JPH04191355A - アルミニウム―亜鉛合金めっき方法 - 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〕 この発明はアルミニウム−亜鉛合金めっき方法に関する
ものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
めっき表面の光沢を高めるとともに、耐食性を向上する
ために、被めっき物の表面に対しアルミニウムを含有す
るアルミニウム−亜鉛合金めっきが還元雰囲気下におい
て行われている。

このめっき方法は、めっき製品に対する制約があり、ロ
ール状の鋼板あるいは鋼線での実施に限られるという問
題があった。

さらに、大気雰囲気下において溶融めっきを可能にする
ため、各種のフラックス処理剤か提案されているが、い
ずれの場合においても安定性に疑問があり、不めっき部
分の発生防止にフラックス処理が寄与するとは言い難く
、アルミニウムの濃度が１％以上含有されると、不めっ
きの発生か問題となり、その濃度の増加に伴ってこの傾
向か顕著となる。

さらに、従来の方法として、溶融亜鉛めっきを施した後
に、アルミニウム−亜鉛合金浴でめっきを行う方法が提
案されている。

このめっき方法では、不めっき部分の発生防止は期待で
きるものの、めっき皮膜の組織安定化は期待できないと
いう問題がある。すなわち、前工程での溶融亜鉛めっき
そのものが、被めっき物中のシリコン（Ｓｉ）あるいは
リン（Ｐ）等の偏析の影響を受けて、ζ層、６１層等の
鉄−亜鉛合金層の不均一成長を促すことによって、めっ
き皮膜の組織安定化が期待できないため、次工程で形成
される合金めっき組織も局部的に耐食性にばらつきが生
まれ、不安定なものとなる。

もし、被めっき物の表面に対し何ら対策を施すことなく
、溶融亜鉛めっきを行うと、第１０図に示すように、ζ
層が乱雑に延びためつき組織となる。このままアルミニ
ウム−亜鉛合金めっきを行うと、吹下に述べる従来例１
〜３のように、不安定なめっき組織が出現する可能性が
高い。

従来例１は被めっき物の表面に対し溶融亜鉛めっきを行
った後、５５％のＡＩを含有したＡｌ−Ｚｎ合金めっき
を施したものである。

この従来例１は第１１図に示すように、めっき層が乱雑
な組織となっている。又、白色部（アルミニウムのリッ
チ層１）、黒色部（鉄−アルミニウム−亜鉛合金層２）
が入り乱れており、個々の腐食度が違うので、煩雑な組
織は耐食性で不利となる。

従来例２は被めっき物の表面に対し溶融亜鉛めっきを行
った後、５％Ａｌ−Ｚｎ合金めつきを施したものである
。

この従来例２は第１２図に示すように、一応整然とした
組織のようにみられるか、組織を構成する黒色部（鉄−
アルミニウム−亜鉛合金層２）、白色部（亜鉛のリッチ
層３）の配列に問題がある。

すなわち、表面から見ると、３−２→３−２−被めっき
物の順になっているが、本来は３→２→被めっき物の順
が正常である。鉄−アルミニウム−亜鉛合金層２と比較
すれば相対的に亜鉛のリッチ層３が耐食性に欠けるため
、繰り返し構造のものは不適当である。

従来例３は被めっき物の表面に対し溶融亜鉛めっきを行
った後、５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めつきを施したものであ
る。

この従来例３は第１３図に示すように、鉄−アルミニウ
ム−亜鉛合金層２が浮かび上がっている。

本来は被めっき物表面の上に帯状になっている。

又、白色部（亜鉛のリッチ層３）が鉄−アルミニウム−
亜鉛合金層２の下に潜り込んでいるが、これは白色部３
の腐食速度か合金層２の腐食速度に比べると早いので、
不利なめつき組織となる。

この発明の目的は上記従来の技術に存する欠陥を解消し
て、不めっきの発生を抑制することができるとともに、
めっき組織を安定化し、耐食性を向上することができる
アルミニウム−亜鉛合金めっき方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明は、被めっき物の表面に電気めっき
方法、気相めっき方法又は溶射めつき方法等によって、
亜鉛被覆を形成した後、ＺｎＣｌ２ＮＨ４Ｃｌ系フラッ
クス処理を施し、次いでアルミニウム−亜鉛浴に浸漬し
て溶融めっきを施すという方法を採っている。アルミニ
ウム−亜鉛浴のアルミニウムの含有量は例えば１％、５
％、３５％、５５％が考えられる。アルミニウムの含有
量が増大すると耐食性が向上するが、５５％が最も高い
。

又、請求項２記載の発明は、被めっき物の表面に無電解
ニッケルめっき法によってニッケル皮膜を形成した後、
ＺｎＣｌ１！　　ＮＨ４Ｃｌ系フラックス処理を施し、
次いで溶融亜鉛めっきを施し、さらに、アルミニウム−
亜鉛浴に浸漬して溶融めっきを施すという方法を採って
いる。

又、請求項３記載の発明は、被めっき物の表面にニッケ
ル塩フラックス処理を施した後、溶融亜鉛めっきを施し
、次いで、アルミニウム−亜鉛浴に浸漬して溶融めっき
を施すという方法を採っている。

さらに、請求項４記載の発明は、被めっき物の表面にＺ
ｎＣｌ２　　ＮＨ４Ｃｌ系フラックス処理を施し、次い
でニッケルを０．０１５％〜２％含有するニッケル−亜
鉛浴に浸漬して溶融ニッケル−亜鉛めっきを施した後、
アルミニウム−亜鉛浴に浸漬して溶融めっきを施すとい
う方法を採っている。

〔作　用〕

請求項１記載の発明は、アルミニウム−亜鉛合金めっき
工程の前段階において、ζ層、６１層等の鉄−亜鉛合金
層は殆ど形成されないため、合金めっき品のめっき組織
はめっき浴そのそものを反映して安定したものとなる。

又、請求項２、請求項３及び請求項４の発明は、いずれ
もアルミニウム−亜鉛合金めっき工程の前段階において
、ニッケル皮膜又はニッケル−亜鉛めっきを施すので、
ζ層、δ１層等の不均一発達が抑制され、この結果、安
定しためっき組織か得られる。

〔実施例１〕 以下、請求項１記載の発明を具体化した実施例１を説明
する。

この実施例１においては、第一工程として、被めっき物
の表面に対し、浴組成ＺｎＣｌ２７０ｇ／　１　：　Ｎ
Ｈ４Ｃ１１８０ｇ／　１、浴温度３０°Ｃ１電流密度５
Ａ／ｄｍ２、電圧４Ｖ、ｐＨ４，５〜４．８の条件によ
り、電気亜鉛めっきを行い、亜鉛めっき層を形成した。

この第一工程において、第１図に示すように、被めっき
物の表面に対し安定した亜鉛めっき層が形成された。

次に、第二工程として、前述した電気亜鉛めっきの表面
に対し、溶湯金属に対する濡れ性を改善するため、浴組
成ＺｎＣｌｚ　５０ｇ／ｌ　：ＮＨ４Ｃｌ８０ｇ／ｌ、
浴温度８０℃の条件下で６０秒間浸漬してフラックス処
理を施し、被めっき物の表面にＺ　ｎ　ＣＩ　ｔ　　・
３ＮＨ４Ｃ１を主体とした複塩皮膜を形成した。

さらに、第三工程として、浴組成５．５％Ａｌ−Ｚｎ、
浴温度４３０℃の条件下で６０秒間浸漬して溶融めっき
を施す。

この第三工程において、第２図に示すように、被めっき
物の表面に対し、該表面側にＦｅ−Ａｔ−Ｚｎ合金層、
その上部に厚いＡｌ−Ｚｎ共晶層を主体とする安定した
めっき層が形成された。

〔実施例２〕 次に、請求項２記載の発明を具体化した実施例２を説明
する。

この実施例では、第一工程として、被めっき物の表面に
対し、浴温度９５℃、処理時間３０分の条件で、無電解
ニッケルめっきを行い、ニッケルめっき層を形成した。

この第一工程において、第３図に示すように、被めっき
物の表面に対し安定しためっき層が形成された。

次に、第二工程として、浴組成ＺｎＣｌ２５０ｇ／　１
　：　ＮＨ４Ｃ１８０ｇ／　Ｉ　、浴温度８０℃の条件
下で６０秒間浸漬してフラックス処理を施し、被めっき
物の表面にＺｎＣｌｚ　　・３ＮＨ４Ｃ１を主体とした
複塩皮膜を形成した。

さらに、第三工程として、浴組成９９％Ｚｎ。

浴温度４７５℃、浸漬時間９０秒の条件下で、溶融亜鉛
めっきを行った。

この第三工程において、第４図に示すように、被めっき
物の表面に対し安定したζ層が形成され、その表面に、
Ｎｉ−Ｚｎ合金と、純亜鉛との安定した混合層が形成さ
れた。

最後に、第四工程として、浴組成５５％Ａｌ−Ｚｎ、浴
温度６００℃、浸漬時間４５秒の条件下で被めっき物の
表面にＡｌ−Ｚｎ合金めっきを行った。

この第四工程において、第５図に示すように、被めっき
物の表面に対し白色部７（ＡＩを多く含んだＡｌ−Ｚｎ
合金）と、黒色部８　（Ｚｎを多く含んだＡｌ−Ｚｎ−
８ｉ合金）か安定して形成された。

〔実施例３〕 次に、請求項３記載の発明を具体化した実施例３を説明
する。

この実施例では第一工程として、被めっき物の表面に対
し、浴組成Ｎ　ｉＣ１２１５０ｇ／　１、浴温度９０°
Ｃの条件下で、６０秒間浸漬してフラックス処理を行な
った。

次に、第二工程として、浴組成９９％Ｚｎ、浴温度４６
０℃、浸漬時間６０秒の条件下で、溶融亜鉛めっきを行
った。

この第二工程により第６図に示すように被めっき物の表
面に対し、安定したζ層及びη層よりなるめっき層が形
成された。

さらに、第三工程として、浴組成５％Ａｔ−Ｚｎ、浴温
度４４５°Ｃの条件下で、９０秒間浸漬して、Ａｌ−Ｚ
ｎ合金めっきを行った。

この第三工程により第７図に示すように、被めっき物の
界面から順に横方向に帯状に明確に区分された安定した
６１層、ζ層−Ｆｅ２Ａ１５合金層、Ａｌ−Ｚｎ共晶層
が形成された。

〔実施例４〕 次に、請求項４記載の発明を具体化した実施例４を説明
する。

この実施例では、第一工程として、被めっき物表面に対
して、浴組成ＺｎＣｌ２５０ｇ／ｌ　：ＮＨ４Ｃ１８０
ｇ／　１、浴温度８０℃、浸漬時間６０秒の条件下で、
フラックス処理を行なう。

次に、第二工程として、浴組成０．５％Ｎｉ〜Ｚｎ、浴
温度４８０°Ｃ１浸漬時間６０秒の条件下で、溶融Ｎｉ
−Ｚｎ合金めっきを行った。

この第二工程により、第８図に示すように、被めっき物
の表面に対し、殆ど同レベルに成長したζ層、Ｚｎ−Ｎ
ｉ合金層、及びη層が安定して形成された。

さらに、第三工程として、浴組成５５％Ａｌ−Ｚｎ、浴
温度６４０°Ｃ１浸漬時間３０秒の条件下で被めっき物
の表面にＡｌ−Ｚｎ合金めっきを行った。

この第三工程により、第９図に示すように、被めっき物
の表面に対し、Ｆｅ−３１−ＡＩ−Ｚｎ合金層１３、Ａ
Ｉのリッチ層１４、及びＺｎのリッチ層１５よりなる殆
ど単層と言える安定しためっき組織の形成が確認された
。

ところで、実施例Ｉは電気めっきをベースとするため膜
厚が３０μｍ以下の薄いめっき層の形成に適用し、実施
例２〜４は溶融めっきをベースとするため３０μｍ以上
の膜厚のめっき層を形成する場合に適用するのが望まし
い。

又、この発明の適用を受ける金物として、例示するなら
ば、次のようなものがある。

（１）ボルト、ナツト類、（２）架線金具類、（３）懸
垂金具類、（４）スプリング類、（５）＠製品類、（６
）ガードレール構成要素、（７）厨房機器類、（８）建
設用部材、（９）橋梁部材類、（１０）鉄塔部材類、（
１１）門扉類、（１２）サツシ類、 （１３）アンテナ支柱類、（１４）割りピン類、（１５
）亜鉛ダイカスト品、 （Ｉ６）自動車用鋼板、（１７）光反射枚用鋼板（１８
）熱反射板用鋼板、（１９）塗装下地用鋼板、（２０）
電柱類、（２１）貯水槽類、（２２）養殖用生簀類。

〔比較例、従来例及び実施例の対比〕

前述した従来例２と、この発明の実施例のめっき方法に
より得られた実施例１ａ、ｌｂ、２ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂと、比較例１，２とを対
比すると、次のようになった。

前記各実施例において、実施例１ａ、２ａ、３ａ、４ａ
はＡｌ−Ｚｎ合金めっきのＡＩが５％を示し、実施例１
ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂはＡＩが５５％を示す。

又、比較例１は被めっき物の表面に対し何ら対策を施さ
ないで電気亜鉛めっきを施したものである。比較例２は
被めっき物の表面に対し何ら対策を施さないで溶融亜鉛
めっきを施したものである。

塩水噴霧試験により赤錆発生時間を測定した結果、別表
のようになった。

（以下余白） 表　　　塩水噴霧試験−赤錆発生時間調査×−塩水噴霧
試験において、赤錆発生が認められたことを意味する。

〇−塩水噴霧試験において、赤錆発生が認められなかっ
たことを意味する。

表から明らかなように、実施例１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂ
、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、比較例１゜２及び従来例
２よりも赤錆が発生するまでの時間が長く、耐食性が向
上していることが判る。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、請求項１．記載の発明の実施例として、蒸着、イオン
ブレーティングあるいはスパッタリング等の気相めっき
方法により被めっき物の表面に亜鉛皮膜を形成してもよ
い。

又、請求項１記載の発明の実施例として、溶射めっき方
法を採用してもよい。この場合には被めっき物表面に酸
化亜鉛で被覆された亜鉛粒子が積層してめっきを形成す
るが、ｐＨをコントロールしたフラックス溶液中に浸漬
することにより、被覆している酸化亜鉛が除去されて金
属亜鉛が露出し、この結果金属亜鉛の濡れ性が改善され
るため、次の工程での溶融アルミニウム−亜鉛めっきの
実施が可能となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明は不めっきの発生を抑制
することができるとともに、めっき組織の安定化を図り
、耐食性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の発明の実施例１において被めっき物
の表面に電気亜鉛めっきを施しためっき組織の拡大説明
図、第２図は第１図の処理後、５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっ
きを施しためっき組織の拡大説明図、第３図は請求項２
の発明の実施例２において被めっき物の表面に無電解ニ
ッケルめっきを施しためっき組織の拡大説明図、第４図
は第３図の処理後、溶融亜鉛めっきを施しためっき組織
の拡大説明図、平第５図は第４図の処理後、５５％Ａｌ
−Ｚｎ合金めっきを施しためっき組織の拡大説明図、第
６図は請求項３の発明の実施例３において被めっき物の
表面にニッケル系フラックス処理を施しためっき組織の
拡大説明図、第８図は請求項４の発明の実施例４におい
てニッケル−亜鉛合金めっきを施しためっき組織の拡大
説明図、第７図は第６図の処理後、５％Ａｌ−Ｚｎ合金
めっきを施しためっき組織の拡大説明図、第９図は第８
図の処理後、５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっきを施しためっ
き組織の拡大説明図、第１Ｏ図は従来例において被めっ
き物の表面に溶融亜鉛めっきを施しためっき組織の拡大
説明図、第１１図は第１θ図の従来例の被めっき物の表
面に５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっきを施しためっき組織の
拡大説明図、第１２図及び第１３図はともに第１Ｏ図の
従来例の被めっき物の表面に５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき
を施しためっき組織の拡大説明図である。 特許出願人　日本亜鉛工業　株式会社 代理人　　　弁理士　恩１）博宣（ほか１名）第１１図 第１８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．被めっき物の表面に電気めっき方法、気相めっき方
   法又は溶射めっき方法等によって、亜鉛被覆を形成した
   後、ＺｎＣｌ＿２−ＮＨ＿４Ｃｌ系フラックス処理を施
   し、次いでアルミニウム−亜鉛浴に浸漬して溶融めっき
   を施すことを特徴とするアルミニウム−亜鉛合金めっき
   方法。
2. ２．被めっき物の表面に無電解ニッケルめっき法によっ
   てニッケル皮膜を形成した後、ＺｎＣｌ＿２−ＮＨ＿４
   Ｃｌ系フラックス処理を施し、次いで溶融亜鉛めっきを
   施し、さらに、アルミニウム−亜鉛浴に浸漬して溶融め
   っきを施すことを特徴とするアルミニウム−亜鉛合金め
   っき方法。
3. ３．被めっき物の表面にニッケル塩フラックス処理を施
   した後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで、アルミニウム
   −亜鉛浴に浸漬して溶融めっきを施すことを特徴とする
   アルミニウム−亜鉛合金めっき方法。
4. ４．被めっき物の表面にＺｎＣｌ＿２−ＮＨ＿４Ｃｌ系
   フラックス処理を施し、次いでニッケルを０．０１５％
   〜２％含有するニッケル−亜鉛浴に浸漬して溶融ニッケ
   ル−亜鉛めっきを施した後、アルミニウム−亜鉛浴に浸
   漬して溶融めっきを施すことを特徴とするアルミニウム
   −亜鉛合金めっき方法。