亜鉛メッキ鋼のコーティング欠陥：種類と解決策

亜鉛メッキの主な目的は、耐久性と耐腐食性に優れたコーティングを施し、過酷な環境下でも鋼材の寿命を延ばすことです。しかし、亜鉛メッキ技術の進歩にもかかわらず、コーティングに欠陥が生じる可能性は依然として存在します。

この記事では、さまざまな亜鉛メッキ層で見られる一般的なコーティング欠陥について詳しく説明し、その原因と実用的な解決策を明らかにします。

一般的な亜鉛メッキ欠陥

亜鉛メッキ鋼板におけるコーティング欠陥は、軽微な美観上の問題から、性能を低下させる重大な欠陥まで多岐にわたります。以下では、これらの欠陥を、外観と機能への影響に基づいて分類します。

許容できる欠陥

• 溶接部の変色
• 灰染色
• 鈍い灰色またはまだら模様のコーティング

許容できない欠陥

• むき出しのパッチ
• 黒い斑点
• 亜鉛滴下欠陥
• ドロス・ピンプル/インクルージョン
• 水ぶくれとピンホール

亜鉛メッキコーティングの表面処理欠陥

むき出しのパッチ

亜鉛メッキのむき出し部とは、鋼板表面に適切なコーティングが施されていない、または薄い層がある部分です。これらの欠陥はコーティングの完全性を損ない、材料の耐食性を低下させます。

原因

めっき前の下地処理が不十分な場合、めっきムラが生じることがよくあります。酸洗、洗浄、フラックス塗布といった効果的な前処理は、めっき品質の維持に不可欠です。鋼板表面が十分に洗浄されていないと、酸化物、錆、その他の残留物によってめっきの密着が阻害され、めっきが未塗布または薄く塗布された部分ができてしまいます。

予防措置

• すべての汚染物質が除去され、均一なコーティング接着が実現されるように、酸洗いやフラックス塗布などの前処理手順を厳密に管理します。
• コーティングする前に、鋼鉄の表面を検査して、潜在的な汚染物質や欠陥がないか確認します。

黒い斑点

黒い斑点 塗装された鋼板表面に黒っぽい斑点が現れます。これらの斑点は、亜鉛の付着が不完全または不均一な部分を示していることが多く、塗装の外観と耐食性の両方に影響を与える可能性があります。

原因

黒点は主に、前処理工程におけるフラックスの問題が原因で発生します。不十分なすすぎや加熱によりフラックスの残留物が鋼板表面に残ると、亜鉛と反応して黒ずみが生じる可能性があります。

予防措置

• 亜鉛メッキ槽内で鋼を適切な温度に加熱して、フラックスが完全に活性化されるようにします。
• フラックス塗布後は表面から余分な残留物を取り除くために十分にすすいでください。

溶接部の変色

溶接部付近に現れる、暗く不均一な変色が特徴です。この変色は必ずしもコーティングの耐食性に影響を与えるわけではありませんが、亜鉛メッキ仕上げの美観を損ないます。

原因

溶接工程では、フラックスや酸化物などの化学残留物が残留することがあります。これらの残留物は、亜鉛メッキ処理中に溶融亜鉛と反応します。これらの反応により、溶接部付近に黒ずんだ部分が生じ、メッキが均一な色にならないことがあります。

シリコンとリンは、亜鉛と鉄の合金化を促進する元素です。これらの元素の濃度が高い溶接部は、亜鉛めっき工程で溶接部付近に過剰な合金層が形成されるため、黒ずみが発生しやすくなります。

予防措置

• 亜鉛メッキを行う前に、フラックス、酸化物、その他の汚染物質を含むすべての残留物を溶接部から除去することが重要です。
• 低シリコン、低リンの溶接棒を使用すると、黒ずみが発生する可能性が低くなります。

亜鉛滴下欠陥

亜鉛めっき不良は、亜鉛メッキ鋼板の表面に亜鉛が不均一に蓄積した状態です。多くの場合、亜鉛の滴り、突起、または水たまりとして現れます。これらの不均一性により、仕上がりが粗く不均一になり、製品の外観と取り扱い性の両方に悪影響を与える可能性があります。

原因

亜鉛の垂れ欠陥は、通常、亜鉛めっき後に鋼板表面から過剰な亜鉛が適切に排出されない場合に発生します。位置ずれや排水不良により、亜鉛が特定の領域に固まってしまうことがあります。また、浴温が低いと、亜鉛が急速に凝固し、鋼板から流れ落ちる前に、突起状や濃くなった斑点状の亜鉛が発生します。

予防措置

• 余分な亜鉛が均等に流れ落ちるように、排水に最適な角度で鋼を配置します。
• 適切な亜鉛の流動性を確保するために適切な浴温度を維持します。
• コーティングが均一に分散されるように、浸漬速度と引き上げ速度を監視および調整します。

プロセス欠陥 亜鉛メッキコーティング

灰染色

灰の汚れは、亜鉛メッキ表面に鈍い灰色の残留物または斑点として現れ、均一性を失い、汚れた印象を与えます。この欠陥はコーティングの外観品質に影響を与える可能性がありますが、通常は耐食性を損なうことはありません。

原因

灰染みは、亜鉛めっき浴中で亜鉛が酸素と反応して形成される酸化亜鉛粒子によって引き起こされます。これらの粒子が浴から適切に除去されない場合、浸漬中に鋼板表面に付着し、灰色の染みを残します。過剰な灰の生成は、酸素濃度が高い場合や浴のメンテナンスが不十分な場合に発生することがあります。

予防措置

• 定期的に亜鉛メッキ槽から灰を取り除き、亜鉛酸化物粒子が残らないようにします。
• 灰の生成を減らすために、浴槽内の酸素レベルを 0.3% 未満に制御します。

鈍い灰色またはまだら模様のコーティング

鈍い灰色やまだら模様のコーティングは、明るく均一な仕上がりではなく、不均一でまだら模様の灰色の領域として現れ、外観と均一性の両方に影響を与えます。

原因

シリコンやリンの含有量が多い鋼は亜鉛とより早く反応し、より厚く鈍い灰色のコーティングを形成します。

亜鉛メッキ後の冷却が不均一な場合も、コーティングの質感にムラが生じる可能性があります。急速な冷却は、仕上がりが異なる部分ができ、まだら模様になることがあります。

予防措置

• 低シリコン、低リン鋼を使用することで、コーティングの鈍化を引き起こす反応を最小限に抑えます。
• 均一な冷却速度を維持し、不均一な凝固や質感の変化を防ぎます。

ドロス・ピンプル/インクルージョン

ドロス（内包物）は、亜鉛メッキ表面に小さな凹凸や隆起として現れます。これらの欠陥は、亜鉛メッキ層に埋め込まれた固体粒子によって引き起こされ、表面が粗く不均一な質感になります。

原因

亜鉛めっき浴中の亜鉛と鉄の化合物によって形成されるドロスは、適切に管理されない場合、介在物の原因となる可能性があります。浸漬中に過度に動かしたり攪拌したりすると、浴底からドロス粒子が舞い上がります。これらの粒子が浴中に蓄積すると、皮膜内に埋め込まれ、ドロスピンプルと呼ばれる粗く盛り上がった斑点を形成します。

予防措置

• 亜鉛めっき槽を定期的に濾過し、亜鉛鉄粒子が残らないようにします。
• ドロスの生成を減らすために適切な浴槽温度を維持します。
• ドロスが表面に沈殿するのを防ぐため、浸漬中の動きを最小限に抑えます。

水ぶくれとピンホール

ブリスターは隆起した気泡として現れ、ピンホールは亜鉛メッキ層に生じた小さな穴です。どちらの欠陥も、コーティングの滑らかな表面を損ないます。

原因

亜鉛メッキ処理中に鋼板表面に閉じ込められたガスや水分が原因で、ブリスターやピンホールが発生することがよくあります。水分や汚染物質が存在すると、高温で蒸発し、亜鉛が凝固する際に気泡や穴が発生します。

予防措置

• 亜鉛メッキの前に、水分や汚染物質を除去するために、鋼鉄表面を徹底的に洗浄し、乾燥させてください。
• 閉じ込められたガスが徐々に抜けるよう、浸漬速度を制御します。

剥がれやはがれ

亜鉛メッキ層が鋼板表面から剥離し、露出した部分が錆びやすくなることで、腐食が進行します。この欠陥により、メッキ層の密着性が弱まり、耐久性と保護機能が低下します。

原因

この欠陥は主に、コーティングが厚すぎるか、接着力が不十分なことが原因です。250ミクロンを超えるコーティングは、特に衝撃を受けた際に層間剥離が発生しやすくなります。また、表面仕上げが非常に滑らかな製品では、亜鉛層が適切に接着されず、剥離の可能性が高まります。

予防措置

• コーティングの厚さが推奨される 250 ミクロンの制限を下回っていることを確認してください。
• 前処理方法を使用して、滑らかすぎる表面を粗くし、亜鉛の接着を強化します。

ホワイトラスト

白錆は、亜鉛メッキの表面に白い粉状の物質として現れ、しばしば斑状に発生します。この欠陥はメッキの外観を損ない、放置すると亜鉛メッキ層の保護性能を徐々に弱める可能性があります。

原因

白錆は、亜鉛メッキしたばかりの表面が完全に乾燥する前に湿気や結露にさらされると発生します。亜鉛は水と酸素と反応して水酸化亜鉛を形成し、白い粉状になります。亜鉛メッキされた製品を密集させて空気の循環を妨げたり、湿気の多い場所に保管したりすると、白錆が発生することがよくあります。

修理方法

• 柔らかいブラシや布で影響を受けた部分を掃除し、白錆を除去します。
• 軽度の場合は、薄めた酢溶液を塗布して中和し、白い残留物を除去し、その後水で洗い流してください。
• ひどい場合は、専用の亜鉛クリーナーを使用してコーティングの外観を復元します。

予防措置

• 亜鉛メッキしたばかりのアイテムは、積み重ねたり保管したりする前に完全に乾燥させてください。
• 湿気にさらされないように、亜鉛メッキ製品は乾燥した換気の良い場所に保管してください。
• 表面に結露が生じないように、保管中は保護カバーを使用してください。

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