JPS59177355A - 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板 - Google Patents

耐熱性アルミニウム表面処理鋼板

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JPS59177355A
JPS59177355A JP5053083A JP5053083A JPS59177355A JP S59177355 A JPS59177355 A JP S59177355A JP 5053083 A JP5053083 A JP 5053083A JP 5053083 A JP5053083 A JP 5053083A JP S59177355 A JPS59177355 A JP S59177355A
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JP
Japan
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steel sheet
amount
aluminum
less
plating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP5053083A
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English (en)
Inventor
Hajime Hinoto
日戸 元
Taketomo Yamazaki
山崎 桓友
Norio Morita
森田 矩夫
Katsuhiko Yabe
矢部 克彦
Yukinobu Higuchi
樋口 征順
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPS59177355A publication Critical patent/JPS59177355A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12Aluminium 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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱性にすぐれたアルミニウム表面処理鋼板
に関するものである。
近年、耐酸化性にすぐれた表面処理鋼板の要求が高寸り
溶融アルミニウム表面処理鋼板の改良がさかんに行われ
るようになった。周知のように。
アルミニウム表面処理鋼板は′普通鋼の表面に溶融した
アルミニウムをめっきしたものであるが、これが高温に
さらされると、 AQとFeの相互拡散が生じ、アルミ
ニウムめっき層がFe−A1合金にかわり(合金化と呼
称)、耐酸化性が劣化すると同時に。
耐食性も低下することが知られている。
このようなアルミニウムめっき層の耐酸化性および耐食
性の劣化はこの合金化かすメむとともに促進され、めっ
き層がβ2(FeAjり  相にかわると耐酸化性はも
とよシ耐食性の低下は著しい。したがって、アルミニウ
ムめっき層の耐酸化性、ひいては耐食性の劣化を防止す
るためには1合金化の抑制が必須である。アルミニウム
めっき層の合金化については従来の論文或いは特公昭5
6−34629号公報、特公昭5’i’−32714号
公報等からも明らかなように、熱漬鋼板の81を含むア
ルミニウムめっきでは(Fe、 An、 Si )H(
結晶型;六方晶形a、=12.4 6=26.1)が鋼
板素地に接して生成され、これが高温加熱の過程で(F
e 、 AP、。
51)y (結晶型;単斜晶形二=612 こ−612
c=4L5)を経てθ(AM、Fe ) + η(Ms
 Fe2)に変態する。このH→M→θ→η変態速度は
加熱温度に依存するが1本発明者らの研究によれば温度
のみならず鋼板組成によって著しい影響をうけることが
明らかになっている。
第19図に代表的な溶融アルミニウム表面処理鋼板のア
ルミニウムめっき層の・正温変態図を示す。
鋼板の化学組成はC;0018%、 Si ; 0.0
09%、 Mn ; 0.41%、 P ; 0.02
3%、 S ; 0.008%、Ag; O,0O15
%、Tota−LN ; 0.0050%(内部摩擦測
定値:0.0035%)でアルミニウムめっきはSi;
5%のAQ 、目付量は両面合計で80 ? /m’ 
である。第2図には前記鋼板と類似の組成であるが、固
溶状態にあるN ((N)と標記する)、即ち〔1句量
の少ない鋼板の化学組成C;0.042%、Si ;0
.009%、Mn ;0.24%。
P ; 0.022%、S ; 0.010%、Au;
 000F5% 、 Tota、]、N ; 0.00
15 % (内部摩擦測定値0.0008%)に、第1
図と同じアルミニウムめっきおよび目付量の鋼板の恒温
変態図を示した。この低〔19〕の第2図鋼の右上部゛
部にFe2O3の変態開始線がみとめられる。すなわち
−第1図の鋼は(Fe 、 AQ、 Sj )M  相
が広い範囲で安定に存在し。
p′e203の生成が認められないが、第2図の鋼板は
(Fe 、 Ag、、 Sj )M  相が生成されず
θA+’、3 F e 。
ηAl’、、Fe2 、βFe、A15 β2FeAQ
相の各種Fe−AQ系金金属間化合物生成されひいては
Fe2O3が生成されるにいたることが知られる。
通常、一般の鋼板の主要成分はC,N、Mn。
Si、P、S、AQが考えられるが−H−+M変態をお
こなわせる鋼板成分は、図からも知られるように固溶状
態にあるNであって、〔N〕が変態に著しい影響をもた
らすことが明らかである。したがって、H→M変態をお
こさせるためには(N)の量を充分確保することが必要
であり、そのためには(N)量に影響を与える合金元素
、すなわち、Sl。
AQは〔N)量を減少せしめるので制御する必要がある
このSi、AfLの窒化物は製鋼および鋼板の製造段階
で生成するが、α、γFe  に対して一定の溶解度を
もち、温度の昇降により〔N〕量を増減せしめる。しだ
がって、〔Ij′)量を増やすに目、鋼中N昂を多くす
ると同時に、鋼板製造温度600〜900℃において窒
化物を生成する元素の81およびAQを低くする必要が
ある。
このようにして+  (14)量を多くすると、第1図
から明らかなように、  (Fe、 AQ、 Si )
M  相が安定となり+ Fe、、03のようなFe1
の酸化物の生成領域を著しく遅延し、lTi′1酸化性
を向上せしめることが知られる。
本発明鋼板は1以上の見地から、〔N〕量を可及的に多
く含有せしめると共に−At!、Si  を同時に制限
するよう鋼板組成を選定し、且つSi 3〜15係含有
する溶融アルミニウムめっきを両面合計で30〜120
グ/?イの目付量でめっきしたものであって、これによ
って耐熱性の極めてすぐれたアルミニウム表面処理鋼板
の提供を可能としたものである。
即ち1本発明は1重偏係で00.005%以上0020
未i14− Mn 0.20〜1.5%、 Nを固溶窒
素で規定し内部摩擦法で測矩゛シた値でO,OO3%以
上0.030 %未満含有し、且っSi0.01%以下
AA O,OO5%以下−P0.025%以下、 80
.010%以下に制限し、残部がFeおよび不可避の不
純物からなる鋼の表面に81濃度3.0−15.0%を
含むAAの目付量が両面合計で30〜12 Ofl/r
r? のめつき層を有することを特徴とする耐熱性アル
ミニウム表面処理鋼板である。
以下に本発明の詳細な説明する。
Cはアルミニウムめっき層の合金化を抑制する機能を有
することはすでによく知られているが。
〔N〕が充分に高いときは、Cは必ずしも高い必要はな
い。CとNは冶金学的機能がともに極めて類似している
ため、〔N〕量が高ければCの低い方が鋼板の機械的性
質、とりわけプレス成形性はすぐれている。したがって
、Cの含有量は上限を0、020 %未満とした。また
−下限のCの含有量0005%は、本発明のアルミニウ
ム表面処理鋼板の耐酸化試験において、めっき層に(F
e、AQ。
Si )M相が生成するに必要な最低のCN)量0. 
OO3チにおける最低量のCの含有量とした。
Mn  は鋼の脱酸に使用され、普通鋼には通常02〜
06%を含有するが〔N)iにおよぼす影響は犬きくな
い。しかし、励量は多い方が(N)量を増大せしめる傾
向が大きいので−0,20〜ユ、5俸とした。Mn#の
下限を0.20%とした理由は、後述するように、脱酸
剤としての)Nの量を極力低く制御しているので、脱酸
上020係以上は必要とする。まだ、−1叫覗を15%
としたのは、〔N〕量におよぼす雁の影響を考慮した結
果であるが、あまり多いとプレス成形性、その他の特性
を劣化せしめるので−1,5%を上限とした。
Nは本発明において重要な元素の一つである。
即ち、Nはα、γFeに対して一定の溶解度をもち。
温度の昇降により〔N〕量が増減する。したがって。
この溶解度をこえるCN)量は純Feが溶媒の場合。
Fe、、)N2 、 Fe4N 、 Fe、N 、 F
e2N  を順次析出する。一般銅材のように8〕、 
AQ を含む場合は前述のように513N4 、 SI
N 、 A(LN  を生成し5通常〔1り量を低減す
る。したがって、〔N〕量を可及的に多く含有せしめる
には、」二記のような合金元素の規定をおこない〔N〕
量が低下しないように配慮する必要がある。
一般的なNの分析は、酸可溶窒化物および酸不溶窒化物
の影響をうけるだめに、これら窒化物の分別を厳密に実
施する必要がある。しかしながら本発明達成には、これ
ら窒化物と直接関係はなく。
α、rFe中に固溶するN、すなわち(N)量にあるの
で、本発明に関しては内部摩擦測定法により測定した値
が正確である。そこで2本発明におけるCN)量の規制
は内部摩擦測定法による測定値とした。この(N)量と
本発明によるアルミニウム表面処理鋼板の耐酸化性の関
係は、第1図および第2図の結果から明らかなように、
〔N〕量を多くすると(Fe 、 Aε、 Si )M
  相が安定となり、高温においてFe2O3のような
Feの酸化物の生成領域を著しく遅延し、高温での耐酸
化性を向上せしめると共に、570℃以下の耐酸化性試
験においてもM相が安定なだめ、アルミニウム表面処理
鋼板の表面けAQ、Si  の銀白色の光沢を保持し−
ri酸化性が極めてすぐれている。
一方、このM相が存在しないアルミニウム表面処理鋼板
のめつき層は、耐酸化試験において容易に合金化が進み
F’eの拡散によって450〜500℃以上で表面が黒
色に変色する。したがって、この耐酸化性を向上せしめ
るM相の生成と[Iq ’]量の関係について実験した
結果5M相が耐酸化性試験において生成する下限の(N
)量は0.003%以上であることを見出した。まだ、
このCN:]犀の上限tcl:、 (N)量が多くなっ
ても本発明の目的は達せられるが、〔N〕量が0.03
0%以上になるとプレス成形4イ1が大幅に低下するた
め−0,030%未満とした。
S] は製鋼段階で02と反応して硅酸および硅酸塩を
生成し、溶鋼中のOを除去するが、これと同時にIくと
反応してSi3N4. Sj、Nを生成する。これは、
鋼素地内に析出して存在する。多くの研究者が指摘する
ように81は5係以下の含有量では(N)量を減少せし
めるので、可及的に低く抑えなければならない。現在、
製鋼は転炉吹錬で実施されているから、〜これまでの実
績ヲ′ふ捷えて、その上限を0.01 %をこえないよ
うに制限した。
ACはslと同じように、製鋼段階において02と反応
17てAC203を生成し、溶鋼中のOを除去するが。
JVが固溶Ag、とじて存在した場合、鋼板の製造過程
の温度600〜900℃においてAI’、Nを析出する
これは、可及的に多くした〔N″l量を減少せしめるた
めに、AA濃度を極力低く抑えなければならない。
したがって、その量はこれ寸での実績をふまえ。
その上限をO,OO5%以下とした。
Pを0.025係以下、Sを001O係以下に限定した
理由は+ P、sともに低い方が鋼板特性向上に有利で
あることはすでに知られており、これまでの製鋼の実績
をふまえ、その濃度を決定した。
次に、溶融アルミニウムめっき成分の限定理由であるが
1通常の溶融アルミニウム表面処理鋼板のめつき層には
一10%程度の81を含有している。
この81は、めっき過程で生じるめっき層の合金化を抑
えるために添加せしめるもので、めっき層の加工性の上
から添加する必要のある元素といわれている。
そこで、本発明者らは+ si濃度とめっき層の合金化
の度合を耐酸化性試験において評価したところ一8+I
J4度が30%以上含有するアルミニウム表面処鯉鋼板
のめつき層の81濃度による合金化の程度に大きな差は
なく、3係5i−Aeのめっき層の加工性も良好である
ため、めっき層の阻み度の下限を3.0%とした。
また、上限のSi量15係は、  Si量を20係に高
めてもめつき層の合金化は抑制されるが、15チをこえ
ると、めっき層の加工性が急激に低下し。
簡単な曲げ加二にでめっき層に割れが生じる。
このため+ Sl量の上限を15.0 %とした。
両面合計で30〜12 Ofl/+r? の目付量の下
限30 f /n?は、これまでのめっきの目付量の操
業実績をふまえ、安定してめっきができる目付量の下限
値である。棟だ、上限の1209/n? の目付!4−
はめつき層中のSl量が15%において、120り/1
イ をこえて目付量が多くなるとめつき層の加工性は低
下し、密着曲げ加工においてめっき層に割れが生じる。
したがって、目付量の上限は120実施例−1 第1表に示す化学組成の鋼を真空溶解炉(300Ky 
)で溶解し、得られた鋼塊を鍛造して35+++mtO
鋼塊を作製した。次いで、鋼塊を熱延して4msの熱延
板として、更に冷延により0.8 mmの薄鋼板を作製
し、これを溶接して継ぎコイルとした。このコイルをゼ
ンジミア方式の溶融AAめっきラインを通して溶融アル
ミニウム表面処理鋼板を作製した。Ag、浴組成はSi
 10係、保持温度は6’70℃。
めっき時間は5秒である。
耐酸化性の評価は450°、500°、530’。
550°、570℃に保定した加熱炉に大気中で連続2
00時間装入保持したのち炉外に引出して空中放冷し、
この前後の試料の質量変化および鋼板表面の光沢性の有
無でおこなった。
試料寸法は50 W X l 00 L X O,8t
mmである。
得られた結果は、第1表の右欄に示すとおりである。比
較材に対し1本発明鋼材は全て質量変化は小さく、アル
ミニウムめっき表面も金属光沢を有している。
実施例−2 実施例−1の試ネ」のうち5本発明#ll利のN[1′
7およびNQ 8を選び+ AQ、浴中のSl量および
目付量を変化させ、アルミニウム表面処理鋼板を作製し
、めっき層を安定させるために370℃X 10 Hr
  の焼鈍を行った後、密着曲げ試験によるめっき層の
加工性および耐酸化性を評価した。密着曲げ試験の条件
と加工性評価は、試料寸法80WX150L X O,
8tmmを試料の表面および裏面についてI。
方向(圧延方向)に直角に2Rで曲げ、その後密着的げ
を行い1曲げ部の割れの有無で判定した。
また、耐酸化性試験の条件は実施例−1と同じで。
これに+  1000時間の加熱を追加した。第2表に
その結果を示す。同表から明らかなように、Ag。
浴中のSi量が3〜20%で耐酸化性はすぐれているも
のの一乏3.叶が1.5係をこえ20優になると密翁曲
げ試験においてめっき層に割れが生じ、めっき層の加工
性が悪いことがわかる。寸だ、Sl 量15チにおける
両面分割で3′0〜1 B 3 ? /lr? の28
8 目付量の耐酸化性はすぐれているものの目付量が合計で
120 t/m’ をこえると、密着曲げ試験において
めっき層に割れが生じる。
したがって、この結果からも而」酸化性およびめっき層
の加工性がともにすぐれるAQ浴中のSi量および目(
=j借の範囲は、3〜15係および30〜120g/n
? であることが判る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明および比較アルミニウム表
面処理鋼板の耐酸化試験におけるめっき層の相変化をX
線回折により、温度(℃)と時間(■(r)の関係を示
す図である。 第 1 函 FF間 (/7) 第 2 @ 時F!J’l  (h)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量係で、C0,005%以上0.0201未満。 Mr+ 0.20〜1,5%Nを固溶窒素で規定し内部
    摩擦法で測定した値で0003%以上0.0・30%未
    満含有し、且ツSj O,0]、 %以下−AAO,O
    ,0,5%以下。 P 0.025%以下、80.010チ以下に制限し。 残部がFeおよび不可避の不純物からなる鋼の表面に一
    8l濃度30〜15.0%を含むA9の目付量が両面合
    泪で30〜120 li′/n?のめっき層を有するこ
    とを特徴とする耐熱性アルミニウム表面処理鋼板。
JP5053083A 1983-03-28 1983-03-28 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板 Pending JPS59177355A (ja)

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JP (1) JPS59177355A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61113754A (ja) * 1984-11-09 1986-05-31 Nippon Steel Corp 光沢保持性耐熱溶融アルミニウムめつき鋼板
JPS61124558A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Nippon Steel Corp 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板の製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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