JPH06146013A - 耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属材及びその製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属材及びその製造方法Info
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- JPH06146013A JPH06146013A JP30549092A JP30549092A JPH06146013A JP H06146013 A JPH06146013 A JP H06146013A JP 30549092 A JP30549092 A JP 30549092A JP 30549092 A JP30549092 A JP 30549092A JP H06146013 A JPH06146013 A JP H06146013A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属基材表面に、下層にＣｒを１〜２０重量
％含有するＡｌ−Ｃｒ合金よりなる厚さ１μｍ以上の蒸
着めっき層が形成され、上層部に厚さ０．５μｍ以上の
不定形酸化物層が形成されたものである。 【効果】 上層の酸化物により下層めっきの溶出速度を
低下し、且つ下層をＡｌ−Ｃｒ合金めっき層にすること
により溶出速度を低下せしめることができ、優れた耐食
性を有する蒸着Ａｌ系めっき金属材を提供し得ることと
なった。
％含有するＡｌ−Ｃｒ合金よりなる厚さ１μｍ以上の蒸
着めっき層が形成され、上層部に厚さ０．５μｍ以上の
不定形酸化物層が形成されたものである。 【効果】 上層の酸化物により下層めっきの溶出速度を
低下し、且つ下層をＡｌ−Ｃｒ合金めっき層にすること
により溶出速度を低下せしめることができ、優れた耐食
性を有する蒸着Ａｌ系めっき金属材を提供し得ることと
なった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のマフラーや焼
却炉構成部材等の耐熱部材、家庭用電気製品、建築材料
等として有用な耐食性に優れた蒸着Ａｌめっき金属材に
関するものである。尚本発明で使用される金属材は板
状、棒状、線状、管状等形状の如何或いは種類の如何を
問うものではないが、本明細書では最も一般的な鋼板を
主体にして説明する。
却炉構成部材等の耐熱部材、家庭用電気製品、建築材料
等として有用な耐食性に優れた蒸着Ａｌめっき金属材に
関するものである。尚本発明で使用される金属材は板
状、棒状、線状、管状等形状の如何或いは種類の如何を
問うものではないが、本明細書では最も一般的な鋼板を
主体にして説明する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌめっき鋼板は耐熱性、耐候性、熱反
射性、審美性等において非常に優れたものであり、且つ
生産コストも比較的安価であるところから、前述の様な
用途を中心にして広く利用されている。しかしながらＡ
ｌは塩素イオンなどのハロゲンイオンが存在する腐食環
境下で孔食を起こし易いものであるため、Ａｌめっき層
の孔食が進行して素地鋼板まで達すると、素地鋼板の腐
食により赤錆が発生して外観を損ねる。そこで耐食性を
高めるため、例えばＡｌめっき鋼板上にクロメート皮膜
や耐食性有機皮膜を形成すること等が行われている。し
かしながらこれらの皮膜は非常に薄いものであるから、
加工時や使用時に破壊もしくは損傷し易く、十分な防食
改善効果は得られない。
射性、審美性等において非常に優れたものであり、且つ
生産コストも比較的安価であるところから、前述の様な
用途を中心にして広く利用されている。しかしながらＡ
ｌは塩素イオンなどのハロゲンイオンが存在する腐食環
境下で孔食を起こし易いものであるため、Ａｌめっき層
の孔食が進行して素地鋼板まで達すると、素地鋼板の腐
食により赤錆が発生して外観を損ねる。そこで耐食性を
高めるため、例えばＡｌめっき鋼板上にクロメート皮膜
や耐食性有機皮膜を形成すること等が行われている。し
かしながらこれらの皮膜は非常に薄いものであるから、
加工時や使用時に破壊もしくは損傷し易く、十分な防食
改善効果は得られない。
【０００３】一方、Ａｌめっき層に孔食を生じた場合で
も赤錆等が生ずることのない様に、素地鋼板として例え
ばＣｒ含有項やステンレス鋼等の耐食性鋼板を使用する
ことも提案されているが、この方法では素地鋼板自体が
高価となる。またＣｒやＳｉ等を含む耐食性鋼板に溶融
Ａｌめっき処理を施す場合は、一般にめっき前処理とし
て焼鈍−ガス還元が行われているが、これらの工程を通
じて鋼板表面にＣｒやＳｉの酸化物皮膜が形成され、溶
融Ａｌの濡れ性が悪くなってＡｌめっきが不均一になる
という問題もある。
も赤錆等が生ずることのない様に、素地鋼板として例え
ばＣｒ含有項やステンレス鋼等の耐食性鋼板を使用する
ことも提案されているが、この方法では素地鋼板自体が
高価となる。またＣｒやＳｉ等を含む耐食性鋼板に溶融
Ａｌめっき処理を施す場合は、一般にめっき前処理とし
て焼鈍−ガス還元が行われているが、これらの工程を通
じて鋼板表面にＣｒやＳｉの酸化物皮膜が形成され、溶
融Ａｌの濡れ性が悪くなってＡｌめっきが不均一になる
という問題もある。
【０００４】更に溶融めっき法によってＡｌめっきを行
なう場合は、溶融Ａｌ浴が７００℃程度の高温であるた
め、素地鋼板とＡｌめっき層の界面にＦｅ2 Ａｌ5 等の
脆弱な金属間化合物が形成され、その後の加工々程でめ
っき剥離を起こす原因になる。またこれらのＦｅ−Ａｌ
系金属間化合物は、Ａｌめっき層や素地鋼板（ステンレ
ス鋼は除く）より電気的に貴であるため、Ａｌめっき層
の孔食が該金属間化合物層にまで達した後は、ガルバニ
ック作用により素地鋼板の腐食が急速に進行するという
問題もある。
なう場合は、溶融Ａｌ浴が７００℃程度の高温であるた
め、素地鋼板とＡｌめっき層の界面にＦｅ2 Ａｌ5 等の
脆弱な金属間化合物が形成され、その後の加工々程でめ
っき剥離を起こす原因になる。またこれらのＦｅ−Ａｌ
系金属間化合物は、Ａｌめっき層や素地鋼板（ステンレ
ス鋼は除く）より電気的に貴であるため、Ａｌめっき層
の孔食が該金属間化合物層にまで達した後は、ガルバニ
ック作用により素地鋼板の腐食が急速に進行するという
問題もある。
【０００５】そこでこうした金属間化合物の生成を抑え
るため、溶融Ａｌ浴中にＳｉを１０％程度添加した溶融
Ａｌ−Ｓｉ系めっき鋼板が提案されたが、ＳｉはＡｌの
耐食性を低下させる方向に作用するため、好ましい方法
とは言えない。このように従来の溶融Ａｌめっき鋼板
は、耐食性や加工性の全ての要求を満たすものではな
い。
るため、溶融Ａｌ浴中にＳｉを１０％程度添加した溶融
Ａｌ−Ｓｉ系めっき鋼板が提案されたが、ＳｉはＡｌの
耐食性を低下させる方向に作用するため、好ましい方法
とは言えない。このように従来の溶融Ａｌめっき鋼板
は、耐食性や加工性の全ての要求を満たすものではな
い。
【０００６】また最近、蒸着法によって鋼板表面にＡｌ
もしくはＡｌ合金めっきを行なう方法が開発され、この
方法であればめっき層と素地鋼板の境界部にＡｌ−Ｆｅ
系金属間化合物が生成する現象は抑えられるが、前述の
様な腐食環境下の耐食性については、溶融Ａｌめっきの
場合と同様に満足し得るものとは言えない。
もしくはＡｌ合金めっきを行なう方法が開発され、この
方法であればめっき層と素地鋼板の境界部にＡｌ−Ｆｅ
系金属間化合物が生成する現象は抑えられるが、前述の
様な腐食環境下の耐食性については、溶融Ａｌめっきの
場合と同様に満足し得るものとは言えない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】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、素材金属の種類に
はまったく制限されず、しかも腐食環境下においても優
れた耐食性を発揮し得る様な蒸着Ａｌ系めっき金属材を
提供しようとするものである。
情に着目してなされたものであって、素材金属の種類に
はまったく制限されず、しかも腐食環境下においても優
れた耐食性を発揮し得る様な蒸着Ａｌ系めっき金属材を
提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成すること
のできた本発明に係る蒸着Ａｌ系めっき金属材の構成
は、金属表面に、下層としてＣｒを１〜２０重量％含有
するＡｌ−Ｃｒ合金よりなる蒸着めっき層が形成され、
上層部に厚さが０．５μｍ以上の不定形酸化物層が形成
されたものであるところに要旨を有するものである。
のできた本発明に係る蒸着Ａｌ系めっき金属材の構成
は、金属表面に、下層としてＣｒを１〜２０重量％含有
するＡｌ−Ｃｒ合金よりなる蒸着めっき層が形成され、
上層部に厚さが０．５μｍ以上の不定形酸化物層が形成
されたものであるところに要旨を有するものである。
【０００９】
【作用】本発明者らは、鋼板の耐食性の付与方法として
かねてより真空蒸着法によって鋼板上に酸化物系セラミ
ックス層を形成する技術について研究を行っており、こ
うした研究の結果、下層めっき層にＡｌまたはＡｌ合金
よりなる蒸着めっき層が形成され、上層部に厚さが０．
１μｍ以上の酸化物系セラミックスを被覆しためっき鋼
板は耐食性に優れていることを見出し、先に特許出願を
行った（特開平４−１９３９６８号公報）。
かねてより真空蒸着法によって鋼板上に酸化物系セラミ
ックス層を形成する技術について研究を行っており、こ
うした研究の結果、下層めっき層にＡｌまたはＡｌ合金
よりなる蒸着めっき層が形成され、上層部に厚さが０．
１μｍ以上の酸化物系セラミックスを被覆しためっき鋼
板は耐食性に優れていることを見出し、先に特許出願を
行った（特開平４−１９３９６８号公報）。
【００１０】本発明者等は、更に研究を進めた結果、下
層の蒸着めっき層としてある特定の組成範囲からなるＡ
ｌ−Ｃｒ合金めっき層を有する場合、特に耐食性に優れ
ることを見出し、本発明に至った。
層の蒸着めっき層としてある特定の組成範囲からなるＡ
ｌ−Ｃｒ合金めっき層を有する場合、特に耐食性に優れ
ることを見出し、本発明に至った。
【００１１】素地に鋼板を用いる場合、塩水環境下で鋼
板に対し犠牲防食能を有する金属としてはＡｌがある。
真空蒸着法によって上層に本発明の不定形酸化物層を蒸
着した場合、該酸化物層のピンホールあるいはクラック
を皆無にすることは実質的に不可能である。そのため、
該酸化物層のミクロな欠陥を通じて下層のＡｌめっき層
に塩水が到達した場合、下層のＡｌめっきの腐食が起こ
る。下層のＡｌめっき層の腐食によって生じるＡｌ（Ｏ
Ｈ）3 を主成分とする白錆が上層の酸化物層表面のミク
ロな欠陥部に露呈され、表面外観の低下につながるため
好ましくない。さらに、腐食が進行することにより上層
の酸化物層表面のミクロな欠陥部からの下層Ａｌの溶出
が起こり、基盤の赤錆発生に至る。そこで下層めっきの
耐食性を向上させることによって、長期間の耐食性を維
持するために下層をＡｌ系合金層にすることを検討した
結果、ある組成範囲のＡｌ−Ｃｒ合金めっきを有する場
合は特に優れた耐食性を有することを見出した。
板に対し犠牲防食能を有する金属としてはＡｌがある。
真空蒸着法によって上層に本発明の不定形酸化物層を蒸
着した場合、該酸化物層のピンホールあるいはクラック
を皆無にすることは実質的に不可能である。そのため、
該酸化物層のミクロな欠陥を通じて下層のＡｌめっき層
に塩水が到達した場合、下層のＡｌめっきの腐食が起こ
る。下層のＡｌめっき層の腐食によって生じるＡｌ（Ｏ
Ｈ）3 を主成分とする白錆が上層の酸化物層表面のミク
ロな欠陥部に露呈され、表面外観の低下につながるため
好ましくない。さらに、腐食が進行することにより上層
の酸化物層表面のミクロな欠陥部からの下層Ａｌの溶出
が起こり、基盤の赤錆発生に至る。そこで下層めっきの
耐食性を向上させることによって、長期間の耐食性を維
持するために下層をＡｌ系合金層にすることを検討した
結果、ある組成範囲のＡｌ−Ｃｒ合金めっきを有する場
合は特に優れた耐食性を有することを見出した。
【００１２】Ａｌ−Ｃｒ合金属中のＣｒ含有率は１〜２
０％（重量％、以下同じ）であれば、下層にＡｌめっき
を用いた場合を上回る良好な耐食性を示し、白錆および
赤錆が抑制される。Ａｌ−Ｃｒめっき層中のＣｒ含有率
に関しては、Ａｌ−Ｃｒ金属間化合物を生成させてＡｌ
−Ｃｒ層自身の腐食速度を抑えるためには、Ｃｒの含有
率は１％以上であることが必要となる。Ｃｒが１％未満
ではめっき層中へＣｒ添加効果が顕著に現れず、純Ａｌ
めっきとほぼ同じレベルの腐食速度となってしまうた
め、上層の酸化物層のミクロな欠陥を通しての腐食を十
分に抑制できない。一方Ｃｒ含有率が２０％を越えると
めっき層自身の耐食性は向上するが、鋼板に対する犠牲
防食能がなくなってしまうため、鋼板まで至る様な深い
キズ等が生じると鋼板の腐食による赤錆が発生し易くな
って好ましくない。よってＡｌ−Ｃｒめっき層中の含有
率は、白錆発生の抑制と鋼板に対する充分な犠牲防食作
用を同時に満足するために１〜２０％であることが望ま
しい。より好ましくは、Ｃｒの含有率は５〜１５％であ
る。
０％（重量％、以下同じ）であれば、下層にＡｌめっき
を用いた場合を上回る良好な耐食性を示し、白錆および
赤錆が抑制される。Ａｌ−Ｃｒめっき層中のＣｒ含有率
に関しては、Ａｌ−Ｃｒ金属間化合物を生成させてＡｌ
−Ｃｒ層自身の腐食速度を抑えるためには、Ｃｒの含有
率は１％以上であることが必要となる。Ｃｒが１％未満
ではめっき層中へＣｒ添加効果が顕著に現れず、純Ａｌ
めっきとほぼ同じレベルの腐食速度となってしまうた
め、上層の酸化物層のミクロな欠陥を通しての腐食を十
分に抑制できない。一方Ｃｒ含有率が２０％を越えると
めっき層自身の耐食性は向上するが、鋼板に対する犠牲
防食能がなくなってしまうため、鋼板まで至る様な深い
キズ等が生じると鋼板の腐食による赤錆が発生し易くな
って好ましくない。よってＡｌ−Ｃｒめっき層中の含有
率は、白錆発生の抑制と鋼板に対する充分な犠牲防食作
用を同時に満足するために１〜２０％であることが望ま
しい。より好ましくは、Ｃｒの含有率は５〜１５％であ
る。
【００１３】上層の不定形酸化物層の種類としては、特
に限定されないが、酸化物の中でも腐食され易いものあ
るいは水分と反応して水酸化物やオキシ水酸化物になり
易いものは、耐食性に劣るため好ましくない。これらを
考慮して、酸化物としては、Ｓｉ系酸化物、Ａｌ系酸化
物、Ｔｉ系酸化物、Ｍｏ系酸化物、Ｎｉ系酸化物、Ｃｒ
系酸化物、Ｗ系酸化物、Ｚｎ系酸化物、Ｚｒ系酸化物等
が好ましい。これらは単独で使用し得るほか、２種以上
の複合酸化物または多層酸化物として併用することもで
きる。
に限定されないが、酸化物の中でも腐食され易いものあ
るいは水分と反応して水酸化物やオキシ水酸化物になり
易いものは、耐食性に劣るため好ましくない。これらを
考慮して、酸化物としては、Ｓｉ系酸化物、Ａｌ系酸化
物、Ｔｉ系酸化物、Ｍｏ系酸化物、Ｎｉ系酸化物、Ｃｒ
系酸化物、Ｗ系酸化物、Ｚｎ系酸化物、Ｚｒ系酸化物等
が好ましい。これらは単独で使用し得るほか、２種以上
の複合酸化物または多層酸化物として併用することもで
きる。
【００１４】中でもＳｉ系酸化物は上記の酸化物の中
で、Ｗ系酸化物、Ｍｏ系酸化物とともに蒸発速度が大き
いため、一定付着量を得るために被めっき材速度を大き
くすることができ、原料に投入する電子銃出力を小さく
することができるなど生産性に優れる。また、Ｗ系酸化
物、Ｍｏ系酸化物よりもアルカリに対する耐久性に優れ
るので特に好ましいものとして推奨される。
で、Ｗ系酸化物、Ｍｏ系酸化物とともに蒸発速度が大き
いため、一定付着量を得るために被めっき材速度を大き
くすることができ、原料に投入する電子銃出力を小さく
することができるなど生産性に優れる。また、Ｗ系酸化
物、Ｍｏ系酸化物よりもアルカリに対する耐久性に優れ
るので特に好ましいものとして推奨される。
【００１５】該酸化物による下層Ａｌ−Ｃｒ合金めっき
の耐食性保護効果を有効に発揮させるためには、該酸化
物層の膜厚を０．５μｍ以上にしなければならない。こ
れより薄いとその下層部を十分に覆うことができず、表
面保護層もしくはバリアー層としての作用が有効に発揮
されない。
の耐食性保護効果を有効に発揮させるためには、該酸化
物層の膜厚を０．５μｍ以上にしなければならない。こ
れより薄いとその下層部を十分に覆うことができず、表
面保護層もしくはバリアー層としての作用が有効に発揮
されない。
【００１６】該酸化物層をＸ線回折により結晶構造同定
を行った結果、非晶質の酸化物層と認められるものを上
層に付与する方が、ミクロ欠陥が減少するので下層に対
する保護効果が大きいことが判明した。従って本発明に
おいては上層に不定形酸化物層を形成することとした。
を行った結果、非晶質の酸化物層と認められるものを上
層に付与する方が、ミクロ欠陥が減少するので下層に対
する保護効果が大きいことが判明した。従って本発明に
おいては上層に不定形酸化物層を形成することとした。
【００１７】該酸化物層の膜厚の上限は特に限定されな
いが、厚くなり過ぎるとめっき層全体の塑性変形能が低
下してプレス加工等の際にめっき層が亀裂やパウダリン
グ現象を起こす恐れが出てくるので、膜厚は２０μｍ以
下、より好ましくは１０μｍ以下に抑えるのがよい。
いが、厚くなり過ぎるとめっき層全体の塑性変形能が低
下してプレス加工等の際にめっき層が亀裂やパウダリン
グ現象を起こす恐れが出てくるので、膜厚は２０μｍ以
下、より好ましくは１０μｍ以下に抑えるのがよい。
【００１８】本発明のめっき材は、複層であることから
下層の所定Ｃｒ組成を有するＡｌ−Ｃｒ合金めっき層が
めっき層自身の腐食速度を低下させ、また素地鋼板に対
する犠牲防食能によって素地金属板の腐食速度を低下さ
せ、さらに上層の不定形酸化物層によって下層めっき層
の溶出速度を低下させるという、上層と下層の複合効果
によって優れた耐食性が達成される。
下層の所定Ｃｒ組成を有するＡｌ−Ｃｒ合金めっき層が
めっき層自身の腐食速度を低下させ、また素地鋼板に対
する犠牲防食能によって素地金属板の腐食速度を低下さ
せ、さらに上層の不定形酸化物層によって下層めっき層
の溶出速度を低下させるという、上層と下層の複合効果
によって優れた耐食性が達成される。
【００１９】上記酸化物層に対し、下層部として形成さ
れるＡｌ−Ｃｒ合金よりなる蒸着めっき層の構成材は前
述の通りであり、本発明における蒸着Ａｌ系めっき層は
上記上層と下層の２層構造からなるものであってもよい
が、該上層と下層の間に、中間層として酸化物とＡｌま
たはＡｌ合金との反応物層を形成すれば、層間接着性が
高められて加工時におけるめっき層の層間剥離が防止さ
れるので好ましい。尚この中間層は非常に薄いため耐食
性に何等影響するものではない。
れるＡｌ−Ｃｒ合金よりなる蒸着めっき層の構成材は前
述の通りであり、本発明における蒸着Ａｌ系めっき層は
上記上層と下層の２層構造からなるものであってもよい
が、該上層と下層の間に、中間層として酸化物とＡｌま
たはＡｌ合金との反応物層を形成すれば、層間接着性が
高められて加工時におけるめっき層の層間剥離が防止さ
れるので好ましい。尚この中間層は非常に薄いため耐食
性に何等影響するものではない。
【００２０】尚下層Ａｌ−Ｃｒめっき層および必要によ
り形成される中間層の膜厚は特に限定されないが、耐食
性Ａｌ系めっき金属材としての機能を十分に発揮させる
には、犠牲防食作用を含めた耐食効果と加工性及び製造
コスト等を総合的に考慮して最も一般的なのは１〜１５
μｍの範囲である。尚上記の様な要件を満たす本発明の
Ａｌ系めっき金属材の形成方法は特に限定されないが、
代表的な方法として以下に実施例図面を挙げて説明す
る。
り形成される中間層の膜厚は特に限定されないが、耐食
性Ａｌ系めっき金属材としての機能を十分に発揮させる
には、犠牲防食作用を含めた耐食効果と加工性及び製造
コスト等を総合的に考慮して最も一般的なのは１〜１５
μｍの範囲である。尚上記の様な要件を満たす本発明の
Ａｌ系めっき金属材の形成方法は特に限定されないが、
代表的な方法として以下に実施例図面を挙げて説明す
る。
【００２１】即ち本発明のめっきを作製する方法として
は、予め表面の清浄化された被めっき金属材を１０0 Ｐ
ａ以下の真空度を有する真空装置内へ導入し、図１に示
すようにるつぼ内（７ａ，７ｂ，７ｃ）に各々酸化物原
料（８ｃ），Ａｌ（８ｂ），Ｃｒ（８ａ）を装入し、こ
れらを電子ビーム等により加熱蒸発することによって鋼
板表面にめっきを施す方法が挙げられる。
は、予め表面の清浄化された被めっき金属材を１０0 Ｐ
ａ以下の真空度を有する真空装置内へ導入し、図１に示
すようにるつぼ内（７ａ，７ｂ，７ｃ）に各々酸化物原
料（８ｃ），Ａｌ（８ｂ），Ｃｒ（８ａ）を装入し、こ
れらを電子ビーム等により加熱蒸発することによって鋼
板表面にめっきを施す方法が挙げられる。
【００２２】しかし、Ｃｒを単独で蒸発させることは、
Ｃｒが昇華性材料であることからＣｒが蒸発するにつれ
て蒸発面積が変動したり、その結果として電子ビーム入
射角度が変化するため蒸気の発生量に変動が生じ、Ｃｒ
のめっき付着量が均一でなくなるため連続生産時には品
質の安定性において問題がある。また図１のように３つ
のるつぼに電子ビームをジャンプさせながら各々の原料
の蒸発量を制御すると、電子ビームの走査技術が繁雑に
なる。
Ｃｒが昇華性材料であることからＣｒが蒸発するにつれ
て蒸発面積が変動したり、その結果として電子ビーム入
射角度が変化するため蒸気の発生量に変動が生じ、Ｃｒ
のめっき付着量が均一でなくなるため連続生産時には品
質の安定性において問題がある。また図１のように３つ
のるつぼに電子ビームをジャンプさせながら各々の原料
の蒸発量を制御すると、電子ビームの走査技術が繁雑に
なる。
【００２３】そこで本発明者らは、Ｃｒを溶湯金属から
蒸発させ、２つのるつぼから本発明のめっき材を製造す
る方法を考え出した。その方法は、図２に示すようにる
つぼ（７ｄ）内にＡｌとＣｒを装入し、これらの表面を
電子線で加熱することによりＡｌ−Ｃｒ合金浴（８ｄ）
にした上で合金浴から各々の金属蒸気を同時に蒸発させ
る方法である。この方法では原料の状態が浴であるた
め、蒸発面は基板に対して常に平行な面で維持されるの
でＡｌのみならずＣｒのめっき付着量の均一性に優れ
る。またるつぼが２つであるために電子ビームの走査技
術が３つのるつぼの場合に比べて簡単容易という製造上
の大きな利点がある。
蒸発させ、２つのるつぼから本発明のめっき材を製造す
る方法を考え出した。その方法は、図２に示すようにる
つぼ（７ｄ）内にＡｌとＣｒを装入し、これらの表面を
電子線で加熱することによりＡｌ−Ｃｒ合金浴（８ｄ）
にした上で合金浴から各々の金属蒸気を同時に蒸発させ
る方法である。この方法では原料の状態が浴であるた
め、蒸発面は基板に対して常に平行な面で維持されるの
でＡｌのみならずＣｒのめっき付着量の均一性に優れ
る。またるつぼが２つであるために電子ビームの走査技
術が３つのるつぼの場合に比べて簡単容易という製造上
の大きな利点がある。
【００２４】なお原料を加熱させる方法としては、高エ
ネルギーの電子ビームを使用することが生産性の観点か
ら望ましい。酸化物とＡｌ−Ｃｒ合金浴を各々のるつぼ
内に入れ、それぞれの表面を電子ビームで加熱し、この
電子ビームの出力をコントロールすることにより可能で
ある。また一つのるつぼに予め合金化させたＡｌ−Ｃｒ
の合金を加熱させたものは、ＡｌとＣｒの真空下におけ
る蒸気圧の差が異なるために合金浴組成とめっき組成は
一致せず、必ずめっき層中のＣｒ含有率は、合金浴中の
Ｃｒ含有率より小さくなる。しかし合金浴組成が決まれ
ばめっき組成は一義的に決まるものであり、合金浴組成
を常に一定になるようにコントロールすれば本発明で規
定したＣｒ含有率の組成のＡｌ−Ｃｒ合金めっきを安定
して得ることができる。
ネルギーの電子ビームを使用することが生産性の観点か
ら望ましい。酸化物とＡｌ−Ｃｒ合金浴を各々のるつぼ
内に入れ、それぞれの表面を電子ビームで加熱し、この
電子ビームの出力をコントロールすることにより可能で
ある。また一つのるつぼに予め合金化させたＡｌ−Ｃｒ
の合金を加熱させたものは、ＡｌとＣｒの真空下におけ
る蒸気圧の差が異なるために合金浴組成とめっき組成は
一致せず、必ずめっき層中のＣｒ含有率は、合金浴中の
Ｃｒ含有率より小さくなる。しかし合金浴組成が決まれ
ばめっき組成は一義的に決まるものであり、合金浴組成
を常に一定になるようにコントロールすれば本発明で規
定したＣｒ含有率の組成のＡｌ−Ｃｒ合金めっきを安定
して得ることができる。
【００２５】上記では蒸着めっ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いわゆる
イオンプ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はなく、めっき
層を形成する結晶粒が微細となって、ピンホール低減効
果も増進させるので耐食性の点で好ましい。
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いわゆる
イオンプ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はなく、めっき
層を形成する結晶粒が微細となって、ピンホール低減効
果も増進させるので耐食性の点で好ましい。
【００２６】本発明の素地金属となる対象としては、何
等限定されるものではなく、軟鋼，ステンレス，Ａｌ，
Ａｌ合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金，Ｔｉ，Ｔｉ合金等が挙げら
れる。また、素地金属の形状も、板状，波板状，棒状，
管状など何等制限はない。
等限定されるものではなく、軟鋼，ステンレス，Ａｌ，
Ａｌ合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金，Ｔｉ，Ｔｉ合金等が挙げら
れる。また、素地金属の形状も、板状，波板状，棒状，
管状など何等制限はない。
【００２７】以下、めっき基材としては、鋼板を代表例
として取りあげた実施例を用いて本発明を説明するが、
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含される。
として取りあげた実施例を用いて本発明を説明するが、
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含される。
【００２８】
【実施例】Ａｌキルド鋼板をアルカリ溶液中で電解脱脂
後、水洗、乾燥させたものを被めっき材として、所定の
真空度に保持した図２で示す真空チャンバー内に導入す
るとともに、２つのるつぼにそれぞれＳｉＯ2 原料ある
いはＡｌ−Ｃｒ合金を入れて電子ビームによる加熱蒸発
を行ない、素地金属上にめっきを施した。ＳｉＯ2およ
びＡｌ−Ｃｒ合金浴のそれぞれに投入する電子線出力を
コントロールすることおよびＡｌ−Ｃｒ合金浴組成を調
整することによって、上層および下層付着量およびＣｒ
含有率を変化させた。めっき条件を以下に示す。
後、水洗、乾燥させたものを被めっき材として、所定の
真空度に保持した図２で示す真空チャンバー内に導入す
るとともに、２つのるつぼにそれぞれＳｉＯ2 原料ある
いはＡｌ−Ｃｒ合金を入れて電子ビームによる加熱蒸発
を行ない、素地金属上にめっきを施した。ＳｉＯ2およ
びＡｌ−Ｃｒ合金浴のそれぞれに投入する電子線出力を
コントロールすることおよびＡｌ−Ｃｒ合金浴組成を調
整することによって、上層および下層付着量およびＣｒ
含有率を変化させた。めっき条件を以下に示す。
【００２９】蒸発槽Ａ（図２中の７ｄに相当）：アルミ
ナ系セラミックス蒸発槽 蒸発槽Ｂ（図２中７ｃに相当）：グラファイト系蒸発槽 蒸発原料Ａ（図２中の８ｄに相当）：Ａｌ−Ｃｒ合金
（Ｃｒ：０〜７０％） 蒸発原料Ｂ（図２中の８ｃに相当）：ＳｉＯ2 、純度９
９％ 蒸発原料の加熱蒸発源：ピアス型電子銃（最大出力３０
０ｋＷ） 電子線の走査方法等：磁場による電子線の変更、蒸発原
料表面の走査（スキャニング）および蒸発槽間のジャン
ピング 蒸着室真空度：１×１０-2〜５×１０-2Ｐａ
ナ系セラミックス蒸発槽 蒸発槽Ｂ（図２中７ｃに相当）：グラファイト系蒸発槽 蒸発原料Ａ（図２中の８ｄに相当）：Ａｌ−Ｃｒ合金
（Ｃｒ：０〜７０％） 蒸発原料Ｂ（図２中の８ｃに相当）：ＳｉＯ2 、純度９
９％ 蒸発原料の加熱蒸発源：ピアス型電子銃（最大出力３０
０ｋＷ） 電子線の走査方法等：磁場による電子線の変更、蒸発原
料表面の走査（スキャニング）および蒸発槽間のジャン
ピング 蒸着室真空度：１×１０-2〜５×１０-2Ｐａ
【００３０】（１）耐食性試験 上記方法によって作製したＳｉＯx ／Ａｌ−Ｃｒ合金複
層めっきの平板部の耐食性をＪＩＳＺ２３７１に示され
る５％塩水噴霧試験に供し、上層酸化物膜のミクロな欠
陥を通しての最下層Ａｌ−Ｃｒ合金めっきの腐食による
１％白錆発生時間及び鋼板の腐食による１％赤錆時間に
よって評価した。評価基準は以下の通りである。 ＜耐白錆性＞ ◎非常に優れる：３００時間以上で白錆発生 ○優れる：１０１〜３００時間で白錆発生 △やや劣る：５１〜１００時間で白錆発生 ×劣る：５０時間以内に白錆発生 ＜耐赤錆性＞ ◎非常に優れる：３０００時間超で赤錆発生 ○優れる：１００１〜３０００時間で赤錆発生 △やや劣る：５０１〜１０００時間で赤錆発生 ×劣る：５００時間以内に赤錆発生 表１に、本発明のめっき材の耐食性評価試験結果を示
す。
層めっきの平板部の耐食性をＪＩＳＺ２３７１に示され
る５％塩水噴霧試験に供し、上層酸化物膜のミクロな欠
陥を通しての最下層Ａｌ−Ｃｒ合金めっきの腐食による
１％白錆発生時間及び鋼板の腐食による１％赤錆時間に
よって評価した。評価基準は以下の通りである。 ＜耐白錆性＞ ◎非常に優れる：３００時間以上で白錆発生 ○優れる：１０１〜３００時間で白錆発生 △やや劣る：５１〜１００時間で白錆発生 ×劣る：５０時間以内に白錆発生 ＜耐赤錆性＞ ◎非常に優れる：３０００時間超で赤錆発生 ○優れる：１００１〜３０００時間で赤錆発生 △やや劣る：５０１〜１０００時間で赤錆発生 ×劣る：５００時間以内に赤錆発生 表１に、本発明のめっき材の耐食性評価試験結果を示
す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示されるように、本発明の規定用件
を満足する実施例（Ｎo.１〜１０）においては優れた耐
白錆性と耐赤錆性を兼備しているのに対し、上記規定要
件のいずれかに欠ける比較例では耐白錆性及び耐赤錆性
の両方もしくはいずれか一方に欠けることが分かる。例
えばＮo.１１〜１３は上層酸化物の被覆量が少ななすぎ
る例であり、耐白錆性に劣っている。Ｎo.１４〜１５は
下層Ａｌ−Ｃｒめっき層のＣｒ含有率が高すぎる例であ
り、やはり耐白錆性に劣っている。Ｎo.１６〜１７は下
層Ａｌ−Ｃｒめっき層の被覆量が少なすぎる例であり、
耐白錆性及び耐赤錆性の両方に劣っている。Ｎo.１８〜
２１は下層を純Ａｌめっきとして例であり耐白錆性と耐
赤錆性の両方に劣っている。
を満足する実施例（Ｎo.１〜１０）においては優れた耐
白錆性と耐赤錆性を兼備しているのに対し、上記規定要
件のいずれかに欠ける比較例では耐白錆性及び耐赤錆性
の両方もしくはいずれか一方に欠けることが分かる。例
えばＮo.１１〜１３は上層酸化物の被覆量が少ななすぎ
る例であり、耐白錆性に劣っている。Ｎo.１４〜１５は
下層Ａｌ−Ｃｒめっき層のＣｒ含有率が高すぎる例であ
り、やはり耐白錆性に劣っている。Ｎo.１６〜１７は下
層Ａｌ−Ｃｒめっき層の被覆量が少なすぎる例であり、
耐白錆性及び耐赤錆性の両方に劣っている。Ｎo.１８〜
２１は下層を純Ａｌめっきとして例であり耐白錆性と耐
赤錆性の両方に劣っている。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、上層の酸化物により下層めっきの溶出速度を低下せ
しめ、且つ下層をＡｌ−Ｃｒ合金めっき層にすることに
より優れた耐食性を有する蒸着Ａｌ系めっき金属材を提
供し得ることとなった。
で、上層の酸化物により下層めっきの溶出速度を低下せ
しめ、且つ下層をＡｌ−Ｃｒ合金めっき層にすることに
より優れた耐食性を有する蒸着Ａｌ系めっき金属材を提
供し得ることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる蒸着法の一例を示す概略断面説
明図である。
明図である。
【図２】本発明の実施例で採用した蒸着法を示す概略断
面説明図である。
面説明図である。
１ 蒸着室 ２ 帯鋼 ３ サポートロール ４ 真空排気口 ５ 電子銃 ６ 電子線 ７ａ アルミナ系酸化物製るつぼ ７ｂ アルミナ系酸化物製るつぼ ７ｃ グラファイトるつぼ ７ｄ アルミナ系酸化物製るつぼ ８ａ Ｃｒ ８ｂ Ａｌ ８ｃ ＳｉＯ2 ８ｄ Ａｌ−Ｃｒ合金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒賀 邦康 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 川福 純司 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 (4)
- 【請求項１】 金属基材表面に、下層としてＣｒを１〜
２０重量％含有するＡｌ−Ｃｒ合金よりなる厚さ１μｍ
以上の蒸着めっき層が形成され、上層部に厚さ０．５μ
ｍ以上の不定形酸化物層が形成されたものであることを
特徴とする耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属
材。 - 【請求項２】 下層と上層の間に、中間層としてＡｌ−
Ｃｒ合金と不定形酸化物の混合物層もしくは反応層が形
成されている請求項１に記載の積層型蒸着Ａｌ系めっき
金属材。 - 【請求項３】 上層の不定形酸化物層がＳｉ系酸化物層
である請求項１または２に記載の積層型蒸着Ａｌ系めっ
き金属材。 - 【請求項４】 真空室に導入した被処理金属材に対し、
めっき層の下層部としてＡｌ−Ｃｒの合金浴からＡｌ−
Ｃｒ混合蒸気を蒸着させ、引き続き上層部としてシリカ
原料よりＳｉ酸化物蒸気を蒸着させることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の積層型蒸着Ａｌめっき
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30549092A JPH06146013A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30549092A JPH06146013A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06146013A true JPH06146013A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=17945791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30549092A Withdrawn JPH06146013A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐食性に優れた積層型蒸着Ａｌ系めっき金属材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06146013A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006096127A1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Sandvik Intellectual Property Ab | Non-stick metal product coated by pvd with a hydrophobic metal oxide. |
| JP2022083439A (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-03 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート | 金属コーティング方法、それにより形成されたコーティング層を含む金属部材及び燃料電池分離板 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30549092A patent/JPH06146013A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006096127A1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Sandvik Intellectual Property Ab | Non-stick metal product coated by pvd with a hydrophobic metal oxide. |
| JP2022083439A (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-03 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート | 金属コーティング方法、それにより形成されたコーティング層を含む金属部材及び燃料電池分離板 |
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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: 20000201 |