JPH05311401A

JPH05311401A - 蒸着Ａｌめっき材

Info

Publication number: JPH05311401A
Application number: JP14650592A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Iwai; 正敏岩井; Jiyunji Kawafuku; 純司川福; Koji Irie; 広司入江; Haruhiro Ayabe; 東太綾部; Atsushi Kato; 淳加藤; Shoji Miyake; 昭二三宅
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性、成形加工性及びマイクロ波特性に優
れた蒸着Ａｌめっき材を提供することを目的とする。【構成】Ａｌ蒸着めっき皮膜中の不純物元素含有量が
下記の要件を満たす蒸着Ａｌめっき材が開示される。Ｓｉ≦０．１５重量％Ｆｅ≦０．１５重量％Ｃｕ≦０．００５重量％Ｎｉ≦０．００１重量％Ｏ≦０．０１重量％Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎを除くその他の不可避不純物元素と上
記５元素の合計量≦０．３０重量％

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性、加工性、マイ
クロ波特性等にすぐれた蒸着Ａｌめっき処理材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】真空または希薄ガス雰囲気下で蒸着原料
を加熱蒸発せしめ、この蒸気を被処理材（例えば帯状金
属）表面の一部または全面に連続的に付着させるいわゆ
る連続蒸着めっき法は、操業の連続化が容易で生産性が
良く、しかも電気めっき法や化学めっき法の様に排液処
理の問題が生じないといった様々の特徴を有していると
ころから、電子部品、各種フィルム製品、表面処理鋼板
等をはじめとして幅広い分野で実施されている。

【０００３】ところで蒸着原料を加熱蒸発させるための
加熱源としては、抵抗加熱法、高周波誘導加熱法、電子
線加熱法、レーザービーム加熱法等があるが、これらの
中で現在最も汎用されているのは電子線加熱法である。
即ち電子線加熱法とは、電子銃から発生した電子線を蒸
着原料の表面に直接照射・走査させて加熱蒸発させる方
法であり、電子線はエネルギー密度が高いので蒸発させ
たい原料の表面に直接照射・走査するだけで十分に高い
蒸発速度を得ることができ、しかも高融点材料や昇華性
材料であっても容易に蒸発させることができるので、め
っき材の種類に殆ど制限がなく、合金めっきや多層めっ
き等にも容易に対応できる。

【０００４】このように電子線加熱法は他の加熱法に比
べて有利な点が多く、殊に電子線加熱法によって得られ
るＡｌ系蒸着めっき鋼板は、耐食性、耐酸化性等におい
ても非常に優れたものであることから、自動車、家電、
建材等に用いられる表面処理鋼板としてその需要は急速
に増大してきている。

【０００５】ところで電子線加熱法を利用して蒸着Ａｌ
めっきを長時間連続して行う場合は、蒸発槽内において
徐々に減少していく溶融Ａｌ浴内へインゴット状または
ワイヤー状のＡｌ原料を連続的に補給しつつ、Ａｌ浴表
面に向けて電子線を照射することによってＡｌを加熱蒸
発させ該蒸発層の上方を走行する被処理体の表面にこの
Ａｌ蒸気を連続的に付着させていく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な蒸着Ａｌめ
っき法を実施する場合、使用するＡｌ原料中にはしばし
ばＳｉ，Ｆｅ，Ｃｕの不純物が含まれていることがあ
り、これらの不純物元素もＡｌ浴表面からＡｌと同時に
蒸発して蒸着めっき層中に混入してくる。また蒸着めっ
きは前述のごとく真空もしくは希薄ガス雰囲気で行なわ
れるが、それでも水分、窒素、酸素等のガス成分が完全
に除去されるとは限らず、これらの残存ガス成分も蒸着
めっき層中に混入してくる。

【０００７】尚、溶融Ａｌめっき鋼板の製造において
は、溶融状態のＡｌ浴中に鋼板を浸漬させるためＡｌと
鉄素地との界面に脆弱なＦｅ₂ Ａｌ₅ 等の金属間化合
物が形成され加工性が著しく損なわれる。そのため該金
属間化合物の形成を抑制するためＡｌ浴中に適量のＳｉ
を混入させておき、Ａｌめっき層中に９〜１０％のＳｉ
を含有させる方法が取られているが、Ｓｉは純Ａｌめっ
き層自身の耐食性を低下させるため、耐食性の観点から
すると好ましいことではない。

【０００８】これに対し、真空中でＡｌめっき原料を加
熱蒸発させて鋼板表面にＡｌめっきを形成する方法で
は、上記の様な金属間化合物が生成しないので、蒸発さ
せるＡｌ原料中に意図的にＳｉ等を添加する必要はな
い。

【０００９】むしろ蒸着めっき法においては、Ａｌ蒸発
原料中に含まれているＳｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等の不純物や成
膜時に残留ガス成分として取り込まれる酸素等が蒸着め
っき層中に混入すると、Ａｌめっき製品の加工性、耐食
性、マイクロ波特性等を劣化させる原因となる。

【００１０】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、Ａｌめっき層中の各種不
純物含有量を規定することにより、密着性、加工性、耐
食性、マイクロ波特性等に優れた蒸着Ａｌめっき材を提
供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の構成は、めっき皮膜中に含まれる不純物元素が、以
下に示す要件を満たすものであるところに要旨を有する
ものである。Ｓｉ≦０．１５重量％Ｆｅ≦０．１５重量％Ｃｕ≦０．００５重量％Ｎｉ≦０．００１重量％Ｏ≦０．０１重量％Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎを除く不可避不純物元素と上記５元素
の合計≦０．３０重量％尚、本発明の蒸着Ａｌめっき材は、単一の純Ａｌめっき
材のみならずＡｌめっき層の上層および／または下層に
他の金属または合金めっき層を形成した多層めっき材も
その範疇に含まれる。また本発明の蒸着Ａｌめっきが施
される基材にも格別の制限はなく、普通鋼板を初め、ス
テンレス鋼板や各種合金鋼板、さらには非鉄金属板、ガ
ラス、プラスチック等にも適用すること可能である。

【００１２】

【作用】以下、本発明で規定する蒸着Ａｌめっき皮膜中
の有害不純物元素の影響、及び各々の含有量を上記のよ
うに設定した理由を説明する。尚以下では、最も一般的
な冷延鋼板をめっき基材として使用する場合を主体にし
て説明する。まず、めっき原料中のＳｉ含有量を０．１
５％以下に定めたのは、得られる蒸着Ａｌめっき製品に
優れた耐食性を与えるためである。

【００１３】即ちＳｉは、蒸着Ａｌめっき層中でＡｌと
合金を形成することがなく、めっき層中に分散された状
態で存在するが、Ａｌに比べ自然電位が貴であるため、
めっき層中のＳｉは、その周囲にマトリックスとして存
在するＡｌと腐食環境下で電気化学的なミクロセルを形
成し、Ｓｉ周辺のＡｌを選択的に溶解させる。こうした
傾向はめっき層中のＳｉが０．１５重量％を超えると顕
著に現われ、Ａｌめっきの耐食性が著しく損なわれる。
しかも、Ａｌめっき層中のＳｉは、Ａｌめっき層自身の
電気伝導性を低下させるため、Ａｌめっき層表面にマイ
クロ波が照射されたときの、マイクロ波のエネルギー減
衰率が大きくなり、電子レンジのごとくマイクロ波を利
用した装置用部材として用いた場合のエネルギー効率を
低下させる。従ってＳｉ含有量は耐食性およびマイクロ
波特性を確保するための要件として０．１５％以下に規
定した。より好ましいＳｉ含有量は０．０５％以下であ
る。

【００１４】次にＦｅの含有量を０．１５％以下と定め
たのは、以下の理由による。即ち、ＦｅはＡｌめっき層
中でＡｌとＦｅ₂ Ａｌ₅ 等のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物
を生成するが、この金属間化合物は脆く加工性に乏しい
ものであるため、この様な脆弱な金属間化合物がＡｌマ
トリックス中に多数存在すると、蒸着Ａｌめっき層の延
性が低下し、めっき層自身の塑性変形能が損なわれる。

【００１５】そのためこの様な蒸着Ａｌめっき鋼板に強
度の成形加工を加えると、めっき層がパウダリング現象
を起こし易くなり、めっき層の一部が鋼板等の基板から
剥離する。従ってこの様な加工性の劣化を防ぐため、Ａ
ｌめっき層中のＦｅ含有量は極力少なくする必要があ
る。しかもめっき層中のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物相は
Ａｌに比べて電位が貴であるため、Ａｌ−Ｆｅ系金属間
化合物相の周辺に存在するＡｌマトリックスとの間で電
気化学的ミクロセルを形成して腐食され易くなると共
に、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物相自身が腐食すると茶色
系の錆が生じて外観を著しく劣化させる。この様なとこ
ろから、優れた加工性と耐食性を確保するための要件と
してＦｅの含有量を０．１５％以下に定めた。より好ま
しいＦｅ含有量は０．１％以下である。

【００１６】またＡｌめっき層中のＣｕの含有量を０．
００５％以下、Ｎｉ含有量を０．００１％以下に定めた
のは、以下の理由による。即ち、Ａｌめっき層中のＣｕ
及びＮｉは、Ａｌめっき層自身の耐食性を最も大きく劣
化させる元素であり、これら両元素はＡｌと容易に金属
間化合物を形成し、Ａｌマトリックス中に分散したり結
晶粒界に偏析する。そしてこれらの金属間化合物は周囲
のＡｌマトリックスと電気化学的なミクロセルを形成
し、めっき層内でガルバニック腐食を生じるために粒内
腐食や粒界腐食が著しく促進され、Ａｌめっき層自身の
腐食が著しく加速される。そのためこうした問題を回避
するには、Ｃｕ及びＮｉの含有量を各々０．００５％以
下及び０．００１％以下に抑えなければならない。両者
のより好ましい含有量は合計で０．００２％以下であ
る。

【００１７】また真空蒸着めっきプロセスでは、真空下
で発生したＡｌの蒸気を被処理材表面に凝縮させて蒸着
Ａｌめっき材を製造するが、蒸着雰囲気中に水分や酸素
等のガスが残存していると、これらが蒸着工程でめっき
層中に取り込まれたり、Ａｌ蒸気と酸化還元反応を起こ
し、ガス成分がめっき層内に不純物として混入すること
がある。一般に高真空下でＡｌの蒸発速度を増加させ、
成膜速度を大きくして蒸着めっき層を形成させる場合に
は、真空中の残留ガス成分がめっき皮膜中に混入してく
ることは殆どない。しかしＡｌは非常に活性度が高いの
で、水分等の様にＡｌと酸化還元反応を起こし易いガス
成分はめっき層中に酸素として取り込まれることがあ
る。

【００１８】Ａｌめっき層中の酸素は大半がめっき層中
に固溶されてしまい、酸化物として偏析することはない
が、固溶した酸素はＡｌめっき層の結晶構造に歪みを与
え、Ａｌめっき層のすべり面を固定する性質があるた
め、めっき層の加工性を悪くさせる。しかも固溶酸素
は、めっき層の電気伝導性を低下させ、マイクロ波特性
を劣化させる。この様なところからＡｌめっき層中のＯ
含有量は、０．０１％以下と定めた。

【００１９】さらに蒸着Ａｌめっき用の原料として使用
されるＡｌには、前記４元素（Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｎ
ｉ）以外の不可避不純物元素として、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｓｎ等も極く微量含まれることがあ
り、これらの元素もＡｌと共に蒸発して、めっき層中に
混入してくる。但し、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉの３元素につい
ては、Ａｌめっき層自身の溶出速度を低下させ耐食性を
高める作用があるので、本発明における有害不純物元素
という概念からは除外すべきである。

【００２０】但しこれら３元素以外の他の不純物元素
は、Ａｌめっき層の加工性、耐食性、耐熱性、マイクロ
波特性のいずれかの性能を劣化させることがあるので、
前記Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｎｉ，及び酸素の５元素を含め
た不純物元素のトータル含有量で０．３０％以下に抑え
るべきである。

【００２１】本発明は以上の様に構成されており、蒸着
Ａｌめっき皮膜中の特定の不純物元素含有量を制限する
ことによって、特に耐食性、加工性、マイクロ波特性の
優れためっき材を提供し得ることになった。尚本発明が
適用されるめっき基材の種類に格別の制限がないことは
先に説明したとおりであるが、その形状についても一般
的な板状を始め、線、棒、管等あらゆる形状のものに適
用することができる。

【００２２】

【実施例】図１に示す連続蒸着めっき設備を使用し、以
下に示す条件で蒸着Ａｌめっき鋼板の製造を行い、得ら
れたＡｌめっき層の不純物元素量を調べると共に、下記
の方法でめっき鋼板の耐食性及びめっき密着性を評価し
た。尚図１において１は加熱帯、２は入側真空シール装
置、３は蒸着室、４は出側真空シール装置、５は冷却
帯、６は電子銃、７は電子ビーム、８は蒸発槽、９は鋼
帯、１０はＡｌ原料をそれぞれ表わしている。

【００２３】［蒸着めっき条件］被処理材前処理：アルカリ電解樹脂−水洗−乾燥後、ガ
ス還元炉でＨ₂ −Ｎ₂混合ガスによる鋼板表面の活性前
処理被処理材：冷延鋼板（低炭素Ａｌキルド鋼）蒸発原料の加熱源：ピアス型電子銃（最大出力３００k
w）めっき前の被めっき材温度：２００〜３５０℃ 蒸着室真空度：３×１０^-3〜８×１０^-3Ｐａ蒸着室内の水分ガス分圧：蒸着室真空度（全圧）の１．
５体積％以下めっき層中の不純物組成：表１に示す

【００２４】［耐食性の評価試験］ＪＩＳ−Ｚ−２３７
１に準拠して塩水噴霧試験を行い、赤錆が発生するまで
の試験時間で評価した。 ○：耐食性優れる（赤錆発生４００時間以上） △：耐食性やや劣る（赤錆発生３００〜４００時間） ×：耐食性劣る（赤錆発生３００時間以下）［加工性］インパクト加工した試験片の加工部にテーピ
ングしてから引き剥がし、テープに付着して剥離しため
っき材の剥離量によって評価した。 ○：めっき材の剥離が全く認められず加工性良好 △：わずかに剥離が見られ、加工性やや劣る ×：剥離が明らかに認められ、加工性劣悪

【００２５】［マイクロ波減衰率］それぞれの蒸着Ａｌ
めっき鋼板を円盤状に打抜き、該打抜き材を銅製の空胴
共振器の端面に取りつけてボルトで固定し、下記の条件
で空胴共振器のＱ値を測定する。尚供試材のマイクロ波
減衰率が大きいほどＱ値は小さくなる。Ｑ値の測定条件周波数；２．４５ＧＨz 測定モード；Ｈ₁₁₁ モード測定装置；HEWLETT-PACKARD 8510B NETWORK ANALYZER ◎：マイクロ波減衰率が極めて小さい ○：マイクロ波減衰率が小さい △：マイクロ波減衰率がやや大きい ×：マイクロ波減衰率が大きい結果を１，表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１，表２から明らかである様に、本発明
の規定要件を満たす蒸着Ａｌめっき鋼板（実施例）は、
いずれも優れた耐食性、加工性、マイクロ波特性を示し
ているのに対して、本発明で規定する不純物元素のうち
のいずれか１つ、もしくはそれらの合計含有量が規定範
囲を超えるものは、耐食性、加工性、マイクロ波特性の
いずれかが不良である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
蒸着Ａｌめっき層中に含まれる特定の不純物元素の含有
量を規定することにより、耐食性、加工性及びマイクロ
波特性などに優れた蒸着Ａｌめっきを提供し得ることに
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で採用したＡｌ蒸着めっき法を示す工程
説明図である。

【符号の説明】

１加熱帯２入側真空シール装置３蒸着室４出側真空シール装置５冷却帯６電子銃７電子線８蒸発槽９鋼帯 10 Ａｌ原料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者綾部東太加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者加藤淳加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者三宅昭二加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき皮膜中に含まれる不純物元素が、
以下に示す要件を満たすものであることを特徴とする蒸
着Ａｌめっき材。Ｓｉ≦０．１５重量％Ｆｅ≦０．１５重量％Ｃｕ≦０．００５重量％Ｎｉ≦０．００１重量％Ｏ≦０．０１重量％Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎを除く不可避不純物元素と上記５元素
の合計≦０．３０重量％
【請求項２】電子線加熱方式により蒸着めっきされた
ものである請求項１記載の蒸着Ａｌめっき材。