(57)【要約】【課題】表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法を提供する。【解決手段】溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させる鋼線２の浸漬部６に、鋼線２を内部に通線させるための貫通孔８を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体９からなり、管状体９の一端の端部から管状体９の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させるための浸漬領域９ａを有し、貫通孔８の開口部の面積と鋼線２の横断面の面積との比〔管状体９が有する貫通孔８の開口部の面積／鋼線２の横断面における面積〕の値が３〜４０００である鋼線導入装置７の浸漬領域９ａを溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させた状態で鋼線２を鋼線導入装置７内に通線させた後に溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であって、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させる鋼線の浸漬部に、鋼線を内部に通線させるための貫通孔を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有し、貫通孔の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線の横断面における面積との比〔管状体が有する貫通孔の開口部の面積／鋼線の横断面における面積〕の値が３〜４０００である鋼線導入装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で鋼線を鋼線導入装置内に通線させた後に鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法。
【請求項２】
鋼線が炭素鋼またはステンレス鋼からなる鋼線である請求項１に記載の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法。
【請求項３】
溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する際に、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させる鋼線の浸漬部に用いられる鋼線導入装置であって、鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有し、貫通孔の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線の横断面における面積との比〔管状体が有する貫通孔の開口部の面積／鋼線の横断面における面積〕の値が３〜４０００であることを特徴とする溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および当該溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法に好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、溶融アルミニウムめっき鋼線は、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによってアルミニウムめっきが施された鋼線を意味する。また、溶融アルミニウムめっき浴は、溶融されているアルミニウムのめっき液を意味する。
【背景技術】
【０００３】
自動車のワイヤーハーネスなどに用いられる電線には、従来、銅線が用いられている。しかし、近年、銅線に代わり、導電性を損なうことなく軽量化を図ることができる電線として、銅線よりも軽量であるアルミニウム素線と、アルミニウムよりも強度の高い金属線とを撚り合わせた複合電線の開発が望まれている。アルミニウムよりも強度の高い金属線として、鋼芯線に溶融アルミニウムめっきが施された溶融Ａｌめっき鋼線が提案されている（例えば、特許文献１の請求項１および段落［０００４］参照）。
【０００４】
前記溶融Ａｌめっき鋼線は、鋼芯線からなる素材鋼線または当該鋼芯線の表面に亜鉛めっき層またはニッケルめっき層を有するめっき鋼線からなる素材鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた後、気相空間に連続して引き上げる方法により、製造されている（例えば、特許文献１の段落［００２４］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８５３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記方法では、素材鋼線が鋼芯線であるかまたは芯線の表面にニッケルめっき層を有するめっき鋼線であるとき、これらの鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた後、気相空間に連続して引き上げた際に、得られる溶融アルミニウムめっき鋼線の表面にめっき被膜が形成されない箇所が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および当該溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法に好適に使用することができる溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
（１）  溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であって、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させる鋼線の浸漬部に、鋼線を内部に通線させるための貫通孔を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有し、貫通孔の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線の横断面における面積との比〔管状体が有する貫通孔の開口部の面積／鋼線の横断面における面積〕の値が３〜４０００である鋼線導入装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で鋼線を鋼線導入装置内に通線させた後に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法、
（２）  鋼線が炭素鋼またはステンレス鋼からなる鋼線である前記（１）に記載の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法、および
（３）  溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する際に、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させる鋼線の浸漬部に用いられる鋼線導入装置であって、鋼線を内部に貫通させるための貫通孔を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有し、貫通孔の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線の横断面における面積との比〔管状体が有する貫通孔の開口部の面積／鋼線の横断面における面積〕の値が３〜４０００であることを特徴とする溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法および溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置によれば、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。
【図２】本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置の一実施態様を示す概略断面図である。
【図３】本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法の他の一実施態様を示す概略説明図である。
【図４】本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法において、鋼線を溶融アルミニウムめっき浴から引き上げる際の鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部の概略説明図である。
【図５】各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さを測定する方法の一実施態様を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法は、前記したように、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴から鋼線を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線を製造する方法であり、溶融アルミニウムめっき浴に鋼線を浸漬させる鋼線の浸漬部に、鋼線を内部に通線させるための貫通孔を有し、全長が１０〜１０００ｍｍである管状体からなり、当該管状体の一端の端部から当該管状体の長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させるための浸漬領域を有し、貫通孔の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線の横断面における面積との比〔管状体が有する貫通孔の開口部の面積／鋼線の横断面における面積〕の値が３〜４０００である鋼線導入装置の浸漬領域を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させた状態で鋼線を鋼線導入装置内に通線させた後に溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によれば、前記操作が採られているので、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができる。
【００１３】
また、本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置を用いて溶融アルミニウムめっき鋼線を製造した場合には、鋼線が気相空間から溶融アルミニウムめっき浴に浸漬される箇所で、溶融アルミニウムめっき浴の表面に生成している酸化膜を鋼線が随伴して溶融アルミニウムめっき浴中へ導かれることが抑制される。これにより、鋼線と溶融アルミニウムめっき浴との反応性が向上することから、溶融アルミニウムめっき鋼線の表面にめっき被膜が形成されない箇所が発生することを抑制することができる。
【００１４】
以下に、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法を図面に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。
【００１６】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法では、溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させた後、当該溶融アルミニウムめっき浴１から鋼線２を連続して引き上げることにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３が製造される。
【００１７】
鋼線２を構成する鋼材としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００１８】
ステンレス鋼は、クロム（Ｃｒ）を１０質量％以上含有する合金鋼である。ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ４３０９に規定されているオーステナイト系の鋼材、フェライト系の鋼材、マルテンサイト系の鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ステンレス鋼の具体例としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４などの一般にオーステナイト相が準安定であるとされるステンレス鋼；ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６などの安定オーステナイト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７などのフェライト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０などのマルテンサイト系ステンレス鋼などをはじめ、ＳＵＳ２００番台に分類されるクロム−ニッケル−マンガン系のステンレス鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００１９】
炭素鋼は、炭素（Ｃ）を０．０２質量％以上含有する鋼材である。炭素鋼としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ３５０６の硬鋼線材の規格に規定されている鋼材、ＪＩＳ  Ｇ３５０５の軟鋼線材の規格に規定されている鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。炭素鋼の具体例としては、硬鋼、軟鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００２０】
前記鋼材のなかでは、溶融アルミニウムめっき鋼線３の引張強度を高める観点から、ステンレス鋼および炭素鋼が好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。
【００２１】
鋼線２の直径は、特に限定されず、溶融アルミニウムめっき鋼線３の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、溶融アルミニウムめっき鋼線３を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、鋼線２の直径は、通常、０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２２】
鋼線２は、溶融アルミニウムめっきが施される前に、脱脂されていてもよい。鋼線２の脱脂は、例えば、鋼線２をアルカリ脱脂液に浸漬した後、水洗して鋼線２に付着しているアルカリ分を中和し、再び水洗することによって脱脂を行なう方法、鋼線２をアルカリ脱脂液に浸漬した状態で鋼線２に通電することによって電解脱脂を行なう方法などによって行なうことができる。なお、前記アルカリ脱脂液には、脱脂力を向上させる観点から、界面活性剤を含有させてもよい。
【００２３】
溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜（図示せず）が形成されている。本発明においては、このように溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されているので、溶融アルミニウムめっき鋼線３は、溶融アルミニウムめっき鋼線３がアルミニウム素線とともに束ねられてワイヤーハーネスに用いられる際に、当該アルミニウム素線との密着性に優れ、引張強度および電気抵抗の経時的安定性にも優れている。
【００２４】
図１において、鋼線２は、送出装置４から送り出され、矢印Ａ方向に連続的に通線され、めっき浴槽５内の溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される。
【００２５】
なお、鋼線２が炭素鋼からなる鋼線２である場合、鋼線２が脱脂されていても溶融アルミニウムめっきを行なうまでの間に鋼線２の表面に錆が発生するおそれがあることから、送出装置４から溶融アルミニウムめっき浴１との間で鋼線２の脱脂を行なうことが好ましい。炭素鋼からなる鋼線２の脱脂は、前記鋼線２の脱脂と同様の方法によって行なうことができる。
【００２６】
溶融アルミニウムめっき浴１には、アルミニウムのみが用いられていてもよく、必要により、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の元素が含有されていてもよい。前記他の元素としては、例えば、ニッケル、クロム、亜鉛、ケイ素、銅、鉄などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの他の元素をアルミニウムに含有させた場合には、めっき被膜の機械的強度を高めることができ、ひいては溶融アルミニウムめっき鋼線３の引張強度を高めることができる。前記他の元素のなかでは、鋼線２の種類にもよるが、鋼線２に含まれている鉄とめっき被膜に含まれているアルミニウムとの間で脆性を有する鉄−アルミニウム合金層の生成を抑制し、めっき被膜の機械的強度を高めるとともに、溶融アルミニウムめっき浴１の融点を低下させることにより、鋼線２を効率よくめっきさせる観点から、ケイ素が好ましい。
【００２７】
めっき被膜における前記他の元素の含有率の下限値は、０質量％であるが、当該他の元素が有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上であり、アルミニウム素線との接触による電位差腐食を抑制する観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下である。
【００２８】
なお、溶融アルミニウムめっき浴１には、ニッケル、クロム、亜鉛、銅、鉄などの元素が不可避的に混入することがある。
【００２９】
本発明においては、鋼線２は、溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させる浸漬部６に配設されている鋼線導入装置７内に通線させた後に溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される。このように溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させる浸漬部６に配設されている鋼線導入装置７内に鋼線２を通線させた後に溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させるという操作が採られているので、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができる。
【００３０】
以下に、本発明の鋼線導入装置７を図２に基づいて説明する。図２は、図１および図３に示される本発明の溶融アルミニウムめっき用鋼線導入装置７の一実施態様を示す概略断面図である。
【００３１】
図２に示される鋼線導入装置７は、前記したように、溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させた後、溶融アルミニウムめっき浴１から鋼線２を連続して引き上げることによって溶融アルミニウムめっき鋼線３を製造する際に、溶融アルミニウムめっき浴１に鋼線２を浸漬させる鋼線２の浸漬部６に用いられる装置である。
【００３２】
図２に示されるように、鋼線導入装置７は、その内部に鋼線２を矢印Ｂ方向に貫通させるための貫通孔８を有し、全長Ｌが１０〜１０００ｍｍである管状体９を有する。鋼線導入装置７の全長Ｌは、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させるための浸漬領域９ａを溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬させたとき、鋼線２を導入するための導入口９ｂから溶融アルミニウムめっき浴１の浴液または溶融アルミニウムめっき浴１の表面に生成した酸化膜が管状体９の貫通孔８内に侵入することを防止し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、１０ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍｍ以上、さらに好ましくは５０ｍｍ以上であり、管状体９を縮小化させ、作業性を向上させるとともに、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、１０００ｍｍ以下、好ましくは８００ｍｍ以下、より好ましくは５００ｍｍ以下、さらに好ましくは３００ｍｍ以下、さらに一層好ましくは１００ｍｍ以下である。
【００３３】
鋼線導入装置７は、管状体９を有する。管状体９は、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬される側の一端の端部から長手方向に沿って長さ２〜４００ｍｍの範囲内で図２に示される仮想線Ｐまで溶融アルミニウムめっき浴１に管状体９を浸漬させるための浸漬領域９ａを有する。浸漬領域９ａの長さは、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面の搖動による影響を受けないようにし、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、管状体９を縮小化させ、作業性を向上させるとともに、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、４００ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下である。
【００３４】
管状体９の長手方向において、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬されない部分の長さは、管状体９の導入口９ｂから溶融アルミニウムめっき浴１の浴液または溶融アルミニウムめっき浴１の表面に生成した酸化膜が管状体９の貫通孔８内に入らないようにする観点から、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上である。
【００３５】
管状体９が有する貫通孔８の開口部の面積と溶融アルミニウムめっきに使用される鋼線２の横断面（いわゆる鋼線２の断面）における面積との比〔管状体９が有する貫通孔８の開口部の面積／鋼線２の横断面における面積〕の値は、管状体９の貫通孔８内に鋼線２を円滑に導入し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、３以上であり、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、４０００以下、好ましくは３０００以下、より好ましくは２０００以下、さらに好ましくは１０００以下である。
【００３６】
管状体９が有する貫通孔８の開口部の形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、あるいは正方形、長方形などの多角形であってよく、本発明は、かかる形状によって限定されるものではない。また、管状体９が有する貫通孔８の開口部と鋼線２との間隙（クリアランス）は、管状体９の貫通孔８の内壁と鋼線２とが摺動することを回避する観点から、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上、さらに一層好ましくは１００μｍ以上である。
【００３７】
なお、管状体９が有する貫通孔８の開口部は、図２に示されるように、管状体９の一端に鋼線２を導入するための導入口９ｂにおける開口部９ｃおよび管状体９の他端に鋼線２を排出するための排出口９ｄにおける開口部９ｅである。開口部９ｃおよび開口部９ｅにおける面積および形状は、同一であってもよく、異なっていてもよいが、鋼線２が管状体９の貫通孔８内で円滑に通線され、管状体９の貫通孔８の内壁と鋼線２とが摺動することを回避し、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、図２に示されるように、開口部９ｃおよび開口部９ｅにおける面積および形状がそれぞれ同一であることが好ましい。
【００３８】
鋼線２は、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、予備加熱されていることが好ましい。鋼線２を予備加熱する方法としては、例えば、図３に示されるように、鋼線２を鋼線導入装置７内に通線する前に、加熱装置１７内に通線させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、図３は、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線３の製造方法の他の一実施態様を示す概略説明図である。加熱装置１７としては、例えば、以下の実施例に記載の加熱装置などが挙げられる。
【００３９】
加熱装置１７に導入される加熱ガスとしては、例えば、空気をはじめ、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのなかでは、加熱装置１７の下端から排出された加熱ガスを当該加熱装置１７の下方に配設されている鋼線導入装置７の上端の導入口からその内部に通気し、その内部を不活性ガス雰囲気とすることにより、鋼線導入装置７内の溶融アルミニウムめっき浴１が酸化されることを防止する観点から、不活性ガスが好ましい。加熱ガスの温度は、使用される鋼線２の種類および直径、通線速度、加熱ガスの流量などの条件によって異なるので一概には決定することができないことから、当該条件に応じて鋼線２が適切に加熱されるように調整することが好ましい。
【００４０】
鋼線２の予備加熱温度は、鋼線２の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上、さらに好ましくは７０℃以上であり、その上限は、鋼線２の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、エネルギー効率を考慮して、通常、８００℃以下であることが好ましい。なお、前記予備加熱温度は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの温度である。
【００４１】
次に、図１および図３に示されるように、溶融アルミニウムめっき浴１に浸漬された鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０から上方向に引き上げることにより、鋼線２の表面に溶融アルミニウムめっき浴１のめっき被膜が形成され、溶融アルミニウムめっき鋼線３が得られる。
【００４２】
図４に示されるように、鋼線２を矢印Ｃ方向（上方向）に溶融アルミニウムめっき浴１から引き上げる際には、鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部で鋼線２に安定化部材１１を接触させることが好ましい。
【００４３】
なお、図４は、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法において、鋼線２を溶融アルミニウムめっき浴１から引き上げる際の鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部の概略説明図である。
【００４４】
安定化部材１１としては、例えば、表面に耐熱クロス材１１ａが巻かれたステンレス鋼製の角棒などが挙げられる。安定化部材１１に巻かれている耐熱クロス材１１ａとしては、例えば、セラミック繊維、炭素繊維、アラミド繊維、イミド繊維などの耐熱性繊維を含有する織布や不織布などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。安定化部材１１に巻かれている耐熱クロス材１１ａは、溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面にアルミニウム塊が付着することを抑制する観点から、当該耐熱クロス材１１ａにおいてアルミニウムが付着していない面（新生面）を鋼線２と接触させることが好ましい。
【００４５】
安定化部材１１は、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０と鋼線２との双方に同時に接触させることが好ましい。このように安定化部材１１を溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０と鋼線２との双方に同時に接触させた場合には、溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０の脈動が抑制され、鋼線２を安定化部材１１と接触させた状態で引き上げた際に鋼線２が微小振動することが抑制され、ひいては鋼線２の表面に溶融アルミニウムめっき浴１のめっき被膜１８を均一に形成させることができる。なお、安定化部材１１を鋼線２に接触させる際には、鋼線２が微小振動することを抑制する観点から、必要により、鋼線２に張力が加わるようにするために安定化部材１１を鋼線２に軽く押し付けてもよい。
【００４６】
図１および図３に示される実施態様では、鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に向けて不活性ガスを吹き付けるためのノズル１２が設けられている。また、図４に示される実施態様では、ノズル１２の先端１２ａは、鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に不活性ガスを吹き付けられるように配設されている。
【００４７】
本発明においては、鋼線２からノズル１２の先端１２ａまでの距離（最短距離）、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度、ノズル１２の先端１２ａの内径、およびノズル１２から吐出される不活性ガスの体積流量を適切に制御することにより、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができる。
【００４８】
鋼線２からノズル１２の先端１２ａまでの距離（最短距離）は、鋼線２との接触を回避し、溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは１ｍｍ以上であり、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下、さらに一層好ましくは１０ｍｍ以下である。
【００４９】
ノズル１２の先端１２ａの内径は、当該ノズル１２の先端１２ａから吐出された不活性ガスを的確に鋼線２と溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０との境界部に吹き付けることにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上であり、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。
【００５０】
不活性ガスは、例えば、図１および図３に示される不活性ガス供給装置１３から配管１４を介してノズル１２に供給することができる。なお、不活性ガスの流量を調整するために、例えば、バルブなどの流量制御装置（図示せず）が不活性ガス供給装置１３または配管１４に設けられていてもよい。
【００５１】
不活性ガスは、溶融しているアルミニウムに対して不活性であるガスを意味する。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。不活性ガスのなかでは、窒素ガスが好ましい。なお、不活性ガスには、本発明の目的を阻害しない範囲内で、例えば、酸素ガス、炭酸ガスなどが含まれていてもよい。
【００５２】
図４において、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの体積流量は、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは２Ｌ（リットル）／ｍｉｎ以上、より好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ以上、さらに好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、溶融アルミニウムめっき浴１の飛散によって溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面にアルミニウム塊が付着することを抑制する観点から、好ましくは２００Ｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１５０Ｌ／ｍｉｎ以下、さらに好ましくは１００Ｌ／ｍｉｎ以下である。
【００５３】
ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度は、外径が均一であり、表面にアルミニウム塊がほとんど付着しない溶融アルミニウムめっき鋼線３を得る観点から、好ましくは２００℃以上、より好ましくは３００℃以上、さらに好ましくは４００℃以上であり、あまりにも高い場合には熱効率が低下することから、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７８０℃以下、さらに好ましくは７５０℃以下である。なお、ノズル１２の先端１２ａから吐出される不活性ガスの温度は、ノズル１２の先端１２ａから２ｍｍの距離で離れた箇所における不活性ガスのなかに、例えば、直径が１．６ｍｍであるシース熱電対などの測温用熱電対を差し込むことによって測定したときの値である。
【００５４】
溶融アルミニウムめっき浴１の浴面１０から溶融アルミニウムめっき鋼線３を引き上げる際の引き上げ速度は、特に限定されず、当該引き上げ速度を適宜調整することにより、溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面に存在するめっき被膜１８の平均厚さを調整することができることから、当該めっき被膜１８の平均厚さに応じて適宜調整することが好ましい。
【００５５】
本発明によれば、前記引き上げ速度を２００ｍ／ｍｉｎ以上という高速にした場合であっても、外径が均一であり、表面全体にめっき被膜１８が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を得ることができる。したがって、本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法は、表面全体にめっき被膜１８が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造することができることから、溶融アルミニウムめっき鋼線３の工業的生産性に優れている。なお、溶融アルミニウムめっき鋼線３の引き上げ速度は、特に限定されないが、表面全体にめっき被膜１８が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線３を効率よく製造する観点から、２００ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１００ｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、５０ｍ／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましい。
【００５６】
なお、溶融アルミニウムめっき鋼線３が引き上げられる過程で溶融アルミニウムめっき鋼線３を冷却し、表面に形成されているめっき被膜１８を効率よく凝固させるために、図１および図３に示されるように、必要により、ノズル１２の上部に冷却装置１５が配設されていてもよい。冷却装置１５では、溶融アルミニウムめっき鋼線３に、例えば、ガス、液体のミストなどを溶融アルミニウムめっき鋼線３に吹き付けることにより、当該溶融アルミニウムめっき鋼線３を冷却することができる。
【００５７】
以上のようにして製造される溶融アルミニウムめっき鋼線３は、図１および図３に示されるように、例えば、巻取装置１６などで回収することができる。
【００５８】
溶融アルミニウムめっき鋼線３の表面に存在する溶融めっき被膜の平均厚さは、撚り線加工、かしめ加工などの際に素地の鋼線２が外部に露出することを抑制するとともに、単位外径あたりの機械的強度を高める観点から、２〜２０μｍ程度であることが好ましく、４〜１５μｍ程度であることがより好ましい。
【００５９】
前記で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線３には、必要により、当該溶融アルミニウムめっき鋼線３が所望の外径を有するようにするために、ダイスなどを用いて伸線加工を施してもよい。
【００６０】
本発明の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によって得られる溶融アルミニウムめっき鋼線は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。
【実施例】
【００６１】
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００６２】
実施例１〜３９および比較例１〜３
溶融アルミニウムめっき鋼線の製造は、図１に示される実施態様に準じて行なった。
鋼線として、表１〜３に示す直径を有し、表１〜３に示す鋼種からなる鋼線を用いた。表３の鋼種の欄に記載の３７Ａは、炭素を０．３７質量％含有する硬鋼からなる鋼線を意味する。
【００６３】
なお、鋼線には、溶融アルミニウムめっき浴に浸漬する前に、界面活性剤を含有するオルソケイ酸ナトリウムの脱脂液に浸漬することにより、脱脂を施した。
【００６４】
また、鋼線導入装置として、ステンレス鋼製のブロックまたは角材を組み立て、図２に示されるように、全長Ｌが３００ｍｍであり、貫通孔８の導入口９ｂにおける開口部９ｃと排出口９ｄにおける開口部９ｅの形状、大きさおよび面積が同一である鋼線導入装置７を用いた。鋼線導入装置７の貫通孔８の開口部の形状、大きさ、面積および当該面積と鋼線の横断面における面積との比の値（以下、「面積比の値」という）を表１〜３に示す。鋼線導入装置７の下端から３０ｍｍまでの浸漬領域９ａを溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させ、鋼線導入装置７に通線された鋼線がそのままの状態で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬されるようにした。
【００６５】
溶融アルミニウムめっき浴として、溶融アルミニウムめっき浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上、表１〜３の「種類」の欄に「Ａｌ」と表記）、４質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表１〜３の「種類」の欄に「４％Ｓｉ」と表記）、８質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表１〜３の「種類」の欄に「８％Ｓｉ」と表記）、１１質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表１〜３の「種類」の欄に「１１％Ｓｉ」と表記）または１３質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表１〜３の「種類」の欄に「１３％Ｓｉ」と表記）を用い、表１〜３に示す浴温で表１〜３に示す通線速度（鋼線の引き上げ速度）にて鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した後、当該めっき浴から引き上げた。
【００６６】
鋼線から２ｍｍ離れた箇所にノズルの先端が位置するように、先端の内径が３ｍｍのノズルを配設し、当該ノズルの先端から６００℃の温度に調整された不活性ガス（窒素ガス）を体積流量１０Ｌ／ｍｉｎで鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部に吹き付けた。
【００６７】
以上の操作を行なうことにより、表１〜３に示す平均厚さを有するめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を得た。なお、めっき被膜の平均厚さの測定方法を以下に示す。
【００６８】
〔めっき被膜の平均厚さの測定方法〕
各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さの測定は、図５に示される実施態様に基づいて行なった。図５は、各実施例および各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さを測定する方法の一実施態様を示す概略説明図である。
【００６９】
図５に示されるように、通線式鋼線径測定装置１９として、鉛直方向に配置された一対のプーリー１９ｃおよびプーリー１９ｄ、およびプーリー１９ｃとプーリー１９ｄとの間の中央部に水平方向に配設された一対の発光部１９ａおよび受光部１９ｂを有する光学式外径測定器［（株）キーエンス製、品番：ＬＳ−７０００］を２台有する通線式鋼線径測定装置１９を用いた。一対の発光部１９ａと受光部１９ｂとを互いに対向させ、隣接する発光部１９ａと受光部１９ｂとは、図５に示されるように９０°の角度をなすように配設した。
【００７０】
各実施例または各比較例で得られた長さ１００ｍの溶融アルミニウムめっき鋼線３を通線速度１００ｍ／分の速度で矢印Ｄ方向にてプーリー１９ｃとプーリー１９ｄとの間を走行させながら、溶融アルミニウムめっき鋼線３の長さ方向において約１．４ｍｍの間隔で溶融アルミニウムめっき鋼線３の外径を通線式鋼線径測定装置１９で測定した。なお、当該外径の測定点数を約７１０００点とした。
【００７１】
次に、前記で測定した溶融アルミニウムめっき鋼線の外径の平均値を求め、当該平均値からめっき被膜を形成する前の鋼線の直径（以下の表１〜３に示す鋼線の直径）を減算し、得られた値を２で除することにより、めっき被膜の平均厚さを求めた。その結果を表１〜３に示す。
【００７２】
〔めっき被膜の安定性〕
各実施例または各比較例で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線の性能として、めっき被膜の安定性を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１〜３に示す。
【００７３】
めっき被膜の安定性は、各実施例または各比較例で得られた長さが１００ｍの溶融アルミニウムめっき鋼線の表面を全長にわたって、マイクロスコープを用いて目視にて観察し、めっき被膜が存在していない部分を中心として、その前後２５０ｍｍの長さ〔以下、観察長さ（５００ｍｍ）という〕を抜き取り、当該めっき被膜が存在していない部分の長手方向の長さ（以下、不めっき長さという）を測定し、式：
［不めっき率］＝｛［不めっき長さ(ｍｍ)］／［観察長さ(ｍｍ)］｝×１００
に基づいて不めっき率を求め、以下の評価基準に基づいてめっき被膜の安定性を評価した。
【００７４】
（めっき被膜の安定性の評価基準）
５：不めっき率が１％未満（合格）
４：不めっき率が１％以上５％未満（合格）
３：不めっき率が５％以上３０％未満（合格）
２：不めっき率が３０％以上６０％未満（不合格）
１：不めっき率が６０％以上（不合格）
【００７５】
【表１】
2017166068.tif 000003
【００７６】
【表２】
2017166068.tif 000004
【００７７】
【表３】
2017166068.tif 000005
【００７８】
実施例４０〜６７および比較例４
溶融アルミニウムめっき鋼線の製造は、図３に示された実施態様に準じて行なった。鋼線として、表４〜５に示す直径を有し、表４〜５に示す鋼種からなる鋼線を用いた。表５の鋼種の欄に記載の３７Ａは、炭素を０．３７質量％含有する硬鋼からなる鋼線を意味する。
【００７９】
なお、鋼線には、溶融アルミニウムめっき浴に浸漬する前に、界面活性剤を含有するオルソケイ酸ナトリウムの脱脂液に浸漬することにより、脱脂を施した。
【００８０】
また、鋼線を鋼線導入装置に通線させる前に加熱装置に通線させることにより、表４〜５に示す予備加熱温度に予備加熱した。加熱装置として、鋼線導入装置の直前に管状のヒーター（図示せず）を設置した。このヒーターには、コイル状に巻回したカンタル線が内蔵されており、当該ヒーターに窒素ガスを供給するためのガス導入システム（図示せず）を接続することにより、加熱装置内に加熱された窒素ガスを導入し、鋼線を窒素ガス雰囲気中で予備加熱した。なお、予備加熱温度は、鋼線に熱電対を接続させたものを用意し、加熱装置の中に当該熱電対を鋼線とともに通過させることによって測定した。
【００８１】
鋼線導入装置として、ステンレス鋼製のブロックまたは角材を組み立て、図２に示されるように、全長Ｌが１００ｍｍであり、貫通孔８の導入口９ｂにおける開口部９ｃと排出口９ｄにおける開口部９ｅの形状、大きさおよび面積が同一である鋼線導入装置７を用いた。当該鋼線導入装置７の貫通孔８の開口部の形状、大きさ、面積および面積比の値を表４〜５に示す。当該鋼線導入装置７の下端から１０ｍｍまでの浸漬領域９ａを溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させ、鋼線導入装置７に通線された鋼線がそのままの状態で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬されるようにした。
【００８２】
溶融アルミニウムめっき浴として、溶融アルミニウムめっき浴（８質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表４〜５の「種類」の欄に「８％Ｓｉ」と表記）を用い、表４〜５に示す浴温で表４〜５に示す通線速度（鋼線の引き上げ速度）にて鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した後、当該めっき浴から引き上げた。
【００８３】
また、鋼線から２ｍｍ離れた箇所にノズルの先端が位置するように、先端の内径が３ｍｍのノズルを配設し、当該ノズルの先端から６００℃の温度に調整された不活性ガス（窒素ガス）を体積流量１０Ｌ／ｍｉｎで鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部に吹き付けた。
【００８４】
以上の操作を行なうことにより、表４〜５に示す平均厚さのめっき被膜を有する溶融アルミニウムめっき鋼線を得た。
【００８５】
次に、前記で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さおよびめっき被膜の安定性を前記と同様にして調べた。その結果を表４〜５に示す。
【００８６】
【表４】
2017166068.tif 000006
【００８７】
【表５】
2017166068.tif 000007
【００８８】
実施例６８〜８３
溶融アルミニウムめっき鋼線の製造は、図１に示された実施態様に準じて行なった。
鋼線として、表６に示す直径を有し、表６に示す鋼種からなる鋼線を用いた。表６の鋼種の欄に記載の３７Ａは、炭素を０．３７質量％含有する硬鋼からなる鋼線を意味する。
【００８９】
なお、鋼線には、溶融アルミニウムめっき浴に浸漬する前に、界面活性剤を含有するオルソケイ酸ナトリウムの脱脂液に浸漬することにより、脱脂を施した。
【００９０】
鋼線導入装置として、ステンレス鋼製のブロックまたは角材を組み立て、図２に示されるように、全長Ｌが８００ｍｍであり、貫通孔８の導入口９ｂにおける開口部９ｃと排出口９ｄにおける開口部９ｅの形状、大きさおよび面積が同一である鋼線導入装置７を用いた。当該鋼線導入装置７の貫通孔８の開口部の形状、大きさ、面積および面積比の値を表６に示す。当該鋼線導入装置７の下端から１００ｍｍまでの浸漬領域９ａを溶融アルミニウムめっき浴に浸漬させ、鋼線導入装置７に通線された鋼線がそのままの状態で溶融アルミニウムめっき浴に浸漬されるようにした。
【００９１】
溶融アルミニウムめっき浴として、溶融アルミニウムめっき浴（８質量％のケイ素を含有する溶融アルミニウムめっき浴：表６の「種類」の欄に「８％Ｓｉ」と表記）を用い、表６に示す浴温で表６に示す通線速度（鋼線の引き上げ速度）にて鋼線を溶融アルミニウムめっき浴に浸漬した後、当該めっき浴から引き上げた。
【００９２】
また、鋼線から２ｍｍ離れた箇所にノズルの先端が位置するように、先端の内径が３ｍｍのノズルを配設し、当該ノズルの先端から６００℃の温度に調整された不活性ガス（窒素ガス）を体積流量１０Ｌ／ｍｉｎで鋼線と溶融アルミニウムめっき浴の浴面との境界部に吹き付けた。
【００９３】
以上の操作を行なうことにより、表６に示す平均厚さを有するめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を得た。
【００９４】
次に、前記で得られた溶融アルミニウムめっき鋼線のめっき被膜の平均厚さおよびめっき被膜の安定性を前記と同様にして調べた。その結果を表６に示す。
【００９５】
【表６】
2017166068.tif 000008
【００９６】
表１〜６に示された結果から、各実施例の溶融アルミニウムめっき鋼線の製造方法によれば、表面全体にめっき被膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼線を効率よく製造することができるという優れた効果が奏されることがわかる。
【００９７】
これに対して、比較例１〜４では、鋼線導入装置が設置されていなかったことから、鋼線が溶融アルミニウムめっき浴へ浸漬される際に溶融アルミニウムめっき浴の溶液または溶融アルミニウムめっき浴の浴面に浮遊していた酸化膜を巻き込んで浸漬されたため、溶融アルミニウムめっき鋼線は、表面にめっき被膜が存在していない部分が多く見られ、めっき被膜の安定性に劣ることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の製造方法によって得られた溶融アルミニウムめっき鋼線は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１      溶融アルミニウムめっき浴
２      鋼線
３      溶融アルミニウムめっき鋼線
４      送出装置
５      めっき浴槽
６      鋼線の浸漬部
７      鋼線導入装置
８      貫通孔
９      管状体
９ａ    管状体の浸漬領域
９ｂ    管状体の導入口
９ｃ    管状体の導入口における開口部
９ｄ    管状体の排出口
９ｅ    管状体の排出口における開口部
１０    溶融アルミニウムめっき浴の浴面
１１    安定化部材
１１ａ  安定化部材の耐熱クロス材
１２    ノズル
１２ａ  ノズルの先端
１３    不活性ガス供給装置
１４    配管
１５    冷却装置
１６    巻取装置
１７    加熱装置
１８    めっき被膜
１９    通線式鋼線径測定装置
１９ａ  通線式鋼線径測定装置の発光部
１９ｂ  通線式鋼線径測定装置の受光部
１９ｃ  通線式鋼線径測定装置のプーリー
１９ｄ  通線式鋼線径測定装置のプーリー
【図１】
2017166068.tif 000009
【図２】
2017166068.tif 000010
【図３】
2017166068.tif 000011
【図４】
2017166068.tif 000012
【図５】
2017166068.tif 000013