JPH10183267A - ニッケル−亜鉛母合金及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼材表面に耐食性を付与するため溶融亜鉛メ
ッキ処理を施す際の亜鉛メッキ浴の浴組成を調整するた
めに使用するニッケル−亜鉛母合金及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 ４２０℃〜４９０℃に保持したニッケル
−亜鉛母合金の溶湯から鋳造若しくは４９０℃から４２
０℃まで所定時間をかけて除冷した溶湯から鋳造するこ
と、又はニッケル−亜鉛母合金を４００℃〜４９０℃で
熱処理することにより、高融点のγ相を低融点のδ相に
変化させることが可能となり、溶融亜鉛メッキ浴中のニ
ッケル含有量を常時適正に維持し、ケイ素を含む鋼板の
溶融亜鉛メッキの施工に対し大きく寄与できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材表面に耐食性
を付与するため溶融亜鉛メッキ処理を施す際の亜鉛メッ
キ浴の浴組成を調整するために使用するニッケル−亜鉛
母合金及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】所謂キ
ルド鋼材と呼ばれる珪素、燐を含む鋼材が一般構造物等
に用いられているが、腐食を防止するため鋼材表面には
溶融亜鉛メッキ処理を施すのが一般的である。しかしな
がら、亜鉛のみの浴を用いてメッキを施すと、耐食性の
劣る鉄−亜鉛の合金層が異常に発達し光沢のなくなるヤ
ケを生ずるとともに、部分的に亜鉛付着量が増加する等
の現象が発生する。

【０００３】この様な現象に対する対策として、従来よ
りニッケルを０．０５〜０．２重量％含有する亜鉛浴を
使用してメッキする方法が効果的である事が知られてい
る。しかしながらメッキ操業を続けていると、メッキ浴
はメッキ物によって持ち去られるためその分の亜鉛及び
ニッケルを補給する必要がある。０．０５〜０．２重量
％ニッケルの浴組成を維持するため、ニッケルの地金を
浴に投入してもニッケルの融点は１４５５℃であるの
で、通常のメッキ浴温度４３０℃〜５００℃では迅速な
溶解は不可能である。

【０００４】このため一般的には約２〜３重量％ニッケ
ル−亜鉛母合金を使用して浴組成を調整している。しか
しながら、このような母合金は約１５重量％のニッケル
と８５重量％亜鉛からなるいわゆるγ相と言われるニッ
ケル−亜鉛の化合物が亜鉛相と解離している。上記γ相
ニッケル−亜鉛の化合物の融点は約８８０℃であるの
で、ニッケル地金を添加したときと同様に、メッキ浴温
度４３０℃〜５００℃ではγ相は迅速に溶解せず、メッ
キ槽底に堆積する沈降物や浮遊するドロスに取り込ま
れ、目標とするニッケル含有量の浴組成を得る事は困難
である。

【０００５】本発明は、以上述べた問題に鑑み、操業中
のメッキ亜鉛浴に迅速に溶解して均一な組成のメッキ浴
を維持できるニッケル−亜鉛母合金の製造方法を提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等はこのような
課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ニッケル−亜
鉛母合金中のγ相を消失させ、融点の低いδ相に変える
ことにより、亜鉛浴中に迅速に溶解する母合金を製造す
る方法、及び組織の微細化と母合金の形状を細かくする
事により偏析をなくし亜鉛浴中に迅速に溶解する母合金
の製造方法を見い出し本発明を完成した。

【０００７】本発明の第１のニッケル−亜鉛母合金の製
造方法は、１０重量％以下のニッケルを含み、鉛１．８
重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム０．５重
量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなるニッケル
−亜鉛母合金の製造方法において、ニッケルが亜鉛中に
完全に溶解した後、溶湯を４２０℃以上４９０℃以下の
温度で３０分間以上保持することを特徴とする。

【０００８】本発明の第２のニッケル−亜鉛母合金の製
造方法は、１０重量％以下のニッケルを含み、鉛１．８
重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム０．５重
量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなるニッケル
−亜鉛母合金の製造方法において、ニッケルが亜鉛中に
完全に溶解した後、溶湯を４９０℃から４５０℃まで３
０分以上かけて徐冷することを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、ニッケル−亜鉛母合金の
溶湯を４２０℃〜４９０℃で３０分以上保持し、或いは
溶湯を４９０℃から４２０℃まで３０分以上かけて徐冷
するすることにより、鋳造する溶湯中に生成しているγ
相（１５重量％Ｎｉ）をδ相（９〜１１重量％Ｎｉ）へ
変化させ、亜鉛合金溶湯中への溶解を容易にした。

【００１０】本発明の第３のニッケル−亜鉛母合金の製
造方法は、１０重量％以下のニッケルを含み、鉛１．８
重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム０．５重
量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなるニッケル
−亜鉛母合金の製造方法において、上記ニッケルが亜鉛
中に完全に溶解した後凝固製造したニッケル−亜鉛母合
金を、４００℃以上４９０℃以下の温度で３０分間以上
保持することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、一旦溶解させた後の溶製
後の母合金を、４００℃以上４９０℃以下の温度で３０
分間以上保持することで、γ相をδ相へ変化させ、亜鉛
合金溶湯中への溶解を容易にした。

【００１２】本発明の第４のニッケル−亜鉛母合金の製
造方法は、第１又は第２のニッケル−亜鉛母合金の製造
方法において、溶湯を水中に滴下し形状を細かくするこ
とを特徴とする。本発明によれば、溶湯を水中に滴下し
形状を細かくし、組織を微細化することにより、ニッケ
ルの偏析をなくし亜鉛合金溶湯中への溶解を容易にし
た。

【００１３】本発明のニッケル−亜鉛母合金は、上記第
１乃至４のニッケル−亜鉛母合金の製造方法により製造
してなるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１５】本発明は、溶融亜鉛メッキ浴の組成調整に
用いられるニッケル−亜鉛母合金として１０％以下のニ
ッケルを含む母合金の溶湯を、(1) ４２０℃〜４９０℃
に保持する、或いは(2) 溶湯を４９０℃から４２０℃ま
で３０分以上かけて徐冷することにより、溶湯中に生成
しているγ相をδ相へ変化させる方法である。

【００１６】また他の本発明は母合金の形状を細かくす
るとともに組織を微細化して偏析をなくし亜鉛浴中に溶
解を容易にするため溶湯を水中に滴下し、ショット品を
製造する方法である。

【００１７】本発明の母合金の製造にあたり保持温度を
４２０℃〜４９０℃に限定した理由は次のとおりであ
る。

【００１８】ニッケル１０％以下の亜鉛合金は図１に示
すようにニッケルと亜鉛が液体状態で完全に溶けあって
いる温度から冷却してくると溶湯中に先ずγ相が析出し
てくる。

【００１９】温度が下がるにつれて析出するγ相の量は
増加し、４９０℃に達した時点で析出したγ相と溶湯と
が反応（包晶反応）して、ニッケル１０重量％、亜鉛９
０重量％のδ相に変化する。さらに温度の低下につれて
１０重量％ニッケルのδ相はニッケル含有量が減少し、
４１８．５℃で９重量％ニッケルのδ相に変化する。こ
れ以下の温度ではδ相の組成は変化しない。

【００２０】しかしながら、γ相と溶湯が反応してδ相
に変化する包晶反応を完全に行わせるためには、４９０
℃以下の温度でなければならず、温度が低い程長い時間
を要する。冷却速度が十分に遅くない場合はγ相と溶湯
は反応しきれずγ相が残存する。十分な時間をかけると
ニッケル１０重量％以下では包晶反応を完結する事が可
能でγ相は消失しδ相と（Ｚｎ）相を生じる。

【００２１】δ相は融点が４９０℃と亜鉛メッキ浴の温
度（４３０〜５００℃）と同等であり、δ相と（Ｚｎ）
相の混ざりあった母合金は４３０℃〜５００℃の亜鉛浴
に添加すると直ちに溶解し、メッキ槽底の沈降物や浮遊
するドロスに取り込まれることもなく安定した浴組成が
得られる。

【００２２】ここで４９０℃以下と限定した理由は、４
９０℃を超えるとγ相がδ相に変化しないためである。

【００２３】また４２０℃以上に限定した理由は、上述
したように、４１９℃以下では凝固してしまうからであ
る。

【００２４】４９０℃以下で鋳造可能なニッケル含有量
の低い母合金は、溶湯の状態で４２０℃以上４９０℃以
下の温度（望ましくは４５０℃〜４８０℃）に３０分間
以上、望ましくは１時間以上保持し、あるいは４９０℃
から４２０℃まで３０分以上、望ましくは１時間以上か
けて徐冷する。その後、要望される鋳型に鋳込む。更に
望ましくは水中に滴下し母合金形状を細かく、組織を微
細化する。

【００２５】また４９０℃以下で鋳造の困難なニッケル
含有量の高い母合金は、４９０℃以上の鋳造可能な温度
で要望される鋳型に鋳込む。望ましくは水中に滴下し母
合金形状を細かく、組織を微細化する。その後溶製合金
の母合金を４００℃〜４９０℃の温度で３０分間以上、
望ましくは１時間以上保持することによりγ相をδ相に
変化させることが出来る。

【００２６】このようにして製造したニッケル−亜鉛母
合金は偏析もなく亜鉛溶湯中に容易に溶解し、溶湯を均
一化できるために溶融亜鉛メッキ浴のニッケル量を調整
するために用いて最適なものとなる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例を説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２８】〔実施例１〕 ＪＩＳ Ｈ２１０７の規定による蒸留亜鉛地金（一
種）５Ｋｇを１０番黒鉛るつぼ中で溶解した後、溶湯温
度を６５０℃に保持し、その中に球状ニッケル１５０ｇ
ｒを添加し、時々攪拌しながら完全に溶解するまで６５
０℃に保持して、ニッケルが完全に溶解した溶湯を得
た。 このニッケルと亜鉛とが完全に混ざりあった状態か
ら、４９０℃で６０分間保持する処理により母合金を溶
製した。 その後、溶製後の母合金中の化合物の組成をＥＰＭ
Ａ（ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｐｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏａｎａ
ｌｙｓｉｓ；電子プローブ微小部分析）法により観察
し、ニッケル−亜鉛の化合物を同定した。

【００２９】〔実施例２乃至９〕実施例１と同様に処理
して、溶湯を得た後、各々下記「表１」に示すように、
溶湯を保持温度４９０℃で３０分間（実施例２）、４９
０→４５０℃の除冷を６０分間（実施例３）、４９０→
４５０℃の除冷を３０分間（実施例４）、４９０→４２
０℃の除冷を６０分間（実施例５）、保持温度を４２０
℃で１８０分間（実施例６）と種々の条件で保持後、母
合金を鋳造した。また、溶製後の母合金の保持温度４０
０℃で１８０分間の熱処理（実施例７）、保持温度４５
０℃で６０分間で熱処理（実施例８）及び保持温度４２
０℃で１２０分間の熱処理（実施例９）と種々の熱処理
条件により、母合金を製造した。なお、実施例１乃至５
については、水中に滴下し、ショット形状にした。

【００３０】〔実施例１０及び１１〕 ＪＩＳ H2107の規定による蒸留亜鉛（一種）５Kgを
10番黒鉛るつぼ中で溶解した後、溶湯温度を６５０℃に
保持し、その中に、実施例１０では、球状ニッケル２５
０ｇ（５％ニッケル目標）、実施例１１では、球状ニッ
ケル５００ｇ（１０％ニッケル目標）を添加し、時々攪
拌しながらニッケルの溶解を促す。 しかし、６５０℃では、この濃度のニッケルは完全
に溶解しないので、実施例１０では、５％ニッケルの液
相線温度以上となる７５０℃、実施例１１では、１０％
ニッケルの液相線温度以上となる８００℃まで昇温さ
せ、３０分間保持し、ニッケルの完全溶解を確認した。 その後、溶湯を降温して４８０℃で３０分間保持
し、鋳造して母合金を製造した。

【００３１】得られた実施例にかかる母合金における、
母合金中のＮｉ含有量（重量％）、Ｎｉ−Ｚｎ化合
物中のＮｉ含有量（重量％）及びＮｉ−Ｚｎ化合物中
の形態の結果を「表１」に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】〔比較例１乃至６〕実施例１と同様に処理
して、溶湯を得た後、各々下記「表２」に示すように、
溶湯の保持温度を６５０℃で６０分間（比較例１）、保
持温度５００℃で６０分間（比較例２）、保持温度４９
０℃で１０分間（比較例３）、４９０→４５０℃の除冷
を２０分間（比較例６）、溶製後の母合金の保持温度４
２０℃で１０分間（比較例４）及び保持温度３９０℃で
３０分間（比較例５）と種々の熱処理条件により、母合
金を溶製した。また、比較例１乃至３及び６について
は、水中に滴下し、ショット形状にした。得られた比較
例にかかる母合金における、母合金中のＮｉ含有量
（重量％）、Ｎｉ−Ｚｎ化合物中のＮｉ含有量（重量
％）及びＮｉ−Ｚｎ化合物中の形態の結果を「表２」
に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】「表１」及び「表２」の結果から明らかな
ように、４２０℃〜４９０℃に保持したニッケル−亜鉛
母合金の溶湯から鋳造若しくは４９０℃から４２０℃ま
で所定時間をかけて除冷した溶湯から鋳造すること、又
は溶製後のニッケル−亜鉛母合金を４００℃〜４９０℃
で熱処理することにより、高融点のγ相を低融点のδ相
に変化させることができることが判明した。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
４２０℃〜４９０℃に保持したニッケル−亜鉛母合金の
溶湯から鋳造若しくは４９０℃から４２０℃まで所定時
間をかけて除冷した溶湯から鋳造すること、又は溶製後
のニッケル−亜鉛母合金を４００℃〜４９０℃で熱処理
することにより、高融点のγ相を低融点のδ相に変化さ
せることが可能となり、溶融亜鉛メッキ浴中のニッケル
含有量を常時適正に維持し、ケイ素を含む鋼板の溶融亜
鉛メッキの施工に対し大きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ニッケル１０％以下の亜鉛合金の溶解状態を示
す図面である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０重量％以下のニッケルを含み、鉛
   １．８重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム
   ０．５重量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなる
   ニッケル−亜鉛母合金の製造方法において、 ニッケルが亜鉛中に完全に溶解した後、溶湯を４２０℃
   以上４９０℃以下の温度で３０分間以上保持することを
   特徴とするニッケル−亜鉛母合金の製造方法。
2. 【請求項２】 １０重量％以下のニッケルを含み、鉛
   １．８重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム
   ０．５重量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなる
   ニッケル−亜鉛母合金の製造方法において、 ニッケルが亜鉛中に完全に溶解した後、溶湯を４９０℃
   から４２０℃まで３０分以上かけて徐冷することを特徴
   とするニッケル−亜鉛母合金の製造方法。
3. 【請求項３】 １０重量％以下のニッケルを含み、鉛
   １．８重量％以下、鉄０．１重量％以下、カドミウム
   ０．５重量％以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなる
   ニッケル−亜鉛母合金の製造方法において、 上記ニッケルが亜鉛中に完全に溶解した後凝固製造した
   ニッケル−亜鉛母合金を、４００℃以上４９０℃以下の
   温度で３０分間以上保持することを特徴とするニッケル
   −亜鉛母合金の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のニッケル−亜鉛母
   合金の製造方法において、 溶湯を水中に滴下し形状を細かくし、組織を微細化する
   ことを特徴とするニッケル−亜鉛母合金の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４記載のニッケル−亜鉛母
   合金の製造方法により製造したニッケル−亜鉛母合金。