JPS63317658A

JPS63317658A - 溶融メッキ用亜鉛合金およびその使用方法

Info

Publication number: JPS63317658A
Application number: JP11818788A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakayama; 和也中山; Susumu Yamamoto; 進山本
Original assignee: Nikko Aen KK
Current assignee: Nikko Aen KK
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1988-12-26

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】産呈上ｑ五度分国本発明は、鉄鋼にメッキ層を施すとともに着色酸化膜を
生成させるのに利用される溶融メッキ用亜鉛合金および
それを使用して鉄鋼を着色する方法に関する。

光朋℃３Ｊ「口重従来、溶融亜鉛を用いてメッキを施した溶融亜鉛メッキ
鋼は、建築、土木、電力通信、運輸、農業及び水産等の
部門での材料や施設に至る広範囲な分野において耐食材
料として使用されている。

一方、近年、鉄鋼製品の用途の多様化に伴ない、特に、
鉄塔、照明用ポール、ガードレール、種々の仮設用架台
、外板等では、従来の溶融亜鉛メッキ鋼のような金属色
のものよりも周囲の環境に適合して美観性を呈する着色
溶融亜鉛メッキ鋼が要望されるようになり、今後、建築
、土木、電力通信等のほかに、運輸、農業及び水産等の
部門においても着色溶融亜鉛メッキ鋼の巾広い需要が見
込まれる。

而して、従来の溶融亜鉛メッキ鋼の着色法としては、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皮膜中の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ｆｆ、ｌ＋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、鉄鋼
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時間暴露して上記メッキ皮膜上に
さらにＺｎ（０１１）ｚ、ＺｎＯ１ＺｎＣ０．およびＺ
ｎＣ１ｚ等の腐食生成物を形成させ、ついでメッキ鋼の
表面をクリーニングした後、着色のための塗装を施すと
いう煩雑な操作を行なうことが余儀なくされている。

日が　゛　しようとするｉ本発明者は、溶融亜鉛メッキ鋼の着色に関する上述した
状況に鑑み、鉄鋼材料にメッキを施すと同時に着色も行
ない得る技術について検討した結果、特定量のチタン（
Ｔｉ）又はマンガン（Ｍｎ）もしくは両者と、さらに特
定量のＣｕ、　ＣｒおよびＮｉから選択される１種とを
含有する溶融亜鉛浴に鉄鋼母材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、もしくは特
定温度の雰囲気中に加熱すると、上記メッキ鋼のメッキ
層に着色した酸化膜が生成してメッキと同時に着色を施
し得ること、および上記酸化膜をさらに助長、発達させ
ると黄色、紫色、青色及び緑色等の色相や色調に調整し
得ることを見出し、本発明をなする至った。

したがって、本発明は、鉄鋼に溶融亜鉛によるメッキと
着色を同時的に生成させて着色溶融亜鉛メッキ鋼を得る
ための溶融メッキ用亜鉛合金を提供すること、およびそ
れを用いて鉄鋼にメッキと着色を施すための方法を提供
することを目的とする。

以下本発明の詳細な説明する。

尤凱■盪底本発明の特徴は、■Ｔｉ　０．３乃至０．７重量％又は
Ｍｎ０．１乃至０．５重量％、もしくはそれらの両者と
、さらにＣｕ０．１乃至０．５重量％、Ｃｒ　Ｑ、Ｑｌ
乃至０．０５重重攪およびＮｉ　０．０１乃至０．０５
重量％から選択される１種とを含有する溶融メッキ用亜
鉛合金、■該溶融メッキ用亜鉛合金を用い、浴温度４８
０乃至５３０℃で鉄鋼母材にメッキを施し、得られたメ
ッキ鋼を大気中で放冷することによりメッキ層に着色し
た酸化膜を生成させて着色することから成る、鉄鋼にメ
ッキを施すとともに着色する方法、および■上記溶融メ
ッキ用亜鉛合金を用い、浴温度４８０乃至５３０℃で鉄
鋼母材にメッキを施し、得られたメッキ鋼を４５０乃至
５５０℃の雰囲気中に加熱することによりメッキ層に着
色した酸化膜°を生成させて着色することから成る、鉄
鋼にメッキを施すとともに着色する方法にある。

１−をＹンするための本発明において溶融亜鉛合金に使用する亜鉛地金として
は、ＪＩＳ　ＩＩ　２１０７に規定される主として蒸留
亜鉛地金１種（純度９８．５％以上）、最純亜鉛地金（
純度９９．９９％）ならびに特殊亜鉛地金が例示でき、
これらの亜鉛地金に不可避的に含まれる不鈍物は、例え
ば蒸留亜鉛地金１種ではＰｂ　１．２ｗｔ％以下、Ｃｄ
　０．１ｉｎｔ％以下、Ｆｅ　０．０２０ｗｔ％以下で
あるが、本発明では、これらの不純物の含量が合計で１
．５ｗｔ％未溝の亜鉛地金を用いることが好ましい。

本発明では、上述したような亜鉛地金（主として蒸留亜
鉛地金が用いられる）にＴｉ　０．３〜０．７重量％又
はＭｎを０．１〜０．５重量％、もしくは両者のほかに
さらにＣｕ、　ＣｒおよびＮｊから選択される金属の１
種をＣｕは０．１〜０．５重量％、ＣｒならびにＮｉは
０．０１〜０．０５重量％の割合で添加、含有させた溶
融亜鉛の浴を用いて行なう。

上記溶融亜鉛合金の浴を用いてメッキを行なうには、該
亜鉛合金浴に、４８０〜５３０℃の浴温度で鉄鋼母材を
１〜２分程度浸漬し、ついで鉄鋼母材を該浴から引上げ
て大気中で放冷後水冷する。

また、本発明では、鉄鋼母材を上記亜鉛合金浴に同様に
して浸漬後、該浴から引上げて４５０〜５５０℃の雰囲
気中で短時間加熱し、ついで空冷した後水冷してもよい
。

なお、メッキ後の鋼材を大気中で放冷すると酸化時間が
短縮されてメッキ層における酸化膜の生成が短くなり、
一方、メッキ後の鋼材を加熱すると酸化時間が引延され
て酸化膜の形成が遅くなる。

すなわち、メッキ後放冷するか、又は加熱することによ
りメッキ層の酸化を制御することができる。

上述のようにして鉄鋼母材を亜鉛合金浴に浸漬して大気
中に放冷すると、該母材にメッキ層が形成されるととも
に該メッキ層上に酸化膜が形成され、メッキ直後大気中
で５〜１０秒放冷した後水冷すると上記酸化膜は黄色の
色相を呈する。

また、鉄鋼母材を、上述のようにして、亜鉛金属浴に浸
漬し、ついで加熱した後、空冷、水冷を行なう場合には
、加熱時間および加熱温度に応じて紫色、青色もしくは
緑色の色相を呈するようになる。

例えば、鉄鋼母材を上述のようにしてメッキした後４５
０℃の雰囲気中で５０〜６０秒加熱して空冷、水冷する
と紫色の色相を呈し、２分加熱して空冷、水冷すると青
色の色相を呈するようになる。

したがって、鉄鋼母材をメッキした後加熱する場合には
、加熱条件をコントロールすることにより、紫色、青色
乃至緑色（若草色）等の所望の色相で着色できる。

さらに、本発明では、メッキに用いる上記亜鉛合金浴中
におけるＴｉやＭｎの含有量、さらにはＣｕ５Ｃｒ又は
Ｎｉの添加量を前述した範囲内に変化させることによっ
てもメッキ層に形成される酸化膜の色相や色調を任意に
調整することもできる。

次に、本発明において溶融メッキに用いる亜鉛合金にお
けるこれら金属の含有量が上記酸化膜の形成およびその
色相に与える影響について説明する。

イ）チタン（Ｔｉ）　：上記メッキ浴におけるＴｉ含有量が０．３重量％未満で
はメッキ鋼材のメッキ層における酸化膜の生成が未熟で
あるため、メッキ後の加熱温度および加熱時間を上限の
条件にしても酸化ｙ々の色調が薄く、着色メッキ鋼とし
ての商品価値が低くなる。

一方、Ｔｉ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るため、生成した酸化膜の色相の
変化が早く、その調整が困難となり、また、メッキ浴上
に生成する酸化物が多くなってメッキ母材に対する酸化
膜の濡れ性が悪くなる。

口）マンガン（Ｍｎ）　：上記メッキ浴におけるＭｎ含有量が０．１％未満ではＴ
ｔの場合と同様に酸化膜の生成が未熟であるため、酸化
膜の色調が薄く、一方０．５重量％より高くなると、同
様に色相の調整が困難であるとともに、メッキ母材に対
する酸化膜の濡れ性が悪くなる。

ハ）銅（Ｃｕ）　：メッキ浴におけるＴｉならびにＭｎの含有量が上記上限
量付近になると、上述したとおり、酸化膜の生成速度が
早くなって色相を一定に保持することが困難となるが、
メッキ浴にＣｕを０．１〜０．５重量％含有させる゛と
酸化膜の生成速度が抑制され、その結果色相の調整とメ
ッキ母材に対する酸化膜の濡れ性を改善できるようにな
る。

なお、Ｃｕを上記範囲外で含有させると上述した効果は
期待できる。

二）クロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｔ）：Ｔｉ含有メッ
キ浴（Ｔｉ−Ｚｎ合金浴）ならびにＭｎ含有浴（Ｍｎ　
−Ｚｎ合金浴）ではＴｉならびにＭｎが浴上層に分布し
易（、そのためメッキ浴上に生成する酸化物が多くなっ
て、メッキ母材に対する酸化膜の濡れ性が悪くなり、加
うるにメッキ浴の歩留り低下をきたすが、Ｃｒ又はＮｉ
を０．Ｏｌ乃至０．０５重量％含有させると、メッキ浴
中のＴｉならびにＭｎを均一に分布させることができ、
かつメッキ鋼材に対する酸化膜の濡れ性やメッキ浴の歩
留りも改善し得るようになる。なお、ＣｒならびにＮｉ
を上記範囲外で含有させると上述したような効果が得ら
れなくなる。

また、本発明で用いる溶融亜鉛合金に、Ｃｕ、　Ｃｒ又
はＮｉを含有させると、上述したような効果に加えて、
これら金属特有の干渉色を発光させ得るので酸化膜の色
相を−そう鮮やかにすることができる利点もある。

畝上のとおり、本発明に従ってＴｉ又はＭｎもしくは両
者と、ＣＬＩＳＣｒおよびＮｉから選択される１種の特
定量とを含有させた溶融亜鉛合金をメッキ浴として用い
ることにより、鉄鋼母材に溶融亜鉛のメッキ層を施すと
共に該メッキ層に種々の色相の酸化膜を生成することが
でき、かつこの酸化膜を生成させるための条件を変える
ことにより、特定の色相を発現し得るので、着色溶融亜
鉛メッキ鋼の取得上および利益上有益である。

の　　　　　とｔ以下に実施例を示して本発明およびその効果を具体的に
説明する。

実施例巾５０ｍ５、長さ１０抛−および厚さ３．２ｍｍの寸法
の５Ｓ４１鋼板を、８０℃の温度のプルカリ浴に３０分
間浸漬して脱脂を行なった後、湯洗し、次いで塩酸の１
０％溶液に常温で３０分間浸漬して錆を除去した。

次いで、この鋼板を湯洗後ＺｎＣ１ｇ−にＦ溶液に常温
で３０秒間浸漬してフラックス処理を行なった。因に、
このフラックス処理は鋼板表面の酸化物を除去し、素地
の活性面が溶融金属とよく濡れるようにするために行な
うものである。

このように処理した綱板野各々を表１に示す種々の組成
のメッキ浴に、浴温度４８０〜５００℃で１〜２分間浸
漬後、１ｍｍ当り３ｒａの速度で引上げた。

メッキ浴から引上げた各鋼板に下記条件下で酸化膜をそ
れぞれ生成させた。

ｉ）メッキ浴から引上げ後大気中で空冷し、ついで水冷
する。

ｉｉ）メッキ浴から引上げ後５００℃の雰囲気中で１０
〜３０秒加熱した後空冷し、水冷する。

、１ｉｉ）メッキ浴から引上げ後５００℃の雰囲気中で
１．５〜２．０分加熱した後空冷し、水冷する。

ｉｖ）メッキ浴から引上げ後５００℃の雰囲気中で２．
０〜３．０分加熱した後空冷し、水冷する。

表１にみられるとおり、鋼板を各種組成のメッキ浴に浸
漬して引上げてメッキを施したものを、大気中で空冷し
、ついで水冷した場合には黄色の色相の酸化膜が生成し
、一方上記によりメッキを施したものを加熱した後、空
冷し、水冷した場合には、加熱の条件に応じて紫色、青
色乃至若草色（薄縁）の色相の酸化膜が生成する。

また、表中のＮａ４にみられるように、メッキ浴におけ
るＭｎおよびＣｕの含有量が上限になると、光沢のある
色調を現わすことがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｔｉ０．３乃至０．７重量％又はＭｎ０．１乃至
０．５重量％もしくはそれらの両者と、さらにＣｕ０．
１乃至０．５重量％、Ｃｒ０．０１乃至０．０５重量％
およびＮｉ０．０１乃至０．０５重量％から選択される
１種とを含有し、残りがＺｎと不純物から成る組成の、
鉄鋼母材を所望の色相に着色するのに用いるための溶融
メッキ用亜鉛合金。
（２）Ｔｉ０．３乃至０．７重量％又はＭｎ０．１乃至
０．５重量％もしくはそれらの両者と、さらにＣｕ０．
１乃至０．５重量％、Ｃｒ０．０１乃至０．０５重量％
およびＮｉ０．０１乃至０．０５重量％から選択される
１種とを含有し、残りがＺｎと不純物から成る溶融メッ
キ用亜鉛合金を用い、浴温度４８０乃至５３０℃で鉄鋼
母材にメッキを施し、得られたメッキ鋼を大気中で放冷
することにより、メッキ層に着色した酸化膜を生成させ
ることを特徴とする、上記溶融メッキ用亜鉛合金を使用
して鉄鋼にメッキを施すとともに着色する方法。
（３）Ｔｉ０．３乃至０．７重量％又はＭｎ０．１乃至
０．５重量％もしくはそれらの両者と、さらにＣｕ０．
１乃至０．５重量％、Ｃｒ０．０１乃至０．０５重量％
およびＮｉ０．０１乃至０．０５重量％から選択される
１種とを含有し、残りがＺｎと不純物から成る組成の溶
融メッキ用亜鉛合金を用い、浴温度４８０乃至５３０℃
で鉄鋼母材にメッキを施し、得られたメッキ鋼を４５０
乃至５５０℃の雰囲気中に加熱することにより、メッキ
層に着色した酸化膜を生成させることを特徴とする、上
記溶融メッキ用亜鉛合金を使用して鉄鋼にメッキを施す
とともに着色する方法。