JP4157522B2 - 高耐食・高加工性メッキ鋼線、メッキ浴組成物、高耐食・高加工性メッキ鋼線の製造方法、及び金網製品 - Google Patents
高耐食・高加工性メッキ鋼線、メッキ浴組成物、高耐食・高加工性メッキ鋼線の製造方法、及び金網製品 Download PDFInfo
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Description
また、従来、鋼線に対するメッキ層及び中間層の合計付着量が、鋼線の表面の単位表面積当たりの中間層及びメッキ層の合計付着量で、700g/m2にまで達するメッキ鋼線の製造方法は知られておらず、このような厚メッキのメッキ鋼線を得ることは極めて困難であると考えられていた。
つまり、前記メッキ層及び前記中間層が、前記鋼線の表面の単位表面積当たりの前記中間層及び前記メッキ層の合計付着量で、700乃至1000g/m2に設定された高耐食・高加工性メッキ鋼線の製造方法が提供される。
図1に示すように、メッキ鋼線1は、鋼線(地鉄)2上に、亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含む中間層3を介して、亜鉛、アルミニウム及びマンガンからなるメッキ層4を備えている。
次に、本発明のメッキ浴組成物について具体的に説明すると共に、本実施形態に係るメッキ鋼線1の製造方法について説明する。
メッキ鋼線1の製造方法は、マンガンの含有率が、0.04〜0.60質量%となるように亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含むメッキ浴組成物を調製するメッキ浴組成物調製工程と、前記した鋼線2をメッキ浴組成物に通すことによって鋼線2上に、亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含む中間層3を介して、亜鉛、アルミニウム及びマンガンからなるメッキ層4を形成するメッキ形成工程とを備える。
次に、本実施形態に係るメッキ鋼線1で形成された金網製品としての金網製かごについて説明する。
図3(a)に示すように、本実施形態に係る金網製かご7は、金網で形成された箱状体であり、その上面部13aを構成する金網のみがメッキ鋼線1で形成されている。
この金網製かご7に使用されるメッキ鋼線1は、前記したように加工性及び耐食性に優れているので、このメッキ鋼線1を使用した金網製かご7は、従来のメッキ鋼線で形成された金網製かごと比較して、容易に製造することができると共に、その耐食性に優れる。
また、図3(b)に示すように、金網製かご7は、その正面部13b、左側面部13c、右側面部13d、背面部13e、上面部13a及び底面部13fの各面部を構成する金網の全てがメッキ鋼線1で形成されていてもよい。
前記実施形態では、箱状体の金網製かごを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一般的に護岸工事用に石詰めされてから用いられるかごマット等であってもよく、具体的には、じゃかご、ふとんかご、だるまかご、港湾築提用のマット等が挙げられる。これら金網製かごは、その一部にメッキ鋼線1が使用されているものであってもよいし、その全部にメッキ鋼線1が使用されているものであってよい。
(実施例1〜実施例5)
実施例1〜実施例5では、メッキ浴組成物として、アルミニウムを11.8質量%含む亜鉛−アルミニウム溶融組成物に所定量のマンガンを添加することによって、後記表1に示す含有率でマンガン(表1中、Mnと記す)を含むメッキ浴組成物を調製した。
比較例1〜比較例6では、メッキ浴組成物として、アルミニウムを11.8質量%含む亜鉛−アルミニウム溶融組成物に、表1に示す添加金属の所定量を添加することによって、表1に示す含有率で添加金属を含むメッキ浴組成物を調製した。そして、比較例7では、マンガンを添加しないメッキ浴組成物(前記した11.8%アルミニウム−亜鉛溶融組成物)を調製し、比較例8では、マンガン及びアルミニウムを含まないメッキ浴組成物(99.9%溶融亜鉛)を調製した。
図6(a)は、比較例7の水冷で得られたメッキ鋼線の断面の顕微鏡写真、図6(b)は、比較例7の風冷で得られたメッキ鋼線の断面の顕微鏡写真である。これらメッキ鋼線では、風冷で得られたものは、メッキ層で塊状に分散している共析相が認められるものの、水冷で得られたものは、共析相がメッキ層内で細かく分散している。
そして、得られたメッキ鋼線について実施例1〜実施例5と同様にしてメッキ層の成分の分析を行った。その結果を表1に示す。
実施例1〜実施例5及び比較例1〜比較例8で得られた各メッキ鋼線に、50±5g/Lの濃度の塩化ナトリウム水溶液(塩水)を500時間噴霧した後に、各メッキ鋼線におけるメッキ層の腐食減量を測定した。その結果を「塩水噴霧実験500Hメッキ腐食減量」として表1に示す。なお、表1の(g/m2)の欄は、鋼線の単位表面積当たりのメッキ層の減量分を表わしている。また、(%)の欄は、比較例7の水冷で得たメッキ鋼線(マンガンを含まないアルミニウム−亜鉛合金メッキ層を有するもの)に同試験を適用した際のメッキ層の減量分を100とした場合における、各メッキ鋼線のメッキ層の減量分の比を表わしている。
実施例1〜実施例5及び比較例1〜比較例8で得られた各メッキ鋼線について加工性試験を行った。この加工性試験は、得られたメッキ鋼線に同じメッキ鋼線を8回巻き付け、その巻き付けたメッキ鋼線の表面の状態を観察することによって行った。そして、メッキ鋼線の表面に形成されたクラックの状態に応じて加工性の良否を判断した。その結果を表1に示す。なお、表1中のクラックの欄に記載した「ミクロ」、「小」、[中]、「大」及び「剥離」は、次の基準によるクラックの程度の分類である。
小:肉眼でかろうじて確認されるクラック
中:肉眼で容易に確認されるクラック
大:手指の爪が掛かる程度のクラック
剥離:メッキ層が剥離しかかっているクラック
表1から明らかなように、実施例1〜実施例5で得られたメッキ鋼線は、水冷で得られたもの及び風冷で得られたものを問わずに、11.8%アルミニウム−亜鉛合金からなるメッキ層を有する比較例7のメッキ鋼線(マンガンを含まないもの)と比較して、腐食減量が少ない。つまり、本発明は、従来のメッキ鋼線と比較して耐食性に優れている。ちなみに、亜鉛からなるメッキ層を有する比較例8のメッキ鋼線や、添加金属としてケイ素(Si)を含むメッキ層を有する比較例5〜比較例7のメッキ鋼線は、実施例1〜実施例5(本発明)のメッキ鋼線と比較して耐食性が不充分であった。
表2から明らかなように、実施例1〜実施例5で得られたメッキ鋼線は、水冷で得たもの、及び風冷で得たものを問わずに不良率が0%であり、その加工性が優れていた。これに対し、スズ(Sn)を含むメッキ層を有するメッキ鋼線(比較例1)は、水冷のもので不良率が30%、風冷のもので不良率が50%あり、マグネシウム(Mg)を含むメッキ層を有するメッキ鋼線(比較例2)は、水冷のもので不良率が40%、風冷のもので不良率が60%あり、ケイ素(Si)を含むメッキ層を有するメッキ鋼線(比較例4、比較例5及び比較例6)は、水冷のもので不良率が40%以上、風冷のもので不良率が50%以上あった。ちなみに、メッキ層におけるマンガン(Mn)の含有率が0.30%を超えるメッキ鋼線(比較例3)は、その不良率が10%であった。
実施例1〜実施例5で得られたメッキ鋼線は、水冷で得られたもの、及び風冷で得られたものを問わずに、その耐食性及び加工性の両方にバランスよく優れている。その結果、これらのメッキ鋼線は、特に屋外で使用される金網製品の材料として好適である。
次に、実施例4の風冷で得たメッキ鋼線(0.21%Mn−12.1%Al−87.69%Znメッキ鋼線)、比較例1の水冷で得たメッキ鋼線(0.48%Sn−11.8%Al−87.72%Znメッキ鋼線)、比較例2の水冷で得たメッキ鋼線(0.46%Mg−12.0%Al−87.54%Znメッキ鋼線)、及び比較例5の風冷で得たメッキ鋼線(0.27%Si−12.1%Al−87.63%Znメッキ鋼線)のメッキ層及び中間層におけるそれぞれの添加金属(実施例4:マンガン(Mn)、比較例1:スズ(Sn)、比較例2:マグネシウム(Mg)、比較例5:ケイ素(Si))の濃度分布を測定した。測定には、EPMA(X線マイクロアナライザ)を使用した。この際、EPMAの加速電圧は20kVに設定され、試料電流は30nAに設定され、ビーム径は1μmに設定された。図7は、実施例4のメッキ鋼線における添加金属(マンガン)の濃度分布を示すチャートであり、図8は、比較例1のメッキ鋼線における添加金属(スズ)の濃度分布を示すチャートであり、図9は、比較例2のメッキ鋼線における添加金属(マグネシウム)の濃度分布を示すチャートであり、図10は、比較例5のメッキ鋼線における添加金属(ケイ素)の濃度分布を示すチャートである。
実施例6及び比較例9並びに実施例7及び比較例10では、後記する表3に示す範囲でアルミニウム(Al)、マンガン(Mn)及び亜鉛(Zn)を含有するメッキ浴組成物を、各実施例及び各比較例について50種ずつ調製した。
次に、得られた各メッキ鋼線におけるメッキ層及び中間層の合計の付着量を測定した。その結果を表3に示す。この付着量は、鋼線の単位表面積当たりのメッキ層及び中間層の合計の付着量であり、JIS H0401に準拠して測定した。なお、表3の最小付着量は、各実施例及び各比較例のそれぞれで50本作製したメッキ鋼線のうちの最大の付着量であり、最小付着量は、各実施例及び各比較例のそれぞれで50本作製したメッキ鋼線のうちの最小の付着量である。また、平均付着量は、50本の各メッキ鋼線における付着量(メッキ層及び中間層の合計の付着量)の算術平均を求めた値である。
実施例6及び実施例7のメッキ鋼線(マンガンを含むメッキ層を有するもの)は、マンガンを含まない従来のメッキ鋼線(例えば、比較例9及び比較例10のメッキ鋼線参照)と比較して、メッキ層の付着量が大幅に増大している。その結果、実施例6及び実施例7のメッキ鋼線は、付着量の増加によって従来のメッキ鋼線と比較して耐食性が優れたものとなる。このように実施例6及び実施例7のメッキ鋼線のメッキ層の付着量が増大するのは、メッキ浴組成物にマンガンが含まれることによって、その流動性が低下することよるものと考えられる。
次に、メッキ鋼線におけるメッキ層及び中間層のビッカース硬度(Hv)の測定を行った。ここでは、メッキ浴組成物として、アルミニウムを11.8質量%含む亜鉛−アルミニウム溶融組成物に、後記する表4に示す所定の含有率となるようにマンガンを添加したもの(A1〜A4)と、マグネシウムを添加したもの(B1〜B4)と、ケイ素を添加したもの(C1〜C3)とを調製した。
図11から明らかなように、マンガンを含むメッキ浴組成物で得られた風冷のメッキ鋼線及び水冷のメッキ鋼線では、そのメッキ層のビッカース硬度が45〜65の範囲内である。そして、中間層のビッカース硬度は50〜70の範囲内となっている。つまり、マンガンを含むメッキ浴組成物を使用して得られたメッキ鋼線(本発明)は、メッキ層のビッカース硬度と中間層のビッカース硬度とが近接しており、両者の硬度差は、例えば0.3%マンガン含有メッキ浴組成物(A3)で10に満たない。
(参考例1〜参考例3)
参考例1〜参考例3では、流動性を評価するメッキ浴組成物として、アルミニウムを11.8質量%含む亜鉛−アルミニウム溶融組成物に、所定量のマンガン(Mn)を添加することによって、後記表5に示す含有率で、アルミニウム(Al)及びマンガン(Mn)を含むと共に、表5には記載しないが残部が亜鉛である溶湯(温度:450℃)を調製した。そして、この溶湯について流動性評価試験を行った。
この流動性評価試験では、図14(a)及び図14(b)に示す試験装置20が使用された。図14(a)は、試験装置20の構成説明図、図14(b)は、試験装置20を構成する渦巻き金型27の上面図である。
渦巻き金型27は、図14(b)に示すように、黒鉛ルツボ21から流れ落ちた溶湯26を受ける溶湯溜まり27aと、溶湯溜まり27aから渦巻き状に延びる溝27bとを備えている。
2 鋼線
3 中間層
4 メッキ層
5 共析相
6c メッキ浴組成物
7 金網製かご(金網製品)
13a 上面部
Claims (6)
- 鋼線上に、亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含む中間層を介して、亜鉛、アルミニウム及びマンガンからなるメッキ層を備えた高耐食・高加工性メッキ鋼線であって、
前記メッキ層及び前記中間層の両層に含まれるマンガンの割合が平均質量%で0.02〜0.30%であり、アルミニウムの割合が平均質量%で8〜25%であり、不可避成分を含む亜鉛の割合が平均質量%で74.70〜91.98%であると共に、
前記メッキ層及び前記中間層が、前記鋼線の表面の単位表面積当たりの前記中間層及び前記メッキ層の合計付着量で、700乃至1000g/m2に設定されることを特徴とする高耐食・高加工性メッキ鋼線。 - マンガン0.04〜0.60質量%、アルミニウム7.00〜24.00質量%及び不可避成分を含む亜鉛75.40〜92.96質量%からなることを特徴とするメッキ浴組成物。
- マンガン0.04〜0.60質量%、アルミニウム7.00〜24.00質量%及び不可避成分を含む亜鉛75.40〜92.96質量%からなるように亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含むメッキ浴組成物を調製するメッキ浴組成物調製工程と、
鋼線を前記メッキ浴組成物に通すことによって前記鋼線上に、亜鉛、アルミニウム及びマンガンを含む中間層を介して、亜鉛、アルミニウム及びマンガンからなるメッキ層を形成するメッキ形成工程とを備えることを特徴とする高耐食・高加工性メッキ鋼線の製造方法。 - 前記メッキ層及び前記中間層が、前記鋼線の表面の単位表面積当たりの前記中間層及び前記メッキ層の合計付着量で、700乃至1000g/m2に設定されることを特徴とする請求項3に記載の高耐食・高加工性メッキ鋼線の製造方法。
- 請求項1に記載の高耐食・高加工性メッキ鋼線で形成されていることを特徴とする金網製品。
- 少なくともその上面部が、請求項1に記載の高耐食・高加工性メッキ鋼線で形成されていることを特徴とする金網製かご。
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