JP2003113455A

JP2003113455A - フラックスおよび溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき方法

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Publication number: JP2003113455A
Application number: JP2001308216A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Endo; 英一遠藤; Masahiro Yamamoto; 正弘山本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-04-18
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP3588452B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度のＡｌを含有するＡｌ−Ｚｎ系合金
を、鋼材の大きさや形状によらず、１浴どぶづけめっき
を可能とするフラックスおよびそれを用いた溶融Ａｌ−
Ｚｎ系合金めっき方法を提供する。【解決手段】本発明のフラックスは、ｍｏｌ％で、
（ａ）ＺｎＣｌ₂を６５〜８５％、（ｂ）アルカリ金属
元素もしくはアルカリ土類金属元素のフッ化物またはケ
イフッ化物のいずれか１種類以上を合計で０．５〜３
％、（ｃ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属
元素の塩化物のいずれか１種類以上を合計で５〜２５
％、（ｄ）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，Ｂｉの塩化物のう
ち１種類以上を合計で５％を超えて２０％以下の組成か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ−Ｚｎ系合金
を１浴法により鋼材にめっきする方法に関するものであ
る。詳しくは、鋼材のめっき前処理に用いるフラックス
と、そのフラックスを用いるめっき方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっきを施す方法
として、鋼材に溶融Ｚｎめっきを施し次いで溶融Ａｌ−
Ｚｎ系合金浴に浸漬する方法が、２浴法または２段めっ
き法等の呼称でよく知られ、広く用いられている。この
方法は溶融Ｚｎ浴と溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴を準備する
必要があるため経済的な負担が大きい。また、めっき設
備等の事情により、溶融Ｚｎめっきを施した後、浴を入
れ替えて、再度溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴に浸漬せざるを
得ない場合があり、製造効率が大きく低下する。

【０００３】１浴法としては、溶融塩フラックスを用い
てめっきを施す方法が特開平４−３２３３５６号公報に
開示され、４０〜８０％程度の高濃度にＡｌを含有する
溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっきに有効である。しかし、この
方法は、鋼材をめっき浴から引き上げた後に遠心分離を
おこなって付着したフラックスを除去する必要があるた
め、形鋼や鋼管等のような大型の鉄鋼製品には適さな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、８０質量％
以下のＡｌを含有するＡｌ−Ｚｎ系合金を、鋼材の大き
さや形状によらず高品質かつ経済的にめっきすることを
可能とする１浴めっきに必須のフラックスおよびこれら
れを用いためっき方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明者はフラックスの成分および組成を検討した
結果、水溶性である上記フラックスを見い出し、これに
よりＡｌ−Ｚｎ系合金の１浴めっき法を完成した。すな
わち、本発明の要旨は、（１）ｍｏｌ％で、（ａ）ＺｎＣｌ₂を６５〜８５％、
（ｂ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素
のフッ化物またはケイフッ化物のいずれか１種類以上を
合計で０．５〜３％、（ｃ）アルカリ金属元素もしくは
アルカリ土類金属元素の塩化物のいずれか１種類以上を
合計で５〜２５％、（ｄ）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，Ｂ
ｉの塩化物のうち１種類以上を合計で５％を超えて２０
％以下で含有したことを特徴とするフラックス。

【０００６】（２）鋼材を前記（１）に記載のフラック
スに浸漬し、乾燥後、８０質量％以下のＡｌを含有する
溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴に浸漬することを特徴とする溶
融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき方法。（３）Ａｌ含有量に対して２〜１２質量％のＳｉを含有
する溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴を用いることを特徴とする
前記（２）に記載の溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき方法。（４）上記溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴に、さらに１０質量
％以下のＭｇを含有することを特徴とする上記前記
（２）または（３）に記載の溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっ
き方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者は、Ａｌの含有量が８０
質量％以下の溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴を用いて、１浴式
のどぶづけ法によってめっきを施す方法を検討した。そ
の結果、フラックスを特定の組成範囲に調製することに
よって、上記目的を達成することが可能であることを見
い出した。その内容について以下に詳細に説明する。本
発明のフラックスは、（１）ＺｎＣｌ₂を主成分とす
る。これは、鋼材を酸洗してからめっき浴に浸漬するま
での間に鋼材表面に生成した酸化皮膜を、めっき浴中で
除去する作用を有し、フラックス成分として必須であ
る。そして、その含有量は６５〜８５ｍｏｌ％とする。
含有量が６５ｍｏｌ％より少ないと不めっきになりやす
く、８５ｍｏｌ％を超えるとめっき表面に異物が付着し
やすくなる。

【０００８】次に、（２）アルカリ金属元素もしくはア
ルカリ土類金属元素のフッ化物またはケイフッ化物につ
いて説明する。めっき浴中のＡｌ濃度が高くなると、浴
表面にＡｌの酸化物（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃）による薄い
膜が生成しやすくなるが、これは浴と鋼材の界面に介在
して不めっきの原因となる。鋼材がめっき浴に浸漬する
直前に、このＡｌ酸化膜を機械的に除去できればよい
が、生成速度が速く完全には除去できない。上記フッ化
物またはケイフッ化物はＡｌの酸化物を溶解する性質が
あり、不めっきを防止するためにフラックス成分として
必要である。そして、その含有量は０．５〜３ｍｏｌ％
とする。含有量が０．５ｍｏｌ％より少ないと不めっき
を発生し、３ｍｏｌ％を超えると異物が点状に付着する
ようになって好ましくない。

【０００９】３番目の成分である（３）アルカリ金属元
素もしくはアルカリ土類金属元素の塩化物は、めっき浴
と鋼材との濡れ性を高め、めっきの密着性を確保するた
めに添加する。そして、その含有量は５〜２５ｍｏｌ％
とする。含有量が５ｍｏｌ％より少ないとめっき密着性
が低下する。また、２５ｍｏｌ％を超えると、めっきの
光沢が甚だしく損なわれると同時に、めっき表面の平滑
性が低下する。

【００１０】最後に、（４）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，
Ｂｉの塩化物について説明する。主成分のＺｎＣｌ₂は
鋼材表面の酸化皮膜を除去するためのものであることは
上述の通りであるが、この作用はそれほど強力ではな
い。これを補うために、通常はＮＨ₄Ｃｌを一定の比
率、例えばＺｎＣｌ₂が１ｍｏｌに対して０．５〜１ｍ
ｏｌ程度で共存させるのであるが、めっき浴中のＡｌ濃
度が高くなるとフラックスとＡｌの反応生成物が異物と
してめっき面に付着しやすくなって好ましくない。

【００１１】これに対して、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，
Ｂｉの塩化物は単独ではフラックスとしての作用をほと
んど示さないが、ＺｎＣｌ₂と適当な比率で共存させた
場合は不めっき等の発生が抑制され且つ、ＮＨ₄Ｃｌを
用いた場合のような異物の生成は少なく、フラックス成
分として有効に作用する。そして、その含有量は５ｍｏ
ｌ％を超えて２０ｍｏｌ％以下、好ましくは７．５ｍｏ
ｌ％を超えて２０ｍｏｌ％以下とする。また、質量で表
示すると、１０質量％を超えて２０質量％以下が好まし
い。含有量が５ｍｏｌ％以下の場合、不めっき等の発生
の抑制や異物の生成を少なくできる効果が小さくなり、
２０ｍｏｌ％を超えると表面にフラックス由来の異物が
付着しやすくなる。質量表示の場合も同様の理由によ
る。

【００１２】つぎに、上述のフラックスを用いるめっき
方法について説明する。まず、鋼材の表面を脱脂、酸洗
等により表面を十分に清浄にした後、この鋼材を本発明
のフラックスに浸漬する。本発明のフラックスは、ハン
ドリング性の点から水溶液として用いることが望まし
い。各種成分の合計の濃度（ｇ／ｌ）をとくに規定する
ものではないが、薄すぎるとフラックスとしての効果が
低下する。また、むやみに濃くしても性能上はほとんど
変わらないばかりか、フラックスに起因する異物付着の
原因になることがある。したがって、通常は１００〜３
００ｇ／ｌ程度が好ましい。また、水に分散することに
よって白色の沈澱物を生成するが、この沈澱物はｐＨを
酸性側に調節することによって容易に消失し、透明な水
溶液となるので、例えば塩酸等を添加するとよい。な
お、白色の沈澱物やｐＨの調節によって、フラックスの
性能すなわちめっき性や製品品質にはなんら影響はな
い。

【００１３】フラックス浴の温度はとくに規定しない
が、鋼材とフラックスの反応を促進させるためおよび、
鋼材に付着したフラックスの乾燥を速めるために、通常
は６０〜８０℃程度とするのが好ましい。また、浸漬時
間もとくに規定するものではなく任意に設定してかまわ
ないのであるが、通常は５〜１０秒程度で十分である。
もちろん、これよりも長くてもめっき製品品質上は問題
はない。鋼材をフラックス浴に浸漬した後、乾燥炉やイ
ンダクションヒーターなどの加熱装置を用いて付着した
フラックスを十分に乾燥させることが好ましい。加熱乾
燥をおこなう場合は、２５０℃以下、好ましくは２００
℃以下とするのがよい。これは、２５０℃を超えるとフ
ラックスが溶融しやすくなって、良好なめっきを得るこ
とができなくなるためである。

【００１４】つぎに、このようにしてフラックス処理を
おこなった鋼材を、Ａｌを含むＡｌ−Ｚｎ系合金めっき
浴に浸漬するのであるが、浴中のＡｌ含有量が８０質量
％を超えると、めっき表面にドロス付着や不めっき等の
欠陥が生じやすくなる。したがって、本発明のフラック
スは、８０質量％以下のＡｌを含むＡｌ−Ｚｎ系合金め
っきに対して用いるのが好ましい。また、浴中のＡｌ含
有量の下限値は特に規定しないが、２０質量％を超える
Ａｌ濃度ではより高い耐食性が得られるため、２０質量
％を超えるＡｌを含有するＡｌ−Ｚｎ系合金めっきに対
して用いるのが好ましい。

【００１５】また、めっき浴中のＡｌの含有量が２０質
量％を超える場合、鋼面直上にＦｅ−Ａｌ系合金層が生
成して、めっき密着性や曲げ加工性等の性能が大きく低
下する場合がある。これを防ぐために、通常、浴中のＡ
ｌ含有量に対して２〜１２質量％程度のＳｉを添加する
ことがさらに好ましく、このようなめっき浴に対しても
本発明のフラックスは問題なく適用できる。Ａｌ含有量
に対するＳｉの添加量が２質量％未満の場合、めっき密
着性や曲げ加工性等の性能の低下を防止する効果が小さ
くなる。また、Ａｌ含有量に対するＳｉの添加量が１２
質量％を超えても、その効果はあまり変化しない。

【００１６】上記Ａｌ−Ｚｎ系めっき浴中に１０質量％
以下のＭｇが添加されていても、本発明のフラックスを
用いることによって容易にめっきは可能である。Ｍｇを
添加することによって、Ａｌ−Ｚｎ系めっきの耐食性は
とくに塩害環境で向上する。しかし、Ｍｇの浴中濃度が
１０質量％を超えると、ドロス付着や不めっき等の欠陥
が生じやすくなる。したがって、Ｍｇを添加したＡｌ−
Ｚｎ系めっきに本発明のフラックスを適用する場合に
は、Ｍｇの濃度を１０質量％以下とするのが好ましい。

【００１７】めっき浴温度、浸漬時間、侵入速度、引上
速度およびめっき後の鋼材冷却速度等の製造条件は、鋼
材のサイズ、めっき浴組成、めっき厚み等によって適切
に決定されるべきものであるので、ここでは敢て規定し
ないが、例えば、５５質量％のＡｌ，１．６質量％のＳ
ｉおよび残部がＺｎと不可避的不純物からなるめっき浴
を用いる場合は、めっき浴温度は６２０〜６５０℃と
し、浸漬時間は厚さが０．８ｍｍの薄板材で３〜５秒程
度、φ４ｍｍの線材で３０秒程度、厚さ１０ｍｍの鋼板
で２〜５分程度を目安とするとよい。また、めっき浴の
温度が高くなると、Ｆｅを含む合金層が急速に成長しや
すくなり、光沢のないめっきになるので、水冷等の方法
によってできるだけ急速に冷却するのが好ましく、冷却
速度はとくに規定するものではないが、４０℃／秒程度
以上が好適である。

【００１８】

【実施例】本発明の内容について実施例にもとづいて詳
細に説明する。（実施例１）本実施例において、被めっき材は１５０ｍ
ｍ×７０ｍｍ×４ｍｍの鋼板を用いた。この鋼板を市販
のアルカリ性脱脂剤により脱脂をおこなった後、７０℃
の１０％ＨＣｌ水溶液に約１０分間浸漬してミルスケー
ルを除去した。つぎに、所定の組成に調製したフラック
ス（全濃度２００ｇ／ｌ，温度を８０℃に設定）に約５
秒間浸漬し、２００℃のオーブン中で約５分間乾燥し
た。この鋼板を、５５質量％のＡｌ，Ａｌ含有量に対し
て３．０質量％のＳｉおよび残部がＺｎと不可避的不純
物からなり、温度を６４０℃に設定しためっき浴に５分
間浸漬した後、水中に没して冷却した。

【００１９】このようにして作製しためっき鋼板の外観
を評価した結果を表１に示した。この表１から、フラッ
クスがつぎの組成範囲内にあるとき、外観の良好なめっ
きが得られることが判明した。すなわち、良好な組成範
囲とは（ａ）ＺｎＣｌ₂：６５〜８５ｍｏｌ％（ｂ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素
のフッ化物またはケイフッ化物のいずれか１種類以上：
合計で０．５〜３ｍｏｌ％（Ｃ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素
の塩化物のいずれか１種類以上：合計で５〜２５ｍｏｌ
％（ｄ）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，Ｂｉの塩化物のうち１
種類以上：合計で５〜２０ｍｏｌ％である。

【００２０】

【表１】

【００２１】（実施例２）本実施例において、５３質量
％のＡｌ，３質量％のＭｇ，Ａｌ含有量に対して３．０
質量％のＳｉおよび残部がＺｎと不可避的不純物からな
るめっき浴を用いた。めっき浴の組成以外は上記実施例
１と同様の条件および方法で実験をおこなった。このよ
うにして作製しためっき鋼板の外観を評価した結果、上
記表１と同様の結果が得られた。すなわち、良好な組成
範囲とは（ａ）ＺｎＣｌ₂：６５〜８５ｍｏｌ％（ｂ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素
のフッ化物またはケイフッ化物のいずれか１種類以上：
合計で０．５〜３ｍｏｌ％（Ｃ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素
の塩化物のいずれか１種類以上：合計で５〜２５ｍｏｌ
％（ｄ）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｂ，Ｂｉの塩化物のうち１
種類以上：合計で５〜２０ｍｏｌ％である。

【００２２】

【発明の効果】本発明のフラックスを用いることによっ
て、これまで困難とされていた、高濃度のＡｌを含有す
るＡｌ−Ｚｎ系合金めっきの１浴どぶづけめっきが可能
となる。これによって、製造上の経済的負担が軽く、鋼
材の大きさや形状によらず高品質のめっきを得ること可
能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍｏｌ％で、（ａ）ＺｎＣｌ₂を６５〜
８５％、（ｂ）アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類
金属元素のフッ化物またはケイフッ化物のいずれか１種
類以上を合計で０．５〜３％、（ｃ）アルカリ金属元素
もしくはアルカリ土類金属元素の塩化物のいずれか１種
類以上を合計で５〜２５％、（ｄ）Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔｌ，
Ｓｂ，Ｂｉの塩化物のうち１種類以上を合計で５％を超
えて２０％以下で含有したことを特徴とするフラック
ス。
【請求項２】鋼材を請求項１に記載のフラックスに浸
漬し、乾燥後、８０質量％以下のＡｌを含有する溶融Ａ
ｌ−Ｚｎ系合金浴に浸漬することを特徴とする溶融Ａｌ
−Ｚｎ系合金めっき方法。
【請求項３】Ａｌ含有量に対して２〜１２質量％のＳ
ｉを含有する溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴を用いることを特
徴とする請求項２に記載の溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき
方法。
【請求項４】溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金浴に、さらに１０
質量％以下のＭｇを含有することを特徴とする請求項２
または３に記載の溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき方法。