JPH05195179A

JPH05195179A - 溶融亜鉛合金めっき方法

Info

Publication number: JPH05195179A
Application number: JP667292A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakajima; 中島　　隆
Original assignee: Fuji Industrial Co Ltd; Fuji Kogyo KK
Current assignee: Fuji Industrial Co Ltd; Fuji Kogyo KK
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴からな
る単独めっき浴で、直接、溶融アルミニウム−亜鉛合金
めっきが行えると共に、作業管理や作業環境上の問題が
少なく、比較的安価で経済的なフラックス液を用いる溶
融亜鉛合金めっき方法の提供を目的とする【構成】フラックス液として、重量比で、0.5 〜90.0
％のＭｎＣｌ₂・４Ｈ ₂ Ｏ、3.5 〜49.5％のＺｎＣ
ｌ₂、0.5 〜20.0％のＳｎＣｌ₂、1.0 〜10.0％のＨＣ
ＯＯＫ及び0.5 〜20.0％のＨＣｌの混合比からなるフラ
ックスの１５〜５０重量％水溶液を、また、前記フラッ
クスとして、特に、13.5〜61.5％のＭｎＣｌ ₂・４Ｈ₂
Ｏ、19.0〜43.0％のＺｎＣｌ₂、1.5 〜17.5％のＳｎＣ
ｌ₂、4.0 〜9.0 ％のＨＣＯＯＫ及び2.0 〜17.5％のＨ
Ｃｌの混合比からなるものを用いる溶融アルミニウム−
亜鉛合金めっき方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム−亜鉛合金
の単独浴による一般鉄鋼材料用の溶融めっき方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】３〜１０％のアルミニウムを含む亜鉛合
金浴による溶融亜鉛合金めっき品は、従来の一般溶融亜
鉛めっき品の場合に比べて、皮膜は薄いながらもすぐれ
た耐食性を有することが知られている。

【０００３】しかし、このようなアルミニウムを含む溶
融亜鉛合金めっきを施す場合、従来の溶融亜鉛めっき方
法で用いられている塩化亜鉛と塩化アンモニウムとの混
合フラックスを使用すると、この混合フラックス中の塩
素とめっき浴中のアルミニウムとの反応によって揮発性
の塩化アルミニウムが生成し易く、フラックス本来の作
用である鋼素材表面の清浄化作用や活性化作用が妨げら
れ、めっきの際、不めっきやピンホールあるいは突起等
の外観不良を生じるという問題があった。

【０００４】このため、このアルミニウム−亜鉛合金の
単独浴による溶融アルミニウム−亜鉛合金めっきは、フ
ラックスを使用しないガス還元法による鋼帯や鋼線の連
続溶融めっき工場において採用されているに過ぎず、一
般溶融めっき工場においては、鋼素材に下地として通常
の溶融亜鉛めっきを施した後、溶融アルミニウム−亜鉛
合金めっきを施すという所謂２浴めっき方法によらざる
を得ない状況にある。

【０００５】また、このような２浴めっき方法では、作
業工程が多く、そのための設備を必要とし、製造コスト
が高くなることから、特に一般鉄鋼材料を対象としてア
ルミニウム−亜鉛合金単独浴による溶融めっきを行うた
めのフラックスの開発が行われている。例えば、特公昭
６４−５１１０号、特開昭６０−１２５３６１号、特開
平１−２８３３５３号及び特開平３−１００１５１号の
各公報にその技術が開示されている。

【０００６】これらの技術におけるフラックスは、総括
すれば、塩化アンモニウムを含まないか、または、その
作用を制御する形で、(a)塩化亜鉛及び／又は塩化第一
すずその他の低融点金属塩化物、(b)アルカリ金属元
素、又はアルカリ土金属元素の塩化物、弗化物又は珪弗
化物、(c)有機物のアルカリ金属塩を組み合わせたもの
で、特に、めっき性の点から塩化亜鉛と共に塩化第一す
ずを含有するフラックスが注目されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で開発されたフラックスを用いる溶融亜鉛合金めっき方
法においては、フラックス中の塩化第一すずや有機物の
アンモニウム塩等の薬剤が高価であるという問題があ
り、また、再生鋼材をも含む各種のめっき用鋼素材に応
じて、フラックス処理後の乾燥温度を変えるか、若しく
は乾燥温度を例えば１８０℃以上に高くしなければなら
ない場合があった。さらに、フラックス液の老化や変色
等に係る液管理や発煙等に係る作業環境等の作業上の問
題があり、必ずしも実用的なものとは言えない状況にあ
る。

【０００８】従って、本発明の目的とするところは、上
記の状況に鑑み、一般溶融めっき工場において、一般鉄
鋼材料を対象としたアルミニウム−亜鉛合金の単独浴に
よる溶融めっきが可能で、乾燥温度の調整やフラックス
液管理等の作業上の問題や作業環境上の問題が少なくて
作業性がよく、且つ、経済的な溶融亜鉛合金めっき方法
の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、脱脂と酸洗とフラックス処理による前処
理を行った後、３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴に
よる鉄鋼材料の溶融めっきを行う方法において、前記フ
ラックス処理を、混合比が重量比で0.5 〜90.0％のＭｎ
Ｃｌ₂・４Ｈ₂ Ｏ、3.5 〜49.5％のＺｎＣｌ₂、0.5 〜
20.0％のＳｎＣｌ₂、1.0 〜10.0％のＨＣＯＯＫ及び0.
5 〜20.0％のＨＣｌからなるフラックスの１５〜５０重
量％水溶液によって行う溶融亜鉛合金めっき方法、ま
た、前記フラックスが重量比で13.5〜61.5％のＭｎＣｌ
₂・４Ｈ₂ Ｏ、19.0〜43.0％のＺｎＣｌ₂、1.5 〜17.5
％のＳｎＣｌ₂、4.0 〜9.0 ％のＨＣＯＯＫ及び2.0 〜
17.5％のＨＣｌという混合比からなる溶融亜鉛合金めっ
き方法を提案するものである。

【００１０】

【作用】本発明の溶融亜鉛合金めっき方法において
は、通常の溶融亜鉛めっき方法の場合と同様に、鋼素材
はアルカリ脱脂洗浄と酸洗とフラックス水溶液浸漬と加
熱乾燥とからなる前処理を行い、その後、４５０〜５２
０℃の３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴に浸漬して
めっきを行う。

【００１１】フラックスにおける塩化第一マンガンは塩
化第一マンガン４水和物（ＭｎＣｌ ₂・４Ｈ₂ Ｏ）の形
で添加するが、めっきを可能とする成分範囲は0.5 〜9
0.0重量％と広く、この範囲外ではピンホール等不めっ
き点を生じ易い。この塩化マンガンの添加により、塩化
亜鉛を低減でき、発煙も少なく抑えることができる。ま
た、塩化亜鉛に塩化第一すずを添加すると、フラックス
の濡れ広がり性及び溶融金属との濡れ易さを改善できる
ことは公知であるが、塩化第一すずは加水分解して、水
酸化物塩を生じ易く、この防止のために、少量の塩酸の
添加を必要とする。塩化第一マンガンは、塩化第一すず
による前記のフラックスの濡れ広がり性や溶融金属との
濡れ易さの改善効果を損なうことなくこれらの成分の使
用量を最小限にし、実用性の高いフラックスとする効果
がある。めっき付着性からのより好ましい成分範囲は0.
5 〜81.0重量％である。また、この塩化第一マンガンを
添加することにより、フラックス処理後の乾燥をさらに
早くすることができ、乾燥温度を低く抑えることができ
ると共に、半乾燥状態でのめっきも可能となる。さら
に、乾燥温度範囲を少なくとも８０〜１６０℃の範囲に
広くすることができるので、乾燥条件を厳しくすること
なく、また鋼素材の材質及び板厚に応じて乾燥温度を変
えることなく、めっき作業を行うことも可能となる。こ
の乾燥作業のための特に好ましい成分範囲は13.5〜61.5
重量％である。なお、フラックス液の色は塩化第一マン
ガンの添加量が約１２％よりばら赤色化してきて、増加
するに従って濃くなるが、めっきには支障がない。

【００１２】塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）の必要成分範囲は
3.5 〜49.5重量％であり、この範囲外、特に下限値以下
では不めっきを生じ易くなり、上限値以上では、発煙量
の増加や乾燥温度の上昇を招く。また、フラックス処理
後の鋼素材の乾燥温度を下げ、乾燥時間を短縮するため
のより好ましい成分範囲は8.0 〜49.5重量％である。ま
た、滑らかなめっきの外観が得られ、鋼素材の材質に影
響されずに乾燥作業ができる好ましい成分範囲は19.0〜
43.0重量％である。

【００１３】塩化第一すず（ＳｎＣｌ₂）は、亜鉛合金
めっきに対して、前記塩化第一マンガンと同様に活性的
な作用を有し、約0.5 重量％から効果を示す。また、他
の成分と比較してフラックスの融点を下げる効果が大き
いので、鋼素材の乾燥温度を下げる効果を示す。脱脂液
及び酸洗液の老化に伴い増加させる必要があるが、添加
量が約２０重量％以上に増加するとフラックス液が白濁
する。このスラックス液の白濁はフラックスのめっき性
に対する効果には特に支障はないが、フラックス液の管
理上好ましくないし、塩化第一すずが高価であることか
らも、好適範囲は0.5 〜20.0重量％、より好ましい範囲
は0.7 〜20.0重量％である。さらに、前記のように鋼素
材の材質に影響されずに乾燥作業を行うための成分範囲
は1.5 〜17.5重量％である。

【００１４】ぎ酸カリウム（ＨＣＯＯＫ）もまた、亜鉛
合金浴からのめっき性を向上させる成分であり、塩化第
一マンガンと共に鋼素材の乾燥温度を下げ、乾燥時間を
短くする効果を有する。また、めっきに際し、フラック
スの反応時間を短縮し、発煙量を減少させる効果を有す
る。反面、フラックス液を変色させるし、比較的高価で
もあるので、添加量の範囲は1.0 〜10.0重量％、より好
ましくは1.2 〜10.0重量％であり、上限値を越えても前
記効果は殆ど変わらない。また、鋼素材の材質に影響さ
れない乾燥作業のための成分範囲は4.0 〜9.0 重量％で
ある。

【００１５】塩酸（ＨＣｌ）は、前記のように塩化第一
すずの加水分解を抑え、フラックス液の老化を防止する
と共にフラックス液の白濁を抑止する等、フラックス液
の管理を容易にする効果がある。反面、添加量が多くな
るとフラックス処理中の発泡が多く、作業環境を悪くす
る。好適成分範囲は0.5 〜20.0重量％、より好ましくは
1.4 〜20.0重量％であるが、前記の鋼素材の材質に影響
されない乾燥作業のための成分範囲は2.0 〜17.5重量％
である。

【００１６】このフラックス水溶液は軽い洗浄液をも兼
ねるもので、１５重量％以下の低濃度の場合、材質によ
っては、めっきに際して不めっきを生じさせることがあ
り、一方、５０重量％以上の高濃度では、フラックス成
分が溶解し難くなり、また、めっきに際して鋼素材及び
亜鉛合金浴と過剰反応してドロス生成を増加させる場合
があり、コストアップになる。従って、本発明における
フラックス水溶液の好適濃度範囲は１５〜５０％であ
る。

【００１７】本発明は、塩化第一マンガン、塩化亜鉛、
塩化第一すず、ぎ酸カリウム及び塩酸を含むフラックス
水溶液を用いることにより、アルミウニム−亜鉛合金の
単独浴における溶融めっきを可能とするものであり、前
記した従来のフラックスにおいて主成分をなす塩化亜鉛
に比較して安価な塩化第一マンガンを主成分とすること
により、扱い易く、作業性よく、且つ、比較的高価な塩
化亜鉛、塩化第一すず及びぎ酸カリウムの添加量を抑え
たフラックスを用いた経済的なフラックス処理が可能と
なる。

【００１８】

【実施例】試験片として、ＪＩＳＧ３１４１に規定
する冷間圧延鋼板及び鋼帯（ＳＰＣＣ）に相当する材質
で、幅１００mm×長さ１００mm×厚さ3.2mmの寸法の鋼
素材を用意し、試験番号１〜１８として以下のような試
験を行った。

【００１９】苛性ソーダを主成分とし、これに無機塩を
添加した市販の脱脂洗浄剤（ヘンケル白水株式会社製、
Ｐ３ＭＯＶＥＮＴＡ１００）を水で希釈して濃度を１
０重量％とし、液温８０℃とした脱脂液中に、前記試験
片を約１０分間浸漬して脱脂を行った後、水温２０〜３
０℃の水道水で約１分間の水洗を行った。

【００２０】水洗後の試験片を濃度２０重量％で液温４
０℃の塩酸水溶液中に２〜５分間浸漬して酸洗を行い、
次いで水温２０〜３０℃の水道水で約１分間の水洗を行
った。

【００２１】前記水洗の後、直ちに濃度１５〜５０重量
％で液温６０〜８０℃のフラックス水溶液に約１分間浸
漬してフラックス処理を行った。用いたフラックスの組
成（混合比）及びその水溶液濃度を表１に記載した。

【００２２】フラックス液槽から引き上げた試験片は、
８０〜１６０℃の乾燥炉内で１〜１０分の熱風乾燥を行
った後、めっき処理に供した。

【００２３】前記めっき処理は、Ａｌ4.4 〜5.04重量％
で残部が実質的にＺｎの溶融めっき浴で行った。試験片
は、めっき浴温度４５０〜５２０℃で４０〜９０秒間の
浸漬めっきを行った後、約１分間空冷した。次いで、水
温２０〜５０℃の水槽で、0.2 〜0.6 ｍ／分の浸漬速度
で水冷処理を行った。

【００２４】以上のようにフラックス処理条件を変えて
溶融めっきを行ったが、何れの場合についてもフラック
ス液の白濁や発泡がみられず、また、試験番号１２〜１
７のものについては半乾燥状態であったが、支障なくめ
っきされた。さらに、めっき浴浸漬時の発煙の発生につ
いても気にならない程度に抑制されていた。

【００２５】各試験片については、めっき外観評価を行
い、その結果を表１に併記した。めっき外観評価は、不
めっき有無の目視による判定で行ったが、何れも記号○
で示したように、「不めっきなし」で良好状態であっ
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】また、試験片として、ＪＩＳＧ３１１
１に規定する再生鋼材（ＳＲＢ３８０）に相当する材
質で、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ６．０ｍｍ
（表２中Ｆ１），幅３８ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ
４．５ｍｍ（表２中Ｆ２）及び幅３８ｍｍ×長さ１００
ｍｍ×厚さ６．０ｍｍ（表２中Ｆ３）の寸法の鋼素材、
及びＪＩＳＧ３１０１に規定する一般構造用圧延
鋼材（ＳＳ４００）に相当する材質で、幅１００ｍｍ
×長さ１００ｍｍ×厚さ６．０ｍｍの寸法の鋼素材（表
２中ＳＳ）を用意し、試験番号１９〜２８として、前記
試験番号１〜１８の場合と同一の条件によってめっき処
理を行った。

【００２８】フラックス処理条件と得られた結果を表２
に示したが、これらの試験片のめっき外観は記号○で示
したように、「不めっきなし」の良好状態であり、ま
た、フラックス液の白濁もみられず、乾燥状態でめっき
されており、発煙量も抑制されていた。

【００２９】

【表２】

【００３０】前記実施例と同様の冷間圧延鋼板（ＳＰＣ
Ｃ）による幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ３．２
ｍｍの試験片を対象として、フラックス処理条件を本発
明の範囲外とし、他は実施例と同一条件とした場合につ
いて比較試験を行った。フラックス処理条件と、得られ
た外観評価結果を比較例として表３に示した。

【００３１】

【表３】

【００３２】フラックス中に塩化第一マンガンを除く４
成分について過不足のある試験番号２９〜３４の試験片
は、記号△で示したが、複数の「不めっき点」が見ら
れ、やや不良のめっき状態であった。

【００３３】塩化亜鉛、塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃ
ｌ）、塩化第一すず及び塩化第一マンガンを単味で含む
フラックスによる試験番号３７，３８，４０，４１及び
塩化亜鉛と塩化アンモンの混合フラックスによる試験番
号３９のものは、記号×で示したが、何れも不めっき部
分が５０％以上を占める「不めっき」で不良状態であっ
た。

【００３４】塩酸を欠き、他の４成分を満足する試験番
号３５及び３６の比較例については、めっきの付着に異
常はなかったもののフラックス液に顕著な白濁がみられ
た。塩化第一すず単味の試験番号４０のものについても
加水分解による顕著な白濁がみられている。

【００３５】塩化亜鉛量が多い試験番号２９，３０，３
７の比較例及び塩化アンモニウムを含む試験番号３８，
３９の比較例については、めっき作業時の発煙量の増加
が著しく、また、未乾燥状態では、溶融亜鉛合金のはね
るものがみられた。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、塩化第
一マンガンを主体とした比較的安価なフラックスを使用
する本発明の溶融亜鉛合金めっき方法によれば、３〜１
０％アルミニウム−亜鉛合金の単独浴で、良好なアルミ
ニウム−亜鉛合金めっき皮膜が得られ、乾燥温度及び時
間の低減が可能であると共に、鋼素材の材質に応じて乾
燥温度の調整を不要とすることも可能となり、フラック
ス液の管理を含めて作業管理が容易になり、作業環境上
からも使用し易く、経済的で実用的な溶融めっき作業を
行える、という効果が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱脂と酸洗とフラックス処理による前処
理を行った後、３〜１０％アルミニウム−亜鉛合金浴に
よる鉄鋼材料の溶融めっきを行う方法において、前記フ
ラックス処理を、混合比が重量比で0.5 〜90.0％のＭｎ
Ｃｌ₂・４Ｈ₂Ｏ、3.5 〜49.5％のＺｎＣｌ₂、0.5 〜2
0.0％のＳｎＣｌ₂、1.0 〜10.0％のＨＣＯＯＫ及び0.5
〜20.0％のＨＣｌからなるフラックスの１５〜５０重
量％水溶液によって行うことを特徴とする溶融亜鉛合金
めっき方法。
【請求項２】前記フラックスが、重量比で13.5〜61.5
％のＭｎＣｌ₂・４Ｈ ₂ Ｏ、19.0〜43.0％のＺｎＣ
ｌ₂、1.5 〜17.5％のＳｎＣｌ₂、4.0 〜9.0 ％のＨＣ
ＯＯＫ及び2.0 〜17.5％のＨＣｌという混合比からなる
ものであることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛合
金めっき方法。