JPH0472047A - アルミニウム・亜鉛合金溶融めっき被覆物及びアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方法 - Google Patents

アルミニウム・亜鉛合金溶融めっき被覆物及びアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方法

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JPH0472047A
JPH0472047A JP2184455A JP18445590A JPH0472047A JP H0472047 A JPH0472047 A JP H0472047A JP 2184455 A JP2184455 A JP 2184455A JP 18445590 A JP18445590 A JP 18445590A JP H0472047 A JPH0472047 A JP H0472047A
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田川 義和
Masanori Takeda
竹田 正憲
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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1 本発明は、鉄鋼材料に高耐食性を有するアルミニウム・
亜鉛合金めっ外被覆をしたアルミニウム・亜鉛合金溶融
めっき被覆物及びアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方
法に関する。
[従来の技術1 従来にあっては、鉄鋼材料の防食に対しては溶融亜鉛め
っきが一般的に行なわれている。近年、塩害、酸性雨等
の問題から高耐食性の要求が仝々強くなってきている。
高耐食性を付与する手段としてアルミニウム・亜鉛合金
めっき被覆をしだ製品が開発され、亜鉛鉄板よりも高耐
食性を有することが知られている。
[発明が解決しようとする課題j しかしながら、構造物及びその部材については未だ溶融
亜鉛めっき被覆物が一般的であり、適用用途、例えば海
岸等塩害発生地域においては高耐食性を有するアルミニ
ウム・亜鉛合金めっき被覆物の適用が要望されている。
ところで、鉄鋼材料(I)物を含む)表面に大気中でア
ルミニウム・亜鉛合金めっきを行う場合、溶融亜鉛めっ
きと同様にして行うが、前処理で用いるブランクスとし
て通常溶融亜鉛めっき等で用いられている塩化亜鉛及び
塩化アンモニウムを用いるとアルミニウムと反応してブ
ランクスを破壊し、良好なめっきが得られないものであ
る。これは、特に、溶融アルミニウム・亜鉛合′に浴中
のアルミニウムの含有量が多い場合に顕著である。一方
、合金めっき被覆においてはアルミニウムの含有量が多
い程耐食性が良いものであり、このため、特殊なブラン
クスの開発が臨まれているのであるが、最適なブランク
スは未だ開発されていないのが現状である。また、アル
ミニウムの含有量が多い程上記のように耐食性が良くな
るが、反面、アルミニウムは鉄に対する犠牲防食効果が
ないのでアルミニウムの含有量が多いほど傷がつくと傷
付き部分から下の鉄が腐食しやすいという問題がある。
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したもので
あって、その目的とするところは、溶融アルミニウム・
亜鉛合金浴のアルミニウムの含有量を大きくでき、更に
、最外層においでは、更にアルミニウムのリッチな層を
形成して高耐食性を有シ、また、最外層□より内側の層
はアルミニウムの含有率を最外層よりも少なくすること
で亜鉛の含有率を高めて鉄に対する犠牲防食効果を発揮
させるようにするアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき被
覆物及びアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方法を提供
するにある。
[課題を解決するための手段1 上記目的を達成するため本発明アルミニウム・亜鉛合金
溶融めっき被覆物は、被めっき物1上にアルミニウム・
亜鉛合金めっき層2を形成し、このアルミニウム・亜鉛
合金めっき層2の最外層3にアルミニウム・亜鉛合金め
っき層2のアルミニウムの含有率よりも高いアルミニウ
ム含有率となったアルミニウムのり7チな層を形成して
成ることを特徴とするものである。
また、アルミニウム・亜鉛合金めっき層2の下層がアル
ミニウム・鉄・亜鉛の合金層3であるのが好ましい。
更に、本発明のアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方法
は、被めっき物を溶融亜鉛浴に浸漬し、被めっき物を溶
融亜鉛浴から取り出した後、溶融アルミニウム・亜鉛合
金浴に浸漬し、溶融アルミニウム・亜鉛合金浴から引き
上げた被めっき物1を冷却してアルミニウム・亜鉛合金
めっき層2を形成するに当たり、約450℃〜500℃
まで急冷してアルミニウム・亜鉛合金めっき層2の最外
層3にアルミニウムのリッチな層を形成し、その後上記
冷却速度よりも緩い冷却速度で冷却して最外層3より内
部のアルミニウム・亜鉛合金めっき層2を凝固形成する
ことを特徴とするものである。
[作用1 しかして、被めっき物1上にアルミニウム・亜鉛合金め
っき層2を形成し、このアルミニウム・亜鉛合金めっき
層2の最外層3にアルミニウム・亜鉛合金めっき層2の
アルミニウムの含有率よりも高いアルミニウム含有率と
なったアルミニウムのリッチな層を形成することで、最
外層3のアルミニウムのリッチな層により高耐食性が得
られ、また、最外層3より内側のアルミニウム・亜鉛合
金めっき層2においては最外層3よりもアルミニウムの
含有率を低くすることで亜鉛の含有率を高め、このこと
によりアルミニウムの鉄素地に討する犠牲防食がない点
を亜鉛の含有率を最外層3よQも高rhたアルミニウム
・亜鉛合金層により鉄素地に対する犠牲防食が得られる
ものである。
また、めっきに当たっては、被めっき物1を溶融亜鉛浴
に浸漬し、被めっき物1を溶融亜鉛浴から取り出した後
、溶融アルミニウム・亜鉛合金浴に浸漬することで溶融
亜鉛浴で得られるめっき層は次のアルミニウム・亜鉛合
金浴中のアルミニウムが鉄・亜鉛合金層に拡散し、鉄と
選択的に反応して鉄・アルミニウム合金層を形成するこ
とにより、アルミニウム・亜鉛合金めっき層の新たな合
金層が置換形成できる。しがも、溶融アルミニウム・亜
鉛合金浴から引き上げた被めっき物1を冷却するに当た
り、約450“0〜500℃まで急冷することで、約4
50°C〜500°Cまでの急冷によりアルミニウムが
凝固点より低くなって急速に凝固し、この時亜鉛は未だ
溶融状態なのでアルミニウムが固まるにしたがって下方
に押しやられ、この結果最外層にアルミニウムのリッチ
な最外層3を形成できるものである。
以下本発明の詳細な説明する。
第1図にはアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき被覆物の
概略断面図が示しである。本発明にあっては、被めっき
物は鉄鋼材料(II物を含む)である。
そして、鋼板の場合、例えば厚みは2.3〜16Iの範
囲のものが採用される。 この被めっき物がまず一般の
溶融亜鉛めっきと同様にして脱脂−水洗−酸洗−水洗−
7ラツクス処理と前処理されて溶融亜鉛浴に浸漬される
。脱脂は、NaOH又はNaOH+Naz0 ・2Si
o、、 ・nH2Oの水溶液に浸漬(油脂分の落ちが悪
い場合は電解付与)し、水洗して行う。7ラツクス処理
は、塩化亜鉛と塩化アンモニウムの混合液で処理される
。フラックス処理した後は、被めっき物は予熱されてフ
ラックスが乾燥される。予熱温度は150℃〜300°
C1好ましくは200℃〜250℃である。この予熱に
より被めっき物に付着したフラックスの水分を蒸発させ
ると共に次のめっきを行うようにする。尚、予熱温度が
300℃を越えると7ラツクスが破壊して被めっき物が
酸化してしまう。
溶融亜鉛浴は450℃〜600“Cであり、−船釣に行
なわれるめっき温度(440℃〜480°C)よりも相
当高(、これによりめっき層全体に鉄・亜鉛合金層が形
成されることになるにの溶融亜鉛浴の温度は薄(て均質
な鉄・亜鉛合金層を形成させるためには、好ましくは5
00℃〜560“Cである。浸漬時間は10秒〜5分で
ある。すなわち、小物とが薄物の場合は10秒程度であ
り、厚物では180秒、大型加工品にあっては5分位で
ある。
次に、溶融亜鉛浴から取り出した被めっき物は、溶融ア
ルミニウム・亜鉛合金浴に浸漬される。この場合、被め
っき物を溶融亜鉛浴から取り出した後、直ちに、即ち、
被めっき物の温度が大きく低下しないで、且つ表面の鉄
・亜鉛合金層の外側の純亜鉛層が酸化しない開に、溶融
アルミニウム・亜鉛合金浴に浸漬するのが、作業性を向
上させるためにも好ましい。もちろん、溶融亜鉛めっき
後、−度冷却された後に被めっき物を、溶融アルミニウ
ム・亜鉛合′に俗に浸漬してもよいが、この場合にはめ
っき層が厚くなり、その合金層も厚くなり、不均質とな
って、表面層も品質的;こ不安定になる恐れがある。溶
融アルミニウム・亜鉛合金浴は約50〜60重量%のア
ルミニウムを含有しており、そのめっき温度はアルミニ
ツム含有量に対応させて600℃〜650℃である。即
ち、アルミニウム・亜鉛合金はアルミニウム含有量によ
り融点が変わるものであり、例えば50%アルミニウム
は570°C155%フルミニウAは590℃、60%
アルミニウムは600“Cであり、めっき温度は通常こ
れら融点よりも30°C〜50℃高温″C実施される。
又、この溶融アルミニウム・亜鉛合金浴には0.5〜3
.0重量%のシリコン(Sl)が含まれており、このシ
リフンにより合金層の成長の抑制及びめっき密着性の向
上がもたらされる。シリコンの代わりにマグネシウム(
Mg)を0.1〜3゜0重量%、好ましくは0.1〜2
.0:l量%添加してもよい。浸漬時間は10秒〜5分
である。即ち、小物とが薄物の場合は10秒程度であり
、厚物では180秒、大型加工品にあっては5分位であ
る。
浸漬時間が短いとめっき組織が不均質となり、逆に氏す
ぎると、合金層が厚くなり、めっき層の表層の厚みが小
さくなって耐食性が低下する。
このように溶融亜鉛めっ島を施した被めっき物1を溶融
アルミニウム・亜鉛合金浴に浸漬した後、溶融アルミニ
ウム・亜鉛合金浴から引き上げた被めっぎ物1を冷却し
てアルミニウム・亜鉛合金めっき層2を形成するのであ
るが、本発明においてはこの冷却に当たり、約450℃
〜500℃まで急冷して最外層3にアルミニウムのリッ
チな層を形成するのである。つまり、溶融アルミニウム
・亜鉛合金浴から引き上げた状態の600℃〜650℃
から約450℃〜500℃に急冷するとアルミニウムが
凝固点より低くなるので凝固するが、この時、急冷によ
り凝固するアルミニウムと溶融状態の亜鉛とが分離し、
アルミニウムが凝固するにしたがって亜鉛が下に押やら
れる(表層からアルミニウムが固まっていくので亜鉛の
逃げ場が無くなって亜鉛は下に押しやられる)。この結
果、最外層3にはアルミニウムのリッチな層が形成され
ることになる。ここで、急冷の方法としては色々考えら
れるが、素早く行うことが必要であるため、エアーブロ
ーとともに水噴霧を付加することが良好である。冷却速
度としては3℃/see以上、好ましくは5℃/see
以上とする。上記のように約450℃〜500℃に急冷
してアルミニウムのリッチな最外層3を形成したのち、
上記冷却速度よりもゆっくりした冷却速度(例えば2℃
/see以下)で約300℃程度まで冷却する。このゆ
っくりした冷却速度で冷却することで、上記アルミニウ
ムのリッチな最外層3の下に亜鉛に冨むアルミニウム・
亜鉛合金めっき層2が形成される。ところで、被めっき
物である鉄素地のめっき層である鉄・亜鉛合金層(すな
わち最下部層)はアルミニウムの拡散速度が大で、また
アルミニウムと鉄との親和力が大(反応速度が大きい)
であることから、合金化反応により形成された若干の亜
鉛を含むアルミニウム・鉄・亜鉛の合金層が形成される
ことになる。
この場合、アルミニウムの拡散及び過度の合金反応を防
ぐために合金めっき浴にシリコンを添加することが有効
である。このようにシリコンを添加した場合、上記波め
っき物である鉄素地の上に形成される合金層はアルミニ
ウム・鉄・亜鉛・シリコンの合金層4となる。上記合金
層4は耐食性が高く上層のアルミニウム・亜鉛合金めっ
き層2に対して電位は責であり、合金層4への腐食の進
行は抑制される。ところで、約300℃まで冷却すると
、めっき層は全体として凝固するので、その後は常温ま
で急冷するものであり、このように急冷することで作業
時間を短縮することができる。
300℃以下において急冷しても、すでにめっき層が凝
固しているので急冷の影響を受けないものであって、急
冷しても支障がない。第2図に本発明のめっき層の温度
と冷却時間との関係を示すグラフが示しである。
本発明は亜鉛めっき、アルミニウム・亜鉛合金めっきと
いういわゆる二段階めっき方法であるが、得られたアル
ミニウム・亜鉛合金めつき製品は最外層3にアルミニウ
ムのリッチな層が形成されているので、商耐食性に優れ
、また、中間層が亜鉛に冨んだアルミニウム・亜鉛合金
めっき層2であることで、アルミニウムによる耐2食性
の向上とともに亜鉛による犠牲防食効果に優れ、更に、
最下層の合金層4は耐食性が高くアルミニウム・亜鉛合
金めっき層2に対して電位は責であり、合金層4への腐
食の進行は抑制されるものである。
次に本発明の詳細な説明する。
(天施例1) 被めっき物として厚み2.3a+m、幅50III11
.長さ100III11の圧延鋼板を用い、前処理とし
て通常の亜鉛めっきにおいて行なわれている脱脂−水洗
−酸洗−水洗−7ラツクス処理(塩化亜鉛と塩化アンモ
ニウムの水溶液)を行った後、予熱装置で7ラフクスを
乾燥させ、被めっき物を約150℃〜200°Cに予熱
した。
次いで、被めっき物を溶融亜鉛めっき浴470℃に60
sec浸漬した。
この後、被めっき物を取り出して615℃に調整した5
5重量%アルミニウム、43.4重量%亜鉛、1.6重
量%シリコンの溶融アルミニウム・亜鉛合金浴に60s
ec浸漬した。
その後、被めっき物を取り出して水冷(水中浸漬)によ
り480℃まで5℃/seeの冷却速度で急冷し、48
0℃となった時点でエアブロ−による空冷に切り替えて
300℃まで2℃/secで緩やかに冷却し、300℃
となった時点で水冷により常温まで急冷した。
(実施例2) 被めっき物として厚み91、幅501.長さ100wL
11の圧延鋼板を用い、前処理として通常の亜鉛めっき
において行なわれている脱脂−水洗−酸洗−水洗−7ラ
フクス処理(塩化亜鉛と塩化アンモニウムの水溶液)を
行った後、予熱装置で7ラフクスを乾燥させ、被めっぎ
物を約150°C〜200℃に予熱した。
次いで、被めっき物を溶融亜鉛めつき浴470゛Cに6
0sec浸漬した・ この後、被めっき物を取り出して630°Ct:*整し
た55重量%アルミニウム、43.4重量%亜鉛、1.
6重量%シリコンの溶融アルミニウム・亜鉛合金浴に6
0 sec浸漬した。
その後、被めっき物を晟り出して水噴霧(ウォータスプ
レー)により480℃まで5℃/seeの冷却速度で急
冷し、480 ’Cとなった時点でエアブロ−による空
冷に切り替えて300℃まで2℃/sec″C″緩やか
に冷却し、300℃となった時点で水冷により常温まで
急冷した。
(比較例) 被めっき物として厚み9−1幅50−1長さ100曽−
の圧延鋼板を用い、前処理として通常の亜鉛めっきにお
いて行なわれている脱脂−水洗−酸洗−水洗−7ラフク
ス処理(塩化亜鉛と塩化アンモニウムの水溶液)を行っ
た後、予熱装置で7ランクスを乾燥させ、被めっき物を
約150℃〜200℃に予熱した。
次いで、被めっき物を溶融亜鉛めっき浴470゛Cに6
0sec浸漬した。
この後、被めっき物を取り出して615℃に調すした5
5重量%アルミニウム、43.4重j1%亜鉛、1.6
重1%シリコンの溶融アルミニウム・亜鉛合金浴に60
sec浸漬した。
その後、被めっき物を取り出して空冷により370°C
まで2℃/seeの冷却速度で緩い冷却を行い、その後
、水冷により常温まで急冷した。
上記実施例1におけるめっき周断面をEPMAにより線
分析した結果を第3図に示し、実施例2おけるめっき周
断面をEPMAにより線分析した結果を第4図に示し、
比較例におけるめっき周断面をEPMAにより線分析し
た結果を第5図に示す。この第3図乃至第5図から明ら
かなように、実施例1及び実施例2においてはアルミニ
ウム・鉄・亜鉛・シリコンの合金層4である下層とアル
ミニウム・亜鉛めっき層2の申開層とアルミニウムがリ
ッチな層となった最外層3との3層構造になっているが
、比較例のものは申開層がなくてアルミニウム・鉄・亜
鉛・シリコンの合金層4である下層とアルミニウム・亜
鉛合金めっき層2である最外層との2層によりめっき層
が形成されている二とが判明する。ここで、実施例1に
おいては下層は58μ、中間層は70μ、最外層は20
μであり、全体のめっき厚は148μである。そして最
外層においてはアルミニウムが60%、亜鉛が32%で
アルミニウム:亜鉛=1.88:1であって、アルミニ
ウムがリッチであることが判る。また、実施例2におい
ては下層は28μ、中間層は17μ、最外層は10μで
あり、全体のめっ−き厚は55μである。そして、最外
層においてはアルミニウムが58%、亜鉛が32%でア
ルミニウム:亜鉛=1.81:1であって、アルミニウ
ムがリッチであることが判る。また、比較例においては
下層は28μであり最外層が44μであり、全体のめっ
き厚は72μである。そして最外層においてはアルミニ
ウムが51%、亜鉛が43%でアルミニウム:亜鉛=1
.19:1であって、実施例1や実施例2にくらべて亜
鉛に対してアルミニウムが特にリッチであるとは言えな
いことが判る。
[発明の効果] 以上のように本発明の綱求項1記載のアルミニウム・亜
鉛合金溶融めっき被覆物においては、被めっき物上にア
ルミニウム・亜鉛合金めっき層を形成し、二のアルミニ
ウム・亜鉛合金めつぎ層の最外層にアルミニウム・亜鉛
合金めっき層のアルミニウムの含有率よりも高いアルミ
ニウム含有率となったアルミニウムのリッチな層を形成
しであるので、最外層のアルミニウムのリッチな層によ
り高耐負性が得られ、また、最外層の内側のアルミニウ
ム・亜鉛合金めつき層は最外層に比べてアルミニウムの
含有量が少なくてその分亜鉛の量が相対的に多くなり、
この結果、アルミニウムがリッチな最外層の内側に存在
するアルミニウム・亜鉛合金めっき層によりアルミニウ
ムの鉄素地に対する犠牲防食がない点を亜鉛を含有した
アルミニウム・亜鉛合金めっき層により補って鉄素地に
対する犠牲防食効果が得られるものであり、このように
高耐食性及び鉄素地に対する犠牲防食性に優れたアルミ
ニウム・亜鉛合金めっき被覆物を提供することができる
ものである。
また、請求項2記載の発明においては、アルミニウム・
亜鉛合金めっき層の下層がアルミニウム・鉄・亜鉛の合
金層であるため、下層は耐食性が高く上層のアルミニウ
ム・亜鉛合金めっき層に対して電位は責であり、下層へ
の膚食の進行は抑制されるものである。
また、請求項3記載の発明においては、被めっき物を溶
融亜鉛浴に浸漬し、被めっき物を溶融亜鉛浴から取り出
した後、溶融アルミニウム・亜鉛合金浴に浸漬し、溶融
アルミニウム・亜鉛合金浴から引き上げた被めっき物を
冷却してアルミニウム・亜鉛合金めっき層を形成するに
当たり、約450℃〜500℃まで急冷してアルミニウ
ム・亜鉛合金めっき層の最外層にアルミニウムのリッチ
な層を形成し、その後上記冷却速度よりも緩い冷却速度
で冷却して最外層より内部のアルミニウム・亜鉛合金め
っき層を凝固形成するので、めっき方法が、被めっき物
を溶融亜鉛浴でめっきした後、溶融アルミニウム・亜鉛
合金浴でめっきすると苫う2ステツプによるめっき法と
なり、7ラツクスとして従来から常用されている亜鉛め
っきをする際の7ラツクスを使用でき、アルミニウムの
含有量の大きい高耐食性のアルミニウム・亜鉛合金めっ
き被覆物を得ることができるものであり、また、溶融亜
鉛浴で得られるめっき層は次にアルミニウム・亜鉛合金
浴中のアルミニウムが鉄・亜鉛合金層に拡散し、鉄と選
択的に反応して鉄・アルミニウム合金層を形成すること
により、アルミニウム・亜鉛合金めっき層に新たな合金
層が置換形成できるものであり、しかも溶融アルミニウ
ム・亜鉛合金浴から引き上げた被めっき物を冷却するに
当たり、約450〜500℃まで急冷することで、アル
ミニウムが凝固点より低くなって急激に凝固するが、こ
の時亜鉛は未だ溶融状態なのでアルミニウムが固まるに
したがって下方に押しやられ、この結果最外層にアルミ
ニウムのリッチな層が形成され、より最外層が耐食性に
優れたアルミニウム・亜鉛合金めっき被覆物を簡単に得
ることができるものであり、しかも、この場合、最外層
のアルミニウムが凝固する際に下方に亜鉛が押しやられ
ることで中間層のアルミニウム・亜鉛は亜鉛の量が増え
、鉄素地の犠牲防食効果が優れたものを簡単に得ること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の断面図、#S2図は本発明のめっき層
の温度と冷却時間との関係を示すグラフ、第3図は本発
明のアルミニウム・亜鉛合金めっき被覆物の実施例1に
おけるめっき層の断面のEPMAによる線分析を示すグ
ラフ、第4図は同上のアルミニウム・亜鉛合金めっき被
覆物の実施例2におけるめっき層の断面のEPMAによ
る線分析を示すグラフ、第5図はアルミニウム・亜鉛合
金めっき被覆物の比較例におけるめっき層の断面のEP
MAによる線分析を示すグラフであって、1は被めっき
物、2はアルミニウム・亜鉛合金めっき層、3は最外層
、4は合金層である。 代理人 弁理士 石 1)艮 七 第2図 一時間(sec) 手続補正書く自発) 平成2年9月8日ペ一

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被めっき物上にアルミニウム・亜鉛合金めっき層
    を形成し、このアルミニウム・亜鉛合金めっき層の最外
    層にアルミニウム・亜鉛合金めっき層のアルミニウムの
    含有率よりも高いアルミニウム含有率となったアルミニ
    ウムのリッチな層を形成して成ることを特徴とするアル
    ミニウム・亜鉛合金溶融めっき被覆物。
  2. (2)アルミニウム・亜鉛合金めっき層の下層がアルミ
    ニウム・鉄・亜鉛の合金層であることを特徴とする請求
    項1記載のアルミニウム・亜鉛合金めっき被覆物。
  3. (3)被めっき物を溶融亜鉛浴に浸漬し、被めっき物を
    溶融亜鉛浴から取り出した後、溶融アルミニウム・亜鉛
    合金浴に浸漬し、溶融アルミニウム・亜鉛合金浴から引
    き上げた被めっき物を冷却しでアルミニウム・亜鉛合金
    めっき層を形成するに当たり、約450℃〜500℃ま
    で急冷してアルミニウム・亜鉛合金めっき層の最外層に
    アルミニウムのリッチな層を形成し、その後上記冷却速
    度よりも緩い冷却速度で冷却して最外層より内部のアル
    ミニウム・亜鉛合金めっき層を凝固形成することを特徴
    とするアルミニウム・亜鉛合金溶融めっき方法。
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Cited By (3)

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