JPH028356A - 溶融金属めっき法およびその装置 - 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） この発明は、溶融金属めっき方法およびその装置に関し
、とくに鋼帯に亜鉛、鉛、アルミニウムあるいはこれら
の各合金を溶融めっきをする場合、そのめっき仕上り外
観ならびにめっき層・鋼帯間の密着性の向上を図ろうと
するものである。

（従来の技術） −Ｇに、鋼帯に亜鉛、鉛、アルミニウム、アルミニウム
ー亜鉛系合金などを溶融めっきする場合、予めガスクリ
ーニング法または脱脂〜酸洗法などによる鋼帯の表面清
浄化処理ならびにめっきに適する１ｉｉｌ帯温度とする
焼鈍処理などのめっき前処理を施したのち、上記の各金
属からなる溶融金属めっき浴に浸漬し、その後にエアー
ナイフ法などにより目付量調整を行う。この際、溶融金
属めっき浴には不可避的に上記金属の酸化物や固形の合
金、さらにはレンガくずなどの不純物が生成あるいは混
入する。これらはめっき浴面あるいは浴中を浮遊してい
て、めっき金属とともに鋼帯に付着し、めっき仕上り外
観の不良原因となる。

また鋼帯表面は必ずしもめっきにとって最適な状態では
なく、たとえば鋼帯がけい素やマンガン、チタンなどを
含有する鋼種の場合、鋼帯表面に溶融金属とのぬれ性を
阻害する酸化皮膜などが形成され、その結果、不めっき
、クレータあるいはピンホールなどと呼ばれる欠陥が生
じる。

さらに鋼帯の表面状態は、鋼帯と溶融金属の接触界面に
おける両者の金属間反応に影響を与え、その結果として
めっき密着性が劣化することもある。たとえば溶融亜鉛
めっき鋼帯を製造する場合、鋼帯表面に酸化皮膜が存在
すると、溶融亜鉛めっきと鋼帯との接触界面に生じるＦ
ｅ−Ａｊ２系合金の層（一般にＡ！富化層と呼ばれる）
が不完全となり、製造されためっき鋼帯は曲げ加工など
によってめっき層がはく離するなどのｌ・ラブルを引き
起す。ここにＡｊ２冨化層化層完全となり、めっきはく
離の仕じる機構については次のとおりと考えられる。す
なわち鋼帯表面の酸化皮膜が障壁となってＦｅ−Ａｐ、
間の合金形成反応が阻害され、又は酸化皮膜中の酸化物
の還元反応にＡｆｆｉが消費されることにより、Ａｆｆ
ｉ冨化層の形成がわずかであるか又は殆ど形成されない
状態となり、本来ならばへ！冨化層が障壁となって生し
ることのないＦｅ−Ｚｎ系合金が界面に形成される。こ
のＦｅＺｎ系合金は固くて脆く、加工によって容易に破
壊されるため、めっき層が界面からはく離するこになる
。

なお酸化皮膜が溶融金属と鋼帯との界面における合金形
成反応を妨害し、密着性劣化および不めっき等欠陥の原
因となる例は、溶融亜鉛めっきに限らず殆ど全ての溶融
金属めっきに認められる現象である。

（発明が解決しようとする課題） めっき仕上り外観上の欠陥の原因となっている酸化物や
固形合金、レンガくず等の異物がめつき金属とともに付
着するのを防止すると共に、被めっき鋼帯が、チタン、
けい素およびマンガンなどの酸化物形成元素を含有する
鋼種からなる場合に代表されるように、鋼帯の表面状態
が溶融金属めっきに不適当な場合であっても、不めっき
やピンホール、クレータなどと称されるめっき欠陥がな
く、かつめっき密着性の優れる溶融金属めっき鋼帯を得
ること、すなわち、めっき仕上り外観に優れ、かつめっ
き密着性にも優れた溶融金属めっき法およびその実施に
用いて好適な溶融金属めっき装置を提案することが、こ
の発明の目的である。

（課題を解決するための手段） この発明は、鋼帯に溶融金属めっきを施こすに際し、予
めめっき前処理を施こした鋼帯を、酸化物、固形合金お
よびレンガくず等を予め除去した清浄なめっき液を収容
した溶融金属めっきセル内に誘導し、同セル内において
、めっき液を鋼帯の通板方向に対向する向きに高速で流
動させることによって、めっき仕上り外観に優れ、かつ
めっき密着性の優れた溶融金属めっき面が得られること
の新規知見に立脚する。

すなわちこの発明は、めっき液の封止下に溶融金属めっ
きセル内部に導入した前処理済みの鋼帯に対し、該鋼帯
の通板方向と対向する向きにめっき液を流動させつつ溶
融金属めっきを施すに当り、めっき液の鋼帯表面近傍に
おける流速を、鋼帯の通板速度の０．０５〜５倍の範囲
に制御することからなる溶融金属めっき法（第１発明）
である。

またこの発明は、内部に導入した鋼帯の表面に沿って該
鋼帯の通板方向とは逆向きにめっき流の流動を導くめっ
き液の流路をそなえ、かつ鋼帯の入側および出側それぞ
れにシール機構を有する溶融金属めっきセルと、めっき
液の貯槽ならびに該めっきセルと貯槽を連結するめっき
液の供給系統および回収系統からなり、さらに該めっき
セル、貯槽、めっき液の供給系統および回収系統で形成
されるめっき液の循環ループ内にめっき液の精製装置を
配設してなる溶融金属めっき装置（第２発明）である。

（作　用） この発明において、鋼帯の通板方向に対向して流動させ
るめっき液流の速度を、鋼帯の通板速度の０．０５〜５
倍の範囲としたのは、次の理由による。

すなわち鋼帯がけい素、マンガン、クロム、チタン等の
酸化物形成元素を含有する鋼種である場合に、めっき液
の流速が０．０５倍未満では不めっき（以下不めっき、
クレータ、ピンホールを代表して不めっきと呼ぶ）が発
生するが０．０５倍以上ではそれが回避できること、そ
して流速が上昇するにつれてめっき密着性が向上するが
、５倍以上ではめっき密着性の改善効果は飽和に達する
ことによる。なお適正な流速は、鋼種ずなわち鋼帯素地
中の酸化物形成元素価々の含有量や各元素を加算した量
によって異なる。たとえば、けい素含有鋼に溶融亜鉛め
っき（亜鉛中／ｌを０．１６％含有）を施す場合、けい
素含有量が０．０１％、　０．０８％、　０．２０％。

０．５０％、　０．８０％と上昇するにつれて、適正流
速は高速側へ移行する。またかかる傾向はめっき密着性
についても同様である。

ここに熔融金属流を高速とすることによって、不めっき
が回避されかつ、めっき密着性が改善される理由は、次
のとおりと考えられる。

溶融金属めっきセル内のめっき液が静止しているときす
なわち流速ゼロのとき、鋼帯表面近傍の溶融金属は、鋼
帯の移動とともに帯同されて移動し、鋼帯側からみれば
静止状態とおなしであり、鋼帯に対してめっき液流によ
る機械的作用は何ら及ぼされていない。この点鋼帯の移
動に対向する流れを生じさせてやると、めっき液は鋼帯
表面に機械的作用を及ぼすようになり、酸化皮膜は機械
的に破壊される。また、対向流は鋼帯表面に常に新鮮な
めっき液を供給することになるから、鋼帯溶融金属間の
合金反応を加速する利点もある。

例えば溶融亜鉛めっきにおいては、正常時、溶融亜鉛中
の／Ｍ２が鋼帯素地のＦｅと反応し、ＦｅＡｌ！、系合
金（ＡＰ、富化層）を生成するが、酸化皮膜が存在する
とＦｅ−Ａｌ！系合金の生成に消費されるべきＡＩは、
酸化物の還元に消費されて健全なＦｅ−Ａｆｆｉ系合金
の生成反応は望み難い。しかしながら上述したようにし
て溶融亜鉛を高速で供給してやれば、八！は常に多量に
存在することになるから合金反応は促進されるわけであ
る。

第１図に、この発明に従う溶融亜鉛めっき装置の好適例
を模式で示す。

図中番号１でめっき前処理工程を示し、２は鋼帯、３は
溶融金属めっきセルであり、このめっきセル３の鋼帯の
出、入側にはそれぞれシールロールから成るを可とする
シール手段（図示せず）が設けられている。また４はめ
っき液の貯槽、５゜６はそれぞれ、めっきセル３と貯槽
４とを連結するめっき液の供給系統および回収系統であ
る。そして７がめつき液の精製装置であり、この例では
貯槽４とめっき液の供給系統５との間に配設されている
。なお８はめっき液搬送用のポンプ、９はめっき目付量
調整室、１０はガスワイパーである。

さてめっき前処理工程１においてめっきに適するように
処理された鋼帯２は、溶融金属めっきセル３内に誘導さ
れ、めっき処理を施されたのち、ガスワイパー１０によ
って付着量が調整されて溶融めっき鋼帯となるわけであ
るが、溶融金属めっきセル３へのめっき液の供給に当っ
ては、鋼板の出側から内部へ供給し、同人側から排出す
ることにより、めっき液は鋼帯２の通板方向に対し常に
対向する向きに流動するしくみになっている。ここにめ
っき液は、貯槽４からめっき液の供給系統５を経て熔融
金属セル３内に供給され、めっきに供されたのち回収系
統６を経て貯槽４に回収されるわけであるが、この発明
ではかようなめっき液の循環ループ内例えば貯槽４と供
給系統５との間にめっき液精製装置７が設けであるので
、めっき液は常に清浄な状態で供給されるのである。ま
た精製装置における精製方式はとくに限定されないが、
基本的には有害異物と溶融金属を分離し、この分離した
有害異物をループ外に排出できる機能を具備すればよい
。

なおめっきセル３、貯槽４、供給系統５、回収系統６お
よび精製装置７のめっき液と接する部分は、その素材と
してめっき液との間で合金を形成したり、あるいは欠損
したりしないものを用いるなど、ループ内で有害異物が
極力発生しないように配慮することが望ましいのはいう
までもない。

（実施例） 実施例１ 溶融金属めっき鋼帯の製造装置として一般的な無酸化炉
−ゼンジマータイプのＣＧＬを改造し、めっき前処理工
程に接続して前揚第１図に示しためっき装置を設置した
。

この製造装置を用いて、Ｓｉの含有量をそれぞれ０．０
１％、　０．０５％、　０．１０％、　０．２０％、　
０．４０％および０．７０％に変化させた低Ｃ−Ａｌ！
、キルド鋼をベースとする各鋼帯に、以下の条件下で溶
融金属めっきを施した。

めっきセル内における溶融亜鉛の流速：鋼帯の通板速度
の０．０１倍〜１０倍。

鋼帯の通板速度：　３０　ｍ／ｍｉｎ　。

かくして得られた各めっき鋼帯につき、有害異物の付着
数、めっき密着性および不めっき数について調べた結果
を、それぞれ第２．３．４図に示す。

ここに有害異物の付着数および不めっき数は、予め下記
の規準で作製した限度見本と比較して評価した。まため
っき密着性は、溶融亜鉛めっき鋼帯のめっき密着性評価
法として一般的な密着曲げ試験を行ない、曲げ部突側に
セロテープをはりつけはがした後の曲げ部のめっき層は
く離程度を、下記の規準で予め作製した限度見本と比較
して評価した。

・有害異物の付着数および不めっき数の限度見本評価５
・・・有害異物（不めっき）の数零４・・・　〃　　　
　　　　　が極くわずか３・・・　〃　　　　　　　　
が少い ２・・・　〃　　　　　　　　が中程度ｌ・・・　〃　
　　　　　　　が多い ・めっき層はく離程度の限度見本 評価５・・・めっき層にクラック、はく離共になし４・
・・クラックあり、はく離なし ３・・・はく離程度小 ２・・・中 １・・・〃大 第２図から明らかなように、異物付着数は流速が０．０
２倍から０．０５倍にかけて急速に改善され、０．０５
倍以上では異物は殆ど付着しなくなった。

なおこの場合に鋼種による差は認められなかった。

また第３図から明らかなように、流速が上昇するにつれ
てめっき密着性は改善され、流速が鋼帯通板速度の５倍
に達したとき、鋼種を問わず密着性の評価は最良となっ
た。

さらに第４図から明らかなように、不めっき数は流速の
上昇に伴って改善され、流速が鋼帯通板速度の５倍に達
したとき、いずれの鋼種とも不めっき数はゼロとなった
。

実施例２ チタン：　０．００１〜０．０３０％、マンガン：０．
１０〜１．５％、クロム０．００３〜０．１％の範囲で
それぞれ含有する各種鋼帯（いずれも板厚１．０　ｍｍ
）につき、実施例１で用いた溶融金属めっき装置におい
て、溶融金属としてアルミニウム、アルミニウム５％亜
鉛９５％合金および鉛をそれぞれ用いて、実施例１と同
様に溶融金属めっきセル内におけるめっき液の流速を変
化させ、各種溶融金属めっきを施した。

かくして得られた各めっき鋼帯の不めっき数、めっき密
着性および異物付着数について調べた。

その結果、チタン、マンガン、クロムなどを変化させた
いずれの鋼種とも、またアルミニウム、アルミニウム５
％−亜鉛９５％合金合金び鉛のいずれを溶融めっきした
場合であっても、めっきセル内の流速を鋼帯の通板速度
の０．０５〜５倍とすることによって初期した効果が得
られることが確認された。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、溶融金属めっき処理におい
て、従来不可避的に発生しでいた不めっきや異物付着等
のめっき面の仕上り外観不良を解消又は大幅に減少する
ことかでき、また被めっき材としてけい素、マンガン、
チタン、クロム等の酸化物形成元素を含有する鋼帯を用
いた場合にしばしば認められためっき密着性不良や不め
っき等のトラブルも併せて解消又は格段に低減させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う溶融金属めっき装置の好適例
の模式図、 第２〜４図はそれぞれ、鋼帯の通板速度に対するめっき
液の流速比と、異物付着数、めっき密着性および不めっ
き数との関係を示したグラフである。 ■・・・めっき前処理工程　　２・・・鋼帯３・・・溶
融金属めっきセル　４・・・めっき液の貯槽５・・・め
っき液の供給系統 ６・・・めっき液の回収系統 ７・・・めっき液の精製装置　８・・・ポンプ９・・・
めっき目付量調整室１０・・・ガスワイパー＠ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、めっき液の封止下に溶融金属めっきセル内部に導入
   した前処理済みの鋼帯に対し、該鋼帯の通板方向と対向
   する向きにめっき液を流動させつつ溶融金属めっきを施
   すに当り、めっき液の鋼帯表面近傍における流速を、 鋼帯の通板速度の０．０５〜５倍の範囲に制御すること
   を特徴とする溶融金属めっき法。２、内部に導入した鋼
   帯の表面に沿って該鋼帯の通板方向とは逆向きにめっき
   流の流動を導くめっき液の流路をそなえ、かつ鋼帯の入
   側および出側それぞれにシール機構を有する溶融金属め
   っきセルと、めっき液の貯槽ならびに該めっきセルと貯
   槽を連結するめっき液の供給系統および回収系統からな
   り、さらに該めっきセル、貯槽、めっき液の供給系統お
   よび回収系統で形成されるめっき液の循環ループ内にめ
   っき液の精製装置を配設してなる溶融金属めっき装置。