JP3063931B2 - Manufacturing method of vapor-deposited Zn-plated steel - Google Patents

Manufacturing method of vapor-deposited Zn-plated steel

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JP3063931B2
JP3063931B2 JP4041895A JP4189592A JP3063931B2 JP 3063931 B2 JP3063931 B2 JP 3063931B2 JP 4041895 A JP4041895 A JP 4041895A JP 4189592 A JP4189592 A JP 4189592A JP 3063931 B2 JP3063931 B2 JP 3063931B2
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ion beam
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速生産ラインに組み
込むことが可能な鋼板,鋼帯等の鋼材を蒸着Znめっき
する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for vapor-depositing and zinc-plating a steel material such as a steel plate or a steel strip which can be incorporated in a high-speed production line.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼板に蒸着Znめっきを施す際、還元ガ
ス雰囲気中における加熱で表面の酸化皮膜を還元除去
し、鋼板表面を活性化している。還元ガスを使用した活
性化処理は、還元反応が遅く、高速で走行する連続鋼帯
を処理する場合に炉長の長いガス還元炉を必要とする。
そのため、製造コスト及び設備負担が増大する。
2. Description of the Related Art When a steel sheet is subjected to vapor deposition Zn plating, an oxide film on the surface is reduced and removed by heating in a reducing gas atmosphere to activate the steel sheet surface. The activation treatment using a reducing gas requires a gas reduction furnace having a long furnace length when a continuous steel strip running at a high speed has a slow reduction reaction.
Therefore, manufacturing costs and equipment burdens increase.

【0003】また、還元ガスを使用する活性化処理で
は、ガス還元による鋼板表面の活性化を迅速に行い、良
好な密着性を示す蒸着めっき層を形成するため、蒸着直
前の鋼板温度が200℃以上の高温に保持される。鋼板
温度は、真空蒸着中に蒸発金属の凝縮熱等によって更に
上昇する。鋼板温度の上昇は、めっき金属の蒸着に悪影
響を与える。
In the activation treatment using a reducing gas, the surface of the steel sheet is heated to 200 ° C. immediately before vapor deposition in order to quickly activate the steel sheet surface by gas reduction and form a vapor-deposited plating layer having good adhesion. The above high temperature is maintained. The temperature of the steel sheet further rises due to the heat of condensation of the evaporated metal during vacuum evaporation. An increase in the temperature of the steel sheet adversely affects the deposition of the plated metal.

【0004】たとえば、Znの真空蒸着で鋼板温度が2
50℃を超えると、蒸着したZnの再蒸発が生じる。そ
の結果、鋼板温度を200℃以上にすることが必要な還
元ガスを使用した活性化処理では、Znの付着量を大き
くすることが困難であり、厚目付けのZnめっき鋼板の
製造には不向きであった。
For example, when the temperature of a steel sheet is 2 by vacuum deposition of Zn.
Above 50 ° C., re-evaporation of the deposited Zn occurs. As a result, it is difficult to increase the amount of deposited Zn in the activation treatment using a reducing gas that requires the steel sheet temperature to be 200 ° C. or higher, which is unsuitable for manufacturing a thick Zn-plated steel sheet. there were.

【0005】鋼板温度を過度に上昇させることなく、鋼
板表面を活性化する手段として、スパッタエッチングが
有望視されている。プラズマを使用したスパッタエッチ
ングは、一般的な真空蒸着の前処理として古くから知ら
れているものであり、Ar等のプラズマ中で基板をスパ
ッタエッチングすることにより基板表面を活性化し、金
属,セラミックス等を蒸着させる。また、最近では、プ
ラズマに替え、イオンビームを使用したスパッタエッチ
ングによる活性化処理も行われている。
As a means for activating the surface of a steel sheet without excessively increasing the temperature of the steel sheet, sputter etching is regarded as promising. Sputter etching using plasma has long been known as a pretreatment for general vacuum deposition, and the substrate surface is activated by sputter etching the substrate in a plasma of Ar or the like so that metals, ceramics, etc. Is deposited. Recently, an activation process by sputter etching using an ion beam instead of plasma has been performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】プラズマを使用したス
パッタエッチングにおいてエッチング速度を上昇させる
ためには、高密度のプラズマを使用することが必要にな
る。そのため、プラズマ発生空間に強い磁界を印加しな
ければならない。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to increase the etching rate in sputter etching using plasma, it is necessary to use high-density plasma. Therefore, a strong magnetic field must be applied to the plasma generation space.

【0007】しかし、被めっき材料である鋼板は、オー
ステナイト系ステンレス鋼を除き、強磁性体であること
が通常である。強磁性体の鋼板に強い磁界を作用させる
と、走行中の鋼板にバタツキ,吸引等の不規則な動きが
発生する。その結果、操業が不安定になり、良好な蒸着
めっき層を形成することができない。
[0007] However, the steel plate to be plated is usually a ferromagnetic material except for austenitic stainless steel. When a strong magnetic field is applied to a ferromagnetic steel plate, irregular movements such as flapping and suction occur in the running steel plate. As a result, the operation becomes unstable, and a good vapor-deposited plating layer cannot be formed.

【0008】すなわち、鋼板に対する磁気的な影響を抑
える上から印加する磁界の強度に制約が加わり、高密度
のプラズマを得ることができない。そのため、スパッタ
エッチング速度が低く、鋼板表面を高速で活性化するこ
とができないのが現状である。この点、高速ラインへの
適用に関しては、還元ガスによる活性化処理と同様な問
題を抱えている。
That is, the strength of the applied magnetic field is restricted in order to suppress the magnetic influence on the steel sheet, and high-density plasma cannot be obtained. Therefore, at present, the sputter etching rate is low and the steel sheet surface cannot be activated at high speed. In this respect, the application to the high-speed line has the same problem as the activation treatment using the reducing gas.

【0009】他方、イオンビームを使用したスパッタエ
ッチング法は、還元ガスやプラズマを使用した活性化処
理に比較して高速処理が可能であり、高速で走行する連
続鋼帯の処理ラインに適している。しかし、イオンビー
ム照射装置は、イオンビームエッチング処理速度の上昇
に伴って大きなイオン源及び電源が必要とされ、設備負
担が極端に大きくなる。
On the other hand, the sputter etching method using an ion beam can perform high-speed processing as compared with the activation processing using a reducing gas or plasma, and is suitable for a continuous steel strip processing line running at high speed. . However, the ion beam irradiation apparatus requires a large ion source and a power supply as the ion beam etching processing speed increases, and the facility load becomes extremely large.

【0010】また、蒸着時の鋼板温度を更に高く設定
し、鋼板表面にある吸着物を蒸発させることによってエ
ッチングすべき表面層を少なくし、活性化の処理速度を
大きくすることも考えられる。しかし、鋼板を高温に保
持することから、蒸着したZnの再蒸発がみられ、厚目
付けのめっき層を形成することができない。しかも、高
温加熱のための設備コストの負担が大きくなる。
It is also conceivable that the temperature of the steel sheet at the time of vapor deposition is set higher, the surface layer to be etched is reduced by evaporating the adsorbate on the steel sheet surface, and the activation processing speed is increased. However, since the steel sheet is maintained at a high temperature, the evaporated Zn is re-evaporated, and a thick plating layer cannot be formed. In addition, the burden of equipment costs for high-temperature heating increases.

【0011】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、イオンビームエッチング工程とZ
n蒸着工程との間にAl蒸着工程をおき、生産性を上げ
るためイオンビームエッチング処理量を少なくしても、
良好な密着性を示す蒸着Znめっき層を形成することを
目的とする。
The present invention has been devised to solve such a problem.
Even if an Al deposition process is provided between the n deposition process and the ion beam etching treatment amount is reduced to increase productivity,
An object is to form a vapor-deposited Zn plating layer exhibiting good adhesion.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、少ない照射量のイオンビームを鋼板,鋼帯
等の鋼材に照射して鋼材表面を200℃以下の温度で軽
度に活性化させた後、付着量0.05g/m2以上でA
lを蒸着し、次いで所定付着量のZnめっき層を蒸着に
よって形成する。イオンビーム照射による活性化処理
は、被めっき材料である鋼材の表面を完全な活性状態ま
でする必要はなく、鋼材表面に対する蒸着Alめっき層
の密着性が確保される限り、たとえば0.002クーロ
ン/m2以下の低い照射量で行うことが可能である。
In order to achieve the object, the present invention irradiates a steel material such as a steel plate, a steel strip or the like with a small irradiation dose to lightly activate the surface of the steel material at a temperature of 200 ° C. or less. After the conversion, A with an adhesion amount of 0.05 g / m 2 or more
Then, a Zn plating layer having a predetermined adhesion amount is formed by vapor deposition. In the activation treatment by ion beam irradiation, it is not necessary to bring the surface of the steel material to be plated into a completely activated state. For example, as long as the adhesion of the deposited Al plating layer to the steel material surface is ensured, 0.002 coulomb / cm 2 It can be performed with a low dose of m 2 or less.

【0013】また、被めっき材料である鋼材がFeより
も酸化され易いSi,Cr,Al等の元素を含有してい
るとき、イオンビームの照射量を更に下げることができ
る。たとえば、Si:0.4重量%以上を含有する鋼板
に対し、照射量の下限を0.0008クーロン/m2
で下げることができる。Si:0.3重量%以上及びM
n:0.5重量%以上を含有する鋼板に対し、照射量の
下限を0.0006クーロン/m2 まで下げることがで
きる。Cr:2重量%以上を含有する鋼板では0.00
08クーロン/m2 まで、Cr含有量が11.5重量%
以上では0.00008クーロン/m2 まで、照射量の
下限を下げることができる。Al:1.5重量%以上を
含有する鋼板に対し、照射量の下限を0.0008クー
ロン/m2 まで下げることができる。
When the steel material to be plated contains elements such as Si, Cr and Al which are more easily oxidized than Fe, the irradiation amount of the ion beam can be further reduced. For example, the lower limit of the irradiation amount can be reduced to 0.0008 coulomb / m 2 for a steel sheet containing 0.4% by weight or more of Si. Si: 0.3% by weight or more and M
The lower limit of the irradiation amount can be reduced to 0.0006 coulomb / m 2 for a steel sheet containing n: 0.5% by weight or more. Cr: 0.002 for a steel sheet containing 2% by weight or more.
Up to 08 coulomb / m 2 , Cr content 11.5% by weight
As described above, the lower limit of the irradiation amount can be reduced to 0.00008 coulomb / m 2 . For a steel sheet containing Al: 1.5% by weight or more, the lower limit of the irradiation amount can be reduced to 0.0008 coulomb / m 2 .

【0014】[0014]

【作 用】Alは、非常に活性な元素である。そのた
め、鋼材表面に厚い酸化皮膜が残存していても、蒸着A
lと酸化皮膜との間の反応が生じ、下地鋼−酸化皮膜−
Al層の間に強固な結合が得られる。その結果、蒸着A
lめっき層は、下地鋼に対して優れた密着性を呈する。
したがって、被めっき材料である鋼材に対する前処理と
しては、表面にある脆弱なH2 O,O2 等のガス吸着層
や酸化皮膜の脆弱な極表層部を取り除くだけで十分であ
る。ガス吸着層は、下地鋼に対する結合力が非常に弱
く、イオンビームのエッチング作用によって容易に取り
除かれる。酸化皮膜の脆弱な極表層部も、軽度のエッチ
ングによって取り除かれる。
[Work] Al is a very active element. Therefore, even if a thick oxide film remains on the steel surface,
1 and the oxide film, a reaction occurs between the base steel and the oxide film.
A strong bond is obtained between the Al layers. As a result, evaporation A
The l-plated layer exhibits excellent adhesion to the underlying steel.
Therefore, as a pretreatment for the steel material to be plated, it is sufficient to remove only the fragile gas adsorbed layer such as H 2 O and O 2 and the fragile extreme surface layer of the oxide film on the surface. The gas adsorption layer has a very low bonding force to the underlying steel, and is easily removed by the ion beam etching action. The weak surface layer of the oxide film is also removed by light etching.

【0015】鋼材がSi,Cr,Al等の易酸化元素を
含んでいるとき、鋼材表面に形成されている酸化皮膜
は、これら元素の酸化物が混在した緻密なものとなって
いる。そのため、この種の鋼材を大気中に放置していて
も、酸化皮膜に脆弱な表層が厚く成長せず、H2 O,O
2 等のガス吸着層も少ない。したがって、この種の鋼材
をイオンビームによりエッチングする際、イオンビーム
の照射量を更に低く設定することが可能となる。また、
Siと共存するMnも、イオンビーム照射量を少なくす
る作用を呈する。
When a steel material contains easily oxidizable elements such as Si, Cr, and Al, the oxide film formed on the surface of the steel material is dense with oxides of these elements mixed. Therefore, even if this type of steel is left in the air, the fragile surface layer of the oxide film does not grow thickly, and H 2 O, O
There are few gas adsorption layers such as 2 . Therefore, when this kind of steel is etched with an ion beam, the irradiation amount of the ion beam can be set further lower. Also,
Mn coexisting with Si also has the effect of reducing the ion beam irradiation dose.

【0016】下地鋼の上に形成された蒸着Alめっき層
は、下地鋼に対して優れた密着性を示すと共に、活性度
の高い表面をもつ。そこで、蒸着Alめっき層を外気に
晒すことなく、その上に蒸着Alめっき層を設けると、
Alめっき層とZnめっき層との間に強固な結合界面が
形成される。その結果、密着性の優れたZnめっき層が
鋼材表面に形成される。Znの蒸着は、鋼材を加熱する
ことなく、或いは鋼材温度を100℃以下に保持した状
態で行われる。これにより、鋼材加熱のための設備負担
が軽減されるばかりでなく、Znの再蒸発が完全に抑制
され、厚目付けのZnめっき層を形成することが可能と
なる。
The deposited Al plating layer formed on the base steel has excellent adhesion to the base steel and has a highly active surface. Therefore, if the deposited Al plating layer is provided thereon without exposing the deposited Al plating layer to the outside air,
A strong bonding interface is formed between the Al plating layer and the Zn plating layer. As a result, a Zn plating layer having excellent adhesion is formed on the surface of the steel material. The deposition of Zn is performed without heating the steel material or while keeping the steel material temperature at 100 ° C. or less. This not only reduces the load on the equipment for heating the steel material, but also completely suppresses the re-evaporation of Zn, making it possible to form a thicker Zn plating layer.

【0017】下地鋼に施される蒸着Alめっき層の付着
量は、蒸着Znめっき層の密着性を改善する上で0.0
5g/m2 以上にすることが必要である。0.05g/
2未満の付着量では、下地鋼に対する蒸着Alめっき
層のコーティング作用が不十分で、鋼材表面に形成され
ている酸化皮膜が蒸着Znめっき層に影響し、蒸着Zn
めっき層の密着性を低下させる。付着量が0.05g/
2 以上になると、前述した蒸着Alめっき層の作用が
顕著に現れ、軽度のイオンビームエッチングであっても
密着性に優れた蒸着Znめっき層が形成される。
The adhesion amount of the deposited Al plating layer applied to the base steel is set at 0.0 to improve the adhesion of the deposited Zn plating layer.
It is necessary to be 5 g / m 2 or more. 0.05g /
When the adhesion amount is less than m 2, the coating effect of the deposited Al plating layer on the base steel is insufficient, and the oxide film formed on the steel material surface affects the deposited Zn plating layer,
It reduces the adhesion of the plating layer. 0.05g /
When it is more than m 2 , the above-mentioned effect of the deposited Al plating layer is remarkably exhibited, and a deposited Zn plating layer having excellent adhesion even with light ion beam etching is formed.

【0018】蒸着Alめっき層を第1層とすることによ
り、イオンビームの照射量が大幅に低下される。そのた
め、イオン源及び電源を小型化し設備負担が軽減される
ことは勿論、高速処理が可能となる。すなわち、被めっ
き材料である帯鋼等の通板速度を大きくし、生産性を向
上させることができる。
By using the deposited Al plating layer as the first layer, the irradiation amount of the ion beam is greatly reduced. Therefore, not only the ion source and the power source can be reduced in size and the facility load can be reduced, but also high-speed processing can be performed. That is, it is possible to increase the passing speed of a strip steel or the like as a material to be plated and improve productivity.

【0019】なお、脱脂・酸洗後の鋼材を真空中で加熱
するだけで、良好な密着性を示す蒸着Alめっき層を形
成することができる。そして、鋼材を大気に晒すことな
く、蒸着されたままの活性な蒸着Alめっき層の上にZ
nを蒸着させるとき、蒸着Znめっき層の密着性を改善
することができる。しかし、この方法では、蒸着Alめ
っき層と下地鋼との間の密着性を確保するため鋼材を2
00℃以上の高温に加熱することが必要であり、再蒸発
に起因して蒸着Znの付着量を多くすることができな
い。また、鋼材を加熱するための設備負担も大きくな
り、製造コストの上昇を招く。
It is to be noted that a vapor-deposited Al plating layer having good adhesion can be formed only by heating the steel material after degreasing and pickling in a vacuum. Then, without exposing the steel material to the atmosphere, Z is deposited on the active deposited Al plating layer as deposited.
When n is deposited, the adhesion of the deposited Zn plating layer can be improved. However, in this method, two steel materials are used to secure the adhesion between the deposited Al plating layer and the base steel.
Heating to a high temperature of 00 ° C. or higher is required, and the amount of deposited Zn cannot be increased due to re-evaporation. In addition, the equipment load for heating the steel material also increases, which causes an increase in manufacturing cost.

【0020】[0020]

【実施例】被めっき材料として、次の組成を持つ3種類
の鋼板を使用した。 (1)Si含有量及びMn含有量を変化させた鋼板 Si:0.008〜1.45重量%,Mn:0.09〜
1.58重量%,C:0.04〜0.05重量%,P:
0.012〜0.019重量%,S:0.010〜0.
018重量%,Cr:0.016〜0.041重量%,
Al:0.046〜0.068重量%,残部Fe及び不
可避的不純物
EXAMPLE As a material to be plated, three types of steel sheets having the following compositions were used. (1) Steel sheet with varied Si content and Mn content Si: 0.008 to 1.45% by weight, Mn: 0.09 to
1.58% by weight, C: 0.04 to 0.05% by weight, P:
0.012-0.019% by weight, S: 0.010-0.
018% by weight, Cr: 0.016 to 0.041% by weight,
Al: 0.046 to 0.068% by weight, balance Fe and inevitable impurities

【0021】(2)Cr含有量を変化させた鋼板 Cr:0.004〜19.65重量%,C:0.03〜
0.05重量%,P:0.02〜0.026重量%,
S:0.031〜0.042重量%,Si:0.01〜
0.05重量%,Mn:0.13〜0.20重量%,A
l:0.033〜0.058重量%,残部Fe及び不可
避的不純物
(2) Steel sheet with varied Cr content Cr: 0.004 to 19.65% by weight, C: 0.03 to
0.05% by weight, P: 0.02 to 0.026% by weight,
S: 0.031 to 0.042% by weight, Si: 0.01 to
0.05% by weight, Mn: 0.13 to 0.20% by weight, A
l: 0.033 to 0.058% by weight, balance Fe and unavoidable impurities

【0022】(3)Al含有量を変化させた鋼板 Al:0.024〜3.95重量%,C:0.03〜
0.05重量%,P:0.021〜0.025重量%,
S:0.031〜0.046重量%,Si:0.02〜
0.03重量%,Mn:0.11〜0.18重量%,C
r:0.012〜0.033重量%,残部Fe及び不可
避的不純物
(3) Steel sheet with varied Al content: Al: 0.024 to 3.95% by weight, C: 0.03 to
0.05% by weight, P: 0.021 to 0.025% by weight,
S: 0.031 to 0.046% by weight, Si: 0.02 to
0.03% by weight, Mn: 0.11 to 0.18% by weight, C
r: 0.012 to 0.033% by weight, balance Fe and inevitable impurities

【0023】連続蒸着装置としては、図1に概略を示し
た設備構成をもつ装置を使用した。被めっき材料である
鋼帯10は、ペイオフリール11から送り出され、デフ
レクターロール12,13及び入側真空シール装置20
を経て真空室30に導入される。入側真空シール装置2
0は、多数のシールロール21,22・・・を備えてお
り、各シールロール間の空間が段階的に減圧されてい
る。
As the continuous vapor deposition apparatus, an apparatus having the equipment configuration schematically shown in FIG. 1 was used. The steel strip 10 as the material to be plated is sent out from the payoff reel 11, and the deflector rolls 12 and 13 and the entrance-side vacuum sealing device 20
Through the vacuum chamber 30. Inlet side vacuum sealing device 2
0 has a large number of seal rolls 21, 22,..., And the space between the seal rolls is gradually reduced in pressure.

【0024】真空室30は、真空ポンプ31,32によ
って真空排気され、減圧雰囲気に保持される。真空室3
0の内部には、鋼帯10の搬送方向に沿ってイオンビー
ム照射装置40,Al蒸着装置50及びZn蒸着装置6
0が配置されている。イオンビーム照射装置40,Al
蒸着装置50及びZn蒸着装置60としては、従来の設
備が使用される。
The vacuum chamber 30 is evacuated by vacuum pumps 31 and 32 and kept in a reduced pressure atmosphere. Vacuum chamber 3
0, the ion beam irradiation device 40, the Al vapor deposition device 50, and the Zn vapor deposition device 6 are arranged along the transport direction of the steel strip 10.
0 is arranged. Ion beam irradiation device 40, Al
Conventional equipment is used as the vapor deposition device 50 and the Zn vapor deposition device 60.

【0025】イオンビーム照射装置40から出射された
Arイオンビーム41が鋼帯10の表面に照射され、真
空室30内を走行している鋼帯10の表面が活性化され
る。活性化された鋼帯10の表面に、Al蒸着装置50
のAl源51から蒸発したAlが蒸着する。次いで、Z
n蒸着装置60のZn源61から蒸発したZnがAlめ
っき層の上に蒸着し、蒸着Znめっき層が形成される。
The surface of the steel strip 10 is irradiated with the Ar ion beam 41 emitted from the ion beam irradiation device 40, and the surface of the steel strip 10 running in the vacuum chamber 30 is activated. On the surface of the activated steel strip 10, an Al vapor deposition device 50
Al evaporated from the Al source 51 is deposited. Then, Z
Zn evaporated from the Zn source 61 of the n vapor deposition device 60 is deposited on the Al plating layer to form a deposited Zn plating layer.

【0026】Znが蒸着された鋼帯10は、出側真空シ
ール装置70を経て巻取りリール14に巻き取られる。
出側真空シール装置70も、入側真空シール装置20と
同様に複数のシールロール71,72・・・を備えてお
り、各シールロール間の空間が出側に向け段階的に増圧
されている。
The steel strip 10 on which Zn has been vapor-deposited is taken up on a take-up reel 14 through a delivery side vacuum sealing device 70.
The outlet-side vacuum seal device 70 also includes a plurality of seal rolls 71, 72,... Like the inlet-side vacuum seal device 20, and the space between the seal rolls is stepwise increased in pressure toward the outlet side. I have.

【0027】イオンビームエッチング,Al蒸着及びZ
n蒸着は、表1に示す条件で行った。なお、蒸着前の鋼
帯温度を50℃以下に保持し、鋼帯の加熱は特に行わな
かった。
Ion beam etching, Al deposition and Z
The n deposition was performed under the conditions shown in Table 1. In addition, the steel strip temperature before vapor deposition was kept at 50 ° C. or less, and the steel strip was not heated.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】イオンビームエッチングの処理量、すなわ
ち照射される単位面積当りのArイオンの電気量は、イ
オン源(イオンビーム照射装置40)から鋼帯に到達す
るまでに中性化するArイオンの電気量及びイオンとし
て鋼帯に到達するArイオンの電気量を合計したもので
表した。すなわち、イオン源から照射されるイオンが全
く中性化しないと仮定して、計測したArイオンの電気
量である。
The amount of ion beam etching, that is, the quantity of electricity of Ar ions per unit area to be irradiated is determined by the quantity of electricity of Ar ions neutralized before reaching the steel strip from the ion source (ion beam irradiation device 40). The amount and the electric quantity of Ar ions reaching the steel strip as ions were expressed as the sum. That is, it is the measured amount of Ar ions assuming that the ions irradiated from the ion source are not neutralized at all.

【0030】また、以下の各実施例では、蒸着Znめっ
きされた鋼帯から試験片を切り出し、180度曲げで完
全に密着するように試験片を折り曲げ、折曲げ部に粘着
テープを貼り付け、次いで粘着テープをはがすことによ
り蒸着Znめっき層の密着性を調べた。そして、粘着テ
ープを引き剥した後で蒸着Znめっき層に全く剥離が生
じていないものを、良好な密着性があるものと評価し
た。
In each of the following examples, a test piece was cut out from a steel strip plated with vapor-deposited Zn, and the test piece was bent so as to be completely adhered by 180 ° bending, and an adhesive tape was attached to the bent portion. Then, the adhesiveness of the deposited Zn plating layer was examined by peeling off the adhesive tape. And the thing which has not peeled at all in the vapor deposition Zn plating layer after peeling off an adhesive tape was evaluated as having favorable adhesiveness.

【0031】実施例1:被めっき材料として次の組成を
持つ鋼帯を使用し、蒸着したAlの付着量と密着性に優
れた蒸着Znめっき層が得られるイオンビームエッチン
グ処理量との関係を調査した。
Example 1 A steel strip having the following composition was used as a material to be plated, and the relationship between the amount of deposited Al and the amount of ion beam etching to obtain a deposited Zn plating layer having excellent adhesion was determined. investigated.

【0032】C:0.03重量%,Si:0.008重
量%,Mn:0.11重量%,Cr:0.024重量
%,Al:0.045重量%,P:0.011重量%,
S:0.011重量%,残部Fe及び不可避的不純物
C: 0.03% by weight, Si: 0.008% by weight, Mn: 0.11% by weight, Cr: 0.024% by weight, Al: 0.045% by weight, P: 0.011% by weight ,
S: 0.011% by weight, balance Fe and inevitable impurities

【0033】調査結果を、図2に示す。図2から明らか
なように、Al付着量0.05g/m2 以上になると、
密着性に優れた蒸着Znめっき層を形成するために必要
なイオンビームエッチング時のビーム照射量が大きく低
下していることが判る。そして、0.002クーロン/
2 以上の照射量で、密着性に優れた蒸着Znめっき層
が形成されている。
FIG. 2 shows the results of the investigation. As is clear from FIG. 2, when the Al adhesion amount becomes 0.05 g / m 2 or more,
It can be seen that the beam irradiation amount during ion beam etching, which is necessary for forming a vapor-deposited Zn plating layer having excellent adhesion, is greatly reduced. And 0.002 coulomb /
With an irradiation amount of m 2 or more, a deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed.

【0034】これに対し、Al付着量が0.05g/m
2 未満では、蒸着Znめっき層の密着性を改善するた
め、イオンビームの照射量を大きくすることが必要であ
った。特に、0.02g/m2 以下のAl付着量では、
照射量を0.10クーロン/m2 以上にしなければ蒸着
Znめっき層の密着性改善がみられなかった。
On the other hand, the Al adhesion amount is 0.05 g / m
If it is less than 2 , it is necessary to increase the irradiation amount of the ion beam in order to improve the adhesion of the deposited Zn plating layer. In particular, at an Al adhesion amount of 0.02 g / m 2 or less,
Unless the irradiation amount was 0.10 coulomb / m 2 or more, no improvement in adhesion of the deposited Zn plating layer was observed.

【0035】実施例2:前掲した鋼種(1)の鋼帯(M
n含有量:0.09〜0.12重量%)を被めっき材料
として使用し、付着量0.06g/m2 でAlを蒸着し
た後、蒸着Znめっき層を形成した。そして、鋼帯のS
i含有量と良好な密着性が得られるイオンビームエッチ
ング処理量との関係を調査した。
Example 2: A steel strip (M) of the above-mentioned steel type (1)
(n content: 0.09 to 0.12% by weight) was used as a material to be plated, and Al was deposited at an adhesion amount of 0.06 g / m 2 , and then a deposited Zn plating layer was formed. And S of steel strip
The relationship between the i content and the ion beam etching treatment amount at which good adhesion was obtained was investigated.

【0036】調査結果を示した図3から明らかなよう
に、鋼帯のSi含有量が0.4重量%以上になると、密
着性が良好な蒸着Znめっき層を形成するために必要な
イオンビームの照射量が低下していることが判る。そし
て、照射量0.0008クーロン/m2 のイオンビーム
エッチングにより、密着性に優れた蒸着Znめっき層が
形成されている。これに対し、Si含有量が0.4重量
%未満の鋼帯では、照射量0.002クーロン/m2
上の照射量で初めて密着性の改善がみられる。
As is apparent from FIG. 3 showing the results of the investigation, when the Si content of the steel strip is 0.4% by weight or more, the ion beam necessary for forming a vapor-deposited Zn plating layer having good adhesion is obtained. It can be seen that the irradiation amount has decreased. Then, a deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed by ion beam etching at a dose of 0.0008 coulomb / m 2 . On the other hand, in a steel strip having a Si content of less than 0.4% by weight, an improvement in adhesion is observed only at an irradiation amount of 0.002 coulomb / m 2 or more.

【0037】実施例3:前掲した鋼種(1)の鋼帯(M
n含有量:0.45〜0.54重量%)を被めっき材料
として使用し、付着量0.06g/m2 でAlを蒸着し
た後、蒸着Znめっき層を形成した。そして、鋼帯のS
i含有量と良好な密着性が得られるイオンビームエッチ
ング処理量との関係を調査した。
Example 3: A steel strip (M) of the above-mentioned steel type (1)
(n content: 0.45 to 0.54% by weight) was used as a material to be plated, and Al was deposited at an adhesion amount of 0.06 g / m 2 to form a deposited Zn plating layer. And S of steel strip
The relationship between the i content and the ion beam etching treatment amount at which good adhesion was obtained was investigated.

【0038】調査結果を示した図4から明らかなよう
に、鋼帯のSi含有量が0.3重量%以上になると、密
着性が良好な蒸着Znめっき層を形成するために必要な
イオンビームの照射量が低下していることが判る。そし
て、照射量0.0006クーロン/m2 のイオンビーム
エッチングにより、密着性に優れた蒸着Znめっき層が
形成されている。
As is apparent from FIG. 4 showing the results of the investigation, when the Si content of the steel strip is 0.3% by weight or more, the ion beam necessary for forming a vapor-deposited Zn plating layer having good adhesion is obtained. It can be seen that the irradiation amount has decreased. Then, a deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed by ion beam etching at a dose of 0.0006 coulomb / m 2 .

【0039】図3及び図4の対比から、Mnの含有によ
って必要な照射量が低下していることが判る。更に、M
n含有量を1.5〜1.58重量%に増加させた鋼帯に
対して同様に蒸着Znめっき層を形成したものは、図5
に示すようにMn:0.45〜0.5重量%の鋼帯とほ
ぼ同じ傾向を示している。
From the comparison between FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that the required dose is reduced by the inclusion of Mn. Further, M
FIG. 5 shows a steel strip in which the n content was increased to 1.5 to 1.58% by weight and a deposited Zn plating layer was similarly formed on the steel strip.
As shown in the figure, the same tendency as that of the steel strip having Mn of 0.45 to 0.5% by weight is shown.

【0040】実施例4:前述した鋼種(2)の鋼帯を被
めっき材料として使用し、付着量0.06g/m2 でA
lを蒸着した後、蒸着Znめっき層を形成した。そし
て、鋼帯のCr含有量と良好な密着性が得られるイオン
ビームエッチング処理量との関係を調査した。
Example 4: A steel strip of the above-mentioned steel type (2) was used as a material to be plated, and A was applied at an adhesion amount of 0.06 g / m 2 .
After vapor deposition of 1, a vapor-deposited Zn plating layer was formed. Then, the relationship between the Cr content of the steel strip and the amount of ion beam etching treatment at which good adhesion was obtained was investigated.

【0041】調査結果を、図6に示す。図6から明らか
なように、鋼帯のCr含有量が2重量%以上になると、
密着性が良好な蒸着Znめっき層を形成するために必要
なイオンビームの照射量が低下していることが判る。そ
して、Cr含有量が11.5重量%未満の領域では、照
射量0.0008クーロン/m2 のイオンビームエッチ
ングにより、密着性に優れた蒸着Znめっき層が形成さ
れている。更にCr含有量が11.5重量%以上になる
と、照射量0.00008クーロン/m2 のイオンビー
ムエッチングにより、密着性に優れた蒸着Znめっき層
が形成されている。
FIG. 6 shows the results of the investigation. As is clear from FIG. 6, when the Cr content of the steel strip is 2% by weight or more,
It can be seen that the irradiation amount of the ion beam required to form a vapor-deposited Zn plating layer having good adhesion is reduced. Then, in a region where the Cr content is less than 11.5% by weight, a deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed by ion beam etching at a dose of 0.0008 coulomb / m 2 . Further, when the Cr content is 11.5% by weight or more, a vapor-deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed by ion beam etching at an irradiation amount of 0.00008 coulomb / m 2 .

【0042】これに対し、Cr含有量が2重量%未満の
鋼帯では、Cr含有による影響が現れず、照射量0.0
02クーロン/m2 以上の照射量で初めて密着性の改善
がみられる。
On the other hand, in a steel strip having a Cr content of less than 2% by weight, the effect of the Cr content did not appear, and the irradiation dose was 0.0%.
For the first time, an improvement in adhesion is observed at an irradiation dose of 02 coulombs / m 2 or more.

【0043】実施例5:前述した鋼種(3)の鋼帯を被
めっき材料として使用し、付着量0.06g/m2 でA
lを蒸着した後、蒸着Znめっき層を形成した。そし
て、鋼帯のAl含有量と良好な密着性が得られるイオン
ビームエッチング処理量との関係を調査した。
Example 5: A steel strip of the above-mentioned steel type (3) was used as a material to be plated, and A was applied at an adhesion of 0.06 g / m 2 .
After vapor deposition of 1, a vapor-deposited Zn plating layer was formed. Then, the relationship between the Al content of the steel strip and the amount of the ion beam etching treatment at which good adhesion was obtained was investigated.

【0044】調査結果を示した図7から明らかなよう
に、鋼帯のAl含有量が1.5重量%以上になると、密
着性が良好な蒸着Znめっき層を形成するために必要な
イオンビームの照射量が低下していることが判る。そし
て、照射量0.0008クーロン/m2 のイオンビーム
エッチングにより、密着性に優れた蒸着Znめっき層が
形成されている。これに対し、Al含有量が1.5重量
%未満の鋼帯では、Al含有による影響が現れず、密着
性改善のために照射量0.002クーロン/m2以上が
必要であった。
As is clear from FIG. 7 showing the results of the investigation, when the Al content of the steel strip is 1.5% by weight or more, the ion beam necessary for forming a vapor-deposited Zn plating layer having good adhesion is obtained. It can be seen that the irradiation amount has decreased. Then, a deposited Zn plating layer having excellent adhesion is formed by ion beam etching at a dose of 0.0008 coulomb / m 2 . On the other hand, in a steel strip having an Al content of less than 1.5% by weight, the effect of the Al content did not appear, and an irradiation amount of 0.002 coulomb / m 2 or more was required for improving the adhesion.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、イオ
ンビームの照射によって軽度に活性化した鋼材に、Al
を蒸着させた後で蒸着Znめっき層を形成している。予
め形成される蒸着Alめっき層は、鋼材表面に多少の酸
化皮膜が存在していても、Alの活性度が高いことか
ら、十分に良好な密着性で下地鋼に結合される。しか
も、蒸着Alめっき層の活性表面にZnが蒸着されるた
め、形成された蒸着Znめっき層は、優れた密着性を呈
する。
As described above, according to the present invention, a steel material lightly activated by ion beam irradiation is made of Al
Is deposited to form a deposited Zn plating layer. The deposited Al plating layer formed in advance is bonded to the underlying steel with sufficiently good adhesion because the activity of Al is high even if some oxide film is present on the surface of the steel material. Moreover, since Zn is deposited on the active surface of the deposited Al plating layer, the formed deposited Zn plating layer exhibits excellent adhesion.

【0046】Alの蒸着により下地鋼表面にある酸化皮
膜の影響が抑えられるため、イオンビームエッチングに
よる表面活性化を少ないイオンビーム照射量で行うこと
ができる。そのため、高速生産ラインに適した蒸着Zn
めっき法である。また、鋼材を高温に加熱することがな
いので、Fe−Al等の脆い金属間化合物を形成するこ
とがなく、得られた蒸着Znめっき鋼板は、下地鋼本来
の機械的特性等を損なうことなく、加工性にも優れた材
料となる。
Since the effect of the oxide film on the surface of the base steel is suppressed by the deposition of Al, the surface activation by ion beam etching can be performed with a small amount of ion beam irradiation. Therefore, evaporation Zn suitable for high-speed production line
It is a plating method. Further, since the steel material is not heated to a high temperature, a brittle intermetallic compound such as Fe-Al is not formed, and the obtained vapor-deposited Zn-plated steel sheet does not impair the original mechanical properties of the base steel. It is a material excellent in workability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明実施例で使用した連続Zn蒸着装置FIG. 1 shows a continuous Zn deposition apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】 蒸着Znめっき層の密着性に与えるAl付着
量及びイオンビーム照射量の関係を示したグラフ
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of Al deposition and the amount of ion beam irradiation on the adhesion of a deposited Zn plating layer.

【図3】 蒸着Znめっき層の密着性に与える鋼材のS
i含有量及びイオンビーム照射量の関係を示したグラフ
FIG. 3 shows S of a steel material giving the adhesion of a deposited Zn plating layer.
Graph showing the relationship between i content and ion beam irradiation dose

【図4】 蒸着Znめっき層の密着性に与える鋼材のS
i,Mn含有量及びイオンビーム照射量の関係を示した
グラフ
FIG. 4 S of steel material giving adhesion to deposited Zn plating layer
Graph showing the relationship between i, Mn content and ion beam irradiation dose

【図5】 蒸着Znめっき層の密着性に与える鋼材のS
i,Mn含有量及びイオンビーム照射量の関係を示した
グラフ
FIG. 5: S of steel material giving adhesion to deposited Zn plating layer
Graph showing the relationship between i, Mn content and ion beam irradiation dose

【図6】 蒸着Znめっき層の密着性に与える鋼材のC
r含有量及びイオンビーム照射量の関係を示したグラフ
[Fig. 6] C of steel material giving adhesion to vapor deposited Zn plating layer
Graph showing the relationship between the r content and the ion beam irradiation dose

【図7】 蒸着Znめっき層の密着性に与える鋼材のA
l含有量及びイオンビーム照射量の関係を示したグラフ
[Fig. 7] Fig. 7 shows A of a steel material giving the adhesion of a deposited Zn plating layer.
Graph showing the relationship between the l content and the ion beam irradiation dose

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 鋼帯 30 真空室 40 イ
オンビーム照射装置 50 Al蒸着装置 60 Zn蒸着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Steel strip 30 Vacuum chamber 40 Ion beam irradiation apparatus 50 Al vapor deposition apparatus 60 Zn vapor deposition apparatus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C23F 4/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 C23F 4/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イオンビームにより鋼材の表面を200
℃以下の温度で軽度にエッチングした後、付着量0.0
5g/m2以上でAlを蒸着し、次いで外気に曝すこと
なくZnを蒸着することを特徴とする蒸着Znめっき鋼
材の製造方法。
1. The surface of a steel material is exposed to 200
After slight etching at a temperature of less than
A method for producing a vapor-deposited Zn-plated steel material, comprising vapor-depositing Al at 5 g / m 2 or more, and then vapor-depositing Zn without exposing to outside air.
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