JP3170061B2 - 溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯の製造方法 - Google Patents
溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯の製造方法Info
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Description
た溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯の製造方法に関
する。
構造物建設の増加に伴い、建築部材の耐食性が求められ
ている。また、自動車の排気系部材では、北米等におい
て冬季に凍結防止用に道路に散布する岩塩による塩害腐
食が大きな問題となっており、耐食性、耐熱性に優れた
材料が求められている。これらの問題を解決する材料と
して、溶融アルミニウムめっきCr含有鋼板が開発され
ている。
は、加熱帯、還元帯を有するガス還元方式のゼンジミア
−方式や無酸化炉方式の溶融めっきラインでCr含有鋼
帯に溶融アルミニウムめっきを施すことにより製造して
いるが、Cr含有鋼帯は加熱時に易酸化性元素であるC
rが鋼板表層に濃化されて、選択酸化され、表層にCr
酸化膜を形成する。この酸化膜は上記のようなガス還元
方式の溶融めっきラインでは還元されないため、めっき
浴浸漬時に溶融アルミニウムとの濡れ性が阻害されて、
不めっきやピンホ−ル等のめっき欠陥が発生し、腐食や
酸化の起点となり耐食性、耐熱性を著しく低下させる。
は、鋼帯を酸化性または弱酸化性雰囲気中で加熱して、
表面にFe系酸化膜を形成した後、還元性雰囲気中で加
熱して、めっき性を阻害するCr酸化膜の生成を抑制す
る方法がある(特開平2−163357号公報、同3−
111546号公報)。しかし、Fe系酸化膜の生成は
鋼帯の表面仕上げや鋼成分等により変動し、また、板厚
やラインスピ−ド等でも変動するので、工業的に長期間
連続かつ安定してめっき欠陥発生を防止することは難し
い。
iまたはFeをプレめっきした後、非酸化性あるいは還
元性雰囲気中で急速短時間加熱して、Crが表面まで拡
散しないうちに溶融アルミニウムめっきを施す方法があ
る(特開平2−254145号公報)。しかし、このよ
うにプレめっき層を形成しても、鋼帯のCr含有量、プ
レめっき膜厚、加熱条件、加熱雰囲気の露点等によりC
rがプレめっき層表面にまで濃化、酸化され、めっき欠
陥が発生してしまう。さらに、Niプレめっきの場合、
アルミニウムめっき浴中にNiが溶出して、それが連続
操業中にめっき浴中に多量のNiが蓄積され、めっき層
に含有されるようになるため、めっき層の耐食性が著し
く低下する。
き層を形成した後溶融アルミニウムめっきする方法のう
ち、プレめっき金属がめっき浴に蓄積されてもめっき層
耐食性に影響を与えないFe系プレめっきを施す方法に
おいて、めっき欠陥の発生しない方法を種々検討した結
果、加熱条件を鋼帯のCr含有量、プレめっき膜厚、加
熱条件および加熱雰囲気露点との関係で制御すれば可能
であることを見いだした。
たはFe合金をプレめっきした後、非酸化性あるいは還
元性雰囲気中で加熱して、溶融アルミニウム浴に浸漬す
る溶融アルミニウムめっき鋼帯の製造方法において、鋼
帯としてCr含有量2〜30wt%のものを用いて、F
eまたはFe合金のプレめっき量を0.4〜8.0g/m
2に制御するとともに、非酸化性あるいは還元性雰囲気
露点を−20℃以下にして、下記式を用いて鋼帯の加熱
温度を算出し、加熱温度650〜850℃、加熱時間3
00秒以下の範囲でその算出加熱温度以下に鋼帯を加熱
することにより溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯を
製造するのである。
Cr含有量(wt%)、[WFe]はFeまたはFe合金
のプレめっき量(g/m2)、[t]は加熱時間
(秒)、a、bおよびcは比例係数で、a:−5.0、
b:16.7、c:−5.8である。
〜30wt%のものを用いる。2wt%未満であると、
耐食性、耐熱性が普通炭素鋼と同程度であるため、アル
ミニウムめっき後の耐食性、耐熱性が期待できない。一
方、Cr量が30wt%より高くても耐食性、耐熱性を
さらに向上させる顕著な効果は認められず、逆に加工性
が低下し、鋼帯価格を高める効果しか認められない。
プレめっき層の表面まで拡散し易くなるが、Cr量が3
0wt%でも加熱温度を調整すれば、表面までの拡散を
防止できる。図1は実施例1において、鋼帯Cr量と溶
融アルミニウムめっきを施してもめっき欠陥が発生しな
いプレめっき鋼帯の最高加熱温度Tとの関係をFe−B
合金プレめっき量毎に示したものであるが、Cr量に応
じて最高加熱温度Tを低くすれば、めっき欠陥発生を防
止できる。この最高加熱温度Tの抑制はプレめっき量に
関係なく直線的に低くすればよいので、許容最高加熱温
度Tは鋼帯Cr量の一次関数になる。すなわち、許容最
高加熱温度Tは鋼帯Cr量(wt%)を[Cr]、比例
係数をaとすると、次の(1)式により与えられる。 T∝a[Cr] …(1) ここで、図1の回帰直線式から比例係数aを求めると、
a=−5.0となる。なお、Cr含有鋼帯には、ステン
レス鋼帯のようにNi、Ti、Nb、Mo、Cu等の元
素が添加されている場合があるが、これらの元素の添加
量が一般的範囲内であれば、めっき欠陥は発生しない。
ても、最高加熱温度Tをあまり高くすると、めっき欠陥
が発生するようになるので、それを発生させないように
するには許容最高加熱温度Tをプレめっき量に応じて調
整する必要がある。図2は実施例2において、Feプレ
めっき量とめっき欠陥が発生しないプレめっき鋼帯の最
高加熱温度Tとの関係を鋼帯のCr量毎に示したもので
あるが、許容最高加熱温度Tはプレめっき量に応じて直
線的に高くできる。すなわち、許容最高加熱温度Tはプ
レめっき量(g/m2)を[WFe]、比例係数をbとす
ると、次の(2)式により与えられる。 T∝b[WFe] …(2) ここで、図2の回帰直線式から比例係数bを求めると、
b=16.7となる。図2では0.4〜8.0g/m2のプ
レめっき量範囲でめっき性を調査しているが、プレめっ
き量はこの範囲で十分である。すなわち、プレめっき量
が0.4g/m2未満であると、鋼帯表面を完全に覆うこ
とができないため、めっき欠陥が発生するが、8.0g
/m2より多くすると、プレめっき費が著しく高くな
る。プレめっきを施す方法としては種々の方法がある
が、均一性や密着性の観点から電気めっき法が好まし
い。
あるいは還元性にしても、露点が高いと、表面にFe酸
化膜が生成し、めっき性が損なわれるので、露点を−2
0℃以下にする必要がある。ゼンジミア−方式や無酸化
炉方式の溶融めっきラインで溶融アルミニウムめっきす
る場合、加熱帯や無酸化炉入側でFe酸化膜が生成して
も、還元帯や無酸化炉後方の雰囲気露点を−20℃以下
にすれば、Fe酸化膜は還元され、めっき欠陥は発生し
ない。
加に応じて表面に多く拡散してゆくので、それらを調整
してCrがプレめっき層表面にまで拡散しないようにす
る必要がある。図3は実施例3において、Fe−B合金
プレめっき量を一定にしたCr含有量の異なるプレめっ
き鋼帯を溶融アルミニウムめっきして、めっき欠陥が発
生しない最高加熱温度と加熱時間との関係を示したもの
であるが、加熱時間が300秒以内であれば、最高加熱
温度Tは加熱時間の平方根に応じて直線的に低くする必
要がある。このため、許容最高加熱温度Tは加熱時間
(秒)を[t]、比例係数をcとした場合、次の(3)
式により与えられる。
c=−5.8となる。
より次の(4)式が導かれる。
陥の発生しない鋼中Cr量、Fe系プレめっき量、最高
加熱温度Tと加熱時間の関係を代入すると、定数d=9
10(℃)が得られ、次の(5)式が得られる。
うに(5)式で設定されるが、設定温度範囲で650〜
850℃になるように調整する。これは、650℃未満
であると、板温がめっき浴温より低くなり、鋼帯と溶融
アルミニウムとの十分な濡れ性が得られず、めっき欠陥
が発生し易くなるからである。一方、850℃を超える
と、Cr含有鋼の再結晶温度域に達するので、材質の劣
化を招く恐れがある。加熱時間は炉長や炉の加熱能力あ
るいはラインスピ−ドなどの制約上300秒以下にす
る。
r含有鋼帯に電気めっき法により0.4、2.0、5.5
g/m2のFe−0.03wt%B合金めっきを施した
後、露点−25℃の5vol%H2−N2混合ガス雰囲気中
で650〜1000℃に120秒間加熱して、浴温65
0℃のAl−9wt%Si合金めっき浴中に2秒間浸漬
して溶融アルミニウムめっきを施した。そして、めっき
後にめっき付着量毎に点状めっき欠陥の発生有無を調査
して、鋼帯のCr含有量とめっき欠陥の発生しないプレ
めっき鋼帯の最高加熱温度Tとの関係を求めた。図1は
この結果を示したものであるが、鋼帯のCr含有量と最
高加熱温度Tとは直線関係になり、Cr含有量が1%増
加すると、最高加熱温度Tを5℃低下させなければなら
ないことが判明した。なお、Cr含有鋼帯のCr以外の
成分はC:0.008〜0.131wt%、Si:0.0
3〜0.62wt%、Mn:0.12〜0.90wt%で
ある。
り種々の付着量のFeめっきを施した。 鋼 帯 C Si Mn Cr Ni Mo Ti 鋼帯A 0.008 0.57 0.32 11.2 0.05 − 0.26 鋼帯B 0.053 0.51 0.90 18.5 8.47 − − 鋼帯C 0.007 0.14 0.20 29.0 0.08 2.0 − その後、このFeめっき鋼帯を露点−40℃の50vol
%H2−N2混合ガス雰囲気中で650〜1000℃に8
0秒間加熱して、浴温650℃のAl−9wt%Si合
金めっき浴中に2秒間浸漬して溶融アルミニウムめっき
を施した。そして、めっき後各鋼帯毎に点状めっき欠陥
の発生有無を調査して、めっき付着量とめっき欠陥の発
生しないプレめっき鋼帯の最高加熱温度Tとの関係を求
めた。図2はこの結果を示したものであるが、めっき付
着量と最高加熱温度Tとは直線関係になり、Feめっき
付着量を1g/m2増加させると、最高加熱温度Tを1
6.7℃上昇させることができる。なお、Feプレめっ
き付着量を0.3g/m2にしたものはいずれもめっき欠
陥が発生した。しかし、10g/m2にしたものにはめ
っき欠陥が発生しなかった。
りFe−0.005wt%B合金めっきをそれぞれ1.0
g/m2施した。 成 分 C Si Mn Cr Ni Mo Nb Ti 鋼帯D 0.009 0.03 0.29 2.3 0.31 − − 0.10 鋼帯E 0.024 0.30 0.23 19.0 0.13 − 0.28 − 鋼帯F 0.007 0.14 0.20 29.0 0.08 2.0 − − その後、このFeめっき鋼帯を露点−50℃のN2ガス
雰囲気中で650〜1000℃に最高320秒間まで加
熱して、浴温650℃のAl−9%Si合金めっき浴中
に2秒間浸漬して溶融アルミニウムめっきを施した。そ
して、めっき後各鋼帯毎に点状めっき欠陥の発生有無を
調査して、加熱時間の平方根とめっき欠陥の発生しない
プレめっき鋼帯の最高加熱温度Tとの関係を求めた。図
3はこの結果を示したものであるが、加熱時間の平方根
と最高加熱温度Tとは直線関係になり、加熱時間を1秒
長くするごとに最高加熱温度Tを5.8℃低下させなけ
ればならない。
き法によりFe−0.01wt%B合金をプレめっきし
た後、ガス還元方式並びに無酸化炉方式の連続溶融めっ
きラインで溶融アルミニウムめっきを24時間連続施し
た。
無を調査し、また、めっき密着性をボ−ルインパクトテ
ストで調査した。めっき欠陥はめっき欠陥なしを○、め
っき欠陥1m2当たり5個未満を△、めっき欠陥1m2当
たり5個以上を×で評価し、また、めっき密着性はめっ
き剥離なしを○、めっき剥離ありを×で評価した。この
結果を第2表、第3表に示す。
レめっき層表面への拡散に影響を及ぼす鋼帯Cr量、プ
レめっき膜厚、加熱時間および加熱雰囲気の露点等に応
じて加熱温度を設定して、めっき欠陥が発生しないよう
にできるので、品質の優れた溶融アルミニウムめっきC
r含有鋼帯を安定して製造できる。
と露点−25℃の5vol%H2−N2混合ガス雰囲気中で
の加熱におけるめっき欠陥の発生しないのプレめっき鋼
帯の最高加熱温度との関係を示すグラフである。
点−40℃の50vol%H2−N2混合ガス雰囲気中での
加熱におけるめっき欠陥の発生しないプレめっき鋼帯の
最高加熱温度との関係を示すグラフである。
N2ガス雰囲気中での加熱におけるめっき欠陥の発生し
ないプレめっき鋼帯の最高加熱温度との関係を示すグラ
フである。
Claims (1)
- 【請求項1】 Cr含有鋼帯にFeまたはFe合金を
プレめっきした後、非酸化性あるいは還元性雰囲気中で
加熱して、溶融アルミニウム浴に浸漬する溶融アルミニ
ウムめっき鋼帯の製造方法において、鋼帯としてCr含
有量2〜30wt%のものを用いて、FeまたはFe合
金のプレめっき量を0.4〜8.0g/m2に制御すると
ともに、非酸化性あるいは還元性雰囲気露点を−20℃
以下にして、下記式を用いて鋼帯の加熱温度を算出し、
加熱温度650〜850℃、加熱時間300秒以下の範
囲でその算出加熱温度以下に鋼帯を加熱することを特徴
とする溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯の製造方
法。 【数式1】 ここで、Tは鋼帯の加熱温度(℃)、[Cr]は鋼帯の
Cr含有量(wt%)、[WFe]はFeまたはFe合金
のプレめっき量(g/m2)、[t]は加熱時間
(秒)、a、bおよびcは比例係数で、a:−5.0、
b:16.7、c:−5.8である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25566292A JP3170061B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 溶融アルミニウムめっきCr含有鋼帯の製造方法 |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0681104A JPH0681104A (ja) | 1994-03-22 |
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---|---|
JP (1) | JP3170061B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100447598B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-09-07 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 선도금에 의한 용융알루미늄 도금 스텐레스강판의 제조방법 |
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-
1992
- 1992-08-31 JP JP25566292A patent/JP3170061B2/ja not_active Expired - Fee Related
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