JPH02274851A

JPH02274851A - 溶融めっき用亜鉛合金

Info

Publication number: JPH02274851A
Application number: JP9303789A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Hashimoto; 橋本　達児; Minoru Otake; 実大竹; Yukio Ochiai; 落合　征雄; Hiroshi Oba; 浩大羽
Original assignee: NISSO KINZOKU KAGAKU KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: NISSO KINZOKU KAGAKU KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-11-09

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）本発明は溶融亜鉛めっき製品を製造するのに利用される
溶融めっき用亜鉛合金に関する。

（従来の技術）溶融亜鉛めっきは一触的な耐食材料として広く使われて
いる。しかし近年、製品の長寿命化要求あるいは工業地
帯、海岸地帯等の苛酷な環境下での使用に耐えうる耐食
性要求の高まり等を背景として高耐食性が強く求められ
てきている。

こうした状況から耐食性を向上させためっき用合金とし
て亜鉛（Ｚｎ）−アルミニウム（ＡＩ）合金が開発され
、主としてＺｎ　−５５％Ａｌ−１％Ｓｉ合金とＺｎ５
％ＡＩ合金系が実用化されつつある。（以後％は重量％
を示す、）Ｚｎ−５％Ａｌ二成分合金系には他に微量添
加成分としてＳｉ、　Ｍｇ、　Ｎａ、　　ミソシュメタ
ル等を含有した系が使われており、いずれも共晶点を中
心として３〜７％ＡＩを含有する。この合金系は表層に
Ａ１を含むため表層の耐食性を向上するとともに素地鋼
材との界面に形成される金属間化合物が厚さ１μｍ以下
と、極めて薄く皮膜の加工性にも優れることを特徴とし
ている。

しかし、共晶点付近の合金であるため下記の欠点がある
。

第１に機械的な特性に関して、金型鋳造材としての常温
での伸びと衝撃値を第１表に示したがＮ（Ｌ２８、３０
．３３に示すように延性、靭性ともに低下するため、め
っき後に強度の成形加工を受けた場合はその特徴とする
加工性でも不十分である。またＺｎ−Ａｌ合金系の溶融
めっきの場合は、合金層の生成を一段と抑制する目的と
、めっき蓋材からの鉄溶出を抑制し、浴の安定化をはか
る目的で微量のＳＬを添加することが多いが、第１表Ｎ
１１２９．３１に示すようにこのＳｉ添加により延性と
靭性は更に低下する。尚、第１表の測定に供した試験片
は鋳込４廣を各合金の融点より５０℃高い温度とし、型
温１５０°Ｃの金型（２０φＸ　２００ｓｓＬ）に鋳造
し、凝固後直ちに水冷（４０’Ｃ）ｌ、た金型材を切削
加工して製作した。

第二に融点が低く、めっき合金溶湯の湯流れ性が良いた
め従来の亜鉛めっきよりめっき付着量が著しく減少する
。このため厚目付量を必要とする場合、連続式めっきで
は鋼材のラインスピードを高速にしなけれならず、めっ
きの均質性を保持するためには前処理、めっき浴管理、
ワイピング、冷却等の工程管理について、より高度な技
術が求められ、場合によっては設備の変更まで必要とな
る問題がある。また形鋼、小物等鋼材をバッチ式めっき
（所謂どぶ漬けめっき）する場合でも、めっき浴からの
引き上げ速度を速くしなければならず複雑形状物などで
は困難をきたすことがあり作業性の点で問題がある。

こうした状況からめっき鋼線製造の場合めっき目付量を
確保し、かつ耐食性を向上する方法として特開昭６３−
２６２４５１号公報においては第−層として従来の溶融
亜鉛めっきを施し、さらに第二層としてＺｎ−５％Ａ１
合金の溶融めっきを施し、結果的にＺｎ−Ａｌ−Ｆｅを
主成分とする合金層と、主としてＺｎ−５％Ａｌからな
る表層を有する２層めっき法が開発されている。このプ
ロセスにより耐食性は大幅に改善されたが、表層が共晶
組成付近であるため、またＦｅ　−Ｚｎ合金層より加工
性が良好であるとはいえ、金属間化合物であるＺｎ−Ａ
ｌ−Ｆｅ合金層を有するため、伸線、曲げ加工時のクラ
ンク発生、繰り返し疲労強度の低下等の問題が指摘され
ている。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記に説明したような従来のＺｎ−５％＾１合
金めっき材の問題点を解決するために本発明者が鋭意研
究を行い、検討を重ねた結果、Ｚｎ−５％Ａｌ合金の高
耐食性を損なうことなく、かつ加工性、耐疲労性、外観
性に優れた品質性能を満たすことのできる溶融めっき用
亜鉛合金を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明はＡＩ３〜１０重景％、ＴＩ０．０１〜０．３重
量％、Ｂ　０．００１〜０．０２重景％を含み、Ｓ１０
．０１〜０．２重量％、Ｍｇ０．Ｏ１〜０．２重置％、
Ｍｎ０．０１〜０．３重量％、Ｃｕ０．０１〜０．３重
量％のうちいずれか１種または２種以上を含み、残部が
Ｚｎと不可避的な不純物とから成ることを特徴とする溶
融めっき用亜鉛合金であり、具体的には鋼板、鋼線、−
１Ｑ鋼材への湿式溶融めっき法及び乾式溶融めっき法あ
るいは２浴めっき法等に好適に使用される。

（作　用）以下、本発明の詳細な説明する。本発明者はＺｎ−＾１
合金系に見られる前述の問題点を解決すべく種々検討し
た結果、第１表Ｎａ１−１０に示すようにｒＺｎ−Ａ１
合金系においてＴｉとＢを複合添加することにより、伸
びと衝撃値が向上し、延性及び靭性が大幅に改善されし
かもＳｉが微量共存してもその効果は変わらない。Ｊと
いう知見を得た。

このためＡｌｌが３〜１０％のＺｎ−Ａｌ二成分合金系
について＾１量を最も延性の低い共晶点（５％Ａｌ）と
し、さらに前述した理由により添加成分として重要な作
用を持つが、延性と靭性を低下させるＳ＋酸成分微量添
加したＺｎ−５％Ａｌ〜０．０４％Ｓｔ系について伸び
と衝撃値に与えるＴＩとＢの影響を検討し、第１図に示
すような結果を得た。尚、第１図に示した測定は前述し
た第１表と同様の方法で行った。

第１図から明らかなように、Ｔ＋単独添加の場合は伸び
にやや改善が見られるが、衝撃値は殆ど改善されない。

しかし、ＴｉとＢを複合添加すると伸びと衝撃値がとも
に大幅に改善される。Ｔｉについては０．０１％未満で
は所望の効果が得られず、０．３％を越えると急激に融
点が上昇し、めっき作業性を悪化させる。従ってＴＩの
添加範囲を０．０１〜０．３％とする。Ｂも単独添加で
は伸び、衝撃値とも改善が見られないが、Ｔｉとの複合
添加により著しい効果が現れる。その効果は０．００１
　％以上で見られるが、０．０２％を越えると融点の上
昇、コストアップの問題があるためＢの添加範囲を０．
００１〜０．０２％と定めた。尚、ＡＩは第１表に示す
ように３％未満あるいは１０％を越えるとＺｎ−Ａｌ二
成分系自身で十分な延性を持つため改善を要しないこと
、また３％以下では耐食性が低下すること、さらに１０
％を越える含有量では融点が上昇し、めっき浴温を上げ
なければならない、このためＡＩの範囲を３〜１０％と
定めた。

次に、本発明の亜鉛合金を用いためっき鋼板の特性につ
いて説明する。実施例１（後述）の第２表に示すように
１８０’曲げでみた加工性は従来の亜鉛めっきはもちろ
ん、Ｚｎ−５％ＡＩ、Ｚｎ−５％Ａ１０．０４％Ｓｉに
比較しても向上している。同時に目付量が増加し、表面
平滑性も向上している。目付量についてはめっき浴の粘
性が若干高くなったためと推定され、表面粗さについて
はＴｉ、　　Ｂの添加によりめっき表層組繊が微細化さ
れ、均質な組織になるためと推定される。これにより従
来のＺｎ　−５％ＡＩ系合金の厚めつきがより容易にな
り、めっき外観性も向上する。一方、耐食性は第２表に
示すように従来の亜鉛めっきより著しく優れ、Ｚｎ　−
Ａ１合金とほぼ同等もしくはやや向上しており、少なく
ともＺｎ−Ａｌ合金本来の耐食性を損なうことはない、
また前述した理由によりＺｎ−５％Ａ１合金系ではＳ１
成分を０．２％以下の範囲で添加することが多いが、本
発明の亜鉛合金はこの範囲のＳｔ共存下でも第２表Ｎａ
１ｌ、　１４．１７に示すように加工性が改善されるた
め、めっき用合金としての汎用性がより一層高まる。ま
たＭｇ成分はＺｎ−５％Ａ１合金系において耐食性、硬
度を向上させる作用をもつため＠量添加する場合がある
が、本発明の亜鉛合金は第２表のｋ１５に示すようにＭ
ｇ共存下でも効果を有する。またＭｎ及びＣｕは第１表
のに９，１０に示すように０．０１％以上の添加により
延性及び靭性が向上するが、０，３％を越えてもより一
層の効果は得られない。従ってＭｎあるいはＣｕの添加
範囲を０．Ｏ１〜０．３％とした。

（実施例）次に本発明の亜鉛合金を用いた溶融めっきの実施例を比
較例と対比しながら説明する。

実施例１板幅８０１１ＩＩＩｌ×板長１５０！ＩＩＩＩＸ板厚０
．４ａｍの低炭素鋼板（ＳＰＣＣ）をアルカリ浴に８０
°Ｃで３０分浸漬して脱脂した後水洗し、次いで１５％
塩酸に４０’Ｃで２分浸漬し酸洗した後水洗し、ＺｎＣ
ｊ！　１−ＮａＦ系フラックス（Ｚｎ単独めっきはＺｎ
Ｃｌ　！−ＮＨＪＣｅ系フランクス）水溶液に８０°Ｃ
で１０秒浸漬しフラックス処理した後１５０゛Ｃで３分
乾燥した。

上述のようにして前処理した鋼板を第２表に示す各めっ
き浴に浴温度４５０〜４６０”Ｃで１０秒間浸漬した後
、浴から引き上げ大気中で５秒放冷後、水冷（４０°Ｃ
）した。

こうして得られためっき鋼板について、めっき付着量、
塩水噴霧試験（ＳＳＴ）による１００時間後の腐食減量
、１８０°曲げ（ＯＴ、　２Ｔ）による加工性の評価、
触針式表面粗さ計による最大粗さを測定した。

めっき浴組成と上記試験結果を第２表に示した。

Ｎｏ、　１１〜１８が本発明合金めっき浴、Ｎα３８〜
４４がＺｎ＾１系合金めっき浴、Ｎα４５が亜鉛めっき
浴での比較例である。尚、加工性は曲げ部を実体顕微鏡
で下記のように目視評価した。

５：クラックなし、４：僅かにクランク散見される、３
：軽微なりラック、２：明らかなりラック、ｌ：著しい
クランク第２表に示される結果から明らかなように、本発明の亜
鉛合金めっきＮｃＬｉｌ〜１８の曲げ加工性は従来亜鉛
めっきＮα４５はもちろんＮα３８〜４４のＺｎ−Ａｌ
系に比較しても優れ、特に４〜６％Ａ１１ｌの共晶点付
近で良好である。またＳＳＴによる腐食減量は比較Ｚｎ
−Ａｌ合金めっきに対し差異は認められず、従来亜鉛め
っきより著しく減少した。付着量は従来亜鉛めっきに対
し減少するが、比較Ｚｎ−Ａ１合金めっきよりは増加し
、かつ表面平滑性が向上している。

実施例２３．２φ×線長５００　ｒｍの低炭素ｌｉｌ線（ＳＷＲ
Ｍ６　）を実施例１と同様の条件で前処理及び溶融めっ
きを行なって得られためっき鋼線について、めっき付着
量、塩水噴霧状！ｖ（ＳＳＴ　）による１００時間後の
腐食減量、ＩＤ及び３Ｄ曲げ加工性、表面粗さ計による
最大粗さを測定した。めっき浴組成と上記試験結果を合
わせて第３表に示した。尚、曲げ加工性の評価はＩＤ、
３Ｄ曲げとも各８回巻き付けを行い表面クラックの状態
を実施例１と同様の基準で評価した。第３表に示される
欅に本発明の亜鉛合金めっき鋼線Ｎｎ１９〜２４は比較
Ｚｎ−Ａｌ合金めつき鋼線石４６〜５２に対し曲げ加工
性に優れ、特に１０曲げの場合に向上が認められ、同時
に表面平滑性の向上も認められる。また胤４６〜５２に
対しめつき付着量は増加し、腐食減量からみた耐食性は
ほぼ同等であり従来亜鉛めっき調５３より著しく優れる
。

実施例３２．３φ×線長５００ＩＩＩＩＩの高炭素鋼線（Ｓ　Ｗ
　Ｒ１１６２Ｂ　）　を実施例１と同様の条件で前処理
した後、純Ｚｎ浴に浴温度４５０〜４６０°Ｃで１０秒
間浸漬した後、大気中で放冷し、更に第４表に示すよう
な本発明の亜鉛合金を含む各Ｚｎ−４，５％ＡＩ系めっ
き浴に浴温度４５０〜４６０°Ｃで１０秒間浸漬し、大
気中で放冷した。

このようにして得ためっき鋼線はめっき皮膜がＺｎ−Ａ
ｌ−Ｆｅを主成分とする厚さ８〜１０μｍの合金層と、
共晶組成及びβ相（Ｚｎ−ｒｉｃｈ相）を主体とする厚
さ２５〜３５μｍの表層との２層を有する。この鋼線に
ついてめっき付着量、塩水噴霧試験（ＳＳＴ）による赤
錆発生時間、曲げ加工性（測定及び評価方法は実施例２
と同様）、中村式疲労試験機（３０００ｒｐｍ）による
回転曲げ疲労試験を行った。めっき浴組成と試験結果を
第４表に示した。

第４表の結果から明らかなように本発明の亜鉛合金めっ
きＩ線Ｎ＋１２５．２６は他のＺｎ−４，５％Ａ１系め
つき鋼線Ｎα５４．５５に対し、曲げ加工性、疲労強度
とも改善されている。一方、赤錆発生時間も増加してい
るが、これは本発明の亜鉛合金めっきの付着量が他のＺ
ｎ−４，５％ＡＩ系合金めっきより増加しているためで
、この増量分を考慮すると両者の耐食性はほぼ同等にな
る。

（発明の効果）以上のように本発明の亜鉛合金は溶融めっき用亜鉛合金
として従来のＺｎ−５％Ａｌ合金のもつ高耐食性をｔｎ
なうことなく、延性及び靭性が大幅に政庁され、加工性
、耐疲労性、外観性に優れた特徴を有するようになり、
総合的な性能を高め、実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ−５％Ａｌ〜０．０４％Ｓ＋系におけるＴ
ｉとＢの添加量と伸び及び衝撃値との関係図であり、回
内の数字は上段が伸び（％）を下段が衝撃値（にｇｆ・
ｍ／ｃ＋１）を示している。特許出願人　　日曹金属化学株式会社新日本製鐵株式会社代理人横山美東海作

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ３〜１０重量％、Ｔｉ０．０１〜０．３重量
％、Ｂ０．００１〜０．０２重量％を含み、残部がＺｎ
と不可避的な不純物から成ることを特徴とする溶融めっ
き用亜鉛合金。
（２）Ａｌ３〜１０重量％、Ｔｉ０．０１〜０．３重量
％、Ｂ０．００１〜０．０２重量％を含み、Ｓｉ０．０
１〜０．２重量％、Ｍｇ０．０１〜０．２重量％、Ｍｎ
０．０１〜０．３重量％、Ｃｕ０．０１〜０．３重量％
のうちいずれか１種または２種以上を含み、残部がＺｎ
と不可避的な不純物から成ることを特徴とする溶融めっ
き用亜鉛合金。