JPH0631465B2 - A▲l▼合金めつき金属材およびその製造法 - Google Patents

A▲l▼合金めつき金属材およびその製造法

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JPH0631465B2
JPH0631465B2 JP13716785A JP13716785A JPH0631465B2 JP H0631465 B2 JPH0631465 B2 JP H0631465B2 JP 13716785 A JP13716785 A JP 13716785A JP 13716785 A JP13716785 A JP 13716785A JP H0631465 B2 JPH0631465 B2 JP H0631465B2
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淳一 内田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、A合金めっき金属材およびその製造法、特
にA合金めっき層を設けた鋼材、チタン材、ステンレ
ス鋼材およびその製造法に関する。
(従来の技術) AもしくはA合金めっき金属材は優れた耐食性、美
麗さ、無毒性など、多くの利点を有していることは良く
知られている。しかし、このAもしくはA合金めっ
きは、水溶液からの電析が不可能なため、溶融金属浸漬
法、真空蒸着法、有機溶媒浴あるいは溶融塩電解浴によ
る電気めっき法等によって実施されている。後述するよ
うに、このうち現在では主として溶融金属浸漬法が使用
されている。しかしながら、この方法ではその対象がほ
とんどA単体のめっきであり、しかも薄めっきが困難
であり、かつ処理温度が700℃を超えるため合金層の生
成、母材への悪影響といった問題がある。
そこで近年に至り後者の溶融塩浴によるA合金の電気
めっき法が着目されている。しかし、この方法について
は従来から多くの提案があるものの、下記のごとき問題
があり、工業的規模での実用化は未だ実現されていない
のが現状である。
平滑な電着が困難であるため、めっき面は凹凸が多
く、皮膜は緻密さに欠け、また基体に達するピンホール
も多数存在する。
この傾向は特に高電流密度域において著しく、20A/dm
2以上ではデンドライト、パウダー状の電析となってめ
っきとしては不良である。高電流密度化は生産性向上の
面から、工業的規模で電気A合金めっきを行うために
は不可欠である。
特に、溶融塩浴による電気A合金めっきでは、設備コ
ストが大きくなることから、めっき槽の小型化が最重要
課題であり、高電流密度操業が不可欠である。そのため
には20A/dm2以上、望ましくは50A/dm2以上の高電流密度
においてもパウダー、デンドライトの発生しないことが
要求される。
吸湿などによるめっき浴の経時劣化に伴って長時間操
業の場合、電着性がさらに劣化する。しかし、長時間の
連続操業は前述のような高電流密度操業と共に不可欠で
ある。
チタン材、ステンレス鋼材など、酸化物皮膜が材料表
面に安定して存在する基体へのめっきは著しく困難であ
る。
(発明が解決しようとする問題点) かくして、本発明の目的は、かかる従来技術の問題点を
解決し、A合金めっき、特に溶融塩浴によるA合金
めっきを実用化できる技術の提供を目的とする。
ところで、従来より、溶融塩めっき法によるA−Mn、
−Pb、−Cr、−Sn等のA合金めっきが文献上公知であ
ったが(特公昭43-1825号、特公昭38-12821号、特開昭5
6-62986号、特公昭53-1212号、特公昭38-6870号、特公
昭46-13803号、特公昭46-29362号)、本発明者らの追試
実験結果によれば、A−Fe、−Pb、−Cr、−Sn等では
電流密度を高くすると、良好なめっき皮膜が形成されな
かった。
すなわち、これらについては実用化された例はなかった
ため、十分確認されていないというのが現状であった。
また、一部得られたA合金めっきについてもその耐食
性その他の特性はA合金が本来有するような程度をは
るかに下回っている。
しかしながら、本発明者らは、これら一連のA合金に
ついて溶融塩浴めっきを行ったところ、特にA−Mn−
Cr系合金が安定してめっきでき、得られるめっき皮膜も
満足する耐食性、密着性を有していることを知り、先に
特許出願した(特願昭60-78876号)。
そこで、本発明者らはさらにこの点について検討、実験
を重ねたところ、電析において初期の核生成を容易なら
しめるのにMnが有効であり、Mnを添加することにより、
上述のような各種合金がいずれも高電流密度で安定して
めっきできることを知り、本発明を完成した。
ここに、本発明者らの実験結果によれば、A−X−Mn
(ただし、X:PbまたはPb+Cr)とすることにより、例
えば120A/dm2という高電流密度のめっき操業が可能であ
ることが分かった。
さらに、本発明により以上のごとく安定して製造された
A合金めっき皮膜はすぐれた耐食性を示すことが明ら
かにされ、三元合金としての各合金元素の共存効果によ
りその程度も従来考えられていた各二元合金よりも耐食
性および密着性が一層改善されることが確認されたので
あった。なお、かかる合金系めっきについては溶融金属
浸漬法によって得ることは不可能に近く、むしろ溶融塩
めっきによってはじめて安定的に得ることが可能となる
ものである。
ここに、本発明の要旨とするところは、基体金属表面の
一部または全面に、A−Mn−X(ただし、XはPbまた
はPbとCrであり、Mn:1〜30重量%、X:1〜20重量
%、A:残部である)によって表される組成を有する
A合金めっきを施したことを特徴とする耐食性にすぐ
れた金属材である。
さらに、本発明の別な特徴によれば、本発明は、A−
Mn−X(ただし、XはPbまたはPbとCrであり、Mn:1〜
30重量%、X:1〜20重量%、A:残部である)によ
って表わされる組成を有するA合金皮膜を溶融塩浴を
用いた電気めっきにて金属材表面の一部または全面に形
成することを特徴とするA合金めっき金属材の製造法
である。
ここに、前記基体金属を構成する金属材は特に制限され
ず、鋼材、ステンレス鋼材、チタン材などである。ま
た、その形状としては、板材、線材、棒材などいずれの
形状でもよい。例えば、チタン棒材や自動車用高張力鋼
板のような薄鋼板にも適用される。
また、本発明における合金めっき皮膜はいわゆる溶融塩
電気めっき法によって容易に形成されるものであって、
例えば各目的金属イオンを含有するめっき浴を調整して
その中でめっき処理を行えばよい。通常は溶融塩化物浴
を使うことによって行えばよい。
かくして、本発明によれば、著しく耐食性の優れたA
合金めっき材が提供されるのであり、また高電流密度で
の安定した高速処理が可能となるA合金めっき法が提
唱されるのである。
(作用) 本発明のめっき金属材のめっき皮膜のMn含有量を1〜30
%と限定したのは、1%未満ではA−Mn−X系の溶融
塩浴による電気めっきにおいて20A/dm2以上の電流密度
でパウダー、デンドライトの生成を抑えることが困難と
なり、一方、30%を超える範囲では皮膜が硬化し、可撓
性が失われて実用性を喪失させるからである。なお、皮
膜の硬化はMn10%程度から現れ始めるので、実用上はMn
含有量は3〜8%が好ましい。また、そのようなMn含有
量でA−Mn−X系合金めっきは安定して行われる。
X、つまりPbあるいはPb+Crの合計量は本発明において
1〜20%に限定されるが、例えばXが1%未満では、A
−Mn−X合金の特色である高耐食性および高電流密度
操業性が発揮されない。一方、20%を超える範囲では皮
膜が硬化し、可撓性が失われて実用性を喪失させるから
である。実用上では2〜6%程度が好ましい。
また、Pb+Crと共析させる場合には、そのほかに皮膜の
耐食性が一層向上するが、合計量は20重量%以下に抑え
る。その場合、好ましくは2〜6%程度である。
なお、A含有量については制限されないが、加工性を
確保するためには好ましくは60重量%以上とする。
次に、本発明に係るA合金めっき皮膜の製造方法は、
好ましくは溶融塩浴を使用する電気めっきであるが、そ
の場合、使用する溶融塩浴はAを電析させるため、A
−YC(Y:アルカリ金属)の2成分、また
は多成分混合塩無水浴を用い、さらにこれに必要に応じ
て有機アミン、フッ化物、臭化物、ヨウ化物、アルカリ
土類塩などを助剤として添加してもよい。
共析成分であるMnおよびPb、さらにはCrは、MnC
、PbC、CrCなどの塩の形で浴に加え
てもよいし、Mn、Cr金属を浴中で溶解させる形態で加え
てもよい。しかし、いずれの形で加える場合にも、皮膜
中に共析させたい量に応じて浴中のMnイオン濃度、Pbイ
オン濃度(あるいはCrイオン濃度+Pbイオン濃度)はそ
れぞれ100〜5000ppm、および100〜10000ppmの範囲内で
調整する必要がある。
なお、すでに述べたように、基体金属の形態については
特に制限はなく、通常はストリップの形態であるが、特
別の場合としてボルト、ナット等の形態であってもよ
い。
めっきの開始に当たっては、処理表面を清浄にしておく
ことが重要であり、特にチタン材、ステンレス鋼材など
では表面に酸化物皮膜が安定して存在するので、めっき
皮膜の密着性向上のため、酸洗などの前処理を十分に行
っておく必要がある。
なお、電着性および耐食性をさらに一層すぐれたものと
するために予め表面にZnめっきを行ってもよい。
電気めっきにおいて、通電は平滑直流、リップル直流、
パルス直流のいずれで行ってもよい。
陽極としては、カーボン、タングステンなどの不溶性の
ものでも、A単体またはA合金といった可溶性のも
のでもよい。不溶性陽極を使用する場合は、めっき中に
浴組成が変動するため、原料塩などを適宜添加して浴組
成を可及的に一定に保持する必要がある。
溶融塩浴は、攪拌、ポンプなどにより被めっき材に対し
て0.5m/sec以上の速度で流動させることが望ましい。ま
た、溶融塩浴を流動させる代わりに被めっき材を回転、
走行させることによって移動させてもよい。特にストリ
ップ材の場合、連続走行させながらめっき処理をするこ
とが望ましい。
本発明によれば、めっき電流密度は50A/dm2以上、特に1
20A/dm2とすることが可能であるが、基体金属がボルト
などの加工成形品である場合は、つき回り性をよくする
ためには、低電流密度で時間をかけて処理することが望
ましい。
溶融塩浴と被めっき材との間に相対運動が行われない場
合、10A/dm2以上の電流密度でめっきにコゲが生じ、め
っき不良となることがあるので、注意を要する。
次に、本発明を実施例によってさらに説明するが、これ
らは単に本発明の説明のために示すのであって、これに
より不当に本発明が制限されるものではない。
実施例1 溶融塩専用のフローセル(SUS316L製)を作成し、フロ
ーチャンネル内に陽極として純度99.8%のA板を設置
し、被めっき材である0.8mm厚の冷延鋼板(JIS G3141)を
陰極として、第1表に示す条件で次の各種めっき試験お
よび得られためっき鋼板の特性試験を行った。めっき面
積は0.7dm2であった。冷延鋼板は前処理として、有機溶
剤で脱脂後、10%オルトケイ酸ナトリウム中で電解脱脂
し、更に10%HClで酸洗を行った後、100%エタノールに
浸漬し、温風乾燥を行った。
第1表 浴組成:AC−NaC−KC(AC
62mol%、NaC:20mol%、KC:18mol%) 浴温:210℃ 添加物:Mn:MnC(浴中イオン濃度50〜6000pp
m) Pb:PbC(浴中イオン濃度50〜6000ppm) 浴流速:0.6m/sec 通電量:1200 クーロン/dm2 電流密度:20〜120A/dm2 このような条件下において溶融塩浴中のMnイオン濃度お
よびPbイオン濃度を種々変えてめっき処理を行い、めっ
き皮膜中のMn、Pb濃度とパウダー発生限界電流密度との
関係を調べた。結果を第1図にグラフで示す。
図示データからも明らかなように、Mn、Pbが含有されな
いAのみのめっきでは20A/dm2以上でパウダーが発生
した。一方、Mn、Pbの添加により、パウダー発生限界電
流密度は向上するものの、Pb単独添加では20A/dm2以上
にはならず、Mn単独添加でも50A/dm2以上にはならな
い。これに対し、Mn、Pbを同時添加した場合には、パウ
ダー発生限界電流密度は飛躍的に向上し、Mn、Pbがそれ
ぞれ1重量%で、約50A/dm2となり、Mnが3〜8重量%
でPbが2〜6重量%では100A/dm2でもパウダーは発生し
なかった。また。めっき表面はMn、Pbの添加に伴って緻
密となり、その耐食性も著しく改善された。
同様にしてさらにCrCをクロムイオン濃度で50〜
6000ppm添加しためっき浴を使ってめっき処理を行った
が、同じ傾向が見られた。
次に、同一条件下で電流密度を30A/dm2としてめっきし
た、Mn量、Pb量さらにCr量を変えた各種供試材について
(めっき厚さ4μm)塩水噴霧試験および密着曲げ試験
を行い、めっき合金組成とSST裸耐食性および密着性と
の関係を調べた。結果を第2表にまとめて示す。
第2表の結果からも分かるように、A中に共析するM
n、PbおよびCrはともに皮膜を硬化させるので、共析量
(含有量)が増加するにしたがって可撓性は低下する。
このためMnは30重量%以下、Pb(+Cr)は20重量%以下で
なければ実用に供しうる皮膜は得られない。なお、Mnが
10重量%以下、Pb(+Cr)が8重量%以下の場合は、純A
の場合に比べて可撓性の低下は殆どみられなかった。
実施例2 チタン板(厚み0.6mm)を基体金属として、第3表に示
す条件でA−Mn−Pb(−Cr)合金(Mn:4〜8重量
%、Pb:5〜10重量%、Cr:0〜3重量%)の電気めっ
きを行った。めっきセルは実施例1と同じものを用い、
陽極はA陽極を使用した。Mnイオン、Pbイオン、さら
にはCrイオンは、それぞれの金属の粉末をめっき浴に添
加した後、塩化水素ガスを通して溶解することにより加
えた。基体金属の前処理は、トリクロルエタンによる蒸
気脱脂、硝フッ酸による酸洗、水洗、エタノールへの浸
漬、冷風乾燥の順で行った。
電流密度を10〜120A/dm2の範囲で変更したが、いずれも
良好な電析が得られた。また、皮膜の密着性も良好で、
密着曲げにおいても何らの剥離も見られなかった。
なお、本例による場合、最初に調製しためっき浴を連続
して1ケ月使用したが、ほとんど経時劣化はみられなか
った。
第3表 浴組成:AC−NaC (AC:60mol%、NaC:40mol%) 浴温:220℃ 添加物:Mn:粉末(浴中イオン濃度400〜1000ppm) Pb:粉末(浴中イオン濃度100〜2000ppm) Cr:粉末(浴中イオン濃度0〜500ppm) 浴流速:0.6m/sec 通電量:1200 クーロン/dm2 実施例3 SUS 304ステンレス鋼製ボルトに第4表に示す条件で、
A−Mn−Pb(+Cr)合金(Mn:4〜8重量%、Pb:5〜1
0重量%、Cr:0〜2重量%)を電気めっきした。ボル
トの寸法は胴径5.2mm、全長50mmであった。陽極には円
筒状のグラシーカーボン(内径50mm)を用い、被めっき
材のステンレス鋼製ボルトはこの中で8000rpmで回転さ
せた。また、ボルトの前処理はトリクロルエタンによる
蒸気脱脂、フッ酸水による酸洗、水洗、エタノールへの
浸漬、冷風乾燥の順で行った。
電流密度を10〜120A/dm2の範囲で変更したが、得られた
めっき層は全て外観が良好であり、密着性も良好で剥離
は全く見られなかった。
第4表 浴組成:AC−NaC−KC(AC
70mol%、NaC:20mol%、KC:10mol%) +テトラメチルアンモニウムクロリド(0.5重量%) 浴温:180℃ 添加物:Mn:MnC(浴中イオン濃度400〜1000pp
m) Pb:PbC(浴中イオン濃度1000〜2000ppm) Cr:CrC(浴中イオン濃度0〜400ppm) 浴流速:0.6m/sec 通電量:1200 クーロン/dm2 (発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明は溶融塩浴によ
るA合金めっきにおいて、パウダー、デンドライトを
発生させることなく高電流密度化を達成し、これにより
A合金めっきの実用化、工業化に大きく貢献するとと
もに、通常の溶融金属浸漬法によつAめっきに比べて
平滑かつ緻密で耐食性に優れためっき皮膜が得られ、し
かも、めっき浴の経時変化を抑えるという大きな効果を
奏するもので、その価値は大きいと言わねばならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、めっき皮膜中のMn、Pb含有量とパウダー発生
限界電流密度との関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体金属表面の一部または全面に以下によ
    って示される組成を有するA合金めっき層を設けたこ
    とを特徴とする耐食性にすぐれたA合金めっき金属
    材。 A−Mn−X(ただし、XはPbまたはPbとCrであり、M
    n:1〜30重量%、X:1〜20重量%、A:残部であ
    る)。
  2. 【請求項2】A−Mn−X(ただし、XはPbまたはPbと
    Crであり、Mn:1〜30重量%、X:1〜20重量%、A
    :残部である)で示される組成を有するA合金めっ
    き皮膜を溶融塩浴を用いた電気めっきにて金属材表面の
    一部または全面に形成することを特徴とするA合金め
    っき金属材の製造法。
JP13716785A 1985-06-24 1985-06-24 A▲l▼合金めつき金属材およびその製造法 Expired - Lifetime JPH0631465B2 (ja)

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