鋼に亜鉛メッキのプロセスとは何ですか?

亜鉛メッキは、腐食を防ぐために鋼に保護亜鉛コーティングを施すプロセスです。最も一般的な工業的方法は連続溶融亜鉛めっきです。このめっきでは、鋼帯または加工部品を洗浄し、フラックスを塗布し、溶融亜鉛に浸漬して、表面に冶金的に結合した亜鉛層を形成します。亜鉛は鋼よりも優先的に腐食するため、コーティングはバリアと犠牲陽極の両方として母材金属を保護します。この記事では、そのプロセスを段階的に説明し、国際貿易で使用されるコーティングの名称、耐用年数を決定する要因について説明します。

なぜ鋼に亜鉛メッキをするのか?

裸の鋼は、水分と酸素が表面に到達すると錆びます。亜鉛コーティングは、次の 2 つの方法でこのプロセスを中断します。

バリア保護: 高密度の亜鉛層が鋼を大気から物理的に分離します。

犠牲（陰極）保護: 鋼が露出している傷や切断端では、亜鉛が鋼よりも優先的に腐食するため、近くに亜鉛が存在する限り、露出領域は保護されたままになります。

この二重のメカニズムにより、亜鉛めっきは構造用鋼に対して最も費用効果の高い腐食防止システムの 1 つとなり、一般的なメンテナンスフリーの耐用年数は、ほとんどの大気環境で数十年と測定されます。{0}{1}

溶融亜鉛めっきプロセスのステップごとの-

1. 表面処理

亜鉛コーティングの品質は、ほぼ全面的に表面の清浄度に依存します。鋼はまずアルカリ性脱脂浴に通して油、グリース、および絞り剤を除去し、次に希塩酸または硫酸で酸洗してミルスケールと錆を除去します。各化学段階の後、ストリップは水ですすがれます。

2. フラックス処理

浸漬前に、鋼はフラックス、通常は亜鉛塩化アンモニウム溶液でコーティングされます。フラックスは、酸洗いと浸漬の間の洗浄された表面の酸化を防ぎ、溶融亜鉛による鋼の濡れを促進します。

3. ホットディップコーティング-

準備された鋼は、約 450 度 (約 840 度 F) に維持された溶融亜鉛の浴に浸漬されます。鉄と亜鉛は界面で反応して一連の亜鉛-鉄金属間合金層を形成し、その上に比較的純粋な亜鉛の層が重ねられます。この冶金学的結合が、溶融亜鉛めっきをペイントや他の表面コーティングと区別するものです。-

4. コーティング重量の回収と管理

ストリップが浴から出ると、ガスナイフ (エアまたは窒素ワイパー) が表面から余分な亜鉛を取り除き、最終的なコーティングの厚さを正確に制御します。その後、コーティングは冷却され、シート製品の場合はライトパスまたはその他の仕上げ処理を受ける場合があります。

5. 検査

コーティングの重量は、亜鉛層を溶解する前後で試験片の重量を測定することで検証され（トリプルスポット試験）、コーティングの密着性は曲げ試験によってチェックされます。-連続生産ラインは、ゲージを使用してオンラインでコーティングの厚さを監視します。

ASTM A653/A653M に基づくコーティング重量と指定

亜鉛メッキ板製品は、母材のグレードとコーティングの指定によって説明されます。 ASTM A653/A653M は、溶融めっき法で亜鉛をコーティングした鋼板の標準規格であり、両面の最小総コーティング重量を記載するコーティングの指定を定義しています。{3}{4}

G-60: 最小合計コーティング重量は両面合わせて 0.60 オンス/平方フィート (約 183 g/平方メートル)、通常は片面あたり約 0.40 ミル (10 μm) のコーティング厚さに相当します。

G-90: 最小総コーティング重量は 0.90 オンス/平方フィート (約 275 g/平方メートル)、片面あたり約 0.60 ミル (15 μm)。

G-110、G-140、G-165、および G-185 は、より腐食性の高い環境向けに、段階的により重いコーティングを指定します。

メートル法では、一般的な名称は Z180、Z275、Z350 で、数値は g/m² 単位の総コーティング質量です。どちらのシステムでも同じ物理コーティングを注文できます。 ASTM A653/A653M はインチ{6}}ポンド指定の管理規格であり、ISO 1461 は鉄鋼製品の溶融亜鉛めっき-コーティングを対象とし、GB/T 2518 は中国における連続溶融亜鉛-めっき-めっき鋼板を管理します。

その他の亜鉛めっき方法

シートとストリップの連続溶融めっきコーティングのほかに、いくつかの関連プロセスが使用されます。{0}

ISO 1461 に基づくバッチ（一般）溶融亜鉛めっき: 送電塔や手すりなどの組み立てられた構造物は洗浄され、フラックスが塗布され、溶融亜鉛に浸漬されます。

電気亜鉛メッキ: 亜鉛を電解的に析出させ、より薄く滑らかな塗膜を形成します。主に塗料の密着性が重要な自動車のボディパネルに使用されます。

亜鉛溶射: 溶融または粉末の亜鉛を、浸漬できない大型構造物に吹き付けます。

シェラルダイジング: 小さな部品を高温で亜鉛粉末と一緒に回転させ、拡散コーティングを形成します。

耐用年数と腐食保護

亜鉛メッキ皮膜の耐用年数は、皮膜の厚さと環境の腐食性に依存します。実際上、亜鉛は田舎の穏やかな雰囲気では年間約 1 μm で腐食し、工業環境や海洋環境ではさらに速く腐食します。したがって、G-90 コーティングは、ほとんどの内陸用途で数十年間の保護を提供します。腐食速度データは ISO 9223 および関連規格で公開されており、大気腐食性を分類し、エンジニアが設計寿命に応じたコーティング重量を選択できるようにします。

一般的なアプリケーション

亜鉛めっき鋼板は、建物のフレーム、屋根と壁のシート、送電塔と電柱、高速道路のガードレール、農業用建物、HVAC ダクト、電気筐体、変圧器タンクなど、長寿命と低メンテナンスが必要な場所で使用されます。電気産業では、屋外での使用に耐えられるように、変圧器のオイル タンクは亜鉛メッキまたはその他の防食鋼で製造されることがよくあります。-

よくある質問

G-60 コーティングと G-90 コーティングの違いは何ですか?

どちらの指定も、ASTM A653/A653M で両面の最小合計コーティング重量として定義されています。 G-90 (0.90 オンス/平方フィート、約 275 g/平方メートル) は、G-60 (0.60 オンス/平方フィート、約 183 g/平方メートル) よりも約 50% 重く、同じ環境でそれに比例して耐用年数が長くなります。

亜鉛メッキは切断面や傷を保護しますか?

はい。亜鉛は鋼に対して陽極酸化反応を示すため、切断端や傷の露出した鋼は周囲の亜鉛コーティングによって犠牲的に保護されます。この自己修復特性は、ペイント システムに比べて重要な利点です。-

浸漬前に鋼を洗浄するのはなぜですか?

亜鉛は油やスケールのついた鋼を濡らしません。脱脂、酸洗、フラックス処理により、化学的に清浄で酸化物のない表面が確保され、溶融亜鉛が鋼と反応して連続的な冶金的結合を形成できるようになります。-

溶融亜鉛浴の温度は何度ですか?

連続溶融ラインは約 450 度で動作します。{0}温度が高くなると、脆い亜鉛-鉄合金層の形成が促進されるため、浴温度は狭い範囲内で制御されます。

亜鉛メッキ鋼板は塗装できますか？

はい、洗浄や適切なプライマーなどの適切な表面処理が必要です。亜鉛メッキと塗装の二重システムは、どちらかのシステム単独よりもはるかに長い寿命をもたらし、視認性の高い構造物に広く​​使用されています。-

適切なコーティング重量を選択するにはどうすればよいですか?

設置場所の腐食性カテゴリー (ISO 9223) と必要な設計寿命からコーティング重量を選択します。 G-140 や G-185 などのより重いコーティングは海洋および工業雰囲気向けに指定されており、G-60 または G-90 はほとんどの屋内および田舎の用途に対応します。