(57)【要約】【課題】工程の増加による効率の低下とコストアップを防止でき、大型の鋼材にも簡易且つ確実に亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すことができる溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法を提供する。【解決手段】鋼材の表面に亜鉛めっきを施し、このめっきを凝固させた後、このめっき層が溶融状態になり得る温度（４２０℃以上）まで加熱し、次いで、亜鉛めっきが施された鋼材の表面に４２０〜６５０℃の亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけることにより、鋼材に溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施す。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に亜鉛めっきを施し、このめっきを凝固させた後、このめっき層が溶融状態になり得る温度まで加熱し、次いで、亜鉛めっきが施された鋼材の表面に亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけることを特徴とする、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法。
【請求項２】
前記溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、１〜６０ｗｔ％のアルミニウムを含み、残部として亜鉛を含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法。
【請求項３】
前記溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、Ｍｇ、Ｓｉ、ＮｉおよびＢｉから選ばれた少なくとも１種以上を０．１〜３ｗｔ％含むことを特徴とする、請求項２に記載の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法。
【請求項４】
前記めっき表面の亜鉛層が溶融状態になり得る温度が４２０℃以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法。
【請求項５】
前記溶融亜鉛−アルミニウム溶湯の温度が４２０〜６５０℃であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材の表面に亜鉛−アルミニウム合金めっきを施す溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建材、自動車部品、一般構造部材などに使用される鉄鋼材料の腐食を防止するために、鋼材に溶融亜鉛めっきや溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきが施されている。特に、ここ数年、環境悪化の影響を防ぐために、より高い耐食性の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきの需要が高まってきており、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すことが要求される製品も多岐に渡っている。
【０００３】
このような溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきの一般的な方法として、特許第２９２４８９４号公報に開示された２浴法といわれる方法がある。この２浴法は、鋼材を亜鉛浴に浸漬させて亜鉛めっきした後に、この亜鉛めっきした鋼材を再度亜鉛−アルミニウム合金浴に浸漬させてめっきを行う方法である。また、他の方法として、鋼材のめっき工程の前処理段階において、溶融塩をフラックスとして使用して、１回の浸漬により鋼材の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを行う方法も実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきの２溶法では、２つのめっき槽が必要になり、設備的に大掛かりになるという問題がある。また、１０ｍクラスの大型構造物に亜鉛−アルミニウム合金めっきを行うのは非常に難しく、仕上がり品質を考慮すると、このようなめっきを行うことは不可能に近い。１０ｍクラスの大型構造物に対応するめっき槽が無く、大型構造物の場合におけるめっき条件（めっき温度、浸漬時間）の設定が困難であり、不めっき（めっきが付かないこと）に対応することができない（亜鉛めっきの場合は不めっきの発生時に再浸漬してめっきを付けているが、亜鉛−アルミニウム合金の場合は再浸漬してもめっきが付かないし、表面状態が悪くなる）からである。
【０００５】
一方、溶融塩フラックスを使用する方法では、めっき面に付着した溶融塩フラックスを酸洗して除去する工程が必要になり、そのための洗浄槽が必要になるため、１０ｍクラスの大型構造物に対応するにはそれ相応の設備投資が必要になり、工程の増加による効率の低下とコストアップが問題となる。
【０００６】
また、鋼材に施された溶融亜鉛めっき層は、亜鉛と鉄の合金化反応によりめっき層と鉄素地との間に亜鉛−鉄合金層を形成することによって強固になり、更に、亜鉛−アルミニウム合金溶湯と反応することにより、アルミニウム−鉄合金層および亜鉛−アルミニウム−鉄合金層が形成される。そのため、溶融亜鉛めっき層と亜鉛−アルミニウム合金溶湯との反応をどのような方法で行うかが問題となるが、上述したように鋼材を亜鉛−アルミニウム合金溶湯に浸漬させる方法は困難であるので、他の方法が求められる。
【０００７】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、工程の増加による効率の低下とコストアップを防止でき、大型の鋼材にも簡易且つ確実に亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すことができる溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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鋭意研究した結果、鋼材の表面に予め亜鉛めっきを施し、このめっき面を加熱してめっき面が反応可能な温度にした後、表面に亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけることにより、表面の凹凸、やけなどがない耐食性の高いアルミニウム−鉄合金層および亜鉛−アルミニウム−鉄合金層が形成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法は、鋼材の表面に亜鉛めっきを施し、このめっきを凝固させた後、このめっき層が溶融状態になり得る温度まで加熱し、次いで、亜鉛めっきが施された鋼材の表面に亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけることを特徴とする。
【００１０】
この溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法において、溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、１〜６０ｗｔ％のアルミニウムを含み、残部として亜鉛を含むのが好ましい。さらに、溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、Ｍｇ、Ｓｉ、ＮｉおよびＢｉから選ばれた少なくとも１種以上を０．１〜３ｗｔ％含むのが好ましい。また、溶融亜鉛−アルミニウム溶湯の温度が４２０〜６５０℃であるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施の形態では、鋼材の表面に亜鉛めっきを施した後、めっき表面の亜鉛層が溶融状態になり得る温度（４２０℃以上）まで加熱し、次いで、亜鉛めっきが施された鋼材の表面に４２０〜６５０℃の亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけることにより、鋼材に溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを施す。
【００１２】
鋼管の外面に溶融亜鉛めっきを施す方法として鋼材面に亜鉛溶湯を注ぎかける方法は既に提案されているが、本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施の形態では、従来難しいとされてきた大型構造物や大型鋼管の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっきを連続的に行うことが可能となる。
【００１３】
また、従来の被めっき物を亜鉛−アルミニウム合金溶湯に浸漬させる方法では、めっき槽の大きさにより被めっき物の大きさが制限されるが、本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施の形態のように亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかける方法であれば、めっき槽の大きさに左右されること無く連続的にめっきを施すことが可能となる。
【００１４】
本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施の形態では、脱脂、酸洗、フラックス処理、亜鉛めっきなどの通常の溶融亜鉛めっき工程の後に、予熱を行い、亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぐ工程を経て、ワイピングを行い、冷却することにより、最終的な製品とする。
【００１５】
本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施の形態において、溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、１〜６０ｗｔ％のアルミニウムを含み、残部として亜鉛を含むのが好ましい。アルミニウム濃度を１〜６０ｗｔ％とする理由は、６０ｗｔ％を超えると、得られる耐食性に変わりは無いが、濃度が高くなることにより合金の融点が上昇して作業性が悪くなり、一方、１ｗｔ％を下回ると耐食性を維持する効果が薄れてくるからである。
【００１６】
さらに、溶融亜鉛−アルミニウム溶湯が、Ｍｇ、Ｓｉ、ＮｉおよびＢｉから選ばれた少なくとも１種以上を０．１〜３ｗｔ％含むのが好ましい。Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｂｉを添加する理由は、加工性、密着性、湯流れ性などが向上するからであり、これらの濃度を０．１〜３ｗｔ％にする理由は、０．１ｗｔ％を下回ると、そのような効果が薄くなり、一方、３ｗｔ％を超えると、加工性が低下して品質に悪影響を及ぼす（曲げ加工時に割れが発生する場合があり、また、たれの発生も考えられる）からである。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明による溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
［実施例１］
試験片として、一般構造物材料のＳＳ材のプレート（１００×７０×３．２ｍｍ）を用意した。この試験片を７０℃のＮａＯＨ水溶液に１０分間浸漬して脱脂を行い、水洗後、ＨＣ１溶液に６０分間浸漬して酸洗し、水洗後、７０℃のフラックス液に１分間浸漬し、乾燥後、４４０〜４７０℃の亜鉛浴に５〜１０分間浸漬して、亜鉛めっきを行った。なお、亜鉛浴として電気亜鉛地金を溶解した浴を使用した。
【００１９】
このようにして亜鉛めっきしたプレートを電気ヒーター内に宙吊りにし、表面温度が４３０℃（めっき表面の亜鉛層が溶融状態になり得る温度（４２０℃）以上）になるまで加熱した。
【００２０】
次いで、電気ヒーターから取出したプレートに５ｗｔ％のＡｌと残部が亜鉛からなる４２０〜４５０℃の亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注ぎかけた（接触時間は約１０秒）。なお、亜鉛−アルミニウム合金溶湯に用いる亜鉛として電気亜鉛地金を使用した。
【００２１】
このようにして亜鉛−アルミニウム合金めっきを施したプレートのめっき状態について観察したところ、表面の凹凸、やけ（被めっき鋼材中の不純物の影響やめっき温度が高すぎることなどにより、めっき層中のＺｎ−Ｆｅ合金層が異常成長してめっき面が灰色に変色すること）、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２２】
［実施例２］
３０ｗｔ％のＡｌと残部が亜鉛からなる５３０〜５７０℃の亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注いだ以外は、実施例１と同様の方法により、亜鉛−アルミニウム合金めっきを行ったところ、表面の凹凸、やけ、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２３】
［実施例３］
５５ｗｔ％のＡｌと１．６ｗｔ％のＳｉと残部が亜鉛からなる６１０〜６５０℃の亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注いだ以外は、実施例１と同様の方法により、亜鉛−アルミニウム合金めっきを行ったところ、表面の凹凸、やけ、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２４】
［実施例４］
５ｗｔ％のＡｌと１ｗｔ％のＭｇと残部が亜鉛からなる亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注いだ以外は、実施例１と同様の方法により、亜鉛−アルミニウム合金めっきを行ったところ、表面の凹凸、やけ、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２５】
［実施例５］
５ｗｔ％のＡｌと１ｗｔ％のＮｉと残部が亜鉛からなる亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注いだ以外は、実施例１と同様の方法により、亜鉛−アルミニウム合金めっきを行ったところ、表面の凹凸、やけ、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２６】
［実施例６］
５ｗｔ％のＡｌと１ｗｔ％のＢｉと残部が亜鉛からなる亜鉛−アルミニウム合金溶湯を注いだ以外は、実施例１と同様の方法により、亜鉛−アルミニウム合金めっきを行ったところ、表面の凹凸、やけ、不めっき、たれのいずれも無く、めっき状態は良好であった。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき方法によれば、工程の増加による効率の低下とコストアップを防止でき、大型の鋼材にも簡易且つ確実に亜鉛−アルミニウム合金めっきを施すことができる。