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1. (WO1984000039) MOLTEN ZINC-PLATED ALLOY AND PLATED STEEL STRIPS AND STEEL MATERIALS COATED WITH SAID ALLOY
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明細書

発明の名称

溶融亜鉛メ ツキ合金ならびに該合金を被覆した

メ ッキ網扳および綱材

発明の詳細な説明

技術の分野

本発明は溶融亜鉛メ ツキ合金に係わり、さらに詳しくは、 Zn-A卜 Si系溶融メツキ合金ならびに該合金を被覆してなるメ ツキ鏑板および メッキ鍋材に関する。

技術の背景

近年、鉄鍋材料の亜鉛メツキ製品の用途は增々拡大しており、 そ れと共に、より高度の耐蝕性および密着性を示すメ ツキ合金が要望さ れている。 亜鉛メツキ製品の酎鲑性を向上させる方法として、 —般 に亜鉛の付着量を增加させる方法、 および耐蝕性改善に有効といわれ る Al, Pb, Sn, Ti, Si等の元素を添加する方法が提案されている。 しかしながら、溶融メツキ法の場合メツキ洛中の合金組成の安定性に 問題が有り、 密着性および耐蝕性にばらつきを生ずる欠点を有してい る。 これらの欠点を改良するものとして A1: 55wt%、 Si: 1.5 t% 残 Znからなる Zn- A卜 Si系溶融メツキ用合金が採用されている。しか しながら、 該合金はメツキ浴温度が髙く、かつ作業雰囲気が悪い上に 、犠牲防食を充分満足しない欠点がある。 メツキ洛温度を低下させ る方法として、 A1分を 10wt%以下に減少させた合金が提案されている 。 たとえば、特開昭 50— 104731号公報には A1: 5〜20wt%、 Siく 5 Wt%、 残 Znの合金組成が、また、特開昭 54— 23033号公報には A1: 2 〜 20wt%、 Si : 0.001〜 0.5wt%、 Sn : 0.01〜 0.1wt%、残 Znの合金 組成が記載されている。 しかしながら、 前者においては得られるメ ッキ被膜の耐蝕性が不充分であり、 後者においては極めて耐銥性の俊

れたメ ツキ被膜が得られるものの、折曲げ等の加工により剝離する、 すなわち密着性および加工性の悪い欠陥を有している。

本発明は、耐蝕性、密着性、作業性に ¾れた溶融亜鉛メツキ合金 を提供することをその目的とし、 また、該合金を被 Sしてなる耐 li性 および加工性に優れたメ ツキ網板および網材を提供することを、 别の 目的とする。

本発明者等は、前記目的を達成するべく鋭意研究した結果、 A1 : 3.5 〜 5.0wt%、 Si : 0.05〜 0.5wt%、残 Znからなる合金組成にさ らに少量の Mgを添加することにより耐敏性、密着性、および、加工性 共に優れたメ ツキ被膜が得られ、さらに驚くべきことにはメツキ浴へ の鉄分の溶出がほとんど無く メッキ洛組成が安定し、作業性が著しく 向上することを見いだし、 本発明を完成した。

発明の開示

本究明は、 A1: 3.5〜 5.0wt%、 Si : 0.05 〜 0.5wt%、 Mg: 0 ,01 〜 0.5wt%および残 Znならびに不可避的不 物からなることを特 徴とする溶融亜鉛メ ツキ合金ならびに該合金を被覆してなるメ ツキ網 扳および網材である。

本発明の溶融メ ツキ合金において、 A1約 3.5wt%の添加により得 られるメ ツキ被膜の酎! ¾性が飽和に達し、約 5.0^%の添加により初 晶として A1リツチ相(相)が晶出してくる。 Siの添加量は A1Z Si の共晶組成を限度として上限が 0.5wt%であり、メツキ浴温度におけ る固溶度から下限は 0.05«t%である。 Mgの添加は、得られるメツキ 被膜の粒間腐蝕の抑制に効果があり、 Siとの共存によりその効果はさ らに増大する。 ilg^加量は、使用原料中の不可避的不姹物、たとえば Pb、 Cd、 Sn等の含有量により異なるが、少なくとも 0.01>^%を必要と し、 0.5wt%あれば充分である。 メツキ洛中の Fe分は、耐 ϋ性に大き く影響するので合金中の不純物として Fe: 0.02wt%以下に規制するこ とが好ましい。

本発明の溶融メ ツキ合金は、その製造方法に特に限定はなく、前 記した比率の各原料地金を、 坩堝中で溶融混合して製造してもよ く、 また、メツキ洛中で直接溶融混合してもよい。

本究明の溶融メ ツキ合金を被 Sしてなるメツキ網板および網材は 、 そのメツキ方法の如何にかかわらず、耐蝕性および密着性に優れた メ ツキ被膜を有する。該メツキ被膜は、塩水噴霧試験における腐蝕减 量が 0.15 πί · hr以下、最適条件下においては、 0.05〜 0.08 gノ nf • hrと極めて優れた耐蝕性を有し、かつ 2T曲げ後のテーピング試験に おいて優れた密着性を示す。 すなわち、該メツキ鋼板および鋼材は、 優れた加工性をも有している。 該メツキ被膜が優れた耐蝕性および密 着性を有する理由については、 被 S境界の電子顕微鏡解圻等、 今後の 研究によらなければならないが、 メッキ洛中の Fe分が耐蝕性に大きく 影響すること、 および該合金を用いるメツキ洛中への Feの溶出が極め て少ないことによるものと推定される。

図面の簡単な説明

第 1図 本発明の溶融メツキ合金を用いて得られたメ ツキ被膜の 塩水噴霧試験による腐蝕滅量曲線を、 比較例と共に示す。

縦軸は腐蝕减量 ( g/ m' · hr)

横軸は A1添加率(wt%) を表す。

A : Si 0.13%, Mg 0.01%系

B Si 0.13% Mg 0.05%系

C Si 0.25% Mg 0.03%系

D Si 0.50% Mg 0.03%系

E Si 添加 Mg 無添加系 (比較例)

F Si 無添加 Mg 添加 系 (比較例〉

G Si 無添加 Mg 無添加系 (比較例) 第 2図 メツキ被膜の塩水噴霧試験による腐鲑滅量とメツキ洛中 の Fe含有量と O関係曲線を、比較例と共に示す。

O PI 縦軸は腐蝕減量 ( gZ nf · hr)

撗轴はメ ツキ浴中の Fe含有量(wt%) を表す。

A : A1 4.5 % Si 0.13%系

B : A1 .5 % Si 無添加系 (比較例)

第 3図 各種メツキ浴組成における Feの出曲線を示す。

縦輸は Feの溶出量( g )

癀铀は Feの浸漬時間(hr) を表す。

A : A1 .5 % Si 0.13% «g 0.01%系

B Al 4.5 % Si 0.13% Mg 無添加系(比較例〉

C Al .5 % Si 無添加 Mg 0.01%系(比較例)

D Al .5 % Si 無添加 《g 無添加系(比較例)

E Al 0.16% Pb 0.15%系 (比較例) 第 4図 各種組成のメ ツキ浴への Feの浸漬時間とメツキ被膜の塩

水瞳霧試験による腐鎗滅量曲線を示す。

縦铀は腐蝕減量 ( gノ nf · hr)

撗雜は Feの浸漬時間(hr) を表す。

A : A1 4.5 % Si 0.13¾ Mg 0.01%系

B A1 4.5 % Si 0.13% Mg 無添加系(比較例)

C A1 4.5 % Si 無添加 Mg 0.01%系(比較例)

D A1 4.5 % Si 無添加 Mg 無添加系(比較例)

E A1 0.16% Pb 0.15%系 (比較例) 第 5図 各種組成のメ ツキ浴への Feの浸濱時間とメツキ浴中の A1組 成変化曲線を示す。

縦軸はメ ツキ洛中の A1分圻値(wt%)

撗钴は Feの浸漬時間(hr) を表す。

A : A1 4.5 % Si 0.13% Mg 0.01%系

B : A1 4.5 % Si 0.13% Mg 無添加系(比較例)

C : A1 .5 % Si 無添加 Mg 0.01%系(比較例)

D : A1 .5 % Si 無添加 Mg 無添加系(比較例)

O PL.

E : Al 0.16% Pb 0.15%系 (比較例〉 第 6図 各種組成のメツキ浴への Feの浸漬時間とメツキ浴中の Fe

組成変化曲線を示す。

縦輸はメツキ洛中の Fe分圻値(wt%)

横轴は Feの浸潢時間(hr) を表す。

A : A1 4.5 % Si 0.13% Mg 0.01%系

B : A1 4.5 % Si 0.13% Mg 無添加系 (比較例)

C : A1 4.5 % Si 無添加 Mg 0.01%系 (比較例)

D : A1 .5 % Si 無添加 Mg 無添加系 (比較例)

E : A1 0.16% Pb 0.15%系 (比较例)

発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態を、 镯板を被メ ツキ体とする 実施例および比較例をもつて以下に説明する。 ただし、 .本発明の範 囲は、 下記実施例に示す溶融メツキ合金、そのメツキ方法およびメッ キ鋼板のみに限定されるものではな く、公知のメッキ方法を用する メ ツキ綱板およびメツキ綱材にも及ぶものである。

実施例および比較例

A1 '3.5〜 7.6wt%, Si 0〜0.25wt% , Mg 0〜 0.5wt%および残 Zn ならびに不可避的不純物からなる各種組成の合金を小型電気炉内にセ ッ トした黒鉛るつぼで溶融した。板厚 0.3關の冷間圧延鏑板を 6wt% 苛性ソ一ダ水溶液で胜脂した後水洗し、 8wt%塩酸で酸洗し再び水洗 した。ついで ZnCl2 を主成分とするフラックスの混合溶液中でフラッ クス処理を施し、 電気炉を用いて 200'cの温度で乾燥した。 ドロス を除いた 480での温度の溶融合金に前記処理した網板を浸漬し、 引上 げ直前に再び洛面上の ドロスを除去して引上げ、大気中で放冷しメ ッ キ鋼板を作製した。 浸漬時間は 10秒とした。

使用地金として、 精留亜鉛 (Zn> 99.99 ,アルミニウム( JI S-H 2102アルミニウム地金 2種相当以上),珪素(Si> 99.9%) , マ グネシゥム (JIS-H 2150マグネシウム地金 1種相当以上)を用いて母 合金を溶製した。

作製したメツキ鏑板について、下記諸試験を実施した。

( 1 ) 付着量測定 塩化アンチモン法 UIS-H 0401による)

( 2 ) 塩水嘖霧試験 72hr後の腐蝕減量 (JIS-Z 2371による)

( 3 ) 蒸気試験 98での飽和水蒸気中に 3日放置した後、 2T

曲げを行い外観観察およびテービング試験によ る外観観察を行う。

メツキ洛組成および諳試験の結果を第 1表中に示す。

(以下余白)

O PI 第 1 表

メッキ洛組成 («t%) 付着 腐 li 蒸気試験

减量

g 曲げ テ― 1 • N 7o A1 ng Sn Zn irf πί hr 外観 プ試

3.5 0.13 0.01 246 0.14 4 ◎

3.5 0.13 0.05 240 0.13 4 ◎

3.7 0.25 0.03 146 0.08 4 ◎

3. 0.50 0.03 141 0.08 5 ◎

4.5 0.13 0.01 292 0.07 4 ◎

4.5 0.13 0.05 272 0.06 4 ◎

4.5 0.13 0.10 220 0.06 ◎

4.5 0.13 0.25 221 0.06 4 ◎

4.5 0.13 0.50 268 0.06 4 施 10 4.5 0.20 0.25 198 0.05 4

11 4.5 0.20 0.50 202 0.05 4

12 4.5 0.25 0.03 188 0.05 ◎ 例 13 4.5 0.50 0.03 227 0.07 4 ◎

14 4.5 0.50 0.25 220 0.06 4 ◎

15 4.9 0.13 0.10 210 0.08 4 ◎

16 4.9 0.13 0.25 210 0.06 4 <§> ·

4.9 0.13 0.50 189 0.07 ◎

18 4.9 0.20 0.25 190 0.06 4 ◎

19 4.9 0.20 0.50 193 0.07 4

20 4.9 0.25 0.0 229 0.07 4 ◎

21 4.9 0.50 0.03 160 0.08 4 ◎

22 4.9 0.05 0.25 200 0.07 4 ◎

f O PI (つづき)

メ 7キ組成 ( wt%) 付着 腐鲑 蒸気試験 減量

g 曲げ

No Al Si ng Sn Zn nf πί hr 外観 プ拭

0.2 256 0.68 4 ◎

2 3.5 224 0.28 X

3.5 0.13 231 0.18 厶

3.5 0.01 235 0.14 厶

3.5 0.05 218 0.14 ◎ 比 4.5 208 0.24 厶

4.5 0.01 216 0.12 厶

4.5 0.05 260 0.12 ◎

4.5 0.13 234 0.09

10 4.5 0.13 0.1 261 0.09 X

11 4.5 0.13 0.01 0. 220 0.09 X 例 12 4.5 0.13 0.05 0.1 304 0.09 X

13 5.5 215 0.27 2 厶

14 5.5 0.13 211 0.12 4 厶

15 5.5 0.01 246 0.13 厶

16 5.5 0.05- 211 0.13 ◎

17 5.5 0.13 0.01 212 0.11 4 厶

18 5.5 0.13 0.05 232 0.11 △

19 .6 0.23 250 0.23

1表中において、 . 2T 曲げ後の外観を下記の 5段階で表す,

1 :肉眼で全面に亀裂が認められる。

2 :肉眼で一部に亀裂が認められる。

3 : 2倍ルーペで一部亀裂が認められる。

4 : 2倍ルーペで亀裂らしきものが認められる。

5 : 2倍.ルーペで全く亀裂が認められない。

テーピング試験後の外観を下記の如く表示する。

O PI ◎ :剝離が全く認められない。

厶 :一部剥離が認められる。

X :全面に剥離が認められる。

試験例 1

比較例 6および比較例 9 と同一の組成の溶融合金に Feを添加し、 実施例と同様に処理した網板を実施例と同様に浸漬、 引上げしメ ツキ 鋼板を作製した。 作製したメ ツキ網板の塩水噴霧試験を実施例と同 様にして行い、腐蝕減量およびメ ツキ洛中の Fe含有量を測定した。

メツキ洛中の Fe含有量と腐蝕滅量の関係を第 2図に示す。

試験例 2

実施例および比較例の代表的な組成の溶融合金に、 実施例と同様 に処理した鋼板を浸溃し、 Feの溶出量および引上げて得たメ ツキ綱扳 の、塩水噴霧試験による腐蝕减量の測定、 ならびにメツキ浴中の Feお よび A 1の分析を行った。得られた結果を第 3図ないし第 6図に示す。

産業上の利用可能性

本発明の溶融メ ツキ合金において、 S iおよび Mgを添加することに より、 得られるメツキ被膜の耐蝕性および密着性が著しく向上するこ iが、第 1表および第 1図から明らかである。 S iの添加は第.3図、 第 5図および第 6図から明らかな如く、 メツキ洛中への Feの溶出を抑 ' 制し、 メツキ浴組成を安定させる効果を有する。 メツキ洛中の Fe分 は、第 2図から明らかな如く耐蝕性に大き く影響する。 したがって 、合金中の不純物として Feは 0. 02w t%未満に保持することが好ましい 。 また、 A 1を 5. 0w t%未満としたことにより、通常のメッキ洛温度 において作業を行う ことができる。

本発明の該溶敲メ ツキ合金を被 Sしてなるメツキ鑌板および網材 は、前記した如く優れた耐蝕性および密着性を有しており、 その後の 加工性も極めて良好である。 .

本発明は、作業性に優れかつ耐蝕性および密着性に優れたメ ツキ

OMPI - 被膜の得られる Zn-iU-Si系溶融メツキ合金ならびに該合金を被 Sして なるメ ツキ網板および網材を提供するものであり、 その産業的意義は 極めて大きい。

(以下余白)