JPH06272007A - 溶融亜鉛メッキ槽 - Google Patents
溶融亜鉛メッキ槽Info
- Publication number
- JPH06272007A JPH06272007A JP6425693A JP6425693A JPH06272007A JP H06272007 A JPH06272007 A JP H06272007A JP 6425693 A JP6425693 A JP 6425693A JP 6425693 A JP6425693 A JP 6425693A JP H06272007 A JPH06272007 A JP H06272007A
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- JP
- Japan
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- steel
- diffusion
- zinc
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- powder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐亜鉛侵食性に秀れ、ドロス発生が少く、寿
命の長い溶融亜鉛メッキ槽を提供することを目的とす
る。 【構成】 少なくとも溶湯に接する面がAl拡散被覆鋼
にて成ることを特徴とする溶融亜鉛メッキ槽。
命の長い溶融亜鉛メッキ槽を提供することを目的とす
る。 【構成】 少なくとも溶湯に接する面がAl拡散被覆鋼
にて成ることを特徴とする溶融亜鉛メッキ槽。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶融亜鉛メッキに用いら
れる、耐亜鉛侵食性の秀れた亜鉛メッキ槽に関するもの
である。
れる、耐亜鉛侵食性の秀れた亜鉛メッキ槽に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術と解決しようとする課題】従来、各種鉄鋼
材料又は製品の表面の耐蝕性向上を図るために亜鉛メッ
キが行なわれている。この亜鉛メッキは通常溶融亜鉛メ
ッキで行なわれ、これをバッチ式で行なう場合鉄鋼材料
でつくられたメッキ槽内で高温(約450〜480℃)
で溶融状態に保持されている亜鉛の浴中にバスケットな
どに収容された小型部品などの被メッキ材料を一定時間
浸漬して行なわれる。一方連続式で行なう場合はメッキ
されるべき鋼板又は鋼線を連続的に前記メッキ槽内の溶
融亜鉛メッキ浴中に通過せしめて亜鉛メッキを施してい
る。
材料又は製品の表面の耐蝕性向上を図るために亜鉛メッ
キが行なわれている。この亜鉛メッキは通常溶融亜鉛メ
ッキで行なわれ、これをバッチ式で行なう場合鉄鋼材料
でつくられたメッキ槽内で高温(約450〜480℃)
で溶融状態に保持されている亜鉛の浴中にバスケットな
どに収容された小型部品などの被メッキ材料を一定時間
浸漬して行なわれる。一方連続式で行なう場合はメッキ
されるべき鋼板又は鋼線を連続的に前記メッキ槽内の溶
融亜鉛メッキ浴中に通過せしめて亜鉛メッキを施してい
る。
【0003】バッチ式の場合、連続式の場合ともに溶融
亜鉛メッキ槽中の亜鉛(Alを含むこともある)は一旦
溶解した後は補給を繰返しながら1年又は2年の長期間
に亘り加熱し続け溶湯状態を維持しながら亜鉛メッキ作
業を行なうのが一般的である。短期間、例えば一週毎に
加熱を一旦止め溶融した亜鉛を凝固せしめ、再加熱溶解
を繰返すことはエネルギーコストを著るしく高騰せし
め、甚だ不経済である為メッキ槽の寿命の許す限り連続
操業を行なうことが望ましい。しかしながら一方で常時
高温(450〜480℃)の溶湯亜鉛と接触しているメ
ッキ槽は徐々に侵食され鋼板は薄肉化して行く。尚通常
メッキ槽の底には亜鉛より比重が大きく融点が低く侵食
性の少ない鉛を入れ溶解しその上に亜鉛浴が存在した状
態でメッキ作業が行なわれるので、底板の侵食は差程問
題とならず、側板の侵食薄肉化が直接寿命に影響を与え
る。
亜鉛メッキ槽中の亜鉛(Alを含むこともある)は一旦
溶解した後は補給を繰返しながら1年又は2年の長期間
に亘り加熱し続け溶湯状態を維持しながら亜鉛メッキ作
業を行なうのが一般的である。短期間、例えば一週毎に
加熱を一旦止め溶融した亜鉛を凝固せしめ、再加熱溶解
を繰返すことはエネルギーコストを著るしく高騰せし
め、甚だ不経済である為メッキ槽の寿命の許す限り連続
操業を行なうことが望ましい。しかしながら一方で常時
高温(450〜480℃)の溶湯亜鉛と接触しているメ
ッキ槽は徐々に侵食され鋼板は薄肉化して行く。尚通常
メッキ槽の底には亜鉛より比重が大きく融点が低く侵食
性の少ない鉛を入れ溶解しその上に亜鉛浴が存在した状
態でメッキ作業が行なわれるので、底板の侵食は差程問
題とならず、側板の侵食薄肉化が直接寿命に影響を与え
る。
【0004】溶融亜鉛の鋼板に対する侵食性は鋼中のC
及びSiが多い程顕著となるので現在では、C、Si含
有量の少ない亜鉛釜鋼板(例えば化学成分はC 0.0
9%以下、Si 微量、Mn 0.20〜0.40%、
P 0.03%以下、S 0.030%以下)が用いら
れているが厚さが50mmの鋼板の場合寿命は凡そ4年間
程度である。この時の残存肉厚は約25mmであり、年間
約6〜7mmづつ侵食減肉してゆく。
及びSiが多い程顕著となるので現在では、C、Si含
有量の少ない亜鉛釜鋼板(例えば化学成分はC 0.0
9%以下、Si 微量、Mn 0.20〜0.40%、
P 0.03%以下、S 0.030%以下)が用いら
れているが厚さが50mmの鋼板の場合寿命は凡そ4年間
程度である。この時の残存肉厚は約25mmであり、年間
約6〜7mmづつ侵食減肉してゆく。
【0005】溶融亜鉛メッキ槽の形状は様々であるが大
きいものでは重量が30〜40トンに達し寿命に至った
メッキ槽の交換の為には新規メッキ槽の製作、多い場合
には200トンを超える溶融亜鉛の汲出し作業、メッキ
槽の解体撤去、新規据付作業、その後の亜鉛溶解作業等
に多大の費用を要すること、又寿命に至るまでにも安全
をみて溶融亜鉛が満された部分の侵食程度を確認する為
に1年又は少なくとも2年に1度は槽を空にし、側壁
や、鋼板の溶接部の減肉状況を丹念に調査し、次回の検
査計画を立てることが必要で、これも又多大のエネルギ
ーコストと作業手間を要することから、メッキ槽の寿命
延長はメッキコスト低減の重要な課題となっている。
きいものでは重量が30〜40トンに達し寿命に至った
メッキ槽の交換の為には新規メッキ槽の製作、多い場合
には200トンを超える溶融亜鉛の汲出し作業、メッキ
槽の解体撤去、新規据付作業、その後の亜鉛溶解作業等
に多大の費用を要すること、又寿命に至るまでにも安全
をみて溶融亜鉛が満された部分の侵食程度を確認する為
に1年又は少なくとも2年に1度は槽を空にし、側壁
や、鋼板の溶接部の減肉状況を丹念に調査し、次回の検
査計画を立てることが必要で、これも又多大のエネルギ
ーコストと作業手間を要することから、メッキ槽の寿命
延長はメッキコスト低減の重要な課題となっている。
【0006】更には、メッキ槽の侵食に依って亜鉛浴中
にFe−Zn合金が生成し、ドロスとなって槽の底に沈
殿し、亜鉛消費量を増加させると共にメッキ作業に悪影
響を与えるので、底に溜ったドロスの定期的な汲上作業
が必要でコスト上昇の一因となっている。
にFe−Zn合金が生成し、ドロスとなって槽の底に沈
殿し、亜鉛消費量を増加させると共にメッキ作業に悪影
響を与えるので、底に溜ったドロスの定期的な汲上作業
が必要でコスト上昇の一因となっている。
【0007】本発明はかかる問題点を解消して、耐亜鉛
侵食性に秀れ、ドロスの発生が少なく、寿命の長い溶融
亜鉛メッキ槽を提供することを目的としている。
侵食性に秀れ、ドロスの発生が少なく、寿命の長い溶融
亜鉛メッキ槽を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に依れば鋼板製溶
融亜鉛メッキ槽の少なくとも溶湯の接する面がAl拡散
被覆層にて成ることにより上記目的を達し得ることが見
出されたのである。
融亜鉛メッキ槽の少なくとも溶湯の接する面がAl拡散
被覆層にて成ることにより上記目的を達し得ることが見
出されたのである。
【0009】従来より鉄鋼材料の高温耐酸化性を改善す
る方法としてその表面にAlを拡散被覆する処理法が実
施されており、Al拡散被覆処理されたその処理鋼を高
温酸化性雰囲気に曝せば表面に形成されたAl濃度が1
0〜40重量パーセントのFe−Al合金層の更に外表
面に薄いが緻密なAl2O3被膜が生成し酸素原子の侵
入を阻止して鉄鋼の酸化を防止するというものである。
本発明者等は基礎実験の結果このAl拡散被覆処理を施
こした鉄鋼材料(Al拡散被覆鋼と称する。)が溶融亜
鉛に対して極めて耐食性の秀れた材料であることを知見
したのである。即ちAl拡散被覆処理後高温酸化性雰囲
気に曝して形成された上記Al2O3被覆は溶融点が2
050℃と非常に高く、且つ溶湯とのなじみ性(濡れ
性)が極めて悪い為、溶湯に接しても溶着することが無
く、その侵食作用から鉄鋼素地を効果的に保護する作用
を果すことが見出されたのである。
る方法としてその表面にAlを拡散被覆する処理法が実
施されており、Al拡散被覆処理されたその処理鋼を高
温酸化性雰囲気に曝せば表面に形成されたAl濃度が1
0〜40重量パーセントのFe−Al合金層の更に外表
面に薄いが緻密なAl2O3被膜が生成し酸素原子の侵
入を阻止して鉄鋼の酸化を防止するというものである。
本発明者等は基礎実験の結果このAl拡散被覆処理を施
こした鉄鋼材料(Al拡散被覆鋼と称する。)が溶融亜
鉛に対して極めて耐食性の秀れた材料であることを知見
したのである。即ちAl拡散被覆処理後高温酸化性雰囲
気に曝して形成された上記Al2O3被覆は溶融点が2
050℃と非常に高く、且つ溶湯とのなじみ性(濡れ
性)が極めて悪い為、溶湯に接しても溶着することが無
く、その侵食作用から鉄鋼素地を効果的に保護する作用
を果すことが見出されたのである。
【0010】本発明にて実施するAl拡散被覆処理とは
通常Fe−Al合金粉又はAl粉とアルミナ粉、塩化ア
ンモニウム粉を混合してなるAl滲透剤と処理されるべ
き鉄鋼材料を半密閉性容器へ充填し、800〜1100
℃の温度で5〜20時間加熱して行なう。この処理に依
って鉄鋼の場合表面のAl濃度が10〜40重量パーセ
ント、厚さ200〜800μmのAl拡散被覆層を得る
ことが出来る。処理鋼の高温耐酸化性は被覆層のAl濃
度が高い程秀れており、10重量%以下特に7重量パー
セント以下のAl濃度では耐酸化性の改善効果は殆んど
期待出来ない。又層の厚さは大なる程、層中の総Al量
が多くなるので高温耐酸化性の効果がより長期間持続さ
れる。
通常Fe−Al合金粉又はAl粉とアルミナ粉、塩化ア
ンモニウム粉を混合してなるAl滲透剤と処理されるべ
き鉄鋼材料を半密閉性容器へ充填し、800〜1100
℃の温度で5〜20時間加熱して行なう。この処理に依
って鉄鋼の場合表面のAl濃度が10〜40重量パーセ
ント、厚さ200〜800μmのAl拡散被覆層を得る
ことが出来る。処理鋼の高温耐酸化性は被覆層のAl濃
度が高い程秀れており、10重量%以下特に7重量パー
セント以下のAl濃度では耐酸化性の改善効果は殆んど
期待出来ない。又層の厚さは大なる程、層中の総Al量
が多くなるので高温耐酸化性の効果がより長期間持続さ
れる。
【0011】Al拡散被覆処理後、高温耐酸化性雰囲気
に曝すにはあらためてかかる工程をとることは必ずしも
必要とせず、得られたAl拡散被覆鋼を溶融亜鉛中へ浸
漬すればよい。さすれば界面に存在する空気中の酸素と
被覆層中のAlが結合し強固なAl2O3被覆を形成し
以後秀れた耐食性を維持するのである。しかし、勿論、
Al拡散被覆鋼を空気中で500〜900℃で加熱しそ
の表面にAl2O3被膜を形成させてもよくその形成後
は耐亜鉛侵食材料として使用することができる。ここで
Fe−Al合金層の表面部が酸化されて形成されるAl
2O3被覆の厚さは約5〜25μmの範囲が好ましい。
に曝すにはあらためてかかる工程をとることは必ずしも
必要とせず、得られたAl拡散被覆鋼を溶融亜鉛中へ浸
漬すればよい。さすれば界面に存在する空気中の酸素と
被覆層中のAlが結合し強固なAl2O3被覆を形成し
以後秀れた耐食性を維持するのである。しかし、勿論、
Al拡散被覆鋼を空気中で500〜900℃で加熱しそ
の表面にAl2O3被膜を形成させてもよくその形成後
は耐亜鉛侵食材料として使用することができる。ここで
Fe−Al合金層の表面部が酸化されて形成されるAl
2O3被覆の厚さは約5〜25μmの範囲が好ましい。
【0012】この様な好ましい性質を持つAl2O3被
膜とFe−Al合金層及びFe−Al合金層と鉄鋼素地
との強固な金属学的固着は流動する溶湯の侵食、摩耗作
用に対して抵抗となる他、溶湯との接触時の熱衝撃及び
各層の熱膨張の差に依る自壊作用が生じる恐れが無く、
保護被膜として有効に作用するのである。
膜とFe−Al合金層及びFe−Al合金層と鉄鋼素地
との強固な金属学的固着は流動する溶湯の侵食、摩耗作
用に対して抵抗となる他、溶湯との接触時の熱衝撃及び
各層の熱膨張の差に依る自壊作用が生じる恐れが無く、
保護被膜として有効に作用するのである。
【0013】尚本発明に於てはメッキ槽の表面に直接A
l拡散被覆層を形成させる場合のみならず、例えば厚さ
4.5〜9mmのAl拡散被覆鋼板を槽に内張りしても同
様な耐食効果を得ることが出来るので、状況に応じて適
宜選択する事が可能である。
l拡散被覆層を形成させる場合のみならず、例えば厚さ
4.5〜9mmのAl拡散被覆鋼板を槽に内張りしても同
様な耐食効果を得ることが出来るので、状況に応じて適
宜選択する事が可能である。
【0014】
<実施例1>本発明による耐食性の向上を確認する為亜
鉛浴への浸漬テストを行なった。本発明のAl拡散被覆
鋼板は材質SS400(軟鋼)で厚さ6mm、幅100m
m、長さ300mmの鋼板にAl拡散被覆処理を施したも
のを用いた。即ち未処理の鋼板をFe−Al合金粉(A
lを45重量パーセント含む)80重量パーセント、ア
ルミナ粉15重量パーセント、塩化アンモニウム粉5重
量パーセントから成るAl滲透剤と共に鋼板製半密閉容
器に充填し1000℃で10時間加熱して表面のAl濃
度33重量パーセントで厚さ350μmのFe−Al合
金層、即ちAl拡散被覆層を形成せしめた。このAl拡
散被覆層の表面からの距離によるAl濃度の変化をしら
べたEPMA分析結果を図1に示す。同様にしてZnも
分析したが検出されなかった。
鉛浴への浸漬テストを行なった。本発明のAl拡散被覆
鋼板は材質SS400(軟鋼)で厚さ6mm、幅100m
m、長さ300mmの鋼板にAl拡散被覆処理を施したも
のを用いた。即ち未処理の鋼板をFe−Al合金粉(A
lを45重量パーセント含む)80重量パーセント、ア
ルミナ粉15重量パーセント、塩化アンモニウム粉5重
量パーセントから成るAl滲透剤と共に鋼板製半密閉容
器に充填し1000℃で10時間加熱して表面のAl濃
度33重量パーセントで厚さ350μmのFe−Al合
金層、即ちAl拡散被覆層を形成せしめた。このAl拡
散被覆層の表面からの距離によるAl濃度の変化をしら
べたEPMA分析結果を図1に示す。同様にしてZnも
分析したが検出されなかった。
【0015】耐食テストは比較材として同寸法で未処理
のSS400鋼板を用いて、溶融亜鉛メッキ槽の中で4
50〜470℃に維持された亜鉛浴中(Al=0.2%
含有)へ90日間浸漬して行った。90日経過後取り出
した鋼板の状態は、本発明品の表面には亜鉛は殆んど付
着しておらず、部分的に付着しているものも容易に剥離
し、外観上からも亜鉛に依って侵食されていないことが
判断出来た。更に、この鋼板を切断し断面を検鏡した結
果は、図2に示すとおりであり、鋼板素地1の表面に形
成されたFe−Al合金層2の外表面に約20μmの緻
密なAl2O3被覆3の生成が確認できた。又、この断
面のAlとZnのEPMA分析を行ったが、Znは検出
されなかった。Al濃度の分析結果を図3に示すが、A
l濃度、Al拡散層の厚さいずれも図1と殆んど変ら
ず、健全な状態が維持されており、本発明品が全く亜鉛
に依り侵食されていない事が確認出来た。
のSS400鋼板を用いて、溶融亜鉛メッキ槽の中で4
50〜470℃に維持された亜鉛浴中(Al=0.2%
含有)へ90日間浸漬して行った。90日経過後取り出
した鋼板の状態は、本発明品の表面には亜鉛は殆んど付
着しておらず、部分的に付着しているものも容易に剥離
し、外観上からも亜鉛に依って侵食されていないことが
判断出来た。更に、この鋼板を切断し断面を検鏡した結
果は、図2に示すとおりであり、鋼板素地1の表面に形
成されたFe−Al合金層2の外表面に約20μmの緻
密なAl2O3被覆3の生成が確認できた。又、この断
面のAlとZnのEPMA分析を行ったが、Znは検出
されなかった。Al濃度の分析結果を図3に示すが、A
l濃度、Al拡散層の厚さいずれも図1と殆んど変ら
ず、健全な状態が維持されており、本発明品が全く亜鉛
に依り侵食されていない事が確認出来た。
【0016】一方比較材のSS400は表面全体に亜鉛
が溶着しており、切断面を検鏡した結果を図4に示す。
4が鋼板素地、5がFe−Zn合金層、6がZn層を示
す。これから判る様にFe−Zn合金層が表面から2〜
3mmに及んでおり鋼板素地の残存厚みは1〜2mmであ
り、Zn層の厚みは0.5〜1.0mmであった。 <実施例2>本発明の効果を確認する為に実際に内寸が
幅750mm、長さ2000mm、深さ900mm、厚さ40
mmの溶融亜鉛メッキ槽にAl拡散被覆鋼板を用いてテス
トした。即ち上記メッキ槽の側板(幅900mm、長さ2
080mm、厚さ40mm)の内1枚について材質SS40
0の鋼板に実施例1と同条件にてAl拡散被覆処理を施
こしたものを用いた。使用後の断面を検鏡した結果はほ
ぼ図2のとおりであった。他の部分は溶融亜鉛メッキ槽
用に開発された前述の亜鉛釜鋼板を用いた。溶湯はAl
を0.3%含んでおり温度は450〜470℃である。
効果の判定は板厚の減少の多少で行なうこととし、6ケ
月毎に溶湯亜鉛を汲み出し板厚を測定した。
が溶着しており、切断面を検鏡した結果を図4に示す。
4が鋼板素地、5がFe−Zn合金層、6がZn層を示
す。これから判る様にFe−Zn合金層が表面から2〜
3mmに及んでおり鋼板素地の残存厚みは1〜2mmであ
り、Zn層の厚みは0.5〜1.0mmであった。 <実施例2>本発明の効果を確認する為に実際に内寸が
幅750mm、長さ2000mm、深さ900mm、厚さ40
mmの溶融亜鉛メッキ槽にAl拡散被覆鋼板を用いてテス
トした。即ち上記メッキ槽の側板(幅900mm、長さ2
080mm、厚さ40mm)の内1枚について材質SS40
0の鋼板に実施例1と同条件にてAl拡散被覆処理を施
こしたものを用いた。使用後の断面を検鏡した結果はほ
ぼ図2のとおりであった。他の部分は溶融亜鉛メッキ槽
用に開発された前述の亜鉛釜鋼板を用いた。溶湯はAl
を0.3%含んでおり温度は450〜470℃である。
効果の判定は板厚の減少の多少で行なうこととし、6ケ
月毎に溶湯亜鉛を汲み出し板厚を測定した。
【0017】この測定結果を表1に示す。
【0018】 表 1 本 発 明 品 従 来 品 6ケ月後 減肉無し(侵食なし) 板厚1〜3mm減 12 〃 〃 ( 〃 ) 〃 3〜6 〃 18 〃 〃 ( 〃 ) 〃 5〜9 〃 表1から明らかな様に従来品は徐々に侵食が進行してお
り通常肉厚が使用前の約1/2(残存肉厚20mm)まで
減じた時点で寿命となるので、耐用年数は凡そ4年程度
と判断出来る。
り通常肉厚が使用前の約1/2(残存肉厚20mm)まで
減じた時点で寿命となるので、耐用年数は凡そ4年程度
と判断出来る。
【0019】一方本発明品は18ケ月後も全く侵食され
ておらず更にテストは続行中であり、寿命の把握は出来
ていないが、少なく共18ケ月以上の寿命延長は間違い
ないところであり、秀れた耐食性を有していることが確
認出来た。
ておらず更にテストは続行中であり、寿命の把握は出来
ていないが、少なく共18ケ月以上の寿命延長は間違い
ないところであり、秀れた耐食性を有していることが確
認出来た。
【0020】
【発明の効果】以上の様に本発明の溶融亜鉛メッキ槽は
溶湯に依る侵食が無く、従って侵食に基因するドロスの
発生も無く、寿命を著しく延長させることが出来るので
経済的効果は甚だ顕著である。
溶湯に依る侵食が無く、従って侵食に基因するドロスの
発生も無く、寿命を著しく延長させることが出来るので
経済的効果は甚だ顕著である。
【図1】実施例1に用いた本発明のAl拡散被覆鋼のテ
スト前後のAlのEPMA分析値を示すグラフ。
スト前後のAlのEPMA分析値を示すグラフ。
【図2】同上の鋼のテスト後の断面検鏡図。
【図3】実施例2に用いた本発明のテスト前後のAlの
EPMA図。
EPMA図。
【図4】実施例1に用いた比較材のテスト後の断面を示
す検鏡図である。
す検鏡図である。
1,4 鉄鋼素地 2 Fe−Al合金層 3 Al2O3被覆 5 Fe−Zn合金層 6 Zn層
Claims (1)
- 【請求項1】少なくとも溶湯に接する面がAl拡散被覆
鋼にて成ることを特徴とする溶融亜鉛メッキ槽。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6425693A JPH06272007A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 溶融亜鉛メッキ槽 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6425693A JPH06272007A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 溶融亜鉛メッキ槽 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06272007A true JPH06272007A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13252923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6425693A Pending JPH06272007A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 溶融亜鉛メッキ槽 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06272007A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754127A (ja) * | 1993-08-09 | 1995-02-28 | Shinto Kogyo Kk | 溶融亜鉛めっき装置材料 |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP6425693A patent/JPH06272007A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754127A (ja) * | 1993-08-09 | 1995-02-28 | Shinto Kogyo Kk | 溶融亜鉛めっき装置材料 |
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