溶融亜鉛めっき
鋼を溶けた亜鉛に浸し、結合した亜鉛の層をつくる
溶融亜鉛めっきは、鋼を溶けた亜鉛の浴に浸して、錆から守ります。高速道路のガードレール、送電鉄塔、農場の門にある、くすんだグレーでうっすらスパングルのある仕上がりは、この工程によるものです。亜鉛めっきした部品は、屋外でメンテナンスなしに、多くは数十年もちます。
しくみ
脱脂する。 鋼をクレーンで吊るし、熱いアルカリ浴(強い石けん系の洗浄液)に浸して、油、グリース、塗料の跡を落とします。
酸洗いする。 薄い酸の浴、通常は塩酸が、錆とミルスケール(圧延で残る黒い酸化皮膜)を溶かします。亜鉛は、完全にきれいな鋼にしか結合しません。
フラックス処理と乾燥。 フラックス(塩化亜鉛アンモニウムの塩の溶液)に浸すと、新たな錆を防ぎ、亜鉛が鋼に濡れやすくなる薄い膜が残ります。そのあと部品を乾燥させます。
溶けた亜鉛に浸す。 部品を、約 450 °C の亜鉛が入った釜に数分入れます。鉄と亜鉛が反応し、鋼の表面に結合した亜鉛と鉄の合金の層ができます。
引き上げて水を切る。 余分な亜鉛が流れ落ちるように、部品をゆっくり引き上げます。合金層の上には、ほぼ純粋な亜鉛の層が残ります。
冷やして検査する。 部品を水で焼入れするか、空気で冷やし、そのあと厚さと露出した部分を検査して、垂れた亜鉛を取り除きます。
同じ発想が製鉄所で連続的に行われています。シートのコイルが亜鉛浴の中を、多くは毎分 100 m 超で繰り出されます。そのシートは、自動車の車体、屋根材、家電のパネルになります。
主なポイント
- 材料
- 炭素鋼と低合金鋼、鋳鉄。アルミニウムなどを少量加えた亜鉛浴
- 代表的な部品
- 構造用の梁、ガードレール、鉄塔、ポール、フェンス、ファスナー、トレーラー、農機具
- 部品サイズ
- ボルトから、長さ数メートルの梁まで。最大の釜は長さ 15 m 超
- 精度
- めっき層は通常 50–150 µm で不均一。ねじ山や、はめあいの狭い穴は、清掃やマスキングが必要
- 表面仕上げ
- くすんだグレー、または結晶模様(スパングル)のある光沢で、年月とともにつや消しのグレーに。垂れや粗い部分もよくある
- 向いているロット数
- 1品ものの構造物から大ロットまで。めっき業者は、鋼の重量で価格を決める
- 金型・設備コスト
- 部品専用の治具は不要。めっき工場は数百万ドル
- 速度
- 亜鉛の中では数分。洗浄を含むバッチ1サイクルは数時間。連続シートラインは高速で動く
強みと限界
強み
- 屋外での寿命が非常に長く、多くはメンテナンスなしで数十年
- 管の内側や隅も含め、すべての面を、1回の浸漬で覆う
- 冶金的に結合した丈夫な被膜で、衝撃にも強い
- 傷や切断端面は、亜鉛が先に腐食することで守られる
限界
- 鋼と鉄だけに使える。塗装しない限り、工業的な見た目
- 約 450 °C では薄い部品が反ることがあり、閉じた中空部は破裂を避けるためにガス抜きが必要
- 被膜が厚くて不均一なので、精密なはめあいやねじ山には向かない
- 後から溶接や切断をすると、亜鉛が焼けて、ヒュームが出る
使われる場所
- 建設構造用鋼、階段、バルコニー、鉄筋
- 交通インフラ高速道路のガードレール、標識ガントリー、照明柱、橋
- エネルギー送電鉄塔、変電所のフレーム、太陽光パネルの架台
- 農業門、フェンス、納屋の構造物、家畜の囲い
- 自動車自動車の車体用の亜鉛めっき鋼板(連続ライン)、トレーラー
- 金物ボルト、ナット、釘、チェーン、ワイヤ
見分け方
- くすんだ銀灰色または光沢のある表面で、スパングルと呼ばれる霜のような結晶模様が出ることもあります。
- 亜鉛が流れ落ちた縁や下端にある、小さな垂れ、流れ、亜鉛の塊。
- 管や閉じた形の隅にあけられた、ガス抜きと水抜きの穴。
- 古い屋外の鋼では、切断端面や傷のところでさえ、錆がなく均一なつや消しのグレーです。
比較
動画を見る
Galvanizers Association · 工程の手順を、英国の業界団体が解説
American Galvanizers Association · 完成しためっきの見た目と、その理由
Joseph Ash Galvanizing · 溶けた亜鉛への実際の浸漬と、引き上げ
Brooke Alden · すべての槽を通り過ぎる、工場見学
実写真を見る
- Wikipedia: 溶融亜鉛めっき — 工程の手順、バッチラインと連続ライン、歴史を、写真つきで
- Wikimedia Commons の写真検索
覚えておこう
- きれいな鋼を約 450 °C の亜鉛に浸すと、表面に結合した被膜が育ちます。
- 亜鉛は二重に守ります:バリアとして、そして鋼が露出した場所で先に腐食することで。
- 屋外の鋼に長寿命を求めるなら定番ですが、被膜は厚く、精密ではありません。
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