JP2938658B2 - 多層合金めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
多層合金めっき鋼板及びその製造方法Info
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- JP2938658B2 JP2938658B2 JP4059016A JP5901692A JP2938658B2 JP 2938658 B2 JP2938658 B2 JP 2938658B2 JP 4059016 A JP4059016 A JP 4059016A JP 5901692 A JP5901692 A JP 5901692A JP 2938658 B2 JP2938658 B2 JP 2938658B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた安価な
多層合金めっき鋼板及びその製造方法に関する。
多層合金めっき鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ−Ｓｉ系の合金めっき鋼板は、Ａｌ
及びＳｉを含有する溶融めっき浴に鋼板を浸漬する溶融
めっき法によって製造されている。鋼板表面に形成され
たＡｌ−Ｓｉ合金めっき層は、耐食性，耐熱性等に優
れ、しかも美麗な表面外観を呈することから、自動車の
排気系材料、建築用材料等として広範な分野で使用され
ている。
及びＳｉを含有する溶融めっき浴に鋼板を浸漬する溶融
めっき法によって製造されている。鋼板表面に形成され
たＡｌ−Ｓｉ合金めっき層は、耐食性，耐熱性等に優
れ、しかも美麗な表面外観を呈することから、自動車の
排気系材料、建築用材料等として広範な分野で使用され
ている。
【０００３】Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板の耐食性，耐熱
性等を更に高め、過酷な雰囲気においても十分な耐久性
を呈する構造材料を得るため、０．０１〜２重量％のＣ
ｒを含有するＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板が特開平２−８
８７５４号公報で紹介されている。Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
きが施されるめっき原板としては、普通鋼だけでなく、
それ自体で耐食性の優れたＣｒ含有低合金鋼，ステンレ
ス鋼等も使用されるようになってきている。
性等を更に高め、過酷な雰囲気においても十分な耐久性
を呈する構造材料を得るため、０．０１〜２重量％のＣ
ｒを含有するＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板が特開平２−８
８７５４号公報で紹介されている。Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
きが施されるめっき原板としては、普通鋼だけでなく、
それ自体で耐食性の優れたＣｒ含有低合金鋼，ステンレ
ス鋼等も使用されるようになってきている。
【０００４】溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板は、前処理
帯において還元性雰囲気の下でめっき原板を焼鈍するこ
とにより、鋼板表面にある酸化皮膜を還元除去し且つ鋼
板表面を活性化した後、溶融めっきを行うライン内還元
焼鈍方式の連続溶融めっき設備を使用して通常製造され
ている。しかし、低合金鋼，ステンレス鋼等のようにＣ
ｒ，Ｓｉ，Ａｌ等の易酸化性元素を含有する鋼板をめっ
き原板とするとき、還元性ガスによって鋼板表面にある
酸化皮膜を除去することが困難である。
帯において還元性雰囲気の下でめっき原板を焼鈍するこ
とにより、鋼板表面にある酸化皮膜を還元除去し且つ鋼
板表面を活性化した後、溶融めっきを行うライン内還元
焼鈍方式の連続溶融めっき設備を使用して通常製造され
ている。しかし、低合金鋼，ステンレス鋼等のようにＣ
ｒ，Ｓｉ，Ａｌ等の易酸化性元素を含有する鋼板をめっ
き原板とするとき、還元性ガスによって鋼板表面にある
酸化皮膜を除去することが困難である。
【０００５】そこで、下地鋼に対するＡｌ−Ｓｉ合金め
っき層の密着性を改善するため、鋼板に予めＦｅ又はＦ
ｅ−Ｂを電気めっきした後、通常のライン内還元焼鈍方
式の連続溶融めっき設備に通板することにより、溶融Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき層を形成している。また、特開昭６
３−１７６４８２号公報では、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｗ等をめっきし、更にＦｅめっき層を
形成することにより、下地鋼とＡｌめっき層との密着性
を改良することが提案されている。
っき層の密着性を改善するため、鋼板に予めＦｅ又はＦ
ｅ−Ｂを電気めっきした後、通常のライン内還元焼鈍方
式の連続溶融めっき設備に通板することにより、溶融Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき層を形成している。また、特開昭６
３−１７６４８２号公報では、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｗ等をめっきし、更にＦｅめっき層を
形成することにより、下地鋼とＡｌめっき層との密着性
を改良することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】低合金鋼やステンレス
鋼をめっき原板として使用するとき、Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板の耐食性が向上する。しかし、めっき原板の原
材料費や製造コストが高くなるため、Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板全体としての製品コストが高騰する。たとえ
ば、１６重量％以上のＣｒを含有するステンレス鋼をめ
っき原板として使用したものにあっては、Ａｌキルド鋼
等の普通鋼，低炭素鋼板をめっき原板として使用した場
合に比較して、製品価格が２倍以上になる。
鋼をめっき原板として使用するとき、Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板の耐食性が向上する。しかし、めっき原板の原
材料費や製造コストが高くなるため、Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板全体としての製品コストが高騰する。たとえ
ば、１６重量％以上のＣｒを含有するステンレス鋼をめ
っき原板として使用したものにあっては、Ａｌキルド鋼
等の普通鋼，低炭素鋼板をめっき原板として使用した場
合に比較して、製品価格が２倍以上になる。
【０００７】そこで、前掲した特公平２−８８７５４号
公報にみられるように、Ｃｒを添加した溶融Ａｌ−Ｓｉ
めっき浴を使用することにより、めっき層にＣｒが添加
されたＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板を製造することが考え
られる。しかし、めっき浴にＣｒを添加するとき、めっ
き浴を形成するＡｌ−Ｓｉ系合金の融点が上昇する。そ
の結果、めっき浴を高温に保持することが必要となり、
めっき浴のポットが溶融Ａｌ−Ｓｉ合金で激しく侵食さ
れ、ポットの寿命が著しく低下する。
公報にみられるように、Ｃｒを添加した溶融Ａｌ−Ｓｉ
めっき浴を使用することにより、めっき層にＣｒが添加
されたＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板を製造することが考え
られる。しかし、めっき浴にＣｒを添加するとき、めっ
き浴を形成するＡｌ−Ｓｉ系合金の融点が上昇する。そ
の結果、めっき浴を高温に保持することが必要となり、
めっき浴のポットが溶融Ａｌ−Ｓｉ合金で激しく侵食さ
れ、ポットの寿命が著しく低下する。
【０００８】この点で、添加可能なＣｒの量に制約が加
わる。たとえば、通常の生産で使用されている浴温６８
０℃以下のＡｌ−Ｓｉめっき浴（Ｓｉ濃度＜１８重量
％）では、Ｃｒ添加量の上限は０．５重量％である。そ
の結果、Ｃｒを含有するＡｌ−Ｓｉめっき浴を使用する
方法では、得られたＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板の耐食性
を大きく向上させることができない。
わる。たとえば、通常の生産で使用されている浴温６８
０℃以下のＡｌ−Ｓｉめっき浴（Ｓｉ濃度＜１８重量
％）では、Ｃｒ添加量の上限は０．５重量％である。そ
の結果、Ｃｒを含有するＡｌ−Ｓｉめっき浴を使用する
方法では、得られたＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板の耐食性
を大きく向上させることができない。
【０００９】他方、酸化され易く且つ容易に酸化膜が表
面に形成するＣｒで被覆された鋼板は、普通鋼を溶融め
っきする通常のライン内還元焼鈍方式で溶融めっきする
ことができない。すなわち、表面に形成されているＣｒ
の酸化皮膜が強固であり、表面を還元性ガス中で加熱し
活性化する通常の条件下では酸化皮膜の還元除去反応が
進行しない。たとえば、露点−６０℃のＮ2 −７５％Ｈ
2 雰囲気で７００℃に５分間加熱しても、表面の酸化皮
膜が完全に除去されない。その結果、還元焼鈍後の鋼板
に溶融めっきを行ったとき、不めっき等の欠陥が発生す
る。
面に形成するＣｒで被覆された鋼板は、普通鋼を溶融め
っきする通常のライン内還元焼鈍方式で溶融めっきする
ことができない。すなわち、表面に形成されているＣｒ
の酸化皮膜が強固であり、表面を還元性ガス中で加熱し
活性化する通常の条件下では酸化皮膜の還元除去反応が
進行しない。たとえば、露点−６０℃のＮ2 −７５％Ｈ
2 雰囲気で７００℃に５分間加熱しても、表面の酸化皮
膜が完全に除去されない。その結果、還元焼鈍後の鋼板
に溶融めっきを行ったとき、不めっき等の欠陥が発生す
る。
【００１０】酸化皮膜の迅速な還元除去のためには、高
温加熱が必要となる。たとえば、同じ還元性雰囲気下を
使用し１０秒以内の短時間で酸化皮膜を還元除去しよう
とすると、１０００℃を超える雰囲気温度で初めて酸化
皮膜が除去される。しかし、高温加熱のために、多量の
熱エネルギーを消費することは勿論、還元焼鈍設備自体
としても耐熱性に優れた高価な材料で作ることが要求さ
れる。また、鋼種によっては、伸び，強度等の機械的特
性を劣化することから、高温加熱できないものもある。
温加熱が必要となる。たとえば、同じ還元性雰囲気下を
使用し１０秒以内の短時間で酸化皮膜を還元除去しよう
とすると、１０００℃を超える雰囲気温度で初めて酸化
皮膜が除去される。しかし、高温加熱のために、多量の
熱エネルギーを消費することは勿論、還元焼鈍設備自体
としても耐熱性に優れた高価な材料で作ることが要求さ
れる。また、鋼種によっては、伸び，強度等の機械的特
性を劣化することから、高温加熱できないものもある。
【００１１】この点、前掲した特開昭６３−１７６４８
２号公報で紹介されているようなＦｅ，Ｆｅ合金等のプ
レめっきは、Ｃｒの酸化皮膜に起因した悪影響を抑制す
る。しかし、プレめっきのために余分な工程が必要にな
ると共に、Ｆｅ，Ｆｅ合金等の電気めっき費用が高いこ
とから総製造費が上昇する。
２号公報で紹介されているようなＦｅ，Ｆｅ合金等のプ
レめっきは、Ｃｒの酸化皮膜に起因した悪影響を抑制す
る。しかし、プレめっきのために余分な工程が必要にな
ると共に、Ｆｅ，Ｆｅ合金等の電気めっき費用が高いこ
とから総製造費が上昇する。
【００１２】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、プラズマ又はイオンビームを使用
するエッチングでＣｒ酸化物を除去することにより、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき層の密着性を向上させると共に、耐
食性に優れた安価な多層合金めっき鋼板を提供すること
を目的とする。
出されたものであり、プラズマ又はイオンビームを使用
するエッチングでＣｒ酸化物を除去することにより、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき層の密着性を向上させると共に、耐
食性に優れた安価な多層合金めっき鋼板を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の多層合金めっき
鋼板は、その目的を達成するため、下地鋼の上にＡｌ−
Ｓｉ−Ｆｅ系合金の第１層，Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系
合金の第２層及びＡｌ−Ｓｉ系合金の第３層が順次積層
されていることを特徴とする。
鋼板は、その目的を達成するため、下地鋼の上にＡｌ−
Ｓｉ−Ｆｅ系合金の第１層，Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系
合金の第２層及びＡｌ−Ｓｉ系合金の第３層が順次積層
されていることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の多層合金めっき鋼板は、鋼
板をＣｒめっきした後、真空雰囲気においてプラズマエ
ッチング又はイオンビームエッチングでＣｒめっき層の
表面を活性化し、次いで溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に浸漬
することにより製造される。Ｃｒめっき層は、電気めっ
き又は真空蒸着の何れによっても形成することができ
る。
板をＣｒめっきした後、真空雰囲気においてプラズマエ
ッチング又はイオンビームエッチングでＣｒめっき層の
表面を活性化し、次いで溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に浸漬
することにより製造される。Ｃｒめっき層は、電気めっ
き又は真空蒸着の何れによっても形成することができ
る。
【００１５】Ｃｒめっきを真空雰囲気で行うとき、同じ
真空雰囲気の下でプラズマエッチング又はイオンビーム
エッチングを行うことも可能である。或いは、大気雰囲
気下での電気めっきや真空蒸着等により予めＣｒめっき
層が形成されためっき原板を保管しておき、生産計画に
応じて溶融Ａｌ−Ｓｉめっきを施すこともできる。
真空雰囲気の下でプラズマエッチング又はイオンビーム
エッチングを行うことも可能である。或いは、大気雰囲
気下での電気めっきや真空蒸着等により予めＣｒめっき
層が形成されためっき原板を保管しておき、生産計画に
応じて溶融Ａｌ−Ｓｉめっきを施すこともできる。
【００１６】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。本発明の多層合金めっき鋼板は、図１に
示すように、下地鋼Ｓの上に第１層Ｌ1 ，第２層Ｌ2 及
び第３層Ｌ3 を積層した構造を持っている。下地鋼Ｓと
なるめっき原板は、特にその材質が限定されるものでは
ないが、製品コストを下げる上で普通鋼を使用すること
が好ましい。第１層Ｌ1 は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層で
あり、その上にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層の第２層
Ｌ2 が形成されている。そして、最外層に、Ａｌ−Ｓｉ
系の第３層Ｌ3 が形成される。
的に説明する。本発明の多層合金めっき鋼板は、図１に
示すように、下地鋼Ｓの上に第１層Ｌ1 ，第２層Ｌ2 及
び第３層Ｌ3 を積層した構造を持っている。下地鋼Ｓと
なるめっき原板は、特にその材質が限定されるものでは
ないが、製品コストを下げる上で普通鋼を使用すること
が好ましい。第１層Ｌ1 は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層で
あり、その上にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層の第２層
Ｌ2 が形成されている。そして、最外層に、Ａｌ−Ｓｉ
系の第３層Ｌ3 が形成される。
【００１７】第２層Ｌ2 中のＣｒ濃度は、多層合金めっ
き鋼板の耐食性を確保する上から、０．７重量％以上に
することが好ましい。第２層Ｌ2 は、Ｃｒを被覆した後
の鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に浸漬することによっ
て形成される。このとき、鋼板に対するＣｒの付着量に
応じて、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度を調整することができ
る。目標とするＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第２層Ｌ2
を形成するためには、Ｃｒ被覆層の厚さを１．５μｍ以
下とすることが好ましい。
き鋼板の耐食性を確保する上から、０．７重量％以上に
することが好ましい。第２層Ｌ2 は、Ｃｒを被覆した後
の鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に浸漬することによっ
て形成される。このとき、鋼板に対するＣｒの付着量に
応じて、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度を調整することができ
る。目標とするＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第２層Ｌ2
を形成するためには、Ｃｒ被覆層の厚さを１．５μｍ以
下とすることが好ましい。
【００１８】溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴の組成及び温度
は、特に限定されるものではないが、めっき浴ポットの
寿命を延長し、良好な表面外観を多層合金めっき鋼板に
付与すること等から、Ｓｉ濃度を１〜１２重量％の範囲
に、浴温を６８０℃以下の温度に維持することが好まし
い。特に、薄いＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層を形成する場
合、めっき浴をＳｉ濃度を６〜１２重量％及び浴温６８
０℃以下にすることが望ましい。溶融Ａｌ−Ｓｉめっき
浴には、めっき浴ポットの耐熱鋼から溶け出した成分元
素が不純物として存在する。不純物の中では、Ｆｅが最
も多量に含まれる元素であるが、Ｆｅ濃度は通常３重量
％以下に規制される。
は、特に限定されるものではないが、めっき浴ポットの
寿命を延長し、良好な表面外観を多層合金めっき鋼板に
付与すること等から、Ｓｉ濃度を１〜１２重量％の範囲
に、浴温を６８０℃以下の温度に維持することが好まし
い。特に、薄いＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金層を形成する場
合、めっき浴をＳｉ濃度を６〜１２重量％及び浴温６８
０℃以下にすることが望ましい。溶融Ａｌ−Ｓｉめっき
浴には、めっき浴ポットの耐熱鋼から溶け出した成分元
素が不純物として存在する。不純物の中では、Ｆｅが最
も多量に含まれる元素であるが、Ｆｅ濃度は通常３重量
％以下に規制される。
【００１９】Ｃｒ被覆は電気めっき又は真空蒸着の何れ
によっても行うことができ、高純度のＣｒ被覆層が安価
に高い生産性で形成される。Ｃｒ被覆層が形成された
後、プラズマエッチングやイオンビームエッチングで鋼
板表面を活性化し、溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に鋼板を浸
漬することによってめっき層を形成する。プラズマエッ
チングやイオンビームエッチングで表面を活性化した鋼
板を連続的に溶融めっきする装置は、たとえば特開平３
−８６１７０号公報で紹介されている。
によっても行うことができ、高純度のＣｒ被覆層が安価
に高い生産性で形成される。Ｃｒ被覆層が形成された
後、プラズマエッチングやイオンビームエッチングで鋼
板表面を活性化し、溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に鋼板を浸
漬することによってめっき層を形成する。プラズマエッ
チングやイオンビームエッチングで表面を活性化した鋼
板を連続的に溶融めっきする装置は、たとえば特開平３
−８６１７０号公報で紹介されている。
【００２０】プラズマエッチング活性化溶融めっき装置
やイオンビームエッチング活性化溶融めっき装置等は、
内部が真空雰囲気に保たれている。そこで、その真空を
利用し、プラズマエッチング活性化処理又はイオンビー
ムエッチング活性化処理に先立ってＣｒを蒸着すると
き、より安価にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金めっき鋼板を製
造することができる。この場合、酸洗等によって鋼板の
表面を清浄にし、真空中で６００℃以上に加熱すると、
蒸着Ｃｒの密着性がよくなる。
やイオンビームエッチング活性化溶融めっき装置等は、
内部が真空雰囲気に保たれている。そこで、その真空を
利用し、プラズマエッチング活性化処理又はイオンビー
ムエッチング活性化処理に先立ってＣｒを蒸着すると
き、より安価にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金めっき鋼板を製
造することができる。この場合、酸洗等によって鋼板の
表面を清浄にし、真空中で６００℃以上に加熱すると、
蒸着Ｃｒの密着性がよくなる。
【００２１】
【作 用】第２層Ｌ2 は、多量のＣｒを含有しているこ
とから、耐食性に優れている。この第２層Ｌ2 のＡｌ−
Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ層及び第３層Ｌ3 のＡｌ−Ｓｉ層によ
って、第１層Ｌ1 のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ層及び下地鋼Ｓの
腐食が抑制される。これに比較して通常の溶融Ａｌ−Ｓ
ｉ合金めっき鋼板では、第２層Ｌ2 がないため、下地鋼
に対する防食を表層部のＡｌ−Ｓｉ層に依存し、耐食性
が不十分である。
とから、耐食性に優れている。この第２層Ｌ2 のＡｌ−
Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ層及び第３層Ｌ3 のＡｌ−Ｓｉ層によ
って、第１層Ｌ1 のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ層及び下地鋼Ｓの
腐食が抑制される。これに比較して通常の溶融Ａｌ−Ｓ
ｉ合金めっき鋼板では、第２層Ｌ2 がないため、下地鋼
に対する防食を表層部のＡｌ−Ｓｉ層に依存し、耐食性
が不十分である。
【００２２】また、Ｃｒを被覆した後の鋼板に溶融Ａｌ
−Ｓｉめっきが施されるため、めっき浴のＣｒ溶解量に
制限されて第２層Ｌ2 のＣｒ濃度が少なくなることがな
い。換言すれば、Ｃｒ付着量によって第２層Ｌ2 のＣｒ
濃度を高めることができ、耐食性，耐熱性を大幅に向上
することが可能となる。しかも、下地鋼に対する各層の
密着性が良好であり、フレーキング，パウダリング等の
ない加工性にも優れためっき鋼板が得られる。
−Ｓｉめっきが施されるため、めっき浴のＣｒ溶解量に
制限されて第２層Ｌ2 のＣｒ濃度が少なくなることがな
い。換言すれば、Ｃｒ付着量によって第２層Ｌ2 のＣｒ
濃度を高めることができ、耐食性，耐熱性を大幅に向上
することが可能となる。しかも、下地鋼に対する各層の
密着性が良好であり、フレーキング，パウダリング等の
ない加工性にも優れためっき鋼板が得られる。
【００２３】得られた多層合金めっき鋼板は、安価な普
通鋼をめっき原板とした場合でも、前述した層構成に由
来しステンレス鋼等の高級鋼板に匹敵する耐食性を呈す
る。また、原材料費が高くなるものの、低合金鋼，ステ
ンレス鋼等をめっき原板とした場合、更に耐食性，耐熱
性が向上し、高Ｎｉ高Ｃｒステンレス鋼を凌駕する耐食
性，耐熱性も得られる。
通鋼をめっき原板とした場合でも、前述した層構成に由
来しステンレス鋼等の高級鋼板に匹敵する耐食性を呈す
る。また、原材料費が高くなるものの、低合金鋼，ステ
ンレス鋼等をめっき原板とした場合、更に耐食性，耐熱
性が向上し、高Ｎｉ高Ｃｒステンレス鋼を凌駕する耐食
性，耐熱性も得られる。
【００２４】真空蒸着又は電気めっきによってＣｒで被
覆した鋼板表面は、Ｆｅ，Ｆｅ合金等のプレめっきを施
す必要なく、プラズマエッチング，イオンビームエッチ
ング等により活性化される。プレめっきの省略によっ
て、製造工程が簡略化されると共に、製造コストも節減
される。しかも、真空中でプラズマエッチング，イオン
ビームエッチング等による活性化の後で溶融めっきする
ラインにおいて、同じ真空雰囲気でＣｒ蒸着を行うと
き、多層合金めっき鋼板を連続的に製造することがで
き、製造コストを一層低減することが可能となる。
覆した鋼板表面は、Ｆｅ，Ｆｅ合金等のプレめっきを施
す必要なく、プラズマエッチング，イオンビームエッチ
ング等により活性化される。プレめっきの省略によっ
て、製造工程が簡略化されると共に、製造コストも節減
される。しかも、真空中でプラズマエッチング，イオン
ビームエッチング等による活性化の後で溶融めっきする
ラインにおいて、同じ真空雰囲気でＣｒ蒸着を行うと
き、多層合金めっき鋼板を連続的に製造することがで
き、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００２５】
【実施例】めっき原板として、Ｃ：０．０２重量％，Ｓ
ｉ：０．０４重量％，Ｍｎ：０．１９重量％，Ｐ：０．
０１１重量％，Ｓ：０．０１１重量％，Ａｌ：０．０４
５重量％，残部：Ｆｅ及び不純物の組成を持ち、板厚
０．５ｍｍ，板幅１００ｍｍのＡｌキルド鋼板を使用し
た。めっき原板を脱脂及び酸洗した後、図２及び図３に
示した溶融めっき装置を使用して溶融Ａｌ−Ｓｉめっき
を行った。
ｉ：０．０４重量％，Ｍｎ：０．１９重量％，Ｐ：０．
０１１重量％，Ｓ：０．０１１重量％，Ａｌ：０．０４
５重量％，残部：Ｆｅ及び不純物の組成を持ち、板厚
０．５ｍｍ，板幅１００ｍｍのＡｌキルド鋼板を使用し
た。めっき原板を脱脂及び酸洗した後、図２及び図３に
示した溶融めっき装置を使用して溶融Ａｌ−Ｓｉめっき
を行った。
【００２６】図２は、プラズマエッチング装置を組み込
んだ溶融めっき設備であり、めっき原板１０は、ペイオ
フリール１１から繰り出され、デフレクターロール１
２，１３で案内されて真空槽２０に送り込まれる。真空
槽２０の入側には真空シール装置２１が設けられてお
り、めっき原板の走行方向に沿って高周波加熱装置３
０，Ｃｒ蒸着装置４０及びプラズマエッチング装置５０
が配列されている。
んだ溶融めっき設備であり、めっき原板１０は、ペイオ
フリール１１から繰り出され、デフレクターロール１
２，１３で案内されて真空槽２０に送り込まれる。真空
槽２０の入側には真空シール装置２１が設けられてお
り、めっき原板の走行方向に沿って高周波加熱装置３
０，Ｃｒ蒸着装置４０及びプラズマエッチング装置５０
が配列されている。
【００２７】真空槽２０の出側は、溶融めっき装置６０
の溶融めっき浴６１に浸漬されることによって、真空シ
ールされている。このとき、真空槽２０内の真空度に応
じてめっき浴ポット６２から溶融めっき浴６１が吸い上
げられてスナウト部６３を形成するため、溶融めっき浴
６１による真空シールは完全なものとなる。
の溶融めっき浴６１に浸漬されることによって、真空シ
ールされている。このとき、真空槽２０内の真空度に応
じてめっき浴ポット６２から溶融めっき浴６１が吸い上
げられてスナウト部６３を形成するため、溶融めっき浴
６１による真空シールは完全なものとなる。
【００２８】真空槽２０は、真空ポンプ２２，２３で真
空排気される。真空槽２０内に導入されためっき原板１
０は、高周波加熱装置３０により所定温度に加熱された
後、Ｃｒ蒸着装置４０によってＣｒ被覆された後、プラ
ズマエッチング装置５０で表面が活性化される。
空排気される。真空槽２０内に導入されためっき原板１
０は、高周波加熱装置３０により所定温度に加熱された
後、Ｃｒ蒸着装置４０によってＣｒ被覆された後、プラ
ズマエッチング装置５０で表面が活性化される。
【００２９】次いで、めっき原板１０は、スナウト部６
３を経てめっき浴６１に浸漬される。めっき原板１０
は、めっき浴６１内でシンクロール６４，６５を経て搬
送され、めっき浴６１から引き上げられ、ガスワイピン
グ装置６６によりめっき付着量が調整される。めっきさ
れた鋼板は、デフレクターロール１４〜１６を経て巻取
りリール１７に巻き取られる。
３を経てめっき浴６１に浸漬される。めっき原板１０
は、めっき浴６１内でシンクロール６４，６５を経て搬
送され、めっき浴６１から引き上げられ、ガスワイピン
グ装置６６によりめっき付着量が調整される。めっきさ
れた鋼板は、デフレクターロール１４〜１６を経て巻取
りリール１７に巻き取られる。
【００３０】図３は、イオンビームエッチング装置を組
み込んだ溶融めっき設備であり、図２のプラズマエッチ
ング装置５０に替えて、真空槽２０内を走行するめっき
原板１０の両面に対向して一対のイオンビームエッチン
グ装置７０，７０を配置している。イオンビームエッチ
ング装置７０，７０から出射されたイオンビーム７１，
７１は、めっき原板１０の表面に衝突し、Ｃｒ蒸着装置
４０により形成されたＣｒ被覆層の表面にある酸化皮膜
や表面変質層等をエッチング除去する。
み込んだ溶融めっき設備であり、図２のプラズマエッチ
ング装置５０に替えて、真空槽２０内を走行するめっき
原板１０の両面に対向して一対のイオンビームエッチン
グ装置７０，７０を配置している。イオンビームエッチ
ング装置７０，７０から出射されたイオンビーム７１，
７１は、めっき原板１０の表面に衝突し、Ｃｒ蒸着装置
４０により形成されたＣｒ被覆層の表面にある酸化皮膜
や表面変質層等をエッチング除去する。
【００３１】真空槽２０は、真空ポンプ２２，２３によ
り１×１０-3Ｐａまで排気した。真空槽２０の内部が所
定真空度に達した後、高周波加熱装置３０及びプラズマ
エッチング装置５０又はイオンビームエッチング装置７
０を稼動させた。このときの原料ガス導入により、真空
槽２０の真空度が０．０５〜５Ｐａまで低下した。
り１×１０-3Ｐａまで排気した。真空槽２０の内部が所
定真空度に達した後、高周波加熱装置３０及びプラズマ
エッチング装置５０又はイオンビームエッチング装置７
０を稼動させた。このときの原料ガス導入により、真空
槽２０の真空度が０．０５〜５Ｐａまで低下した。
【００３２】Ｃｒ蒸着装置４０によってめっき原板１０
にＣｒ被覆を施すとき、蒸着に先立って高周波加熱装置
３０でめっき原板１０を加熱しているので、密着性に優
れたＣｒ蒸着層が形成された。また、プラズマエッチン
グは表１に示す条件で、イオンビームエッチングは表２
に示す条件で行った。
にＣｒ被覆を施すとき、蒸着に先立って高周波加熱装置
３０でめっき原板１０を加熱しているので、密着性に優
れたＣｒ蒸着層が形成された。また、プラズマエッチン
グは表１に示す条件で、イオンビームエッチングは表２
に示す条件で行った。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】エッチングされためっき原板に対し、表３
に示す条件で溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを施した。
に示す条件で溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを施した。
【表３】
【００３６】得られた多層合金めっき鋼板は、Ｓｉ含有
量が少ない初晶のＡｌ−Ｓｉ合金と共晶のＡｌ−Ｓｉ合
金の混合層で第３層Ｌ3 が形成されていた。また、第３
層Ｌ3 の下には、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第２層Ｌ
2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第１層Ｌ1 が形成されてい
た。
量が少ない初晶のＡｌ−Ｓｉ合金と共晶のＡｌ−Ｓｉ合
金の混合層で第３層Ｌ3 が形成されていた。また、第３
層Ｌ3 の下には、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第２層Ｌ
2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の第１層Ｌ1 が形成されてい
た。
【００３７】蒸着によって設けられるＣｒ被覆層の厚み
を調節することによって、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度を変化
させた。そして、Ｃｒ濃度と耐食性の関係を調査した。
調査結果を図４に示す。なお、耐食性は、ＪＩＳに規定
されている塩水噴霧試験を行い、面積率で５％の赤錆が
試験片表面に発生するまでの時間で評価した。図４か，
ら明らかなように、蒸着Ｃｒ皮膜の厚みを０．０３μｍ
以上とするとき、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度が０．７重量％
以上となり、耐食性が大幅に向上していることが判る。
を調節することによって、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度を変化
させた。そして、Ｃｒ濃度と耐食性の関係を調査した。
調査結果を図４に示す。なお、耐食性は、ＪＩＳに規定
されている塩水噴霧試験を行い、面積率で５％の赤錆が
試験片表面に発生するまでの時間で評価した。図４か，
ら明らかなように、蒸着Ｃｒ皮膜の厚みを０．０３μｍ
以上とするとき、第２層Ｌ2 のＣｒ濃度が０．７重量％
以上となり、耐食性が大幅に向上していることが判る。
【００３８】これに対し、Ｃｒを蒸着しただけの参考例
では、蒸着Ｃｒ皮膜の厚みを１．５μｍと大きくした場
合にあっても、５％赤錆発生時間が５０時間以下と短
く、耐食性に劣っていた。また、蒸着Ｃｒ被覆した後で
溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを行った比較例においても、
蒸着Ｃｒ皮膜の厚みが０．０３μｍ未満の場合には、第
２層Ｌ2 のＣｒ濃度が不足し、十分な耐食性が得られな
かった。
では、蒸着Ｃｒ皮膜の厚みを１．５μｍと大きくした場
合にあっても、５％赤錆発生時間が５０時間以下と短
く、耐食性に劣っていた。また、蒸着Ｃｒ被覆した後で
溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを行った比較例においても、
蒸着Ｃｒ皮膜の厚みが０．０３μｍ未満の場合には、第
２層Ｌ2 のＣｒ濃度が不足し、十分な耐食性が得られな
かった。
【００３９】第２層Ｌ2 のＣｒ濃度を確保することによ
って優れた耐食性が確保されることは、イオンビームエ
ッチングでＣｒ被覆後の試験片を活性化した場合も同様
であった。更に、予め電気めっきによってＣｒ被覆をめ
っき原板の表面に形成した後、図２及び図３に示した溶
融めっき設備の真空槽２０に導入し、エッチング及び溶
融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを施したものも、同様に第２層
Ｌ2 のＣｒ濃度が０．７重量％以上である限り、従来の
Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板に比較して格段に優れた耐食
性を示す多層合金めっき鋼板であった。
って優れた耐食性が確保されることは、イオンビームエ
ッチングでＣｒ被覆後の試験片を活性化した場合も同様
であった。更に、予め電気めっきによってＣｒ被覆をめ
っき原板の表面に形成した後、図２及び図３に示した溶
融めっき設備の真空槽２０に導入し、エッチング及び溶
融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを施したものも、同様に第２層
Ｌ2 のＣｒ濃度が０．７重量％以上である限り、従来の
Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板に比較して格段に優れた耐食
性を示す多層合金めっき鋼板であった。
【００４０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、下地鋼の上にＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の中間層を第１層
Ｌ1 として、その上に耐食性に優れたＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ
−Ｆｅ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ系の第３層Ｌ3 を
形成している。このような多層構造を持つため、たとえ
安価な普通鋼等のめっき原板を使用した場合にあって
も、耐食性，耐熱性に優れ自動車用排気系の部材，建築
用材料等として好適な材料が得られる。また、プラズマ
エッチング又はイオンビームエッチング及び溶融めっき
を行う真空中でＣｒの真空蒸着を併せて行うと、めっき
工程及びめっき設備自体も簡略化され、低コストで高耐
食性の製品が得られる。
は、下地鋼の上にＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の中間層を第１層
Ｌ1 として、その上に耐食性に優れたＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ
−Ｆｅ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ系の第３層Ｌ3 を
形成している。このような多層構造を持つため、たとえ
安価な普通鋼等のめっき原板を使用した場合にあって
も、耐食性，耐熱性に優れ自動車用排気系の部材，建築
用材料等として好適な材料が得られる。また、プラズマ
エッチング又はイオンビームエッチング及び溶融めっき
を行う真空中でＣｒの真空蒸着を併せて行うと、めっき
工程及びめっき設備自体も簡略化され、低コストで高耐
食性の製品が得られる。
【図１】 本発明多層合金めっき鋼板の層構成を示す。
【図２】 プラズマエッチングを組み込んだ溶融めっき
設備
設備
【図３】 イオンビームエッチングを組み込んだ溶融め
っき設備
っき設備
【図４】 本発明実施例で得られた多層合金めっき鋼板
の耐食性を、参考例及び比較例と対比して表したグラフ
の耐食性を、参考例及び比較例と対比して表したグラフ
１０ めっき原板 ２０ 真空槽 ３０
高周波加熱装置 ４０ Ｃｒ蒸着装置 ５０ プラズマエッチング装
置 ６０ 溶融めっき装置 ７０ イオンビームエッチン
グ装置
高周波加熱装置 ４０ Ｃｒ蒸着装置 ５０ プラズマエッチング装
置 ６０ 溶融めっき装置 ７０ イオンビームエッチン
グ装置
Claims (4)
- 【請求項１】 下地鋼の上にＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の
第１層，Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の第２層及びＡ
ｌ−Ｓｉ系合金の第３層が順次積層されていることを特
徴とする多層合金めっき鋼板。 - 【請求項２】 鋼板をＣｒめっきした後、真空雰囲気に
おいてプラズマエッチング又はイオンビームエッチング
でＣｒめっき層の表面を活性化し、次いで溶融Ａｌ−Ｓ
ｉめっき浴に浸漬することを特徴とする多層合金めっき
鋼板の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のＣｒめっきが真空雰囲気
で行われ、且つ同じ真空雰囲気の下でプラズマエッチン
グ又はイオンビームエッチングが行われることを特徴と
する多層合金めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２のＣｒめっき層は、電気めっき
又は真空蒸着によって形成されたものであることを特徴
とする多層合金めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059016A JP2938658B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 多層合金めっき鋼板及びその製造方法 |
| KR1019930703118A KR0166099B1 (ko) | 1992-02-12 | 1993-02-09 | 내식성이 우수한 알루미늄-규소-크롬계 도금강판 및 그 제조방법 |
| DE69305458T DE69305458T2 (de) | 1992-02-12 | 1993-02-09 | A1-Si-Cr-BESCHICHTETE STAHLPLATTE UND DEREN HERSTELLUNG |
| EP93903330A EP0584364B1 (en) | 1992-02-12 | 1993-02-09 | Al-Si-Cr-PLATED STEEL SHEET EXCELLENT IN CORROSION RESISTANCE AND PRODUCTION THEREOF |
| PCT/JP1993/000163 WO1993016210A1 (fr) | 1992-02-12 | 1993-02-09 | TOLE D'ACIER PLAQUEE Al-Si-Cr, AYANT UNE EXCELLENTE RESISTANCE A LA CORROSION, ET PRODUCTION DE CETTE TOLE |
| CA002107560A CA2107560C (en) | 1992-02-12 | 1993-02-09 | Al-si-cr-plated steel sheet excellent in corrosion resistance and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059016A JP2938658B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 多層合金めっき鋼板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05222550A JPH05222550A (ja) | 1993-08-31 |
| JP2938658B2 true JP2938658B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=13101074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4059016A Expired - Lifetime JP2938658B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 多層合金めっき鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938658B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020084223A (ja) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 溶融Ａｌ系めっき鋼板および溶融Ａｌ系めっき鋼板の製造方法 |
| JP7230448B2 (ja) * | 2018-11-16 | 2023-03-01 | 日本製鉄株式会社 | 溶融Ａｌ系めっき鋼板 |
| CN114525476B (zh) * | 2022-02-26 | 2024-01-19 | 辽宁科技大学 | 一种马氏体不锈钢表面Cr-AlSi复合涂层、方法 |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP4059016A patent/JP2938658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05222550A (ja) | 1993-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990601 |