JPS63153283A - 鋼材の乾式めつき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋼材の表面処理に関するもので、詳しくは亜
鉛粒もしくは亜鉛合金粒よりなるショット粒、または亜
鉛層もしくは亜鉛合金層を表面に有するショット粒を鋼
材表面に投射してなす鋼材の乾式めっき法に係わり、当
該めっき法によって処理される鋼材の防錆、防食性を大
巾に改良させる処理法に関するものである。

（従来の技術とその問題点） 亜鉛もしくは亜鉛合金粒、または亜鉛層もしくは亜鉛合
金層を表面に有するショット粒を用い、鋼材表面にブラ
スト装置を用いてショットブラストすることで当該鋼材
表面に亜鉛あるいは亜鉛合金を転写させて被覆する乾式
めっき法が鋼材表面の防錆、防食性の向上を目的として
用いられている。例えば、特公昭５９−９３１２号公報
に開示されているように、亜鉛または亜鉛合金を被覆し
た鉄粒子をショット材とし、これを投射しブラスト処理
する方法、また、スチール等のショット材中に亜鉛粒子
を混ぜてブラスト処理を行う方法（特開昭６０−１９７
８８８号公報）、あるいは通常のショット粒でブラスト
処理した後、直ちに亜鉛粒子を用いて再プラスト処理を
行う方法（特開昭５９−１５００８５号公報）等が従来
技術として示されている。

これらの処理によれば、鋼材の表面に亜鉛あるいは亜鉛
合金が転写されるので、溶融亜鉛めっきあるいは電気亜
鉛めっき処理のような湿式めっき処理された鋼材のごと
く、亜鉛または亜鉛合金が犠牲防食能を示し、鋼材は防
錆、防食性を付与されることになる。また、これらの方
法は設備コスト、エネルギーコストが低く、作業環境の
面でも問題の少ない有用な鋼材の表面処理方法である。

しかしながら第３図に示すごとく、これらの処理により
基板１上に形成されるめっき層５は、亜鉛あるいは亜鉛
合金が不連続の層状に積層された形態であり、表層には
孔６を有し、非常にポーラスな性状を示す。このため、
環境側より水や塩素イオン等の腐食因子がめつき層内部
まで侵入し易く、同じ厚さのめっきを施した場合には、
従来の湿式亜鉛めっき（溶融法あるいは電解法）処理の
ものと比べ、防食性は劣っていた。また、この点を改善
する方法として、特開昭６０−２４５７８４号公報ある
いは特開昭６０−２４５７８５号公報あるいは特開昭６
１−６７７７３号公報に開示されているようにショット
ブラスト後、クロメート処理を施す処理方法が提案され
ている。

よく知られているように、クロメート処理は亜鉛めっき
鋼板の防食性を改善できる処理法の一つであるものの、
めっき皮膜が亜鉛合金の場合、クロメート処理ではその
メカニズム上、純亜鉛の場合のように均一な保護性皮膜
が形成されず、その防食効果は劣るものとなる。また、
クロム酸等の取扱いでは、作業環境上の規制があり、設
備的には処理設備の密閉化等の措置を講じなければなら
ないのが実情である。このことは、結果的に製品のコス
トアップにはね返る原因になっていた。

このように、従来の亜鉛粒もしくは亜鉛合金粒、または
亜鉛層もしくは亜鉛合金層を表面に有するショット粒を
用いたショットブラスト法による鋼材の乾式めっき処理
法では、ブラスト処理のみではもちろん、クロメート処
理を施しても必ずしも満足できる防錆、防食性を得られ
ないのが実情であった。

本発明は、このような従来技術上の問題点を解決するた
めに提案される鋼材の乾式めっき表面の処理方法である
。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、亜鉛粒もしくは亜鉛合金粒よりなる
ショット粒または亜鉛層もしくは亜鉛合金層を表面に有
するショット粒を鋼材表面に投射した後、当該鋼材表面
を非酸化性もしくは弱還元性雰囲気中又は真空中で４２
０℃以上８００℃以下の温度範囲で加熱処理し、めっき
層を溶融処理することを特徴とする鋼材の乾式めっき方
法である。

この方法においては加熱処理を、特に集束性エネルギー
ビームを用いて乾式めっき鋼材表面のめっき層のみを溶
融処理することができる。

以下、本発明について具体的に説明する。

まず、本発明では、例えば特公昭５９−９３１２号公報
に記載の如き従来法により鋼材表面に亜鉛粒もしくは亜
鉛合金粒より成るショット粒または亜鉛層もしくは亜鉛
合金層を表面に存するショット粒を用いてブラスト処理
し、鋼材表面に亜鉛もしくは亜鉛合金の被覆処理を行う
。

次いで、上記ブラスト処理による被覆処理後、４２０℃
以上８００℃以下の温度範囲の下で加熱処理を行う。

かかる加熱処理工程の作用について説明する。

亜鉛もしくは亜鉛合金を溶融させ、乾式めっき層の空隙
を封孔するための加熱処理は、非酸化性あるいは弱還元
性の雰囲気下でバッチ炉等に投入して実施する。

加熱温度と保持時間の関係は乾式めっき皮膜の目付量お
よび組成によって異なるが、加熱温度が４２０℃より低
いと亜鉛および、特に亜鉛合金めっき層の溶融が起こら
ず、保持時間を長く延ばしても、めっき層の合金化が進
行するのみで、過度の合金化は防錆、防食性のみならず
、加工性をも著しく低下させるので避けなければならな
いものである。また、加熱温度が８００℃より高いと、
亜鉛あるいは亜鉛合金めっき層の蒸気化が激しくなり、
めっき目付量の大幅な減少や不均一化をひき起こすとと
もに、作業環境上の問題も大きくなる。さらに、基材で
ある鋼材の機械的特性に大きく影響を及ぼす温度となる
ので、８００℃を超える処理温度は適当でない。一方、
保持時間については、本発明では特にその範囲を定める
必要はない。すなわち、めっき目付量と加熱温度とのか
ねあいで適宜、決定されるものでよい。

次に、加熱処理によるめっき層の溶融、封孔処理時の雰
囲気は、非酸化性もしくは弱還元性又は真空にする必要
がある。雰囲気が酸化性の場合、亜鉛あるいは亜鉛合金
めっき層は酸化され、その加工性が大きく損なわれると
ともに、防錆、防食性をも低下をきたすものとなるから
である。

第１図に、本発明による処理を施した亜鉛合金乾式めっ
き鋼材の断面模式図を示す。基板１上の熱処理されため
っき層２の表層は空隙（孔）が消失している。

さらに、めっき層の加熱溶融処理に集束性のエネルギー
ビーム（例えばレーザービーム）を用いることで、本発
明の効果をさらに著しく向上させることができる。かか
る集束性のエネルギービームを用いる際の作用を詳述す
る。

すなわち、集束性のエネルギービームとしてレーザービ
ームを乾式めっき層の溶融に用いる場合には、ビーム強
度を電気的あるいは光学的に任意の位置、時間で変える
ことが７き、めっき層の溶融程度を制御できるので、め
っき層の防錆、防食性や加工性を多様にすることができ
るものである。

また、基材である鋼材への熱影響を殆どなくすことがで
き、鋼材製品の品質を悪化することがない。

本発明に用いられるレーザーとしては炭酸ガス、ルビー
、ＹＡＧ　（イツトリウム・アルミニウム・ガーネット
）等の比較的高出力のレーザーが利用でき、発振はパル
ス発振、連続発振のいずれでもよい。レーザーのビーム
径はビーム強度と掃引速度のかねあいで適宜決定されて
よいが、めっき層の温度が前述の４２０℃以上８００℃
以下となるように設定されなければならない。レーザー
ビーム照射時の雰囲気はバッチ炉等で溶融封孔処理する
場合と同様、非酸化性あるいは弱還元性とすることが必
要である。第２図に、レーザービームを用いて封孔処理
した場合の断面模式図の一例を示す。

基板１上のめっき層は、表層には完全に溶融された層３
ができ、その下には一部溶融されなかった層状の層４が
存在する。層４の存在は照射したビーム強度に依存し、
ビーム強度が大きい程Ｎ３が厚くなり、層４は消失する
。

以上述べたように、本発明法では従来の乾式めっき処理
鋼材のめっき層が持っていたポーラスであるという問題
点を亜鉛あるいは亜鉛合金の違いによらず解消でき、大
巾にその防錆、防食性を向上せしめることができる。

なお、当該処理材の防錆、防食性をさらに向上させる目
的で、当該処理めっきにクロメート処理等の化成処理を
行うことは本発明の意義を損なうものではない。また、
レーザービームのかわりに電子ビーム等を用いることも
できる。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これによ
って本発明が限定されるものではない。

実施例１ 前記した亜鉛合金粒ブラスト材、すなわち特公昭５９−
９３１２号公報記載のショットブラスト材（同和鉄粉■
製）を用い、鋼材として５００ｍｍ’　Ｘ　５００ｍｆ
ｆ１Ｌ×３．２１）ＩＩＩＩＨの形状寸法のＳ　５４．
１材について、投射スピード６０ｍ／秒、投射量１００
ｋｇ／分、投射時間３０分のブラスト条件で乾式めっき
処理を行った。

この処理条件で、めっきの付着量は３００ｍｇ／　ｒｄ
であった。

この後、本発明処理材として、バッチ炉中で加熱し、め
っき層を溶融し、封孔処理させた鋼板を作製した。処理
条件は次のとおりである。なお、加熱温度は本発明範囲
外でも比較の意味で行った。

炉内雰囲気　：　８２５％、Ｎ２９５％加熱温度　：３
５０℃〜９００℃ 保持時間　：　１分〜６０分 このようにして作製した乾式めっき鋼材の処理表面の形
態、組織、および加工性、塩水噴霧試験結果を、従来の
クロメート処理技術を施したものと比較しながら、表１
に示す。加工性は、曲げ半径６ｍｍの１８０　”曲げを
行った後のクランク発生状況を調べた。また、塩水噴霧
試験はＪＩＳ　Ｚ−２３７１に準拠して実施した。

表１に示すように、本発明は従来技術による乾式めっき
処理面の防錆、防食性を大巾に改善するものであること
が明らかである。

実施例２ 実施例１と同様にして、同じめっき目付量の乾式めっき
処理鋼材を作製した。この後、本発明の処理材として、
レーザービーム照射を行い、めっき層を加熱溶融させ、
封孔処理をした鋼板を作製した。処理条件は次のとおり
である。

加熱源　：　　ＣＯ，レーザー 出力　：　１〜５　　ＫＷ ビーム径　：８１）ＩＩ＋ ビーム掃引速度　＝０．１〜２．ＯｔａＩ分雰囲気　：
　アルゴンガスパージ 冷却　：　自然冷却 このようにして作製した乾式めっき処理鋼材の処理表面
の形態、組織、および加工性、塩水噴霧試験結果を、従
来のクロメート処理材と比較しながら表２に示す。

表２から明らかなように、本発明は従来の乾式めっき処
理材の加工性等に影響を及ぼすことなく、防錆、防食性
を従来技術に比べ大巾に改善することができるものであ
る。

尚、表１および表２の注は次の意味を有する。

（注１）　○：クランク発生のみられないもの×：クラ
ンク発生のみられたもの （注２）　○：赤錆発生のないもの Δ：赤錆発生のわずかなもの　。

×：赤錆発生の激しいもの （注３）　クロメート塗付量：　　５０ｍｇ／　ｒｄ（
発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ブラスト処理だ
けでは極めてポーラスであっためつき層が酸化されるこ
となく封孔される。従って、基板である鋼材自体に何の
影響も及ぼすことなく、防錆、防食性を改善できる。こ
れにより、亜鉛粒あるいは亜鉛合金粒を用いた乾式めっ
き処理鋼材の防錆、防食性を従来処理法に比べ大巾に向
上させることができるようになる。

本発明は鉄鋼素材の一時防錆処理として画期的な方法と
なるばかりでなく、建材用鋼材等の塗装下地処理として
もきわめて有用性、実用性の高い発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるめっき層の溶融処理の内、バッ
チ炉加熱処理により得らりた処理層の断面組織の一例を
示す模式図である。 第２図は、本発明によるめっき層の溶融処理の内、レー
ザービームによる加熱処理により得られた処理層の断面
組織の一例を示す模式図である。 第３図は、従来のブラスト処理による乾式めっきままの
めっき層の断面組織の一例を示す模式図である。 １−・・基材（鋼材） ２−−−−一加熱溶融化処理されためっき層３−・−レ
ーザー照射溶融化処理されためっき層４−レーザー照射
処理で溶融化処理されなかっためっき層 ５−・−従来のプラスト処理乾式めっきによるめっき層 ６−・めっき層に存在する孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛粒もしくは亜鉛合金粒よりなるショット粒、
   または亜鉛層もしくは亜鉛合金層を表面に有するショッ
   ト粒を鋼材表面に投射した後、当該鋼材表面を非酸化性
   もしくは弱還元性雰囲気中又は真空中で４２０℃以上８
   ００℃以下の温度範囲で加熱処理し、溶融処理されため
   っき層を得ることを特徴とする鋼材の乾式めっき方法。
2. （２）加熱処理が集束性エネルギービームを用いて当該
   鋼材表面のめっき層のみを溶融処理するものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の乾式めっき方
   法。