JP2003328101A - 溶融めっき鋼線およびその製造方法 - Google Patents
溶融めっき鋼線およびその製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は耐疲労性を有し耐食性に優れためっ
き鋼線を提供するものである。 【解決手段】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ４元金属間化合物が２〜２０μ
ｍの厚さで存在し、その金属間化合物層に残留歪みが
０．０１％以上存在し、その外側に質量％でＡｌ：８〜
１５％、Ｍｇ：０．１〜３％、残部ＺｎよりなるＺｎ−
Ａｌ―Ｍｇ系合金層が５μｍ以上存在する耐疲労性を有
し耐食性に優れためっき鋼線。また、上記めっき鋼線に
おいて、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−
Ｍｇ合金層中にＡｌ：４％以上、Ｍｇ：０．１％以上が
含まれる耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線。
き鋼線を提供するものである。 【解決手段】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ４元金属間化合物が２〜２０μ
ｍの厚さで存在し、その金属間化合物層に残留歪みが
０．０１％以上存在し、その外側に質量％でＡｌ：８〜
１５％、Ｍｇ：０．１〜３％、残部ＺｎよりなるＺｎ−
Ａｌ―Ｍｇ系合金層が５μｍ以上存在する耐疲労性を有
し耐食性に優れためっき鋼線。また、上記めっき鋼線に
おいて、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−
Ｍｇ合金層中にＡｌ：４％以上、Ｍｇ：０．１％以上が
含まれる耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力線や信号線の
支持、橋梁用のワイヤ、金網等の屋外に暴露して使用す
る鋼線の耐疲労特性を高めためっき鋼線およびその製造
方法に関するものである。
支持、橋梁用のワイヤ、金網等の屋外に暴露して使用す
る鋼線の耐疲労特性を高めためっき鋼線およびその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、めっき鋼線として亜鉛めっき鋼線
や、これよりも耐食性にすぐれた亜鉛一アルミニウム合
金めっき鋼線が使用されている。この亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき鋼線は、一般に、鋼線を洗浄、脱脂等によ
り清浄化処理し、次いでフラックス処理を行った後、第
１段として溶融亜鉛めっきを施し、次いで第２段として
Ａｌ添加量１０％のＺｎ−Ａｌ合金浴にて溶融めっきす
るか、または、直接Ａｌ添加量１０％のＺｎ−Ａｌ合金
浴でめっきし、めっき浴から垂直に引き上げて、冷却
後、巻き取ることで作られる。
や、これよりも耐食性にすぐれた亜鉛一アルミニウム合
金めっき鋼線が使用されている。この亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき鋼線は、一般に、鋼線を洗浄、脱脂等によ
り清浄化処理し、次いでフラックス処理を行った後、第
１段として溶融亜鉛めっきを施し、次いで第２段として
Ａｌ添加量１０％のＺｎ−Ａｌ合金浴にて溶融めっきす
るか、または、直接Ａｌ添加量１０％のＺｎ−Ａｌ合金
浴でめっきし、めっき浴から垂直に引き上げて、冷却
後、巻き取ることで作られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき鋼線は、地鉄とＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層の
整合性が良いためにめっき線表面で発生した亀裂が容易
に地鉄に進展してしまい、耐疲労性がＺｎめっき鋼線よ
り劣るという欠点があった。Ｚｎめっき鋼線はＦｅ−Ｚ
ｎ合金層がＺｎ層より硬くクラックの進展を止めるため
亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線より疲労強度は高
い。しかし、Ｚｎめっき鋼線は耐食性が亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鋼線より劣る。Ｚｎめっき鋼線の耐食性
をより高くするためには、めっき厚を厚くする方法があ
る。しかし、めっき厚を大きくすることにより、めっき
が剥離しやすくなるため、厚みには限界がある。
ム合金めっき鋼線は、地鉄とＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層の
整合性が良いためにめっき線表面で発生した亀裂が容易
に地鉄に進展してしまい、耐疲労性がＺｎめっき鋼線よ
り劣るという欠点があった。Ｚｎめっき鋼線はＦｅ−Ｚ
ｎ合金層がＺｎ層より硬くクラックの進展を止めるため
亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線より疲労強度は高
い。しかし、Ｚｎめっき鋼線は耐食性が亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鋼線より劣る。Ｚｎめっき鋼線の耐食性
をより高くするためには、めっき厚を厚くする方法があ
る。しかし、めっき厚を大きくすることにより、めっき
が剥離しやすくなるため、厚みには限界がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第一はめ
っき鋼線において、めっき地鉄界面にＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ
−Ｍｇ４元金属間化合物が２〜２０μｍの厚さで存在
し、その金属間化合物層に残留歪みが０．０１％以上存
在し、その外側に質量％でＡｌ：８〜１５％、Ｍｇ：
０．１〜３％、残部ＺｎよりなるＺｎ−Ａｌ―Ｍｇ系合
金層が５μｍ以上存在することを特徴とする耐疲労性を
有し耐食性に優れためっき鋼線である。
っき鋼線において、めっき地鉄界面にＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ
−Ｍｇ４元金属間化合物が２〜２０μｍの厚さで存在
し、その金属間化合物層に残留歪みが０．０１％以上存
在し、その外側に質量％でＡｌ：８〜１５％、Ｍｇ：
０．１〜３％、残部ＺｎよりなるＺｎ−Ａｌ―Ｍｇ系合
金層が５μｍ以上存在することを特徴とする耐疲労性を
有し耐食性に優れためっき鋼線である。
【０００５】その第２はめっき鋼線において、めっき地
鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層中にＡ
ｌ：４％以上、Ｍｇ：０．１％以上が含まれることを特
徴とする請求項１に記載の耐疲労性を有し耐食性に優れ
ためっき鋼線である。その第３は上記のめっき合金組成
に、質量％でＳｉ：２％以下を含むことを特徴とするめ
っき鋼線である。その第４は上記に記載のめっき合金組
成に、質量％でナトリウム：０．００１〜０．１％を含
むことを特徴とするめっき鋼線である。
鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層中にＡ
ｌ：４％以上、Ｍｇ：０．１％以上が含まれることを特
徴とする請求項１に記載の耐疲労性を有し耐食性に優れ
ためっき鋼線である。その第３は上記のめっき合金組成
に、質量％でＳｉ：２％以下を含むことを特徴とするめ
っき鋼線である。その第４は上記に記載のめっき合金組
成に、質量％でナトリウム：０．００１〜０．１％を含
むことを特徴とするめっき鋼線である。
【０００６】その第５は上記に記載のめっき合金組成
に、質量％でＴｉ：０．０１〜０．２％、を含むことを
特徴とするめっき鋼線である。その第６は、めっき鋼線
において、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ主体の
合金層の外側のめっき層中にＡｌ−Ｚｎを主成分とする
α相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚｎ合金相からなるβ相およ
びＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三元共晶相のそれぞれが存在
する事を特徴とするめっき鋼線である。
に、質量％でＴｉ：０．０１〜０．２％、を含むことを
特徴とするめっき鋼線である。その第６は、めっき鋼線
において、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ主体の
合金層の外側のめっき層中にＡｌ−Ｚｎを主成分とする
α相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚｎ合金相からなるβ相およ
びＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三元共晶相のそれぞれが存在
する事を特徴とするめっき鋼線である。
【０００７】その第７はめっき鋼線において、めっき地
鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ主体の合金層の外側のめっ
き相中にＡｌ−Ｚｎを主成分とするα相とＺｎ単相又は
Ｍｇ−Ｚｎ合金相からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ
−Ｍｇ三元共晶相のそれぞれが存在し、α相の体積率が
２０％以下からなることを特徴とするめっき鋼線であ
る。その第８は、めっき鋼線を製造する際に、第１段と
して亜鉛を主体とする溶融めっきを施し、次いで第２段
として溶融亜鉛合金の平均組成が上記１〜５のめっき組
成であることを特徴とするめっき鋼線の製造方法であ
る。
鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ主体の合金層の外側のめっ
き相中にＡｌ−Ｚｎを主成分とするα相とＺｎ単相又は
Ｍｇ−Ｚｎ合金相からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ
−Ｍｇ三元共晶相のそれぞれが存在し、α相の体積率が
２０％以下からなることを特徴とするめっき鋼線であ
る。その第８は、めっき鋼線を製造する際に、第１段と
して亜鉛を主体とする溶融めっきを施し、次いで第２段
として溶融亜鉛合金の平均組成が上記１〜５のめっき組
成であることを特徴とするめっき鋼線の製造方法であ
る。
【０００８】その第９は、めっき鋼線を製造する際に、
第１段として質量％でＡｌ：３％以下、Ｍｇ：０．１％
以下を含む溶融亜鉛めっきを施し、次いで第２段として
溶融亜鉛合金の平均組成が上記１〜５のめっき組成であ
ることを特徴とするめっき鋼線の製造方法である。その
第１０は第１段として亜鉛を主体とする溶融めっきを施
し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを行うめっ
き鋼線製造工程において、めっき鋼線をめっき合金から
引き上げる部分を窒素ガスによりパージし、浴表面およ
びめっき鋼線の酸化を防止することを特徴とするめっき
鋼線の製造方法である。
第１段として質量％でＡｌ：３％以下、Ｍｇ：０．１％
以下を含む溶融亜鉛めっきを施し、次いで第２段として
溶融亜鉛合金の平均組成が上記１〜５のめっき組成であ
ることを特徴とするめっき鋼線の製造方法である。その
第１０は第１段として亜鉛を主体とする溶融めっきを施
し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを行うめっ
き鋼線製造工程において、めっき鋼線をめっき合金から
引き上げる部分を窒素ガスによりパージし、浴表面およ
びめっき鋼線の酸化を防止することを特徴とするめっき
鋼線の製造方法である。
【０００９】その第１１は第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒以下で施し、次
いで第２段として溶融亜鉛合金めっきをめっき浴浸漬時
間２０秒以下で行うことを特徴とするめっき鋼線の製造
方法である。その第１２は第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金
めっきを行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線
をめっき合金から引き上げた直後に水スプレーまたは気
水噴霧または水流による直接水冷により、めっき合金を
凝固させることを特徴とするめっき鋼線の製造方法であ
る。
る溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒以下で施し、次
いで第２段として溶融亜鉛合金めっきをめっき浴浸漬時
間２０秒以下で行うことを特徴とするめっき鋼線の製造
方法である。その第１２は第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金
めっきを行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線
をめっき合金から引き上げた直後に水スプレーまたは気
水噴霧または水流による直接水冷により、めっき合金を
凝固させることを特徴とするめっき鋼線の製造方法であ
る。
【００１０】その第１３は第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金
めっきを行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線
を冷却する際に冷却開始温度をめっき合金の融点から融
点＋２０℃とすることを特徴とするめっき鋼線の製造方
法。その第１４はめっき鋼線の鋼の成分が質量でＣ：
０．２５〜１．０５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．９
％以下、Ｐ：０．０４％、Ｓ：０．０４％以下であるこ
とを特徴とするめっき鋼線およびその製造方法である。
る溶融めっきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金
めっきを行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線
を冷却する際に冷却開始温度をめっき合金の融点から融
点＋２０℃とすることを特徴とするめっき鋼線の製造方
法。その第１４はめっき鋼線の鋼の成分が質量でＣ：
０．２５〜１．０５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．９
％以下、Ｐ：０．０４％、Ｓ：０．０４％以下であるこ
とを特徴とするめっき鋼線およびその製造方法である。
【００１１】以下、詳細に説明する。本発明においてめ
っきに使用する線は、鋼線を洗浄、脱脂等により清浄化
処理し、次いでフラックス処理をした鋼線、または第１
段として溶融亜鉛めっきを施した亜鉛めっき線とする。
従来の亜鉛めっきまたはＺｎ−Ａｌ合金めっきでは、地
鉄とめっきの界面にはＺｎ−ＦｅまたはＺｎ−Ｆｅ−Ａ
ｌの合金層が形成される。また、本発明のＦｅ−Ｚｎ−
Ａｌ−Ｍｇ４元合金による合金層は地鉄とめっき層の付
着を強固にする作用がある。めっき線をその直径と同じ
線材に巻き付けるような厳しい加工を行っても剥離等が
発生しない。様々な実験の結果、合金層の必要な最低の
厚みが２μｍであり、２０μｍを越えると合金層内に割
れが生じやすくなることがわかったため、２〜２０μｍ
とした。さらにこの厚みは薄い方が望ましく、１０μｍ
が望ましい。
っきに使用する線は、鋼線を洗浄、脱脂等により清浄化
処理し、次いでフラックス処理をした鋼線、または第１
段として溶融亜鉛めっきを施した亜鉛めっき線とする。
従来の亜鉛めっきまたはＺｎ−Ａｌ合金めっきでは、地
鉄とめっきの界面にはＺｎ−ＦｅまたはＺｎ−Ｆｅ−Ａ
ｌの合金層が形成される。また、本発明のＦｅ−Ｚｎ−
Ａｌ−Ｍｇ４元合金による合金層は地鉄とめっき層の付
着を強固にする作用がある。めっき線をその直径と同じ
線材に巻き付けるような厳しい加工を行っても剥離等が
発生しない。様々な実験の結果、合金層の必要な最低の
厚みが２μｍであり、２０μｍを越えると合金層内に割
れが生じやすくなることがわかったため、２〜２０μｍ
とした。さらにこの厚みは薄い方が望ましく、１０μｍ
が望ましい。
【００１２】めっき合金の組成はＺｎをベースにＡｌ、
Ｍｇを添加している。Ａｌは耐食性を高める効果があ
る。Ａｌが８％未満では耐食性向上に効果が低く、１５
％を越えるとめっき浴表面のＡｌが空気により酸化され
めっき合金の歩留まりが悪化するため８％〜１５％とす
る。さらにＡｌにはＦｅ−Ｚｎ合金層中に入りＦｅ−Ｚ
ｎ−Ａｌ三元系とすることにより加工性を向上させる効
果がある。しかし、疲労亀裂に対しては進展を防止する
ことができない。
Ｍｇを添加している。Ａｌは耐食性を高める効果があ
る。Ａｌが８％未満では耐食性向上に効果が低く、１５
％を越えるとめっき浴表面のＡｌが空気により酸化され
めっき合金の歩留まりが悪化するため８％〜１５％とす
る。さらにＡｌにはＦｅ−Ｚｎ合金層中に入りＦｅ−Ｚ
ｎ−Ａｌ三元系とすることにより加工性を向上させる効
果がある。しかし、疲労亀裂に対しては進展を防止する
ことができない。
【００１３】Ｍｇは均一に生成した腐食生成物が腐食の
進行を防止する効果、めっき層を硬化させて疲労亀裂の
進展を防止する効果がある。Ｍｇの範囲はＭｇが０．１
％未満では硬化による亀裂進展防止に効果がなく、３％
を越えるとめっき層が硬化しすぎて伸線加工などの加工
に耐えないため０．１〜３％とする。加工性をいっそう
良くするにはＭｇを１％以下にすることが望ましい。本
発明においては、Ｍｇの量は疲労強度の点から決定され
ているが、耐食性はこの範囲において十分に高い状態に
ある。
進行を防止する効果、めっき層を硬化させて疲労亀裂の
進展を防止する効果がある。Ｍｇの範囲はＭｇが０．１
％未満では硬化による亀裂進展防止に効果がなく、３％
を越えるとめっき層が硬化しすぎて伸線加工などの加工
に耐えないため０．１〜３％とする。加工性をいっそう
良くするにはＭｇを１％以下にすることが望ましい。本
発明においては、Ｍｇの量は疲労強度の点から決定され
ているが、耐食性はこの範囲において十分に高い状態に
ある。
【００１４】Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ４元合金層より外
側に存在する前述のＺｎ−Ａｌ―Ｍｇ系合金層は腐食生
成物を生じながら防食作用を発揮するため厚いほど耐食
性に優れる。一般的な工業生産においては、めっき厚み
は周方向にむらがあるのが普通で、平均５μｍの厚みが
あれば、薄いところでもＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層
が露出することがないため、耐食性を維持するためには
５μｍ以上が必要である。
側に存在する前述のＺｎ−Ａｌ―Ｍｇ系合金層は腐食生
成物を生じながら防食作用を発揮するため厚いほど耐食
性に優れる。一般的な工業生産においては、めっき厚み
は周方向にむらがあるのが普通で、平均５μｍの厚みが
あれば、薄いところでもＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層
が露出することがないため、耐食性を維持するためには
５μｍ以上が必要である。
【００１５】めっき鋼線の疲労破壊は繰り返し応力の下
でめっきでの亀裂の発生から亀裂の進展を経て破壊に至
る。めっき鋼線の場合、鋼の強度に比べてめっきの強度
は大幅に小さいため鋼から発生することはなく、一番応
力が大きくかかるめっきの表面または硬くて脆い合金層
から発生する。Ａｌ添加合金の合金層には延性があるた
め、表面で発生した亀裂がめっき層から地鉄にそのまま
進展することがわかった。対策を検討した結果、Ｍｇを
添加して合金層の硬さを大きくするとともに、硬くする
ことにより脆くなる影響を緩和するためにめっきと地鉄
の界面に存在する合金層に圧縮歪みを与えることにより
防止できることがわかった。めっき鋼線制作時の冷却制
御により０．０１％以上の残留歪みを与えた場合にその
効果が大きいため、下限を０．０１％とする。
でめっきでの亀裂の発生から亀裂の進展を経て破壊に至
る。めっき鋼線の場合、鋼の強度に比べてめっきの強度
は大幅に小さいため鋼から発生することはなく、一番応
力が大きくかかるめっきの表面または硬くて脆い合金層
から発生する。Ａｌ添加合金の合金層には延性があるた
め、表面で発生した亀裂がめっき層から地鉄にそのまま
進展することがわかった。対策を検討した結果、Ｍｇを
添加して合金層の硬さを大きくするとともに、硬くする
ことにより脆くなる影響を緩和するためにめっきと地鉄
の界面に存在する合金層に圧縮歪みを与えることにより
防止できることがわかった。めっき鋼線制作時の冷却制
御により０．０１％以上の残留歪みを与えた場合にその
効果が大きいため、下限を０．０１％とする。
【００１６】また、上記めっき層にはさらに耐食性を上
げるためにＳｉを添加することも有効である。Ｓｉの添
加はＡｌ添加量が多い場合多い方が有効である。本発明
のＡｌ添加量の最大値２０％の場合、Ｓｉの効果が得ら
れる最大量が２％であるため、Ｓｉの範囲は２％とし
た。さらに、めっきを行う際のめっき浴表面にはドロス
が生成するが、微量のＮａ添加がドロス生成抑制に有効
である。ドロス生成抑制によりめっき表面の改善が図ら
れ、めっき合金の歩留まり向上効果も得られる。Ｎａが
０．１％を越えるとＮａの酸化が起きるため、Ｎａの範
囲を０．００１〜０．１％とした。また、ドロス生成抑
止にはＴｉ添加も効果があり、その有効な範囲は０．０
１〜０．１％である。
げるためにＳｉを添加することも有効である。Ｓｉの添
加はＡｌ添加量が多い場合多い方が有効である。本発明
のＡｌ添加量の最大値２０％の場合、Ｓｉの効果が得ら
れる最大量が２％であるため、Ｓｉの範囲は２％とし
た。さらに、めっきを行う際のめっき浴表面にはドロス
が生成するが、微量のＮａ添加がドロス生成抑制に有効
である。ドロス生成抑制によりめっき表面の改善が図ら
れ、めっき合金の歩留まり向上効果も得られる。Ｎａが
０．１％を越えるとＮａの酸化が起きるため、Ｎａの範
囲を０．００１〜０．１％とした。また、ドロス生成抑
止にはＴｉ添加も効果があり、その有効な範囲は０．０
１〜０．１％である。
【００１７】上記のＳｉ，Ｎａ，Ｔｉの他にもアンチモ
ン、ミッシュメタルなどを添加するとめっきの表面性状
改善効果が得られる。これまで述べてきためっき鋼線に
おいて、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ合金層中
にＡｌ：４％以上、Ｍｇ：１％以上が含まれることによ
り耐食性が向上する。合金層中にはＡｌが４％以上では
耐食性が向上効果が得られないため、Ａｌの範囲は４％
以上とする。また、Ｍｇ添加により腐食生成物が均一に
生成するが１％未満では効果が得られないため、Ｍｇの
量は１％以上とする。
ン、ミッシュメタルなどを添加するとめっきの表面性状
改善効果が得られる。これまで述べてきためっき鋼線に
おいて、めっき地鉄界面に存在するＦｅ−Ｚｎ合金層中
にＡｌ：４％以上、Ｍｇ：１％以上が含まれることによ
り耐食性が向上する。合金層中にはＡｌが４％以上では
耐食性が向上効果が得られないため、Ａｌの範囲は４％
以上とする。また、Ｍｇ添加により腐食生成物が均一に
生成するが１％未満では効果が得られないため、Ｍｇの
量は１％以上とする。
【００１８】本発明のめっき鋼線においては、Ａｌ，Ｍ
ｇを成分とするため、めっき後の冷却により、めっき地
鉄界面に存在する合金層の外側のめっき層中にＡｌ−Ｚ
ｎを主成分とするα相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚｎ合金相
からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三元共晶相
を共存させることができる。このうちＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ
−Ｍｇ三元共晶相が存在することにより、腐食生成物の
均一生成と腐食生成物による腐食の進展防止効果が得ら
れる。また、α相は、凝固過程で初晶として晶出する
が、冷却速度が遅いと粗大化しめっきの残留歪みがほと
んど発生しない。このα相の堆積率が２０％を超えると
残留歪みが発生せず、疲労特性の低下を招くため、その
体積率は２０％以下とする。
ｇを成分とするため、めっき後の冷却により、めっき地
鉄界面に存在する合金層の外側のめっき層中にＡｌ−Ｚ
ｎを主成分とするα相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚｎ合金相
からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三元共晶相
を共存させることができる。このうちＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ
−Ｍｇ三元共晶相が存在することにより、腐食生成物の
均一生成と腐食生成物による腐食の進展防止効果が得ら
れる。また、α相は、凝固過程で初晶として晶出する
が、冷却速度が遅いと粗大化しめっきの残留歪みがほと
んど発生しない。このα相の堆積率が２０％を超えると
残留歪みが発生せず、疲労特性の低下を招くため、その
体積率は２０％以下とする。
【００１９】本発明のめっき鋼線を得るための方法とし
て、２段めっき法がある。第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきを施しＦｅ−Ｚｎ合金層を形成し、次いで
第２段として溶融亜鉛合金の平均組成を本発明範囲とす
ることでこれまで述べてきためっき鋼線を効率的に得ら
れる。第１段目の溶融亜鉛合金としては、質量％でＡ
ｌ：３％以下、Ｍｇ：０．５％以下を含むことも可能で
ある。第一段目でＦｅ−Ｚｎ合金層を得る場合、Ａｌ，
Ｍｇを含むと合金層中にＡｌ，Ｍｇが入りやすくなる効
果がある。
て、２段めっき法がある。第１段として亜鉛を主体とす
る溶融めっきを施しＦｅ−Ｚｎ合金層を形成し、次いで
第２段として溶融亜鉛合金の平均組成を本発明範囲とす
ることでこれまで述べてきためっき鋼線を効率的に得ら
れる。第１段目の溶融亜鉛合金としては、質量％でＡ
ｌ：３％以下、Ｍｇ：０．５％以下を含むことも可能で
ある。第一段目でＦｅ−Ｚｎ合金層を得る場合、Ａｌ，
Ｍｇを含むと合金層中にＡｌ，Ｍｇが入りやすくなる効
果がある。
【００２０】本発明のめっき鋼線を製造するには、めっ
き合金から引き上げる部分を窒素ガスによりパージし、
浴表面およびめっき鋼線の酸化を防止することで加工性
の向上が図られる。めっき直後にめっき表面に酸化物が
生成あるいは浴表面に生成した酸化物が付着した場合、
加工時に酸化物を核としてめっきが割れることがある。
そのため、取り出し部の酸化防止は重要である。酸化防
止には、窒素のほかにアルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスを用いることも可能であるがコストの面からは窒素
がもっとも優れる。
き合金から引き上げる部分を窒素ガスによりパージし、
浴表面およびめっき鋼線の酸化を防止することで加工性
の向上が図られる。めっき直後にめっき表面に酸化物が
生成あるいは浴表面に生成した酸化物が付着した場合、
加工時に酸化物を核としてめっきが割れることがある。
そのため、取り出し部の酸化防止は重要である。酸化防
止には、窒素のほかにアルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスを用いることも可能であるがコストの面からは窒素
がもっとも優れる。
【００２１】本発明のめっき線を２段めっきで得る場合
に、めっき合金の成長を適切にするには、第１段として
亜鉛を主体とする溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒
以下で施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
めっき浴浸漬時間２０秒以下で行うことが必要である。
これより長い時間でめっきを行うと合金層の厚みが厚く
なり、２０ミクロンを越えてしまうため、第１段として
亜鉛を主体とする溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒
以下で施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
めっき浴浸漬時間２０秒以下で行う。１段目のＺｎめっ
き（浸漬時間２０秒）によってＦｅ−Ｚｎ合金層厚みを
１５μｍ形成したＺｎめっき線に浴組成Ｚｎ−１０％Ａ
ｌ−１％Ｍｇのめっきを施した場合のめっき浴浸漬時間
とＦｅ−Ｚｎ合金層厚みの関係を調査した結果、２段目
の合金めっきにおいて、合金層の厚みはめっき合金浴浸
漬時間が２０秒以下であれば成長が少なく、合金層厚み
が２０μｍ以下となる。
に、めっき合金の成長を適切にするには、第１段として
亜鉛を主体とする溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒
以下で施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
めっき浴浸漬時間２０秒以下で行うことが必要である。
これより長い時間でめっきを行うと合金層の厚みが厚く
なり、２０ミクロンを越えてしまうため、第１段として
亜鉛を主体とする溶融めっきをめっき浴浸漬時間２０秒
以下で施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
めっき浴浸漬時間２０秒以下で行う。１段目のＺｎめっ
き（浸漬時間２０秒）によってＦｅ−Ｚｎ合金層厚みを
１５μｍ形成したＺｎめっき線に浴組成Ｚｎ−１０％Ａ
ｌ−１％Ｍｇのめっきを施した場合のめっき浴浸漬時間
とＦｅ−Ｚｎ合金層厚みの関係を調査した結果、２段目
の合金めっきにおいて、合金層の厚みはめっき合金浴浸
漬時間が２０秒以下であれば成長が少なく、合金層厚み
が２０μｍ以下となる。
【００２２】めっき後のめっき鋼線のめっき合金が溶融
している状態から早く冷却することにより、めっきを急
速に冷却し、その凝固収縮によって残留歪みを付与する
ことができる。その方法としてはめっき鋼線をめっき合
金から引き上げた直後に水スプレー、気水噴霧または水
流による直接水冷により、めっき合金を凝固させる方法
がある。この冷却により発生した圧縮応力は残留歪みに
起因し、疲労特性を向上させる。
している状態から早く冷却することにより、めっきを急
速に冷却し、その凝固収縮によって残留歪みを付与する
ことができる。その方法としてはめっき鋼線をめっき合
金から引き上げた直後に水スプレー、気水噴霧または水
流による直接水冷により、めっき合金を凝固させる方法
がある。この冷却により発生した圧縮応力は残留歪みに
起因し、疲労特性を向上させる。
【００２３】上記めっき鋼線を冷却する際に、めっきが
溶融状態にあるうちから冷却を開始することが必要であ
る。空冷などにより凝固してしまうと各相が凝固中に発
生した残留歪みが緩和してしまい、疲労特性向上の効果
が低くなる。そのため、冷却開始温度はめっき合金の融
点以上が必要である。さらに粘性の低い高温の溶融めっ
きに冷却水が当たるとめっき表面が粗くなるため上限を
融点＋２０℃とする。
溶融状態にあるうちから冷却を開始することが必要であ
る。空冷などにより凝固してしまうと各相が凝固中に発
生した残留歪みが緩和してしまい、疲労特性向上の効果
が低くなる。そのため、冷却開始温度はめっき合金の融
点以上が必要である。さらに粘性の低い高温の溶融めっ
きに冷却水が当たるとめっき表面が粗くなるため上限を
融点＋２０℃とする。
【００２４】めっき鋼線の鋼の成分としては、質量で
Ｃ：０．２５〜１．０５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：
０．６％以下、Ｐ：０．０４％、Ｓ：０．０４％以下と
する。Ｃは鋼の強度を決定元素であり、通常のめっき鋼
線の強度を実現するためには０．２５％以上必要であ
る。また、１．０５％を越えると圧延直後にマルテンサ
イトが生じてその後の加工ができなくなるため、１．０
５％以下とする。Ｓｉはめっき付着性を向上させる効果
があると同時に強度を上げる効果がある。Ｓｉが１％を
越えて存在すると強度が上がりすぎるため、上限を１％
とする。Ｍｎは鋼の靭性を上げる効果があると同時に強
度を上げる効果がある。Ｍｎが０．６％を越えて存在す
ると強度が上がりすぎるため、上限を０．６％とする。
Ｐ、Ｓは鋼の脆化等を引き起こすため、上限を０．０４
％とする。
Ｃ：０．２５〜１．０５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：
０．６％以下、Ｐ：０．０４％、Ｓ：０．０４％以下と
する。Ｃは鋼の強度を決定元素であり、通常のめっき鋼
線の強度を実現するためには０．２５％以上必要であ
る。また、１．０５％を越えると圧延直後にマルテンサ
イトが生じてその後の加工ができなくなるため、１．０
５％以下とする。Ｓｉはめっき付着性を向上させる効果
があると同時に強度を上げる効果がある。Ｓｉが１％を
越えて存在すると強度が上がりすぎるため、上限を１％
とする。Ｍｎは鋼の靭性を上げる効果があると同時に強
度を上げる効果がある。Ｍｎが０．６％を越えて存在す
ると強度が上がりすぎるため、上限を０．６％とする。
Ｐ、Ｓは鋼の脆化等を引き起こすため、上限を０．０４
％とする。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。な
お、各例における％は質量％を意味する。鋼線材ＪＩＳ
Ｇ ３５０６ ＳＷＲＨ６２Ａの表面に純Ｚｎめっき
施した４ｍｍ径の鋼線に、表１に示す条件にてＺｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系亜鉛合金めっきを施した。比較としてめっき
組成をＺｎ−Ａｌ合金めっきとしたものも行った。めっ
き組織の観察はめっき線の断面を研磨後ＥＰＭＡにて観
察した。耐食性は、２５０時間の連続塩水噴霧にて試験
前後の重量差から単位面積あたりめっきが腐食された量
を腐食減量とした。
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。な
お、各例における％は質量％を意味する。鋼線材ＪＩＳ
Ｇ ３５０６ ＳＷＲＨ６２Ａの表面に純Ｚｎめっき
施した４ｍｍ径の鋼線に、表１に示す条件にてＺｎ−Ａ
ｌ−Ｍｇ系亜鉛合金めっきを施した。比較としてめっき
組成をＺｎ−Ａｌ合金めっきとしたものも行った。めっ
き組織の観察はめっき線の断面を研磨後ＥＰＭＡにて観
察した。耐食性は、２５０時間の連続塩水噴霧にて試験
前後の重量差から単位面積あたりめっきが腐食された量
を腐食減量とした。
【００２６】加工性の評価は、作成しためっき線を伸線
により２ｍｍ径に加工し、３ｍｍ径の鋼線に６回巻き付
け、その表面を目視観察により割れの有無を判定した。
また、割れ判定後のサンプルにセロハンテープを張り付
けた後にはがした際にめっきの剥離の有無を観察した。
疲労特性の評価は中村式疲労試験機にて１０００万回以
上の繰り返し回数を達成する応力を疲労限とした場合
に、めっきしない状態の鋼線の疲労限の９％以上の疲労
限のものを合格とした。
により２ｍｍ径に加工し、３ｍｍ径の鋼線に６回巻き付
け、その表面を目視観察により割れの有無を判定した。
また、割れ判定後のサンプルにセロハンテープを張り付
けた後にはがした際にめっきの剥離の有無を観察した。
疲労特性の評価は中村式疲労試験機にて１０００万回以
上の繰り返し回数を達成する応力を疲労限とした場合
に、めっきしない状態の鋼線の疲労限の９％以上の疲労
限のものを合格とした。
【００２７】表１に示すように、Ｎｏ．１〜１１は本発
明例であり、Ｎｏ．１２〜２１は比較例である。Ｎｏ．
１〜１１の本発明例はいずれも良好な加工性、疲労特性
と耐食性を示した。比較例Ｎｏ．１２〜１６はめっきの
組成が本発明範囲外のものであり耐食性が劣る。比較例
Ｎｏ．１７、１８はめっき合金層の厚みが本発明の範囲
外の場合であり、加工性が劣る結果となった。比較例Ｎ
ｏ．１９〜２１は、めっき組織が本発明の範囲外であ
り、耐食性が劣る。
明例であり、Ｎｏ．１２〜２１は比較例である。Ｎｏ．
１〜１１の本発明例はいずれも良好な加工性、疲労特性
と耐食性を示した。比較例Ｎｏ．１２〜１６はめっきの
組成が本発明範囲外のものであり耐食性が劣る。比較例
Ｎｏ．１７、１８はめっき合金層の厚みが本発明の範囲
外の場合であり、加工性が劣る結果となった。比較例Ｎ
ｏ．１９〜２１は、めっき組織が本発明の範囲外であ
り、耐食性が劣る。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により耐疲
労性を有し耐食性に優れためっき鋼線を得ることができ
る。
労性を有し耐食性に優れためっき鋼線を得ることができ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｙ
Ｃ２３Ｃ 2/06 Ｃ２３Ｃ 2/06
2/26 2/26
Ｆターム(参考） 4K027 AA06 AA23 AB02 AB05 AB33
AB34 AB42 AB43 AB44 AC02
AC32 AC51 AC64 AC72 AC86
AE03 AE23
4K032 AA05 AA06 AA07 AA16 AA31
BA02 CH04
4K043 AA02 AB04 AB05 AB06 AB16
AB27 BB04 CA06 EA02 FA03
FA12 HA04
Claims (16)
- 【請求項１】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ４元金属間化合物が２〜２０μ
ｍの厚さで存在し、その金属間化合物層に残留歪みが
０．０１％以上存在し、その外側に質量％でＡｌ：８〜
１５％、Ｍｇ：０．１〜３％、残部ＺｎよりなるＺｎ−
Ａｌ―Ｍｇ系合金層が５μｍ以上存在することを特徴と
する耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線。 - 【請求項２】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
存在するＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金層中にＡｌ：４％
以上、Ｍｇ：０．１％以上が含まれることを特徴とする
請求項１に記載の耐疲労性を有し耐食性に優れためっき
鋼線。 - 【請求項３】 請求項１に記載のめっき合金組成に、質
量％でＳｉ：２％以下を含むことを特徴とする請求項１
〜請求項２に記載の耐疲労性を有し耐食性に優れためっ
き鋼線。 - 【請求項４】 請求項１に記載のめっき合金組成に、質
量％でナトリウム：０．００１〜０．１％を含むことを
特徴とする請求項１〜請求項３に記載の耐疲労性を有し
耐食性に優れためっき鋼線。 - 【請求項５】 請求項１に記載のめっき合金組成に、質
量％でＴｉ：０．０１〜０．２％、を含むことを特徴と
する請求項１〜請求項４に記載の耐疲労性を有し耐食性
に優れためっき鋼線。 - 【請求項６】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
存在するＦｅ−Ｚｎ主体の合金層の外側のめっき層中に
Ａｌ−Ｚｎを主成分とするα相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚ
ｎ合金相からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三
元共晶相のそれぞれが存在する事を特徴とする請求項１
〜請求項５に記載の耐疲労性を有し耐食性に優れためっ
き鋼線。 - 【請求項７】 めっき鋼線において、めっき地鉄界面に
存在するＦｅ−Ｚｎ主体の合金層の外側のめっき相中に
Ａｌ−Ｚｎを主成分とするα相とＺｎ単相又はＭｇ−Ｚ
ｎ合金相からなるβ相およびＺｎ／Ａｌ／Ｚｎ−Ｍｇ三
元共晶相のそれぞれが存在し、α相の体積率が２０％以
下からなることを特徴とする請求項１〜請求項６に記載
の耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線。 - 【請求項８】 めっき鋼線を製造する際に、第１段とし
て亜鉛を主体とする溶融めっきを施し、次いで第２段と
して溶融亜鉛合金の平均組成が請求項１〜請求項５のめ
っき組成であることを特徴とする請求項１〜請求項７に
記載の耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線の製造
方法。 - 【請求項９】 めっき鋼線を製造する際に、第１段とし
て質量％でＡｌ：３％以下、Ｍｇ：０．１％以下を含む
溶融亜鉛めっきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合
金の平均組成が請求項１〜請求項５のめっき組成である
ことを特徴とする請求項１〜請求項８に記載の耐疲労性
を有し耐食性に優れためっき鋼線の製造方法。 - 【請求項１０】 第１段として亜鉛を主体とする溶融め
っきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線をめっき
合金から引き上げる部分を窒素ガスによりパージし、浴
表面およびめっき鋼線の酸化を防止することを特徴とす
る請求項８〜請求項９に記載の耐疲労性を有し耐食性に
優れためっき鋼線の製造方法。 - 【請求項１１】 第１段として亜鉛を主体とする溶融め
っきをめっき浴浸漬時間２０秒以下で施し、次いで第２
段として溶融亜鉛合金めっきをめっき浴浸漬時間２０秒
以下で行うことを特徴とする請求項８〜請求項１０に記
載の耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線の製造方
法。 - 【請求項１２】第１段として亜鉛を主体とする溶融めっ
きを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを行
うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線をめっき合
金から引き上げた直後に水スプレーまたは気水噴霧また
は水流による直接水冷により、めっき合金を凝固させる
ことを特徴とする請求項８〜請求項１１に記載の耐疲労
性を有し耐食性に優れためっき鋼線の製造方法。 - 【請求項１３】 第１段として亜鉛を主体とする溶融め
っきを施し、次いで第２段として溶融亜鉛合金めっきを
行うめっき鋼線製造工程において、めっき鋼線を冷却す
る際に冷却開始温度をめっき合金の融点から融点＋２０
℃とすることを特徴とする請求項８〜請求項１２に記載
の耐疲労性を有し耐食性に優れためっき鋼線の製造方
法。 - 【請求項１４】 めっき鋼線の鋼の成分が質量でＣ：
０．２５〜１．０５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．９
％以下、Ｐ：０．０４％、Ｓ：０．０４％以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項１３に記載の耐疲労性
を有し耐食性に優れためっき鋼線およびその製造方法。 - 【請求項１５】 上記鋼線の組織がパテンティングによ
りパーライトであることを特徴とする請求項１４記載の
めっき鋼線およびその製造方法。 - 【請求項１６】 上記めっき鋼線のめっき前の鋼線が圧
延後直ちに５００〜６００℃の鉛または溶融塩に浸漬
し、パーライト変態させたことを特徴とする請求項１５
記載のめっき鋼線およびその製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140993A JP2003328101A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 溶融めっき鋼線およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140993A JP2003328101A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 溶融めっき鋼線およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003328101A true JP2003328101A (ja) | 2003-11-19 |
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ID=29701707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002140993A Pending JP2003328101A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 溶融めっき鋼線およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003328101A (ja) |
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2002
- 2002-05-16 JP JP2002140993A patent/JP2003328101A/ja active Pending
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