　０．０１〜
１％、Ｍｇ：０．０１〜０．５％、Ｎａ　　：　０．０
０５〜０．１％およびミッシュメタル二０．０１〜０．
１％を１種または２種以上添加した組成からなるめっき
浴を用いて鋼線に溶融めっきを施した後、めっき後の鋼
線を連続冷却する際に、３００℃〜１５０℃の温度範囲
の平均冷却速度が４℃／秒〜１５℃／秒とすることを特
徴とした合金めっき鋼線の製造法。

（作　用） 以下本発明を、作用とともに詳細に説明する。

はじめに、本発明に関わるめっき後の冷却条件について
説明する。

本発明者らは、合金めっき鋼線の疲労特性が通常の溶融
亜鉛めっき鋼線と比較して劣化する原因を調査するため
、めっきのままの鋼線および疲労試験で早期破断した試
料を詳細に観察した結果、疲労特性の劣化する原因が合
金めっき後の冷却段階で生じるめっき層の微細な割れで
あることを発見した。この微細な割れは肉眼では認識で
きないため、従来は見逃されていた。本発明者らの研究
により、この微細割れはめっき製造のままの状態ですで
に発生しており、めっき後の加工工程で生じたものでは
ないことが明らかとなった。

観察結果によると、この微細割れの発生箇所はめっき表
層および合金層に発生している。めっき層ならびに合金
層に発生した割れは、先端が非常にシャープになってい
るため、疲労試験の応力付加状態で割れ先端の応力集中
により割れの伝播が容易に進行し、疲労強度を低下せし
めることが判った。この微細割れの生成理由は、めっき
後の冷却段階でＺｎ−Ａｌ系合金の共析反応（α−Ａｌ
とβ−Ｚｎに分解する反応、平衡状態では２７５℃）に
ともなって必然的に発生する変態応力（引張応力）であ
り、合金めっき特有の問題であると考えられる。すなわ
ち、溶融亜鉛めっきの場合のように冷却速度が２０〜３
０℃／秒と大きい場合には、上記の共析反応が遅れ、合
金の延性が乏しい室温付近で進行するため、変態応力に
起因する割れが発生すると考えられる。

第１図に代表的Ｚｎ−Ａｌ合金であるＺｎ　−４，５Ａ
Ｉ　−０，０２５Ｍｇ　　０．０３Ｓｉについて、本発
明者らが測定した温度と延性（絞り値）の関係を示す。

１５０℃〜３００℃では絞り値が４０％以上あり、合金
は高い延性を有していると考えられる。本発明の特徴は
微細割れ防止のため、合金めっき製造段階で必然的に生
じる変態応力を、めっき層の延性が高い高温で塑性ひず
みとして開放させるための冷却条件を提案したことであ
る。

めっき後の冷却速度の上限を１５”Ｃ／秒と規定した理
由は、これ以上では冷却過程で上記の共析反応の進行が
遅れるため、めっき層に微細割れが発生し疲労強度が低
下するためである。

次に冷却速度の下限値について述べる。本発明者らの実
験事実によれば、冷却速度は小さいほど好ましい疲労特
性が得られるが、４℃／秒以下の徐冷ではめっき後ガイ
ド類との接触に起因する製品表面疵が増加するため、４
℃／秒を下限とする。

次に冷却速度を制御する温度範囲について述べる。冷却
中、上記共析反応が始まる温度は２７５℃以下であるが
、温度のバラツキを考慮して上限温度を３００℃とした
。また下限温度を１５０℃としたのは、これ以下の温度
での冷却速度制御は割れの発生防止効果がないためであ
る。冷却速度を請求範囲内に制御する方法は特に規定し
ない。例えば、冷却水の量および温度を制御すること、
ガイド類の予熱、保温装置の設置などの方法がある。

次にめっき浴組成の限定理由について述べる。

ＡＩは耐食性に優れ合金めっきに関して重要な元素の一
つであり、ＡＩが多くなると耐食性が向上する。この効
果が現われる添加量が２％以上であるため、ＡＩの下限
値を２％とした。一方Ａｌ量の増加は、めっき温度の上
昇による鋼線強度の低下、およびドロスの付着による製
品外観の低下が発生する。このためＡＩの上限は、めっ
き作業性と製品外観の観点から１２％とした。

次にＳｉの限定理由について述べる。

浴のＳｔ添加は、浴中のＡｌによる鋼製めっき槽やシン
カーロールの侵食を防止するためであり、下限を０．０
１％としたのは、これ以下では効果が現われないためで
ある。また上限を１％にしたのは、１％でこの効果が飽
和することによる。

次にＭｇの限定理由について述べる。

Ｍｇは結晶粒界腐食を低減させることにより耐食性を向
上させる。下限をｏ、ｏｉ％としたのは、これ以下では
結晶粒界腐食低減効果が期待できないためであり、上限
を０．５％としたのは、これ以上では効果が飽和するた
めである。

次にＮａの限定理由について述べる。

Ｎａはめっき表面の平滑性を高める元素として用いられ
ており、特にＺｎ−Ａｌ合金系のめっきの場合は、表面
のスパングル模様の消失に効果がある。この効果が発揮
される添加量として、下限を０．００５％とした。一方
過剰の添加はめっき浴中の酸化物が増加し、製品外観の
劣化を招くため、上限を０．１％とした。

次にミツシュメタルの限定理由について述べる。

ミツシュメタルとは種々の希土類合金を意味し、代表的
なものにＣｅ系、Ｌａ系がある。これらはいずれも先に
Ｍｇのところで述べた結晶粒界腐食低減効果、およびめ
っき表面の露出斑点の減少をはかるために用いる。下限
を０．０１％としたのは、その効果が現われる最低必要
量であり、上限を０．１％にしたのは、効果が飽和する
ためである。以上述べたＳ　ｉ　＊　Ｍｎ　＋　Ｎａ　
＋　　ミツシュメタルについては、請求範囲第２項に示
すように、・必要に応じて１種または２種以上添加すれ
ば良い。

（実施例） 実施例１ 以下２浴法の実験例について述べる。

線径５．５ｍｍの硬鋼線材（ＳＷＲＨ６２八）を伸線加
工により所定の線径の鋼線としたのち溶融亜鉛めっきを
施し、その後４３０℃の合金めっき浴に浸漬する方法で
実施した。曲げ加工性ならびに疲労特性の評価は以下の
方法で行なった。

曲げ加工性は、ＪＩＳ　Ｇ３５３７で規定される方法よ
りもさらに厳しい試験条件で評価した。すなわちめっき
鋼線と同一の直径を有する芯棒に８回巻き付けたのち、
表面観察を実施した（ｌｄ巻付試験）。

後述の表１において観察結果を○、×、であられし、○
は割れなし、×は割れ発生を意味する。疲労特性の調査
は、鋼線の疲労試験として通常よく用いられる中村式回
転曲げ疲労試験機にて疲労強度を測定した。試験速度は
３０００ｒｐｍ　、支点間距離は１００町で実施し、破
断せずに１０００万回を達成できる付加応力を疲労強度
と定義した。

表１に実施結果を示す、Ｎα１〜１２までが本発明の方
法により製造した合金めっき鋼線である。比較としてＮ
ｏ、　１３〜１９を示す。この結果からも判るように、
本発明法にて製造した合金めっき鋼線は比較法と比べて
１ｄ巻き付は性および疲労強度が向上していることが判
る。本発明法のＮｏ、　４　＋　　５とめっき浴組成が
同一であるＮｏ、１３．１４の水準は、冷加速度が速い
ため微細割れが発生し、このために曲げ加工性および疲
労強度が低下したものである。

この現象はＡＩ　−Ｚｎ　２元系のみならず、３元ある
いは５元系についても、同様に生じることがＮｏ。

７．８，９，１０．１２とＮｏ、１６．１７．１８．１
９の比較でも理解できる。

実施例２ 以下１浴法の実施例について述べる。

線径５．５胴の硬＃ｉｉＩ線材（ＳＩ４ＲＨ６２Ａ）を
伸線加工により所定の鋼線としたのち、表面洗浄を行な
い、その後合金めっき用のフラックス処理を実施して合
金めっきを付着させた。曲げ加工性ならびに疲労特性の
評価方法は２浴法の場合と同一の方法で実施した。

結果を表２に示す。８１〜Ｓ４が本発明法で製造したも
ので、Ｓ５．Ｓ６は比較法である。結果は２浴法の実施
例の場合と同様の結果を得た。１浴法の場合においても
冷却速度が速い比較法の水準は、微細割れの発生に起因
する疲労強度の低下が生じるのに対して、本発明法の場
合は高い疲労強度を有していることが判った。これらの
結果は、２元系、多元系あるいはｌ浴法、２浴法によら
ず、めっき層の微細割れに関して冷却条件の制御が重要
であることを示唆するものである。実施例の中には鋼線
の線径が１．８〜３．５ｍｍについて記述しているが、
線径については特に規定するものではなく、用途に応じ
た他の線径にも適応できるものである。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明法に従って製造された合金めっき
鋼線は、高い疲労強度ならびに優れた曲げ加工性を有す
るため、ワイヤーロープ、通信用補強線、ＡＣ３Ｒ用め
っき鋼線、めっきハネ、養殖用めっき鋼線等の用途拡大
が出来る。また本発明法は、鋼線のみならず鋼板、形鋼
、鋼管等一般鋼材の合金めっきにも適用可能であり、そ
の場合、高い疲労強度が安定して得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はめっき浴合金の延性におよぼす温度の影響を示
す図面である。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線材を所定の線径に伸線加工した後、合金めっき
   処理のみの１浴法あるいは亜鉛めっきを施した後合金め
   っきをおこなう２浴法により合金めっき処理を行なって
   製造される合金めっき鋼線の製造工程において、Ａｌ：
   ２〜１２％、残余が実質的にＺｎからなる組成のめっき
   浴組成を用いて鋼線に合金めっきを施した後、めっき後
   の鋼線を連続冷却する際に、３００℃〜１５０℃の温度
   範囲の平均冷却速度が４℃／秒〜１５℃／秒とすること
   を特徴とした合金めっき鋼線の製造法。
2. （２）線材を所定の線径に伸線加工した後、合金めっき
   処理のみの１浴法あるいは亜鉛めっきを施した後合金め
   っきをおこなう２浴法により合金めっき処理を行なって
   製造される合金めっき鋼線の製造工程において、Ａｌ：
   ２〜１２％、残余が実質的にＺｎからなる組成のめっき
   浴組成をベースとし、これにＳｉ：０．０１〜１％、Ｍ
   ｇ：０．０１〜０．５％、Ｎａ：０．００５〜０．１％
   およびミッシュメタル：０．０１〜０．１％を１種また
   は２種以上添加した組成からなるめっき浴を用いて鋼線
   に溶融めっきを施した後、めっき後の鋼線を連続冷却す
   る際に、３００℃〜１５０℃の温度範囲の平均冷却速度
   が４℃／秒〜１５℃／秒とすることを特徴とした合金め
   っき鋼線の製造法。