JP2685772B2 - 高耐食性Ａ１−Ｔｉ合金蒸着めっき製品およびその製造方法 - Google Patents
高耐食性Ａ１−Ｔｉ合金蒸着めっき製品およびその製造方法Info
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- JP2685772B2 JP2685772B2 JP63006641A JP664188A JP2685772B2 JP 2685772 B2 JP2685772 B2 JP 2685772B2 JP 63006641 A JP63006641 A JP 63006641A JP 664188 A JP664188 A JP 664188A JP 2685772 B2 JP2685772 B2 JP 2685772B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高耐食性の優れたAl−Ti合金蒸着めっき製品
およびその製造方法に関するものである。
およびその製造方法に関するものである。
［従来の技術］ AlおよびAl合金（以下単にAl合金と記すことがある）
は鋼に比べて耐食性に優れ、また清潔感があるため、建
材や容器等の分野で汎用されており、またAl合金を鋼板
上にめっきした製品も実用化されている。
は鋼に比べて耐食性に優れ、また清潔感があるため、建
材や容器等の分野で汎用されており、またAl合金を鋼板
上にめっきした製品も実用化されている。
ところがAl合金製品及びAl合金めっき製品は、Cl-イ
オンが存在する環境下において表面の不動態皮膜が破壊
され易く、その結果孔食が発生して極端な場合には貫通
孔に発展することがあり、あるいはめっき層表面殊に孔
食発生部周辺に腐食生成物であるAl（OH）３等を主成分
とする白錆が生じることがある。又鋼板にAl合金めっき
を施した製品では孔食が鋼板に及んで赤錆を発生するこ
ともあった。
オンが存在する環境下において表面の不動態皮膜が破壊
され易く、その結果孔食が発生して極端な場合には貫通
孔に発展することがあり、あるいはめっき層表面殊に孔
食発生部周辺に腐食生成物であるAl（OH）３等を主成分
とする白錆が生じることがある。又鋼板にAl合金めっき
を施した製品では孔食が鋼板に及んで赤錆を発生するこ
ともあった。
［発明が解決しようとする課題］ そこでAl合金製品及びAl合金めっき製品の耐食性を改
善することが課題となり、Al合金にあっては合金組成の
改質、即ちZnやMg等を添加することが検討されたがさほ
どの効果はなく、またこれら元素の過度の添加はAlの持
つ優れた成形加工性を損なうことになり、添加量に制限
があった。
善することが課題となり、Al合金にあっては合金組成の
改質、即ちZnやMg等を添加することが検討されたがさほ
どの効果はなく、またこれら元素の過度の添加はAlの持
つ優れた成形加工性を損なうことになり、添加量に制限
があった。
一方Al合金めっき製品においてはめっき層を溶融めっ
き法で形成することが多いが、溶融浴中に溶解させる元
素とその濃度（Alとの合金比）に限界があり、例えばAl
−Si合金めっき,Al−Zn合金めっき等が提案されている
が耐食性改善には至っていない。
き法で形成することが多いが、溶融浴中に溶解させる元
素とその濃度（Alとの合金比）に限界があり、例えばAl
−Si合金めっき,Al−Zn合金めっき等が提案されている
が耐食性改善には至っていない。
このような状況に鑑み、本発明者らは耐食性の良好な
Al合金めっき製品（Al合金にAl合金めっきを施した製品
を含む）を得るべくAl合金めっき層における合金化元素
およびめっき方法について種々検討を行なった。
Al合金めっき製品（Al合金にAl合金めっきを施した製品
を含む）を得るべくAl合金めっき層における合金化元素
およびめっき方法について種々検討を行なった。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決することのできた本発明の高耐食性
Al合金めっき製品とは、素地金属上に、Tiを10〜40％含
有するAl−Ti合金蒸着めっきが施されたものであって、
Cu−Ｋα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のＸ線回折パ
ターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質的に
TiAl3のピークのみを有するものであることを構成要旨
とするものであり、またこの様なAl−Ti合金蒸着めっき
製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状態で10-2Torr
以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させてTiを
10〜40％含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を前記
素地金属上に施すことにより製造することができる。
Al合金めっき製品とは、素地金属上に、Tiを10〜40％含
有するAl−Ti合金蒸着めっきが施されたものであって、
Cu−Ｋα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のＸ線回折パ
ターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質的に
TiAl3のピークのみを有するものであることを構成要旨
とするものであり、またこの様なAl−Ti合金蒸着めっき
製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状態で10-2Torr
以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させてTiを
10〜40％含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を前記
素地金属上に施すことにより製造することができる。
［作用］ これまで耐食性の良いとされている合金めっき製品と
しては、前述の如くAl−Si合金溶融めっきやAl−Zn溶融
めっき製品が提案されていたが満足できる結果は得られ
ていない。
しては、前述の如くAl−Si合金溶融めっきやAl−Zn溶融
めっき製品が提案されていたが満足できる結果は得られ
ていない。
そこで本発明者らはSiやZn以外の合金化元素を種々添
加したAl合金めっき製品を作成し、その耐食性について
検討したところ、後述するようなAl−Ti合金蒸着めっき
が優れた耐食性を示すことを見出すに至った。またこの
様な蒸着めっき層を形成する手段としては、後述するよ
うな特定条件で行なう真空蒸着めっきが密着性および耐
食性の点で優れているという知見を得た。
加したAl合金めっき製品を作成し、その耐食性について
検討したところ、後述するようなAl−Ti合金蒸着めっき
が優れた耐食性を示すことを見出すに至った。またこの
様な蒸着めっき層を形成する手段としては、後述するよ
うな特定条件で行なう真空蒸着めっきが密着性および耐
食性の点で優れているという知見を得た。
本発明のAl−Ti合金蒸着めっきにおいては、めっき層
中のTiの含有率が10％以上になると耐食性の改善効果が
認められ、10％未満ではTi添加による耐食性向上効果が
殆ど発揮されない。Ti含有量を増加させるとそれに伴っ
て耐食性向上効果が増加するが、Ti含有量が35〜40％に
至ると耐食性改善効果が最大となり、それ以上Tiを添加
しても耐食性は却って逆に低下していくばかりでなく、
めっき密着性も低下する（後記第１表参照）。またTi含
有量を増加させることは、TiがAlに比べて高価なこと、
および蒸着めっきに際しては真空中におけるTiの平衡蒸
気圧がAlのそれと比べて小さいのでTiの蒸発のために高
エネルギーを要すること、等からコストアップにつなが
り経済的に不利となる。
中のTiの含有率が10％以上になると耐食性の改善効果が
認められ、10％未満ではTi添加による耐食性向上効果が
殆ど発揮されない。Ti含有量を増加させるとそれに伴っ
て耐食性向上効果が増加するが、Ti含有量が35〜40％に
至ると耐食性改善効果が最大となり、それ以上Tiを添加
しても耐食性は却って逆に低下していくばかりでなく、
めっき密着性も低下する（後記第１表参照）。またTi含
有量を増加させることは、TiがAlに比べて高価なこと、
および蒸着めっきに際しては真空中におけるTiの平衡蒸
気圧がAlのそれと比べて小さいのでTiの蒸発のために高
エネルギーを要すること、等からコストアップにつなが
り経済的に不利となる。
以上のことから、蒸発めっき層中Ti含有量は10〜40％
が適当である。
が適当である。
更にAl−Ti合金蒸着めっき層のＸ線回折パターンにつ
いて種々検討したところ、ターゲットとしてCu−Ｋα線
を使用したときのＸ線回折パターンにおいて、Alおよび
Tiのピークの他は、実質的にTiAl3のピークのみを有す
る場合には著しく耐食性が良好であることがわかった。
このような結晶構造を有する蒸着めっき層は後述するよ
うな真空蒸着めっき法を採用したときに限って得られ
る。
いて種々検討したところ、ターゲットとしてCu−Ｋα線
を使用したときのＸ線回折パターンにおいて、Alおよび
Tiのピークの他は、実質的にTiAl3のピークのみを有す
る場合には著しく耐食性が良好であることがわかった。
このような結晶構造を有する蒸着めっき層は後述するよ
うな真空蒸着めっき法を採用したときに限って得られ
る。
すなわち上記Ｘ線回折パターンを有するAl−Ti合金め
っき層を形成するための蒸着めっき条件は、素地金属を
100〜450℃に加熱した状態で、10-2Torr以下好ましくは
10-4Torr台の真空中であることが必要であり、この様な
雰囲気下において蒸着金属および素地金属の酸化を防止
しつつ蒸着させる。ただし真空中においてAlとTiを蒸発
させる際にはAlとTiの平衡蒸気圧に差があり、Alの方が
蒸発され易いため、これらの混合物あるいは予め合金化
させたものを単に加熱蒸発させたとしても、Alのみが優
先的に蒸着し希望の組成のものが得られない。従ってAl
とTiの地金を別個の容器に分け入れ、個々に加熱して熱
源の出力をコントロールすることによってAlとTiの蒸気
量をコントロールし、目的の組成のAl−Ti合金めっきを
得る。
っき層を形成するための蒸着めっき条件は、素地金属を
100〜450℃に加熱した状態で、10-2Torr以下好ましくは
10-4Torr台の真空中であることが必要であり、この様な
雰囲気下において蒸着金属および素地金属の酸化を防止
しつつ蒸着させる。ただし真空中においてAlとTiを蒸発
させる際にはAlとTiの平衡蒸気圧に差があり、Alの方が
蒸発され易いため、これらの混合物あるいは予め合金化
させたものを単に加熱蒸発させたとしても、Alのみが優
先的に蒸着し希望の組成のものが得られない。従ってAl
とTiの地金を別個の容器に分け入れ、個々に加熱して熱
源の出力をコントロールすることによってAlとTiの蒸気
量をコントロールし、目的の組成のAl−Ti合金めっきを
得る。
また前記真空中において素地金属の加熱温度が100℃
未満ではめっき層と素地金属との密着性が不十分でめっ
き剥離を生じ易く、一方素地金属の加熱温度が450℃を
超える場合には、例えば素地金属が鋼のとき、鋼表面と
めっき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成しやす
くなるため、従来のAl溶融めっき鋼板と同様の欠陥が表
われ、加工時にめっき剥離を招く原因となる場合があ
る。
未満ではめっき層と素地金属との密着性が不十分でめっ
き剥離を生じ易く、一方素地金属の加熱温度が450℃を
超える場合には、例えば素地金属が鋼のとき、鋼表面と
めっき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成しやす
くなるため、従来のAl溶融めっき鋼板と同様の欠陥が表
われ、加工時にめっき剥離を招く原因となる場合があ
る。
また加熱温度が高温になるとAl−Ti合金めっき層にお
いてTiの含有量が10〜40％の範囲内であっても、TiAlま
たはTi3Al等の金属間化合物が生成する。該金属間化合
物がめっき層中に生じてくるとTiおよびTiAl3が減少或
は無くなるため耐食性改善効果を減少させると共に、め
っき層自体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
いてTiの含有量が10〜40％の範囲内であっても、TiAlま
たはTi3Al等の金属間化合物が生成する。該金属間化合
物がめっき層中に生じてくるとTiおよびTiAl3が減少或
は無くなるため耐食性改善効果を減少させると共に、め
っき層自体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
またAl及びTiを蒸発させるための加熱手段としては、
抵抗加熱や高周波加熱等を採用することも可能ではある
が、最も好ましいのは電子ビームやレーザビームを利用
した高エネルギービーム加熱である。またAl−Ti合金め
っき層を形成する工程で、金属蒸気に高周波等を印加し
て、金属蒸気をプラスにイオン化せしめ、一方素地金属
にはマイナスのバイアス電圧をかけて金属蒸気を素地金
属に蒸着させるイオンプレーティング法を採用すれば、
めっき層全体の結晶粒が微細となって、ピンホール欠陥
が防止されるほか、幅方向の合金組成も均一となり、素
地金属に対する密着性も向上するなど、めっき層全体と
しての性能を一段と高めることができる。
抵抗加熱や高周波加熱等を採用することも可能ではある
が、最も好ましいのは電子ビームやレーザビームを利用
した高エネルギービーム加熱である。またAl−Ti合金め
っき層を形成する工程で、金属蒸気に高周波等を印加し
て、金属蒸気をプラスにイオン化せしめ、一方素地金属
にはマイナスのバイアス電圧をかけて金属蒸気を素地金
属に蒸着させるイオンプレーティング法を採用すれば、
めっき層全体の結晶粒が微細となって、ピンホール欠陥
が防止されるほか、幅方向の合金組成も均一となり、素
地金属に対する密着性も向上するなど、めっき層全体と
しての性能を一段と高めることができる。
蒸着めっき層の厚さは特に限定されないが、めっき膜
厚が薄過ぎると耐食性が不十分となるので、0.1μｍ以
上、好ましくは１μｍ以上とすることが望ましい。
厚が薄過ぎると耐食性が不十分となるので、0.1μｍ以
上、好ましくは１μｍ以上とすることが望ましい。
尚本発明に関るAl−Ti合金蒸着めっきの対象となる素
地金属としては前記鋼の他ステンレス鋼,Al,Al合金,Cu,
Cu合金，更にはTi,Ti合金等が非限定的に例示され、素
地金属の形状も板，棒，形材等制限はない。
地金属としては前記鋼の他ステンレス鋼,Al,Al合金,Cu,
Cu合金，更にはTi,Ti合金等が非限定的に例示され、素
地金属の形状も板，棒，形材等制限はない。
［実施例］ 真空蒸着装置内に２つのるつぼを配置し、各るつぼの
夫々のAlとTiを装入する一方、アルカリ電解脱脂後水洗
し表面を清浄化した鋼板0.7mm×150mm×150mmを上記る
つぼ上に適度の間隔を保って配置した後、真空蒸着装置
内を所定の減圧度となるまで吸引排気し、次いで鋼板を
所定温度に予熱した。その後るつぼ内のAlとTiを電子ビ
ーム加熱により加熱蒸発せしめ、鋼板表面にAl−Ti合金
めっき層を形成させた。このときAlおよびTiに照射する
電子ビーム出力をコントロールすることによって夫々の
蒸発量を調節しAl−Ti合金めっき膜厚およびめっき組成
を調整した。
夫々のAlとTiを装入する一方、アルカリ電解脱脂後水洗
し表面を清浄化した鋼板0.7mm×150mm×150mmを上記る
つぼ上に適度の間隔を保って配置した後、真空蒸着装置
内を所定の減圧度となるまで吸引排気し、次いで鋼板を
所定温度に予熱した。その後るつぼ内のAlとTiを電子ビ
ーム加熱により加熱蒸発せしめ、鋼板表面にAl−Ti合金
めっき層を形成させた。このときAlおよびTiに照射する
電子ビーム出力をコントロールすることによって夫々の
蒸発量を調節しAl−Ti合金めっき膜厚およびめっき組成
を調整した。
上記のようにして得られた種々のAl−Ti合金蒸着めっ
き鋼板に対して以下に述べる試験を実施した。結果を第
１表に示す。また第１表にはAl（９％Si）溶融めっき鋼
板について試験した結果も併記した。
き鋼板に対して以下に述べる試験を実施した。結果を第
１表に示す。また第１表にはAl（９％Si）溶融めっき鋼
板について試験した結果も併記した。
（１）耐食性試験 エリクセン試験機によって中央部に高さ9mmの張り出
し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴霧試験（35℃,5
％NaCl溶液）に供し、めっき層表面に素地鋼板の腐食に
よる赤錆が発生するまでの時間を調べた。
し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴霧試験（35℃,5
％NaCl溶液）に供し、めっき層表面に素地鋼板の腐食に
よる赤錆が発生するまでの時間を調べた。
（２）密着性試験 各めっき鋼板20mm×50mmを180゜に密着曲げし、この
折り曲げ部に粘着テープを貼り付けて剥がした。このと
きのめっき層の剥離状態で評価した。
折り曲げ部に粘着テープを貼り付けて剥がした。このと
きのめっき層の剥離状態で評価した。
○：めっき層の剥離なし △：めっき層の剥離ほとんどなし ×：めっき層が一部剥離 （３）Ｘ線回折：一次Ｘ線源はCu−Ｋα線による。
Niフィルター 加圧電圧 50KV 記録紙のフルスケール 3000〜4000カウント／秒 第１表から明らかな様に、No.6〜９はAl−Ti合金蒸着
めっき鋼板におけるめっき層のTi含有量が10〜40％であ
り、且つＸ線回折パターンにおいて実質的にAl,Ti及びT
iAl3にのみピークを有するものであり、耐食性およびめ
っき密着性に優れたものである。尚No.7のＸ線回折パタ
ーンを第１図に示す。
めっき鋼板におけるめっき層のTi含有量が10〜40％であ
り、且つＸ線回折パターンにおいて実質的にAl,Ti及びT
iAl3にのみピークを有するものであり、耐食性およびめ
っき密着性に優れたものである。尚No.7のＸ線回折パタ
ーンを第１図に示す。
一方No.1〜５はめっき層のTi含有量が10％未満であり
めっき密着性は良いが、Ti添加による耐食性改善効果が
不十分である。
めっき密着性は良いが、Ti添加による耐食性改善効果が
不十分である。
またNo.10〜13はめっき層の耐食性改善効果がある程
度は認められるものの、めっき密着性が不十分である。
これはめっき層におけるTi含有量が40％を超えるか（N
o.10,11,13）、或はTi含有量が40％以下でも（No.12）
基板の予熱温度の調整具合で生成してくるTiAlによって
めっき密着性が悪くなり、加工性が悪くなると共に加工
後の耐食性をも劣化するものと考えられる。
度は認められるものの、めっき密着性が不十分である。
これはめっき層におけるTi含有量が40％を超えるか（N
o.10,11,13）、或はTi含有量が40％以下でも（No.12）
基板の予熱温度の調整具合で生成してくるTiAlによって
めっき密着性が悪くなり、加工性が悪くなると共に加工
後の耐食性をも劣化するものと考えられる。
No.14は前述した様に従来の溶融Al（９％Si）めっき
鋼板であり、めっき表面をクロメート処理しているのも
かかわらず、耐食性及び加工性のいずれにおいても不十
分であることを示している。
鋼板であり、めっき表面をクロメート処理しているのも
かかわらず、耐食性及び加工性のいずれにおいても不十
分であることを示している。
［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用す
ることによって、耐食性に優れたAl−Ti合金蒸着めっき
製品が実現できた。
ることによって、耐食性に優れたAl−Ti合金蒸着めっき
製品が実現できた。
第１図はNo.7（実施例）のＸ線回折パターンを示すグラ
フである。
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川福 純司 兵庫県神戸市東灘区魚崎中町１―１―24 (56)参考文献 特開 昭63−76862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18054（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】素地金属上に、Tiを10〜40％（重量％の意
味、以下同じ）含有するAl−Ti合金蒸着めっきが施さ
れ、Cu−Ｋα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のＸ線回
折パターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質
的にTiAl3のピークのみを有するものであることを特徴
とする高耐食性Al−Ti合金蒸着めっき製品。 - 【請求項２】素地金属を100〜450℃加熱した状態で10-2
Torr以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させて
Tiを10〜40％含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を
前記素地金属上に施すことを特徴とする高耐食性Al−Ti
合金蒸着めっき製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006641A JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性Ａ１−Ｔｉ合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006641A JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性Ａ１−Ｔｉ合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01184268A JPH01184268A (ja) | 1989-07-21 |
| JP2685772B2 true JP2685772B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11643992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006641A Expired - Lifetime JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性Ａ１−Ｔｉ合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685772B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105401116A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-16 | 广州有色金属研究院 | 一种钛合金TiAl3-Al复合涂层制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376862A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-07 | Nippon Denso Co Ltd | 表面硬化層を有するアルミニウム部材 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63006641A patent/JP2685772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01184268A (ja) | 1989-07-21 |
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