JPH04183893A

JPH04183893A - Ｚｎ―Ｎｉ合金めっき鋼線及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04183893A
Application number: JP2314928A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamaoka; 幸男山岡; Keiji Hattori; 服部　啓司
Original assignee: Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-06-30

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、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線及びその製造方法
に関し、詳細には、バネ線やワイヤロープに用いて好適
な高耐食性及び高疲労強度を有するＺｎ−Ｎｉ合金めっ
き鋼線及びその製造方法に関する。。

（従来の技術）従来バネ用線としては、ステンレス鋼線、高炭素鋼線の
強度の伸線加工によって作られる硬鋼線やピアノ線、高
炭素鋼線にＺｎめっき層を被覆してなるＺｎめっき鋼線
かある。一方、ワイヤロープとしては、ステンレス鋼線
及び高炭素鋼線よりなるものか用いられている。

上記高炭素鋼練製の硬鋼線やピアノ線は、高疲労強度を
有しているので、懸架バネや弁バネ或いは高応力を受け
る使用条件で多用されている。尚、ワイヤロープの中、
重要保安部品として人命に関わるエレベータ用ロープで
は、唯一高炭素鋼線の使用が規定されている。しかし、
高炭素鋼線は腐食損傷を受は易いので、めっき、プラス
チックコーティング、グリース塗布等の防食処理か成さ
れて使用される場合か多いが、未だ完全なものは少なく
問題が多い。

これに対し、ステンレス鋼線は、優れた耐食性を有する
ため比較的厳しい腐食環境下で使用し得る他、光沢を有
して外観上デザイン性に優れているという特長を持って
いる。しかし、高価であると共に、バネやワイヤロープ
て重要な疲労強度か低くて高炭素鋼線の約半分であると
いう短所かあり、高荷重を受けるバネや人命に関わるエ
レベータ用ロープては、安全上の見地から全（使用され
ていないのか現状である。

Ｚｎめっき鋼線は、耐食性、疲労強度、価格とも上記高
炭素鋼線とステンレス鋼線との中間に位置し、それらの
特性の水準はある程度高いか充分でなくて高炭素鋼線に
比し疲労強度か劣り、ステンレス鋼線に比し耐食性が劣
る。

（発明か解決しようとする課題）このように高炭素鋼線及びステンレス鋼線は各々一長一
短を有し、一方Ｚｎめっき鋼線は特性が充分でないのて
、耐食性及び疲労強度の両特性に優れた線４Ａを開発す
へく種々研究されているか、未だ種々の問題が残されて
いる現状である。

例えば、耐食性向上元素を添加して高炭素鋼線の耐食性
を向上させる試みかなされているか、耐食性は向上する
ものの、疲労強度や加工性等の他の特性を損なうという
新たな問題が現出する。

又、耐食性に富むと共にＺｎめつき鋼線に比し加工性に
優れるＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線か開発されているか、
それでも伸線加工の際にめっき層の割れを起す恐れがあ
る。そこで、その対策が検討され、特開平１−２２２０
９０号公報には、Ｎｉ含有量が異なる２層のＺｎ−Ｎｉ
合金めっき層を被覆した鋼線か提示されている。該めっ
き層は表面層がＮｉを０．５〜４ｗｔ％含み、内部がＮ
ｉを５〜４ｗｔ％含んでなる。

かかる２層構造のＺｎ−Ｎｉ合金めつき鋼線は耐食性に
優れると共に、加工性にも一応優れている。

しかし、伸線や曲げ加工を行った場合に２層めっきの層
間で剥離する恐れがあり、又、めっきを２段階別々に行
う必要があって、品質管理及びコスト上て難点があり、
更に２層間の固着強度を高めるめっき処理か容易には成
し得ないという問題点もある。

本発明は、このようにＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線におい
ても実用面での問題を有している実情に着目してなされ
たものであって、その目的は前記従来の２層構造のＺｎ
−Ｎｉ合金めっき鋼線が有する問題点を解消し、それに
より伸線や曲げ加工の際のめっき層間での剥離が生じ難
く、且つステンレス鋼線に比して優れた耐食性を有する
と共に高炭素鋼線と同等に優れた高疲労強度を有するＺ
ｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線及びその製造方法を提供しよう
とするものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は次のような構成の
Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線及びその製造方法としている
。

即ち、本発明に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線は、Ｚｎ
−Ｎｉ合金めっき層を被覆したＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼
線において、該めっき層の表層部から内層部に至りＮｉ
含有量か漸増的に変化すると共に、最表層部のＮｉ含有
量が０〜１ｗｔ％、最内層部のＮｉ含有量か５〜２０ｗ
ｔ％であることを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線
である。

本発明に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の製造方法は、
Ｚｎイオン及びＮｉイオンを含有するＺｎ−Ｎｉ合金め
っき用電気めっき液が収容されためっき浴に鋼線を連続
通過させると共に、めっき浴の鋼線入口部から鋼線出口
部に向けて鋼線に対する電気めっきの電流密度を漸増変
化せしめて、表層部から内層部に至りＮｉ含有量が漸増
的に変化すると共に最表層部のＮｉ含有量か０〜１ｗｔ
％、最内層部のＮｉ含有量が５〜２０ｗｔ％にしてなる
Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層を鋼線に被覆することを特徴と
するＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の製造方法である。

（作　用）本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線を種々の条件で作
り、それら鋼線の緒特性を調へ、その結果得られた下記
知見に基づきなされたものである。

即ち、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線は、第１図に示す如く
、合金めっき層中のＮｉ量：５〜２０ｗｔ％ては、ステ
ンレス鋼線に比し、塩水噴霧テストでの赤錆発生時間か
長くて耐食性が優れている。但し、該Ｎｉ量はめっき層
全体に均一になる必要はなく、最内層部のＮｉ量が５〜
２０ｗｔ％てあればよいことが確認された。

第２図に示す如く、合金めっき層中のＮｉ量か増えると
合金めっき層の硬ぎが上昇するが、Ｎｉ量が１ｗｔ％以
下では可成り軟らかくて加工性が良い。

第３図に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線について仕上げ目
標径Φ１．　Ｏｍｍとし、５００ｋｇの量を穴ダイスに
より伸線したときの伸線後の線径、即ちダイス穴での摩
耗程度を示す。前記第２図でのＮｉ量増大によるめっき
層の硬さ上昇に対応してダイス摩耗が増大しているが、
Ｎｉ量：１ｗｔ％以下ではダイス摩耗が小さくて加工性
が良い。かかる伸線加工は線材の表面で効くので、該表
面でＮｉ量が１ｗｔ％以下であれば加工性が良いことに
なり、そのことも実験で確認された。

以上、第１〜３図による物理的知見を総合すれば、合金
めっき層の最表層部のＮｉ含有量か１ｗｔ％以下であり
、内部に入るに従ってＮｉ量か増え、最内層部でＮ］量
か５〜２０ｗｔ％となるめっき（即ち、傾斜めっき）が
可能てあれば、加工性に優れ、耐食性もステンレス鋼線
と同等の鋼線か実現可能である。しかも、この傾斜めっ
き構造とすることによって、めっき層内で組織の急激な
変化や界面か存在せず、従って、加工の際に従来の２層
構造のＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線で認められる層間剥離
等の問題か起らなくなる。

そこで本発明に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線は、Ｚｎ
−Ｎｉ合金めっき層の表層部から内層部に至りＮｉ含有
量か漸増的に変化すると共に、最表層部のＮｉ含有量か
０〜１ｗｔ％、最内層部のＮｉ含有量が５〜２０ｗｔ％
となるようにしているのであり、従って、前記従来の２
層構造のＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線が有する問題点を解
消し、伸線や曲げ加工の際のめっき層間での剥離が生じ
難（、且つステンレス鋼線に比して優れた耐食性を有す
ると共に高炭素鋼線と同等に優れた高疲労強度を存する
ようになる。

尚、上記最表層部のＮｉ含育量：０ｗｔ％のとき、Ｎｉ
を含まず、最表層部がＺｎよりなることを示す。

次に、第４図に示す如く、Ｚｎ−Ｎｉ合金のめっきの電
気めっきにおいて、めっきの電流密度を大きくすると、
Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ量か減少する。従って
、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき用電気めっき浴に鋼線を連続通
過させると共に、めっき浴の鋼線入口部から鋼線出口部
に向けて鋼線に対する電気めっきの電流密度を漸増変化
させれば、めっき層の表層部から内層部に至りＮｉ含有
量が漸増的に変化するめっき（傾斜めっき）か可能にな
る。

例えば、１２ｍのめっき槽を６ユニツトに分け、各ユニ
ットに対極（電極）を配し、各電極と被めっき線材との
間の電圧を変えることにより、鋼線入口部より１．５．
２．５．４．０．１０．０．２０．０そして出口部で２
５　Ａ／ｄｍ２と漸増的に電流密度を変えてめっきする
と、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層（厚み＝１２μｍ）の断面
のＮｉ量分布は第５図に示す如くなる。即ち、各電極間
は両側の影響を受けてＮｉ量か前後の電流密度に対応し
たＮｌ量の中間値を示しているが、全体としてみれば最
表層部でＮｉ量：０ｗｔ％、最内層部でＮｉ量：１２ｗ
ｔ％Ｎｉとなっている。かくして傾斜めっきが、めっき
浴の鋼線入口部から鋼線出口部に向けて鋼線に対する電
気めっきの電流密度を順次変化させる手段によって確実
に、且つ容易に実現されることが理解される。

そこで、本発明に１系るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の製
造方法は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき用電気めっき液が収容
されためっき浴に鋼線を連続通過させると共に、めっき
浴の鋼線人口部から鋼線出口部に向けて鋼線に対する電
気めっきの電流密度を漸増変化せしめて、表層部から内
層部に至りＮｉ含有量か漸増的に変化すると共に最表層
部のＮｉ含有量が０〜１ｗｔ％、最内層部のＮｉ含有量
か５〜２０ｗｔ％にしてなるＺｎ−Ｎｉ合金めっき層を
鋼線に被覆するようにしているのであり、従って、前述
の如き優れた特性を有する鋼線（本発明に係るＺｎ−Ｎ
ｉ合金めっき鋼線）を製造し得るようになる。

（実施例）実施例１Ｃ：０．７７ｗｔ％、Φ２．５ｍｍの高炭素鋼線を鉛浴
てパテンティングした後、酸洗処理して酸化スケールを
除去した。次に、該鋼線について、表面脱脂後、ＮｉＣ
１ｔ−ＺｎＣ１ｚ混合液（Ｎｉ／Ｚｎモル比：０．１．
ｐＨ：４、温度：５０”Ｃ，導電助剤のＫＣＩ：３．Ｏ
ｍｏｌ＃！含有）をめっき浴として用い、１２ｍの浴に
２ｍ間隔で６ユニツトの電極を配置し、めっきの電流密
度を入口部より１．５．２．５．４．０．　１０．２０
．２５Ａ／ｄｍ２と変化させ、該浴中での線の走行速度
を２ｍ／分として電気めっきした。めっき層の厚みは１
３μｍであり、該めっき層のＮｉ量分布状態は第５図に
示したものと同一のパターンを示していた。該めっき後
の鋼線（実施例１の鋼線）を連続伸線機で０１．０ｍｍ
まで伸線加工してばね線に仕上げた。

一方、比較のため比較例イとして、めっきの電流密度を
とこも一定とし、該点を除き前記と同様の電気めっきを
してＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線を作った。該鋼線を連続
伸線機て前記と同様に０１．０ｍｍまで伸線しようとし
たが、断線が多発し仕上げ径は０１．１４ｍｍと太くな
り、ダイス荒損のため、ばね線の製造は困難であった。

比較例口として、Ｃ：０．７７ｗｔ％、Φ２．５ｍｍの
高炭素鋼線を鉛浴てパテンティングした後、酸洗し、コ
ーティングし、Φ１．１５ｍｍまで伸線した後、鉛加熱
、ＨＣＩての活性化処理、間、ＣＩフラックス処理し、
次いて４４３°Ｃの溶融Ｚｎめっき浴に連続的に浸漬し
て溶融Ｚｎめっきした。その後、Φ１．　Ｏｍｍまて伸
線加工してばね用めっき鋼線に仕上げた。

又、比較例ハとして、Φ２．３ｍｍの５ＵＳ３０４ステ
ンレス鋼線材を１１５０°Ｃて固溶化処理の後、酸洗し
、続いてコーティングした後、連続伸線機で０１．０ｍ
ｍまで伸線加工してばね線に仕上げた。

上記本発明の実施例、比較例に係るばね用線の特性比較
結果を第１表に示す。

実施例１に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線は、疲労強度
が従来のＺｎめっき鋼線（比較例口）と同等であり、耐
食性はステンレス鋼線（比較例ハ）の約２倍径度優れて
おり、更に比較例イに係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線て
は、ばね用線の製造は困難であったか、実施例１に係る
Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線では、めっき層の最表層部の
Ｎｉ量：０ｗｔ％であるため、加工性、伸線性に何ら問
題がないことも特長となっている。

実施例２素線を３７本束ねたストランドの６本を撚り合わせてワ
イヤロープを製造した。

本発明の実施例として、Ｃ：０．６２ｗｔ％のΦ３．２
２ｍｍ及びΦ３．５０ｍｍの伸線材を作り、該伸線材に
前記実施例１の場合と同様の方法によりＺｎ−Ｎｉ傾斜
合金めっきを施した。

上記めっき鋼線を連続伸線機によってΦ３．２２ｍｍの
ものはΦ１．３２ｍｍに、Φ３．５０ｍｍのものはΦ１
．４０ｍｍに伸線し、Φ１．４０ｍｍのものを芯とし、
Φ１．３２ｍｍのものを側線として前述の３７本束ねの
ストランドを製作し、該ストランド６本を撚り合わせて
ワイヤロープに仕上げた。

一方、比較のため比較例（ａ）として、Φ３．２２ｍｍ
及びΦ３．５０ｍｍの伸線材に、前記比較例イと同様の
条件て１２ｗｔ％Ｎｉの均−Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきを行
った。

次いて、該めっき鋼線を伸線加工したか、伸線中に断線
が多発し、仕上げ径はΦ１．４５ｍｍ及びΦ１．５８ｍ
ｍと太くなり、ダイス荒損のためめっき鋼線の表面もダ
イマークが多くなり、ワイヤロープの製作は不可能であ
った。

比較例（ｂ）として、Ｃ：０．６２ｗｔ％のΦ３．２２
ｍｍ及びΦ３、５０ｍｍの伸線材を鉛浴でパテンティン
グした後、前記比較例口の場合と同様の方法により前処
理及び溶融Ｚｎめっきした後、連続伸線機によって、Φ
３、２２ｍｍのものは０１．３２ｍｍに、Φ３．５０ｍ
ｍのものはΦ１．４０ｍｍに伸線し、本発明の実施例と
同様のワイヤロープに仕上げた。

又、比較例（Ｃ）として、Φ２．５ｍｍ及びΦ２．８ｍ
ｍの５ＵＳ３０４ステンレス鋼線材を１１５０°Ｃて固
溶化処理の後、Φ２．５ｍｍのものはΦ１．３２ｍｍに
、Φ２．８ｍｍのものはΦ１．４０ｍｍに伸線し、次い
て比較例（ｂ）と同様のワイヤロープに仕上げた。

それ等の特性比較結果を第２表に示す。この表より明ら
かな如く、本発明例のもの（実施例２に係るもの）は、
疲労強度か従来のＺｎめつき鋼線製のワイヤロープと同
等に優れ、耐食性は５ＵＳ３０４ス第１表第２表（注）　＊＊−−−−一引張応力変化の繰返し疲労試験
による。

（以下余白）テンレス鋼線の場合の約２倍径度優れている。

（発明の効果）本発明は以上述へた構成を有し作用をなすものであって
、本発明に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線は、耐食性に
関しては５ＵＳ３０４ステンレス鋼線の約２倍径度の寿
命かあって優れており、しかもＺｎめっき鋼線と同等の
高疲労強度を有するものであって、バネやワイヤロープ
用線材として好適に適用し得、苛酷な腐食環境に充分耐
え、且つ、高疲労強度か要求される需要場所への用途か
拡大される。

又、めっき層か傾斜めっきで構成されているために、組
織の急激な変化や界面が存在せず、一体となっているこ
とから、加工の際に従来の２層構造のＺｎ−Ｎｉ合金め
っき鋼線で認められる層間剥離が起らなくなり、従って
、加工性にも優れているという特長を有する。

本発明に係るＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の製造方法は、
上記の如き優れた特性を有する鋼線（本発明に係るＺｎ
−Ｎｉ合金めっきｍ線）゛を製造し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の合金めっき層中の
Ｎｉｆｆ１と塩水噴霧テストでの赤錆発生時間との関係
を示す図、第２図はＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の合金め
っき層中のＮｉ量と合金めっき層のビッカース硬さとの
関係を示す図、第３図はＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線のＮ
ｌ量と穴ダイスによる伸線後の線径との関係を示す図、
第４図はＺｎ−Ｎｉ合金電気めっきてのめっきの電流密
度と得られるめっき層中のＮｉ量との関係を示す図、第
５図は傾斜めっきにより得られたＺｎ−Ｎｉ合金めっき
鋼線のめっき層の断面のＮｉ量分布（めっき層の表面か
らの距離とＮｉ量との関係）の−例を示す図である。特許出願人　　神鋼鋼線工業株式会社代　理　人　　弁理士　　金丸　章− Ｑ８ｒ壮巽雰ｅ詣摩「１％Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｖ」授塚ぐ赴化層ア（硬条狽１鴨１ト区ム）主ΩΩ初姦Ｑ〜
か−Ｒ−に撃明樫寝♂）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層を被覆したＺｎ−Ｎｉ合
金めっき鋼線において、該めっき層の表層部から内層部
に至りＮｉ含有量が漸増的に変化すると共に、最表層部
のＮｉ含有量が０〜１ｗｔ％、最内層部のＮｉ含有量が
５〜２０ｗｔ％であることを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金
めっき鋼線。
（２）Ｚｎイオン及びＮｉイオンを含有するＺｎ−Ｎｉ
合金めっき用電気めっき液が収容されためっき浴に鋼線
を連続通過させると共に、めっき浴の鋼線入口部から鋼
線出口部に向けて鋼線に対する電気めっきの電流密度を
漸増変化せしめて、表層部から内層部に至りＮｉ含有量
が漸増的に変化すると共に最表層部のＮｉ含有量が０〜
１ｗｔ％、最内層部のＮｉ含有量が５〜２０ｗｔ％にし
てなるＺｎ−Ｎｉ合金めっき層を鋼線に被覆することを
特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼線の製造方法。