JPH0259865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、アルミニウムめつき鋼板の改良に
関する。 〔従来技術及びその問題点〕 溶融アルミニウムめつき鋼板は、耐食性、耐熱
性に優れためつき鋼板としてよく知られている。
しかし溶融アルミニウムめつきに純Al浴を用い
ると、鋼板とAl層との間に脆いFe−Al合金層が
著しく成長し、強度な加工によりめつき層が剥離
してしまう。 そこでAl浴中にSiを少量添加し、Al−Si合金
めつきを施して、Fe−Al合金層の生成を抑える
ことが行なわれている。この溶融Al−Si合金め
つき鋼板は、溶融Alめつき鋼板に比べ加工性が
改善されしかも600℃以下では優れた耐高温酸化
性を有している。しかし700〜800℃になると急激
に酸化が進み、耐熱性が劣化してしまう。 このことから、下地鋼板として極低炭素Cr−
Tiキルド鋼板を用いて、700〜800℃での耐高温
酸化性を改善することが試みられている。しか
し、これらのめつき鋼板は、いずれも溶融めつき
法で作られるため、めつき層と鋼板との間に合金
層が生成されることが避けられず、その結果加工
性が劣る。しかもめつき鋼板の膜厚が数十μｍ以
上と厚く、経済的ではない。 そこで溶融めつきに代えて真空蒸着によるAl
めつきが開発されている。真空蒸着めつきは、真
空中でAlを加熱蒸発させ、その蒸気を鋼板上で
凝縮させて、鋼板上に純度の高いAl皮膜を形成
するめつき方法である。この方法によれば、Al
皮膜と鋼板との間Fe−Al合金層が形成されず、
得られるAlめつき鋼板を密着性及び加工性に優
れたものとすることができる。 しかし真空蒸着Alめつき鋼板は、Al皮膜中に
ピンホールが多く存在し、ピンホール近傍のAl
層と下地鋼板中のFeとの間で腐食電流が流れて
Alが急速に溶解する。このため十分な耐食性が
得られない。しかも高温では、AlとFeが著しく
合金化し、合金層の剥離部から下地鋼板の酸化が
進み、十分な耐熱性が得られないという問題があ
る。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、耐食性、耐熱性を有
し、しかも加工性に優れためつき鋼板を得んとす
るものである。 〔発明の構成〕 この発明は、鋼板表面にチタン皮膜、膜厚0.1μ
ｍ以下のチタン酸化皮膜及びアルミニウム皮膜を
順次形成しためつき鋼板である。 またこの発明は、鋼板表面に真空中でチタンを
イオンプレーテイング又は真空蒸着した後、酸素
ガス又は酸素含有ガスを吹付けもしくは酸素雰囲
気中でイオンプレーテイングして膜厚0.1μｍ以下
のチタン酸化皮膜を形成し、しかる後アルミニウ
ムを真空蒸着する方法である。 〔発明の具体的説明〕 まず鋼板表面を清浄化した後ここにチタン皮膜
を形成する。チタン皮膜の形成には、高真空中で
のイオンプレーテイングあるいは真空蒸着が好ま
しく、とくに薄い膜厚を得んとする場合高真空中
のイオンプレーテイングが好適である。なお、直
流放電イオンプレーテイングや高周波放電イオン
プレーテイングのように導入ガスを用いた低、中
真空中のイオンプレーテイングでもよいが、この
方法では皮膜の密着性や緻密さの点で高真空中の
イオンプレーテイングより劣る。このようにして
緻密で、ピンホールが少なくかつ密着性の良い皮
膜が生成される。このチタン皮膜の膜厚は、好ま
しくは0.02〜5μｍ、とくに好ましくは0.5〜3.0μｍ
がよい。 次いでチタン皮膜上に酸素ガス又は酸素含有ガ
スを吹付けてチタン酸化皮膜を形成する。あるい
はチタン層を形成する工程の後半において雰囲気
中に酸素ガス又は酸素含有ガスを吹付けてもよ
い。また酸素雰囲気中でイオンプレーテイングし
てチタン酸化皮膜を形成してもよい。このチタン
酸化層の厚さは0.1μｍ以下とする。これを越える
膜厚とすると、密着性及び加工後の耐食性が低下
するためである。 しかる後、チタン酸化皮膜の上にアルミニウム
皮膜を形成する。形成方法は、イオンプレーテイ
ング又は真空蒸着が好ましい。このことにより緻
密で加工性に優れ、下地との密着性の良いアルミ
ニウム皮膜が得られる。この皮膜の膜厚は、好ま
しくは0.5〜20μｍ、とくに好ましくは２〜8μｍが
よい。 この構成によれば、仮にアルミニウム皮膜中に
ピンホールが存在しても、直接下地鋼板に到達せ
ず耐食性が向上する。とくに絶縁性のチタン酸化
皮膜は、アルミニウム皮膜と下地鋼板中のFeと
の間に腐食電流が流れるのを阻止するので、Al
の溶解を抑えることができ、この結果耐食性を著
しく向上させることができる。 しかも高温加熱時に、チタン皮膜及びチタン酸
化皮膜は、アルミニウム皮膜に下地鋼板中のFe
が拡散するのを防止し、同時に表層から拡散して
くる酸素がチタンと化合して酸化物となるので、
下地鋼板への拡散を防止する。この結果耐高温酸
化性を著しく向上させる。 〔実施例〕 まず板厚0.8mmのAlキルド鋼板をArイオンボン
バードにより前処理した。即ち1.0×10^-3Torrの
Arガス雰囲気中で高周波放電を起こし、同時に
鋼板に−1kVの負電圧を印加してArイオンを鋼
板に衝突させ、もつて鋼板表面上の酸化物などを
除去し、清浄な鋼板表面を得る方法である。 次いで鋼板を200℃に加熱してチタンをめつき
する。この処理は、1.0×10^-5Torr以下の雰囲気
圧力で、チタンメツキ材を水冷銅るつぼに入れ、
10kV、300〜1000ｍＡの電子ビームによつて加熱
蒸発させ、蒸発したチタン粒子を、20Vの正電圧
を加熱したモリブデン電極によつてイオン化し、
−500Vの負電圧を印加した鋼板にめつきするこ
とによりなされる。 更にチタンめつきした直後の鋼板表面に酸素ガ
スを吹付けてチタン酸化皮膜を形成する。 しかる後再び雰囲気圧力を1.0×10^-5Torr以下
にしてアルミニウムをめつきする。この処理は、
アルミニウムをセラミツク製るつぼに入れ、
10kV、300〜1000ｍＡの電子ビームによつて加熱
蒸発させて鋼板にめつきする。 このような処理を行なう装置として例えば図示
するものが挙げられる。この装置では、コイル状
の鋼板１をシールロール２…を備えた入側差圧室
３に通した後、加熱室４で加熱し、次いでチタン
蒸着室５に通す。ここではるつぼ６から蒸発した
チタン粒子をイオン化して鋼板１表面にめつきす
る。この後鋼板１を酸化室７に通す。ここではガ
ス吹付けノズル８から吹付けた酸素ガスによりチ
タンめつき層表面にチタン酸化皮膜を形成する。
次に鋼板１をアルミニウム蒸着室９に通す。ここ
ではるつぼ１０から蒸発したアルミニウムをチタ
ン酸化皮膜の表面にめつきする。そして鋼板１を
出側差圧室１１を通して、巻取りロール１２に巻
取る。 上述しためつき処理により、チタン皮膜、チタ
ン酸化皮膜及びアルミニウム皮膜を有するめつき
鋼板を各皮膜の膜厚をそれぞれ変えて製造した。
また比較のためのチタン酸化皮膜を形成せずチタ
ン皮膜及びアルミニウム皮膜を有するめつき鋼板
を製造した。 これら鋼板について密着性、加工後密着性、耐
食性、加工後耐食性及び耐熱性について調べた。
その結果を表１に示す。 密着性は、折り曲げテープ剥離試験によつて評
価した。この試験は、180゜、ot曲げを１回行なう
ごとにテープ剥離試験を行ない、それを母材が折
り切れるまで繰り返し、めつき皮膜の剥離の有無
を調べることにより、評価した。 加工後密着性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後、テープ剥離試験を行ない、めつき層の剥
離の有無を調べることによつて、評価した。 耐食性は、５％塩水噴霧試験で評価した。 加工後耐食性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後の５％塩水噴霧試験で評価した。 耐熱性は、800℃、48時間大気中加熱後室温ま
で空冷する加熱サイクルを２回繰り返した時の酸
化増量で評価した。

【表】 上表から、本発明めつき鋼板は優れた密着性及
び加工後密着性を示すが、チタン酸化皮膜が、
0.1μｍを越えるとアルミニウム皮膜の剥離が生じ
ることがわかる。また本発明めつき鋼板は耐食性
及び加工後耐食性がアルミニウム単層めつき鋼板
やアルミニウム／チタン二層めつき鋼板より優れ
ていることがわかる。更にチタン酸化皮膜が0.1μ
ｍを越えると加工後耐食性が劣化することがわか
る。更にまた本発明めつき鋼板は優れた耐熱性を
有していることがわかる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すめつき鋼板製
造装置の説明図である。 １……鋼板、２……シールロール、３……入側
差圧室、４……加熱室、５……チタン蒸着室、６
……チタンるつぼ、７……酸化室、８……ガス吹
付けノズル、９……アルミニウム蒸着室、１０…
…アルミニウムるつぼ、１１……出側差圧室、１
２……巻取りロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼板表面にチタン皮膜、膜厚0.1μｍ以下のチ
   タン酸化皮膜及びアルミニウム皮膜を順次形成し
   てなるめつき鋼板。 ２ 鋼板表面に真空中でチタンをイオンプレーテ
   イング又は真空蒸着した後、酸素ガス又は酸素含
   有ガスを吹付けもしくは酸素雰囲気中でイオンプ
   レーテイングして膜厚0.1μｍ以下のチタン酸化皮
   膜を形成し、しかる後アルミニウムを真空蒸着す
   るめつき鋼板の製造方法。