JPH0547626B2 - - Google Patents
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- JPH0547626B2 JPH0547626B2 JP61159749A JP15974986A JPH0547626B2 JP H0547626 B2 JPH0547626 B2 JP H0547626B2 JP 61159749 A JP61159749 A JP 61159749A JP 15974986 A JP15974986 A JP 15974986A JP H0547626 B2 JPH0547626 B2 JP H0547626B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thickness
- steel plate
- aluminum
- corrosion resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
この発明は、アルミニウムめつき鋼板の改良に
関する。 ［従来技術及びその問題点］ 溶融アルミニウムめつき鋼板は、耐食性、耐熱
性に優れためつき鋼板としてよく知られている。
しかし溶融アルミニウムめつきに純Al浴を用い
ると、鋼板とAl層との間に脆いFe−Al合金層が
著しく成長し、強度な加工によりめつき層が剥離
してしまう。 そこでAl浴中にSiを少量添加し、Al−Si合金
めつきを施して、Fe−Al合金層の生成を抑える
ことが行なわれている。この溶融Al−Si合金め
つき鋼板は、溶融Alめつき鋼板に比べ加工性が
改善されしかも600℃以下では優れた耐高温酸化
性を有している。しかし700〜800℃になると急激
に酸化が進み、耐熱性が劣化してしまう。 このことから、下地鋼板として極低炭素Cr−
Tiキルド鋼板を用いて、700〜800℃での耐高温
酸化性を改善することが試みられている。しか
し、これらのめつき鋼板は、いずれも溶融めつき
法で作られるため、めつき層と鋼板との間に合金
層が生成されることが避けられず、その結果加工
性が劣る。しかもめつき鋼板の膜厚が数十μｍ以
上と厚く、経済的ではない。 そこで溶融めつきに代えて真空蒸着によるAl
めつきが開発されている。真空蒸着めつきは、真
空中でAlを加熱蒸着させ、その蒸気を鋼板上で
凝縮させて、鋼板上に純度の高いAl皮膜を形成
するめつき方法である。この方法によれば、Al
皮膜と鋼板との間にFe−Al合金層が形成されず、
得られるAlめつき鋼板を密着性及び加工性に優
れたものとすることができる。 しかし真空蒸着Alめつき鋼板は、Al皮膜中に
ピンホールが多く存在し、ピンホール近傍のAl
層と下地鋼板中のFeとの間で腐食電流が流れて
Alが急速に溶解する。このため十分な耐食性が
得られない。しかし高温では、AlとFeが著しく
合金化し、合金層の剥離部から下地鋼板の酸化が
進み、十分な耐熱性が得られないという問題があ
る。 そこで本発明者は鋼板表面に、厚さ0.02μｍ〜
5μｍのチタン皮膜と、アルミニウム皮膜を順次
形成し、かつ全皮膜厚さを0.5〜20μｍで前記チタ
ン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％以下としためつ
き鋼板を先に提案した。このめつき鋼板によれ
ば、耐食性、加工性及び耐熱性に優れているが、
本発明者は更にめつき鋼板の耐熱性を向上すべく
研究を重ねた結果、希土類金属やミツシユメタル
をアルミニウム皮膜中へ添加すると、これが耐熱
性に寄与することを見出し、本発明を完成するに
到つた。 ［発明が解決しようとする技術的課題］ この発明は、耐食性、耐熱性及び加工性に優れ
ためつき鋼板を提供することを目的とする。 ［技術的課題を解決する手段］ 本発明は、鋼板表面に厚さ0.02μｍ〜5μｍのチ
タン皮膜とアルミニウム皮膜がイオンプレーテイ
ング法又は真空蒸着により順次形成されためつき
鋼板であつて、全皮膜厚さを0.5〜20μｍ、前記チ
タン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％以下とし、更
にアルミニウム皮膜中に希土類金属及びミツシユ
メタルから選択された１又は２以上の金属を0.01
〜１重量％含有している加工後密着性及び加工後
耐食性に優れためつき鋼板である。 ［発明の具体的説明］ まず鋼板表面を清浄化した後ここにチタン皮膜
を形成する。チタン皮膜の形成は、イオンプレー
テイングあるいは真空蒸着でおこない、とくに薄
い膜厚を得んとする場合、高真空中のイオンプレ
ーテイングが好適である。なお直流放電イオンプ
レーテイングや高周波放電イオンプレーテイング
のように導入ガスを用いた低、中真空中のイオン
プレーテイングも可能であるが、この場合皮膜の
密着性や緻密さの点で高真空中のイオンプレーテ
イングより劣る。このようにして緻密でピンホー
ルが少なくかつ密着性の良い皮膜が生成される。 次いでチタン皮膜上にアルミニウム皮膜を形成
する。形成方法はイオンプレーテイング又は真空
蒸着が好ましい。このアルミニウム皮膜形成時に
同時に希土類金属（Ｙ、Hf、Thなど）及びミツ
シユメタルから選択された１種又は２種以上の金
属をイオンプレーテイング又は真空蒸着して、ア
ルミニウム皮膜中に上記金属を含有せしめる。そ
の含有量は0.01〜１重量％とする。このことによ
り緻密で加工性に優れ、下地との密着性の良いア
ルミニウム皮膜が得られる。（とくにアルミニウ
ム皮膜中に含有されている希土類金属及びミツシ
ユメタルは、アルミニウム皮膜と下地との密着性
の向上に寄与する。なお、上記金属の含有量を限
定したのは、少なすぎると添加効果がなく、逆に
多すぎると加工後密着性及び加工後耐食性が劣化
するためである。 ここで、全めつき皮膜の膜厚は、0.5〜20μｍで
ある必要があり、とくに２〜8μｍの範囲が望ま
しい。この理由は、0.5μｍ未満では十分な耐食
性、耐熱性を得ることができず、又20μｍを越え
ると皮膜生成時に下地鋼板の温度が上昇し鋼板の
機械的特性を損なうおそれがあり、しかも経済的
ではないためである。 チタン皮膜の膜厚は0.02〜5μｍである必要があ
り、とくに0.5〜3μｍの範囲が望ましい。この理
由は、0.02μｍ未満ではチタン皮膜の効果が得ら
れず、又5μｍを越えると加工性が劣化するため
である。 更に全膜厚に対するチタン皮膜の膜厚は60％以
下である必要がある。この理由は、60％を越える
と耐食性、耐熱性が得られなくなるためである。 この構成によれば、仮にアルミニウム皮膜中に
ピンホールが存在しても直接下地鋼板に到達せ
ず、しかもチタン皮膜とアルミニウム皮膜の相互
作用により耐食性が著しく高められる。 しかも高温加熱時にチタン皮膜は、アルミニウ
ム皮膜に下地鋼板中のFeが拡散するのを防止し、
同時に表層から拡散してくる酸素を酸化物として
とらえて下地鋼板への拡散を防止する。この結
果、耐高温酸化性を著しく向上させる。 またアルミニウム皮膜中の希土類金属、ミツシ
ユメタルが、下地との密着性の向上に寄与するの
で、めつき鋼板の耐熱性を更に向上する。 実施例 １ まず板厚0.8mmのAlキルド鋼板をArイオンボン
バードにより前処理した。この処理は、1.0×
10-3TorrのArガス雰囲気中で高周波放電を起こ
し、同時に鋼板に＝1kVの負電圧を印加してAr
イオンを鋼板に衝突させ、もつて鋼板表面上の酸
化物などを除去し、清浄な鋼板表面を得る方法で
おこなつた。 次いで鋼板を200℃に加熱してチタンをめつき
した。この処理は、1.0×10-5Torr以下の雰囲気
圧力で、チタンメツキ材を水冷銅るつぼに入れ、
10kV、300〜1000ｍＡの電子ビームによつて加熱
蒸発させ、蒸発したチタン粒子を、20Vの正電圧
を印加したモリブデン電極によつてイオン化し、
−500Vの負電圧を印加した鋼板にめつきするこ
とによりなされた。 しかる後同じ雰囲気圧力でアルミニウムをめつ
きした。この処理は、アルミニウム及びイツトリ
ウムをセラミツク製るつぼに入れ、10kV、300〜
1000ｍＡの電子ビームによつて加熱蒸発させて鋼
板にめつきすることによりなされた。 上述しためつき処理によりチタン皮膜及びアル
ミニウム皮膜（Ｙ含有量0.1重量％）を有するめ
つき鋼板を、各皮膜の膜厚をそれぞれ変えて製造
した。また比較のためチタン皮膜の膜厚が本発明
範囲から外れるものを製造した。 これら鋼板について、密着性、加工後密着性、
耐食性、加工後耐食性及び耐熱性について調べ
た。その結果を表１に示す。 密着性は、折り曲げテープ剥離試験によつて評
価した。この試験は、180゜、ot曲げを１回行なう
ごとにテープ剥離試験を行ない、それを母材が折
り切れるまで繰り返し、めつき皮膜の剥離の有無
を調べることにより、評価した。 加工後密着性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後、テープ剥離試験を行ない、めつき層の剥
離の有無を調べることによつて評価した。 耐食性は、５％塩水噴霧試験で評価した。 加工後耐食性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後の５％塩水噴霧試験で評価した。 耐熱性は、800℃、48時間大気中加熱後室温ま
で空冷する加熱サイクルを２回繰り返した時の酸
化増量で評価した。
関する。 ［従来技術及びその問題点］ 溶融アルミニウムめつき鋼板は、耐食性、耐熱
性に優れためつき鋼板としてよく知られている。
しかし溶融アルミニウムめつきに純Al浴を用い
ると、鋼板とAl層との間に脆いFe−Al合金層が
著しく成長し、強度な加工によりめつき層が剥離
してしまう。 そこでAl浴中にSiを少量添加し、Al−Si合金
めつきを施して、Fe−Al合金層の生成を抑える
ことが行なわれている。この溶融Al−Si合金め
つき鋼板は、溶融Alめつき鋼板に比べ加工性が
改善されしかも600℃以下では優れた耐高温酸化
性を有している。しかし700〜800℃になると急激
に酸化が進み、耐熱性が劣化してしまう。 このことから、下地鋼板として極低炭素Cr−
Tiキルド鋼板を用いて、700〜800℃での耐高温
酸化性を改善することが試みられている。しか
し、これらのめつき鋼板は、いずれも溶融めつき
法で作られるため、めつき層と鋼板との間に合金
層が生成されることが避けられず、その結果加工
性が劣る。しかもめつき鋼板の膜厚が数十μｍ以
上と厚く、経済的ではない。 そこで溶融めつきに代えて真空蒸着によるAl
めつきが開発されている。真空蒸着めつきは、真
空中でAlを加熱蒸着させ、その蒸気を鋼板上で
凝縮させて、鋼板上に純度の高いAl皮膜を形成
するめつき方法である。この方法によれば、Al
皮膜と鋼板との間にFe−Al合金層が形成されず、
得られるAlめつき鋼板を密着性及び加工性に優
れたものとすることができる。 しかし真空蒸着Alめつき鋼板は、Al皮膜中に
ピンホールが多く存在し、ピンホール近傍のAl
層と下地鋼板中のFeとの間で腐食電流が流れて
Alが急速に溶解する。このため十分な耐食性が
得られない。しかし高温では、AlとFeが著しく
合金化し、合金層の剥離部から下地鋼板の酸化が
進み、十分な耐熱性が得られないという問題があ
る。 そこで本発明者は鋼板表面に、厚さ0.02μｍ〜
5μｍのチタン皮膜と、アルミニウム皮膜を順次
形成し、かつ全皮膜厚さを0.5〜20μｍで前記チタ
ン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％以下としためつ
き鋼板を先に提案した。このめつき鋼板によれ
ば、耐食性、加工性及び耐熱性に優れているが、
本発明者は更にめつき鋼板の耐熱性を向上すべく
研究を重ねた結果、希土類金属やミツシユメタル
をアルミニウム皮膜中へ添加すると、これが耐熱
性に寄与することを見出し、本発明を完成するに
到つた。 ［発明が解決しようとする技術的課題］ この発明は、耐食性、耐熱性及び加工性に優れ
ためつき鋼板を提供することを目的とする。 ［技術的課題を解決する手段］ 本発明は、鋼板表面に厚さ0.02μｍ〜5μｍのチ
タン皮膜とアルミニウム皮膜がイオンプレーテイ
ング法又は真空蒸着により順次形成されためつき
鋼板であつて、全皮膜厚さを0.5〜20μｍ、前記チ
タン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％以下とし、更
にアルミニウム皮膜中に希土類金属及びミツシユ
メタルから選択された１又は２以上の金属を0.01
〜１重量％含有している加工後密着性及び加工後
耐食性に優れためつき鋼板である。 ［発明の具体的説明］ まず鋼板表面を清浄化した後ここにチタン皮膜
を形成する。チタン皮膜の形成は、イオンプレー
テイングあるいは真空蒸着でおこない、とくに薄
い膜厚を得んとする場合、高真空中のイオンプレ
ーテイングが好適である。なお直流放電イオンプ
レーテイングや高周波放電イオンプレーテイング
のように導入ガスを用いた低、中真空中のイオン
プレーテイングも可能であるが、この場合皮膜の
密着性や緻密さの点で高真空中のイオンプレーテ
イングより劣る。このようにして緻密でピンホー
ルが少なくかつ密着性の良い皮膜が生成される。 次いでチタン皮膜上にアルミニウム皮膜を形成
する。形成方法はイオンプレーテイング又は真空
蒸着が好ましい。このアルミニウム皮膜形成時に
同時に希土類金属（Ｙ、Hf、Thなど）及びミツ
シユメタルから選択された１種又は２種以上の金
属をイオンプレーテイング又は真空蒸着して、ア
ルミニウム皮膜中に上記金属を含有せしめる。そ
の含有量は0.01〜１重量％とする。このことによ
り緻密で加工性に優れ、下地との密着性の良いア
ルミニウム皮膜が得られる。（とくにアルミニウ
ム皮膜中に含有されている希土類金属及びミツシ
ユメタルは、アルミニウム皮膜と下地との密着性
の向上に寄与する。なお、上記金属の含有量を限
定したのは、少なすぎると添加効果がなく、逆に
多すぎると加工後密着性及び加工後耐食性が劣化
するためである。 ここで、全めつき皮膜の膜厚は、0.5〜20μｍで
ある必要があり、とくに２〜8μｍの範囲が望ま
しい。この理由は、0.5μｍ未満では十分な耐食
性、耐熱性を得ることができず、又20μｍを越え
ると皮膜生成時に下地鋼板の温度が上昇し鋼板の
機械的特性を損なうおそれがあり、しかも経済的
ではないためである。 チタン皮膜の膜厚は0.02〜5μｍである必要があ
り、とくに0.5〜3μｍの範囲が望ましい。この理
由は、0.02μｍ未満ではチタン皮膜の効果が得ら
れず、又5μｍを越えると加工性が劣化するため
である。 更に全膜厚に対するチタン皮膜の膜厚は60％以
下である必要がある。この理由は、60％を越える
と耐食性、耐熱性が得られなくなるためである。 この構成によれば、仮にアルミニウム皮膜中に
ピンホールが存在しても直接下地鋼板に到達せ
ず、しかもチタン皮膜とアルミニウム皮膜の相互
作用により耐食性が著しく高められる。 しかも高温加熱時にチタン皮膜は、アルミニウ
ム皮膜に下地鋼板中のFeが拡散するのを防止し、
同時に表層から拡散してくる酸素を酸化物として
とらえて下地鋼板への拡散を防止する。この結
果、耐高温酸化性を著しく向上させる。 またアルミニウム皮膜中の希土類金属、ミツシ
ユメタルが、下地との密着性の向上に寄与するの
で、めつき鋼板の耐熱性を更に向上する。 実施例 １ まず板厚0.8mmのAlキルド鋼板をArイオンボン
バードにより前処理した。この処理は、1.0×
10-3TorrのArガス雰囲気中で高周波放電を起こ
し、同時に鋼板に＝1kVの負電圧を印加してAr
イオンを鋼板に衝突させ、もつて鋼板表面上の酸
化物などを除去し、清浄な鋼板表面を得る方法で
おこなつた。 次いで鋼板を200℃に加熱してチタンをめつき
した。この処理は、1.0×10-5Torr以下の雰囲気
圧力で、チタンメツキ材を水冷銅るつぼに入れ、
10kV、300〜1000ｍＡの電子ビームによつて加熱
蒸発させ、蒸発したチタン粒子を、20Vの正電圧
を印加したモリブデン電極によつてイオン化し、
−500Vの負電圧を印加した鋼板にめつきするこ
とによりなされた。 しかる後同じ雰囲気圧力でアルミニウムをめつ
きした。この処理は、アルミニウム及びイツトリ
ウムをセラミツク製るつぼに入れ、10kV、300〜
1000ｍＡの電子ビームによつて加熱蒸発させて鋼
板にめつきすることによりなされた。 上述しためつき処理によりチタン皮膜及びアル
ミニウム皮膜（Ｙ含有量0.1重量％）を有するめ
つき鋼板を、各皮膜の膜厚をそれぞれ変えて製造
した。また比較のためチタン皮膜の膜厚が本発明
範囲から外れるものを製造した。 これら鋼板について、密着性、加工後密着性、
耐食性、加工後耐食性及び耐熱性について調べ
た。その結果を表１に示す。 密着性は、折り曲げテープ剥離試験によつて評
価した。この試験は、180゜、ot曲げを１回行なう
ごとにテープ剥離試験を行ない、それを母材が折
り切れるまで繰り返し、めつき皮膜の剥離の有無
を調べることにより、評価した。 加工後密着性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後、テープ剥離試験を行ない、めつき層の剥
離の有無を調べることによつて評価した。 耐食性は、５％塩水噴霧試験で評価した。 加工後耐食性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後の５％塩水噴霧試験で評価した。 耐熱性は、800℃、48時間大気中加熱後室温ま
で空冷する加熱サイクルを２回繰り返した時の酸
化増量で評価した。
【表】
【表】
上表から密着性及び加工後密着性は、実施例、
比較例とも優れていることがわかる。しかし本発
明鋼板の耐食性が優れているのに対し、アルミニ
ウム及びチタン単膜のもの（No.１、No.７、No.８、
No.10、No.11、No.14）及び全膜厚に対するチタン膜
厚の比が60％を越える場合（No.５、No.６、No.13）
は耐食性が劣化することがわかる。更に加工後耐
食性については、本発明のものは優れているのに
対し、アルミニウム単膜のもの、全膜厚に対する
チタン膜厚の比が60％を越えるもの、及びチタン
皮膜の膜厚が5μｍを越える場合（No.13、No.16）
は、加工後耐食性が劣化していることがわかる。
更にまた本発明鋼板は、比較例のものに比べて耐
熱性が優れていることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と同じ処理方法で鋼板表面に厚さ0.2μ
ｍのチタン皮膜を形成し、更にイツトリウム又は
ミツシユメタルの含有量を変えて厚さ5.8μｍのア
ルミニウム皮膜を形成した。得られた各種めつき
鋼板について密着性、加工後密着性、耐食性、加
工後耐食性及び耐熱性を調べた。試験方法は耐熱
性以外は実施例１と同じである。耐熱性は、800
℃、48時間大気中加熱後室温まで空冷するサイク
ルを５回繰り返した時の酸化増量で評価した。
比較例とも優れていることがわかる。しかし本発
明鋼板の耐食性が優れているのに対し、アルミニ
ウム及びチタン単膜のもの（No.１、No.７、No.８、
No.10、No.11、No.14）及び全膜厚に対するチタン膜
厚の比が60％を越える場合（No.５、No.６、No.13）
は耐食性が劣化することがわかる。更に加工後耐
食性については、本発明のものは優れているのに
対し、アルミニウム単膜のもの、全膜厚に対する
チタン膜厚の比が60％を越えるもの、及びチタン
皮膜の膜厚が5μｍを越える場合（No.13、No.16）
は、加工後耐食性が劣化していることがわかる。
更にまた本発明鋼板は、比較例のものに比べて耐
熱性が優れていることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と同じ処理方法で鋼板表面に厚さ0.2μ
ｍのチタン皮膜を形成し、更にイツトリウム又は
ミツシユメタルの含有量を変えて厚さ5.8μｍのア
ルミニウム皮膜を形成した。得られた各種めつき
鋼板について密着性、加工後密着性、耐食性、加
工後耐食性及び耐熱性を調べた。試験方法は耐熱
性以外は実施例１と同じである。耐熱性は、800
℃、48時間大気中加熱後室温まで空冷するサイク
ルを５回繰り返した時の酸化増量で評価した。
【表】
【表】
この結果から、希土類元素、ミツシユメタルを
アルミニウム皮膜中に添加することにより耐熱性
が向上し、またこれら金属の添加量が本発明の範
囲を越える加工後耐食性が劣化することがわか
る。
アルミニウム皮膜中に添加することにより耐熱性
が向上し、またこれら金属の添加量が本発明の範
囲を越える加工後耐食性が劣化することがわか
る。
Claims (1)
- １ 鋼板表面に厚さ0.02μｍ〜5μｍのチタン皮膜
とアルミニウム皮膜がイオンプレーテイング法又
は真空蒸着により順次形成されためつき鋼板であ
つて、全皮膜厚さを0.5〜20μｍ、前記チタン皮膜
の厚さを全皮膜厚さの60％以下とし、更にアルミ
ニウム皮膜中に希土類金属及びミツシユメタルか
ら選択された１又は２以上の金属を0.01〜１重量
％含有している加工後密着性及び加工後耐食性に
優れためつき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15974986A JPS6318054A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | めつき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15974986A JPS6318054A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | めつき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6318054A JPS6318054A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0547626B2 true JPH0547626B2 (ja) | 1993-07-19 |
Family
ID=15700423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15974986A Granted JPS6318054A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | めつき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6318054A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52123343A (en) * | 1976-04-10 | 1977-10-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Composite vapor depositing method |
| JPS5385736A (en) * | 1977-01-06 | 1978-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Surface treatment method of metallic body |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP15974986A patent/JPS6318054A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6318054A (ja) | 1988-01-25 |
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