(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線からなる撚り線であって、より線の１本１本の素線の表面のうち、前記素線の向かいあった部分がＺｎめっきであって、その外側に位置して前記向かいあった部分以外の前記表面にＺｎを主成分とする合金めっきが施されていることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項２】
鋼線よりなる撚り線であって、撚り線の中心に芯線あるい-は芯となる撚り線が存在し、その外側に存在する素線の表面のうち前記芯線あるいは芯となる撚り線と向かいあった部分がＺｎめっきであって、その外側に位置して前記向かいあった部分以外の前記表面にＺｎを主成分とする合金めっきが施されていることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項３】
前記Ｚｎを主成分とする合金めっきがＡｌを０．１〜２０％含むＺｎ合金であることを特徴とする請求項１または２記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項４】
前記Ｚｎを主成分とする合金めっき層の外側に、有機被膜塗装、無機被膜塗装、有機物被覆のいずれか１つ以上を施したことを特徴とする請求項１〜３の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項５】
前記鋼線が、質量％で、
Ｃ：０．４〜１．３％、
Ｓｉ：０．１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
を含有する鋼線を用いることを特徴とする請求項１または２記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項６】
前記鋼線が、質量％で、さらに、Ｃｒ：０．０５〜１．５％，Ｎｉ：０．０５〜１．５％，Ｖ：０．００５〜１．０％，Ｎｂ：０．００５〜１．０％，Ｍｏ：０．００５〜１．０％の一種以上を添加することを特徴とする請求項５記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項７】
前記鋼線が、質量％で、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％を添加することを特徴とする請求項５または６記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項８】
前記鋼線が、重量％で、さらに、Ａｌ：０．００１〜０．１％，Ｂ：０．０００５〜０．１％を添加することを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項９】
前記鋼線が、重量％で、さらに、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下を添加することを特徴とする請求項５〜８のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法であって、請求項５〜９のいずれかに記載の鋼組成を有するＺｎめっきされた線材に、伸線加工してより細い径のワイヤとし、その何本かを組み合わせて撚り合わせた後、１％以上７％以下のストレッチングを行い、さらにＺｎを主成分とする合金めっきを施すことにより請求項１または２記載のめっき撚り線とすることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜９のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法であって、請求項５〜９のいずれかに記載の鋼組成を有するＺｎめっきされた線材に、伸線加工してより細い径のワイヤとし、その何本かを組み合わせ撚り合わせた後、１％以上７％以下のストレッチングを行い、さらにＺｎを主成分とする合金めっきを施すことにより請求項１または２記載のめっき撚り線とした後、樹脂被覆を付与することを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延された線材を伸線加工によって、より細い線径に加工し、これらを複数本を撚って製造される、溶融亜鉛めっき線、ロープ、ＡＣＳＲ線、ＰＣ鋼撚り線などの撚り鋼線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ鋼線は、通常、ＪＩＳ  Ｇ３５０２に規定されるピアノ線材にパテンティングを行った後伸線し、その後３００〜４００℃の温度範囲でホットストレッチングを施す方法で製造されている。
ＰＣ鋼線は、その使用環境であるコンクリートがアルカリ環境であるため、従来、耐食性に関してはほとんど問題にされてなかった。しかし、近年、コンクリートの骨材である川砂や山砂が不足し、代わって海砂が使用されるようになってきたため、ＰＣ鋼線にも耐食性が要求される場合が増加しつつある。また、ＰＣ撚り線そのものがコンクリートの中ではなく外ケーブルとして使用される場合が増加し耐食性の向上が期待されている。
【０００３】
このため、特開昭５９−１７９７５５号公報には鋼組成を制御すること、具体的にはＣｕ，Ｎｉ，Ｗを添加し、Ｓｉ含有量を低減することにより、塩分環境におけるＰＣ鋼線の腐食を抑制することが記載されている。しかし、Ｓｉ含有量を低く抑えることは、ＰＣ鋼線の高強度化およびリラクゼーション値の低下と反することになる。
【０００４】
一方、ＰＣ鋼線にめっき等の被覆を施すことはあまり行われていない。これは、溶融Ｚｎめっきを行った場合、鋼線温度は約４５０℃に昇温し、リラクセーション値が増加するためである。また、溶融Ｚｎめっき後伸線する方法（いわゆるアフタードロー）は強度特性上は好ましいが、溶融Ｚｎめっき鋼線のＺｎ−Ｆｅ合金層は脆いため伸線中にめっき層にクラックが発生する。また、伸線加工されたＺｎ層は伸線加工により相対的に厚みが薄くなるので、十分な耐食性を兼ね備えるためには伸線前に厚めっきする必要がある。しかし、めっき厚みが厚くなると伸線加工が著しく難しくなる問題点がある。
【０００５】
一方、鋼線の耐食性を向上させるために、従来のＺｎめっきに代わり、各種のＺｎ−Ａｌ合金めっきが開発されている。例えば、特公昭５５−２６７０２号公報にはＺｎ−Ａｌ、特公昭５４−３３２２３号公報にはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ、特開昭５７−５００４７５号公報には、Ｚｎ−Ａｌ−ミッシュメタル、特開昭５６−１１２４５２号公報にはＺｎ−Ａｌ−Ｎａなどが記載されている。これらは、いずれも従来の溶融Ｚｎめっき法と同様、溶融状態（約４５０℃）の合金めっき浴中に鋼線を浸漬する方法でめっきするため、上記の溶融Ｚｎめっきと同様の問題が存在する。電気亜鉛めっき方はコスト高となり、また、水素の侵入による遅れ破壊の危険があるため実施されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術では耐食性に優れた高耐食性めっき撚り鋼線を製造することは不可能であった。本発明の目的は、上記従来法の問題点を解決し、従来より高強度かつ高耐食性を備えためっき撚り鋼線とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その要旨は次のとおりである。
（１）鋼線からなる撚り線であって、より線の表面のうち１本１本の素線の向かいあった部分がＺｎめっきであって、その外側に位置して前記向かいあった部分以外の前記表面にＺｎを主成分とする合金めっきが施されていることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線。
（２）鋼線よりなる撚り線であって、撚り線の中心に芯線あるい-は芯となる撚り線が存在し、その外側に存在する素線の表面のうち前記芯線あるいは芯となる撚り線と向かいあった部分がＺｎめっきであって、その外側に位置して前記向かいあった部分以外の前記表面にＺｎを主成分とする合金めっきが施されていることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線。
（３）前記Ｚｎを主成分とする合金めっきがＡｌを０．１〜２０％含むＺｎ合金であることを特徴とする請求項１または２記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（４）前記Ｚｎを主成分とする合金めっき層の外側に、有機被膜塗装、無機被膜塗装、有機物被覆のいずれか１つ以上を施したことを特徴とする請求項１〜３の高耐食性めっき撚り鋼線。
（５）前記鋼線が、質量％で、
Ｃ：０．４〜１．３％、
Ｓｉ：０．１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
を含有する鋼線を用いることを特徴とする請求項１または２記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（６）前記鋼線が、質量％で、さらに、Ｃｒ：０．０５〜１．５％，Ｎｉ：０．０５〜１．５％，Ｖ：０．００５〜１．０％，Ｎｂ：０．００５〜１．０％，Ｍｏ：０．００５〜１．０％の一種以上を添加することを特徴とする請求項５記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（７）前記鋼線が、質量％で、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％を添加することを特徴とする請求項５または６記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（８）前記鋼線が、重量％で、さらに、Ａｌ：０．００１〜０．１％，Ｂ：０．０００５〜０．１％を添加することを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（９）前記鋼線が、重量％で、さらに、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下を添加することを特徴とする請求項５〜８のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線。
（１０）請求項５〜９のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法であって、請求項５〜９のいずれかに記載の鋼組成を有するＺｎめっきされた線材に、伸線加工してより細い径のワイヤとし、その何本かを組み合わせて撚り合わせた後、１％以上７％以下のストレッチングを行い、さらにＺｎを主成分とする合金めっきを施すことにより請求項１または２記載のめっき撚り線とすることを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法。
（１１）請求項５〜９のいずれかの項に記載の高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法であって、請求項５〜９のいずれかに記載の鋼組成を有するＺｎめっきされた線材に、伸線加工してより細い径のワイヤとし、その何本かを組み合わせ撚り合わせた後、１％以上７％以下のストレッチングを行い、さらにＺｎを主成分とする合金めっきを施すことにより請求項１または２記載のめっき撚り線とした後、樹脂被覆を付与することを特徴とする高耐食性めっき撚り鋼線の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、鋼組成の限定理由について説明する。成分は全て質量％である。
Ｃは、強化に有効な元素であり高強度の鋼線を得るためにはＣ量を０．７％以上とすることが必要であるが、高すぎると初析セメンタイトが析出しやすいため、延性が低下し、かつ伸線性が劣化するのでその上限は１．３％とする。
【０００９】
Ｓｉは、鋼の脱酸のために必要な元素であり、その含有量があまりに少ないと脱酸効果が不十分になるので０．１％以上添加する。また、Ｓｉは熱処理後に形成されるパーライト中のフェライト相に固溶しパテンティング後の強度を上げるが、反面、熱処理性を阻害するので２．０％以下とする。
Ｍｎは、鋼の焼き入れ性を確保するために０．１％以上のＭｎを添加する。しかし、多量のＭｎの添加は、パテンティングの際の変態時間を長くしすぎるので２．０％以下とする。
【００１０】
Ｃｒは、鋼の強度を高める効果を有するので、その効果の発揮される０．０５％以上添加するが、上限は鋼線の延性を引き起こすことのない１．５％以下とする。
Ｎｉは、鋼の強度を上げる効果がある。Ｎｉを添加する場合にはその添加効果のある０．０５％以上添加する。しかし、多量の添加は延性を低下するので１．５％以下とする。
【００１１】
Ｖは、鋼の強度を上げる効果がある。Ｖを添加する場合にはその添加効果のある０．００５％以上添加する。しかし、多量の添加は延性を低下するので上限を１．０％とする。
Ｎｂは、鋼の強度を上げる効果がある。Ｎｂを添加する場合には、その添加効果のある０．００５％以上添加する。しかし、多量の添加は延性を低下するので上限を１．０％とする。
【００１２】
Ｃｕは、耐食性、腐食疲労特性を向上するために添加する。Ｃｕを添加する場合には、その添加効果のある０．０５％添加する。しかし、多量に添加をすると熱間圧延の際に脆化しやすくなるので上限を１．５％とする。
Ａｌは、オーステナイト化したときのγ粒径を微細にパテンティング後の絞りを向上する。Ａｌを添加する場合はその効果が発揮される０．００１％以上添加する。しかし、多量の添加は介在物の量を増加するため上限を０．１％とする。
【００１３】
Ｂもオーステナイト化した際のγ粒径を細粒化する効果がある。この効果により絞りなどの延性を向上する。このため、Ｂを添加する場合にはその効果のある、０．０００５％以上添加する。しかし、０．１％を越えて添加すると熱処理によって変態させる際の変態時間が長くなり過ぎるため上限を０．１％とする。
なお、Ｐ，Ｓについては、従来の極細鋼線と同様に延性を確保するためＳの含有量を０．０２％以下とし、ＰもＳと同様に線材の延性を害するのでその含有量を０．０２％以下とするのが望ましい。
【００１４】
Ｚｎ−１０％Ａｌなどの合金めっきはＺｎと比較して耐食性に優れている。しかし、鋼線にＺｎ−１０％Ａｌ合金などを施して伸線加工した場合には、伸線加工により付着量が相対的に低下する。また、伸線後に合金めっき等を行えば、付着量を保つことができるが、軟質のめっき層を持つ鋼線を撚り合わせるため、撚り線加工後のストランドのリラクゼーション特性が低下する。そこで、本発明者らは２浴法めっきに着目して、始めにＺｎめっきを行い、伸線加工して撚り合わせ、ストレッチングを行い、その後、Ｚｎを主成分とするめっきを行う方法を創出した。
【００１５】
最初にＺｎめっきを行うのは、Ｚｎめっきは比較的簡単に行えるためである。ここで、Ｚｎめっきには３％以下のＡｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，ＲＥＭなどを含むものを用いることができる。次に、伸線加工はＺｎめっきが剥離しない程度に伸線可能な範囲であればどのような加工量でも良い。更に、伸線加工されたワイヤを目的に応じて撚り線加工を行い撚り線とする。この撚り線にストレッチングを行う。ストレッチングを行わずに溶融されたＺｎ合金めっきに撚り線を浸漬すると、撚り線が加熱されリラクゼーション特性が低下する。
【００１６】
このリラクゼーション特性の劣化を抑えるため、ひずみ時効硬化を利用する。このため予めストレッチングを行う。ストレッチングが１％未満ではひずみ時効硬化が小さく、７％を越えてストレッチングを行っても降伏強度の上昇量が飽和するので７％以下とする。その後に行われるＺｎ合金めっきは、４５０℃以上の温度と一般的な時効温度（ブルーイング温度）より高い温度であるが、めっき処理に要する時間が１０秒以下と短い時間で行えるので強度の低下が大きくならないように調整する。
【００１７】
また、伸線加工前にＺｎめっきを施しているため、撚り合わせた後、特に前処理を必要とせずに合金めっきを施すことが可能となる。この結果、得られるめっき撚り線は図１のようにめっき鋼線がより合わさった部分がＺｎ主体のめっきとなり、その外周がＺｎ合金めっきとなる。また、Ｚｎ合金めっきとしては、Ａｌを０．１〜２０％含む亜鉛合金を始めとして特願平１１−３０２６８５号公報に開示されているようなＡｌ以外にさらに耐食性を上げるためＭｇ，Ｓｉ，Ｓｎ，ＲＥＭの１種類以上が添加しても良い。
【００１８】
本発明はストレッチングとブルーイングを組み合わせたが、めっき浴中でのヒートストレッチングを行っても同様の効果が得られる。
また、合金めっきしたＰＣストランドにヒートストレッチングを施した後に、樹脂被覆を行うことでより耐食性をさらに向上できる。樹脂被覆はポリエチレン、エポキシ、ポリウレタン、ポリプロピレン、有機塗料、無機塗料のいずれでも良く、必要とされる環境によって使い分ける必要がある。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明の効果を記す。表１に試作に用いた供試鋼の化学成分を示す。供試鋼Ａ−１からＡ−４はいずれも本発明法の鋼の化学成分である。
本発明法１〜４は、Ａ−１〜Ａ−４の鋼を連続鋳造で鋳造した後、熱間圧延でビレットとした。このビレットを再加熱後、線材圧延のより直径１１mmの線材とし、直接溶融塩に浸漬してパテンティング処理行った。この線材を酸洗した後、薄く溶融亜鉛めっき処理を施した。その後、１１mmから４．２mmまでの伸線加工を行った。この後、より線加工を行い、直径１２．７mmの７本撚りのＰＣ鋼撚り線とした。さらに、２〜６％のストレッチングを行った後、Ｚｎ−１０％ＡｌのＺｎ合金浴を用いて合金めっき処理を行った。
【００２０】
比較法１は、Ａ−１の鋼を連続鋳造で鋳造した後、熱間圧延でビレットとした。このビレットを再加熱後、線材圧延のより直径１１mmの線材とし、直接溶融塩に浸漬してパテンティング処理を行った。この線材を酸洗した後、１１mmから４．２mmまでの伸線加工を行った。この後、二浴法によるＺｎ−１０％Ａｌ合金めっきを施した。この後、ホットストレッチングを行った。
【００２１】
比較法２は、Ａ−１の鋼を連続鋳造で鋳造した後、熱間圧延でビレットとした。このビレットを再加熱後、線材圧延のより直径１１mmの線材とし、直接溶融塩に浸漬してパテンティング処理を行った。この線材を酸洗した後、伸線加工を行い７mmの径とし、その後二浴法によるＺｎ−１０％Ａｌ合金めっきを施した。その後、７mmから４．２mmまでの伸線加工を行った。この後、ホットストレッチングを行った。
【００２２】
これらの撚り線を用いて、めっき付着量、塩水噴霧５００hr後の腐食減量、リラクゼーション値の測定を行った。この際、ＪＩＳ  Ｇ  ３５３６に従ってリラクゼーション特性を調査し、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に従って５００時間の塩水噴霧試験を行い腐食減量を調査した。
本発明法はめっきの付着量が多く取れるため耐食性が優れ、リラクゼーション特性も優れる結果となっている。一方、比較法１は付着量は多いもののリラクゼーション特性が低下している。比較法２は本発明法と比較するとリラクゼーション特性もおとり、めっきの付着量も少ない結果となっている。
【００２３】
【表１】
0004527898.tif 000002
【００２４】
【表２】
0004527898.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明を用いることで、高耐食性と優れたリラクゼーション特性を有するめっき撚り線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例のめっきより線の断面図（２本撚り）。
【図２】本発明による一実施例のめっきより線の断面図（７本撚り）。
【図１】
0004527898.tif 000004
【図２】
0004527898.tif 000005