JPH0413863A - 耐食性に優れた蒸着ａ１合金めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は耐食性に優れた蒸着Ａｌ合金めっき鋼板に関す
るものである。

［従来の技術］ Ａｌめっき鋼板はＡＩのもつ優れた耐熱性や耐酸化性を
利用するものであり、現在では自動車マフラー、建築材
料、ゴミ焼却炉、オーブントースタ−の受は皿等多方面
で用いられている。

しかしながらＡｌめっき鋼板はＣ１−のような陰イオン
が存在する腐食環境下では孔食が発生し易く、更に孔食
が進んで素地鋼板の腐食にまで至り赤錆が発生すること
もある。

そこで上記Ａｌめっき鋼板の表面にクロメート皮膜を形
成したものも開発されたが、該皮膜は非常に薄いもので
あることから抜本的な耐食性改善とはなっておらず、ま
たクロメート皮膜は取扱い時や加工時に傷が生じ易く、
防食効果の確実性に欠けるという欠点がある。

またＡｌめっき層が溶融めっき法により形成される場合
では、溶融Ａｌ浴が約７００℃程度の高温であるので、
鋼板とＡｌめっき界面にＦｅ２Ａ　１　ｓ等のＡｌ−Ｆ
ｅ系金属間化合物が生成する。該金属間化合物は脆弱で
加工性に乏しいため、成形加工時にめっき剥離の原因と
なり、さらにはめっき層を灰色にして外観上も好ましく
ない。該Ｆｅ−Ａｌ系金属間化合物の生成を抑制するこ
とを目的として、溶融Ａｌ浴にＳｔを添加する方法も知
られているが、上記Ｆｅ−Ａｌ系金属間化合物の生成を
完全に抑制するものではなく、またＳｉはＡｌめっき層
の有する耐食性を低下させる方向に作用するので、Ｓｉ
を多量に添加することはできない。

上記問題点に鑑みて本発明者らは種々研究し、耐食性、
加工性および耐熱性に優れた蒸着Ａｌ合金めっき材料を
見い出して特開平１−９６３６９号公報（以下先願発明
という）に開示した。即ち素地金属上にＣｒおよび／ま
たはＴｉを含有する蒸着Ａｌ合金めっき層が形成された
ものであって、該めっき層の深さ方向に向けてＣｒおよ
び／またはＴｉの濃度が徐々に高くなり、素地金属境界
側ではＣｒおよび／またはＴｉの濃度を５０〜９０％と
したものである。

上記先願発明は蒸着Ａｌ合金めっきにＣｒおよび／また
はＴｉを含有させると共に、めっき層中のＣｒおよび／
またはＴｉの濃度を制御することによって、めっき層自
身の耐食性を向上させるだけてなく、Ａｌ−Ｆｅ系金属
間化合物の形成を抑制してめっき材料の加工性及び耐熱
性を向上させたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら近年使用環境がますます厳しくなる中で、
特に耐食性に対する要求特性が高まり、前記先願発明の
蒸着Ａｌ合金めっき材料であっても、十分満足できる耐
食性とはいえない状況となった。

本発明は上記事情に着目してなされたものであって、耐
食性に優れた蒸着Ａｌ合金めっき鋼板の提供を目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成した本発明とは、Ｃｒを１〜２０％含有
し残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる素地鋼板にＣｒお
よび／またはＴｉを含有する蒸着Ａｌ合金めっき層を形
成すると共に、該めっき層の深さ方向に向けてＣｒおよ
び／またはＴｉの濃度を徐々に高め、上記素地鋼板との
境界側におけるＣｒおよび／またはＴｉの濃度を５０〜
９５％にしてなることを要旨とするものである。

［作用コ 本発明者らは、先願発明の諸性能をさらに向上させるべ
く鋭意研究を重ねたところ、めっき素材の鋼中にも特定
量のＣｒを含有させ、かっＣｒおよび／またはＴｉを含
有する蒸着Ａｌ合金めっき層においてＣｒおよび／また
はＴｉ濃度を深さ方向に向けて徐々に増していくと上記
各構成による作用効果が相乗的に発揮されて耐食性が格
段に向上するとの知見を得て本発明を完成させた。以下
その内容について詳述する。

先願発明は合金化元素の添加及びその濃度勾配により孔
食の進行を抑制してめっき層が非常に優れた防食効果を
発揮するものである。しかしながら長期間の使用により
孔食が素地材料に到達した場合や、厳しい加工によりめ
りき層に割れや傷等が多く発生し、素地材料が露出した
場合には素地拐料の孔食抑制効果が減少する。

本発明の蒸着Ａｌ合金めっ齢鋼板もめっき層中のＣｒお
よび／またはＴｉが先願発明と同様の濃度勾配を有して
いるので、孔食が素地鋼板に到達するまでは同じ様な孔
食抑制効果を有する。但し孔食の進行が素地鋼板に到達
しても素地鋼板の孔食が始まるまでの時間は大幅に延長
され、その後の孔食進行速度も大幅に減少される。この
理由については明らかではないが、ガルバニック作用に
よりめっき層側がアノードとなって腐食され、Ｃｒを含
有する素地鋼板側がカソードとなって防食されるために
素地鋼板の孔食進行開始及び進行速度が遅れ、結果とし
て長期にわたって優れた耐食性を有するという相乗効果
が得られるものと考えられる。尚、上記の相乗効果はめ
っきピンホールや傷等により腐食の初期の段階から素地
鋼板が露出している場合にも同様に働くものである。

本発明は蒸着Ａｌ合金めっき層の付着量を、特に限定す
るものではないが、Ｃｒ含有鋼との相乗効果による優れ
た耐食性を充分に発揮させるために１０ｇ／ｍ２以上が
好ましく、２０　ｇ／ｍ２以上がより好ましい。上限に
ついては限定するものではないが生産性やコストの観点
から６０　ｇ／ｍ’以下が好ましい。

まためっき層と素地鋼板の境界部におけるめっき層中の
Ｃｒおよび／またはＴｉ含有量は、前述の相乗効果を充
分に発揮するために５０％以上必要であり、９５％を越
えて添加するとめっき層と素地鋼板の境界部の硬度が上
昇し、加工時にめっき剥離が起こる場合があるので上限
は９５％とした。

素地鋼板に含まれるＣｒの含有量については、蒸着Ａｌ
合金めっき層との相乗効果を発揮するために１％以上必
要であり、より好ましくは５％以上である。Ｃｒ含有量
の増加とともに耐食性は向上するが２０％を越えて添加
しても相乗効果は飽和するとともに素地鋼板自身の加工
性の劣化が著しくなるので、上限は２０％とした。

尚本発明に係る蒸着Ａｌ合金めっきに対し耐熱性の向上
を目的として少量のＳｉを添加してもよい。ただしＳｔ
を多量に加えると蒸着Ａｌ合金めっきの耐食性を劣化さ
せることになるので蒸着Ａｌ合金めっきの耐食性に大き
く影響しない量にすることが好ましい。

次に本発明に係る蒸着Ａｌ合金めっきＣｒ含有鋼板を得
るためのめっき方法を例示する。

第１図は本発明に係る蒸着Ａｌ合金めっきＣｒ含有鋼板
の代表的な製造装置を示す概略説明図であり、真空装置
（図示せず）内を矢印方向へ走行するＣｒ含有鋼板１の
下方部に２個の耐熱容器２ａ、２ｂを配列し、走行方向
上流側の容器２ａ内にはＣｒおよび／またはＴｉを装入
すると共に、下流側の容器２ｂ内にはＡｌを装入する。

そしてＣｒおよび／またはＴｉとＡＩを夫々電子ビーム
等により加熱蒸発せしめ、図示する様に各蒸気：囲気を
Ｃｒ含有鋼板１の長手方向でラップさせながら蒸着を行
う。そうすると鋼板１上にはまずＣｒおよび／またはＴ
ｉの比率が高い混合蒸気が蒸着され、その上へＡｌ比率
が徐々に高くなった混合蒸気が順次蒸着される。その結
果めっき表面部ではＡｌ含有量の最も多い（ＡＩが１０
０％の場合もあり得る）めっき層３が形成される。また
各容器２ａ、２ｂの加熱条件を調整すれば上記めっき層
３を構成する成分の含有量をコントロールすることがで
き、めっき厚さは鋼板１の走行速度やＡＩ、Ｃｒおよび
／またはＴｉの蒸発量を変えることによって調整するこ
とができる。

尚上記では蒸着めフき法を採用する場合について説明し
たが、金属蒸気に高周波等を印加して蒸着金属を陽イオ
ン化せしめ、素地金属には、マイナスのバイアス電圧を
かけて金属蒸気を素地に蒸着させる所謂イオンブレーテ
ィング法を採用すれば、めっき層と素地金属との密着が
一段と向上するばかりでなく、めっき層を構成する結晶
粒が微細となって、ピンホール低減効果も増進されるの
で好ましい。またスパッタリング法を採用する場合もめ
っき層の表層側へ行くにつれてＡｌのスパッタリング量
を徐々に増大していけばよい。

以下、本発明実施例に基いて説明する。

［実施例コ 実施例Ｉ Ｃｒ含有量の異なる種々のＣｒ含有鋼板に蒸着Ａｌ−Ｃ
ｒ合金めっき（約４０　ｇ／ｍ２）を施し下記条件によ
り腐食試験を行なって、本発明による蒸着Ａｌ−Ｃｒ合
金めっき鋼材の耐食性を評価した。また、比較材として
本発明で規定した組成外の蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき鋼
板、素地鋼板が普通鋼である蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき
鋼板、素地鋼板がＣｒ含有鋼である蒸着純ＡＩめっき鋼
板、そしてめっきを施していないＣｒ含有鋼板について
も同様に試験した。

・腐食液：　ＣＩ　−０，２ｇ／Ｉ Ｎ　Ｏ３−０，２ｇ／Ｉ Ｓ　Ｏ４２−１，０ｇ／Ｉ ＣＯ３２−１，０ｇ／Ｉ Ｎ　Ｈａ　　　０．６　ｇ／ｌ ・腐食試験：８０℃の上記腐食液に３時間半浸漬後、さ
らに加熱して２時間で腐食液 が１１５０になるまで蒸発させた 後、取り出して２００℃で１時間乾 燥させる試験を１サイクルとして ３０サイクル行なった。

・評価：３０サイクル後に除錆し、孔食による素材の孔
あき深さで評価した。

得られた結果を第１表にまとめて示す。

Ｎ００１〜６は本発明の規定要件をすべて満足するめっ
き鋼板であり、いずれも耐食性に優れている。これに対
してＮｏ、７はＣｒ含有鋼を素地金属とし、Ａｌめっき
が施されていない場合の比較例であり、Ｎｏ、　８はＣ
ｒ含有鋼にＣｒを含有していない蒸着純Ａｌめフき層が
形成された場合の比較例であり、いずれも耐食性が劣悪
である。Ｎ。

９．１０は素地鋼板にＣｒを含有していない普通鋼を用
い、蒸着Ａｌ−Ｃｒめっき層を形成した場合の比較例で
あり、耐食性が悪い。Ｎｏ、１１はＣｒ含有鋼に蒸着Ａ
ｌ−Ｃｒめっき層を形成しているものの、界面部でのＣ
ｒ含有量が少な過ぎる場合の比較例であり、耐食性は不
十分である。

実施例２ 蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっきを施すかわりに、蒸着Ａｌ−
Ｔｉ合金めっきを施した以外は実施例１と同様にして供
試材を得、耐食性を評価した。

結果を第２表に示す。

Ｎｏ、１２〜１７は本発明の規定要件をすべて満足する
めっき鋼板であり、いずれも耐食性に優れている。

これに対してＮｏ、１８はＣｒ含有鋼を素地金属とし、
Ａｌめっきが施されていない場合の比較例であり、Ｎｏ
、１９はＣｒ含有鋼にＣｒを含有していない蒸着純Ａｌ
めっき層が形成された場合の比較例であり、いずれも耐
食性が劣悪である。Ｎｏ。

２０．２１は、素地鋼板にＣｒを含有していない普通鋼
を用い、蒸着Ａｌ−Ｔｉめっき層を形成した場合の比較
例であり、耐食性が悪い。Ｎｏ、２２は、Ｃｒ含有鋼に
蒸着Ａ　Ｉ　−Ｔ　ｉめつき層を形成しているものの、
界面部でのＴｉ含有量が少な過ぎる場合の比較例であり
、耐食性は不十分である。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、耐食性に優れ
ためっき鋼板が提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るめっき鋼板の代表的な製造装置を
示す概略説明図である。 １・・・Ｃｒ含有鋼板 ２ａ・・・Ｃｒおよび／またはＴｉ用耐熱容器２ｂ・・
・Ａｌ用耐熱容器 ３・・・めっき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｃｒを１〜２０％（重量％の意味、以下同じ）含有し
   残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる素地鋼板にＣｒおよ
   び／またはＴｉを含有する蒸着Ａｌ合金めっき層を形成
   すると共に、該めっき層の深さ方向に向けてＣｒおよび
   ／またはＴｉの濃度を徐々に高め、上記素地鋼板との境
   界側におけるＣｒおよび／またはＴｉの濃度を５０〜９
   ５％にしてなることを特徴とする耐食性に優れた蒸着Ａ
   ｌ合金めっき鋼板。