JPS5914083B2 - 亜鉛又は亜鉛合金ショット球の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、亜鉛又は亜鉛基鉄合金ショット球の製造方法
に関し、特に上記金属の球状ショット環を、溶湯をノズ
ルから冷却水中に落下させて凝固せしめて得るための方
法に関する。

一般にショット球は、金属の湯滴を冷媒中に落下凝固せ
しめて製造されるが、均一な球状のショット環（以下シ
ョット球と称する）を得るためには、種々の困難があり
、従来亜鉛ないし亜鉛基合金のような比較的低融点の金
属について、均一なショット球の製造は困難であった。

亜鉛又は亜鉛基合金ショット球は、亜鉛又は亜鉛合金（
例えば亜鉛−鉄合金等）の電気メッキの際等メッキ浴中
の亜鉛濃度がメッキの進行に従って減少するのを補い、
メッキ浴中の亜鉛濃度を所定の値に保持するために、メ
ッキ浴中に補給投入するために用いられている。

メッキ浴中の亜鉛濃度の制御のためには亜鉛ショット環
ができるだけ速やかかつ一様にメッキ浴中に溶解するこ
とが望ましい。

このためショット環の粒径が粗大でなく形状も均一なも
のが望まれ、またより急速な溶解速度を有するショット
球も望まれて℃・る。

本発明は、上述の課題を解決することを目的とし、亜鉛
又は亜鉛基合金ショット球の製造方法を提供せんとする
。

即ち、本発明の亜鉛ショット球の製造方法は、蒸留亜鉛
地金の程度以上の純度の亜鉛地金を４３０〜５８０℃に
加熱溶融し冷却水面からノズル先端までの距離を２〜２
０１ｎ７ｎとして直径１、Ｏ〜２．５ ｉｎのノズルか
ら水温６０〜８０℃の冷却水中に滴下させて球状に凝固
させることを特徴とする。

また本発明によれば、亜鉛基鉄合金ショット球は、０．
１重量幅を越え２．５重量幅以下の鉄を含み残部を蒸留
亜鉛地金の程度以上の純度の亜鉛地金とする亜鉛基鉄合
金を該合金の融点プラス１０℃以上、該融点プラス１３
０℃以下かつ７００℃以下の温度に加熱溶融し冷却水面
からノズル先端までの距離を２〜２０朋としてノズルか
ら第１図図示の閉曲線ＡＢＣＤＥＦＡに囲まれた範囲に
おいて鉄含有量に対応する水温を有する冷却水中へ滴下
させて球状に凝固させることにより得られる。

以下本発明について、まず亜鉛ショット球の製造方法に
関し詳述する。

本発明において、亜鉛とは、蒸留亜鉛地金程度以上の亜
鉛純度を有するもの、即ち、ＪＩＳＨ２１０７（１９５
７）の規格中の蒸留亜鉛地金２種（Ｚｎ９８．０％以上
、Ｐｂ１．８％以下、Ｆｅ０．１％以下、Ｃｄ０．５％
以下）の程度以上の純度を有するものを称する。

（なお、亜鉛基鉄合金の鉄を除く残部についても同様で
ある）。

この亜鉛には当然、上記ＪＩＳ掲記の他のより高純度の
亜鉛地金、普通亜鉛地金、最純亜鉛地金等のレベルの亜
鉛をも含む。

亜鉛は、予備的に溶融され第２図に例示する如き、ノズ
ル５を底部に有しドロス除去のための仕切板３を注湯部
４と湯貯め２との間に配したノズル受は容器（ノズル受
け）１中に所定温度に保持される。

均一な形状及び粗度分布を有するショット球をうるため
には、まず第１にノズル受けにおける溶湯温度が規定値
内になげればならず、溶湯温度は４３０〜５８０℃、好
ましくは４３０〜５５０℃とする。

この場合ショットは一般的に凡そ４３０〜７００℃の範
囲の溶湯温度で得られるが、５５０℃を越えるときは粒
度が粗く偏平なショットになり、また４３０℃未満では
、融点（４１９℃）に近いため操作の安定保持上困難が
ありかつ粒径及び粒度分布の幅も共に増大するため、溶
湯温度は前掲規定温度内とする。

なお７００℃を越えると亜鉛は酸化しドロス形成が見ら
れるので、予熱時においても、温度の過熱に注意するこ
とが望ましい。

溶湯温度条件の他、均一なショット球を得るためには、
さらにノズル口径、ノズル先端５ａと冷却水の水面６ａ
間の間隔ｌ、冷却水の温度等の諸条件について夫々規定
の条件を充たす必要がある。

まず、ノズル口径は、１０〜２．５ ｍｍ （好ましく
は１．０〜２． Ｏｒｎ７ＩＬ）とする。

口径１間未満では溶湯の滴下が通常の溶湯圧では困難で
あり特に０．５ｍｍ以下では、滴下不可能である。

口径３ｍｒＩＬを越えると粒径が粗大化しかつ形状も偏
平化して均一なショット球は得られない。

但しこのノズル口径は、溶湯温度にある程度依存する。

ノズルとしては、溶湯の温度保持性がよく、また漏れ性
の悪い材質（セラミック等）がよい。

ノズル先端５ａと冷却水の水面６ａとの間の間隔ｌは２
〜２０ｒｎ７ｎ、好ましくは５〜１５ｍｍ（さらに好ま
しくは５〜１２ｍｍ）とする。

１２ｍｒ／Ｌ未満では溶湯の液滴化が困難であり、１２
０ｍｍを越えると、粒度が極端に粗大化し、形状も偏平
化する。

なお、ｌ−２，５〜２０１ｒＬ７ｒＬの間において間隔
ｌの増大につれて粒度は粗くなる傾向が認められる。

冷却水６の水温は、上述のファクターと共に重要であり
、亜鉛については６０〜８０℃、好ましくは６５〜７５
℃、最も好ましくは７０℃において均一シヨツト珪化す
る。

水温５０〜８０℃間ではショット化可能であるが５０℃
程度では形状不均一かつ尾長部が生じ、６０℃未満では
粒形が大きくかつ偏平なショットが混在して来る。

水温８０℃を越えると粒度が粗大化し偏平なショットに
なる。

なお、亜鉛ショット球の嵩比重は凡そ３．４〜４．１、
好ましい条件下では３．９〜４．ＩＰ肩のものが得られ
る。

次に、本発明による亜鉛基鉄合金ショット球の製造方法
について説明する。

亜鉛基鉄合金ショットは、メッキ浴、特に硫酸酸性浴中
への溶解速度が最純亜鉛ショット球よりもはるかに優れ
るためメッキ浴の亜鉛濃度調整に有効であることが本発
明者等により明らかとなった。

このための亜鉛基鉄合金の組成は、重量比において鉄０
．１係を越え２．５係以下である。

鉄０．１帽まＪＩ Ｓ Ｈ２１０７（１９５７）に規定
の規格蒸留亜鉛地金２種に従い亜鉛地金中の上限である
。

本発明においてはこの亜鉛地金中の鉄量０．１０％の値
を越えて鉄を積極的に添加し合金としたものであり、好
ましくは０．７〜１．１係、最も好ましくは１．０７％
の鉄を含む組成である。

鉄の残部は既述の通り、蒸留亜鉛地金程度以上の品位の
亜鉛地金から成る。

この亜鉛基鉄合金（以下合金という）ショット球の製造
条件は、ノズルの口径及び冷却水面からノズル先端まで
の距離に亜鉛ショット球の場合と基本的に同じであるが
、合金溶湯の温度（ノズル受は内）と水温には違いが生
ずる。

まず合金溶湯の温度は、合金中のＦｅ含有量の増大に対
応して上昇し、合金の融点プラス１０℃以上（好ましく
は２０℃以上）かつ該融点プラス１３０℃以下かつ最高
７００℃とする。

なお大気中の一般的条件下においては７００℃をこえる
と溶湯から酸化亜鉛が発生しドロスを生ずるので溶湯温
度は７００℃以上にしないことが好事しい。

なお、Ｆｅ１％の合金の場合好ましい溶湯温度は、５２
０〜５９０℃であるが、最適の５４０〜５５０℃では粒
径も小さく球状で光沢のあるショット球が得られる。

上述の温度範囲より低い溶湯温度では粒径が大きくなり
偏平化し、尾のついたものが発生する。

また上述の温度範囲より高い溶湯温度では、粒度が粗く
なり、形状も偏平化する。

製品ショット中のＦｅ含有量は、溶湯温度を対応して上
昇することにより０．１〜２．５重量係の間で調節可能
であるが、一定の溶湯温度下では、合金溶湯へのＦｅ添
加量を当該温度下でのＦｅの溶解度よりも過度に増まし
でも必ずしもショット中のＦｅ含有量は増大しないが、
当該温度での平衡状態における溶解度よりも高いＦｅ含
有量のものを得ることはできる。

この場合急冷によりＦｅは一部偏析して含有されるもの
と考えられる。

冷却水の水温は亜鉛ショット球の場合とはかなり異った
適温範囲を示す。

特に合金中のＦｅ含有量の増大と共に、最適温度は５０
℃以下、特にＦｅｌ係以上では１５〜４０℃程度の低温
域へと移行し、第１図に図示の閉曲線ＡＢＣＤＥＦＡに
囲まれた範囲においてＦｅ含有量に対応した温度範囲が
適温となる。

即ち、第１図の線分ＡＦはＦｅＯ，１％含有時に対応し
、二点ＢＥ間はＦｅ１％含有時、線分ＣＤ間はＦｅ ２
．５％含有に夫々対応した冷却水温度を示す。

この亜鉛基鉄合金ショット球は、最純亜鉛ショット球に
比し、極めて急速な酸性メッキ浴中への溶解速度を有し
、特にメッキ浴中の亜鉛イオン（又は部分的に鉄イオン
）の補充の除用いると有用である。

以下、本発明の実施例について説明する（組成比は重量
係を示す）。

実施例 １（水温の影響） Ｚｎ９９．９９％（ＰｂＯ，００１：１Ｍ、ＣｄＯ，０
００７％ 。

Ｆｅ Ｏ，０００７〜０．００１％）の最純亜鉛地金を
用い第２図図示のノズル受け１（内容積０．６１ ）を
用い、予め溶融した亜鉛溶湯を注湯部４に注湯し、ノズ
ル受げ１の外部から加熱して溶湯温度（ノズル受は内、
以下同じ）５００℃に保持して、ノズル口径ｄ１．５ｍ
ｍ、ノズル先端と冷却水の水面との間隔１１８ｍｍとし
て、冷却水の温度を５０〜８０℃に変化させて、溶湯を
温貯め２の底面から常時８ＣＴＬの湯面高さに保ちノズ
ル５から冷却水（深さ１．３ｍ）中に滴下させて凝固さ
せた。

水温６０〜８０℃で亜鉛ショット球が得られ、７０℃で
はほとんど全量球状化して球径＋２〜−６關間で９８，
６係（＋３〜−４ｍ１間で４３係）となった。

６０．８０℃では大部分が球状化し一部偏平な粗大粒化
し、５０℃では１〜４６ＩｒＬの長い尾状部が形成され
、かつ大部分が粗大な偏平粒子であった。

結果を第１表に示す（なお第１表に掲げる写真１，２を
参考写真として提出する）。

＊（イ）篩下累積６分率が５０係に達する篩目サイズ（
ｍｍ） 実施例 ２（ノズル水面間隔の影響） 実施例１と同じ亜鉛溶湯を用い、溶湯温度５００℃、水
温７０℃として、ノズル水面間隔ｌを２〜３０ｍｍに変
化させて、その他実施例１と同様にしてテストを行なっ
た。

その結果の粒度分布を第２表に示す（なお第２表に掲げ
る写真３，４を参考写真として提出する。

）１２ｍｍ未満では、実施に困難を生じ、ｌが２０ｍｍ
を越えると粒径が極端粗大化すると共に偏平化して球状
ショットにならない。

１２．５ｍｍでは粒度も細かく、球状で光沢あるショッ
ト球となり、また１８〜１２ｍｍの間で特に球状化に優
れたものとなる。

粒径は、ｌの増大と共に増大傾向を示した。実施例 ３
（溶湯温度の影響） 実施例１と同じ亜鉛溶湯を用い、水温７０℃、１１〜８
ｍｍとして溶湯温度を４３０〜６００℃に変化させて、
その他実施例１と同様にテストした。

得られたショットの粒度分布を第３表に示す。

即ち、溶湯温度の上昇と共に粒度は粗くなるが、４５０
℃では光沢のある球状の、均一で粒度の細いショットか
えられた。

４３０℃未満は温度のコントロールが困難であり、５８
０℃を越えると粗大化かつ形状が偏平化した。

実施例 ４（ノズル口径の影響） 実施例１と同じ亜鉛地金を用い、冷却水の水温７０℃、
ｌ二８朋、溶湯温度５００℃とし、ノズル口径ｄを１〜
２．５ ｉｎに変化させて、その他実施例１と同様にし
てテストした。

ｄが２．５朋を越えると、粒径は５〜１０１１Ｌ１１Ｌ
と粗大化し、かつ偏平なものばかりになり、ｄＬｍｉ１
ｍｍは滴下困難であった。

ｄｌ、５ｍｍでは球状でかつ均一粒径のものかえられた
。

以下に亜鉛基鉄合金ショット球の実施例を示す。

実施例 ５（冷却水の水温の影響） 実施例１に用いたものと同一の最純亜鉛地金溶湯にＦｅ
を１係添加してルツボ中６００℃にて溶解後ノズル受げ
に注湯して溶湯温度５５０℃とし、ｄ ＝ １．５ｍｍ
、 ｌ＝ ８ｍｍとして、水温を１５〜８０℃に変化
させて、その他実施例１と同様にしてテストを行なった
。

その結果は、水温１５〜６０℃で基本的に球状化し、７
０℃以上では大半、８０℃ではほとんどが偏平かつ粗大
粗化した。

水温４０℃で均一かつ最も細粒の球状ショットとなった
。

ショット球のＦｅ品位は０．８８〜１．０７％を示した
。

（水温４０℃及び８０℃のときのショット球の写真を夫
々参考写真５，６として提出するＤ実施例 ６（Ａ’の
影響） 水温を４０℃としてｌを２，０〜３０ｍｍに変化させそ
の他実施例５と同様な条件下にテストを行なった。

その結果１＝２〜２０ｍｍで基本的に球状化し、ｌｌ
＝ ２．５〜１２ｍｍで好ましく、ｌ＝ ８ ｍｍで最
も好ましい結果を得た。

ｌが２０をこえると偏平化かつ粗大化が認められた。

実施例 ７（溶湯温度の影響） 実施例５と同一の組成の溶湯を用い、水温４０’Ｃ，ｌ
＝８ｍｍ、ｄ＝１．５ｍｍとし、溶湯温度を５００〜７
００℃に変化させ、その他実施例５と同様にしてテスト
を行なった。

ショット球中のＦｅ品位は、溶湯温度が高くなる程増大
し０．７２〜０．９３％を示した。

溶湯温度５２０〜５９０℃で基本的に球状化し、５２０
℃未満では扇状部が生じ５９０℃を越えると粗大化かつ
偏平化した。

溶湯５４０〜５５０℃で最も均一かつ細いショット球か
えられた。

実施例 ８（Ｆｅ品位の影響） 合金中Ｆｅ品位を０．１〜２．５係に変化させかつ冷却
水の水温を１０〜８０℃に変化させて、ｌ−８ｍｍ 、
ｄ ＝ １．５ｍｍとしその他実施例５と同様にして
（但し溶湯温度はＦｅ品位に対応して５４０〜５９０℃
に調整）テストを行ない、第１図閉曲線ＡＢＣＤＥＦＡ
に囲まれた部分において球状化した。

閉曲線ＧＨＩＪＫＬＧに囲まれた部分は好ましい部分で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛基鉄合金のショット疎化のための冷却水温
度（横軸）と同合金中のＦｅ品位（重量係）（縦軸）と
の関係を示すグラフ、第２図は本発明の実施に用いる装
置の概略図を夫々示す。 １５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属の溶湯を冷却水中に落下させ凝固せしめる金属
   ショット球の製造方法において、蒸留亜鉛地金の程度以
   上の純度の亜鉛地金４３０〜５８０℃に加熱溶融し冷却
   水面からノズル先端までの距離を２〜２０取として直径
   １．０〜２，５朋のノズルから水温６０〜８０℃の冷却
   水中に滴下させて球状に凝固させることを特徴とする亜
   鉛又は亜鉛合金ショット球の製造方法。 ２ 金属の溶湯を冷却水中に落下させ凝固せしめる金属
   ショット球の製造方法において、０．１重量幅を越え２
   ．５重量幅以下の鉄を含み残部を蒸留亜鉛地金の程度以
   上の純度の亜鉛地金とする亜鉛基鉄合金を該合金の融点
   プラス１０℃以上、該融点プラス１３０℃以下、かつ７
   ００℃以下の温度に加熱溶融し冷却水面からノズル先端
   までの距離を２〜２０朋として直径１．０〜２．５ ｍ
   ｍのノズルから第１図図示の閉曲線ＡＢＣＤＥＦＡに囲
   まれた範囲においても鉄含有量に対応する水温を有する
   冷却水中へ滴下させて球状に凝固させることを特徴とす
   る亜鉛基鉄合金ショット球の製造方法。