JP2002146504A - 耐食性及び耐ホイスカ性に優れた電装用資材及び電装用部材 - Google Patents

耐食性及び耐ホイスカ性に優れた電装用資材及び電装用部材

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JP2002146504A
JP2002146504A JP2001250834A JP2001250834A JP2002146504A JP 2002146504 A JP2002146504 A JP 2002146504A JP 2001250834 A JP2001250834 A JP 2001250834A JP 2001250834 A JP2001250834 A JP 2001250834A JP 2002146504 A JP2002146504 A JP 2002146504A
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electrical equipment
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Kazuaki Hosomi
和昭 細見
Atsushi Ando
敦司 安藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性及び耐ホイスカ性に優れた電装用資材
および電装用部材を提供する。 【解決手段】 Mg:1〜4重量%、Al:4〜22重
量%、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛
系合金めっきが施された電装用資材及び電装用部材によ
って達成できる。さらにTi:0.002〜0.1重量
%、B:0.0005〜0.045重量%含有してもよ
く、必要に応じて、希土類元素,Y,ZrまたはSiか
ら選ばれた易酸化性元素の少なくとも1種を0.005
〜2.0重量%含有することができる。用途として、ケ
ーブル収納用、ブラケット用、電機部品用、電機機器
用、ダンパー用などに適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融亜鉛系合金め
っきが施された耐食性及び耐ホイスカ性に優れた電装用
資材及び電装用部材であって、具体的には、ケーブル収
納用、ブラケット用、電機部品用、電機機器用、ダンパ
ー用などに適している。
【0002】
【従来の技術】従来より、ケーブル収納用、ブラケット
用、電機部品用、電機機器用などに使用される電装用部
材としては、耐食性を考慮して溶融Znめっき、電気Z
nめっき、電気Snめっきなどを施しためっき部材が多
く使用されている。また、耐食性をさらに向上させるた
めに電気Znめっき後にユニクロメート処理が施された
めっき部材も使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ケーブル収納部用、ブ
ラケット用、電機部品用、電機機器用などに使用される
電装用資材及び部材に対しては、長期使用による材質劣
化を抑制するため更なる耐食性(耐久性)が求められて
いる。一方、電気Znめっき鋼板及び電気Snめっき鋼
板を使用した電装用部材ではホイスカと呼ばれるひげ状
の結晶が発生する。このホイスカはめっき層から自発的
に発生し、長さが10mmぐらいまでに成長するため、
場合によっては電気回路が短絡して電気製品が誤作動あ
るいは故障に至る可能性が考えられる。近年電気製品の
多機能化、小型軽量化から電気回路は複雑になり微小電
流化しており、わずかの迷走電流でも故障等の原因にな
りうると考えられる。そこで本発明は、従来の電装用部
材の更なる耐食性の向上と耐ホイスカ性に優れた安価な
電装用資材及び電装用部材を提供する。
【0004】本発明の目的は、腐食環境下における耐食
性及び耐ウィスカー性に優れた溶融Zn系合金めっきが
施された電装用資材及び電装用部材を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、Mg:1
〜4重量%、Al:4〜22重量%、残部Znおよび不
可避的不純物からなる溶融亜鉛系合金めっきが施された
電装用資材及び電装用部材によって達成できる。溶融亜
鉛系合金めっきは、さらにTi:0.002〜0.1重
量%、B:0.0005〜0.045重量%を含有させ
ることができ、必要に応じて、希土類元素,Y,Zrま
たはSiから選ばれた易酸化性元素の少なくとも1種を
0.005〜2.0重量%含有することができる。
【0006】本発明の電装用部材の用途としては、ケー
ブルラック,ケーブルダクト,鉄道用に設置されるケー
ブルトレイなどのケーブル等収納用、各種ブラケット
用、電源盤・配電盤用、電磁波シールドボックス用、空
調・熱交換器の室内外部品用、柱状トランス用、電設
用、シャーシー用、コンセント用などの電機機器・部品
用、排ガス・集塵・洗浄等設備のダンパー用などに適し
ている。
【0007】本発明の用途の一つとして鉄道用のケーブ
ルトレイがあるが、現在はコンクリート製であるため重
量が大きい、経時変化による材質劣化、雨水の侵入など
が懸念される。本発明によれば、軽量で、耐食性が優
れ、経時変化の少ないケーブルトレイが提供できる。
【0008】
【発明の実施の形態】耐ホイスカ性:本発明のめっき組
織は、Znを多量に含むAl相である〔初晶Al相〕、
〔Zn/Al/Zn2Mgの三元共晶組織〕、〔Zn単
相〕、〔Zn/Zn2Mgの二元共晶〕、〔Al/Zn2
Mgの二元共晶〕、〔Zn2Mg相〕等からなり、三元
共晶凝固組織中のZn−Mg系金属間化合物がホイスカ
の発生原因となるZnの拡散を抑制するバリヤーとして
作用している。三元共晶凝固組織には、Zn/Al/Z
2Mg、Zn/Al/Zn11Mg2、あるいはZn2
gとZn11Mg2が混在した組織がある。したがって、
めっき条件によってめっき層中にはZn2Mg相または
Zn11Mg2相が晶出するのでウィスカー発生の抑制効
果は発現するが、Zn2Mg相とZn11Mg2相が共存す
ると局部電池が形成されてめっき層表面が変色しやすく
なるので、どちらか一方を晶出させる方が好ましい。
【0009】一方、Zn2Mg相あるいはZn11Mg2
のどちらか一方の金属間化合物相を単独で含有するめっ
き層の耐食性を比較するとZn2Mg相を単独で含有す
る方が耐食性が良好である。よって、めっき層組織とし
ては〔初晶Al相〕、〔Zn単相〕及び〔Zn/Al/
Zn2Mgの三元共晶組織〕からなる金属組織とするの
が最も好ましい。
【0010】Al:6質量%、Mg:3質量%、Ti:
0.01質量%、B:0.002質量%のめっき浴で溶
融めっきしためっき層の断面組織を走査型電子顕微鏡で
観察すると、図1の(a)に示すように〔初晶Al相〕
と〔Zn単相〕が〔Zn/Al/Zn2Mgの三元共晶
組織〕で取り囲まれためっき層構造となっている。ま
た、〔Zn/Al/Zn2Mgの三元共晶組織〕を高倍
率で観察すると、図1の(b)に示すように三元共晶組
織中のZn相がラメラ状のZn2Mg相に取り囲まれて
いることがわかる。すわわち、Zn単相及び三元共晶組
織中のZn相はZn2Mg相に取り囲まれているため
に、ホイスカの発生原因であるめっき層中のZn拡散移
動が困難となりホイスカの発生が抑制されると考えられ
る。
【0011】本発明の電装用資材は、生産性の面から連
続溶融めっきプロセスで製造されるのが好ましく、製造
されためっき鋼板を所定の形状に成形して本発明の電装
用部材が製造される。以下、本発明の構成について説明
する。本発明の電装用資材及び電装用部材には、Mg:
1〜4重量%、Al:4〜22重量%、残部Znおよび
不可避的不純物からなる溶融亜鉛系めっきが施されてい
る。
【0012】めっき層中のMg含有量:1〜4重量% めっき層に含まれるMgは、めっき層の最表層にMgを
含むZn系腐食生成物を形成させ、めっき層中のAlと
ともに腐食環境下においてめっき層の腐食速度を減少さ
せる効果がある。この作用は、Mgを含むZn系腐食生
成物が長期間安定にめっき層上に存在し、耐食性を劣化
させる酸化亜鉛の形成が抑制されることによる。加え
て、本発明の電装用部材を製造する際に溶接を施したビ
ード部や切断端面にも、腐食生成物の一部が流れ込み、
ビード部や切断端面の腐食を抑制する効果がある。
【0013】めっき層中のAl含有量:4〜22重量% めっき層中のZn,MgがMgを含むZn系腐食生成物
を形成するのに対し、めっき層中のAlは固着性の極め
て強いZn−Al系腐食生成物を形成し、耐食性の向上
に寄与する。また、Alをめっき層に含有させることで
めっき層の凝固組織にZn/Al/Zn2Mg三元共晶
が出現する。この三元共晶組織はZn/Zn2Mg二共
晶組織より組織が微細であるため、耐食性およびめっき
層の硬さの観点からも三元共晶組織の方が好ましい。こ
のように、固着性が強いZn−Al系腐食生成物を形成
し、かつZn/Al/Zn2Mg三元共晶組織を形成さ
せるためには、4重量%以上のAlが必要であるが、2
2重量%を超えて添加しても上記効果は飽和する。ま
た、Al含有量の増加とともにめっき金属の融点は上昇
するので、めっき浴を高温に保持する必要が生じめっき
鋼板の製造性も悪くなる。
【0014】仮にめっき層中にAlが含まれず、めっき
層がZn−Mg系合金の場合、Mg含有Zn系腐食生成
物が流出すると、下地に固着性の強い腐食生成物がない
ために、めっき層の腐食が急速に進行する。
【0015】めっき層中のTi含有量:0.002〜
0.1重量%、 めっき層中のB含有量:0.0005〜0.045重量
% Ti,Bの添加により表面外観を害するZn11Mg2
の生成を抑制し、めっき層中に晶出するZn−Mg系金
属間化合物を実質的にZn2Mgのみにすることができ
る。
【0016】具体的には、Tiを0.002重量%以上
含有させると効果的にZn11Mg2相の生成を抑制する
ことができる。しかし、Tiが0.1重量%を超えると
めっき層中にTi−Al系析出物が成長し、めっき層に
凹凸(ブツ)が生じ、外観を損ねるようになる。また、
Bを0.0005重量%以上含有させると効果的にZn
11Mg2相の生成を抑制することができる。しかし、B
が0.045重量%を超えるとめっき層中にTi−B
系、Al−B系析出物が成長し、めっき層に凹凸(ブ
ツ)が生じ、外観を損ねるようになる。
【0017】めっき層中の易酸化性元素(希土類元素,
Y,Zr,Si):少なくとも1種を0.005〜2.
0重量% AlとMgの含有量が比較的多い本発明の溶融Zn−A
l−Mg系めっき鋼板(部材)においては、本鋼板に特
有の「めっき層の表面光沢劣化」という現象を抑制する
作用がある。「めっき層の表面光沢劣化」とは、製造直
後に美麗な金属光沢を有しるめっき表面が、時間を経る
につれてねずみ色に変化する現象であり、表面外観の点
から好ましいことではない。このような変色現象は希土
類元素,Y,Zr,Siの少なくとも1種を0.005
重量%以上添加することで抑制することができる。しか
し、2.0重量%を超えて添加しても効果は飽和するの
で0.005〜2.0重量%添加するのがよい。
【0018】また、めっき層のAl含有率が高くなるほ
ど、めっき層と鋼素地の界面に局部的にFe−Al金属
間化合物が生成することから、めっき鋼板を成形加工す
る際に部分的にめっき層が剥離することも懸念される
が、めっき層中にSiを微量含有させることでこの問題
は回避される。
【0019】本発明の電装用資材(めっき鋼板)あるい
は電装部材には、クロメート系あるいはノンクロム系の
化成処理を施して耐食性の向上や塗装の密着性を向上さ
せることができる。さらに数μm程度の有機樹脂被覆を
化成処理後に施せば耐食性、耐傷付き性がさらに向上
し、樹脂中に潤滑成分を含有させると各種部材への成形
加工も容易になる。
【0020】本発明のめっき組成を有する電装用部材に
おいては、めっき層中に金属間化合物Zn2Mgが分散
しているため、従来の溶融Znめっき部材のめっき層よ
り硬質である。よって、部材表面に傷が付きにくいた
め、錆の起点となる傷の発生を抑制することもできる。
【0021】なお、本発明の電装用資材であるめっき原
板の種類、組成、活性化前処理方法、溶融めっき方法、
化成処理方法等の製造方法、条件は特に規定するもので
はなく、用途に応じた条件で常法により製造すればよ
い。
【0022】[実施例]耐ホイスカ性の調査に供するた
めに、以下の溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板と電気
亜鉛めっき鋼板を作製した。本発明例として、板厚0.
8mm、幅50mm、長さ150mmの低炭素Alキル
ド鋼冷延材をめっき原板とし、下記の条件にてめっき付
着量90g/m2(片面当り)の溶融Zn−Al−Mg
系めっき鋼板を作製した。 活性化前処理条件:ガス還元法、雰囲気ガス:50容積
%H2−N2、加熱条件:700℃×30秒 めっき浴組成:Al:4〜22質量%、Mg:1〜4質
量%、Ti:0.002〜0.1質量%、B:0.00
1〜0.045質量%、Si:0.005〜2.0質量
%、 残部Zn めっき浴温:370〜550℃ めっき浴への鋼板の浸漬温度:めっき浴温+40℃ めっき浴への鋼板の浸漬時間:2秒
【0023】比較例として、板厚0.8mm、幅50m
m、長さ150mmの低炭素Alキルド鋼焼鈍材をめっ
き原板とし、下記の条件にてめっき付着量60g/m2
(片面当り)の電気亜鉛めっき鋼板を作製した。 前処理条件:電解脱脂 めっき浴組成:シアン化Zn:60g/L、シアン化ナ
トリウム:40g/L、水酸化ナトリウム:75g/L 浴温 :30℃、 電流密度:3A/dm2
【0024】作製した溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼
板を図2に示す各形状に加工して以下の条件で耐ホイス
カ性試験に供した。 耐ホイスカ性試験条件 試験温度:50、80、100℃ 試験雰囲気:大気中 試験期間:3ヶ月(3ヶ月でホイスカが発生しなかった
場合は1年まで延長) 評価方法:サンプルの表面と裏面の表面組織を走査型電
子顕微鏡倍率1000倍で観察しホイスカ発生有無を確
【0025】表1は加工のない平坦部の試験結果、表2
は90°曲げ部の試験結果、表3はバーリング加工部、
表4は張り出し加工部の試験結果を示している。これら
の試験結果からわかるように、比較例の電気亜鉛めっき
鋼板ではいずれの試験温度においても3ヶ月でホイスカ
が発生している。それに対して、本発明例の溶融Zn−
Al−Mg系めっき鋼板を使用したものは3ヶ月間試験
してもホイスカは発生せず、さらに試験期間を1年まで
延長しても、いずれの加工形状、試験温度においてもホ
イスカは発生しておらず、耐ホイスカ性に優れているの
がわかる。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明の電装用資材及び
電装用部材は、従来の溶融Zn系、電気Zn系、電気S
n系めっきが施された電装用部材に比較して、耐食性、
耐ホイスカ性に優れている。また、従来の溶融Zn系め
っき部材に対してめっき層が硬いので、錆の起点となり
うる傷の発生が抑制され、腐食の進行が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の溶融Zn-Al-Mgめっき鋼板のめっ
き層組織(b)めっき層組織の拡大((a)の枠内を倍
率10,000倍で観察)
【図2】耐ホイスカ性試験に供したサンプルの加工形状

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg:1〜4重量%、Al:4〜22重
    量%、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛
    系合金めっきが施された耐食性及び耐ホイスカ性に優れ
    た電装用資材。
  2. 【請求項2】 溶融亜鉛系合金めっきが、さらにTi:
    0.002〜0.1重量%、B:0.0005〜0.0
    45重量%を含有する請求項1記載の耐食性及び耐ホイ
    スカ性に優れた電装用資材。
  3. 【請求項3】 溶融亜鉛系合金めっきが、さらに希土類
    元素,Y,ZrまたはSiから選ばれた易酸化性元素の
    少なくとも1種を0.005〜2.0重量%含有する請
    求項1又は2に記載の耐食性及び耐ホイスカ性に優れた
    電装用資材。
  4. 【請求項4】 Mg:1〜4重量%、Al:4〜22重
    量%、残部Znおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛
    系合金めっきが施された耐食性及び耐ホイスカ性に優れ
    た電装用部材。
  5. 【請求項5】 溶融亜鉛系合金めっきが、さらにTi:
    0.002〜0.1重量%、B:0.0005〜0.0
    45重量%を含有する請求項4記載の耐食性及び耐ホイ
    スカ性に優れた電装用部材。
  6. 【請求項6】 溶融亜鉛系合金めっきが、さらに希土類
    元素,Y,ZrまたはSiから選ばれた易酸化性元素の
    少なくとも1種を0.005〜2.0重量%含有する請
    求項4又は5に記載の耐食性及び耐ホイスカ性に優れた
    電装用部材。
  7. 【請求項7】 電装用部材が、ケーブル収納用、ブラケ
    ット用、電機部品用、電機機器用、ダンパー用である請
    求項4〜6に記載の耐食性及び耐ホイスカ性に優れた電
    装用部材。
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