JPH06122964A - 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法 - Google Patents
蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法Info
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- JPH06122964A JPH06122964A JP27294392A JP27294392A JPH06122964A JP H06122964 A JPH06122964 A JP H06122964A JP 27294392 A JP27294392 A JP 27294392A JP 27294392 A JP27294392 A JP 27294392A JP H06122964 A JPH06122964 A JP H06122964A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 電子ビームによってAl,CrおよびTiを
加熱蒸発させ、走行する被処理材に該金属蒸気を蒸着さ
せてAl−Cr−Ti系めっきを連続的に形成する方法
において、CrとTiをCr−Ti合金浴から一斉に加
熱蒸発させるとともに、該Cr−Ti合金浴にCrとT
iの各蒸発量に応じた量のCrとTiを連続的もしくは
間欠的に供給しつつ、該Cr−Ti合金浴中のCr含有
量を2〜85%に制御するか或は、AlとCrをAl−
Cr合金浴から一斉に加熱蒸発させるとともに、該Al
−Cr合金浴にAlとCrの各蒸発量に応じた量のAl
とCrを連続的もしくは間欠的に供給しつつ、該Al−
Cr合金浴中のCr含有量を5〜70%に制御する蒸着
Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法。 【効果】 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材を安定して
連続もしくは半連続的に製造することができる。
加熱蒸発させ、走行する被処理材に該金属蒸気を蒸着さ
せてAl−Cr−Ti系めっきを連続的に形成する方法
において、CrとTiをCr−Ti合金浴から一斉に加
熱蒸発させるとともに、該Cr−Ti合金浴にCrとT
iの各蒸発量に応じた量のCrとTiを連続的もしくは
間欠的に供給しつつ、該Cr−Ti合金浴中のCr含有
量を2〜85%に制御するか或は、AlとCrをAl−
Cr合金浴から一斉に加熱蒸発させるとともに、該Al
−Cr合金浴にAlとCrの各蒸発量に応じた量のAl
とCrを連続的もしくは間欠的に供給しつつ、該Al−
Cr合金浴中のCr含有量を5〜70%に制御する蒸着
Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法。 【効果】 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材を安定して
連続もしくは半連続的に製造することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築材料、家電製品、
電子機器材料、自動車部材等の広範囲な分野において利
用することのできる蒸着Al−Cr−Ti系めっき材を
安定して連続もしくは半連続的に製造する方法に関する
ものである。
電子機器材料、自動車部材等の広範囲な分野において利
用することのできる蒸着Al−Cr−Ti系めっき材を
安定して連続もしくは半連続的に製造する方法に関する
ものである。
【0002】尚本発明の製造方法は、加熱源として電子
ビームを利用する全ての蒸着めっき方法に適用し得るも
のであって、該蒸着めっき方法としては真空蒸着めっき
法の他各種のイオンプレーティング法、イオンアシスト
蒸着法等も包合される。また本発明が適用される被処理
材の種類にも制限はなく、その用途に応じて金属、ガラ
ス、セラミックス、紙等に適用することができるが、以
下帯状鋼板を代表的に例示して本発明を説明する。
ビームを利用する全ての蒸着めっき方法に適用し得るも
のであって、該蒸着めっき方法としては真空蒸着めっき
法の他各種のイオンプレーティング法、イオンアシスト
蒸着法等も包合される。また本発明が適用される被処理
材の種類にも制限はなく、その用途に応じて金属、ガラ
ス、セラミックス、紙等に適用することができるが、以
下帯状鋼板を代表的に例示して本発明を説明する。
【0003】
【従来の技術】蒸着めっき法は、真空中又は希薄ガス雰
囲気下にて、原料を高温に加熱して蒸発させ、蒸気とし
て被処理材表面に付着させる成膜方法であり、古くから
汎用されている電気めっき法や溶融めっき法に比べて加
工性、耐食性等が良好な皮膜を得ることができ、更に成
膜可能な蒸発原料の種類が広く、高融点金属や合金、一
部セラミックス等にも適用可能であるため近年注目を集
めている。
囲気下にて、原料を高温に加熱して蒸発させ、蒸気とし
て被処理材表面に付着させる成膜方法であり、古くから
汎用されている電気めっき法や溶融めっき法に比べて加
工性、耐食性等が良好な皮膜を得ることができ、更に成
膜可能な蒸発原料の種類が広く、高融点金属や合金、一
部セラミックス等にも適用可能であるため近年注目を集
めている。
【0004】蒸発原料を高温に加熱する手段としては、
抵抗加熱、高周波誘導加熱、レーザー加熱、電子ビーム
加熱等を用いることが可能であるが、エネルギー密度が
高く蒸発原料の蒸発速度を大きくすることのできる電子
ビーム加熱が主流となっている。電子ビーム加熱方式で
蒸着めっきを行うに当たっては、加熱効率が高く、結果
として生産性が高いことから蒸発槽内に配した蒸発原料
の表面に電子ビームを直接照射することにより加熱蒸発
させる方法が広く採用されている。また、例えば帯状の
鋼板に連続して蒸着めっきを施す場合には、複数の蒸発
槽を帯状鋼板走行方向に並列に配置し、各々に蒸発原料
を装入して各蒸発槽内の蒸発原料を電子ビームで照射す
る。その際、磁場によって電子ビーム照射領域を制御
し、また照射する時間配分を制御することによって各蒸
発槽に投入されるパワーを調整して各蒸発原料の蒸発量
を制御する方法が採られている。
抵抗加熱、高周波誘導加熱、レーザー加熱、電子ビーム
加熱等を用いることが可能であるが、エネルギー密度が
高く蒸発原料の蒸発速度を大きくすることのできる電子
ビーム加熱が主流となっている。電子ビーム加熱方式で
蒸着めっきを行うに当たっては、加熱効率が高く、結果
として生産性が高いことから蒸発槽内に配した蒸発原料
の表面に電子ビームを直接照射することにより加熱蒸発
させる方法が広く採用されている。また、例えば帯状の
鋼板に連続して蒸着めっきを施す場合には、複数の蒸発
槽を帯状鋼板走行方向に並列に配置し、各々に蒸発原料
を装入して各蒸発槽内の蒸発原料を電子ビームで照射す
る。その際、磁場によって電子ビーム照射領域を制御
し、また照射する時間配分を制御することによって各蒸
発槽に投入されるパワーを調整して各蒸発原料の蒸発量
を制御する方法が採られている。
【0005】一方Al系めっき材は、耐食性、耐熱性、
熱反射性等の点で優れた特性を有しているので、建材、
家電製品、自動車マフラー等に汎用されている。その製
造方法としては溶融めっき法と蒸着めっき法が実用化さ
れており、また電気めっき法も開発されつつある。
熱反射性等の点で優れた特性を有しているので、建材、
家電製品、自動車マフラー等に汎用されている。その製
造方法としては溶融めっき法と蒸着めっき法が実用化さ
れており、また電気めっき法も開発されつつある。
【0006】しかしながら溶融Alめっき鋼板は700 ℃
前後に加熱された溶融Alめっき浴中に被処理材である
鋼材を浸漬して製造するために、素地鋼板とAlめっき
層との接合界面でAlとFeが反応して脆弱なAl−F
e金属間化合物層が生成し、曲げ加工等の成形加工を施
すとめっき層の剥離が起こりやすい。このAl−Fe金
属間化合物の生成を抑制するために、通常溶融めっき浴
中に10%程度のSiを添加する方法が採用されている
が、Alめっき層中へのSiの添加によって耐食性が低
下するという問題が生じている。また耐食性の向上を図
るためにAl系合金めっきを施す場合にも、製法上溶融
浴材料として比較的低融点の材料しかAl浴中へ添加す
ることができないため、Al系合金めっきの種類が制御
されるという問題がある。
前後に加熱された溶融Alめっき浴中に被処理材である
鋼材を浸漬して製造するために、素地鋼板とAlめっき
層との接合界面でAlとFeが反応して脆弱なAl−F
e金属間化合物層が生成し、曲げ加工等の成形加工を施
すとめっき層の剥離が起こりやすい。このAl−Fe金
属間化合物の生成を抑制するために、通常溶融めっき浴
中に10%程度のSiを添加する方法が採用されている
が、Alめっき層中へのSiの添加によって耐食性が低
下するという問題が生じている。また耐食性の向上を図
るためにAl系合金めっきを施す場合にも、製法上溶融
浴材料として比較的低融点の材料しかAl浴中へ添加す
ることができないため、Al系合金めっきの種類が制御
されるという問題がある。
【0007】一方蒸着めっき法によれば、上記のような
Al−Fe金属間化合物の生成が起こらない比較的低温
で製造でき、かつ非常に多種類の蒸発原料を用いること
ができるために各種Al系合金めっき材を比較的容易に
製造できる。
Al−Fe金属間化合物の生成が起こらない比較的低温
で製造でき、かつ非常に多種類の蒸発原料を用いること
ができるために各種Al系合金めっき材を比較的容易に
製造できる。
【0008】こうした中で、本発明者らが提案したAl
−Cr−Ti系めっき材(特開昭64−21063 号公報)
は、優れた耐食性を発揮するとともに、Al系めっき材
本来の耐熱性、加工性等を兼備しており、前述のような
用途に対する応用が実現しつつある。
−Cr−Ti系めっき材(特開昭64−21063 号公報)
は、優れた耐食性を発揮するとともに、Al系めっき材
本来の耐熱性、加工性等を兼備しており、前述のような
用途に対する応用が実現しつつある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、蒸着Al−
Cr−Ti系めっき材を連続もしくは半連続的に製造す
るにあたっては下記のような問題点がある。 電子ビーム加熱方式蒸着めっき法は、磁場によって電
子ビーム照射領域を制御するもので、例えば電子銃1基
で複数の蒸発槽を用いて蒸着を行う場合、1本の電子ビ
ームが各蒸発槽間をジャンピングしながら短いサイクル
で順に各蒸発槽内の蒸発原料を加熱する。ところが各蒸
発槽は最低限の容積と構造上の強度を必要とするため
に、蒸発室内に並列に配置する蒸発槽の数が増加するに
従って電子ビームを走査しなければならない領域が拡大
し、その制御精度も高いレベル要求されるようになる。
Cr−Ti系めっき材を連続もしくは半連続的に製造す
るにあたっては下記のような問題点がある。 電子ビーム加熱方式蒸着めっき法は、磁場によって電
子ビーム照射領域を制御するもので、例えば電子銃1基
で複数の蒸発槽を用いて蒸着を行う場合、1本の電子ビ
ームが各蒸発槽間をジャンピングしながら短いサイクル
で順に各蒸発槽内の蒸発原料を加熱する。ところが各蒸
発槽は最低限の容積と構造上の強度を必要とするため
に、蒸発室内に並列に配置する蒸発槽の数が増加するに
従って電子ビームを走査しなければならない領域が拡大
し、その制御精度も高いレベル要求されるようになる。
【0010】また各蒸発槽内の蒸発原料を電子ビームに
より加熱するサイクルは、電子ビームの磁場に対する追
従性に限界があるため一定の値以下に短くすることは困
難である。従ってある一つの蒸発槽内の蒸発原料を加熱
している間、他の蒸発槽内の蒸発原料は冷却される状態
にあり、蒸発量は急激に減少することは避けられない。
更にこの冷却を防止するために単位時間当たりのジャン
ピング回数を増加させると各蒸発槽間を加熱するという
ロスが増加する。
より加熱するサイクルは、電子ビームの磁場に対する追
従性に限界があるため一定の値以下に短くすることは困
難である。従ってある一つの蒸発槽内の蒸発原料を加熱
している間、他の蒸発槽内の蒸発原料は冷却される状態
にあり、蒸発量は急激に減少することは避けられない。
更にこの冷却を防止するために単位時間当たりのジャン
ピング回数を増加させると各蒸発槽間を加熱するという
ロスが増加する。
【0011】これらの設備上の問題点を解決するため
に、複数の電子銃を導入し個別に蒸発原料を加熱する方
法もあるが、電子銃等の設備費の増加と複数の電子ビー
ムを同時に制御する磁場制御方式の問題等があるので、
工業上複数の電子銃を使用するのは困難である。
に、複数の電子銃を導入し個別に蒸発原料を加熱する方
法もあるが、電子銃等の設備費の増加と複数の電子ビー
ムを同時に制御する磁場制御方式の問題等があるので、
工業上複数の電子銃を使用するのは困難である。
【0012】蒸着法は幅広い分野で応用されている技
術であり、純Al、純Znめっき等の一部の分野では既
に連続生産が実用化されている。言うまでもなくこのよ
うな連続生産においては、長期にわたって安定した蒸発
量を確保するために蒸発によって減少する蒸発原料を蒸
発槽内に供給する必要がある。
術であり、純Al、純Znめっき等の一部の分野では既
に連続生産が実用化されている。言うまでもなくこのよ
うな連続生産においては、長期にわたって安定した蒸発
量を確保するために蒸発によって減少する蒸発原料を蒸
発槽内に供給する必要がある。
【0013】ところがCrは昇華性を示し、一定の原料
供給を行った場合でもその蒸発量が安定しない。即ち、
蒸発量は実際に蒸発が行なわれている蒸発原料表面積と
蒸発原料表面温度により決まるが、昇華性材料であるC
rは固体状態を維持するために蒸発によってその表面形
状が経時的に変形して蒸発原料表面積を一定に維持する
ことができない。また加熱源である電子ビームの入射角
度が蒸発原料形状の変化ととも変動するために電子ビー
ムの原料表面への吸収効率が変化して蒸発原料表面積温
度も変動するという問題がある。このように昇華性を示
すCrの蒸発速度は経時的に変動しやすく、結果として
得られる蒸着Al−Cr−Ti系めっき材付着量とCr
含有量とが安定しにくいという問題点が残されている。
供給を行った場合でもその蒸発量が安定しない。即ち、
蒸発量は実際に蒸発が行なわれている蒸発原料表面積と
蒸発原料表面温度により決まるが、昇華性材料であるC
rは固体状態を維持するために蒸発によってその表面形
状が経時的に変形して蒸発原料表面積を一定に維持する
ことができない。また加熱源である電子ビームの入射角
度が蒸発原料形状の変化ととも変動するために電子ビー
ムの原料表面への吸収効率が変化して蒸発原料表面積温
度も変動するという問題がある。このように昇華性を示
すCrの蒸発速度は経時的に変動しやすく、結果として
得られる蒸着Al−Cr−Ti系めっき材付着量とCr
含有量とが安定しにくいという問題点が残されている。
【0014】本発明は以上の様な従来技術の問題点に着
目してなされたものであって、その目的は蒸着Al−C
r−Tiめっき材のトータルを安定して連続的に製造す
ることのできる方法を提供しようとするものである。
目してなされたものであって、その目的は蒸着Al−C
r−Tiめっき材のトータルを安定して連続的に製造す
ることのできる方法を提供しようとするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するこ
とのできた本発明の製造方法は、電子ビームによってA
l,CrおよびTiを加熱蒸発させ、走行する被処理材
に該金属蒸気を蒸着させてAl−Cr−Ti系めっきを
連続的に形成する方法において、CrとTiをCr−T
i合金浴から一斉に加熱蒸発させるとともに、該Cr−
Ti合金浴にCrとTiの各蒸発量に応じた量のCrと
Tiを連続的もしくは間欠的に供給しつつ、該Cr−T
i合金浴中のCr含有量を2〜85%(重量%、以下同
じ)に制御することに第1の要旨を有し、またAlとC
rをAl−Cr合金浴から一斉に加熱蒸発させるととも
に、該Al−Cr合金浴にAlとCrの各蒸発量に応じ
た量のAlとCrを連続的もしくは間欠的に供給しつ
つ、該Al−Cr合金浴中のCr含有量を5〜70%に
制御することに第2の要旨を有する。
とのできた本発明の製造方法は、電子ビームによってA
l,CrおよびTiを加熱蒸発させ、走行する被処理材
に該金属蒸気を蒸着させてAl−Cr−Ti系めっきを
連続的に形成する方法において、CrとTiをCr−T
i合金浴から一斉に加熱蒸発させるとともに、該Cr−
Ti合金浴にCrとTiの各蒸発量に応じた量のCrと
Tiを連続的もしくは間欠的に供給しつつ、該Cr−T
i合金浴中のCr含有量を2〜85%(重量%、以下同
じ)に制御することに第1の要旨を有し、またAlとC
rをAl−Cr合金浴から一斉に加熱蒸発させるととも
に、該Al−Cr合金浴にAlとCrの各蒸発量に応じ
た量のAlとCrを連続的もしくは間欠的に供給しつ
つ、該Al−Cr合金浴中のCr含有量を5〜70%に
制御することに第2の要旨を有する。
【0016】
【作用】図2に3つの蒸発槽からAl,Cr,Tiを夫
々別々に蒸発させる従来の製造方法を模式的に示す。本
発明者らはこの従来の方法を採用することによって生じ
る製造上および品質上の問題点を解決すべく種々検討し
た結果、図1に模式的に示すようにCr−Ti合金浴か
らCrとTiを、もしくはAl−Cr合金浴からAlと
Crを夫々混合蒸気の状態で蒸発させることによってそ
れらの問題点を解決できることを見出したものである。
々別々に蒸発させる従来の製造方法を模式的に示す。本
発明者らはこの従来の方法を採用することによって生じ
る製造上および品質上の問題点を解決すべく種々検討し
た結果、図1に模式的に示すようにCr−Ti合金浴か
らCrとTiを、もしくはAl−Cr合金浴からAlと
Crを夫々混合蒸気の状態で蒸発させることによってそ
れらの問題点を解決できることを見出したものである。
【0017】図1に示すCrを含む合金浴を用いる蒸発
方式を採用すれば、蒸発槽の数はAl,Cr,Tiの3
つの蒸発槽からAl浴用蒸発槽とCr−Ti合金浴用蒸
発槽の2つ、もしくはAl−Cr合金浴用蒸発槽とTi
浴用蒸発槽の2つにそれぞれ削減され、3つの蒸発槽間
の電子ビーム制御から、2つの蒸発槽間の電子ビーム制
御へと電子ビームジャンピング制御や各原料への照射時
間配分制御をより簡略化し、製造上の問題を解決するこ
とができる。また、Crの昇華性による蒸発速度の変動
の問題についても、Crをめっき構成元素であるAl若
しくはTiと合金化させることによって夫々Al−Cr
合金浴若しくはCr−Ti合金浴を形成させ、電子ビー
ムによって加熱される各合金溶融浴の蒸発面を常にほぼ
一定の水平状態に維持することによって解決可能であ
る。従って、Al浴とCr−Ti合金浴の組み合わせ
か、Al−Cr合金浴とTi浴の組み合わせを採用する
ことによって、電子ビーム制御技術とCrの蒸発量の安
定性の問題を同時に解決することができる。
方式を採用すれば、蒸発槽の数はAl,Cr,Tiの3
つの蒸発槽からAl浴用蒸発槽とCr−Ti合金浴用蒸
発槽の2つ、もしくはAl−Cr合金浴用蒸発槽とTi
浴用蒸発槽の2つにそれぞれ削減され、3つの蒸発槽間
の電子ビーム制御から、2つの蒸発槽間の電子ビーム制
御へと電子ビームジャンピング制御や各原料への照射時
間配分制御をより簡略化し、製造上の問題を解決するこ
とができる。また、Crの昇華性による蒸発速度の変動
の問題についても、Crをめっき構成元素であるAl若
しくはTiと合金化させることによって夫々Al−Cr
合金浴若しくはCr−Ti合金浴を形成させ、電子ビー
ムによって加熱される各合金溶融浴の蒸発面を常にほぼ
一定の水平状態に維持することによって解決可能であ
る。従って、Al浴とCr−Ti合金浴の組み合わせ
か、Al−Cr合金浴とTi浴の組み合わせを採用する
ことによって、電子ビーム制御技術とCrの蒸発量の安
定性の問題を同時に解決することができる。
【0018】しかしながら、所望の付着量、Cr組成、
Ti組成を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るた
めには、当然のことながら、蒸発槽を3つから2つに削
減してもAl,Cr,Tiの各蒸発量を制御することが
必要であることに変わりはない。例えばAl−Cr合金
浴とTi浴の組み合わせを用いた場合には、Al−Cr
合金浴からのAl,Crの各蒸発量とTi浴からのTi
蒸発量を制御する必要がある。1基の電子銃により2つ
の蒸発槽を加熱する電子ビーム合金蒸着では、電子ビー
ムパワーと各蒸発槽内蒸発原料に電子ビームが滞在する
時間の比率、即ち電子ビームパワーの2つの蒸発槽内蒸
発原料への配分比(以下、配分比という)によって2つ
の蒸発槽からの蒸発量を制御する。ここでTi浴からの
Ti蒸発量は、電子銃の電子ピームパワーと配分比だけ
で容易に制御することができる。ところがAl−Cr合
金浴からのAlとCrの各蒸発量は、電子銃の電子ビー
ムパワーと配分比だけでは制御できない。
Ti組成を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るた
めには、当然のことながら、蒸発槽を3つから2つに削
減してもAl,Cr,Tiの各蒸発量を制御することが
必要であることに変わりはない。例えばAl−Cr合金
浴とTi浴の組み合わせを用いた場合には、Al−Cr
合金浴からのAl,Crの各蒸発量とTi浴からのTi
蒸発量を制御する必要がある。1基の電子銃により2つ
の蒸発槽を加熱する電子ビーム合金蒸着では、電子ビー
ムパワーと各蒸発槽内蒸発原料に電子ビームが滞在する
時間の比率、即ち電子ビームパワーの2つの蒸発槽内蒸
発原料への配分比(以下、配分比という)によって2つ
の蒸発槽からの蒸発量を制御する。ここでTi浴からの
Ti蒸発量は、電子銃の電子ピームパワーと配分比だけ
で容易に制御することができる。ところがAl−Cr合
金浴からのAlとCrの各蒸発量は、電子銃の電子ビー
ムパワーと配分比だけでは制御できない。
【0019】即ち、ある表面温度Tを有する複数の金属
元素からなる合金浴から複数の金属を同時蒸発させる場
合、各金属元素の蒸発量は各金属元素の温度Tにおける
飽和蒸気圧及び合金浴最表面の各金属元素の蒸発面積比
によってほぼ決まる。言い替えれば、合金浴構成金属元
素の温度Tにおける単位蒸発面積あたりの蒸発量と蒸発
面積比によってほぼ決まる。Al−Cr合金浴を用いた
場合についてより具体的に述べると、単位面積当たりの
AlとCrの各蒸発量と蒸発面積比は次のようにして制
御する。まずAl−Cr合金浴からの単位面積当たりの
AlとCrの各蒸発量は、Al−Cr合金浴の最表面温
度の関数であるので、電子銃の電子ビームパワーと配分
比によって決められるAl−Cr合金浴に投入する電子
ビームのパワーによって制御する。一方Al−Cr合金
浴表面のCr蒸発面積比は合金浴中のCr含有量によっ
て制御する。
元素からなる合金浴から複数の金属を同時蒸発させる場
合、各金属元素の蒸発量は各金属元素の温度Tにおける
飽和蒸気圧及び合金浴最表面の各金属元素の蒸発面積比
によってほぼ決まる。言い替えれば、合金浴構成金属元
素の温度Tにおける単位蒸発面積あたりの蒸発量と蒸発
面積比によってほぼ決まる。Al−Cr合金浴を用いた
場合についてより具体的に述べると、単位面積当たりの
AlとCrの各蒸発量と蒸発面積比は次のようにして制
御する。まずAl−Cr合金浴からの単位面積当たりの
AlとCrの各蒸発量は、Al−Cr合金浴の最表面温
度の関数であるので、電子銃の電子ビームパワーと配分
比によって決められるAl−Cr合金浴に投入する電子
ビームのパワーによって制御する。一方Al−Cr合金
浴表面のCr蒸発面積比は合金浴中のCr含有量によっ
て制御する。
【0020】尚Al−Cr合金浴中のCr含有量の制御
はAl−Cr合金浴へのAl、Crの供給速度を制御す
ることによって達成され、Al−Cr合金浴から蒸発す
るAl、Crに相当する量だけのAl、Crを連続的ま
たは間欠的に供給することによってAl−Cr合金浴中
のCr含有量を経時的に変化することなく安定させるこ
とができる。
はAl−Cr合金浴へのAl、Crの供給速度を制御す
ることによって達成され、Al−Cr合金浴から蒸発す
るAl、Crに相当する量だけのAl、Crを連続的ま
たは間欠的に供給することによってAl−Cr合金浴中
のCr含有量を経時的に変化することなく安定させるこ
とができる。
【0021】従って所望の付着量、Cr組成、Ti組成
を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るためには、
Al−Cr合金浴用蒸発槽とTi浴用蒸発槽に各々投入
する電子ビームパワーおよびAl−Cr合金浴へのAl
供給量とCr供給量を制御すれば良い。
を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るためには、
Al−Cr合金浴用蒸発槽とTi浴用蒸発槽に各々投入
する電子ビームパワーおよびAl−Cr合金浴へのAl
供給量とCr供給量を制御すれば良い。
【0022】Cr−Ti合金浴とAl浴の組み合わせを
用いた場合にも同様であり、所望の付着量、Cr組成、
Ti組成を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るた
めには、Cr−Ti合金浴用蒸発槽とAl浴用蒸発槽に
各々投入する電子ビームパワーおよびCr−Ti合金浴
へのTi供給量とCr供給量を制御すれば良い。
用いた場合にも同様であり、所望の付着量、Cr組成、
Ti組成を有する蒸着Al−Cr−Tiめっきを得るた
めには、Cr−Ti合金浴用蒸発槽とAl浴用蒸発槽に
各々投入する電子ビームパワーおよびCr−Ti合金浴
へのTi供給量とCr供給量を制御すれば良い。
【0023】ところでAl、Cr、Tiの実用的な蒸発
量が得られる温度範囲における飽和蒸気圧はAl、C
r、Tiの順に小さくなり、CrはAlの約1/10、
TiはAlの約1/1000である。従って蒸着Al−
Cr−Tiめっき材が期待される性能を発揮するために
必要なCr組成およびTi組成を得るためには、Al−
Cr合金浴中もしくはCr−Ti合金浴中のCr含有量
をある範囲内に制御しなくてはならない。更には、Cr
を含む合金浴の融点や流動性等の製造上の問題からも合
金浴組成の範囲を管理しなければならない。本発明者ら
はこの両者の点を考慮して実験により以下のような合金
浴組成範囲を規定した。
量が得られる温度範囲における飽和蒸気圧はAl、C
r、Tiの順に小さくなり、CrはAlの約1/10、
TiはAlの約1/1000である。従って蒸着Al−
Cr−Tiめっき材が期待される性能を発揮するために
必要なCr組成およびTi組成を得るためには、Al−
Cr合金浴中もしくはCr−Ti合金浴中のCr含有量
をある範囲内に制御しなくてはならない。更には、Cr
を含む合金浴の融点や流動性等の製造上の問題からも合
金浴組成の範囲を管理しなければならない。本発明者ら
はこの両者の点を考慮して実験により以下のような合金
浴組成範囲を規定した。
【0024】即ち、めっき製品の性能と、めっき組成の
関係の調査結果から蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に
はCr及びTiは共に0.5%以上含有されることが必
要であるので、Al−Cr合金浴中のCr含有量は5〜
70%、より好ましくは5〜60%にすることが必要で
ある。Al−Cr合金浴中のCr含有量が5%を下回る
と蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に0.5%上のCr
を含有させることが困難になる。逆に、60%を超える
と浴の融点が上昇して浴全体の流動性が次第に低下し、
70%を超えるCr含有量では、Al−Cr−Tiめっ
き層中のCr含有率が49.5%を超えてしまうので好
ましくない。またCr−Ti浴中のCr含有量は2%〜
85%、より好ましくは2%〜75%にすることが必要
である。Cr−Ti合金浴中のCr含有量が2%を下回
ると蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に0.5%以上の
Crを含有させることが困難になる。逆に、75%を超
えると浴全体の流動性が次第に低下し、85%を超える
Cr含有量では逆にAl−Cr−Tiめっき層中に0.
5%以上のTiを含有させることが困難になる。
関係の調査結果から蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に
はCr及びTiは共に0.5%以上含有されることが必
要であるので、Al−Cr合金浴中のCr含有量は5〜
70%、より好ましくは5〜60%にすることが必要で
ある。Al−Cr合金浴中のCr含有量が5%を下回る
と蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に0.5%上のCr
を含有させることが困難になる。逆に、60%を超える
と浴の融点が上昇して浴全体の流動性が次第に低下し、
70%を超えるCr含有量では、Al−Cr−Tiめっ
き層中のCr含有率が49.5%を超えてしまうので好
ましくない。またCr−Ti浴中のCr含有量は2%〜
85%、より好ましくは2%〜75%にすることが必要
である。Cr−Ti合金浴中のCr含有量が2%を下回
ると蒸着Al−Cr−Tiめっき層中に0.5%以上の
Crを含有させることが困難になる。逆に、75%を超
えると浴全体の流動性が次第に低下し、85%を超える
Cr含有量では逆にAl−Cr−Tiめっき層中に0.
5%以上のTiを含有させることが困難になる。
【0025】なお、Al、Cr、Ti原料の浴中への供
給方法は様々な方法がある。例えばAlおよびTiは塑
性加工が容易な金属であるためワイヤー状の供給し易い
形状に加工可能であり、公知のワイヤーフィーダー等の
供給装置を使用して連続的に浴中に供給できる。またC
rは塑性加工が困難であるためにワイヤー状等の供給が
容易な形状に加工することができないが、粒状、粉状、
塊状等の形状で合金浴の上方よりバイブレーター等を用
いて投入する方式を採用することができる。また目標と
するCr組成およびTi組成が一定であれば、Al−C
r合金浴の場合では、Alワイヤー中に所定量のCrを
分散させたCr分散Alワイヤーの供給、また、Cr−
Ti合金浴の場合であれば、所定量のCr組成Cr−T
i合金を粒状、粉状、塊状等の形状でバイブレーター等
を用いて上方より投入するなどの方式を採ることもでき
る。従って供給方式としては本発明に一切の制限を設け
るものではない。
給方法は様々な方法がある。例えばAlおよびTiは塑
性加工が容易な金属であるためワイヤー状の供給し易い
形状に加工可能であり、公知のワイヤーフィーダー等の
供給装置を使用して連続的に浴中に供給できる。またC
rは塑性加工が困難であるためにワイヤー状等の供給が
容易な形状に加工することができないが、粒状、粉状、
塊状等の形状で合金浴の上方よりバイブレーター等を用
いて投入する方式を採用することができる。また目標と
するCr組成およびTi組成が一定であれば、Al−C
r合金浴の場合では、Alワイヤー中に所定量のCrを
分散させたCr分散Alワイヤーの供給、また、Cr−
Ti合金浴の場合であれば、所定量のCr組成Cr−T
i合金を粒状、粉状、塊状等の形状でバイブレーター等
を用いて上方より投入するなどの方式を採ることもでき
る。従って供給方式としては本発明に一切の制限を設け
るものではない。
【0026】また蒸発槽についてはAl浴もしくはAl
−Cr合金浴では、特にるつぼ材質中に不純物が多量に
含有されていない限り通常のアルミナるつぼ等を用いる
ことができる。またTi浴もしくはCr−Ti合金浴で
は、水冷銅るつぼまたはグラファイトるつぼ等を用いる
ことができる。
−Cr合金浴では、特にるつぼ材質中に不純物が多量に
含有されていない限り通常のアルミナるつぼ等を用いる
ことができる。またTi浴もしくはCr−Ti合金浴で
は、水冷銅るつぼまたはグラファイトるつぼ等を用いる
ことができる。
【0027】以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包合される。
明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包合される。
【0028】
【実施例】図1に示す方法により、下記の条件で帯状鋼
板の連続蒸着Al−Cr−Ti系めっき処理を行った。 実施例1<Al−Cr合金浴の場合> Al−Cr合金浴中Cr含有量:50% Al−Cr合金蒸発槽:高純度電融アルミナるつぼ (アルミナ純度98%以上) Ti蒸発槽 :グラファイトるつぼ Al供給方法 :ワイヤー状Alをワイヤーフィ
ーダーにより供給 Cr供給方法 :ブリケット状Crをバイブレー
ターにて上方より投入 Ti供給方法 :ワイヤー状Tiをワイヤーフィ
ーダーにより供給 電子銃 :出力300kwのピアス型電子
銃を使用 Al−Cr合金浴、Ti浴に投入するパワーは各々の浴
に電子ビームを照射する時間配分により制御 上記の方法により、付着量10g/m2、Cr組成20
%、Ti組成5%の蒸着Al−Cr−Ti合金めっきを
連続して安定的に製造することができ、付着量、Cr組
成、Ti組成も極めて安定していた。
板の連続蒸着Al−Cr−Ti系めっき処理を行った。 実施例1<Al−Cr合金浴の場合> Al−Cr合金浴中Cr含有量:50% Al−Cr合金蒸発槽:高純度電融アルミナるつぼ (アルミナ純度98%以上) Ti蒸発槽 :グラファイトるつぼ Al供給方法 :ワイヤー状Alをワイヤーフィ
ーダーにより供給 Cr供給方法 :ブリケット状Crをバイブレー
ターにて上方より投入 Ti供給方法 :ワイヤー状Tiをワイヤーフィ
ーダーにより供給 電子銃 :出力300kwのピアス型電子
銃を使用 Al−Cr合金浴、Ti浴に投入するパワーは各々の浴
に電子ビームを照射する時間配分により制御 上記の方法により、付着量10g/m2、Cr組成20
%、Ti組成5%の蒸着Al−Cr−Ti合金めっきを
連続して安定的に製造することができ、付着量、Cr組
成、Ti組成も極めて安定していた。
【0029】実施例2<Cr−Ti合金浴の場合> Cr−Ti合金浴中Cr含有量:10% Al蒸発槽 :高純度電融アルミナるつぼ (アルミナ純度98%以上) Cr−Ti合金蒸発槽:グラファイトるつぼ Al供給方法 :ワイヤー状Alをワイヤーフィ
ーダーにより供給 Cr供給方法 :ブリケット状Crをバイブレー
ターにて上方より投入 Ti供給方法 :ワイヤー状Tiをワイヤーフィ
ーダーにより供給 電子銃 :出力300kwのピアス型電子
銃を使用 Al浴、Cr−Ti合金浴に投入するパワーは各々の浴
に電子ビームを照射する時間配分により制御 上記の方法により、付着量20g/m2、Cr組成15
%、Ti組成3%の蒸着Al−Cr−Ti合金めっきを
連続して安定的に製造することができ、付着量、Cr組
成、Ti組成も極めて安定していた。
ーダーにより供給 Cr供給方法 :ブリケット状Crをバイブレー
ターにて上方より投入 Ti供給方法 :ワイヤー状Tiをワイヤーフィ
ーダーにより供給 電子銃 :出力300kwのピアス型電子
銃を使用 Al浴、Cr−Ti合金浴に投入するパワーは各々の浴
に電子ビームを照射する時間配分により制御 上記の方法により、付着量20g/m2、Cr組成15
%、Ti組成3%の蒸着Al−Cr−Ti合金めっきを
連続して安定的に製造することができ、付着量、Cr組
成、Ti組成も極めて安定していた。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
連続蒸着Al−Cr−Tiめっきにおけるめっき組成お
よび付着量の安定性などの問題点を、2つの蒸発槽から
3元蒸着を可能にすることによって電子ビーム制御技術
を簡略化し、かつ、Crの昇華性による蒸発量変動の問
題を他のめっき成分であるAlもしくはTiと合金溶融
化させて、Crを含む合金浴の状態からCr蒸発を図る
ことにより解決したものである。本発明により、蒸着A
l−Cr−Ti系めっき材を安定して連続もしくは半連
続的に製造することができる。
連続蒸着Al−Cr−Tiめっきにおけるめっき組成お
よび付着量の安定性などの問題点を、2つの蒸発槽から
3元蒸着を可能にすることによって電子ビーム制御技術
を簡略化し、かつ、Crの昇華性による蒸発量変動の問
題を他のめっき成分であるAlもしくはTiと合金溶融
化させて、Crを含む合金浴の状態からCr蒸発を図る
ことにより解決したものである。本発明により、蒸着A
l−Cr−Ti系めっき材を安定して連続もしくは半連
続的に製造することができる。
【図1】本発明の製造方法を模式的に示す概略図であ
る。
る。
【図2】従来の製造方法を模式的に示す概略図である。
1 被処理材 2 Al蒸発槽 2a Al−Cr蒸発槽 3 Cr蒸発槽 3a Cr−Ti蒸発槽 4 Ti蒸発槽 5 Al原料 5a Al−Cr原料 6 Cr原料 6a Cr−Ti原料 7 Ti原料 8 電子銃 9 電子ビーム
フロントページの続き (72)発明者 綾部 東太 兵庫県加古川市金沢町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 兵庫県加古川市金沢町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 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内
Claims (2)
- 【請求項1】 電子ビームによってAl,CrおよびT
iを加熱蒸発させ、走行する被処理材に該金属蒸気を蒸
着させてAl−Cr−Ti系めっきを連続的に形成する
方法において、CrとTiをCr−Ti合金浴から一斉
に加熱蒸発させるとともに、該Cr−Ti合金浴にCr
とTiの各蒸発量に応じた量のCrとTiを連続的もし
くは間欠的に供給しつつ、該Cr−Ti合金浴中のCr
含有量を2〜85%(重量%、以下同じ)に制御するこ
とを特徴とする蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造
方法。 - 【請求項2】 電子ビームによってAl、CrおよびT
iを加熱蒸発させ、走行する被処理材に該金属蒸気を蒸
着させてAl−Cr−Ti系めっきを連続的に形成する
方法において、AlとCrをAl−Cr合金浴から一斉
に加熱蒸発させるとともに、該Al−Cr合金浴にAl
とCrの各蒸発量に応じた量のAlとCrを連続的もし
くは間欠的に供給しつつ、該Al−Cr合金浴中のCr
含有量を5〜70%に制御することを特徴とする蒸着A
l−Cr−Ti系めっき材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27294392A JPH06122964A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27294392A JPH06122964A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06122964A true JPH06122964A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17520935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27294392A Withdrawn JPH06122964A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 蒸着Al−Cr−Ti系めっき材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06122964A (ja) |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP27294392A patent/JPH06122964A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |