JP3383119B2 - 光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 - Google Patents
光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
- C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車排気系
素材、家電、各種熱器具、建材等に使用される光沢保持
性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造
法に関するものである。
素材、家電、各種熱器具、建材等に使用される光沢保持
性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融アルミめっき鋼板は主としてアルミ
からなるアルミめっき層（以下、めっき層と言う）、及
び被めっき鋼板とアルミの反応物である金属間化合物か
らなる層（以下、合金層と言う）とを有する鋼板であ
る。この鋼板を高温下で保持すると地鉄とアルミめっき
層の相互拡散が起こり、合金層が成長して最終的に表面
まで合金化が進行するとアルミの銀白色からＦｅ−Ａｌ
合金の黒色へと外観が変化する。溶融アルミめっき鋼板
は４００〜４５０℃まで合金化を抑制して銀白色を保持
する機能を有し、この特長を生かして熱器具等の熱反射
板として使用される例が多数見られる。また合金化は均
一には起こらないので加熱された際の合金化している部
位としてない部位の斑模様を防止するためにも合金化を
抑制する機能が求められるところである。
からなるアルミめっき層（以下、めっき層と言う）、及
び被めっき鋼板とアルミの反応物である金属間化合物か
らなる層（以下、合金層と言う）とを有する鋼板であ
る。この鋼板を高温下で保持すると地鉄とアルミめっき
層の相互拡散が起こり、合金層が成長して最終的に表面
まで合金化が進行するとアルミの銀白色からＦｅ−Ａｌ
合金の黒色へと外観が変化する。溶融アルミめっき鋼板
は４００〜４５０℃まで合金化を抑制して銀白色を保持
する機能を有し、この特長を生かして熱器具等の熱反射
板として使用される例が多数見られる。また合金化は均
一には起こらないので加熱された際の合金化している部
位としてない部位の斑模様を防止するためにも合金化を
抑制する機能が求められるところである。
【０００３】ステンレス鋼板も同様に光沢保持性に優れ
るが、溶融アルミめっき鋼板はステンレス鋼板よりも廉
価であり、近年その用途が広がりつつある。しかし溶融
アルミめっき鋼板は５００℃以上に加熱されたときには
合金化の進行に伴い黒変が起こっていた。この光沢保持
性については、めっき原板中の固溶Ｎがめっき層Ａｌと
反応してＡｌＮ層となり、この層がＡｌとＦｅの相互拡
散を抑制するためであるという機構が知られている。こ
のためめっき原板の鋼成分とＡｌＮを生成させるめっき
後焼鈍条件を規定した発明がなされている。例えば本出
願人はめっき原板としてＣ：０．１％未満、ｓｏｌ−
Ｎ：３〜２０ｐｐｍ、Ａｌ：０．００５％以下を含有す
る鋼を使用して、めっき後２５０〜５００℃で０．３２
ｈｒ以上加熱する方法（特公平２−６１５４４号公報）
を開示した。
るが、溶融アルミめっき鋼板はステンレス鋼板よりも廉
価であり、近年その用途が広がりつつある。しかし溶融
アルミめっき鋼板は５００℃以上に加熱されたときには
合金化の進行に伴い黒変が起こっていた。この光沢保持
性については、めっき原板中の固溶Ｎがめっき層Ａｌと
反応してＡｌＮ層となり、この層がＡｌとＦｅの相互拡
散を抑制するためであるという機構が知られている。こ
のためめっき原板の鋼成分とＡｌＮを生成させるめっき
後焼鈍条件を規定した発明がなされている。例えば本出
願人はめっき原板としてＣ：０．１％未満、ｓｏｌ−
Ｎ：３〜２０ｐｐｍ、Ａｌ：０．００５％以下を含有す
る鋼を使用して、めっき後２５０〜５００℃で０．３２
ｈｒ以上加熱する方法（特公平２−６１５４４号公報）
を開示した。
【０００４】またＣ：０．２％以下、Ｎ：５〜６０ｐｐ
ｍ、Ａｌ：０．００５％以上０．０２％未満を含有する
鋼を使用して、めっき後３５０〜５００℃で０．５ｈｒ
以上加熱する（特公平５−２６８６４号公報）も開示さ
れている。これら発明により光沢保持性は５５０〜５７
０℃まで向上していた。一方耐食性を向上させるために
アルミめっき浴に元素を添加する例も多数見られる。例
えば特公昭６３−２３２６４号公報にはＳｉ：３％以
下、Ｍｎ：０．５〜４％を含有するめっき層を有する鋼
板の例が、また特公平６−１１９０６号公報にはＣｒ：
０．０１〜２％をめっき浴中に添加するめっき鋼板の製
造法がある。
ｍ、Ａｌ：０．００５％以上０．０２％未満を含有する
鋼を使用して、めっき後３５０〜５００℃で０．５ｈｒ
以上加熱する（特公平５−２６８６４号公報）も開示さ
れている。これら発明により光沢保持性は５５０〜５７
０℃まで向上していた。一方耐食性を向上させるために
アルミめっき浴に元素を添加する例も多数見られる。例
えば特公昭６３−２３２６４号公報にはＳｉ：３％以
下、Ｍｎ：０．５〜４％を含有するめっき層を有する鋼
板の例が、また特公平６−１１９０６号公報にはＣｒ：
０．０１〜２％をめっき浴中に添加するめっき鋼板の製
造法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような発明には次のような問題点があった。例えば鋼中
固溶Ｎによる光沢保持性の向上効果は上記のように５５
０〜５７０℃であり、例えば二輪車等の排気温度が高い
エンジンのマフラー等には更に光沢保持性を高めた材料
に対するニーズがあった。一方めっき浴中に元素を添加
する発明においても、めっき浴の温度を上昇させないた
めにはめっき浴への元素の添加量は一定量に制限する必
要があり、耐食性を充分に高め得るほどの添加量を添加
することが困難であるという問題点があった。
ような発明には次のような問題点があった。例えば鋼中
固溶Ｎによる光沢保持性の向上効果は上記のように５５
０〜５７０℃であり、例えば二輪車等の排気温度が高い
エンジンのマフラー等には更に光沢保持性を高めた材料
に対するニーズがあった。一方めっき浴中に元素を添加
する発明においても、めっき浴の温度を上昇させないた
めにはめっき浴への元素の添加量は一定量に制限する必
要があり、耐食性を充分に高め得るほどの添加量を添加
することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のこれまで
の問題点を克服する、ステンレス鋼と同等の６００℃で
の光沢保持性を有し、耐食性にも優れた溶融アルミニウ
ムめっき鋼板を提供するものである。本発明者らは溶融
アルミめっき鋼板の諸特性に及ぼすめっき層及び合金層
の性質について種々実験を繰り返し、以下の知見を得る
に至った。すなわちアルミめっき浴にＭｎとＣｒを複合
添加すると、これらの元素はめっき層に均一に分散する
のではなく、合金層へ顕著に濃化していくことを見いだ
した。これは当該元素を複合添加したときに顕著に観察
される現象で、具体的にはめっき層中のこれら元素の濃
度は添加量の１／５〜１／１０程度で、残りは合金層中
へ濃化する。これらの元素は合金層の上部、つまりめっ
き層と合金層界面に特に濃化する。従って耐食性、合金
化抑制に効果のある添加元素の濃度を高めた層を創製す
ることが可能となり、かくなる組成を有する溶融アルミ
めっき鋼板は従来の鋼板に比べて、格段優れた光沢保持
性と耐食性とを有することを見いだした。
の問題点を克服する、ステンレス鋼と同等の６００℃で
の光沢保持性を有し、耐食性にも優れた溶融アルミニウ
ムめっき鋼板を提供するものである。本発明者らは溶融
アルミめっき鋼板の諸特性に及ぼすめっき層及び合金層
の性質について種々実験を繰り返し、以下の知見を得る
に至った。すなわちアルミめっき浴にＭｎとＣｒを複合
添加すると、これらの元素はめっき層に均一に分散する
のではなく、合金層へ顕著に濃化していくことを見いだ
した。これは当該元素を複合添加したときに顕著に観察
される現象で、具体的にはめっき層中のこれら元素の濃
度は添加量の１／５〜１／１０程度で、残りは合金層中
へ濃化する。これらの元素は合金層の上部、つまりめっ
き層と合金層界面に特に濃化する。従って耐食性、合金
化抑制に効果のある添加元素の濃度を高めた層を創製す
ることが可能となり、かくなる組成を有する溶融アルミ
めっき鋼板は従来の鋼板に比べて、格段優れた光沢保持
性と耐食性とを有することを見いだした。
【０００７】まためっき浴中のＳｎ，Ｚｎはいずれもア
ルミめっき鋼板の耐食性を著しく阻害する元素である。
このためこれら不純物元素の和は一定量以下に制限する
必要がある。Ｍｎ，Ｃｒ添加による光沢保持性、耐食性
向上効果は前述したように、めっき層−合金層界面のＭ
ｎ，Ｃｒ濃化層が合金化を抑制し、あるいは腐食が進展
した際の耐食性に対して顕著に寄与するためであると推
測される。ここで述べたＭｎ，Ｃｒ濃化層による光沢保
持性向上効果はめっき層或いは合金層に起因するもので
ある。ところがかかる組成のめっき層、合金層だけでは
充分な光沢保持性を与えるには不十分であり、めっき原
板として固溶Ｎを含有する鋼板を使用してＡｌＮ層によ
る合金化抑制効果と合わせる事により、６００℃という
極めて優れた光沢保持性を得ることができる。而して上
記のめっき鋼板はめっき原板として特定量のＣ，Ｓｉ，
Ａｌ，Ｎを含有したものを使用し、特定量のＭｎ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｓｉを添加したうえで不純物のＳｎとＺｎの
和を特定量に制限しためっき浴を使用してめっきを行
い、その後特定条件で加熱する事で製造することができ
る。
ルミめっき鋼板の耐食性を著しく阻害する元素である。
このためこれら不純物元素の和は一定量以下に制限する
必要がある。Ｍｎ，Ｃｒ添加による光沢保持性、耐食性
向上効果は前述したように、めっき層−合金層界面のＭ
ｎ，Ｃｒ濃化層が合金化を抑制し、あるいは腐食が進展
した際の耐食性に対して顕著に寄与するためであると推
測される。ここで述べたＭｎ，Ｃｒ濃化層による光沢保
持性向上効果はめっき層或いは合金層に起因するもので
ある。ところがかかる組成のめっき層、合金層だけでは
充分な光沢保持性を与えるには不十分であり、めっき原
板として固溶Ｎを含有する鋼板を使用してＡｌＮ層によ
る合金化抑制効果と合わせる事により、６００℃という
極めて優れた光沢保持性を得ることができる。而して上
記のめっき鋼板はめっき原板として特定量のＣ，Ｓｉ，
Ａｌ，Ｎを含有したものを使用し、特定量のＭｎ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｓｉを添加したうえで不純物のＳｎとＺｎの
和を特定量に制限しためっき浴を使用してめっきを行
い、その後特定条件で加熱する事で製造することができ
る。
【０００８】以下本発明を具体的に説明する。本発明に
よれば、めっき原板としてＣ：０．１％以下、Ｓｉ：
０．１％以下、Ｎ：０．００１５〜０．００６０％、Ａ
ｌ：０．０１％以下を含有し、残部が実質的にＦｅ及び
不純物元素であるような鋼板を使用し、その表面に平均
組成がＦｅ：２５〜５０％、Ｓｉ：３〜１８％、Ｍｎ：
０．１〜５％、Ｃｒ：０．０５〜０．８％、残部が実質
的にＡｌで、かつ厚みが５μｍ以下である合金層を有
し、更にその表面にＳｉ：２〜１２％、Ｆｅ：１％以
下、Ｍｎ：０．００５〜０．３％、Ｃｒ：０．００２〜
０．０５％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不純物
中のＳｎとＺｎの合計が１％以下であるめっき層を有す
る溶融アルミめっき鋼板が提供される。
よれば、めっき原板としてＣ：０．１％以下、Ｓｉ：
０．１％以下、Ｎ：０．００１５〜０．００６０％、Ａ
ｌ：０．０１％以下を含有し、残部が実質的にＦｅ及び
不純物元素であるような鋼板を使用し、その表面に平均
組成がＦｅ：２５〜５０％、Ｓｉ：３〜１８％、Ｍｎ：
０．１〜５％、Ｃｒ：０．０５〜０．８％、残部が実質
的にＡｌで、かつ厚みが５μｍ以下である合金層を有
し、更にその表面にＳｉ：２〜１２％、Ｆｅ：１％以
下、Ｍｎ：０．００５〜０．３％、Ｃｒ：０．００２〜
０．０５％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不純物
中のＳｎとＺｎの合計が１％以下であるめっき層を有す
る溶融アルミめっき鋼板が提供される。
【０００９】またかかる溶融アルミめっき鋼板の製造法
として、上記の鋼板をＳｉ：３〜１２％、Ｆｅ：０．５
〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｃｒ：０．０
２〜０．１５％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不
純物中のＺｎとＳｎの和が１％以下であるめっき浴でめ
っきし、めっき後３００〜５００℃で０．５ｈｒ以上加
熱処理する製造法が提供される。
として、上記の鋼板をＳｉ：３〜１２％、Ｆｅ：０．５
〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｃｒ：０．０
２〜０．１５％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不
純物中のＺｎとＳｎの和が１％以下であるめっき浴でめ
っきし、めっき後３００〜５００℃で０．５ｈｒ以上加
熱処理する製造法が提供される。
【００１０】以下本発明の限定理由について説明する。
まずめっき原板の組成について説明する。 Ｃ：同程度の固溶Ｎであれば、Ｃが少ないほど合金化抑
制効果は大きい。また本発明においては固溶Ｎが必須で
鋼板の加工性という面からもＣは少ない方が望ましい。
このためＣはできるだけ低い方が望ましく、０．１％以
下に限定する。 Ｓｉ：Ｓｉは溶鋼の精錬工程において酸素と反応して珪
素及び珪酸塩を生成し、溶鋼中の酸素を除去するが、同
時にＮと反応してＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＮを生成する。これ
らは鋼素地内に析出している。またＳｉは固溶Ｎを減少
させる事が知られている。本発明の要旨から固溶ＮをＡ
ｌ程度に保つ必要があるため、Ｓｉ量は少ない方が好ま
しい。このため上限を０．１％とする。
まずめっき原板の組成について説明する。 Ｃ：同程度の固溶Ｎであれば、Ｃが少ないほど合金化抑
制効果は大きい。また本発明においては固溶Ｎが必須で
鋼板の加工性という面からもＣは少ない方が望ましい。
このためＣはできるだけ低い方が望ましく、０．１％以
下に限定する。 Ｓｉ：Ｓｉは溶鋼の精錬工程において酸素と反応して珪
素及び珪酸塩を生成し、溶鋼中の酸素を除去するが、同
時にＮと反応してＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＮを生成する。これ
らは鋼素地内に析出している。またＳｉは固溶Ｎを減少
させる事が知られている。本発明の要旨から固溶ＮをＡ
ｌ程度に保つ必要があるため、Ｓｉ量は少ない方が好ま
しい。このため上限を０．１％とする。
【００１１】Ａｌ：ＡｌもＳｉ同様製鋼段階で鋼中酸素
を調整するために添加するものであるが、Ａｌが固溶Ａ
ｌとして存在した場合、鋼板製造過程の温度６００〜９
００℃においてＡｌＮとして析出し、固溶Ｎを減少させ
る。このためＡｌはできるだけ低い方が好ましく、上限
を０．０１％とする。 Ｎ：Ｎは前述したようにめっき層Ａｌと反応してＡｌＮ
を生成し、Ｆｅ−Ａｌ合金化を抑制する。本発明では固
溶Ｎを減じる元素をできるだけ減らしているため、Ｎは
殆ど固溶していると思われる。ＡｌＮの緻密な層を生成
させるには０．００１５％以上必要で、これを下限とす
る。一方でＮは鋼板の加工性を阻害する元素で、０．０
０６０％を超えると伸びが減少し、プレス成形性も大幅
に低下する。従って上限を０．００６０％に限定する。
を調整するために添加するものであるが、Ａｌが固溶Ａ
ｌとして存在した場合、鋼板製造過程の温度６００〜９
００℃においてＡｌＮとして析出し、固溶Ｎを減少させ
る。このためＡｌはできるだけ低い方が好ましく、上限
を０．０１％とする。 Ｎ：Ｎは前述したようにめっき層Ａｌと反応してＡｌＮ
を生成し、Ｆｅ−Ａｌ合金化を抑制する。本発明では固
溶Ｎを減じる元素をできるだけ減らしているため、Ｎは
殆ど固溶していると思われる。ＡｌＮの緻密な層を生成
させるには０．００１５％以上必要で、これを下限とす
る。一方でＮは鋼板の加工性を阻害する元素で、０．０
０６０％を超えると伸びが減少し、プレス成形性も大幅
に低下する。従って上限を０．００６０％に限定する。
【００１２】その他の鋼成分については特に限定しない
が、本発明の主旨よりＴｉ，Ｎｂ等のＮと析出物を作る
元素は固溶Ｎを減少させるため望ましくないのは言うま
でもない。またＭｎ，Ｐ，Ｓ等の元素は特に光沢保持
性、耐食性に影響を及ぼすものではなく、それぞれ０．
６％以下、０．０２％以下、０．０２％以下程度の通常
の含有量であれば何等問題はない。
が、本発明の主旨よりＴｉ，Ｎｂ等のＮと析出物を作る
元素は固溶Ｎを減少させるため望ましくないのは言うま
でもない。またＭｎ，Ｐ，Ｓ等の元素は特に光沢保持
性、耐食性に影響を及ぼすものではなく、それぞれ０．
６％以下、０．０２％以下、０．０２％以下程度の通常
の含有量であれば何等問題はない。
【００１３】次にめっき層の組成及び製造法の浴組成に
関して説明する。 Ｓｉ：溶融アルミめっき鋼板には前述したようにアルミ
めっき層に加えて非常に硬くて脆い合金層が生成し、こ
の層はめっき密着性を阻害する。この影響を少なくする
ために通常めっき浴中にＳｉを１０％程度添加して、合
金層の厚みを抑制している。本発明においても同様の目
的でＳｉを添加する。この目的のためにはめっき浴中の
Ｓｉ量は最低限３％は必要で、この時のめっき層中のＳ
ｉ量は２％以上になる。一方Ｓｉを添加し過ぎるとめっ
き層中に粗大な初晶Ｓｉが生成して耐食性に悪影響を与
えるため上限を１２％とする。この時のめっき層中Ｓｉ
量も１２％程度である。
関して説明する。 Ｓｉ：溶融アルミめっき鋼板には前述したようにアルミ
めっき層に加えて非常に硬くて脆い合金層が生成し、こ
の層はめっき密着性を阻害する。この影響を少なくする
ために通常めっき浴中にＳｉを１０％程度添加して、合
金層の厚みを抑制している。本発明においても同様の目
的でＳｉを添加する。この目的のためにはめっき浴中の
Ｓｉ量は最低限３％は必要で、この時のめっき層中のＳ
ｉ量は２％以上になる。一方Ｓｉを添加し過ぎるとめっ
き層中に粗大な初晶Ｓｉが生成して耐食性に悪影響を与
えるため上限を１２％とする。この時のめっき層中Ｓｉ
量も１２％程度である。
【００１４】Ｆｅ：Ｆｅはめっき原板あるいは浴中機器
より溶出してくるもので、本発明において特に積極的に
添加しようとするものではない。通常めっき層中にも
０．３〜０．８％程度含有されている。Ｆｅは耐食性に
悪影響を与えるため少ない方が好ましく、めっき層中上
限値を１％とする。本来的には少なければ少ないほど好
ましいが、前述したように不可避的に混入してくる元素
で完全に除去する事は困難である。また浴中においても
不可避的元素で、除去することは不可能に近い。無理に
低減すると浴中機器を溶損しやすくなるため、浴中の下
限値を０．５％とする。耐食性阻害あるいはドロス起因
の外観汚れがでることから浴中の上限値を２．５％とす
る。
より溶出してくるもので、本発明において特に積極的に
添加しようとするものではない。通常めっき層中にも
０．３〜０．８％程度含有されている。Ｆｅは耐食性に
悪影響を与えるため少ない方が好ましく、めっき層中上
限値を１％とする。本来的には少なければ少ないほど好
ましいが、前述したように不可避的に混入してくる元素
で完全に除去する事は困難である。また浴中においても
不可避的元素で、除去することは不可能に近い。無理に
低減すると浴中機器を溶損しやすくなるため、浴中の下
限値を０．５％とする。耐食性阻害あるいはドロス起因
の外観汚れがでることから浴中の上限値を２．５％とす
る。
【００１５】Ｍｎ：この元素は本発明において特に重要
である。合金層に濃化して耐食性、耐熱性等に著しい効
果のある元素で、その効果を発揮するためにはめっき浴
に最低０．０５％は必要である。このめっき浴でめっき
した場合、めっき層には０．００５％は含有されるため
この濃度をめっき層中下限値とする。一方Ｍｎのめっき
浴中の溶解度は、通常のめっき温度である６５０℃にお
いて約０．６％である。Ａ１−Ｍｎ二元系状態図ではＭ
ｎの溶解度は約１％とされているが、Ｓｉを約１０％を
含有する浴においては溶解度が下がるものと思われる。
Ｍｎを０．６％以上溶かすには浴温を上げる必要があ
り、そうすると合金層が厚く成長しやすくなってめっき
密着性が劣化するという問題を生じる。このため浴中Ｍ
ｎ濃度の上限は１％とする。この浴でめっきを行うとき
のめっき層中Ｍｎ濃度は最大０．３％程度であり、これ
をもってめっき層中Ｍｎの上限とする。
である。合金層に濃化して耐食性、耐熱性等に著しい効
果のある元素で、その効果を発揮するためにはめっき浴
に最低０．０５％は必要である。このめっき浴でめっき
した場合、めっき層には０．００５％は含有されるため
この濃度をめっき層中下限値とする。一方Ｍｎのめっき
浴中の溶解度は、通常のめっき温度である６５０℃にお
いて約０．６％である。Ａ１−Ｍｎ二元系状態図ではＭ
ｎの溶解度は約１％とされているが、Ｓｉを約１０％を
含有する浴においては溶解度が下がるものと思われる。
Ｍｎを０．６％以上溶かすには浴温を上げる必要があ
り、そうすると合金層が厚く成長しやすくなってめっき
密着性が劣化するという問題を生じる。このため浴中Ｍ
ｎ濃度の上限は１％とする。この浴でめっきを行うとき
のめっき層中Ｍｎ濃度は最大０．３％程度であり、これ
をもってめっき層中Ｍｎの上限とする。
【００１６】Ｃｒ：Ｍｎと並んでやはり本発明に重要な
元素である。Ｃｒは特に耐食性への影響が大きく、また
Ｍｎを合金層に濃化させる効果を有する。耐食性向上効
果を期待するためにはめっき層中に０．００２％以上必
要である。このためには浴中に０．０２％以上の添加が
必要である。ＣｒもＭｎと同様にめっき浴への溶解度が
低く、６５０℃で約０．１％で、これ以上溶解させよう
とするとやはり浴温を上げなければならない。すると合
金層が厚く成長するため、０．１５％を浴中Ｃｒ量上限
値とする。このときのめっき層中Ｃｒ量は０．０５％程
度であるため、この値をめっき層中Ｃｒ量の上限とす
る。Ａｌ−Ｃｒ二元状態図ではＡｌ中Ｃｒ溶解度は０．
４％であるが、Ｍｎと同様の理由で溶解度は下がってい
ると思われる。
元素である。Ｃｒは特に耐食性への影響が大きく、また
Ｍｎを合金層に濃化させる効果を有する。耐食性向上効
果を期待するためにはめっき層中に０．００２％以上必
要である。このためには浴中に０．０２％以上の添加が
必要である。ＣｒもＭｎと同様にめっき浴への溶解度が
低く、６５０℃で約０．１％で、これ以上溶解させよう
とするとやはり浴温を上げなければならない。すると合
金層が厚く成長するため、０．１５％を浴中Ｃｒ量上限
値とする。このときのめっき層中Ｃｒ量は０．０５％程
度であるため、この値をめっき層中Ｃｒ量の上限とす
る。Ａｌ−Ｃｒ二元状態図ではＡｌ中Ｃｒ溶解度は０．
４％であるが、Ｍｎと同様の理由で溶解度は下がってい
ると思われる。
【００１７】ＣｒとＭｎを複合添加した際に両元素が合
金層に濃化する理由については現在のところまだ不明確
ではあるが、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ（−Ａｌ−Ｓｉ）系の安
定な金属間化合物が生成するためにＦｅ濃度の高い原板
側にＣｒ，Ｍｎが移動していく事が考えられる。 Ｚｎ，Ｓｎ：これらは全てＡｌの耐食性を大きく阻害
し、白錆発生を早める元素である。このためこれらの元
素の和をめっき層中、浴中共に１％以下に限定する。
金層に濃化する理由については現在のところまだ不明確
ではあるが、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ（−Ａｌ−Ｓｉ）系の安
定な金属間化合物が生成するためにＦｅ濃度の高い原板
側にＣｒ，Ｍｎが移動していく事が考えられる。 Ｚｎ，Ｓｎ：これらは全てＡｌの耐食性を大きく阻害
し、白錆発生を早める元素である。このためこれらの元
素の和をめっき層中、浴中共に１％以下に限定する。
【００１８】次に合金層組成の限定理由を説明する。
Ｓｉ：前述したように合金層成長抑制の目的からめっき
浴中にＳｉ：３〜１２％を添加している。このときの合
金層中のＳｉ濃度は３〜１８％である。故に合金層中Ｓ
ｉはこの範囲内に限定する。 Ｆｅ：合金層は主としてめっき浴のＡｌと原板のＦｅの
反応により生成する。このときの合金層中のＦｅ濃度は
２５〜５０％になる。従って合金層中Ｆｅはこの範囲内
に限定する。
浴中にＳｉ：３〜１２％を添加している。このときの合
金層中のＳｉ濃度は３〜１８％である。故に合金層中Ｓ
ｉはこの範囲内に限定する。 Ｆｅ：合金層は主としてめっき浴のＡｌと原板のＦｅの
反応により生成する。このときの合金層中のＦｅ濃度は
２５〜５０％になる。従って合金層中Ｆｅはこの範囲内
に限定する。
【００１９】Ｍｎ：浴中に添加されたＭｎは前述したよ
うにＣｒの効果で合金層に濃化する。この効果により耐
食性、耐酸化性、溶着性等の諸性能が大幅に向上する。
これらの効果が現れるには最低０．１％のＭｎが必要で
ある。一方やはり前述したように浴中Ｍｎ濃度には上限
があるために合金層中Ｍｎ濃度も上限を持つ。これが５
％である。
うにＣｒの効果で合金層に濃化する。この効果により耐
食性、耐酸化性、溶着性等の諸性能が大幅に向上する。
これらの効果が現れるには最低０．１％のＭｎが必要で
ある。一方やはり前述したように浴中Ｍｎ濃度には上限
があるために合金層中Ｍｎ濃度も上限を持つ。これが５
％である。
【００２０】Ｃｒ：Ｍｎと同様Ｃｒも合金層に濃化す
る。Ｃｒも耐食性に効果があると思われ、その効果は
０．０５％以上で効力を発揮する。Ｃｒの上限値もめっ
き浴に添加できるＣｒ量に依存し、０．８％である。合
金層厚みについては、厚すぎるとめっき密着性を阻害す
るため上限を５μｍとする。合金層はめっき密着性を阻
害するため薄い方が好ましいために特に下限は設けな
い。通常の操業条件では合金層厚みは２〜３μｍであ
る。
る。Ｃｒも耐食性に効果があると思われ、その効果は
０．０５％以上で効力を発揮する。Ｃｒの上限値もめっ
き浴に添加できるＣｒ量に依存し、０．８％である。合
金層厚みについては、厚すぎるとめっき密着性を阻害す
るため上限を５μｍとする。合金層はめっき密着性を阻
害するため薄い方が好ましいために特に下限は設けな
い。通常の操業条件では合金層厚みは２〜３μｍであ
る。
【００２１】次にめっき後の加熱条件について説明す
る。加熱の目的は前述したように鋼中の固溶Ｎとめっき
層のＡｌを反応させて緻密なＡｌＮ層を生成させる事に
ある。このためには固溶Ｎが表層まで拡散してくる必要
がある。温度が３００℃未満の場合にはこのＮの拡散が
容易に起きないため、ＡｌＮ層が生成しにくい。またＡ
ｌＮの生成する反応はＡｌ−Ｆｅ反応との競争で、温度
が高すぎるとＡｌ−Ｎ反応よりもＡｌ−Ｆｅ反応が優勢
になって寧ろ合金化反応が進行して緻密なＡｌＮ層は生
成しない。このため上限温度を５００℃にする。また加
熱時間についてはＡｌＮが緻密に生成するためには０．
５ｈｒ以上は必要である。時間はこれ以上であれば特に
限定はしないが、実際にはＢＡＦ焼鈍となるため、温度
の安定性、操業のしやすさを考えると３〜３０ｈｒ程度
が好ましい。
る。加熱の目的は前述したように鋼中の固溶Ｎとめっき
層のＡｌを反応させて緻密なＡｌＮ層を生成させる事に
ある。このためには固溶Ｎが表層まで拡散してくる必要
がある。温度が３００℃未満の場合にはこのＮの拡散が
容易に起きないため、ＡｌＮ層が生成しにくい。またＡ
ｌＮの生成する反応はＡｌ−Ｆｅ反応との競争で、温度
が高すぎるとＡｌ−Ｎ反応よりもＡｌ−Ｆｅ反応が優勢
になって寧ろ合金化反応が進行して緻密なＡｌＮ層は生
成しない。このため上限温度を５００℃にする。また加
熱時間についてはＡｌＮが緻密に生成するためには０．
５ｈｒ以上は必要である。時間はこれ以上であれば特に
限定はしないが、実際にはＢＡＦ焼鈍となるため、温度
の安定性、操業のしやすさを考えると３〜３０ｈｒ程度
が好ましい。
【００２２】本発明によるアルミめっき鋼板は優れた光
沢保持性、耐食性を有する。その理由は前述したよう
に、合金層上部（めっき層との界面近く）に濃化したＭ
ｎ，Ｃｒを含有する層がＦｅ−Ａｌ合金化反応を抑制
し、ＡｌＮによる抑制効果と相俟って光沢保持性が向上
すると考えられる。またこの層は耐食性にも影響が大き
いと思われる。本発明品の特徴として端面、スクラッチ
からの腐食の伝播が大きく抑制されることが挙げられ、
成形時の疵やスポット溶接部位を含む成形品において高
い耐食性が期待できる。本発明品は外観を美麗にするた
めにゼロスパングル処理を行う事もできる。
沢保持性、耐食性を有する。その理由は前述したよう
に、合金層上部（めっき層との界面近く）に濃化したＭ
ｎ，Ｃｒを含有する層がＦｅ−Ａｌ合金化反応を抑制
し、ＡｌＮによる抑制効果と相俟って光沢保持性が向上
すると考えられる。またこの層は耐食性にも影響が大き
いと思われる。本発明品の特徴として端面、スクラッチ
からの腐食の伝播が大きく抑制されることが挙げられ、
成形時の疵やスポット溶接部位を含む成形品において高
い耐食性が期待できる。本発明品は外観を美麗にするた
めにゼロスパングル処理を行う事もできる。
【００２３】
【実施例】次に本発明を実施例でもって更に詳しく説明
する。 実施例１ 通常の熱延、冷延工程を経た板厚０．８ｍｍの表１に示
すような数種類の鋼成分の鋼をめっき原板として使用
し、無酸化炉−還元炉タイプのラインで溶融アルミめっ
きを行った。めっき後ガスワイピング法でめっき付着量
を両面約１２０ｇ／ｍ2 に調整し、冷却後巻取った。こ
の際めっき浴成分としてＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒを添加してめ
っきを行い、良好な外観のめっきが可能であった。こう
して得られたアルミめっき鋼板を大気中で３８０℃で１
０ｈｒ焼鈍し、しかる後性能評価を行った。評価方法を
以下に示す。また製造条件と評価結果を表２及び表３に
まとめる。
する。 実施例１ 通常の熱延、冷延工程を経た板厚０．８ｍｍの表１に示
すような数種類の鋼成分の鋼をめっき原板として使用
し、無酸化炉−還元炉タイプのラインで溶融アルミめっ
きを行った。めっき後ガスワイピング法でめっき付着量
を両面約１２０ｇ／ｍ2 に調整し、冷却後巻取った。こ
の際めっき浴成分としてＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒを添加してめ
っきを行い、良好な外観のめっきが可能であった。こう
して得られたアルミめっき鋼板を大気中で３８０℃で１
０ｈｒ焼鈍し、しかる後性能評価を行った。評価方法を
以下に示す。また製造条件と評価結果を表２及び表３に
まとめる。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】（１）めっき層、合金層組成分析方法
めっき層：３％ＮａＯＨ＋１％ＡｌＣｌ3 ・４Ｈ2 Ｏ
中で電解剥離によりめっき層のみを剥離してめっき層組
成分析液として、各元素の定量分析を行った。 合金層：上記の電解剥離後、化成ソーダで合金層を剥
離して合金層組成分析液を得、各元素の定量分析を行っ
た。
中で電解剥離によりめっき層のみを剥離してめっき層組
成分析液として、各元素の定量分析を行った。 合金層：上記の電解剥離後、化成ソーダで合金層を剥
離して合金層組成分析液を得、各元素の定量分析を行っ
た。
【００２８】（２）耐食性試験：下記の３種の試験を行
った。 塩水噴霧試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料に対してＪＩＳ Ｚ ２３
７１に準拠した塩水噴霧試験を３０日行い、腐食減量を
測定した。 自動車排気系模擬凝結水浸漬試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料を表４の溶液に３０分浸漬
し、７０℃で３０分乾燥した。このサイクルを１０００
サイクルを行い試験後の腐食減量を測定した。
った。 塩水噴霧試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料に対してＪＩＳ Ｚ ２３
７１に準拠した塩水噴霧試験を３０日行い、腐食減量を
測定した。 自動車排気系模擬凝結水浸漬試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料を表４の溶液に３０分浸漬
し、７０℃で３０分乾燥した。このサイクルを１０００
サイクルを行い試験後の腐食減量を測定した。
【００２９】
【表４】
【００３０】（３）めっき密着性：下記２種の試験を行
った。 リバースベンド試験 図１に示すような形状に試片の衝撃曲げを行い、曲げ部
のめっき剥離状況を観察して、評点をつけた。評点の基
準を下記に示す。 評 点 基 準 １ 異常無し ２ めっき層に亀裂発生 ３ 点状めっき剥離あり ４ 箔状めっき剥離あり ５ 全面めっき剥離 カップ絞り試験 ブランク径：５０ｍｍ 絞り深さ：１０ｍｍ ダイス肩半径：２ｍｍ ポンチ径：３３ｍｍ 上記条件で絞り加工を行い、側面部のめっき剥離状況を
観察した。評点の基準はのリバースベンド試験と同一
である。
った。 リバースベンド試験 図１に示すような形状に試片の衝撃曲げを行い、曲げ部
のめっき剥離状況を観察して、評点をつけた。評点の基
準を下記に示す。 評 点 基 準 １ 異常無し ２ めっき層に亀裂発生 ３ 点状めっき剥離あり ４ 箔状めっき剥離あり ５ 全面めっき剥離 カップ絞り試験 ブランク径：５０ｍｍ 絞り深さ：１０ｍｍ ダイス肩半径：２ｍｍ ポンチ径：３３ｍｍ 上記条件で絞り加工を行い、側面部のめっき剥離状況を
観察した。評点の基準はのリバースベンド試験と同一
である。
【００３１】（４）光沢保持性試験
寸法５０×５０ｍｍの試料を大気中で５５０℃，６００
℃，６５０℃でそれぞれ２００ｈｒ保定し、加熱後の外
観を目視判定した。判定基準は次の通り。 〇：銀白色保持 △：僅かに黒化部有り
×：全面黒変 （５）プレス成形性 ８０ｍｍφの直径で４０ｍｍ深さに成形し、割れの発生
により成形性を評価した。 〇：割れなし ×：割れ発生
℃，６５０℃でそれぞれ２００ｈｒ保定し、加熱後の外
観を目視判定した。判定基準は次の通り。 〇：銀白色保持 △：僅かに黒化部有り
×：全面黒変 （５）プレス成形性 ８０ｍｍφの直径で４０ｍｍ深さに成形し、割れの発生
により成形性を評価した。 〇：割れなし ×：割れ発生
【００３２】実施例２
実施例１の本発明例３の条件の溶融アルミめっき鋼板を
大気中種々の条件で焼鈍し、光沢保持性を評価した。光
沢保持性の評価方法は実施例１と同様である。焼鈍条件
と光沢保持性の評価結果を表５にまとめる。
大気中種々の条件で焼鈍し、光沢保持性を評価した。光
沢保持性の評価方法は実施例１と同様である。焼鈍条件
と光沢保持性の評価結果を表５にまとめる。
【００３３】
【表５】
【００３４】
【発明の効果】本発明によって得られたアルミめっき鋼
板は優れた光沢保持性、耐食性を有する。従来５５０℃
までであった光沢保持の限界温度がステンレス鋼と同等
の６００℃になることにより、溶融アルミめっき鋼板の
用途が更に広がる事が期待できる。また耐食性について
も塩水噴霧はもとより、自動車排気系凝結水浸漬環境の
ような厳しい環境においても腐食による板厚現象が少な
いのが顕著な特徴で、排気系材料としても期待される。
板は優れた光沢保持性、耐食性を有する。従来５５０℃
までであった光沢保持の限界温度がステンレス鋼と同等
の６００℃になることにより、溶融アルミめっき鋼板の
用途が更に広がる事が期待できる。また耐食性について
も塩水噴霧はもとより、自動車排気系凝結水浸漬環境の
ような厳しい環境においても腐食による板厚現象が少な
いのが顕著な特徴で、排気系材料としても期待される。
【図１】めっき密着性評価法であるリバースベンド法の
成形形状、手順の説明図である。
成形形状、手順の説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−287492（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−124558（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−224159（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−330274（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−319548（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−319549（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−319550（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 2/00 - 2/40
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼成分が重量％でＣ：０．１％以下、Ｓ
ｉ：０．１％以下、Ｎ：０．００１５〜０．００６０
％、Ａｌ：０．０１％以下、残部が実質的にＦｅ及び不
可避的不純物元素である鋼板の表面に、その平均組成が
重量％でＦｅ：２５〜５０％、Ｓｉ：３〜１８％、Ｍ
ｎ：０．１〜５％、Ｃｒ：０．０５〜０．８％、残部が
実質的にＡｌからなり、かつ厚みが５μｍ以下である金
属間化合物被覆層を有し、更に前記金属間化合物被覆層
の表面に、重量％でＳｉ：２〜１２％、Ｆｅ：１％以
下、Ｍｎ：０．００５〜０．３％、Ｃｒ：０．００２〜
０．０５％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不純物
中のＺｎ，Ｓｎ含有量が合計で１％以下である被覆層を
有する事を特徴とする光沢保持性、耐食性に優れた溶融
アルミめっき鋼板。 - 【請求項２】 鋼成分が重量％でＣ：０．１％以下、Ｓ
ｉ：０．１％以下、Ｎ：０．００１５〜０．００６０
％、Ａｌ：０．０１％以下、残部が実質的にＦｅ及び不
可避的不純物元素である鋼板に、Ｓｉ：３〜１２％、Ｆ
ｅ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｃ
ｒ：０．０２〜０．１５％、残部が実質的にＡｌよりな
り、かつ不純物中のＺｎ，Ｓｎ含有量が合計で１％以下
であるめっき浴で溶融アルミめっきを行い、めっき後３
００〜５００℃で０．５ｈｒ以上加熱処理する事を特徴
とする光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼
板の製造法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11946195A JP3383119B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
| US08/649,363 US5789089A (en) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Hot-dipped aluminum coated steel sheet having excellent corrosion resistance and heat resistance, and production method thereof |
| EP96107911A EP0743373B1 (en) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Hot-dipped aluminum coated steel sheet having excellent corrosion resistance and heat resistance, and production method thereof |
| DE69603782T DE69603782T2 (de) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Aluminiumbeschichtetes Stahlband mit sehr guter Korrosions- und Wärmebeständigkeit und zugehöriges Herstellungsverfahren |
| KR1019960016812A KR0176301B1 (ko) | 1995-05-18 | 1996-05-18 | 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판과 그의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11946195A JP3383119B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08311629A JPH08311629A (ja) | 1996-11-26 |
| JP3383119B2 true JP3383119B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=14761934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11946195A Expired - Fee Related JP3383119B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 光沢保持性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383119B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015022821A1 (ja) | 2013-08-14 | 2015-02-19 | 日新製鋼株式会社 | 全反射特性と耐食性に優れたＡｌ被覆鋼板およびその製造法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009035755A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nisshin Steel Co Ltd | 二輪車排ガス経路部材用Ａｌ系めっき鋼板および部材 |
| JP2009035756A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nisshin Steel Co Ltd | 高温強度に優れた二輪車排ガス経路部材用Ａｌ系めっき鋼板および部材 |
| WO2011161833A1 (ja) | 2010-06-21 | 2011-12-29 | 新日本製鐵株式会社 | 耐加熱黒変性に優れた溶融ａ１めっき鋼板及びその製造方法 |
| JP2016113702A (ja) * | 2016-01-15 | 2016-06-23 | 日新製鋼株式会社 | 陽極酸化処理用Ａｌ被覆鋼板およびその製造法 |
| JP6939826B2 (ja) * | 2019-01-31 | 2021-09-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ａｌ系めっき鋼板及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP11946195A patent/JP3383119B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015022821A1 (ja) | 2013-08-14 | 2015-02-19 | 日新製鋼株式会社 | 全反射特性と耐食性に優れたＡｌ被覆鋼板およびその製造法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08311629A (ja) | 1996-11-26 |
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