JP2004043882A

JP2004043882A - アルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法

Info

Publication number: JP2004043882A
Application number: JP2002202349A
Authority: JP
Inventors: Jang Hyeon Choi; ジャンヒュン　チェ; Byeong Mun Lim; ビョンモン　リム; Jeong Hui Choi; ジョンヒー　チェ; Seon Jin Jin; ソンジン　チン; Jae In Jung; ジェイン　ジョン
Original assignee: Union Steel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Union Steel Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12
Also published as: US20040018316A1; CA2393011C; CA2393011A1

Abstract

【課題】アルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金メッキ鋼板を、シリコン５〜１５重量部、クロム０．１〜１．５重量部、マグネシウム０．０１〜３．０重量部を含むメッキ浴でメッキ処理することによって、表面外観が改善され、且つ耐食性および加工性の向上されたアルミニウム合金メッキ鋼板を製造する。これは、加工性に優れているため、成形加工時に表れるメッキ層の薄利およびメッキ皮膜の亀裂が減少されて加工の後にも優れた耐食性を有し、この特性を有する鋼板を用いると、一層優れた耐食性を有する自動車用マフラー、耐熱家電製品などの製造が可能になる。
【選択図】　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性および加工性に優れたアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムメッキ鋼板は、亜鉛メッキ鋼板に比べて耐食性と耐熱性に優れているため、自動車マフラー、家電製品、耐熱素材に多く適用されている。
その例には、日本国特開昭５７−４７８６１号に開示された、鉄中にＴｉを含有するアルミニウムメッキ鋼板、特開昭６３−１８４０４３号に開示された、鉄中にＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉおよび少量のＣｒを含有するアルミニウムメッキ鋼板、特開昭６０−２４３２５８号に開示された、マンガン０．０１〜４．０％、チタニウム０．００１〜１．５％、シリコン３．０〜１５．０％を含有するアルミニウムメッキ鋼板などがある。
【０００３】
一般に、これらのアルミニウムメッキ鋼板は、冷間圧延された冷延鋼板を無酸化性雰囲気または弱酸化性雰囲気で加熱して表面に付いた油などを取除き、その後、還元性雰囲気で加熱して表面を活性化する焼鈍過程を経て溶融アルミニウム浴中に浸漬する方法で製造している。
【０００４】
また、アルミニウムと鉄との反応によるＦｅ−Ａｌ合金層の成長や鉄中へのアルミニウム金属の急速な拡散などを抑制するために、アルミニウムメッキ浴に１０％以下のＳｉを添加している。この方法によって製造されたメッキ鋼板は、比較的加工性および耐熱性に優れているため、自動車マフラー、温水器、暖房機、電気釜の内釜などの耐熱部品に多く使用されている。
【０００５】
しかし、合金層の成長抑制のために添加されるシリコンが、場合によってはメッキ鋼板の表面外観を損なうこともあって、むしろ鮮明でない外観を有する問題点があった。
【０００６】
また、最近では、特に、自動車排気ガスに使用される部品の長寿命化に伴ってアルミニウムのメッキされる鋼板にＣｒを含有する鋼板が開発されている。その例には、日本国特開昭６３−１８０４３号のようにＣｒを１．８〜３．０％含有するメッキ鋼板や、特開昭６３−４７４５６号のようにＣｒを２〜３％含有する鋼板などがある。
【０００７】
本発明は、メッキ層にシリコンを含有するアルミニウムメッキ鋼板のメッキ方法の改良に関するものであって、シリコンを含有するメッキ浴槽にクロムおよびマグネシウムを添加して加工性および表面外観を損なう合金層の成長抑制をし、加工性、耐食性および耐熱性をさらに向上させたアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法を提示する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、アルミニウムとの合金が容易に形成される上にも、表面外観、耐食性、および耐熱性に優れていることで知られるクロムおよびマグネシウムをメッキ浴槽に添加して加工性および耐食性をさらに向上させたアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法を提供することにその目的がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するべく、本発明は、アルミニウム合金メッキ鋼板をメッキするにおいて、シリコン５〜１５重量部、クロム０．１〜１．５重量部、マグネシウム０．０１〜３．０重量部を含むメッキ浴でメッキ処理することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の方法において、メッキ浴槽は５〜１５重量部のシリコンを含む。シリコンは、合金層の成長を抑制する効果とともに、メッキ浴の流動性を向上させて光沢を付与する効果があり、添加量は５重量部以上にしなければならない。仮に、添加量が１５重量部を超えると、メッキ層内に板状のシリコン相が析出してメッキ層の加工性を著しく劣化させる。したがって、シリコンの添加量は５〜１５重量部が好ましい。
【００１１】
メッキ浴に添加されるクロムは、メッキ層中の表面に緻密な不動態酸化皮膜を形成してアルミニウムメッキ鋼板の耐食性を向上させるとともに、メッキ浴中にクロム元素が均一な分布をなすことによって合金層の結晶粒を微細化させるように作用する。
【００１２】
なお、メッキ層内に集積された一定形態の帯（ｂａｎｄ）を形成して加工性および加工後の破断面の耐食性を向上させるように作用する。
【００１３】
かかる効果を有するクロムの含量が０．１重量部以下であれば、メッキ浴中に均一に分布される効果が低減され、１．５重量部を超えると、クロム含量の増加に伴ってメッキ浴の温度上昇が必要となり、メッキ浴の温度上昇はドロス（ｄｒｏｓｓ）の増加につながり、結果として増加されたドロスがメッキ鋼板の表面に付着されて外観が損なわれてしまう。
【００１４】
したがって、クロムの添加量は０．１〜１．５重量部が好ましい。
【００１５】
前記クロムとともに添加されるマグネシウムは、メッキ層に接している空気中の酸素と結合して不動態皮膜を形成することによって、合金層の内部に酸素が拡散されるのを防止し、追加的な腐食現象を阻止し、耐熱性を改善させる。
【００１６】
また、マグネシウムはアルミニウムと反応して酸素の拡散を遮断する効果もあって、加工後のせん断面の耐食性を著しく改善させる。
【００１７】
仮に、マグネシウムの添加量が０．０１重量部以下になると、分散度による効果が少なく、３．０重量部を超えると、メッキ浴が飽和されると同時に溶融点が高くなって作業性が劣化し、ドロス発生量が増加する。
【００１８】
したがって、マグネシウムの添加量は０．０１〜３．０重量部が好ましい。
【００１９】
本発明は、従来のアルミニウムと５〜１５重量部のシリコンを含有するメッキ浴に、クロムとマグネシウムを同時に添加して核生成の機会を多く与えることによって、スパングル（ｓｐａｎｇｌｅ）を微細化するということに基づいている。
【００２０】
すなわち、添加された成分は、溶湯内で鋼板がメッキ処理された後にメッキ層内に分散されて数多くの核を生成することから、メッキ材が凝固する過程で結晶粒界間に相互干渉する作用をして結晶粒の成長を制御する役割を果たす。
【００２１】
したがって、綺麗な表面外観が確保され、粒界間腐食を抑制して耐食性が強化される効果も発揮できる。また、アルミニウムと鉄との合金層の成長を抑制して加工性に優れたメッキ皮膜層が形成されるのである。
【００２２】
一方、メッキ浴の溶湯内に入浴するときの素地鋼板の温度は６５０〜７００℃、溶湯温度は６２０〜６８０℃に設定するのが好ましい。
【００２３】
これは、素地鋼板の入浴温度が６５０℃以下になると、メッキ皮膜の外観が不良になり、塗膜密着性が低下され、また、７００℃以上になると、素地鋼板の熱的拡散が速くなって合金層の異常成長を招くため、加工性が劣るとともに、溶湯内で酸化物層が過多生成されるという問題点が発生するからである。
【００２４】
メッキ付着量は、片面を基準に２０〜３００ｍｇ／ｍ^２にするのが好ましいが、仮に、メッキ付着量を２０ｇ／ｍ^２以下にすると、付着量を制御するエアナイフ設備の空気圧力が過多に増加されてメッキ付着量の偏差が発生し、これとともに溶湯内で表面酸化物の急速な増加が起こり皮膜の外観損傷および酸化ドロスの付着が発生する。
【００２５】
また、３００ｇ／ｍ^２以上になると、合金層が過多形成されて加工性が著しく低下する問題点がある。
【００２６】
以下、実施例に上げて本発明をさらに具体的に説明するものの、本発明が下記の実施例によって限定されることはない。
【００２７】
鋼板厚０．８ｍｍ、幅３００ｍｍの冷延鋼板を、無酸化炉型溶融メッキパイロットプラントで、表１のようにメッキ浴の組成を変化させてアルミニウム合金メッキ鋼板を製造した。
【００２８】
メッキ付着量はエアナイフで調節し、製造されたアルミニウム合金メッキ鋼板の評価結果を表１に表した。
【００２９】
表１では、耐食性および加工性を評価項目にしたが、耐食性はＫＳＤ　９５０４試験法に基づいて、３５℃の５％ＮａＣｌ塩水噴霧試験雰囲気で初期赤錆発生時間を通じて比較・評価し、加工性はＫＳＤ　０００６試験法に基づいて１８０°ＯＴベンディング試験をした後、発生した亀裂の幅（破断面の幅）を３０〜５０倍率の立体顕微鏡で観察して破断面の幅サイズを測定することによって比較・評価した。
【表１】

【００３０】
表１に表すように、本発明による実施例が加工性および耐食性に優れていることがわかる。すなわち、発明例では、１８０°ＯＴベンディング試験を施した後にも発生した亀裂（破断面）が１０〜１５μｍ程であって、比較例の場合より優れているものと判定された。また、耐食性においても、発明例の場合、平坦部赤錆は約３０００時間、せん断部赤錆は１０００時間と表れたが、比較例の場合は、各々大略１２００時間、４５０時間と表れ、比較例に比べて発明例が各段と優れていることがわかる。
【００３１】
また、肉眼観察の結果、発明例による実施例は表面外観においても比較例より良好であったが、これはスパングルのサイズが微細化された結果によるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、従来の５〜１５重量部のシリコンを含有するアルミニウムメッキ浴組成にクロムとマグネシウムを少量添加して粒界間の核生成制御を可能にするため、表面外観、耐食性、および加工性の向上されたアルミニウム合金メッキ鋼板を製造することができる。
【００３３】
また、加工性に優れているため、成形加工時に表れるメッキ層の剥離およびメッキ皮膜の亀裂が減少させられ、加工の後にも優れた耐食性を有することができる。また、このような特長を有する本発明の鋼板を用いると、一層優れた耐食性を有する自動車用マフラー、耐熱家電製品などの製造が可能になる。

Claims

アルミニウム合金メッキ鋼板をメッキする方法において、シリコン５〜１５重量部、クロム０．１〜１．５重量部、マグネシウム０．０１〜３．０重量部を含むアルミニウムメッキ浴でメッキ処理することを特徴とするアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法。
メッキ付着量は、片面を基準に２０〜３００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法。
前記アルミニウム合金メッキ鋼板の入浴温度は６５０〜７００℃であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金メッキ鋼板のメッキ方法。