JPH11172395A - 溶融金属めっき装置 - Google Patents

溶融金属めっき装置

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JPH11172395A
JPH11172395A JP33732897A JP33732897A JPH11172395A JP H11172395 A JPH11172395 A JP H11172395A JP 33732897 A JP33732897 A JP 33732897A JP 33732897 A JP33732897 A JP 33732897A JP H11172395 A JPH11172395 A JP H11172395A
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Hiroto Masumoto
弘人 桝本
Hiroo Maeda
洋男 前田
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  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式フラックスを用いてバッチ式溶融Al−Zn
めっきを行う際の溶融金属めっき槽の内壁の亀裂、割れ
防止を図る。 【解決手段】 溶融金属めっき槽の内壁断面形状を、連
続傾斜面、例えば炉底中心軸に対して軸対称である、半
円状、楕円状、または交差角が90度超の複数の面を含む
テーパ面あるいは曲面で構成することで、固相状態での
めっき浴の熱膨張量を吸収して、内壁に対する応力の緩
和を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料のバッチ
式溶融金属めっき用の溶融金属めっき装置、特に湿式フ
ラックスを用いたバッチ式溶融Al−Znめっき処理を施す
のに適した、溶融金属めっき装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼材料は、棒、板、管、その他の形
態、あるいはそれらの組合わせの形態で、構造物中に広
く用いられているが、本質的に腐食しやすいため各種の
防錆手段が用いられてきた。そのような防錆手段として
は、構造材として用いられる鉄鋼材料表面に塗料、金属
などの別種の被覆を施すことが行われており、その内の
金属被覆の一種として溶融金属めっき( 以下、単に「溶
融めっき」と言うこともある) 、特に溶融亜鉛めっき
は、比較的経済的な防錆方法として、ネジ、ボルト等の
小物接合部品からH型鋼等の大型構造部材に至るまで非
常に多岐にわたって使用されてきた。しかし、亜鉛めっ
き被覆は海岸近傍等の塩害腐食に対する耐食性に劣るた
め、より耐食性に優れた防食被覆が求められてきた。
【0003】かかる背景の中で、溶融Al−Zn合金めっき
が溶融亜鉛めっきより格段に優れた耐食性を具備するこ
とが見出された。特に、Alを55重量%、Siをほぼ1.5 重
量%、残部Znからなる溶融Al−Zn合金めっきが、めっき
被覆層自体の耐食性が優れているばかりでなく、それと
鉄鋼材料に対する犠牲防食性の両立を図ることができる
点で最も優れていることが確認され、防食薄鋼板におい
て今やかなりの工業生産量に達している。
【0004】ところで、薄鋼板のように連続した一定形
状の素材の場合、それに対する溶融金属めっきは、一般
に、連続式に行うことができ、連続焼鈍設備の出側に溶
融めっき槽を配置した連続溶融めっき設備にて行われ
る。代表的な連続溶融めっき設備では、鋼板をまず弱酸
化性の無酸化炉で加熱することにより清浄化した後、無
酸化炉につながっている還元炉に導いて、水素を含む雰
囲気下で還元および焼鈍を行い、次いで大気にふれるこ
となく溶融めっき槽に浸入させて、溶融めっきを施す。
鋼板は、清浄化からめっき浸入時まで大気から遮断さ
れ、その間に脱脂、酸化物の還元が行われて、溶融金属
で濡れやすい条件下で溶融金属めっき槽に浸入する。
【0005】このような連続溶融金属めっき設備は、亜
鉛めっき用に開発されたものであるが、アルミニウムめ
っきやAl−Zn合金めっきにも使われている。すなわち、
溶融Al−Zn合金めっきは、めっき浴の組成および操業条
件を変えるだけで、溶融亜鉛めっきの設備および方式を
利用して操業することができる。
【0006】一方、構造部材や各種部品等の鋼材の場
合、溶融めっきはバッチ式によって、大気中で鋼材を溶
融金属めっき浴に浸漬することにより行われてきた。こ
の場合は、鋼材を予め脱脂・酸洗しておいても、浴浸入
前の酸化は不可避であるため、一般にフラックスと称さ
れる、塩からなる融剤を用いて、不可避的に形成される
鋼材表面の酸化物を融解させ、溶融金属による濡れを促
進させる手段が用いられてきた。
【0007】序いでながら、このフラックスによる処理
方法には、乾式法と湿式法とがあるが、Al含有量が45〜
60重量%の溶融Al−Zn合金めっき処理の場合、フラック
ス機能が十分発揮できる湿式法が有効であり、工業的な
実用化を進めている。
【0008】なお、溶融Al−Zn合金めっき槽の仕様につ
いて従来の技術では言及されていないが、一般的には、
めっき槽の内壁の材質は、溶融Al−Zn合金による侵食性
が非常に強い鉄鋼材料は使用しておらず、侵食性の弱い
耐火物、黒鉛等を用い、小スペースでめっき容量が大き
くとれる箱形形状に成形して用いている。
【0009】ところで、このような溶融めっき製品をバ
ッチ方式で製造する場合、長時間製造しないときにはAl
−Zn合金めっき浴を一旦凝固させ、製造する時に再びAl
−Zn合金めっき浴を溶解させるような、凝固−溶解を繰
り返し行う。しかし、このようなめっき浴の凝固−溶解
の繰り返しを行うことで、溶融Al−Zn合金めっき槽の内
壁に亀裂や割れが生じるため、めっき槽の寿命を著しく
低下させるだけでなく、めっき浴が亀裂や割れ部分から
洩れることもあり、非常に危険な状態となることが経験
された。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、バッチ式溶融金属めっきを行う際に用いる溶融
金属めっき槽の内壁の亀裂や割れの発生を防止する技術
を開発することである。
【0011】本発明のより具体的な目的は、湿式フラッ
クスを用いたバッチ式溶融Al−Znめっき処理方法におい
て用いる、溶融金属めっき槽の内壁の亀裂や割れ防止を
図った溶融Al−Zn合金めっき槽を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、溶融めっき条件、加熱条件、さらに
は被めっき材の供給形態等、さらには溶融めっき槽の内
壁形状をそれぞれ鋭意検討した。その結果、溶融めっき
槽の内壁構造の重要性に着目し、従来における内壁の亀
裂、割れ発生の機構を次のように捉えた。
【0013】すなわち、そのような知見に基づくめっき
槽内壁の割れ機構を図1(a) 〜(d)に模式的に示す。な
お、図示例では、湿式フラックスを用いているが、本発
明はバッチ式溶融金属めっき槽の構造に関するものであ
って、フラックスの使用の有無および種類によって制限
されることはない。
【0014】まず、図1(a) は、溶融Al−Zn合金めっき
槽1におけるめっき浴2の溶解時を示し、図示例のよう
に、溶融Al−Zn合金めっき槽1の材質が耐火物 (斜線領
域が相当する) で、形状が箱形の場合、前工程での表面
活性化処理に際して湿式フラックスを用いているので溶
融Al−Zn合金めっき浴2中にフラックス3が持ち込まれ
る。図1(b) 参照。このフラックスと溶融Al−Zn合金は
互いに反応しないため、フラックス3が溶融Al−Zn合金
めっき浴上部、および内壁部分に集まりやすい。図中、
黒塗り部分で示す。その後めっき浴を凝固させると、図
1(c) に示すように、めっき浴2に熱収縮がみられるた
め、めっき槽1とめっき浴2との隙間にフラックス3が
介在するようになる。
【0015】そして、図1(d) に示すように、一旦凝固
しためっき浴を再溶解すると、固相状態にあるときのめ
っき浴2の熱膨張量がフラックスを介してめっき槽1の
耐火物を圧迫させ、特にコーナ部などの応力集中部にお
いて割れや亀裂4が発生する。
【0016】このような知見に基づいて、溶融めっき槽
の少なくとも主要部の内壁形状を半球状、または半楕円
体状の連続傾斜面から構成した場合、凝固しためっき浴
を再溶解する時に、めっき浴2が固相状態にあるときの
熱膨張量を上部に逃がすことができ、フラックス3を介
して内壁部分にかかる応力を緩和し、めっき槽1の内壁
の割れを抑制できることを見出し、本発明に至った。
【0017】ここに、本発明は次の通りである。 (1) 溶融金属めっき浴を収容する溶融金属めっき槽から
成り、該溶融金属めっき槽の少なくとも主要部の内壁断
面形状を連続傾斜面で構成したことを特徴とする、バッ
チ式溶融金属めっき用の溶融金属めっき装置。
【0018】(2) 前記溶融金属めっき槽の内壁が、炉底
中心軸に対して軸対称である上記(1)記載の溶融金属め
っき装置。 (3) 前記連続傾斜面が、半円形面、楕円面、または交差
角が90度超の複数の面を含むテーパ面あるいは曲面であ
る上記(1) または(2) 記載の溶融金属めっき装置。
【0019】(4) 前記溶融金属めっき槽に収容されるめ
っき浴組成が、Al:45 〜60重量%、Si:0.5〜2重量%、
残部Znであるアルミニウム−亜鉛 (Al−Zn) 合金めっき
である、上記(1) ないし(3) のいずれかに記載の溶融金
属めっき装置。 (5) 湿式フラックスを用いたバッチ式溶融金属めっきを
行う上記(4) 記載の溶融金属めっき装置。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明を、湿式フラックス
を用いた溶融Al−Zn合金めっきを例にとって、添付図面
を参照してさらに具体的に説明する。本発明におけるめ
っき槽内壁の割れ防止機構を添付図面を参照して説明す
る。なお、図1と同一要素は同一符号をもって示す。
【0021】まず図2(a) は、溶融Al−Zn合金めっき槽
1におけるめっき浴2の溶解時を示し、溶融Al−Zn合金
めっき槽1の内壁は、断面が連続傾斜面5から構成され
ている。溶融Al−Zn合金めっき槽1の材質は、従来例と
同様に適宜耐火性材料から構成すればよい。
【0022】すでに述べたように、前工程での表面活性
化処理に際して湿式フラックスを用いているので、めっ
き処理時には、図2(b) に示すように、溶融Al−Zn合金
めっき浴2中にフラックス3が持ち込まれる。しかし、
このフラックス3と溶融Al−Zn合金は互いに反応しない
ため、図中、黒塗り部分で示すように、フラックス3が
溶融Al−Zn合金めっき浴上部、および内壁部分に集ま
る。しかし、本発明の場合、めっき槽の内壁は、連続傾
斜面5をなしており、特に図示例では、半円形もしくは
楕円形をなしているため、その後めっき浴2を凝固させ
てめっき槽1とめっき浴2との隙間にフラックス3が介
在するようになっても、図2(c) に示すように、めっき
っとフラックスの熱収縮が異なる分、めっき浴の深さが
浅くなるだけで、熱歪みは残らない。
【0023】そして、図1(d) に示すように、めっき浴
を再溶解する場合でも、本発明によればめっき槽1の内
壁は、連続傾斜面5で構成されていることから、一旦凝
固しためっき浴が加熱されて固相状態でその体積を膨張
させても、それに伴って発生する応力はめっき浴2を押
し上げるように作用し、内壁を破壊するように作用する
ことはなくなる。図示例では、この連続傾斜面5は半円
形あるいは楕円形をなしているから、めっき浴の膨張に
よる力は、内壁に対するすべりとして作用し、押圧を与
えることはない。したがって、本発明によれば、めっき
浴が固相状態で熱膨張しても、それによってめっき槽の
内壁を圧迫させ、割れや亀裂が発生することはない。か
かる効果はめっき槽の主要部を連続傾斜面とすることで
発揮でき、例えば長く伸びた桶状で両端を直角に切りと
った形状の場合であっても主要部分が連続傾斜面である
限り、その所期の効果は発揮される。
【0024】ここに、溶融めっき槽の内壁形状および材
質について補足すれば次の通りである。つまり、溶融金
属めっき槽の内壁形状について、その断面形状が連続傾
斜面、具体的に言えば、半円状、楕円状、または交差角
が90度超の複数の面を含むテーパ面もしくは曲面で構成
されるが、その作用効果は、一旦凝固しためっき浴の固
相状態での熱膨張量を吸収できればよく、その限りで限
定はない。
【0025】また、長尺材の溶融金属めっきに際して
も、例えばめっき槽本体を樋状に構成し、その両端は球
形あるいは楕円形に構成してもよく、そのとき長手面と
の交差角を90度超とすることで上述のような熱膨張量の
吸収を図ることができる。
【0026】図3(a) 〜(d) は、それぞれ半球体6、楕
円体7、放物面体8、そして平角型面体9等と、本発明
にかかる溶融金属めっき槽の内壁形状を例示する。いず
れの形状も、固相状態にあるめっき浴の熱膨張を上部に
逃がすことで、内壁部分にかかる応力を緩和することが
でき、そのような作用効果を発揮する形状として本発明
では、「連続傾斜面」と称するのであり、そしてそれに
は例えば図3(d) に示す交差角αが90度超であれば複数
のテーパ面、つまり直線面あるいは曲線面を組み合わせ
て構成してもよい。
【0027】いずれの形態であっても内壁の形状は炉中
心軸の軸対称であることが好ましい。より好ましくはそ
の平面形状も連続曲線で構成される。溶融めっき槽の材
質について、特に限定しない。一般的には、耐火物、セ
ラミックス、黒鉛等の溶融Al−Zn合金と実質上反応しな
い材質であれば、特に材質は限定しない。
【0028】また、溶融めっき槽の内壁構造自体は、上
述のようにその材質も含めて、従来のそれと同様であっ
てもよいが、本発明により内壁の断面形状を連続傾斜面
とすることで、耐火物、セラミックス、黒鉛などの材質
の種類によっては、一体成形あるいはブロック化して内
壁を構成することが好ましい場合もあり、そのような態
様も本発明の範囲内である。
【0029】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。下記の試
験条件でめっき浴の凝固−溶解の繰り返しを行った場
合、鉄皮厚さ20mmの上に耐火物 (黒鉛) 厚さ30mmのめっ
き槽の内壁形状における耐火物の割れ評価結果を表1に
示す。
【0030】表1から判るように、本発明に従ってめっ
き浴の凝固−溶解の繰り返しを行うと、めっき槽の内壁
の割れは、本発明による半球状や楕円状の形状の方が、
従来技術の箱型形状の場合に比べて、少なく、本発明の
結果は良好であった。
【0031】
【表1】
【0032】試験条件: めっき浴条件:Zn−55%Al−1.6 %Si めっき槽の温度条件:620 ℃→常温の繰り返し フラックス成分:氷晶石+NaCl+KCl
【0033】
【発明の効果】本発明により、湿式フラックスを用いた
バッチ式溶融Al−Znめっき処理方法において、溶融金属
めっき槽の形状を半球状、または楕円状にすることで、
溶融金属めっき槽の内壁の亀裂や割れを防止しかつ溶融
金属めっき槽の延命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a) 〜(d) は、従来技術におけるめっき浴
の凝固−溶解の繰り返しによる溶融金属めっき槽の内壁
の亀裂発生機構を示す説明図である。
【図2】図2(a) 〜(d) は、本発明におけるめっき浴の
凝固−溶解の繰り返しによる溶融金属めっき槽の内壁の
亀裂防止機構を示す説明図である。
【図3】図3(a) 〜(d) は、本発明による溶融金属めっ
き槽の内壁の形状例を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
1:従来技術による溶融Al−Zn合金めっき槽 2:溶融Al−Zn合金 3:フラックス 4:めっき槽の内壁部分の亀裂 5:本発明による溶融Al−Zn合金めっき槽

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属めっき浴を収容する溶融金属め
    っき槽から成り、該溶融金属めっき槽の少なくとも主要
    部の内壁断面形状を連続傾斜面で構成したことを特徴と
    する、バッチ式溶融金属めっき用の溶融金属めっき装
    置。
  2. 【請求項2】前記溶融金属めっき槽の内壁が、炉底中心
    軸に対して軸対称である請求項1記載の溶融金属めっき
    装置。
  3. 【請求項3】前記連続傾斜面が、半円形面、楕円面、ま
    たは交差角が90度超の複数の面を含むテーパ面あるいは
    曲面である請求項1または2記載の溶融金属めっき装
    置。
  4. 【請求項4】 前記溶融金属めっき槽に収容されるめっ
    き浴組成が、Al:45〜60重量%、Si:0.5〜2重量%、残
    部Znであるアルミニウム−亜鉛 (Al−Zn) 合金めっきで
    ある、請求項1ないし3のいずれかに記載の溶融金属め
    っき装置。
  5. 【請求項5】湿式フラックスを用いたバッチ式溶融金属
    めっきを行う請求項4記載の溶融金属めっき装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020040701A (ko) * 2002-03-05 2002-05-30 덕산산업주식회사 용융알루미늄 도금조
KR100676522B1 (ko) 2005-06-23 2007-02-01 덕산산업주식회사 용융알루미늄 도금조

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KR20020040701A (ko) * 2002-03-05 2002-05-30 덕산산업주식회사 용융알루미늄 도금조
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