JPH09249955A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、連続溶融亜鉛めっきラインで、
（１）鋼板の片面のみを合金化させるように合金化反応
を表裏面別々に制御すること、または（２）鋼板の表裏
面でめっき付着量が異なる場合には、表裏面の合金化度
を所定の値に制御すること。 【解決手段】 連続溶融亜鉛めっき設備において、
（１）鋼板の片面のみを合金化させるように合金化反応
を表裏面別々に制御する、または（２）鋼板の表裏面で
めっき付着量が異なる場合に、表裏面の合金化度を所定
の値に制御するために、前処理炉内において鋼板の両面
に表裏面で異なる量のアルミニウムをドライプロセスに
よって付着させる。これにより、鋼板表裏面の合金化反
応速度を表裏面別に制御する事が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車，家電，建材
等に使用される防錆用亜鉛めっき鋼板を製造する際の連
続溶融亜鉛めっき装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法として
は、現在はゼンジマー方式が主流である。この方法で
は、鋼板の表面を必要に応じて酸化炉または無酸化炉で
酸化させ、次に高温下での水素気流によって還元・活性
化処理した後、鋼板を溶融した亜鉛浴中に浸漬し、数１
０〜百数１０ｍ／毎分の速度で通過させ、鋼板を溶融亜
鉛浴より引き上げたのちにガス流等によりめっき付着量
を調整することにより溶融亜鉛めっき鋼板が製造され
る。この際、鉄−亜鉛の合金層が厚く生成してめっき層
の密着性を劣化させる事がないように、溶融亜鉛浴中
に、０．１５〜０．２重量％のアルミニウムを添加する
のが通常である。添加されたアルミニウムは亜鉛浴中で
亜鉛よりも優先的に鋼板と反応し、鉄−アルミニウムま
たは鉄−亜鉛−アルミニウムの合金層（以下鉄−アルミ
ニウム合金層と略す）を生成する事により、鉄−亜鉛の
合金化反応を抑制し、これによって密着性の良好な溶融
亜鉛めっき鋼板を製造することができる。

【０００３】また、自動車用防錆鋼板等に用いられる合
金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっきされた鋼板
を合金化炉で加熱することにより亜鉛を鋼板と反応さ
せ、鉄−亜鉛合金で鋼板を被覆したものである。この場
合には、合金化反応が進みやすいように、溶融亜鉛浴中
のアルミニウム濃度は通常０．１０重量％程度に設定さ
れる。このように、鋼板と亜鉛の初期反応、あるいは合
金化反応を制御する方法としては、溶融亜鉛浴中のアル
ミニウム濃度を調整するのが一般的である。しかし、こ
の溶融亜鉛浴中のアルミニウム濃度を調整する方法で
は、必要に応じて微妙に反応を制御することは困難であ
る。このため、例えば鋼種の違いにより反応性が異なる
場合、合金化炉の設定を変更することにより合金化反応
を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、鋼板の表裏面で別々に合金化反応を制御することが
できないことは明らかである。このため、鋼板の表裏面
でめっき付着量が異なる場合（以下、差厚または差厚め
っきと略す）、表裏面の合金化度を各々最適値に制御す
ることは非常に困難である。付着量が小さい面の合金化
度は大きくなりすぎて密着性不良等の原因となりやす
く、また付着量が大きい面の合金化度は小さくなりすぎ
て加工性不良、あるいは未アロイの発生の可能性があ
る。本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造における
合金化反応の制御方法を根本的に変えることにより、差
厚合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度を制御する方法
を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板を製造する連続溶融亜鉛めっき方法におい
て、前処理炉内において、（１）鋼板の片面のみを合金
化する場合には、鋼板の非合金化面のみにアルミニウム
をドライプロセスによって付着させ、また（２）鋼板の
表裏面でめっき付着量が異なる場合に表裏面の合金化度
を制御するために、表裏面のアルミニウム量が異なるよ
うにして鋼板の両面にアルミニウムをドライプロセスに
よって付着させ、次いで溶融亜鉛めっきおよび合理化処
理を施こすことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の合金化度制御方法である。なお、本発明における前処
理炉とは、鋼帯を加熱−保定−冷却したあと溶融めっき
するためのスナウト部までを含めて呼ぶものとする。ま
た、ドライプロセスとは、蒸着、ＣＶＤ等のように、め
っき金属を真空中あるいは減圧下で蒸発させ、鋼板に付
着させるプロセスを称する。

【０００６】

【発明の実施の形態】現在は、溶融亜鉛浴中に添加した
アルミニウム濃度、合金化炉の条件を調整することによ
り、鋼板の合金化度を制御していることは、前述の通り
である。本発明は、めっき浴中のアルミニウム濃度によ
らず、鋼板をめっき浴に浸漬する前の段階で、鉄−アル
ミニウム合金層を生成させる事により、熱漬時、および
その後の合金化過程での鉄−亜鉛の合金化反応を抑制す
るものである。ここで、鋼板に付着させるアルミニウム
の量を制御することにより、合金化反応を抑制する鉄−
アルミニウム合金層の生成量を自由に変化させることが
できる。

【０００７】本発明では、差厚合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の合金化度を制御するために、鋼板のめっき付着量が
小さい面に、溶融めっき前に所定量のアルミニウムを付
着させて鉄−アルミニウム合金をあらかじめ生成させ、
めっき後の合金化反応を抑制する。これにより、同一条
件の溶融亜鉛浴、合金化炉で、極めて容易に差厚合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能になる。

【０００８】本発明により差厚合金化亜鉛めっき鋼板を
製造する場合の、溶融亜鉛浴中アルミニウム濃度は、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合の０．１０％前
後に設定しておく。そして、差厚合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を製造する際には、鋼帯の前処理炉内に設置したア
ルミニウム付着装置を用いて、鋼帯の、めっき付着量を
小さくする面のみにアルミニウムを付着させる。また、
鋼帯の両面にアルミニウムを付着させる場合には、めっ
き付着量を小さくする面に多くのアルミニウムを付着さ
せる。付着量としては、めっき付着量の表裏差、鋼帯の
鋼種類、通板速度、めっき浴への浸漬長、めっき浴の実
際のアルミニウム濃度等の条件によって異なるが、最小
で０．０１ｇ／ｍ² 以上、最大では１ｇ／ｍ² が必要で
ある。この付着量を制御することにより、めっき後の鋼
帯と亜鉛の合金化反応を制御することができる。

【０００９】鋼帯にアルミニウム被覆を行う方法には、
非水溶媒めっき、ＣＶＤ等種々の方法があり、原理的に
は方法は問わない。しかし、高温の加熱炉内で行うとい
う点から、蒸着、ＣＶＤといった、ドライプロセスに限
定される。一般に、大量生産を指向する鉄鋼業において
は、これらのドライプロセスは成膜速度が小さいことが
問題になることが多い。しかし、本発明で必要なアルミ
ニウムの付着量は、上述のように微量であるため、蒸着
法のように成膜速度が小さい方法でも十分に適用可能で
ある。本発明により、従来は事実上ほとんど不可能であ
った、鋼板と溶融亜鉛との反応を鋼板の表裏で完全に独
立制御することが可能になり、差厚合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板製造が極めて容易になる。なお、本発明は、鋼帯
の表裏面で別々に溶融亜鉛との反応制御が必要な場合に
は極めて有効な技術であることが明らかである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
合金化度制御方法の一実施例につき、図１を参照しなが
ら説明する。図１は、連続溶融亜鉛めっき設備の一部を
示した図であり、前処理炉２の、焼鈍終了後のガスジェ
ット冷却部３の後部に、鋼板へのアルミニウムの蒸着装
置を設置し、その後に溶融亜鉛めっき浴１１、続いて合
金化炉１２を設置している。めっき浴中のアルミニウム
濃度は、０．１重量％に設定されている。アルミニウム
の蒸着のためには、アルミニウム蒸気発生室８から、ア
ルミニウム蒸気がアルミニウム蒸着室４へ送られ、アル
ミニウム蒸気供給口６から鋼帯１へ付着するようになっ
ている。ここで、アルミニウム蒸着室４は、高い真空度
（例えば、０．０１Ｐａ）を必要とするため、多段式の
減圧室５の中に設置してある。ガスジェット冷却部３で
冷却された鋼帯１は、所定温度で蒸着室４にはいり、ア
ルミニウム蒸気供給口６より鋼帯のめっき付着量が小さ
い面にのみアルミニウムを付着させられる。

【００１１】また両面に付着させる場合には、鋼帯のめ
っき付着量が小さい面のアルミニウム付着量を大きくす
る。アルミニウム付着量は、減圧室５出側に設置された
アルミニウム付着量計７によりモニターされ、あらかじ
め設定されたアルミニウム付着量にフイードバック制御
される。付着したアルミニウムは、鋼帯の温度が高いた
め、溶融亜鉛めっき浴１１に浸漬されるまでの短時間で
鉄−アルミニウム合金になる。合金化反応が抑制される
度合いは、このあらかじめ生成させた鉄−アルミニウム
合金と、めっき浴中での反応で生成した鉄−アルミニウ
ム合金の総量で決定される。このため、炉内で鋼帯にア
ルミニウムを付着させることにより、鋼帯と溶融亜鉛の
反応を完全に鋼帯の表裏面別に制御することができる。

【００１２】本発明を適用する場合の注意事項として
は、蒸着室４にアルミニウムが付着しないようにする等
の金属の蒸着についての一般的な事項に加え、蒸着後の
炉内雰囲気が重要である。雰囲気の酸素ポテンシャルが
高い場合、アルミニウムが酸化して鋼板表面にアルミナ
の皮膜を生成する。これを皆無とすることは事実上不可
能であるが、酸化皮膜が厚い場合には、溶融めっきの濡
れ性を低下させ、不めっきの原因となる。また、鋼板の
温度によっては、不活性ガスとして溶融亜鉛めっきライ
ンで一般に用いられる窒素と反応して窒化アルミニウム
を生成し、アルミナ同様にめっき性を疎外する可能性も
ある。従って、室内の酸素ポテンシャルを低くするよう
に、注意が必要である。次に、減圧室４を設置すること
により、前処理炉２内の圧力が低下しないようにするこ
とが重要である。炉内２、特にスナウト部１０の圧力が
低下した場合、スナウト部の溶融亜鉛浴面が上昇し、ま
た亜鉛の蒸気が多量に発生することとなる。

【００１３】表１は、本発明により溶融亜鉛と鋼帯の反
応を表裏別々に制御することで、差厚めっきで表裏面の
合金化度が同一の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した
例である。条件としては、鋼帯の薄目付け側へのアルミ
ニウムの付着量を表１に示すように変化させ、０．１０
％アルミニウム−亜鉛浴を用い、通常のＡｌキルド鋼に
溶融亜鉛めっきを行い、誘導加熱により合金化を行なっ
た。合金化度は、めっきを酸で剥離し、溶液の鉄，亜鉛
濃度を分析した。なお、従来の方法で製造を行った場合
の従来例（Ｎｏ．７）を表１にあわせて示した。

【００１４】

【表１】

【００１５】表２は、鋼帯の片面のみを合金化し、片面
を純亜鉛層のまま残した例である。条件としては、鋼帯
の非合金化面へのアルミニウムの付着量を表２に示すよ
うに変化させ、０．１０％アルミニウム−亜鉛浴を用
い、通常のＡｌキルド鋼に溶融亜鉛めっきを行い、ガス
加熱炉により合金化を行なった。合金化度は上記の方法
により、鉄−亜鉛合金層の厚さは断面顕微鏡撮影によ
り、めっき密着性はボールインパクト試験により調査し
た。この結果を表２に示す。なお、従来技術では鋼板の
表裏面で別々に合金化反応を制御する方法がないため、
表裏面のめっき付着量が同じ場合片面のみを合金化する
ことは事実上不可能である。

【００１６】

【表２】

【００１７】評価結果から明らかなように、本発明を適
用することで溶融亜鉛と鋼帯の反応を表裏面別々に制御
することが可能であり、差厚めっきの合金化反応制御を
極めて容易に行うことができる。また、鋼帯の片面のみ
を合金化し、片面を純亜鉛層とすることも容易である。
なお、本実施例においては、表裏面の合金化度を同一に
するには、表１に示すように、めっき前のアルミニウム
付着量を特定量に設定する必要があることがわかる。ま
た、鋼板の合金化反応を片面のみ完全に抑制するには、
ある一定量以上のアルミニウムを付着させる必要があ
る。このように、本発明によって鉄−亜鉛反応を制御す
るには、鋼帯の種類、めっき条件等に応じて適宜アルミ
ニウムの付着量を調整する必要があることは、いうまで
もない。

【００１８】

【発明の効果】本発明により、溶融亜鉛と鋼帯の反応を
表裏面別々に制御することが可能であり、差厚めっき
時、または片面合金化時の反応制御を極めて容易に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、溶融亜鉛と鋼帯の反応を表裏面別々
に制御することが容易な連続溶融亜鉛めっき設備の一例
を示す図である。

【符号の説明】

1 ストリップ 2 前処理炉 3 ガスジェット冷却部 4 蒸着室 5 減圧室 6 アルミニウム蒸気供給口 7 アルミニウム付着量計 8 アルミニウム蒸気発生室 9 真空ポンプ 1 0 スナウト部 1 1 溶融亜鉛めっき浴 1 2 合金化炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 正則 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する連
   続溶融亜鉛めっき方法において、前処理炉内において、
   （１）鋼板の片面のみを合金化する場合には、鋼板の非
   合金化面のみにアルミニウムをドライプロセスによって
   付着させ、また（２）鋼板の表裏面でめっき付着量が異
   なる場合に表裏面の合金化度を制御するために、表裏面
   のアルミニウム量が異なるようにして鋼板の両面にアル
   ミニウムをドライプロセスによって付着させ、次いで溶
   融亜鉛めっきおよび合理化処理を施こすことを特徴とす
   る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法。