JPS5817252B2 - 高耐食性合金メッキ鉄鋼製品 - Google Patents

高耐食性合金メッキ鉄鋼製品

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JPS5817252B2
JPS5817252B2 JP8765977A JP8765977A JPS5817252B2 JP S5817252 B2 JPS5817252 B2 JP S5817252B2 JP 8765977 A JP8765977 A JP 8765977A JP 8765977 A JP8765977 A JP 8765977A JP S5817252 B2 JPS5817252 B2 JP S5817252B2
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JP
Japan
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plating
corrosion resistance
alloy
bath
plated steel
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JP8765977A
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JPS5421924A (en
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浦井正章
宮城正雄
真鍋伸一
西本英敏
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融Zn−A1合金メッキ鉄鋼製品において
、SnおよびTiを複合添加するこ、とにより従来の溶
融Z n−A1合金メッキの耐食性を更に同上せしめた
高耐食性溶融Zn−Al−8n−Ti合金メッキ鉄鋼製
品に関する。
一般に、鉄鋼素材の表面に溶融Znメッキを施す場合、
溶融浴中には浴面の酸化防止、浴の流動性の改善、さら
には溶融Znと素地鉄との反応によって生成する硬くて
脆いZn−Fe合金層の発達抑制等の目的で、通常0.
2〜0,3係のAlが添加される。
これによって、Zn−Fe合金層の発達を防止し、メッ
キ製品の加工性がすぐれ、また表面のZnが犠牲的陽極
となって、たとえばメッキ層にピンホール等が存在して
も鉄鋼素地を保護する等の利点を有するが、工業地帯、
海岸地帯などの各種環境下での耐食性は溶融Alメッキ
製品より劣ることは周知のところである。
一方、溶融Alメッキでは、溶融Al浴は約650〜7
00℃の高温に加熱され、溶融Alと素地鉄との激しい
反応によってAlメッキ層と素地鉄との間に硬くて脆い
AJ?−Fe合金層が生成し、メッキ製品の加工性が著
しく劣化するので、このようなAl−Fe合金層の発達
を抑制するため通常約3〜10係のSiあるいは約1%
以下のBe等が添加される。
このようにして得られる溶融Alメッキ製品は、一般に
前述の溶融Znメッキよりも耐食性、耐熱性にすぐれる
が、表面A1層にピンホールなどが存在すると、ピンホ
ールから素地鉄の発錆を招き、却って溶融Znメッキ製
品よりも耐食性が劣化する傾向を伴い、また上記のよう
にメッキ浴へSi、Be等を添加することによりAl−
Fe合金層の発達を抑制しているもの\未だ十分ではな
く、曲げ、絞りなどの加工時にメッキ層の剥離を生じ易
い欠点を有している。
そこで、溶融Znメッキと溶融Alメッキのそれぞれの
欠点を除き、両者の長所を相互に生かす方法として、溶
融Z n−A 1合金メツキ法(特公昭46−7161
号、特公昭46−4045号、英国特許1127407
号、特開昭50−133933号、特開昭50−133
934号、特開昭50−133935号)が提案されて
いる。
上記各Z n−A13合金メッキ法のうち、前2者はメ
ッキ浴の組成がA125係以上を含むZnであるため、
浴温は525℃以上の高温となり、素地鉄とメッキ層の
間に硬くて脆いZ n −A 1−Fe合金層が生成し
、メッキ製品の加工性が著しく損なわれるほか、メッキ
時の浴中のAlの酸化を防止すべく雰囲気を水素リッチ
にする必要があり、コスト上昇を招くなどの欠点がある
。
また前記英国特許の方法では、従来のZnメッキまたは
Alメッキよりも耐食性にすぐれてはいるもの5、未だ
十分とは言えない。
更に、後3者については、主として塗装性の改善を目的
とするもので、そのためにCa、Ti、Be、Cu等を
微量添加し、メッキ膨れの防止を図り、塗装性を向上さ
せてはいるが、耐食性についてはなお十分とは言い難い
。
このほか、Z n −A 1合金メツキ法と類似の方法
として溶融Alメッキ後の表面にZnメッキを施す方法
(特公昭45−37641号)が提案されているが、か
かる2段階のメッキ操作では、作業効率が非常に悪く、
コストも著しく高くなる。
本発明者等は、このような実情に鑑み、かねてより、溶
融Z n −A 1合金メッキの耐食性の改善に関し鋭
意研究を重ね、先に、AlおよびSnを一定量含む溶融
Zn−Al−8n合金メッキ鉄鋼製品(特開昭51−1
36533号)並びにAlおよびTiを一定量含む溶融
Zn−”Al−Ti合金メッキ鉄鋼製品(特開昭51−
13’6530号)を提供したが、その後戻に研究を続
けた結果、Alを一定量含むZn Al浴にSnおよ
びTiをそれぞれ一定量配合することにより、耐食性を
更に一段と高め得ることを見出した。
本発明はこの知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は、Al約2〜20チ、Sn約0.0
1〜3.5係、Ti約0.001〜0.1係、残部Zn
から成る溶融Z n−Al−8n−T i合金メッキ浴
によって溶融メッキした鉄鋼製品を提供するものであり
、特定量のSnおよびTiをZ n −A l浴に複、
合添加したことにより、その耐食性を飛躍的に改善した
ものである。
以下、本発明の溶融合金メッキ浴の成分組成について説
明する。
Alは主としてZnの耐食性を補強し、カリFe−・Z
n合金層の生成を抑制する機能を有し、約2%未満では
、これら機能を発揮させるに十分でない。
しかし、約20係を越えると、メッキ浴温を高くしなけ
ればならず、そのため後述のSiの添加によっても硬く
て脆いZn −A l−F e合金層の発達を抑制する
ことができなくなり、メッキ層の加工性は急激に低下す
る。
従ってAlは約2〜20係の範囲で添加される。
SnおよびTiは、耐食性の向上に極めて有効な添加元
素であり、後述の如< Sn約0.01%以上、Ti約
0.001%以上を同時に加えることにより、顕著な改
善効果をもたらす。
両元素の添加量の上限については実質上存在しないが、
Snは約3.5%、Tiは約0.1 %を越えても耐食
性改善効果ははジ飽和に達し、コスト上昇を招くだけで
不利である。
従って、Snは約0.01〜3.5%、Tiは約0.0
01〜0.1 %の範囲で添加される。
上記SnおよびTiの複合添加は、本発明の特徴であっ
て、従来Zn−AIJ合金合金メッキ浴nが存在すると
、メッキ層の密着性の劣化、塗装後のメッキ膨れ等、メ
ッキの品質特性を劣化させると考えられ、Snを不純物
として扱い、その量を規制すると共に、Snの悪影響を
克服する手段としてTi添加等が行なわれている。
しかるに本発明では、Snを積極的な配合元素とし、S
nおよびTiとの複合添加により、耐食性の飛躍的な改
善に寄与せしめている。
第1図は、Zn:Al=85 : 15 (重量比)の
メッキ浴にSnおよびTiを種々の量で添加してなるZ
n −A l−8n −T i合金メッキ浴を用いて
鉄鋼製品をメッキしたもの(メッキ層厚25μ)の耐食
性を「塩水噴霧試験」により測定した結果を示すグラフ
である。
図中の数字は、赤錆1係(面積率)発生までの噴霧時間
(Hr)を示す。
同図から明らかなように、Sn約0.01%以上、Ti
約o、oo1%以上の複合添加により、噴霧時間は60
00時間にも達するすぐれた耐食性を示すことが認めら
れる。
上述の如き組成の合金メッキ浴を用いて得られるメッキ
層は、耐食性にすぐれるほか、後述の実施例にも示され
るように、180°密着曲げ試験においても割れや剥離
を伴なわない卓越した加工性を具備する。
この加工法は、Siの微量添加により更に向上させるこ
とができる。
これはSi添加が地鉄とメッキ層との間の合金層の生成
を抑制する効果を有することによる。
その添加量として約0.001〜0.5 %の範囲が採
用される。
本発明におけるメッキ操作には、特別の制約はなく、常
法に従って行えばよく、たとえば、浴温を約480〜5
50℃に保持し、被処理物を適当な浸漬時間となるよう
に、浴中に送給し、ついで浴から取出し、ワイピングし
て層厚約5〜35μのメッキ層を有する耐食性・加工性
等にすぐれた鉄鋼製品を得ることができる。
なお、メッキ操作における浴温は得られるメッキ層性状
に少なからぬ影響を及ぼすが、本発明におけるメッキ浴
組成はAlが20%以下であるため、比較的低温で安定
した作業が可能であり、このことはメッキ層と素地鉄と
の間に生成する有害な合金層の発達を抑制し、高度の加
工性を付与する効果をもたらす。
次に実施例を挙げて本発明の合金メッキ鉄鋼製品の耐食
性、メッキ層の加工性につき具体的に説明する。
実施例 板厚Q、4 mmの低炭素冷延鋼板を素地鋼板とし、本
発明のメッキ浴にてZn Al−8n−Ti合金メッ
キ鋼板、比較材として従来の溶融Znメッキ浴、溶融A
lメッキ浴および溶融Zn−A1合金メッキ浴にて各メ
ッキ鋼板を製造し、それぞれについてメッキ層性状、耐
食性および加工性の測定を行った。
用いたメッキ浴組成および得られた結果を第1表に示す
。
なお、同表中、「耐食性」は、「塩水噴霧試験」におい
て、初期赤錆1係発生までの噴霧時間(Hr)で評価し
、また「加工性」は、180゜密着曲げ試験において、
メッキ層の割れや剥離の発生状況を、下記の如く、評点
5〜1に分けて表示した。
評点5:割れ・剥離全くなし、4:30倍ルーペ下で割
れ・剥離が認められる、3:肉眼で割れ・剥離がわずか
に認められる、2:肉眼で割れ・剥離がはっきりと認め
られる、1:割れ・剥離が甚しい。
。上記結果から明らかなように、本発明に係る溶融Zn
Al−8n−Ti合金メッキ鋼板(Al、2゜3)は
すぐれた品質特性を有していることが認められる。
すなわち、本発明の最大の特徴である耐食性については
、塩水噴霧試験における初期赤錆1係発生までの噴霧時
間は6000時間であるのに対し、SnおよびTiを複
合添加しているがその量が本発明の規定量に満たないも
の(,464)では5000時間、SnまたはTiを単
独添加したもの(虚5および6)では、4500〜50
00時間、また従来のZ n−A1合金メッキ(A7)
では4000時間と短かく、更にAlメッキ(A8)お
よびZnメッキ(49)では1000時間を大きく下回
り、いづれも本発明の耐食性に及び得ないことが認めら
れる。
また、本発明材(A 1 y 2 y 3)は、素地鉄
との合金層が0.2μ以下と非常に薄い。
これは従来の溶融Z n −A 1合金メッキ浴(47
)等に比し、浴中のA7濃度が低く、低温で作業ができ
ることによる。
このように、本発明材では合金層が薄いので、メッキ層
の加工性は、180°密着曲げ試験においていづれも評
点5で、溶融Znメッキ(/V;。
9)と同等の加工性を有し、かつ従来の’l n−A1
合金メッキ(而6)、AAメッキ(扁7)による場合の
評点3にくらべ、著しくすぐれていることが認められる
。
また、本発明材の中でも、Siを微量添加したもの(/
163 )では、合金層は更に薄くなり、加工性の向上
に有効なことが認められる0
【図面の簡単な説明】
第1図は、Zn−Al浴中のSnおよびTi添加量とメ
ッキ層の耐食性の関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 A12〜20係、Sn O,01〜3.5%および
    Ti O,001〜0.1%を含有し、残部Znおよび
    不可避的不純物から成る溶融Zn−Al−8n−T i
    合金メッキを施したことを特徴とする高耐食性合金メッ
    キ鉄鋼製品。 2 人12〜20%、Sn 0.01〜3.5%、Ti
    o、ooi〜0.1係およびSiO,OO1〜0.5係
    含有し、残部Znおよび不可避的不純物から成る容融Z
    n−Al−8n−T i −8i合金メッキを施した
    ことを特徴とする高耐食性合金メッキ鉄鋼製品。
JP8765977A 1977-07-20 1977-07-20 高耐食性合金メッキ鉄鋼製品 Expired JPS5817252B2 (ja)

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