JPH0250979B2

JPH0250979B2 -

Info

Publication number: JPH0250979B2
Application number: JP12127983A
Authority: JP
Inventors: Arihiko Morita; Seiichi Hamanaka
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1990-11-06
Also published as: JPS6013058A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高温にて耐酸化性にすぐれ、かつマフ
ラー凝縮液試験にて高成績を示すアルミニウムめ
つき鋼板に関するものである。従来から存在している高温熱浸漬型溶融アルミ
ニウムめつき鋼板には耐熱性と称されるAl―Si
（〜10％）めつき鋼板がある。このめつき鋼板は
めつき材にSiが添加されることにより高温加熱時
にFe―Al合金層の発達と、Fe中へのAlの拡散が
抑制され、その耐熱性が改善されている。この種のアルミニウムめつき鋼板の耐熱性さら
には高温強度改良を図るべく、これまでいくつか
の提案がなされている。例えば、(1)特公昭53―
15454号、(2)特公昭51―35532号、(3)特開昭56―
102556号、(4)特開昭56―102523号、(5)特開昭57―
140868号公報に記載のものなどがある。このうち
公報(2)〜(5)の提案は本願と同一出願人と係るもの
である。これらの各提案はそれなりにアルミニウ
ムめつき鋼板の耐熱性または高温強度を改善する
ものであるが、一層過酷な条件下での使用にはな
お不十分であつた。例えば自動車の排ガスシステ
ム材としてこの種のアルミニウムめつき鋼板の適
用を図る場合に、AISI409鋼の如き耐熱鋼に代替
できるほどの高温特性を示すものとは言い得なか
つた。この種の用途に対しては、高温での耐食
性、特にマラフー凝縮液試験で規格されるように
過酷な繰返し加熱冷却後の耐腐食性が要求される
が、従来のアルミニウムめつき鋼板ではこの要求
を十分に満たすものではなかつた。なお、ここで言うマフラー凝縮液試験とは、自
動車の走行状態を想定したシミユレーシヨンテス
トであり、次のようなものである（クライスラー
社）。 (1) 操作方法 (a) 試験液は82℃の0.01N臭化水素酸と0.05N硫
酸の混合液 (b) 試験液に試料（50×100mm）を５秒浸漬した
後、液面上で１時間保持する。この操作を20回（20時間）繰返す。 (c) 次に538℃の炉中で２時間加熱する。 (d) (b)(c)の操作を10回繰返す。 (2) 試験結果の判定試験前後の減量（腐食減量）を測定する。従来から前掲公報などにも示されているよう
に、Tiの添加によりＣ，Ｎといつた元素を固定
し、Fe地を清浄化することにより高温加熱時に
Fe地へのAlの拡散を容易ならしめるとともに、
過剰固溶Tiの存在により、AlのFe地深部の拡散
を抑制し、Fe地表面に極めて薄いFe―Al層を生
成せしめて耐熱性を向上させようとの試みがなさ
れている。しかしながら、マフラー凝縮試験のご
とき過酷な試験ではこの生成した薄いFe―Al層
のみで長時間の腐食環境に耐えることは実質上困
難であつた。本発明は、従来の溶融アルミニウムめつき鋼板
の高温における耐酸化性の一層の改善はもとよ
り、さらにマフラー凝縮液試験にもすぐれた特性
を発揮するアルミニウムめつき鋼板を得ることを
目的としたものである。この目的において本発明
者らは種々研究を重ねた結果、このような要求を
満たすことができるアルミニウムめつき鋼板とし
て、Ｃ；0.001〜0.02％、Mn；0.05〜1.0％、Si；
0.05〜2.0％、Cr；0.1〜５％、Cu；0.1〜0.5％、
Al；0.01〜0.1％、Ｎ；0.010％以下、Ti；0.1〜
0.6％でかつTi／（Ｃ＋Ｎ）比が10以上、残部が
Feおよび不可避的に浸入してくる不純物より成
る鋼の冷延鋼板またはこれにNi＝0.1〜2.0％を加
えた鋼板を基材とし、これにアルミニウムめつき
を施した高温耐食性に優れたアルミニウムめつき
鋼板を開発することができた。本発明における基材鋼は適量のCuまたはCu，
Niを含有する点において前記公報(1)〜(5)のもの
と異なる。以下に本発明における基材の化学成分の効果お
よび含有量限定の理由の概要について述べる。Ｃは通常の転炉および真空脱ガス設備を利用し
た脱炭法で容易に低下させうる上限、下限値を範
囲とした。脱炭法を併用し、特にＣ含有量を低下
させたのは、Tiの効率的利用を図つたからであ
る。 Mnはこのめつき鋼板の用途を考える場合、あ
る程度の冷間加工を加えられることは不可避であ
り、この観点からはMn含有量の少ないことが好
ましい。しかし通常の製鋼法ではMnが0.05％未
満の鋼を得ることは困難であり、またMnの多量
に添加は溶接性、加工性を著しく害するので上限
を1.0％とした。 Siは高温耐酸化性および高温強度の改善に寄与
する元素ではあるが、２％をこえて多量に添加す
ると、強度の上昇は得られるものの加工性の低下
を招く。一方、Siの下限については、不可避的含
有量をわずかにこえるような量で添加すると腐食
減量の向上効果が小さくではあるが認められたの
で不可避的含有量をこえる0.05％とした（例えば
後記表１のＤ試料）。 Crは後記表１のＥ〜Ｋの試料にみられるよう
に不可避的不純物量をこえて0.1％程度以上添加
すれば高温耐食性の向上に寄与するが、このCr
含有による高温耐食性の向上効果は、同表の例え
ば試料Ｔ，Ｕ，Ｖに見られるように、Cu，Niの
含有により相対的に小さくなる傾向がある。ま
た、表２の試料１〜４に見られるように、塩水噴
霧試験における赤錆発生までの時間を長くする効
果がある。これらの効果を得るためにはCrは0.1
％以上必要であるが、５％をこえて多量に含有さ
せることはめつき性が劣化するとともに本発明鋼
の経済性を損なうことになる。 Cuは高温耐食性の改善に有効な元素であるが
0.5％をこえた場合強度が著しく増加し、延性を
急激に失うから0.5％を上限値とした。また下限
値は耐食性に効果の現れはじめる0.1％とした。 Niは、表１に示すごとく、Niの添加により高
温耐食性の著しい改善効果が認められたが、本元
素の添加はコストの上昇に大きく影響するからそ
の添加の上限は２％とし、また下限値は耐食性に
効果の現れる0.1％とした。なお、NiはCuの添加
による鋼板表面庇の発生を抑制する効果があり、
Cuと等量以上添加することが好ましい。 Alは基材製造時の溶鋼の脱酸に使用されるが、
特にTiを歩留り良く添加する予備脱酸元素とし
て重要であり、この観点から下限値を0.01％とし
た。また上限値は、0.10％をこえて添加しても特
に脱酸効果の改善は認められないのみか反つて介
在物の増加により本鋼の加工性を損なうとともに
表面品質の劣化を招くので0.1％に設定した。 TiはAlをFe地中に有効に拡散させ高温耐酸化
性を改善するのに有効な元素であることは前述し
た。Ｃ＋Ｎを固定しさらに固溶Tiとして有効に
Tiを活用するにはTiはＣ＋Ｎ量の10倍以上を必
要とする。ＣおよびＮの下限値を考えた場合、
Tiの添加量は0.1％より低くてよい場合もあるが、
通常の製鋼法によればＣ＋Ｎ量を0.01％以下にす
ることは困難であるから、敢えて高い0.1％を下
限値とした。一方、上限値はTiを0.6％をこえて
大量に添加しても酸化増量の改善効果は減少し、
かつ基材の表面品質の劣化を招くのみであるから
0.6％に設定した。Ｎは通常の製鋼法では若干残存することは避け
られず、Tiの有効利用面から0.010％以下とした。ＰとＳは多量に含有すると加工性を害するので
できるだけ少ないことが好ましいが、通常不可避
的に含有されるＰ＜0.04％、Ｓ＜0.04％であれば
本発明上何ら問題はない。なお、本発明のアルミニウムめつき鋼板の実操
業上の製造にさいしては、インライン焼鈍型のセ
ンジミア方式による溶融アルミニウムめつき法を
採用するのが便宜である。また本発明のアルミニ
ウムめつき鋼板は前述の自動車排ガスシステム部
材としての用途のほか、暖房機器材やガス器具材
などにも好適である。〔実施例１〕表１に示した化学成分を有する鋼を真空溶解炉
で溶製し、30Kg重の造塊材（インゴツト）を得
た。このインゴツトを鍛造にて厚さ30mm、幅140
mm、長さ約500mmのスラブとした。その後、1250
℃に加熱し、仕上げ温度950℃で熱延して板厚3.2
mmの熱延板とした。この熱延板を酸洗によりデス
ケールを行つた後、板厚1.0mmに冷間圧延した。
その後にAr雰囲気中で750℃で３時間の焼鈍を施
し、表面のテンパーカラーを酸洗により除去後、
厚さ1.0mm、幅100mm、長さ300mmに切り出したも
のを基材とし、これに溶融アルミニウムめつきを
施した。溶融アルミニウムめつき工程は、基材をオルソ
ケイ酸ソーダで脱脂後、70℃の10％HCl水溶液に
20秒間浸漬後、水洗、乾燥したうえ、ZnCl₂：
SnCl₂：KCl＝８：１：１に混合し且つ390℃に加
熱したフラツクスに30秒間浸漬し、次いで680℃
に加熱したA1―９％Si浴中に20秒間浸漬して、
アルミニウム付着量約100ｇ／m²のめつきを施し
た。このようにして得た厚さ1.0mm、幅100mm、長さ
300mmのアルミニウムめつき鋼板に1.0％のスキン
パス圧延を施した後、直径62mmの円板を打ち抜
き、800℃で48時間の加熱後空冷を１サイクルと
した加熱―冷却を５回繰返した後の酸化増量で耐
酸化性を評価し、また既述のマフラー凝縮液試験
によよる腐食減量を測定した。表１から明らかなように、Si，Cr，Cu，Niが
不可避的不純物量のレベルであつてTiを含有し
ていない比較材の試料Ａは、耐酸化性、高温耐食
性とも非常に劣る。Tiを含有しているがSi，Cr，
Cuが不可避的不純物量のレベルである試料Ｂ〜
Ｃは試料Ａに比べると耐酸化性、高温耐食性とも
若干改善されてはいるが、劣る水準である。Si，
Crを含有しているがCuを含有しない（Cuが不可
避的不純物量レベルである）試料Ｄ〜Ｇおよび試
料Ｉ〜Ｋは、前記試料Ｂ〜Ｃに比べると耐酸化
性、高温耐食性とも改善されているが十分な水準
ではない。Cuを含有せず且つSi量が本発明で規
定する範囲を越える試料Ｈは耐酸化性、高温耐食
性とも充分な水準ではない。これに対して、本発明材の試料Ｌ〜Ｐ（Cu添加
鋼、Niは不純物レベルにあり無添加）は、耐酸
化性、高温耐食性とも良好である。また、本発明
材の試料Ｑ〜Ｖ（Cu，Ni添加鋼）は、Ni無添加
の試料Ｌ〜Ｐよりさらに耐酸化性、高温耐食性と
も良好であり、Niの含有によつて高温耐食性が
改善されていることがわかる。

【表】

〔実施例２〕

表２に示した化学成分を有する鋼から実施例１
と同様の工程によつて基材鋼板を製造し、アルミ
ニウムめつき浴中への浸漬時間を15秒間としてア
ルミニウム付着量80ｇ／m²とした以外は実施例１
と同様にして厚さ1.0mmのアルミニウムめつき鋼
板を得た。このアルミニウムめつき鋼板を実施例
１と同様の試験のほか、JIS Ｚ 2371の塩水噴霧
試験法に従う試験を実施し、赤銹発生までの時間
により耐塩害性を評価した。その結果を表２に併
記した。同表に見られるように、本発明材である試料１
〜４（Cu，Ni添加鋼）は、耐酸化性、高温耐食性
が良好で且つ塩水噴霧試験による赤銹発生時間も
400時間以上である。これに対して、Si，Cr，Ni
を含有するがCu、無添加の比較材試料５、およ
びSiを有するがTi／（Ｃ＋Ｎ）が低く且つCu，
Ni無添加の比較材試料Ｃは、本発明材１〜４に
比べて耐酸化性、高温耐食性が劣り且つ塩水噴霧
試験における赤銹発生時間も400時間以下である。

【表】

【表】＊塩水噴霧試験において赤銹の発生する時間
〔実施例３〕表３に示した化学成分を有する鋼を転炉―真空
脱ガス処理後、分塊、熱延して板厚2.5mmの熱延
コイルとした。本コイルを引き続き酸洗後、板厚
0.8mmの冷延コイルに圧延した。得られた冷延コイルはセンジミヤ型連続焼鈍溶
融アルミニウムめつきラインで加熱温度800〜900
℃で加熱した上で溶融アルミニウムめつき（Al
―９％Si浴、付着量：60ｇ／m²）された。この溶融アルミニウムめつき鋼板のコイルから
試験片を採取し、実施例２と同様な方法で耐酸化
性、高温耐食性、耐塩害性のほかJIS Ｇ 0567の
高温引張試験法に従つて高温強度も評価し、その
結果を表３に併記した。本表から本発明材である試料イ〜ハ（Cu，Ni
添加鋼）は、耐酸化性、高温耐食性および塩水噴
霧試験における赤銹発生までの時間に長く、さら
に高温強度も優れた材料であることがわかる。こ
れに対して、Si，Cr，Ti／（Ｃ＋Ｎ）が本発明
で規定する範囲にあるが、Cu，Niが不可避的不
純物量のレベルである比較材の獅試料ニは、Cu，
Niが不可避的不純物量のレベルである比較材の
試料ニは、Cu、Niが不可避的不純物量のレベル
であるので高温耐食性が劣るともに高温強度が低
い。

【表】

【表】＊塩水噴霧試験において赤銹の発生する時間

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ；0.001〜0.02％、Mn；0.05〜1.0％、Si；
0.05〜2.0％、Cr；0.1〜５％、Cu；0.1〜0.5％、
Al；0.01〜0.1％、Ｎ；0.010％以下、Ti；0.1〜
0.6％でかつTi／（Ｃ＋Ｎ）比が10以上、残部が
Feおよび不可避的に混入してくる不純物より成
る鋼の冷延鋼板を基材とし、これにアルミニウム
めつきを施した高温耐食性に優れたアルミニウム
めつき鋼板。２Ｃ；0.001〜0.02％、Mn；0.05〜1.0％、Si；
0.05〜2.0％、Cr；0.1〜５％、Cu；0.1〜0.5％、
Ni；0.1〜2.0％、Al；0.01〜0.1％、Ｎ；0.010％
以下、Ti；0.1〜0.6％でかつTi／（Ｃ＋Ｎ）比が
10以上、残部がFeおよび不可避的に混入してく
る不純物より成る鋼の冷延鋼板を基材とし、これ
にアルミニウムめつきを施した高温耐食性に優れ
たアルミニウムめつき鋼板。