JPS63247331A

JPS63247331A - 着色溶融亜鉛メッキ方法

Info

Publication number: JPS63247331A
Application number: JP62081059A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tomita; 昌利冨田; Susumu Yamamoto; 進山本
Original assignee: Nikko Aen KK
Current assignee: Nikko Aen KK
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1988-10-14
Also published as: JPH0581660B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、鉄鋼材料表面に溶融亜鉛メッキを施すに際し
て黄色、暗赤色及び緑色の着色酸化膜を生成させるのに
使用する、α２〜α７ｗｔ％Ｔｉを含有する亜鉛合金に
関する。

発明の背景溶融亜鉛を用いてメッキを施した溶融亜鉛メッキ鉄鋼材
料は、建桑、土木、農業、水産、化学プラント、電力送
信等の部門での部材や施設に至る広範囲な分野において
耐食目的で多用されている。

ところで、近年、鉄塔、照明用ポール、ガードレール、
各種作業及び展示用仮設架台、外板等の施設に対しては
、従来の溶融亜鉛メッキ材のような金属色を呈するもの
よりも周囲の環境に適合して美観色を呈する着色溶融亜
鉛メッキ材が要望されるようになっている。美観意識の
高まりと共に、今後、建築、土木、プランド１電力送信
、運輸、農業、水産その他の広い分野において着色溶融
亜鉛メッキ材の需要が益々拡大していくものと予想され
る。

従来技術とその問題点従来の溶融亜鉛メッキ鋼の着色法とし℃は、該メッキ鋼
に塗装により着色することが主として行なわれているが
、溶融亜鉛メッキ鋼のメッキ被膜中のＺｎは活性なため
、塗料の油分の構成分である脂肪酸が徐々にアルカリ分
解して亜鉛石けんを形成するようになる。そのため、着
色に用いた塗料の皮膜がメッキ皮膜表面に付着せずに剥
離するに至る欠点がある。

したがって、従来はこのような欠点を防ぐために、鉄鎖
に溶融亜鉛を用いてメッキを施し、ついで得られたメッ
キ鋼を大気中に１〜３週間燦ｚくして上記メッキ皮膜上
にさらに”（ＯＨ）２　、ＺｎＯ１ＣｉｈＣＯ３および
Ｚ１１Ｃ１２等の腐食生成物を形成させ、ついでメッキ
網の表面をクリーニングした後、着色のための塗装を施
すという煩雄な操作を行なうことが余儀なくされていた
。

ところで、上記のような塗装法とは別に、溶融亜鉛メッ
キを施すに際しての酸化膜の発色作用を利用する着色処
理方法が知られている。例えば、特公昭４６−４２００
７号は、溶融亜鉛メッキ浴に、チタン、マンガン、バナ
ジウム等々の１８１以上を添加したメッキ浴を使用して
の着色処理方法を開示している。しかし、ここで開示さ
れた技術に従って得られた着色溶融亜鉛メッキの色調は
全般的に非常に薄く、経時的にすぐに退色し、皮膜も剥
げやすいことが認められた。求める色の発色を的確にコ
ントロールすることが出来ず、ぼやけた色調となること
が多々あった。

こうした状況において、黄色、暗赤色及び緑色を鮮明に
発色した溶融亜鉛メッキ材への要望が存在する。

更には、特定量のＴ１及びＭｎを含有する溶融亜鉛合金
浴を使用しての表面着色技術も知られている。しかし、
溶融メッキに使用する亜鉛地金がＪＩＳＨ２１０７に規
定される最純亜鉛地金（９９，９９５％以上の亜鉛純度
）並びに特殊亜鉛地金（９９，９９％以上の亜鉛純度）
である場合には、メッキ浴表面に発生する酸化膜の生成
述度が早く、メッキ浴上の酸化物発生量を多くなり、こ
のためメッキ浴と被メッキ材との滴れ性が低下し、不メ
ツキ部が発生しやすく、酸化膜の色相も不均一になりや
すいことが認められた。

従って、メッキ濡れ性が良好で、着色酸化膜の色相を均
一となすことが出来、しかも前述した黄色、暗赤色及び
緑色を鮮明に発色することを可能とする着色溶融亜鉛め
っき用亜鉛合金の開発が待たれている。

発明の概要本発明者等は、上記要望に答えるべく研究を重ねた結果
、α２〜Ｑ、７ｗｔ％Ｔｉを含有する亜鉛合金を用いる
ことにより黄色、暗赤色及び緑色の鮮明な色相の発色が
可能となるとの知見を得た。前記特公昭４６−４２００
７号は、幾つかのＺｎ−Ｔ１合金例を開示しているが、
ここでのＴＩ含有量は本発明水準よりはるかに少い。そ
のため、上記３色をコントロール自在に鮮明に発色でき
ない。Ｔ１含有量を０．２〜Ｑ、７ｗｔ％の水準に高め
ることによって初めて黄色、暗赤色及び緑色の発色が可
能となったものである。

斯くして、本発明は、α２〜α７ｖｔ％Ｔｉを含有し、
残部が亜鉛及び不可避的不純物から成る、黄色、暗赤色
及び緑色の発色を自在になしうる着色溶融亜鉛メッキ用
亜鉛合金を提供する。

更に、上記Ｔｌ−Ｚｎ合金に追加成分を添加した次の合
金が黄色、暗赤色及び緑色の均一着色に有用であること
が判明した：（イ）　１２〜α７ｖｔ％ＴＩと、１３〜５．９ｗｔ％
Ｐｂとを含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から成
る、黄色、暗赤色及び緑色の発色を自在になしうる着色
溶融亜鉛メッキ用亜鉛合金、（ロ）Ｑ、２〜　　α　７
ｗｔ　％ＴＩ　　と　、　　ｔ２　〜　ｔ３ｖｔ　％Ｐ
ｂと、０．１〜α２ｖｔ％Ｃｄとを含有し、残部が亜鉛
及び不可避的不純物から成る、黄色、暗赤色及び緑色の
発色を自在になしうる着色溶融亜鉛メッキ用亜鉛合金、（ハ）　Ｉ１２〜α７ｖｔ％Ｔｉと、ｔＯ〜ｔ２ｖｔ％
Ｐｂと、α０５〜Ｑ、２ｗｔ％Ｃｄと、０．０１〜α０
５ｗｔ％の、Ｃｕｓ　Ｓｎ、　Ｂｔ、　ｓｂ及びＩｎの
うちの少くとも１種とを含有し、残部が亜鉛及び不可避
的不純物から成る、黄色、暗赤色及び緑色の発色を自在
になしつる着色溶融亜鉛メッキ用亜鉛合金。

これら合金の溶融亜鉛浴に鉄鋼材料を浸漬してメッキを
施し、得られたメッキ鋼を大気中に放冷するか或いは特
定温度で加熱し、その条件をコントロールすることによ
り黄色、暗赤色及び緑色の色相を自在に発色させること
が出来る。亜鉛地金とし℃最純亜鉛地金（９９，９９５
％以上）及び特殊亜鉛地金（９９，９９％以上）を用い
てもメッキ濡れ性の良い均一な色相のメッキが可能であ
る。

発明の具体的説明溶融亜鉛合金メッキは、亜鉛合金をメッキ浴にて溶解し
、そこに被メッキ材を浸漬することにより実施される。

亜鉛合金は、亜鉛地金に特定の合金添加剤を加えること
により調製される。本発明におい℃、亜鉛合金用に使用
する亜鉛地金としては、ＪＩＳＨ２１０７に規定される
最純亜鉛地金（９９，９９５％）並びに特殊亜鉛地金（
９９，９９％以上）に代表される９９９％以上の扁純′
度のものが使用される。これは、不純物（ＰｂＳＣｄ、
Ｆ・等）が変動的に混入することによる発色フントロー
ルの低下を防止するためである。しかし、こうした高純
度亜鉛の使用は、不純物によるメッキ条件の変動を排除
する反面、例えばそこに特定量のＴ１及びＭｎを含有さ
せたメッキ浴（Ｆａ飽和）を用いて、鉄鋼材料を浸漬し
てメッキを施すと、メッキ浴表面に発生する酸化膜の生
成速度が早いことや、メッキ浴上の酸化物発生量が多い
こと等が原因となって、メッキ層における着色酸化膜の
色相が部分的に２色混合した状態になる等の色相の不均
一を生じやすい。不メツキ部も生じやすい。

本う６明者は、こうした背景の下で、α２〜（Ｌ７ｗｔ
％のＴ１の添加が、黄色、暗赤色及び緑色を不メッキや
色むらを生ずることなく鮮明に現出するに効果的である
ことを見出したものである。

上記メッキ浴におけるＴｌ含有量がα２重１％未満では
、メッキ鋼材のメッキ層における着色酸化膜の生成が未
熟であり、色調も薄く不均一なため着色メッキ鋼として
の商品価値が低く、Ｔｌ含有量が０．７重量％より高く
なると酸化膜の生成速度が早くなり、着色酸化膜の色相
の変化が早いためにこの調整が困難となる。

更にメッキ浴上に生成する酸化物が多くなって、メッキ
鋼材とメッキ浴との濡れ性が低下する。

メッキ濡れ性を更に良好とするために、Ｑ、２〜０．７
ｗｔ％Ｔｌ−Ｚｎ合金にＰｂ−ｔ　Ｃｄ１ｓｎ、Ｂｌ。

ｓｂ及びＩｎ等の元素を添加したものを各種検討した結
果、前記した（イ）、（ロ）及び（ハ）の亜鉛合金が特
に有用であることが判明した。これら３種の合金につい
て説明する：イ）ＴＩ以外にｔ３〜５．９ｗｔ％Ｐｂを含有する合金
：Ｐｂ含有量が１５％未満では濡れ改善効果が小さく、浴
温度４７０〜５００℃の着色メッキにおいて部分的に不
メッキが発生し、特に浴温度４７０〜４９０℃ではメッ
キ皮膜にドロスが付着する割合が多くなる。また、５０
０〜６００℃のメッキでは同じように不メッキが発生す
ると共に、着色酸化膜に色ムラが生じる。ｐｂの添加効
果は溶解変成まで向上する。浴温度６００℃における溶
解亜鉛中のｐｂ溶解度は５．９　Ｗ　ｔ％であるので、
これを上限とした。

口）Ｔｉ以外はｔ２〜ｔ５ｖｔ％Ｐｂとα１〜［Ｌ２ｖ
ｔ％Ｃｄとを併添した合金：ｐｂとＣｄとの併添の場合、共に少量で効果を発現しう
る。しかし、Ｐｂ含有量がｔ２ｖｔ％未満では、ｃｄの
存在下でも、浴温度４７０〜６００℃の着色メッキにお
いて部分的に不メッキが発生し、また、４７０〜４９０
℃ではメッキ皮膜にドロスが付着する割合が増加する。

Ｐｂ含有量が上記範囲内であっても、Ｃｄ含有量が０．
１ｖｔ％未満であれば同様なトラブルが発生する。Ｐｂ
　ｔ３ｖｔ％を越えるとまたＣｄ　α２ｗｔ％を越える
と、メッキ浴上に生成する酸化物が多くなり、不メッキ
の発生率が増加する。

ハ）ＴＩ以外にｔｏ〜ｔ２ｗｔ％Ｐｂ及びα０５〜（Ｌ
２ｖｔ％Ｃｄを含み、更にＣｕ、　Ｓｎ、　Ｂｉ　、Ｓ
ｂ及びＩｎのうちの１種以上をα０１〜（ＬＯ５ｖｔ％
添加した合金：Ｃｕ５Ｓｎｓ　Ｂｉ　％　Ｓｂ及びＩｎの一種以上の添
加はｐｂ及びＣｄの濡れ住改善効果を助成する。ｐｂ含
有世ｔｏｖｔ％及びＣｄＱ、０５ｖｔ％未満では浴温度
４７０〜６００℃の着色メッキにおいて、部分的に不メ
ッキが発生し、特に浴温度４７０〜４９０℃ではメッキ
皮膜にドロスが付着する割合が増加する。他方、Ｐｂ　
１２ｗｔ％及びＣｄＯ，２ｗｔ％を越えると、メッキ浴
上に生成する酸化物が多くなる。この場合Ｃｕ、Ｓ！ｌ
、ＢＳ、Ｓｂ、Ｉｎの１種以上をα０１〜α０５ｖｔ％
添加することによって、メッキ浴上表面の酸化膜生成速
度を抑制し、メッキＭ材との濶れ性を改曽する。

この結果、不メッキ、色ムラ、ドロス付着等の発生を防
止し、また着色酸化膜の色相の調整が容易になり、色相
濃度も強くなる。

こうした亜鉛合金を使用しての溶融亜鉛メッキに当り、
被メッキ材は、アルカリ浴を使用する等による脱脂、酸
洗等によるスケール除去その他の操作を経て、メッキの
ための７ラツクス処理を施される。７ラツクス処理は例
えばＺｎＣ１ｚ　−ＫＦ系溶液、ＺｌＩＣ１２−ＮＨ４
Ｃ１溶液その他公知のフラックス溶液に短時間浸漬する
ことにより実施しうる。

予備処理後、特定温度にコントロールされたメッキ浴に
被メッキ材を１〜３分浸漬し、ついて被メッキ材を浴か
ら引上げ、メッキ皮膜の酸化度をコントロールすること
により、黄色、暗赤色及び緑色の発色が自由に得られる
。

例えば、メッキ材をメッキ浴から引上げて後その冷却速
度が大気放冷、水冷、温水冷炉内での徐冷等の採用によ
りコントロールされる。

別法として、メッキ材は引上げ後４５０〜５５０℃の温
度雰囲気に所定時間保持することにより、酸化度がフン
トロール出来る。保持温度、保持時間更にはその後の冷
却方式が選択される。

酸化度を強化することＫより、黄色、暗赤色及び緑色の
Ｍ）Ｃ発色する。

例えば、次は酸化度コントロールの一例である：黄色：
浴温度５９０℃のメッキ浴から引上げた後５００℃の温
度雰囲気で１５−２０秒保持した復温水冷する。

暗赤色：浴温度を５〜１０℃昇温し、雰囲気温度を高く
するか或いは保持時間を５〜１０秒延長する。

緑色：浴温度を更に５〜１０℃昇温し、雰囲気温度を更
に高くするか或いは保持時間を更に５〜１０秒延長する
。

更に１本発明の（イ）　Ｔｌ−１，３〜５．９ｖｔ％Ｐ
ｂ−Ｚｎ合金（ａ）　ＴＩ−ｔ　２〜ｔ　３ｖｔ％Ｐｂ
−１１〜０、２　ｖｔ％Ｃｄ合金及び（ハ）　Ｔｉ−１
ｏ　〜’Ｌ２ｗｔ％Ｐｂ−α０５〜α２ｗｔ％Ｃｄ−α
ｏ１〜α０５ｖｔ％（Ｃｕｓ　Ｓｎｓ　Ｂｌｓ　８ｂｑ
　Ｉｎ）合金の場合には、黄金色、紫色、青色の発色が
コントロール可能である。

酸化度の弱い順に黄金色、紫色、青色、黄色、暗赤色及
び緑色が発色する。

実施例及び比較例幅５０１１ＩＩＩ長さ１００ｆｌ及び厚さ＆２簡の５Ｓ
４１鋼板を８０℃のアルカリ浴に３０分間浸漬して脱脂
を行なった後、湯洗し次いで塩酸１０％溶液に常温で３
０分間浸漬して鋼板のスケールを除去した。次にこの鋼
板を湯洗後８０℃の３５％ＺｎＣｌ４−ＮＨ４Ｃｌ溶液
に１分間浸漬してフラックス処理を行なった。このよう
に処理した鋼板を表Ｉに示すような組成のメッキ浴に１
分間浸漬後１分間当り約６倶の速度で引上げた。メッキ
浴から引上げた各鋼板を５００℃の雰囲気中で所定時間
加熱し、温水冷して、次のような着色酸化膜を生成させ
た。

処理内容は次の通りである：黄色　：浴温度５９０℃ ↓ ５００℃保持時間　１５〜２０秒暗赤色：浴温度６００℃ ↓ ５００℃保持時間　２５〜３０秒緑色　：浴温度６１０℃ ↓ ５００℃保持時間　３５〜４０秒参考例実施例の合金属２〜５を用いて次の条件下で黄金色、紫
色及び青色の発色に成功した。

黄金色：浴温度４９０℃（１分） ↓ ５００℃での保持時間　１〜２秒紫色　：浴温度５００℃（１分） ↓ ５００℃での保持時間　１０〜１５秒青色　：浴温度５２０℃（１分） ↓ ５００℃での保持時間　１５〜２０秒こうして実施例と併せて、酸化条件を徐々に強化してい
くことにより黄金色→紫色→青色→黄色→暗赤色→緑色
とバラエティに富んだ実に６色もの多６色がコントロー
ル自在であり、しかも不メッキや色ムラは生じない。

発明の効果黄色、暗赤色及び緑色を不メッキや色ムラを生ずること
なく鮮明にそしてコントロール自在に発色しうる着色溶
融亜鉛メッキ用の亜鉛合金の提供を通して、建築、土木
等向けの従来より美観を呈する亜鉛メッキ鉄鋼材料の製
造を可能ならしめる。

Claims

【特許請求の範囲】１）０．２〜０．７ｗｔ％Ｔｉを含有し、残部が亜鉛及
び不可避的不純物から成る、黄色、暗赤色及び緑色の発
色を自在になしうる着色溶融亜鉛メツキ用亜鉛合金。２）０．２〜０．７ｗｔ％Ｔｉと、１．３〜５．９ｗｔ
％Ｐｂとを含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物から
成る、黄色、暗赤色及び緑色の発色を自在になしうる着
色溶融亜鉛メツキ用亜鉛合金。３）０．２〜０．７ｗｔ％Ｔｉと、１．２〜１．３ｗｔ
％Ｐｂと、０．１〜０．２ｗｔ％Ｃｄとを含有し、残部
が亜鉛及び不可避的不純物から成る、黄色、暗赤色及び
緑色の発色を自在になしうる着色溶融亜鉛メツキ用亜鉛
合金。４）０．２〜０．７ｗｔ％Ｔｉと、１．０〜１．２ｗｔ
％Ｐｂと、０．５〜０．２ｗｔ％Ｃｄと、０．０１〜０
．０５ｗｔ％の、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ及びＩｎのう
ちの少くとも１種とを含有し、残部が亜鉛及び不可避的
不純物から成る、黄色、暗赤色及び緑色の発色を自在に
なしうる着色溶融亜鉛メツキ用亜鉛合金。