JPH0726230B2

JPH0726230B2 - 鋼材の溶融塩電解めつき方法

Info

Publication number: JPH0726230B2
Application number: JP28987486A
Authority: JP
Inventors: 俊夫中森; 敦義澁谷; 淳一内田; 宏久瀬戸; 雄二古沢; 行雄神田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPS63143281A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、鋼材の溶融塩電解めっき方法、特に、めっき
密着性に優れた溶融塩電解Alめっき方法に関する。

（従来の技術）従来より、溶融塩電解めっきは鋼材へのアルミニウムめ
っきなどのめっき方法として知られてきたが、ほとんど
実用化されることがなかった。それはAlCl₃系混合溶融
塩中での電解めっきに先立ち鋼材（鋼帯、鋼線など）を
予め適宜手段で処理して活性化する必要があったためで
ある。特に活性化のための表面酸化皮膜の完全な除去は
困難であって、その効率的な活性化手段の開発が望まれ
ている。一方、溶融塩電解めっき浴は水分が混入すると
容易に劣化してしまい、めっきラインにおける水分の管
理はめっき雰囲気の管理とともに厳重にしなければなら
ない。

そこで、まず、酸化皮膜の除去という点からアカルリ脱
脂に続いて酸洗そして水洗を行い、次いで、この水洗工
程に続いて乾燥工程を経て鋼材を乾燥させる必要があ
る。しかし、大気中で高い温度（例:180℃）で加熱・乾
燥すると、次いで行われる溶融塩電解めっきのめっき密
着性が著しく低下してしまう。

従来にあっては、このように、湿式の前処理を施し、水
膜の付着した鋼材に溶融塩電解めっきを施す場合、鋼材
の乾燥、予熱条件が十分に明確にされておらず、めっき
密着性の悪いものができるのは避けられなかった。

（発明が解決しようとする問題点）そこで、そのようなめっき密着性の低下の原因について
種々検討を重ねたところ、鋼材の加熱乾燥時に鋼材表面
に再び酸化皮膜が生成してしまうからであることを知っ
た。

かかる酸化皮膜の生成を防止するには、乾燥は低い温度
でおこない、また予熱工程においても不活性ガス中で予
熱することによって昇温する必要がある。しかし、一
方、一旦生成してしまった酸化皮膜は何らかの手段で除
去しなければならない。

この点について、本件特許出願人は先きに活性化処理と
しては溶融塩浴中の陽極電解処理を利用することを提案
した。被処理鋼材を陽極として電解処理してその表面の
溶解を促進させるのである。

しかしながら、、今度は乾燥条件によって鋼材表面酸化
の程度は変化してしまうため、一定条件で陽極電解処理
を行っていると、活性化が十分でないか、あるいは場合
によっては過度に陽極酸化が進みFe²⁺イオンの溶出が生
じ、これがめっき浴にまで持ち来たされてめっき密着性
の劣化をもたらすことが判明した。

（問題点を解決するための手段）かくして、本発明者らは、上述のような活性化工程にお
ける陽極電解条件を種々検討していたところ、その必要
かつ十分な条件は乾燥工程および／または予熱工程にお
ける鋼材の大気中での加熱履歴、つまり鋼材表面酸化程
度によって決定されるべきであることを知り、本発明を
完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、鋼材の前洗浄工
程、水洗工程、乾燥工程、予熱工程、活性化工程、およ
び溶融塩電解めっき工程から成る鋼材の溶融塩電解めっ
き方法において、前記活性化工程を陽極電解により行な
うとともに、前記乾燥工程および／または予熱工程にお
ける前記鋼材の加熱履歴に基づき前記溶融塩浴中の陽極
電解工程における通電量を決定することを特徴とする、
鋼材の溶融塩電解めっき方法である。

本発明の好適態様にあって、鋼材表面の前記加熱履歴は
鋼材の表面温度もしくはこれに相関する温度、例えば雰
囲気温度、吹き付けガス温度等を計測することにより検
出することであって、より具体的な好適態様にあっては
ラインスピードを一定と仮定してまず鋼材表面温度から
最高到達温度および昇温速度を計測、算出し、それにも
とずいて陽極電解における通電量を制御し、表面酸化皮
膜のみを可及的にすべて溶解除去するのである。

予熱工程を不活性ガス雰囲気下で行う場合、もはや表面
酸化は進まないから、予熱工程直前の鋼板温度を計測
し、最高到達温度としてもよい。

本発明のさらに別の好適態様にあっては、大気中で行う
前記乾燥工程および／または予熱工程における鋼板表面
の最高到達温度およびそれに至るまでの昇温温度でもっ
て前記加熱履歴を検出することである。

ここに、「加熱履歴」は、一般的には、乾燥工程および
／または予熱工程における鋼材の酸化皮膜の生成に関与
した加熱エネルギーを意味するが、具体的には例えば乾
燥工程および／または予熱工程における鋼材の最高到達
温度および／または昇温速度を意味する。

なお、本発明における前洗浄工程はいわゆる脱脂、酸洗
（電解洗浄も含む）そして水洗等の前処理工程を云う。

また、めっき金属は代表的にはAlであるが、その他Al-M
n、Al-Ti等の合金めっきが挙げられる。

（作用）ここで、本発明をさらに添付図面を参照しながら詳述す
る。

添付図面の第１図は、本発明にかかる方法を実施する鋼
材の溶融塩電解Alめっき装置の略式説明図である。図示
例は鋼材として鋼帯を使用する場合を示す。

図中、リコイラー１からの鋼帯２は前洗浄工程をなす脱
脂槽３、水洗槽４、および酸洗槽５を経て、次いで水洗
工程をなす水洗槽６を経て、乾燥室７の乾燥工程に連続
して送られる。この乾燥室７においてまず、加熱ガス、
例えば加熱空気などを吹き付けられて、鋼帯２は加熱、
乾燥される。次いで、鋼帯２は予熱工程に入り、シール
ロール８によって外部と遮断された不活性雰囲気９中に
おいて加熱乾燥され、次いで同じ雰囲気内において陽極
電解槽10内に送られ、そこで例えばAlCl₃を主成分とす
る溶融塩電解浴中で陽極電解処理が行われる。活性化工
程である。符号11は陽極電解用コンダクターロールを、
符号12はシンクロールを示す。

このようにして前処理された鋼帯２は隔室ロール13を経
て、好ましくは不活性ガス雰囲気に保持された溶融塩電
解めっき槽14に入り、所定のめっきが行われる。

なお、溶融塩電解めっき、例えばアルミニウムの溶融塩
電解めっきそれ自体はすでに公知であり、当業者にも良
く知られているので、説明を簡単にするためにも、これ
以上の言及は省略する。

ここに、本発明によれば、陽極電解槽10内における陽極
処理条件、すなわち電解電圧および電流、つまり通電量
は加熱乾燥時の鋼帯表面に生じた酸化皮膜の量、性状に
よって決定され、例えば図示例の場合、不活性ガス雰囲
気９に入る直前の鋼帯２の最高到達温度、およびそのと
きの昇温速度から決定できる。

かくして、本発明によれば、陽極処理は必要かつ最少限
行われ、そのため、連続処理も効率的に行われるのであ
る。

第２図は、第１図の一部を拡大して示すもので、上述の
鋼帯表面の加熱履歴を検出して、それによって陽極酸化
条件を制御する機構のブロック図である。本例にあって
は、予熱工程直前で鋼帯到達最高温度およびそれに至る
までの昇温速度を計測、算出して加熱履歴を検出してい
る。

図中、鋼帯２の搬送速度は例えば接触タイプの機械的方
式による速度検出装置21によって検出される。鋼帯２の
搬送速度は適当は駆動ロールのモータ回転数から算出す
る方式によって決定されてもよい。なお、鋼帯速度は一
点において計測すればよい。

ついで、鋼帯２は乾燥室７に装入されるが、このとき例
えば放射温度計等による温度測定装置22によって乾燥室
入側温度が測定される。なお、水洗工程から乾燥工程ま
では外部から熱を供給することがないから、このときの
温度は水洗工程の温度、つまり洗浄水の温度で代替して
もよい。

これらの速度、温度の計測データはインターフェイスお
よび演算・制御ユニット24に送られる。一方、乾燥室７
の出側にあっては、温度検出装置25によって鋼帯温度が
計測され、その信号は同じくインターフェイスおよび演
算・制御ユニット24に送られる。この地点の温度が大気
中で行われる加熱、乾燥に際しての鋼帯２の最高到達温
度である。これにより鋼帯２の最高到達温度およびそれ
に至る昇温速度が検出され、それらのデータにもとずい
て陽極電解槽10の電解通電量が決定され整流器26を経て
供給される。なお、第１図と同一部材は同一符号で示
す。

なお、鋼帯表面の加熱履歴の検出は適宜１地点での鋼帯
表面の計測で行い得るが、好ましくはその最高到達温度
とそれに至る昇温速度を計測、算出して行う。

かくして、本発明によれば、予め鋼帯の大気下での加熱
履歴を鋼帯表面温度の変化によって知り、それに基づい
て陽極電解の処理条件、特に電解通電量を決定するので
あって、これによって鋼材の表面皮膜の溶解を必要かつ
十分な程度に行うことができる。

ここに、第３図は、第１図および第２図の装置により、
後述の実施例に準じて冷延鋼板にAl-20％Mn合金を溶融
塩電解めっきした場合の鋼板昇温速度と鋼板到達最高温
度とのめっき密着性に及ぼす影響を通電量に応じてまと
めたものであり、これより鋼板の昇温速度と到達最高温
度を知ることにより満足のゆくめっき密着性を確保する
のに必要な通電量（電流密度×時間）が分かる。めっき
密着性は後述のデュポン衝撃試験によって決定した。

次に、本発明を実施例によってさらに説明する。

実施例1: 第１図および第２図に示す装置を使って本発明を実施し
た。電解めっき槽は溶融塩専用に試作したSUS316L製の
電解槽を利用し、陽極は純度99.8％のAl板を使用した。
陽極電解槽にあっては、上記電解めっき槽と同様の構成
であったが、極性は逆とした。

本例の場合、ラインスピードは20m/min、乾燥室入口温
度70℃、同出口温度150℃、そして昇温速度が20℃/Sec
であった。鋼帯としては、SPCD級0.8mm厚軟鋼板を用い
た。

陽極電解槽および電解めっき槽の浴組成は次の通りであ
った。

陽極電解槽： AlCl₃ 54モル％、NaCl 24モル％ KCl 22モル％、浴温 180℃、浴流速 0.1m/S 電解めっき槽： AlCl₃ 62モル％、NaCl 20モル％ KCl 18モル％、MnCl₂ 3000ppm 浴温 210℃、浴流速 0.7m/s このときの結果を第１表にまとめて示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる方法を実施するための装置の
略式説明図、第２図は、第１図の一部を拡大して示す同じく略式ブロ
ック説明図；および第３図は、鋼板昇温速度と鋼板到達最高温度とのめっき
密着性におよぼす影響を陽極電解処理での通電量によっ
てまとめたグラフである。 1:リコイラー、2:鋼帯 3:脱脂槽、4:水洗槽 5:酸洗槽、6:水洗槽 7:乾燥室、8:シールロール 9:不活性雰囲気、10:陽極電解槽 11:コンダクターロール 12:シンクロール、13:隔室ロール 14:溶融塩電解めっき槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田淳一兵庫県尼崎市西長洲本通１丁目３番地住友金属工業株式会社総合技術研究所内 (72)発明者瀬戸宏久兵庫県尼崎市西長洲本通１丁目３番地住友金属工業株式会社総合技術研究所内 (72)発明者古沢雄二広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者神田行雄広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材の前洗浄工程、水洗工程、乾燥工程、
予熱工程、活性化工程、および溶融塩電解めっき工程か
ら成る鋼材の溶融塩電解めっき方法において、前記活性
化工程を陽極電解により行なうとともに、前記乾燥工程
および／または予熱工程における前記鋼材の加熱履歴に
基づき前記溶融塩浴中の陽極電解工程における通電量を
決定することを特徴とする、鋼材の溶融塩電解めっき方
法。
【請求項２】乾燥工程および／または予熱工程における
前記鋼材の最高到達温度および／または昇温速度を計測
もしくは算出し、前記および加熱履歴に基づき前記最高
到達温度および／または昇温速度に基づき溶融塩浴中の
陽極電解工程における通電量を決定する、特許請求の範
囲第１項記載の方法。
【請求項３】前記予熱工程を不活性ガス雰囲気で行うと
ともに、該予熱工程直前に鋼材表面温度を計測する、特
許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の方法。
【請求項４】前記乾燥工程および／または予熱工程を大
気中で行うとともに、前記大気中で行う乾燥工程または
予熱工程における鋼板表面の最高到達温度および昇温速
度に基づき前記溶融塩浴中の陽極電解工程における通電
量を決定する、特許請求の範囲第１、２項もしくは第３
項のいずれかに記載の方法。