JP2000239819A - 薄い界面合金層を得るための鋼のアルミニウム被覆方法 - Google Patents
薄い界面合金層を得るための鋼のアルミニウム被覆方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウムをベースとする液浴中に鋼部材
を浸漬する段階を含む鋼部材のアルミニウム被覆方法で
界面合金層を薄くする。 【解決方法】 化学式 FeAl3 にほぼ相当する組成を有
する固体θ相と平衡する液浴の局部温度および局部組成
が鋼部材の浸漬帯域で得られるように、液浴の組成およ
び平均温度と浴中への鋼部材の浸漬温度とを合せる。浸
漬温度を通常の温度より高くしても鋼との界面に得られ
る合金層が従来法よりも薄い被膜が得られる。得られた
被膜は耐加工性および耐腐食性に優れている。
を浸漬する段階を含む鋼部材のアルミニウム被覆方法で
界面合金層を薄くする。 【解決方法】 化学式 FeAl3 にほぼ相当する組成を有
する固体θ相と平衡する液浴の局部温度および局部組成
が鋼部材の浸漬帯域で得られるように、液浴の組成およ
び平均温度と浴中への鋼部材の浸漬温度とを合せる。浸
漬温度を通常の温度より高くしても鋼との界面に得られ
る合金層が従来法よりも薄い被膜が得られる。得られた
被膜は耐加工性および耐腐食性に優れている。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、基本的にアルミニ
ウムを収容した液浴中に被覆すべき鋼製品を浸漬する段
階を含む、鋼のアルミニウム被覆方法に関するものであ
る。
ウムを収容した液浴中に被覆すべき鋼製品を浸漬する段
階を含む、鋼のアルミニウム被覆方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】浸漬方法を用いた場合に鋼上に得られる
被膜は一般に複数の層、特に下記の複合層からなる： 1) 基本的に浴のアルミニウムをベースとした合金と鋼
の鉄とで構成される、鋼と接触する界面層または内側層
（合金層ともよばれる）、 2) 基本的にアルミニウムベースとする基本相からなる
一般に上記層よりも厚い外側層。
被膜は一般に複数の層、特に下記の複合層からなる： 1) 基本的に浴のアルミニウムをベースとした合金と鋼
の鉄とで構成される、鋼と接触する界面層または内側層
（合金層ともよばれる）、 2) 基本的にアルミニウムベースとする基本相からなる
一般に上記層よりも厚い外側層。
【０００３】一般に合金からなる内側層は脆性であるた
めその厚さは制限される。この合金層の厚さを制限する
ために、一般にはアルミニウムと鋼との間の合金化を抑
止する試薬を含む浸漬浴が用いられる。最もよく用いら
れる合金化抑止剤はケイ素である。浸漬浴中のケイ素の
有効重量濃度は一般に３〜13％である。アルミニウムの
連続被覆プロセスでは鋼が浴中に溶解するため浸漬浴は
鉄で飽和されており、この飽和によってマット（matt
e）が形成され、液浴はこのマットの固相と平衡状態に
なる。
めその厚さは制限される。この合金層の厚さを制限する
ために、一般にはアルミニウムと鋼との間の合金化を抑
止する試薬を含む浸漬浴が用いられる。最もよく用いら
れる合金化抑止剤はケイ素である。浸漬浴中のケイ素の
有効重量濃度は一般に３〜13％である。アルミニウムの
連続被覆プロセスでは鋼が浴中に溶解するため浸漬浴は
鉄で飽和されており、この飽和によってマット（matt
e）が形成され、液浴はこのマットの固相と平衡状態に
なる。
【０００４】アルミニウム被膜を形成する上記の主要な
２つの層の通常のアルミニウム被覆状態について以下さ
らに詳細に説明する： 1) 界面合金層は基本的にτ５相および／またはτ６相
からなり、この層はアルミニウムの被覆状態に応じて複
数の合金下地層にさらに分割することもできる（特に以
下に記載の本発明の場合） 2) 外側層は基本的に大きなデンドライト（樹枝状晶）
アルミニウムからなり、このデンドライトは鉄（場合に
よってはさらに固溶体のケイ素）で飽和されている。
２つの層の通常のアルミニウム被覆状態について以下さ
らに詳細に説明する： 1) 界面合金層は基本的にτ５相および／またはτ６相
からなり、この層はアルミニウムの被覆状態に応じて複
数の合金下地層にさらに分割することもできる（特に以
下に記載の本発明の場合） 2) 外側層は基本的に大きなデンドライト（樹枝状晶）
アルミニウムからなり、このデンドライトは鉄（場合に
よってはさらに固溶体のケイ素）で飽和されている。
【０００５】τ5相はヘキサゴロル（六角形構造）であ
り、球形粒子の形に結晶する。τ5相はαHまたはHとよ
ばれることもある。この相の鉄含有率は一般に29〜36重
量％である。この相のケイ素含有率は一般に6〜12重量
％であり、残部は基本的にアルミニウムである。化学組
成は化学式 Fe3Si2Al12にほぼ相当する。τ6相は単斜
晶構造であり、平らに伸びた粒子の形で結晶する。τ6
相はβまたはMとよばれることもある。この相の鉄含有
率は一般に26〜29重量％である。この相のケイ素含有率
は一般に13〜16重量％であり、残部は基本的にアルミニ
ウムである。化学組成は化学式 Fe2Si2Al9にほぼ相当
する。
り、球形粒子の形に結晶する。τ5相はαHまたはHとよ
ばれることもある。この相の鉄含有率は一般に29〜36重
量％である。この相のケイ素含有率は一般に6〜12重量
％であり、残部は基本的にアルミニウムである。化学組
成は化学式 Fe3Si2Al12にほぼ相当する。τ6相は単斜
晶構造であり、平らに伸びた粒子の形で結晶する。τ6
相はβまたはMとよばれることもある。この相の鉄含有
率は一般に26〜29重量％である。この相のケイ素含有率
は一般に13〜16重量％であり、残部は基本的にアルミニ
ウムである。化学組成は化学式 Fe2Si2Al9にほぼ相当
する。
【０００６】図１はAl-Si-Feの三元状態図の一部で、縦
軸は液相の平衡温度を表し、各固相は下記で表されてい
る：FeAl3≡θ、Fe3Si2Al12≡τ5、Fe2Si2Al9≡τ6、Fe
SiAl 3≡τ2、FeSi2Al4≡δ、Al≡アルミニウム、Si≡ケ
イ素、少量の他の相＝τ3、τ4。θ相は以下で説明する
本発明において重要な役目をする。その構造は単斜晶で
ある。θ相は固溶体のケイ素を6重量％まで含むことが
できる。化学組成は化学式 FeAl3 にほぼ相当する。
軸は液相の平衡温度を表し、各固相は下記で表されてい
る：FeAl3≡θ、Fe3Si2Al12≡τ5、Fe2Si2Al9≡τ6、Fe
SiAl 3≡τ2、FeSi2Al4≡δ、Al≡アルミニウム、Si≡ケ
イ素、少量の他の相＝τ3、τ4。θ相は以下で説明する
本発明において重要な役目をする。その構造は単斜晶で
ある。θ相は固溶体のケイ素を6重量％まで含むことが
できる。化学組成は化学式 FeAl3 にほぼ相当する。
【０００７】図１ではSi＝0％およびFe＝0％はAl＝100
％を意味する。この図を用いることによって浴組成の関
数で液体状態のアルミニウム被覆浴と平衡する固相の種
類が分かり、浴の平衡温度を知ることができる。図２は
図１の射影図であり、等温曲線を用いて近似の液−固平
衡温度を演繹できる。各曲線間の温度間隔は20℃であ
る。〔表１〕はθ相、τ5相およびτ6相の可能組成をま
とめたものである。
％を意味する。この図を用いることによって浴組成の関
数で液体状態のアルミニウム被覆浴と平衡する固相の種
類が分かり、浴の平衡温度を知ることができる。図２は
図１の射影図であり、等温曲線を用いて近似の液−固平
衡温度を演繹できる。各曲線間の温度間隔は20℃であ
る。〔表１〕はθ相、τ5相およびτ6相の可能組成をま
とめたものである。
【０００８】
【表１】
【０００９】この〔表１〕から共晶Al-Si-Feの溶融温度
が578℃であることがわかる。従って、アルミニウムベ
ースの被膜の内側界面層は脆性であり、アルミニウム被
覆製品の成形加工時に亀裂を生じやすい。この亀裂は被
膜の有する耐腐食性を低下させる。高い耐成形加工性と
耐腐食性とを同時に有するアルミニウム被膜を得るため
にはこの界面層の厚さを制限することが求められる。
が578℃であることがわかる。従って、アルミニウムベ
ースの被膜の内側界面層は脆性であり、アルミニウム被
覆製品の成形加工時に亀裂を生じやすい。この亀裂は被
膜の有する耐腐食性を低下させる。高い耐成形加工性と
耐腐食性とを同時に有するアルミニウム被膜を得るため
にはこの界面層の厚さを制限することが求められる。
【００１０】本発明の目的は上記のアルミニウム被覆方
法において界面層の厚さを制限することにある。この目
的を達成するために従来法では一般に下記の２つの条件
で加工が行なわれてきた： １）被覆すべき鋼製品をできるだけ低温で浸漬し、界面
合金層の成長を制限し、 ２）液−固平衡で固体のτ6相またはτ5相が存在する領
域に対応する組成を有するアルミニウム被覆液浴を用い
る。条件２）からケイ素含有率7.5％以上、好ましくは
約９％の浴が用いられる。
法において界面層の厚さを制限することにある。この目
的を達成するために従来法では一般に下記の２つの条件
で加工が行なわれてきた： １）被覆すべき鋼製品をできるだけ低温で浸漬し、界面
合金層の成長を制限し、 ２）液−固平衡で固体のτ6相またはτ5相が存在する領
域に対応する組成を有するアルミニウム被覆液浴を用い
る。条件２）からケイ素含有率7.5％以上、好ましくは
約９％の浴が用いられる。
【００１１】欧州特許第0,760,399号（日新製鋼）およ
び日本国特許第4,176,854-A号（新日本製鐵）では、鋼
ストリップのアルミニウム連続被覆方法では浴の平均温
度より低い温度でストリップを浸漬することを勧めてい
る。従って、9％のケイ素を含む一般に650〜680℃の浴
ではストリップの浸漬温度は最高でも640℃である。
び日本国特許第4,176,854-A号（新日本製鐵）では、鋼
ストリップのアルミニウム連続被覆方法では浴の平均温
度より低い温度でストリップを浸漬することを勧めてい
る。従って、9％のケイ素を含む一般に650〜680℃の浴
ではストリップの浸漬温度は最高でも640℃である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は大幅に薄い
界面層を得ることができる従来技術の条件とは異なる条
件を見い出した。本発明の条件は従来技術の一般的な方
法の根底にある前提事項とは逆の条件である。
界面層を得ることができる従来技術の条件とは異なる条
件を見い出した。本発明の条件は従来技術の一般的な方
法の根底にある前提事項とは逆の条件である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、アルミ
ニウム被膜が高い耐腐食性と耐亀裂性とを同時に有する
ように界面層の厚さを薄くするために、アルミニウムを
ベースとする液浴中に鋼部材を浸漬する段階を含む鋼部
材のアルミニウム被覆方法において、化学式 FeAl3 に
ほぼ相当する組成を有する固体θ相と平衡する液浴の局
部温度および局部組成が鋼部材の浸漬帯域で得られるよ
うに、液浴の組成および平均温度と浴中への鋼部材の浸
漬温度とを合せることを特徴とする方法にある。
ニウム被膜が高い耐腐食性と耐亀裂性とを同時に有する
ように界面層の厚さを薄くするために、アルミニウムを
ベースとする液浴中に鋼部材を浸漬する段階を含む鋼部
材のアルミニウム被覆方法において、化学式 FeAl3 に
ほぼ相当する組成を有する固体θ相と平衡する液浴の局
部温度および局部組成が鋼部材の浸漬帯域で得られるよ
うに、液浴の組成および平均温度と浴中への鋼部材の浸
漬温度とを合せることを特徴とする方法にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は下記の特徴をさらに少な
くとも一つ有することができる： 1) 液浴の組成および平均温度をτ5相またはτ6相、好
ましくはτ6相と平衡状態になるように適合させる。 2) 液浴を鉄で飽和させる。 3) 鋼製品の浸漬温度を浴の温度より高くする。 4) 浴中のケイ素含有率が約８％である場合に浸漬温度
を700〜740℃、好ましくは約720℃にする。 5) 浴中のケイ素含有率が約９％である場合に浸漬温度
を720〜765℃、好ましくは約730℃にする。 6) 浴中のケイ素含有率が約9.5％である場合に浸漬温
度を約740〜760℃、好ましくは約740℃にする。
くとも一つ有することができる： 1) 液浴の組成および平均温度をτ5相またはτ6相、好
ましくはτ6相と平衡状態になるように適合させる。 2) 液浴を鉄で飽和させる。 3) 鋼製品の浸漬温度を浴の温度より高くする。 4) 浴中のケイ素含有率が約８％である場合に浸漬温度
を700〜740℃、好ましくは約720℃にする。 5) 浴中のケイ素含有率が約９％である場合に浸漬温度
を720〜765℃、好ましくは約730℃にする。 6) 浴中のケイ素含有率が約9.5％である場合に浸漬温
度を約740〜760℃、好ましくは約740℃にする。
【００１５】本発明の他の対象は、Al-Fe-Si合金層とア
ルミニウムをベースとする表面層とを有するアルミニウ
ム被膜を有するアルミニウム被覆鋼板において、鋼基材
との接触部分において上記合金層が基本的にθ相からな
る下地層を有することを特徴とする鋼板にある。合金層
の厚さは3μm以下であるのが好ましい。以下、添付図面
を参照して本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発
明が下記具体例に限定されるものではない。
ルミニウムをベースとする表面層とを有するアルミニウ
ム被膜を有するアルミニウム被覆鋼板において、鋼基材
との接触部分において上記合金層が基本的にθ相からな
る下地層を有することを特徴とする鋼板にある。合金層
の厚さは3μm以下であるのが好ましい。以下、添付図面
を参照して本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発
明が下記具体例に限定されるものではない。
【００１６】以下、鋼ストリップの連続被覆で本発明の
アルミニウム被覆方法を説明する。一般に、アルミニウ
ム被覆設備は洗浄手段、アニーリング手段、アルミニウ
ム被覆浴中への浸漬手段、浴から取り出したストリップ
のアルミニウム随伴層の脱液手段、冷却手段およびスト
リップを設備中に連続走行させる手段を備えている。
アルミニウム被覆方法を説明する。一般に、アルミニウ
ム被覆設備は洗浄手段、アニーリング手段、アルミニウ
ム被覆浴中への浸漬手段、浴から取り出したストリップ
のアルミニウム随伴層の脱液手段、冷却手段およびスト
リップを設備中に連続走行させる手段を備えている。
【００１７】アルミニウム被覆を行うために、従来技術
と同様に、τ6相またはτ5相の存在領域に相当する組成
を有する浴を用いる（上記の条件２）。本発明ではスト
リップが浴中に入る瞬間の温度またはストリップの浸漬
温度を浴の平均温度より高くする。τ6相またはτ5相と
の平衡温度よりも高い温度でストリップを浴中に入れる
ので、ストリップの浸漬帯域中で浴が局部的に加熱され
る。この局部加熱によってストリップ表面のフェライト
が溶解し、浸漬帯域の鉄が増える。
と同様に、τ6相またはτ5相の存在領域に相当する組成
を有する浴を用いる（上記の条件２）。本発明ではスト
リップが浴中に入る瞬間の温度またはストリップの浸漬
温度を浴の平均温度より高くする。τ6相またはτ5相と
の平衡温度よりも高い温度でストリップを浴中に入れる
ので、ストリップの浸漬帯域中で浴が局部的に加熱され
る。この局部加熱によってストリップ表面のフェライト
が溶解し、浸漬帯域の鉄が増える。
【００１８】本発明では、浸漬の帯域で液相と平衡可能
な固相がθ相≡FeAl3に相当するように浸漬帯域の温度
および鉄含有率を十分に高くして、浸漬帯域で鋼ストリ
ップ上に形成される第１固体下層がFeAl3≡θ相に相当
するようにしなければならない。従って、浸漬帯域は局
部的にθ相と平衡状態になる浴の帯域である。この浸漬
帯域は下記の厚さおよび長さを有する帯域である： 厚さ：ストリップの表面から最大約30μmの距離 長さ：鋼の固体表面と液浴とが直接接触を開始する点と
本発明に特有のθ相の第１下側層の上のτ5相またはτ6
相からなる一般的な界面層が凝固を開始する位置との間
のストリップに沿った長さ。
な固相がθ相≡FeAl3に相当するように浸漬帯域の温度
および鉄含有率を十分に高くして、浸漬帯域で鋼ストリ
ップ上に形成される第１固体下層がFeAl3≡θ相に相当
するようにしなければならない。従って、浸漬帯域は局
部的にθ相と平衡状態になる浴の帯域である。この浸漬
帯域は下記の厚さおよび長さを有する帯域である： 厚さ：ストリップの表面から最大約30μmの距離 長さ：鋼の固体表面と液浴とが直接接触を開始する点と
本発明に特有のθ相の第１下側層の上のτ5相またはτ6
相からなる一般的な界面層が凝固を開始する位置との間
のストリップに沿った長さ。
【００１９】従って、ストリップは浸漬帯域から浴中を
前進し続け、固体のτ5相またはτ6相との平衡温度に相
当する浴の平均温度に冷却される。従って、θ相の第１
下側層上にτ5相またはτ6相からなる従来技術の一般的
な主要界面層が形成される。一般に、浴の出口では走行
中のストリップから随伴層が脱液され、冷却され、凝固
が起こる。それによって界面合金層が基本的にθ相から
なる下層を鋼と接触して有する本発明のアルミニウム被
覆ストリップが得られる。
前進し続け、固体のτ5相またはτ6相との平衡温度に相
当する浴の平均温度に冷却される。従って、θ相の第１
下側層上にτ5相またはτ6相からなる従来技術の一般的
な主要界面層が形成される。一般に、浴の出口では走行
中のストリップから随伴層が脱液され、冷却され、凝固
が起こる。それによって界面合金層が基本的にθ相から
なる下層を鋼と接触して有する本発明のアルミニウム被
覆ストリップが得られる。
【００２０】本発明方法の主たる特徴は下記温度を同時
に満たすストリップの浸漬温度にある： 1）鋼と接触して形成される固体の第１化合物がθ相に
結晶化するのに十分に高い温度、 2）界面合金層の厚さを制限するのに十分に低い温度。
に満たすストリップの浸漬温度にある： 1）鋼と接触して形成される固体の第１化合物がθ相に
結晶化するのに十分に高い温度、 2）界面合金層の厚さを制限するのに十分に低い温度。
【００２１】本発明の浸漬温度は界面合金層の厚さを制
限するために従来技術で用いられてきた浸漬温度よりも
はるかに高いが、驚くことに、得られた界面合金層の厚
さは従来技術よりもはるかに薄いということが確認され
た。従って、本発明のアルミニウム被覆ストリップは従
来よりもはるかに高い耐腐食性と耐亀裂性とを同時に示
す。合金相の中でθ相は浸漬開始時にストリップ上に最
も速く形成れ、急速に形成されることによって浴中で溶
液に変化するフェライトの量を制限することができ、従
って合金層の厚さを制限することができるという説明が
できるが、この説明に本発明が限定されるものではな
い。
限するために従来技術で用いられてきた浸漬温度よりも
はるかに高いが、驚くことに、得られた界面合金層の厚
さは従来技術よりもはるかに薄いということが確認され
た。従って、本発明のアルミニウム被覆ストリップは従
来よりもはるかに高い耐腐食性と耐亀裂性とを同時に示
す。合金相の中でθ相は浸漬開始時にストリップ上に最
も速く形成れ、急速に形成されることによって浴中で溶
液に変化するフェライトの量を制限することができ、従
って合金層の厚さを制限することができるという説明が
できるが、この説明に本発明が限定されるものではな
い。
【００２２】上記欧州特許第0,760,399号の記載によれ
ば、浸漬時間および／または浴から出たときから被膜の
凝固が終わるまでの時間を短縮するのが適当であるが、
本発明では基材上にθ相を優先的に形成するように１つ
の条件を追加することにある。本発明は下記のような全
ての型式のアルミニウム浸漬被覆が可能な冷間圧延鋼板
および熱間圧延鋼板に適用することができる： １）IF型の炭素鋼(実施例１参照)、アルミニウム安定
鋼、ミクロ合金鋼または多相鋼、例えばいわゆる「二
相」鋼または「TRIPS」鋼 ２）0.5〜20重量％のクロムを含むフェライト鋼、特に
一般に６〜20％のクロムを含むステンレス鋼。
ば、浸漬時間および／または浴から出たときから被膜の
凝固が終わるまでの時間を短縮するのが適当であるが、
本発明では基材上にθ相を優先的に形成するように１つ
の条件を追加することにある。本発明は下記のような全
ての型式のアルミニウム浸漬被覆が可能な冷間圧延鋼板
および熱間圧延鋼板に適用することができる： １）IF型の炭素鋼(実施例１参照)、アルミニウム安定
鋼、ミクロ合金鋼または多相鋼、例えばいわゆる「二
相」鋼または「TRIPS」鋼 ２）0.5〜20重量％のクロムを含むフェライト鋼、特に
一般に６〜20％のクロムを含むステンレス鋼。
【００２３】使用可能な鋼は合金元素、例えば0.1〜１
重量％のTiと0.01〜0.1重量％のAlを含む鋼（例えばAIS
I 409規格のフェライトステンレス鋼）、所望の特性に
合わせた他の追加元素および／またはこれらの鋼に存在
可能な残留元素をさらに含む鋼にすることができる。鋼
がこれらの合金元素（追加元素および／または残留元
素）を含む場合には一般に鋼板上に得られる被膜がこれ
らの元素を多く含む。0.5重量％以下のクロムを含む鋼
のアルミニウム被覆の場合には、本発明を用いることに
よって、アルミニウムベースの被膜の表面層で、クロム
を多く含む相の発生を制限することができる。この相は
上記のτ5相と類似の相であり、このτ5相と同じ比率の
Siを含み、5重量%以上のクロム、一般に6〜17％のクロ
ムを含む。被膜の表面層中にこの相が存在することは被
膜の性質にとって有害である。本発明は被膜の表面層中
のこの相を制限または除去することができる。
重量％のTiと0.01〜0.1重量％のAlを含む鋼（例えばAIS
I 409規格のフェライトステンレス鋼）、所望の特性に
合わせた他の追加元素および／またはこれらの鋼に存在
可能な残留元素をさらに含む鋼にすることができる。鋼
がこれらの合金元素（追加元素および／または残留元
素）を含む場合には一般に鋼板上に得られる被膜がこれ
らの元素を多く含む。0.5重量％以下のクロムを含む鋼
のアルミニウム被覆の場合には、本発明を用いることに
よって、アルミニウムベースの被膜の表面層で、クロム
を多く含む相の発生を制限することができる。この相は
上記のτ5相と類似の相であり、このτ5相と同じ比率の
Siを含み、5重量%以上のクロム、一般に6〜17％のクロ
ムを含む。被膜の表面層中にこの相が存在することは被
膜の性質にとって有害である。本発明は被膜の表面層中
のこの相を制限または除去することができる。
【００２４】本発明のアルミニウム被覆方法では、被覆
すべきストリップは浴の温度より高い温度であるので、
浴の再加熱、浴の熱損失の補償、浴の所望温度への維持
のためにストリップを利用するのが有利である。本発明
ではアニーリング後の冷却が従来法よりも弱い冷却であ
るので、本発明方法はストリップの走行、アニーリン
グ、浸漬温度への冷却、浸漬、脱水、凝固冷却の一連の
段階でエネルギー収支の点で有利である。本発明方法で
は組成および平均温度がτ6相と平衡状態になるように
調整した浴を用いるのが好ましい。この浴で生じるマッ
トは他の浴、特に組成および平均温度をτ5相と平衡状
態になるように調整した浴で生じるマットよりも被膜の
性質に問題がないことは確認されている。
すべきストリップは浴の温度より高い温度であるので、
浴の再加熱、浴の熱損失の補償、浴の所望温度への維持
のためにストリップを利用するのが有利である。本発明
ではアニーリング後の冷却が従来法よりも弱い冷却であ
るので、本発明方法はストリップの走行、アニーリン
グ、浸漬温度への冷却、浸漬、脱水、凝固冷却の一連の
段階でエネルギー収支の点で有利である。本発明方法で
は組成および平均温度がτ6相と平衡状態になるように
調整した浴を用いるのが好ましい。この浴で生じるマッ
トは他の浴、特に組成および平均温度をτ5相と平衡状
態になるように調整した浴で生じるマットよりも被膜の
性質に問題がないことは確認されている。
【００２５】この変形例を実施するには、図２の情報に
従ってケイ素含有率を上昇させ、および／または、浴の
平均温度を低下させるだけで十分である。図１および図
２のグラフで表される各相の存在領域の界面は使用する
鋼の成分（例えばクロム含有率）で変化するので、本発
明は用いる鋼の成分に対応する相グラフに基づいて実施
する。以下、本発明の実施例を説明する。
従ってケイ素含有率を上昇させ、および／または、浴の
平均温度を低下させるだけで十分である。図１および図
２のグラフで表される各相の存在領域の界面は使用する
鋼の成分（例えばクロム含有率）で変化するので、本発
明は用いる鋼の成分に対応する相グラフに基づいて実施
する。以下、本発明の実施例を説明する。
【００２６】実施例１ この実施例の目的は鉄で飽和され、9重量％のケイ素を
含み、約675℃の平均温度に維持された一般的なアルミ
ニウム被覆浴中でIF-Ti［「IF」は英語で「Interstitia
l free」(格子間型元素を有しない)を意味し、「Ti」は
鋼の炭素がチタンで固定されることを意味する］グレー
ドの鋼ストリップに本発明のアルミニウム連続被覆を行
なう場合を示すことにある。上記条件下で浴は固体マッ
トが生じるまで自然に鉄で飽和されるので、浴の液相は
固体のτ5相≡Fe3Si2Al12と平衡状態になる。
含み、約675℃の平均温度に維持された一般的なアルミ
ニウム被覆浴中でIF-Ti［「IF」は英語で「Interstitia
l free」(格子間型元素を有しない)を意味し、「Ti」は
鋼の炭素がチタンで固定されることを意味する］グレー
ドの鋼ストリップに本発明のアルミニウム連続被覆を行
なう場合を示すことにある。上記条件下で浴は固体マッ
トが生じるまで自然に鉄で飽和されるので、浴の液相は
固体のτ5相≡Fe3Si2Al12と平衡状態になる。
【００２７】この鋼ストリップに対して、ストリップの
浸漬温度を除く全ての点で同じ条件にして各種の試験を
行った。浴中への浸漬と被膜凝固の合計時間は約13秒に
した。得られたアルミニウム被覆サンプルに対して従来
法で被膜の界面合金層の厚さを評価した。この評価は例
えばサンプルの断面を金属組織学的に観察することで行
なった。〔表２〕は得られる結果を浸漬温度の関数でま
とめたものである。
浸漬温度を除く全ての点で同じ条件にして各種の試験を
行った。浴中への浸漬と被膜凝固の合計時間は約13秒に
した。得られたアルミニウム被覆サンプルに対して従来
法で被膜の界面合金層の厚さを評価した。この評価は例
えばサンプルの断面を金属組織学的に観察することで行
なった。〔表２〕は得られる結果を浸漬温度の関数でま
とめたものである。
【００２８】表２ ストリップの浸漬温度を関数とする
合金層の厚さ
合金層の厚さ
【表２】
【００２９】従来法の教えに従えば、できるだけ薄い界
面合金層を得るためにはストリップを675℃（浴の温
度）以下の温度で浸漬することになる。しかし、上記の
結果から、本発明では同じ目的のために逆に720℃以上
且つ765℃以下の温度、好ましくは約730℃の温度でスト
リップを浸漬するのが適当であることがわかる。図１お
よび図２を参照すると、このケイ素含有率（９％）では
この温度範囲が鉄で飽和された浴の固体θ相との平衡領
域とよく対応していることが確認される。この温度範
囲、特に730℃で実施したときにはアルミニウム被覆の
終了時に界面合金層が基本的にθ相からなる下地層が鋼
と直接接触し、合金層の残部は従来法と同様に基本的に
τ5相からなる被覆鋼板が得られる。上記の結果から分
かるように、３μｍ以下の平均厚さが達成されるので、
合金層全体の厚さは従来法よりもはるかに薄くなる。
面合金層を得るためにはストリップを675℃（浴の温
度）以下の温度で浸漬することになる。しかし、上記の
結果から、本発明では同じ目的のために逆に720℃以上
且つ765℃以下の温度、好ましくは約730℃の温度でスト
リップを浸漬するのが適当であることがわかる。図１お
よび図２を参照すると、このケイ素含有率（９％）では
この温度範囲が鉄で飽和された浴の固体θ相との平衡領
域とよく対応していることが確認される。この温度範
囲、特に730℃で実施したときにはアルミニウム被覆の
終了時に界面合金層が基本的にθ相からなる下地層が鋼
と直接接触し、合金層の残部は従来法と同様に基本的に
τ5相からなる被覆鋼板が得られる。上記の結果から分
かるように、３μｍ以下の平均厚さが達成されるので、
合金層全体の厚さは従来法よりもはるかに薄くなる。
【００３０】実施例２ 実施例１の操作を繰り返したが、浴は8重量％のケイ素
を含み、温度は約650℃に維持し、浴中への浸漬および
被膜凝固の合計時間は約11秒にした。〔表３〕は得られ
た結果を浸漬温度の関数でまとめたものである。
を含み、温度は約650℃に維持し、浴中への浸漬および
被膜凝固の合計時間は約11秒にした。〔表３〕は得られ
た結果を浸漬温度の関数でまとめたものである。
【００３１】表３ ストリップの浸漬温度を関数とする
合金層の厚さ
合金層の厚さ
【表３】
【００３２】最適な浸漬温度は680〜740℃、好ましくは
約720℃であることが確認された。図2によればθ相の存
在領域に達するためには温度は約700℃以上にするのが
適当である。従って、最適な温度範囲は700〜740℃であ
る。
約720℃であることが確認された。図2によればθ相の存
在領域に達するためには温度は約700℃以上にするのが
適当である。従って、最適な温度範囲は700〜740℃であ
る。
【００３３】実施例３ 実施例１の操作を繰り返したが、浴は9.5重量％のケイ
素を含み、温度は約650℃に維持し、浴中への浸漬およ
び被膜凝固の合計時間は約10秒にした。〔表４〕は得ら
れた結果を浸漬温度の関数でまとめたものである。
素を含み、温度は約650℃に維持し、浴中への浸漬およ
び被膜凝固の合計時間は約10秒にした。〔表４〕は得ら
れた結果を浸漬温度の関数でまとめたものである。
【００３４】表４ ストリップの浸漬温度を関数とする
合金層の厚さ
合金層の厚さ
【表４】
【００３５】最適な浸漬温度は715〜760℃、好ましくは
約740℃であることが確認された。図2によればθ相の存
在領域に達するためには温度は約740℃以上にするのが
適当である。従って、最適な温度範囲は740〜760℃であ
る。〔表５〕は実施例１〜３の結果をまとめたものであ
る。
約740℃であることが確認された。図2によればθ相の存
在領域に達するためには温度は約740℃以上にするのが
適当である。従って、最適な温度範囲は740〜760℃であ
る。〔表５〕は実施例１〜３の結果をまとめたものであ
る。
【００３６】表５ 浴中のSi含有率を関数とする浸漬温
度
度
【表５】
【図１】 Al-Si-Feの三元系状態図の一部で、℃で表さ
れるされる縦軸はアルミニウム、ケイ素またはAl-Si-Fe
合金の各固相と液相との平衡温度を表しており、水平軸
線はSiの重量％（0〜40％）およびFeの重量％（0〜30
％）を表し、三元図の残部はアルミニウムである。
れるされる縦軸はアルミニウム、ケイ素またはAl-Si-Fe
合金の各固相と液相との平衡温度を表しており、水平軸
線はSiの重量％（0〜40％）およびFeの重量％（0〜30
％）を表し、三元図の残部はアルミニウムである。
【図２】 液−固の平衡温度を20℃間隔の等温曲線で表
した図１の射影図で、水平軸線は0〜20％で表されるケ
イ素の重量％を表し、左側の斜め軸線は0〜14％で表さ
れる鉄の重量％を表し、三元図の残部はアルミニウム
（Al）である。
した図１の射影図で、水平軸線は0〜20％で表されるケ
イ素の重量％を表し、左側の斜め軸線は0〜14％で表さ
れる鉄の重量％を表し、三元図の残部はアルミニウム
（Al）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ピエール ゴダン フランス国 60140 モニュヴィル リュ パストゥール 43 (72)発明者 エリック ルスェール フランス国 60130 サン ジュス タン ショッセ リュ マドレーヌ ブラン ５
Claims (15)
- 【請求項１】 アルミニウムをベースとする液浴中に鋼
部材を浸漬する段階を含む鋼部材のアルミニウム被覆方
法において、 化学式 FeAl3 にほぼ相当する組成を有する固体θ相と
平衡する液浴の局部温度および局部組成が鋼部材の浸漬
帯域で得られるように、液浴の組成および平均温度と浴
中への鋼部材の浸漬温度とを合せることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 τ5相またはτ6相と平衡するように液浴
の組成および平均温度を合せる請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 浸漬帯域が下記寸法を有する請求項２に
記載の方法： 厚さ：鋼部材の表面から最大約30μmまでの距離 長さ：間鋼部材の表面の鋼と液浴とが直接接触を開始す
る点とτ5相またはτ6相からなる界面層の凝固が開始す
る点との間の鋼部材の表面に沿った長さ。 - 【請求項４】 τ6相と平衡するように液浴の組成およ
び平均温度を合せる請求項２または３に記載の方法。 - 【請求項５】 液浴を鉄で飽和すれる請求項１〜４のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 鋼部材の浸漬温度が浴温より高い請求項
１〜５のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項７】 浴中のケイ素含有率が約８％である場合
に浸漬温度を700〜740℃にする請求項１〜６のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項８】 浴中のケイ素含有率が約９％である場合
に浸漬温度を720〜765℃にする請求項１〜６のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項９】 浴中のケイ素含有率が約9.5％である場
合に浸漬温度を740〜760℃にする請求項１〜６のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
方法の炭素鋼部材のアルミニウム被覆での使用。 - 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
方法のステンレス鋼部材のアルミニウム被覆での使用。 - 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
方法で得られる、Al-Fe-Si合金層とアルミニウムをベー
スとする表面層とを有するアルミニウム被膜を有するア
ルミニウム被覆鋼板において、鋼基材との接触部分にお
いて上記合金層が基本的にθ相からなる下地層を有する
ことを特徴とする鋼板。 - 【請求項１３】 合金層の厚さが3μm以下である請求項
１２に記載の鋼板。 - 【請求項１４】 鋼が炭素鋼である請求項１２または１
３に記載の鋼板。 - 【請求項１５】 鋼がステンレス鋼である請求項１２ま
たは１３に記載の鋼板。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9902050A FR2790010B1 (fr) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | Procede d'aluminiage d'acier permettant d'obtenir une couche d'alliage interfaciale de faible epaisseur |
| FR9902050 | 1999-02-18 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239819A true JP2000239819A (ja) | 2000-09-05 |
| JP4629180B2 JP4629180B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
ID=9542256
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041707A Expired - Lifetime JP4629180B2 (ja) | 1999-02-18 | 2000-02-18 | 薄い界面合金層を得るための鋼のアルミニウム被覆方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1029940B1 (ja) |
| JP (1) | JP4629180B2 (ja) |
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| BR (1) | BR0000843B1 (ja) |
| CA (1) | CA2298312C (ja) |
| DE (1) | DE60015202T2 (ja) |
| ES (1) | ES2231130T3 (ja) |
| FR (1) | FR2790010B1 (ja) |
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| JP2007107050A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nippon Steel Corp | 加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板及びその製造方法 |
| JP2017532451A (ja) * | 2014-12-24 | 2017-11-02 | ポスコＰｏｓｃｏ | 耐剥離性に優れたｈｐｆ成形部材及びその製造方法 |
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| DE102008006771B3 (de) * | 2008-01-30 | 2009-09-10 | Thyssenkrupp Steel Ag | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem mit einem Al-Si-Überzug versehenen Stahlprodukt und Zwischenprodukt eines solchen Verfahrens |
| WO2011104443A1 (fr) * | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl | Procédé de fabrication d'une pièce a partir d'une tôle revêtue d'aluminium ou d'alliage d'aluminium |
| DE102010014267A1 (de) | 2010-04-08 | 2011-10-13 | H.C. Starck Gmbh | Dispersionen, sowie Verfahren zur deren Herstellung und deren Verwendung |
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- 1999-02-18 FR FR9902050A patent/FR2790010B1/fr not_active Expired - Lifetime
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