JPH07145466A - 溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】Ｔｉ ０.０００２〜０.５ｗｔ％、Ａｌ ２.
５〜２０ｗｔ％を含有し、残部Ｚｎおよび不可避不純物
からなる溶融亜鉛系合金めっき浴を使用し、浴温度が４
６０〜５００℃の温度において溶融めっきを行う溶融Ｚ
ｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法である。 【効果】１浴法により鋼線に高いめっき付着量を付与す
ることができ、かつ、めっき後の鋼線の強度低下率も少
ないＺｎ−Ａｌ合金めっき鋼線を製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっ
き鋼線の製造方法に関し、さらに詳しくは、鋼芯アルミ
ニウム撚線用および吊り橋ケーブル用等の高いめっき付
着量が要求され、さらに、構造材としても使用可能であ
る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来より、溶融亜鉛めっき鋼線は、耐蝕性
材料として一般的に広く使用されてきている。しかしな
がら、最近になって、この溶融亜鉛系合金めっき鋼線
に、長期間にわたっての使用、および、工業地帯、海岸
地帯等の極めて苛酷な環境下においての使用に耐えるこ
とができる高耐蝕性が要求されるようになっている。

【０００３】このような要求から、耐蝕性を向上させる
ために、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の研究開発が行わ
れ、既に実用化されている。しかし、構造材料には高耐
蝕性が必要とされることから、高いめっき付着量（３０
０ｇ／ｍ²以上）が要求されることが普通であり、そし
て、同一のめっき付着量で比較すると、Ｚｎ−Ａｌ合金
めっき鋼線は、Ｚｎめっき鋼線の２倍以上の耐蝕性を有
している。

【０００４】しかしながら、５００℃以下のめっき浴温
度においてめっきを行った時、Ｚｎめっきの場合には、
Ｚｎと鋼線との合金化反応により、めっき／素地鋼線界
面にＺｎ−Ｆｅ系合金層が厚く発達してトータルめっき
付着量を確保している。

【０００５】これに対して、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの場
合には、浴中のＡｌがＺｎ−Ｆｅ系合金層の発達を抑制
すること、さらには、Ａｌの含有により浴の流動性が上
昇しめっきを流れ落ち易くすることから、Ｚｎ−Ａｌ合
金めっき鋼線の付着量は最大２００ｇ／ｍ²程度しか確
保できず、めっきの付着量を高くすることは困難であ
る。

【０００６】また、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき浴において、
浴温度を５００℃以上としてめっきを行うと、めっき／
素地鋼線界面にＡｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層を発達させるこ
とができ、トータル付着量で３００ｇ／ｍ²以上の高い
めっき付着量を確保することができる。

【０００７】しかし、浴温度が５００℃以上になると、
鋼線が熱履歴により焼きなまされて、強度が著しく低下
し、めっきを行った後の鋼線に所望の強度を得ることが
困難になるという問題がある。

【０００８】従って、素地鋼線における問題を解決する
ためには、 鋼線の組成を改良し（Ｃｒ等の合金元素を含有させ
る）、めっき時の加熱による強度低下を起こり難くす
る。 鋼線の熱処理工程を改良し、めっき前の鋼線強度を従
来よりも高くする。 鋼線の伸線工程における減面率を増加して、加工硬化
を大きくして、めっき前の鋼線強度を高くする。 等の対策が考えられる。

【０００９】しかしながら、の対策は含有させる合金
元素が高価であり、かつ、製造時の鋼線の含有成分、成
分割合の管理が煩雑となり、そのために、鋼，線製造の
コストの大幅の上昇を招来し、の対策は鋼線中に偏析
が生じ易くなり、製品歩留まりを低下させ、また、の
対策は伸線時に縦割れが生じ易くなり、製品歩留まりを
低下させるという、それぞれの対策には何れにも問題点
が存在しており、従って、めっき後の強度低下に対する
改良対策としては採用することは困難である。

【００１０】そのため、鋼線の強度低下を最小限に抑制
して、Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの鋼線に対する高い付着量
を達成するため、このめっきを行う際の対策が種々検討
され、実用化されている。

【００１１】この対策の最も一般的に行われている技術
しては、強度低下の起こり難い温度の５００℃以下のめ
っき浴温度においてＺｎめっきを行った後、Ｚｎ−Ａｌ
合金めっきを行う２浴法が、特公平０５−０４００２４
号公報および特開平０４−１５４９４９号公報により提
案されている。

【００１２】しかしながら、これらの技術では、２回め
っきを行うことによるめっき操業の煩雑さ、また、Ｚｎ
−Ａｌ合金めっき浴中に、既にめっきされているＺｎが
溶解するため、Ａｌ濃度が変動し易くなるのでめっき浴
を調整しなければならない等の理由により、通常の１回
めっきを行う場合に比較して、めっき時間およびコスト
が２〜３倍かかる。

【００１３】また、特公平０５−００９５１０号公報に
は、１浴法において、めっき浴温度４２０℃以下の粘度
の高いＺｎ−Ａｌ合金めっき浴を使用し、このめっき浴
から鋼線を高速で引き上げ、出側において低温の不活性
ガス（０℃以下のＮ₂ガス）により急冷することにより
鋼線から滴り落ちる溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの量を減
少させ、高いめっき付着量の鋼線を製造する技術が提案
されている。

【００１４】しかしながら、この技術においては、鋼線
をめっき浴から高速で引き上げるために鋼線に振動が生
じるので、めっき外観の不良を招来し、さらに、低温の
不活性ガスを出側において使用するため、めっき浴面の
温度を管理することが困難であるという問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来における溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方
法の種々の問題点を解決するために、本発明者が鋭意研
究を行い、検討を重ねた結果、１個のめっき浴を使用す
るめっき方法により、溶融亜鉛めっきと略同等の工程の
製造方法で溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきの高い付着量が達
成することができ、さらに、鋼線の強度低下を最小限に
抑制することが可能な溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の
製造方法を開発したのである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融Ｚｎ−
Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法の特徴とするところは、
Ｔｉ ０.０００２〜０.５ｗｔ％、Ａｌ ２.５〜２
０ｗｔ％を含有し、残部Ｚｎおよび不可避不純物からな
る溶融亜鉛系合金めっき浴を使用し、浴温度４６０〜５
００℃において溶融めっきを行うことにある。

【００１７】以下、本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金め
っき鋼線の製造方法について、詳細に説明する。まず、
本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法
において使用するＺｎ−Ａｌ合金めっき浴の含有成分お
よび成分割合について説明する。

【００１８】本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼
線の製造方法において使用するＺｎ−Ａｌ合金めっき浴
において、浴温度が５００℃以上で素地鋼線にめっきを
行い、めっき／素地鋼線界面にＡｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層
が厚く発達し、１浴法により高付着量を確保できること
を確認した。

【００１９】従って、このＡｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層が発
達できる温度を低温度化することができれば、鋼線の強
度低下を最小限に抑制することができ、さらに、高いめ
っき付着量とすることが可能ではないかと考え、めっき
浴中に第３成分を含有させることについて、研究を行っ
た結果、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき浴中にＴｉの微量を含有
させることにより、これを達成できることを知見した。

【００２０】Ｔｉはめっき浴に含有させることにより、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層の発達温度が低温化するのであ
り、その理由は、未だ明らかではないがＴｉを含有させ
ない場合には、Ａｌがめっき／素地鋼線界面に緻密且つ
薄いＡｌ−Ｆｅ合金層を形成するため、これが素地から
めっき層へのＦｅ拡散のバリアー層となり、合金層の発
達が抑制される。

【００２１】しかし、めっき浴中に微量のＴｉを含有さ
せると、このＴｉが緻密且つ薄いＡｌ−Ｆｅ合金層をポ
ーラスにするため、欠陥部からのＦｅ拡散が促進され、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層が発達し易くなるからではない
かと推定される。

【００２２】Ｔｉ含有量が０.０００２ｗｔ％未満で
は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層を発達させる温度を低温化
する効果は期待することかできず、また、０.５ｗｔ％
を越えて含有させるとめっき浴面に生成するＴｉ酸化物
量が増加することにより、鋼線にめっきが行われない部
分が発生し、耐蝕性が不良となる。よって、Ｔｉ含有量
は０.０００２〜０.５ｗｔ％とする。

【００２３】なお、Ｚｎ−Ａｌ合金にＴｉを０.０００
２〜０.５ｗｔ％含有させた溶融亜鉛めっき浴は、本出
願人が既に出願を完了している（特開昭６３−０６５０
６１号公報参照）。しかしながら、この出願の発明にお
いてはＴｉ含有させることによりパウダリングを防止す
るためであり、めっき浴温度も示されておらず、従っ
て、上記従来技術と同じく通常の４５０℃前後の浴温度
と考えられる。

【００２４】Ａｌ含有量が２.５ｗｔ％未満では、Ｚｎ
−Ａｌ合金めっき鋼線の耐蝕性が不充分となり、また、
めっき浴中へのＡｌの含有量を増加させるとめっき浴の
融点が上昇し、めっき浴温度を上昇させなければならな
くなり、上記に説明した通り、めっき浴温度が５００℃
以上になると鋼線の強度低下が著しくなる。

【００２５】そして、めっきに必要な浴温度は融点＋２
０℃程度と考えられ、浴温度を５００℃以下の温度とす
るためには、浴温度の融点を４８０℃以下とする必要が
あり、従って、この点から、Ａｌ含有量の上限は２０ｗ
ｔ％とする。よって、Ａｌ含有量は２.５〜２０ｗｔ％
とする。

【００２６】次に、本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金め
っき鋼線の製造方法おいて使用するめっき浴の温度につ
いて説明する。

【００２７】めっき浴温度が４６０℃未満では、Ｔｉを
めっき浴に含有させてもＡｌ−Ｆｅ−Ｚｎ合金層を発達
させることができず、３００ｇ／ｍ²以上の高いめっき
付着量とすることができず、また、５００℃を越える温
度では鋼線の強度低下が著しくなる。よつて、めっき浴
温度は４６０〜５００℃とする。

【００２８】

【実 施 例】本発明に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき
鋼線の製造方法の実施例を比較例と共に説明する。

【００２９】

【実 施 例 １】０.９ｗｔ％Ｃ−１.１ｗｔ％Ｓｉ−
０.７ｗｔ％Ｍｎ−Ｆｅ残部の組成で、かつ、φ４ｍ
ｍ、めっき前の引張強さ２１０ｋｇ／ｍｍ²の素地鋼線
を使用した。

【００３０】この素地鋼線を、７０℃の温度のアルカリ
浴に５分間浸漬して脱脂後水洗を行って、５０℃の温度
の１７ｗｔ％ＨＣｌに４分間浸漬して酸洗を行った後水
洗し、８０℃の温度のＺｎＣｌ₂−ＮａＦ系フラックス
水溶液に２０秒浸漬してフラックスス処理を行った後、
直ちに１８０℃の温度で３分間乾燥する前処理を行っ
た。

【００３１】この前処理をを行った素地鋼線を、表１に
示す各種の浴組成、浴温度のＺｎ−Ａｌ合金めっき浴に
３０秒間浸漬した後、５ｍ／ｍｉｎの速度で引き上げて
大気中に放冷した。

【００３２】このようにして作製されためっき鋼線につ
いて、めっき付着量、強度低下率および耐蝕性を調査
し、表１にその結果を示してある。

【００３３】・めっき付着量 ○ ： めっき付着量＞３００ｇ／ｍ² △ ： めっき付着量 ２００〜３００ｇ／ｍ² × ： めっき付着量＜２００ｇ／ｍ²

【００３４】・強度低下率 めっき後の鋼線の引張強されたを測定し、下記式により
強度低下率を計算して評価を行った。 評価基準 ○ ： 強度低下率＜１５％ △ ： 強度低下率 １５〜２０％ × ： 強度低下率＞２０％

【００３５】・耐蝕性 ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を行い、赤
錆発生時間により評価した。 評価基準 ◎ ： 赤錆発生時間＞６００時間 ○ ： 赤錆発生時間 ４００〜６００時間 △ ： 赤錆発生時間 ２００〜４００度間 × ： 赤錆発生時間＜２００時間

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１から明らかなように、本発明に係
る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法に示されて
いる浴組成、浴温度により作製されたＺｎ−Ａｌ合金め
っき鋼線は、本発明１〜１０に示すように、めっき付着
量３００ｇ／ｍ²以上であり、めっき後の鋼線の強度低
下率は１５％以下であり、耐蝕性は、塩水噴霧試験によ
る赤錆発生時間は６００時間以上であり、良好であっ
た。

【００３８】しかして、比較例１はＴｉ含有量が０.０
００２ｗｔ％以下の場合であり、めっき付着量が充分に
確保されておらず、また、比較例２はＴｉ含有量が０.
５ｗｔ％を越えている場合であり、耐蝕性が劣化してい
る。

【００３９】比較例３はＡｌ含有量が２.５ｗｔ％以下
の場合であり、耐蝕性が不充分であり、比較例４はＡｌ
含有量が２０ｗｔ％を越えている場合であり、Ｚｎ−Ａ
ｌ合金の融点の上昇により浴温度が５００℃以上となる
ので、めっき後の鋼線の強度低下率が２０％以上となつ
ている。

【００４０】比較例５は浴温度が５００℃以上の場合で
あり、強度低下率が２０％以上と著しいものであり、比
較例６は浴温度が４６０℃以下の場合であり、めっき付
着量は確保できなかった。

【００４１】

【実 施 例 ２】０.８ｗｔ％Ｃ−０.３ｗｔ％Ｓｉ−０.
５ｗｔ％Ｍｎ−残部Ｆｅの組成で、かつ、φ４ｍｍ、め
っき前の引張強さ１４５ｋｇ／ｍｍ²の素地鋼線を使用
した。

【００４２】前処理を実施例１と同様の、脱脂、酸洗、
フラックス処理、乾燥を行った。この前処理を行った素
地鋼線を表２に示す各種の浴組成、浴温度のＺｎ−Ａｌ
合金めっき浴において、実施例１と同様の条件によりめ
っきを行った。作製されためっき鋼線について、実施例
１と同様の測定、評価を行い、結果を表２に示した。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２から明らかなように、本発明に係る溶
融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法による浴組成、
浴温度で作製されたＺｎ−Ａｌ合金めっき鋼線は、本発
明１〜１０に示すように、めっき付着量は３００ｇ／ｍ
²以上であり、めっき後の鋼線の強度低下率は１５％以
下である。また、耐蝕性は塩水噴霧試験による赤錆発生
時間で６００時間以上と良好であった。

【００４５】しかして、比較例１はＴｉ含有量が０.０
００２ｗｔ％以下の場合であり、めっき付着量が確保さ
れておらず、また、比較例２はＴｉ含有量が０.５ｗｔ
％以上の場合であり、耐蝕性が劣化している。

【００４６】比較例３はＡｌ含有量が２.５ｗｔ％以下
の場合であり、耐蝕性が不充分であり、比較例４はＡｌ
含有量が２０ｗｔ％以上の場合であり、Ｚｎ−Ａｌ合金
めっき浴の融点の上昇により浴温度が５００℃以上とな
り、めっき後の鋼線の強度低下率が２０％以上と大きく
なっている。

【００４７】比較例５は浴温度が５００℃以上の場合で
あり、強度低下率が２０％以上と大きくなっており、比
較例６は浴温度が４６０℃以下の場合であり、めっき付
着量が確保できなかった。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼線の製造方法は上記の構
成であるから、１浴法により鋼線に高いめっき付着量を
付与することができ、かつ、めっき後の鋼線の強度低下
率も少ないＺｎ−Ａｌ合金めっき鋼線を製造することが
できるという優れた効果を有している。

フロントページの続き (72)発明者 谷 川 正 樹 兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地１ 株式会社神戸製鋼所加古川研究地 区内 (72)発明者 梶 田 富 男 兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地１ 株式会社神戸製鋼所加古川研究地 区内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｔｉ ０.０００２〜０.５ｗｔ％、Ａｌ
   ２.５〜２０ｗｔ％ を含有し、残部Ｚｎおよび不可避不純物からなる溶融亜
   鉛合金めっき浴を使用し、浴温度４６０〜５００℃にお
   いて溶融めっきを行うことを特徴とする溶融Ｚｎ−Ａｌ
   合金めっき鋼線の製造方法。