JP3494134B2

JP3494134B2 - 溶融めっき方法

Info

Publication number: JP3494134B2
Application number: JP2000238718A
Authority: JP
Inventors: 保土岐; 洋男前田; 幹雄橋本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2004-02-03
Anticipated expiration: 2020-08-07
Also published as: JP2002053942A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の溶融め
っき方法に関し、特に鉄鋼材料等の金属材料にフラック
ス処理を利用してアルミニウム−亜鉛 (Al−Zn) 合金め
っきを施すための溶融めっき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼材料は構造物に広く用いられている
が、腐食しやすいため各種の防錆手段が用いられてき
た。中でも溶融亜鉛めっきは、比較的経済的な防錆方法
として、ねじ、ボルト等の小物接合部品から、Ｈ型鋼等
の大型構造部材に至るまで、非常に多岐にわたって使用
されてきた。しかし、亜鉛めっき被覆は、海岸近傍等の
塩害腐食に対する耐性に劣ることから、より耐食性に優
れた防食被覆が求められてきた。

【０００３】かかる背景の中で、溶融Al−Zn合金めっき
が、溶融亜鉛めっきよりも格段に優れた耐食性を具備す
ることが見出された。特に、Alを55％、Siを1.5 ％程
度、残部Znからなる溶融Al−Zn合金めっきが、めっき被
覆の耐食性と鋼素材に対する犠牲防食性との両立の点で
最も優れていることが確認され、防食薄鋼板においては
今やかなりの工業生産量に達している。

【０００４】薄鋼板の溶融めっきは、一般に連続焼鈍設
備の出側に溶融めっき槽を配置した連続溶融めっき設備
にて行われる。代表的な連続溶融めっき設備では、鋼板
をまず弱酸化性の無酸化炉で加熱することにより清浄化
した後、無酸化炉に連接した還元炉に導いて、水素を含
む雰囲気下で還元および焼鈍を行い、次いで大気に触れ
ることなく溶融めっき槽に侵入させて、溶融めっきを施
す。鋼板は、清浄化からめっき浴侵入時まで大気から遮
断され、その間に脱脂、酸化物の還元が行われて、溶融
金属で濡れ易い条件下で溶融めっき槽に侵入する。この
ような連続溶融めっき設備は、亜鉛めっき用に開発され
たものであるが、アルミニウムめっきやAl−Zn合金めっ
きにも使われている。即ち、薄鋼板の溶融Al−Zn合金め
っきは、めっき浴の組成や操業条件を変えるだけで、溶
融亜鉛めっき用の連続溶融めっき設備を利用して操業す
ることができる。

【０００５】一方、薄鋼板以外の溶融めっき、例えば、
線材の連続溶融めっき、構造部材や各種部品等の鋼材の
バッチ式溶融めっきは、大気中で鋼材を溶融金属浴に浸
漬することにより行われてきた。この場合には、鋼材を
予め脱脂および酸洗して表面の清浄化と酸化物除去を実
施しても、浴侵入前の酸化は不可避であるため、フラッ
クスと称される塩からなる融剤を用いて、不可避的に形
成される鋼材の表面の酸化物を融解させ、溶融金属によ
る濡れを促進させる手段が一般に用いられてきた。

【０００６】このフラックスによる処理方法には、乾式
法と湿式法とがある。乾式法は、フラックスを水溶液と
して鋼材に付着させた後、乾燥してフラックスを鋼材表
面に析出させ、しかる後に鋼材を溶融金属浴に浸漬し
て、溶融めっきを行う方法である。

【０００７】湿式法では、めっき浴温より融解温度の低
いフラックスを使用し、このフラックスをめっき槽の溶
融金属浴上に投入する。フラックスは溶融金属浴の温度
で融解し、比重差により浮上する。こうして適当な厚み
のフラックス溶融層を溶融金属上に形成し、このフラッ
クス溶融層を介して鋼材を溶融金属中に侵入させること
により、めっき直前に鋼材がフラックスで被覆される。
この場合、鋼材を溶融金属から引き上げる時にも再びフ
ラックス溶融層を通過するので、めっき後に、めっき物
の表面に再付着したフラックスをめっき物表面から除去
する作業が必要となり、操業が複雑になる。

【０００８】一般に、溶融亜鉛めっきのフラックス処理
には、塩化亜鉛と塩化アンモニウムを含有する水溶液を
用いた乾式法が採用され、めっき浴温が高い溶融アルミ
ニウムめっきのフラックス処理には、弗化物系フラック
スを用いた湿式法が採用されることが多い。しかし、溶
融Al−Zn合金めっきの場合、溶融亜鉛めっき用の乾式フ
ラックス処理では、溶融金属浴中のAlがフラックス中の
主として塩化アンモニウム(NH₄Cl) と反応して、昇華性
の塩化アルミニウム(AlCl₃) が生成し、フラックスの分
解によるフラックス機能の低下のために不めっきが多発
する結果を招く。一方、溶融アルミニウムめっき用の湿
式フラックス処理は、アルミニウムよりめっき浴温がか
なり低くなるAl−Zn合金めっきには適用しにくい。

【０００９】かかる観点より、溶融Al−Zn合金めっき用
のフラックスがこれまでにいくつか提案されている。例
えば、特開昭58−136759号公報には、アルカリ金属また
はアルカリ土類金属の塩化物、弗化物またはケイ弗化物
の少なくとも１種と、塩化亜鉛とからなるAl−Zn合金め
っき用フラックス組成物が開示されている。このフラッ
クスは、乾式法で用いるので操業性に優れるものの、フ
ラックス機能が十分ではなく、溶融金属中のAl濃度の増
加と共に不めっきが多発しやすくなる。特に、耐食性に
優れている、Al濃度の高い55％Al−Zn合金めっきでは、
この現象が甚だしくなる。

【００１０】特開平３−162557号公報には、塩化亜鉛と
塩化アンモニウムの配合比率が重量比で10ないし30：１
であるAl−Zn合金めっき用フラックス組成物が開示され
ている。このフラックスも乾式法で用いるものである
が、薄物のめっきには比較的良好なめっきが可能である
ものの、めっき温度の上昇とともに不めっきが発生しや
すく、めっき温度が高くなる55％Al−Zn合金めっきで
は、薄物以外では不めっきが生じやすくなる。

【００１１】特開平４−293761号公報には、亜鉛、リチ
ウム、ナトリウムおよびカリウムの各塩化物という４成
分からなるAl合金めっき用フラックス組成物が開示され
ている。このフラックスは湿式法で用いられ、上記４成
分のうち高価な塩化リチウムが主成分 (40〜60モル％)
となるので、コスト高となる。また、厚物に対しては不
めっきの抑制効果が不十分である他、湿式法であるの
で、めっき物に再付着したフラックスの除去が煩雑とな
るという問題点もある。

【００１２】特開平４−323356号公報には、Al含有アル
カリ金属弗化物 (例、氷晶石) とアルカリ土類金属塩化
物とからなるAl−Zn合金めっき用フラックス組成物が開
示されている。このフラックスも湿式法で用い、特に55
％Al−Znのめっきに好適なものとして提案されている
が、フラックスの棚吊り現象 (フラックスが固化して棚
を形成し、溶融金属とフラックスとの間に空洞を生ずる
現象) を生じやすいという問題点がある。また、このフ
ラックスは弗化物を含むため、鋼材を溶融金属から引き
上げる時に再付着・固化したフラックスが、弗化物の存
在により水洗等の手段では容易に除去できないという問
題点もある。従って、めっき外観が不良となる。

【００１３】このように、溶融Al−Zn合金めっき用に提
案された従来のフラックスはいずれも塩化物を含んでお
り、溶融Al−Zn合金めっきに十分なフラックス機能 (被
めっき金属素材の表面の濡れ性向上) を確保するには、
塩化物を含有するフラックス材料が必要であると考えら
れてきた。

【００１４】上述した方法以外に、特公昭61−201767号
公報に記載されたごとく、予め鋼材に溶融亜鉛めっきを
施し、さらに溶融Al−Zn合金めっきを施すという、二段
めっき法も提案されているが、二回のめっき工程が必要
であり、製造コストの点で不利であることは論を待たな
い。

【００１５】さらに、以上のような工夫により溶融Al−
Zn合金めっきを行っても、従来の方法では、めっき前の
予熱工程がないか、あっても不十分なため、溶融金属へ
の浸漬時間は、一般に20秒以上、通常は30〜180 秒とい
う長さが必要であり、特に45〜60％Alの場合には、めっ
き浴温が高いこともあって、溶融金属への浸漬中に金属
素材−めっき界面での脆い金属間化合物層の成長が著し
く起こり、めっき物の加工性が著しく低下する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、Al含
有量が45％以上と高い溶融Al−Zn合金めっきに対するフ
ラックス処理について、乾式法ではフラックス機能が不
十分で不めっきが発生し易く、湿式法ではフラックスが
高価であったり、フラックスの棚吊り現象が発生し易
い、めっき後に再付着したフラックスの除去が困難で、
めっき外観が悪化するといった問題点があり、いずれも
満足できるものではなかった。

【００１７】また、いずれの方法でも、めっき浴の浸漬
時間が長いため、前述した金属間化合物層の成長が起こ
り易く、めっき物の加工性が低下しがちであり、薄鋼板
以外の金属材料に対して溶融Al−Zn合金めっき、特に45
〜60％Al−Zn合金めっきを工業的に実施するには極めて
不十分な状況にあった。

【００１８】本発明は、かかる従来技術の問題点が解消
された溶融Al−Zn合金めっきに好適な溶融めっき方法を
提供するものであり、とりわけAl含有量が45〜60％のAl
−Zn合金めっきにおいて、加工性に優れためっき物を形
成することができる、実用的な溶融めっき方法を提供し
ようとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本出願人は先に、金属素
材をめっき浴温より５℃以上高い融点を有する溶融フラ
ックス浴に浸漬してから、溶融金属めっき浴に浸漬して
溶融めっきする方法を提案した (特開平10−140310号公
報) 。溶融フラックス材料の融点をめっき浴温より５℃
以上高く設定することで、金属素材に付着し、めっき浴
に持ち込まれたフラックスは、めっき浴中で固化してめ
っき浴表面に浮遊するため、スキミング等により容易に
除去でき、めっき物への再付着を避けることができる。

【００２０】この方法は、Al含有量が45％以上と高いAl
−Zn合金めっきに対しても十分なフラックス機能を示す
ことができる溶融フラックスを使用するが、乾式法と同
様にめっき前にフラックス処理するため、湿式法につき
ものであっためっき物に再付着したフラックスの除去処
理が不要になるという利点がある。また、溶融めっきの
直前に溶融めっき浴より高温の溶融フラックス浴に浸漬
することで、金属素材の予熱も同時に達成され、高温の
溶融Al−Zn合金めっき浴への浸漬時間が短縮されるた
め、金属間化合物層の成長による加工性の劣化を避ける
ことができる。

【００２１】この公報に具体的に示されたフラックス
は、いずれも従来のAl−Zn合金めっき用フラックスと同
様に、フラックス成分として少なくとも１種の塩化物を
含む組成物である。塩化物を含有する溶融フラックス
は、フラックス効果は高いものの、溶融55％Al−Zn合金
めっき浴の近傍の高温では、腐食性の強い塩素ガスを発
生するので、SUS 304 やSUS 316 といった高級ステンレ
ス鋼製の容器を使用しても容器を腐食する。そのため、
１週間程度のめっき操業で、容器からの溶出成分により
フラックス機能が著しく低下して不めっきが多発するよ
うになり、最終的には容器の穴あきが起こるので、長期
操業ができず、実用面で問題が残った。

【００２２】また、フラックスの融解温度が高いので、
フラックス浴温がめっき浴温よりかなり高くなり、予熱
温度が高すぎて、金属間化合物層の成長によりめっき密
着性が低下し、加工性が低下する場合があることが判明
した。

【００２３】本発明者らは、上記の溶融フラックス浴に
よるフラックス処理において、高級ステンレス鋼製容器
を腐食しないフラックス材料を用いて上記課題を解決す
べく検討した結果、１種または２種以上の弗化物からな
る、塩化物を含まないフラックスでも、塩化物含有フラ
ックスと同等の十分に高いフラックス機能が得られ、こ
のフラックスをステンレス鋼製容器に収容して長期操業
しても、フラックス機能の低下や容器の腐食が起こらな
いことと、フラックスの融点がめっき浴温より低く、め
っき浴中に持ち込まれた少量のフラックスがめっき浴中
で融解しても、めっき後の水洗さえ実施すれば、めっき
外観はさほど悪化しないことを見出し、本発明に到達し
た。

【００２４】ここに、本発明は、金属素材を溶融フラッ
クス浴に浸漬してから溶融金属めっき浴に浸漬して溶融
めっきを行う溶融めっき方法において、溶融金属が45〜
60質量％のAlおよび 0.5〜２質量％のSiを含むアルミニ
ウム−亜鉛合金であり、フラックスが１種または２種以
上の金属弗化物からなる、塩化物を実質的に含有しない
組成を有し、フラックス浴温がめっき浴温の−50℃〜＋
100 ℃の温度領域であることを特徴とする溶融めっき方
法である。

【００２５】塩化物を実質的に含有しない組成とは、塩
化物の含有量が５質量％以下であることを意味する。こ
の溶融フラックスは、好ましくは弗化アルミニウムと弗
化カリウムを主体とする組成を有し、ステンレス鋼製容
器に収容して使用する。

【００２６】本発明の溶融Al−Zn合金めっき方法は、連
続操業の操作性に優れ、不めっきを発生させずに、加工
性が向上しためっき製品を製造することができる。フラ
ックスの浴温がめっき浴温より低くてもよいので、フラ
ックスの融点がめっき浴温より低い場合と高い場合の両
方を含む。フラックス融点がめっき浴温より低い場合に
は、めっき浴に持ち込まれたフラックスはめっき浴中で
融解するため、特開平10−140310号公報で達成されたフ
ラックス除去の容易さは多少犠牲になる。しかし、持ち
込みフラックス量は湿式法によるめっき浴中のフラック
ス量に比べれば非常に少ないので、めっき皮膜へのフラ
ックスの再付着量も湿式法より格段に少なく、外観を重
視しない部品については水洗は不要であり、また外観を
重視する部品は、水洗を追加するだけで、再付着フラッ
クスは簡単に除去でき、実用上は十分に使用できるめっ
き外観を得ることができる。

【００２７】本発明の方法では、特開平10−140310号公
報に記載の方法よりフラックス浴温を低くすることがで
きることから、金属間化合物層の成長がより効果的に抑
制され、めっき密着性が改善される。フラックス浴の容
器寿命についても、浴温が低いほど有利となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の方法によりAl−Zn合金溶
融めっきを施すことができる金属材料は特に制限されな
いが、代表例は鋼素材 (例、鋼線、型鋼、鋼管、鋼金
具、例えば、ボルト、ナット、ねじ等) である。例え
ば、屋根や外壁などの建材として、臨海部のように塩害
腐食の強い地域のみならず、その他の地域でも、耐食性
の高い溶融Al−Zn合金めっき鋼板、特に溶融55％Al−Zn
合金めっき鋼板が使用されるようになってきたが、この
鋼板を接合する小物接合部材にも同じめっきを施してお
けば、この接合部材の耐食性が確保されると同時に、接
合部位において異種金属材料が接触した場合に起こる局
部電池作用によるめっき材料の溶解が防止でき、めっき
の耐久性が向上するという効果もある。本発明の溶融め
っき方法は、このような小物接合部材のAl−Zn合金めっ
きにも、あるいは型鋼のような大型部材にも適用でき
る。また、通常の炭素鋼以外に、合金鋼、Ni合金、フェ
ライト系ステンレス鋼といった各種の金属素材に適用で
きる。

【００２９】被めっき金属素材は、本発明に従ってフラ
ックス槽で溶融フラックス浴に浸漬する前に、通常の前
処理を施すことが望ましい。例えば、金属素材が鉄鋼で
ある場合の前処理は、オルソ珪酸ソーダ、苛性アルカ
リ、炭酸ソーダ等の温水溶液による脱脂工程、有機溶剤
による脱脂工程、塩酸、硫酸等の酸の水溶液による酸洗
工程の少なくとも１工程を含む。

【００３０】本発明におけるめっき金属は、45〜60％の
Alおよび 0.5〜２％のSiを含むAl−Zn合金である。めっ
き浴は、Al、Zn、Siの他に、微量のMg、Pb、Sn、Fe、S
b、Mn、Ni、Cr、Ti、Ｖ、Sr、Ｂ、Be等の元素を含んで
いてもよい。

【００３１】この溶融Al−Zn合金めっきは、溶融亜鉛め
っきより耐食性が格段に優れる上、美麗なスパングル模
様を持つことから、塗装基材として使用されるのみなら
ず、無塗装やクリア塗装を施して使用可能なめっき鋼板
として、建材や家電外板等の用途への使用量が増えてい
る。しかし、従来の乾式法フラックス処理では不めっき
が多発し、湿式法フラックス処理でも、めっき後のフラ
ックス除去処理によるめっき外観の悪化やフラックスの
棚吊り現象といった問題があり、まためっき浴温が高い
ために素材−めっき界面の金属間化合物層の成長による
加工性の劣化も起こっていた。

【００３２】本発明ではまず、必要に応じて前述した適
当な前処理を施した被めっき金属素材を、めっき浴温に
近い温度の溶融フラックス浴に浸漬する。この溶融フラ
ックス浴への浸漬処理により、金属素材の表面はフラッ
クスの作用で活性化されて濡れ性が高まり、溶融フラッ
クス浴から引き上げる際にはフラックス膜が金属表面に
形成される。

【００３３】次に、このフラックス膜を有する金属素材
を速やかに溶融金属めっき浴に浸漬する。フラックス膜
は、めっき浴浸漬までの間は金属素材を酸化から保護す
る作用を果たし、めっき浴に浸漬されると、金属素材表
面から剥離して溶融金属上に浮遊する。めっき浴中で溶
融金属上に浮遊したフラックスは、少量であり、浴面を
スキミングするか (フラックスが固化した場合) 、また
は浴面に流動を付与しておけば (フラックスが融解して
いる場合) 、引き上げ時のめっき表面へのフラックスの
再付着は最小限となり、外観を重視しない部品について
は水洗は不要であり、また外観を重視する部品は水洗を
追加するだけで簡単に除去できる。従って、湿式法と同
様に溶融フラックスを利用するにもかかわらず、めっき
後のフラックス除去処理が必要なくなる。

【００３４】金属素材を溶融フラックス浴に浸漬する間
に、短時間の浸漬でも金属素材はかなり高温に加熱され
る。即ち、この溶融フラックス浴への浸漬は、予熱の作
用も果たす。そのため、次の溶融めっき浴への浸漬時間
を短くすることができ、Al−Zn合金溶融めっき浴への浸
漬により起こる脆い金属間化合物層の成長を著しく抑制
することが可能となり、めっき皮膜の加工性の低下が防
止される。

【００３５】本発明で使用する１種または２種以上の金
属弗化物からなるフラックスは、従来のフラックスのよ
うに塩化物を実質的に含有していなくても、従来品と同
様の強力なフラックス機能を示す。その結果、乾式法で
フラックス処理した場合には不めっきが発生しやすい45
％以上のAlを含むAl−Zn合金溶融めっきの場合でも、操
業性のよい短時間のフラックス処理によって、被めっき
金属素材の表面の濡れ性は十分に確保され、不めっきを
防止することができる。

【００３６】この塩化物を実質的に含有しないフラック
スは、55％Al−Znめっき浴の操業浴温に近い600 ℃近傍
まで昇温させても、一般的な耐食性保管容器であるSUS3
04やSUS316等の高耐食性ステンレス鋼板の腐食減量が極
めて少ないので、フラックスを劣化させずに長期使用す
ることができる上、容器の寿命は半永久的となる。従っ
て、溶融フラックスによる事前のフラックス処理を利用
して、不めっきを発生させずに長期の溶融めっき操業を
行うことが可能となる。但し、溶融フラックスは５質量
％以下の塩化物を含有することは許容される。その範囲
では腐食性が著しくは強まらないからである。しかし、
フラックス中の塩化物濃度は、好ましくは２質量％以下
であり、最も好ましくは０％である。

【００３７】本発明の溶融めっき法では、溶融金属めっ
き槽以外に、フラックスを溶融するためのフラックス槽
を設置する。このフラックス槽は、前述したように、一
般的な耐食性容器素材である、SUS304やSUS316等の高耐
食性ステンレス鋼板から製作することが望ましい。本発
明では、溶融フラックス材料がこのようなステンレス鋼
板の腐食減量を極めて少なくする。

【００３８】このフラックス槽に、溶融金属めっき浴の
浴温近傍まで昇温可能な融点となるように組成が調整さ
れた１種または２種以上の金属弗化物からなるフラック
ス材料を入れ、加熱して融解させ、溶融フラックス浴を
調製する。溶融フラックス浴の温度は、溶融めっき浴温
に対して、−50℃〜＋100 ℃の範囲とする。

【００３９】溶融フラックスの浴温が溶融めっき浴温＋
100 ℃より高くなると、フラックス浴で金属素材が必要
以上の高温になり、めっき浴侵入温度が高くなりすぎ
て、めっき浴中の浸漬時間を短くしても、界面での脆い
金属間化合物層の成長を抑制することが困難となり、加
工性が低下する。一方、溶融フラックス浴の温度が溶融
めっき浴温−50℃より低いと、予熱効果が不十分とな
り、次の溶融めっき浴への浸漬時間を長くする必要が出
てくるため、金属間化合物層の成長が起こり、やはり加
工性が低下する。溶融フラックス浴温は、好ましくは溶
融めっき浴温に対して−20℃〜＋50℃の範囲である。

【００４０】従来の湿式フラックス法では、フラックス
を溶融めっき浴温で融解させて溶融金属上に浮遊させる
のであるから、引き上げ時のフラックス除去と脆い金属
間化合物層の成長防止が困難であった。また、フラック
スは、その融点が溶融めっき浴温より低くなければなら
ず、組成に制限があった。

【００４１】本発明では、フラックス浴を別に設け、鋼
材の酸化防止と予備加熱を同時に行い、さらにその容器
の材質としてSUS304や316 を用いれば半永久的に使用で
きるフラックス組成を選択する。具体的には、１種もし
くは２種以上の金属弗化物からなり、塩化物を実質的に
含有しないフラックス組成とする。前述したように、溶
融フラックスの浴温は溶融めっき浴温の−50℃〜＋100
℃の範囲内であるので、フラックスの融点は、溶融めっ
き浴温より高くても低くてもよい。

【００４２】フラックスに用いる金属弗化物としては、
弗化カリウム、弗化アルミニウム、氷晶石、弗化亜鉛、
弗化ナトリウム、弗化銅、弗化チタン、弗化リチウム等
が例示される。

【００４３】45〜60質量％のAlを含有する溶融Al−Zn合
金のめっき浴温は一般に 570〜610℃の範囲であるの
で、このめっき浴温に対して上記領域内の溶融フラック
ス浴温が得られるようにフラックスの組成を選択する。
フラックスの融解温度が、使用するフラックス浴温より
数℃〜数十℃低くなるような組成が好ましい。このよう
な融解温度を得るための代表的なフラックス組成は、質
量％で弗化アルミニウ40〜65％、弗化カリウム60〜35％
である。この基本組成に、さらに氷晶石や他の金属弗化
物を配合してもよい。

【００４４】溶融フラックス浴への浸漬時間は、ごく短
時間、例えば、数秒程度から数分程度でよい。この浸漬
が予熱もかねている関係から、被めっき金属素材の厚み
が大きい場合には、十分に予熱されるように浸漬時間を
長めにする。このフラックス処理で予熱されるため、溶
融めっき浴への浸漬時間が大幅に短縮されることから、
フラックス槽への浸漬時間を含めても、溶融めっき作業
に要する合計作業時間を短縮することができる。

【００４５】前述したように、フラックス槽を出た金属
素材は、表面がフラックスで保護されているため、大気
に曝されても表面の酸化は起こらない。したがってフラ
ックス槽から溶融めっき槽への移送の間に大気を遮断す
る必要はない。しかし、フラックス槽で予熱された金属
素材の温度低下を防ぐために、フラックス槽から溶融め
っき槽への移送は速やかに行うことが好ましい。

【００４６】金属素材が溶融めっき槽に導入されると、
金属素材に付着したフラックスが剥離し、めっき浴中で
溶融金属上に浮上する。この浮上した剥離フラックス
は、フラックスの融点に応じて固体または融解状態で存
在する。溶融めっき槽に持ち込まれるフラックスの量は
少ないので、溶融金属上にフラックスが浮上していて
も、金属素材の引き上げ時のフラックスの再付着は比較
的少ないので、外観を重視しない部品については水洗は
不要であり、また外観を重視する部品は水洗を追加する
だけで簡単に除去することができる。従って、従来の湿
式法フラックス処理で行われているような、めっき後の
再付着フラックス除去のための特別の処理は通常は不要
である。

【００４７】このフラックスの再付着を可及的に少なく
する手段を講ずることができる。例えば、フラックスの
融解温度がめっき浴温より高く、めっき浴中の浮上フラ
ックスが固体の場合には、慣用のスキミング手段により
浮上フラックスを除去することができる。スキミング
は、バッチ式めっきではめっき作業の合間に、連続めっ
きでは必要に応じて定期的あるいは常時行うことができ
る。めっき浴中の浮上フラックスが融解状態で存在する
場合には、浴面に流動を与えて、浸漬された金属素材が
引き上げられる領域の浴面からフラックスを追い出すこ
とができる。例えば、この領域に噴流を発生させて、浴
面ではこの領域から周囲に溶融金属が流れるようにすれ
ばよい。

【００４８】金属素材が溶融フラックス浴中で予熱さ
れ、溶融めっき浴への浸漬時間が大幅に短縮される結
果、金属素材−めっき界面の脆い金属間化合物層の成長
が著しく抑制され、めっき密着性が高くなるので、加工
性が要求される用途にも十分に適合した加工性に優れた
高品質のめっき皮膜を形成することができ、めっき量当
たりのドロス発生量も大幅に抑制できる。特に、特開平
10−140310号公報に開示した方法とは異なり、本発明で
はフラックス浴温をめっき浴温より低くできるので、溶
融フラックス浴中での過度の予熱を避けることができ、
予熱温度が高すぎる場合の金属間化合物層の成長による
めっき密着性や加工性の低下を避けることができる。

【００４９】めっき鋼板の耐食性は一般にめっき付着量
に依存するが、55％Al−Zn合金めっき鋼板では特に耐食
性を重視した厚目付け材が要望されている。片面当たり
の付着量が100 g/m²以上であれば、かなり厳しい塩害地
域での耐食性を、マイルドな環境下での従来材 (片面当
たり付着量75 g/m²)なみに改善できる。付着量の上限は
特に限定するものではないが、経済的にも400 g/m²が限
度と考えられる。また、屋内の使用においては40 g/m²
相当で十分な耐食性が確保できる。このように、使用環
境の腐食性に応じてめっき付着量を設定すればよい。本
発明に従ってフラックス処理すると、溶融Al−Zn合金め
っきにおける不めっきを効果的に防止できるため、厚目
付け材を安定して製造することが可能となる。

【００５０】めっき後の耐食性をさらに向上させるた
め、めっき後にクロメート処理を施してもよい。クロメ
ート処理は操作性のよい塗布型が好ましいが、反応型、
電解型なども可能である。クロメート付着量は従来と同
様でよい。クロメートの代わりに、ノンクロム型の化成
処理を施すことも可能である。

【００５１】本発明に従って製造された溶融Al−Zn合金
めっき鋼板は、美麗なめっき外観を持つので、無塗装で
使用することができるが、耐傷付き性を向上させるため
にクリア塗装を施してもよい。もちろん、着色塗装する
ことも可能である。

【００５２】

【実施例】(実施例１)200 mm×300 mm×厚さ2.5 mmの熱
延鋼板を、オルソ珪酸ソーダ水溶液中で脱脂し、水洗し
た後、10質量％塩酸水溶液で酸洗して、めっき前処理を
行った。このめっき前処理に続いて、下記のようにして
フラックス処理を行ってから、溶融Al−Zn合金めっきを
実施した。

【００５３】表１に示す組成および融点を持つフラック
ス材料を、溶融めっき槽の近傍に設置したSUS 316 製の
フラックス槽 (500 mm×500 mm×深さ500 mm) の中に入
れ、表２に示すさまざまな温度に加熱してフラックスを
溶融させて、溶融フラックス浴を形成した。この溶融フ
ラックス浴中に、上述のめっき前処理を経た鋼板を１分
間浸漬して、予熱とフラックス処理を行った後、フラッ
クス槽から引き上げた鋼板をできるだけ速やかに溶融め
っき槽に浸漬した。

【００５４】溶融めっき金属は、質量％で55％Al−1.6
％Si−Zn合金であり、溶融めっき浴の温度は600 ℃、め
っき浴への浸漬時間は１分間に統一した。めっき付着量
は、溶融めっき浴からの引き上げ速度を一定にして、片
面約120 g/m²の厚目付けに調整した。１日に上記熱延鋼
板を42枚溶融めっきする条件 (１日の作業時間は７時
間) で、溶融めっきを１週間連続操業した。その間に、
めっき槽の溶融金属上にフラックス槽から持ち込まれた
フラックスが浮遊し始め、その量が次第に増えたが、め
っき槽内のフラックス除去処理は実施しなかった。

【００５５】めっき浴から引き上げた溶融Al−Zn合金め
っき鋼板は、水冷した後、水洗ブラッシングをしてか
ら、目視観察により不めっきの状態を次の基準で判定し
た。 ○−不めっきが認められない、 △−10箇所以内のピンホール状不めっき有り、 ×−不めっきが多発 (10箇所超) 。

【００５６】表２に、最初と最後の溶融めっき鋼板の不
めっきの判定結果を示す。不めっきが認められなかった
溶融めっき材については、それから採取した試験片を２
Ｔ曲げ加工して、曲げＲ部外面の亀裂発生状況を目視観
察した。さらに加工部のテープ剥離を行い、めっき被膜
の剥離状況を観察した。これらの観察結果からめっき鋼
板の加工性を次の基準で判定し、その結果も表２に併記
する。

【００５７】 ◎−亀裂が微細で剥離無し、 ○−亀裂ががやや大きくなるが、剥離無し、 △−テープ剥離で剥離が観察される、 ×−テープ剥離で皮膜が全面剥離。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】溶融Al−Zn合金めっき前に、本発明に従った組成および
温度の溶融フラックス浴で浸漬処理した溶融めっき鋼板
では、１週間にわたって不めっきを発生させずに厚目付
けの溶融55％Al−Zn合金めっきを実施することができ
た。加工性に関しては、厚目付けであるために、２Ｔ曲
げという過酷な加工ではめっきに微細な亀裂は発生した
が、めっき剥離は操業１週間後も発生しなかった。フラ
ックス浴温がめっき浴温に近い (めっき浴温の−20℃〜
＋50℃) と、特に加工性が良好となった。どの例でも、
不めっきと加工性のいずれも、最初と１週間後で判定結
果が全く同じであり、連続操業中にフラックス効果が劣
化していなかった。

【００６０】これに対し、フラックス組成は本発明例と
同じであったが、フラックス浴温が低すぎると、めっき
浴中で材料温度が十分に上がりきらなかったため、金属
間化合物層が均一に形成されず、不めっきが発生し、そ
れによる加工性の劣化を生じた。一方、フラックス浴温
が高すぎた比較例では、不めっきの防止効果は十分であ
ったものの、金属間化合物層の過度の形成により、加工
性が低くなった。

【００６１】一方、溶融Al−Zn合金めっき用の従来のフ
ラックスである、塩化物を含有するフラックス (No.5〜
9)を使用した比較例では、めっき開始時にはフラックス
機能が高く、不めっきおよび加工性のどちらについても
本発明例と同等の判定結果が得られた。しかし、操業１
週間後にはどの例でも不めっきが発生または多発するよ
うになり、加工性の評価はできなかった。このように、
塩化物を実質的な量で含有する溶融フラックスは、一般
的な耐食性容器である高級ステンレス鋼製容器に収容し
た場合には、長期使用することができない。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、溶融めっき前に溶融フ
ラックスによりフラックス処理することで、従来の乾式
法フラックス処理では不めっきが起こり易かった溶融55
％Al−Zn合金めっきの不めっき発生を防止することがで
き、しかも従来の湿式法で必要であった、めっき後の面
倒なフラックス除去処理が不要となるので、めっき外観
の悪化が避けられる。

【００６３】従来のAl−Zn合金めっき用の溶融フラック
スは塩化物を含有していたが、本発明では塩化物を実質
的に含有しない溶融フラックスを用いて、塩化物含有フ
ラックスと同等のフラックス機能を得ることができる。
フラックスが塩化物を含有しないため、一般的な耐食性
容器である高級ステンレス鋼製容器に溶融フラックスを
収容しても、溶融フラックスが容器を腐食して、フラッ
クス機能が急速に劣化することがなくなり、フラックス
を長期使用することができる上、容器は半永久的に使用
可能となる。

【００６４】さらに、本発明の溶融めっき方法によれ
ば、フラックス処理が予熱も兼ねるため、めっき前の予
熱が不要となり、溶融金属めっき浴への浸漬時間が大幅
に短縮され、フラックス処理を含めてもめっきの作業時
間が短縮される。Al量が45％以上のAl−Zn合金めっき浴
は浴温が高いので、めっき浴への浸漬時間の大幅な短縮
により脆い合金槽の成長が著しく抑制される結果、めっ
き皮膜の加工性の向上、ドロス発生量の低減という効果
も併せて得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本幹雄福岡県北九州市若松区藤ノ木２丁目４番８号新興アルマー工業株式会社内 (56)参考文献特開平４−323356（ＪＰ，Ａ) 特開平10−140310（ＪＰ，Ａ) 特開平11−323523（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属素材を溶融フラックス浴に浸漬して
から溶融金属めっき浴に浸漬して溶融めっきを行う溶融
めっき方法において、溶融金属が45〜60質量％のAlおよ
び 0.5〜２質量％のSiを含むアルミニウム−亜鉛合金で
あり、フラックスが１種または２種以上の金属弗化物か
らなる、塩化物を実質的に含有しない組成を有し、フラ
ックス浴温がめっき浴温の−50℃〜＋100 ℃の温度領域
内であることを特徴とする溶融めっき方法。
【請求項２】フラックスが弗化アルミニウム40 〜 65 ％
と弗化カリウム60 〜 35 ％を含む組成を有する、請求項１
記載の溶融めっき方法。
【請求項３】フラックスがステンレス鋼製容器に収容
されている、請求項１または２記載の溶融めっき方法。