JPH01127665A - 高耐食性Ａ１−Ｃｒ合金蒸着めっき製品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ ・本発明は耐食性の優れたＡｌ−Ｃｒ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。

［従来の技術］ ＡＩ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。

ところがＡｌ合金製品及びＡｌ合金めっき製品は、ＣＩ
−イオンが存在する環境下において表面の不働態皮膜が
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Ａｔ　（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Ａ
ｌ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問題点］ 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など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ＡＩ合金めつき製品においてはめつき層を溶融めっ
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（ＡＩとの合金比）に限りがあり、例えば
、Ａｌ−Ｓｔ合金めっき。

Ａｌ−Ｚｎ合金めつ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Ａ
ｌ合金めつき製品（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。

［問題点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Ａ
ｌ合金めつき製品とは、素地金属上に、Ｃｒを１〜３０
％含有するＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっきが施されたもので
あって、Ｃｕ−にα線によるＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっき
層のＸ線回折パターンにおいて、実質的にＡＩ、Ｃｒお
よびθ相のみにピーク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Ａｔ−Ｃｒ合金蒸着
めっ幹製品は素地金属を１００〜４５０℃に加熱した状
態で１０−’Ｔｏｒｒ以下の真空中でＡＩおよびＣｒを
個別に加熱蒸発させてＣｒを１〜３０％含有するように
Ａｌ−Ｃｒ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＜Ａｌ−５ｉ合金溶融めっきやＡｌ−Ｚ
ｎ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Ｓｔ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−Ｃｒ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−Ｃｒ合金蒸着めっきにおいては、めっき
層中のＣｒの含有率が１％以上になる゛と耐食性の改善
効果が認められ、１％未満ではＣｒ添加による耐食性向
上効果が殆ど発揮されない。Ｃｒ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、Ｃｒ含有量
が２０〜３０％に至ると耐食性改善効果が最大となり、
それ以上Ｃｒ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（第１表参
照）、またＣｒ含有量を増加させることは、ＣｒがＡＩ
に比べて高価なことおよび蒸着めっきに際しては平衡蒸
気圧がＡＩに比べて小さいためＣｒ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０以上のことから蒸着めっき層中Ｃｒ
含有量は１〜３０％が適当である。

更にＡｌ−Ｃｒ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−に
α線を使用したときのＸ線回折パターンにおいて、実質
的にＡｌ．ＣｒおよびＡｌ．、Ｃｒ２よりなるθ相のみ
にピーク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−Ｃｒ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ｉｏｏ〜４５０℃に加熱した状態で１０−”Ｔｏｒｒ
以下好ましくは１０−’Ｔｏｒｒ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ＡＩとＣｒを蒸発させる際にはＡＩとＣｒの
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、ＡＩ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ＡＩとＣｒの地金を別個
の容器に分けて入れ個々に加熱し、熱源の出力をコント
ロールすることによりＡｌとＣｒの蒸気量をコントロー
ルして目的の組成のＡｌ−Ｃｒ合金めつぎを得る。

また前記真空中において素地金属の加熱温度が１００℃
未満ではめつ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、たとえば素地金属が鋼の場合、鋼表面と
めフき層の境に脆弱なＦｅ−Ａｌ金属間化合物を生成し
やすくなるため、従来のＡｌ溶融めフき鋼板と同様の欠
陥が表われ、加工時めっき剥離の原因となる場合がある
。また加熱温度が高温になるとＡｌ−Ｃｒ合金めっき層
においてＣｒの含有量が１〜３０％の範囲内であっても
η相を形成するＡｌ．ＣｒまたはＡ　Ｉ　ｒＩｃ　ｒ　
２等の金属間化合物が生成する。該η相がめつき層中に
生じてくるとθ相を形成するＡ　Ｉ　、３Ｃｒ２および
Ｃｒが減少するため耐食性改善効果を減少させると共に
、めっき層目体を脆弱にし成形加工性を低下させる。

またＡＩ及びＣｒ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−Ｃ
ｒ合金めつ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、所謂イオンブレーティング法
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。

尚本発明に係るＡｌ−Ｃｒ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、ＡＩ、Ａ
ｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、さらには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］ 五ｊｌＥ　（Ｗｌｌユ 真空蒸着装置内に２つのるつぼを配置し、各るつぼの夫
々にＡｌとＣｒ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０．７ｍｍＸ１５０ｍｍｘ１
５０ｍｍ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ＡＩとＣｒを電子ビーム加熱により加熱蒸発せしめ、
鋼板表面にＡｌ−Ｃｒ合金めつき層を形成させた。この
ときＡＩおよびＣｒ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−Ｃ
ｒ合金めつ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−Ｃｒ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ＡＩ（９％ＳＬ）溶融め
っき鋼板について試験した結果もＮｏ、１１として併記
する。

（１）耐食性試験 エリクセン試験機によって中央部に高さ９＋ｕ＋の張り
出し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴露試験（３５
℃、５％ＮａＣ１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２０ｍｍｘ５０ｍｍを１８００に密着臼げ
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。

Ｏ：めっき層の剥離なし Δ：めっき層の剥離はとんどなし ×：めっき層が一部剥離 （３）Ｘ線回折ニー次Ｘ線源はＣｕ−にα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４０００カウント／秒第１表から
明らかな様に実験Ｎ００３〜７はＡｌ−Ｃｒ合金蒸着め
っき鋼板におけるめっき層のＣｒ含有量が１〜３０％で
あり、且つＸ線回折パターンにおいて実質的にＡｌとＣ
ｒとθ相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。Ｎｏ、１およびＮ
ｏ。

２はめっき層のＣｒ含有量が１％未満であり、めっき密
着性は良いがＮｏ、１１と同様に耐食性に劣る。Ｎｏ、
８はＡｌ−Ｃｒ層におけるＣｒ含有量が１〜３０％に含
まれるものであるが、Ｘ線回折によりη相によるピーク
が見られた。このη相は主として基板の予熱温度の調整
具合によって生ずるものであり、耐食性は良いがめつき
密着性が悪い、Ｎｏ、９．１０はめつき層におけるＣｒ
含有量が３０％を超え、またＸ線回折によりη相による
ピークが見られ、耐食性は良いが密着性に劣る。

７ユ 実施例１で用いためつき鋼板の一部に対して以下に示す
自動車のマフラー模擬腐食試験を実施した。結果を第２
表に示す。

・マフラー模擬腐食試験 各めっき鋼板７０ｍｍｘ　１５０ｍｍの下半分だけを後
述するマフラー模擬溶液に浸漬し、ｒ液温５０℃×７時
間−常温×１７時間１を１サイクルとして、４０サイク
ル後における各めっき鋼板の赤錆発生率を調べた。

・マフラー模擬溶液組成 ＮＨ４ＮＯ３１，３０８／Ｊ２ （ＮＨ４）　２５０４　　０．６９　ｇ　／　１１１１
）１４Ｃ１Ｏ，０４ｇ　／　ＪＺ ＨＣＨＯ０，４ｇ／１１ 第２表より明らかなようにＮｏ、４．５．７は本発明で
規制したＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっき鋼板であり、Ｎｏ、
１．２．１０．１１に比べ赤錆発生率が低く著しく耐食
性が向上していることがわかる。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので本発明によれ
ば耐食性に優れたＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっき製品を得る
ことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素地金属上に、Ｃｒを１〜３０％（重量％の意味
   、以下同じ）含有するＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっきが施さ
   れ、Ｃｕ−Ｋα線によるＡｌ−Ｃｒ合金蒸着めっき層の
   Ｘ線回折パターンにおいて、実質的にＡｌ、Ｃｒおよび
   θ相のみにピークを有するものであることを特徴とする
   高耐食性Ａｌ−Ｃｒ合金蒸着めっき製品。
2. （２）素地金属を１００〜４５０℃に加熱した状態で１
   ０＾−＾２Ｔｏｒｒ以下の真空中でＡｌおよびＣｒを個
   別に加熱蒸発させてＣｒを１〜３０％含有するようにＡ
   ｌ−Ｃｒ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−Ｃｒ合金蒸着めっき製品の
   製造方法。