JPH04235272A - 耐食性及び加工性に優れた蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐食性および耐食性・加
工性の良好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材およびその
製造方法に関し、詳細には建築材料，家庭用電化製品，
電子材料，自動車などの広範な分野において利用するこ
とが可能な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌめっき鋼板は耐食性，耐熱性，熱反
射性等の点で優れた特性を有しており、前記各種産業分
野において利用されている。また上記Ａｌめっき鋼板の
製造方法としては溶融めっき法と蒸着めっき法が実用化
されており、現在では電気めっき法も開発されつつある
。

【０００３】この様にＡｌめっき鋼板の優れた特性は広
く認められるものとなっているが、一方では次のような
問題点がある。

【０００４】即ち溶融Ａｌめっき鋼板は７００℃前後に
加熱された溶融めっき浴中に鋼材を浸漬して製造するた
めに、素地鋼板とＡｌめっき層との接合界面でＡｌとＦ
ｅが反応してＡｌ−Ｆｅ金属間化合物が生成し、曲げ加
工等の成形加工を施すとめっき層の剥離が起こりやすい
。そこで上記Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物の生成を抑制すべ
く、溶融Ａｌめっき浴中に１０重量％程度のＳｉを含有
せしめる方法が採用されているが、Ｓｉの混入により耐
食性が劣化するという問題を有している。

【０００５】一方蒸着めっき品は比較的低温で製造でき
るので、上記のようなＡｌ−Ｆｅ金属間化合物の生成は
見られず、かつ優れためっき密着性により加工性も確保
できるので、Ｓｉを添加する必要がなく耐食性劣化とい
う問題は生じない。

【０００６】但し蒸着Ａｌめっき鋼板であっても溶融Ａ
ｌめっき鋼板に比べて耐食性の飛躍的な向上が望めると
いうものではない。従って現在のＡｌめっき鋼板よりさ
らに優れた耐食性および耐食性・加工性を有するＡｌ系
めっき材の開発が各方面から要望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、耐食性および耐食性・加
工性の良好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材及びその製
造方法を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、素地金属上にＭｎを５０％以下含有する蒸着Ａ
ｌ−Ｍｎ系合金めっき層を有してなることを要旨とする
ものであり、該蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層を形成す
るにあたっては、素地金属を予め８０〜５５０℃に加熱
し、１０−２Ｔｏｒｒ以下の真空中において、Ａｌおよ
びＭｎを個別に加熱蒸発させるか、或はＡｌ−Ｍｎ合金
を加熱蒸発させて、Ｍｎ含有量が５０％以下となる様上
記素地金属上に蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層を形成す
ることが推奨される。

【０００９】また上記蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層中
にＡｌ６Ｍｎを主体とする金属間化合物を有する場合は
耐食性が向上して望ましい。さらに該蒸着Ａｌ−Ｍｎ系
合金めっき層の素地金属との界面部におけるＭｎ含有量
を９５％以下とすることによって高耐食性が確保でき、
上記Ｍｎ含有量を０％以上１５％以下または６０％以上
９５％以下とすることによって高耐食性の上に加工性の
向上を図ることができる。

【００１０】尚本発明におけるめっき基材は金属材料で
あれば特に限定されるものではなく、鋼材，ステンレス
鋼材，高合金鋼材，Ａｌ及びＡｌ合金材，Ｔｉ及びＴｉ
合金材やＣｕ及びＣｕ合金材等が含まれる。またその形
状も特に限定されるものではなく、板状をはじめとして
棒状，管状のものが例示できる。

【００１１】以下めっき基材としては鋼板を代表例とし
て取りあげ本発明を説明する。

【００１２】

【作用】本発明者らはＡｌ合金めっき製品の耐食性改善
を目的として、純Ａｌに対し種々の合金元素を含有させ
て各種Ａｌ合金めっきの特性評価試験を試みた。その結
果Ａｌ−Ｃｒ合金やＡｌ−Ｔｉ合金の蒸着めっき鋼板が
優れた耐食性を有することを見い出し先に出願を行った
（特開昭６４−２１０６０号，特開昭６４−２８３５９
号）。本発明者らは更に研究を重ねた結果、蒸着Ａｌ−
Ｍｎ系合金めっきが優れた耐食性を発揮することを見い
出し、さらに特定のめっき構造を有する場合には、加工
性についても十分な性能を示すとの知見を得た。

【００１３】本発明に係る蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき
材は、Ｍｎ含有率が５０％以下であればめっき層全体で
蒸着Ａｌめっき鋼板を上まわる良好な耐食性を発揮する
。上記Ｍｎ含有率は、例えば０．１　％程度の微量であ
ってもめっき層中のある深さで均一なＡｌ−Ｍｎ合金層
が形成されていれば耐食性向上効果を示すものである。 但し多過ぎるとＭｎの添加効果が飽和して、耐食性がか
えって劣化してしまう。

【００１４】Ｍｎ添加による耐食性向上効果は未だ完全
に解明されていないものの、ＡｌとＭｎがＡｌ６Ｍｎを
主体とする金属間化合物を形成して、純Ａｌめっきの場
合に比べてＡｌの溶出を抑制し、これにより防食効果の
維持が図れるものと考えられる。

【００１５】但し上記Ａｌ６Ｍｎを主体とする金属間化
合物は非常に脆弱であり、加工性に対してはこれを劣化
させる一因となる。加工性の低下は金属間化合物が十分
な塑性変形能を有しないことによると思われる。そこで
素地金属との界面部におけるめっき層（以下めっき最下
層という）の組成を純Ｍｎや純Ａｌ等の様に塑性変形能
を備えたものとすることを考えた。

【００１６】まずめっき最下層に純Ｍｎ層を形成した蒸
着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材の加工性および耐食性を調
べたところ、めっき密着性が高くなって加工性は優れる
ものの、めっき最下層の純Ｍｎ層が優先溶解してめっき
膨れが発生し、耐食性の点では劣化することが判明した
。

【００１７】一方めっき最下層に純Ａｌ層を形成した蒸
着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材の加工性および耐食性を調
べたところ、十分な加工性および耐食性が得られた。

【００１８】従って本発明に係る蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金
めっき材は、めっき最下層のＭｎ含有率を０％以上９５
％以下とすることによって高耐食性を得るものである。 但しめっき最下層のＭｎ含有率が１５％を超え且つ６０
％未満の範囲では加工性が劣化し易くなるので、０％以
上１５％以下或は６０％以上９５％以下に制御すること
が望ましい。

【００１９】また耐食性と加工性が共に優れた蒸着Ａｌ
−Ｍｎ系合金めっき材を得る上では、めっき上層からめ
っき下層に移るにしたがってＭｎ含有率を低くして、め
っき最下層に純Ａｌ層を有する様なめっき構造のＭｎ傾
斜組成材とすることが望ましく、この場合においてもめ
っき層全体のＭｎ含有率は５０％以下であることが必要
である。さらにＭｎ含有率の分布が不連続に変化する、
例えば多層めっき等であってもよい。

【００２０】尚本発明は蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっきの
付着量を限定するものではないが、めっき層形成の効果
を得る上で１ｇ／ｍ２以上が望ましく、また経済的な理
由から６０ｇ／ｍ２以下が好ましい。

【００２１】次に本発明に係る蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金め
っき材の製造方法を例示する。

【００２２】図１は本発明に係る蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金
めっき材の代表的な製造装置を示す概略説明図である。 １０−２Ｔｏｒｒ以下の真空度に保たれた真空装置（図
示せず）内を、矢印方向へ走行する鋼板１の下方部に２
個のるつぼ２ａ，２ｂを配列し、走行方向上流側のるつ
ぼ２ａ内にはＡｌを装入すると共に、下流側るつぼ２ｂ
内にはＭｎを装入する。そしてＡｌ及びＭｎを電子ビー
ム等より夫々加熱蒸発せしめ、図示する様に各蒸気雰囲
気を鋼板１の長手方向でオーバーラップさせながら蒸着
を行う。そうすると鋼板１にはまずＡｌの比率が高い混
合蒸気が蒸着され、その上へＭｎ比率が徐々に高くなっ
た混合蒸気が順次蒸着される。その結果めっき下層部ほ
どＡｌ含有量が高く、めっき表面部ではＭｎ含有量の多
いめっき層が形成される。

【００２３】上記Ｍｎ含有率の分布は、るつぼ２ａ，２
ｂ間の距離や加熱条件，真空度を変えることによって自
由にコントロールすることができる。まためっき付着量
も鋼板１の走行速度，るつぼ２ａ，２ｂの加熱条件を調
整することによって任意に設定できる。さらに純Ａｌ及
び純Ｍｎを用いるかわりに、Ａｌ−Ｍｎ合金を加熱蒸発
させて蒸着Ａｌ−Ｍｎ合金めっきを形成することも可能
である。

【００２４】尚蒸着めっき時には鋼板１を予め加熱する
ことが好ましい。予熱温度の好ましい範囲はめっき基材
の種類やめっき付着量によって異なるが、めっき基材が
普通鋼である場合には、８０〜５５０℃程度が望ましい
。上記予熱温度が低過ぎると、十分なめっき密着性が得
られないことから加工性が低下すると共に耐食性も十分
なものが得られず、一方予熱温度が高過ぎると、めっき
層中のＡｌと鋼中のＦｅが反応して脆弱なＦｅ−Ａｌ金
属間化合物を形成して耐食性及び加工性が劣化する。

【００２５】また上記では蒸着めっき法を採用する場合
について説明したが、金属蒸気に高周波等を印加して蒸
着金属を陽イオン化せしめ、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に蒸着させる所謂
イオンプレーティング法を採用すれば、めっき層と素地
金属との密着が一段と向上するばかりでなく、めっき層
を構成する結晶粒が微細となって、ピンホール低減効果
も増進させるので好ましい。またスパッタリング法を採
用する場合もめっき層の表層側へ行くにつれてＡｌのス
パッタリング量を徐々に増大していけばよい。

【００２６】

【実施例】電解脱脂後水洗して表面を清浄化した普通鋼
板（Ａｌキルド鋼）を素地金属とし、図１に示した前述
の方法に準じて表１に示す種々のめっき鋼板を製作した
。尚真空装置内の真空度は２〜３×１０−４Ｔｏｒｒで
あり、めっき付着量は２０ｇ／ｍ２であった。

【００２７】上記めっき鋼板を用いて下記の方法により
耐食性及び加工性を評価した。結果は表１に併記する。 ＜耐食性＞室温下で５％食塩水の噴霧試験を継続し、赤
錆が発生するまでの時間で評価した。 ◎：８００時間以上 ○：４００時間以上８００時間未満 △：２００時間以上４００時間未満 ×：２００時間未満 ＜加工性＞１８０°密着曲げ試験により評価した。 ◎：めっき剥離なし ○：少量のめっき剥離あり ×：多量のめっき剥離あり

【００２８】

【表１】

【００２９】Ｎｏ．　１〜９は本発明に係る実施例であ
り、いずれも本発明の要件を満足しているので耐食性に
優れている。またＮｏ．　１〜５およびＮｏ．　７〜９
は、めっき最下層におけるＭｎ含有率が０〜１５％また
は６０〜９５％であるので、加工性も優れている。

【００３０】Ｎｏ．　１０〜１７は比較例であり、耐食
性に劣るか或いは耐食性及び加工性の両方に劣る。Ｎｏ
．　１０，１１はめっき層全体のＭｎ含有率が少ない場
合の比較例であり、耐食性が不十分であると共に加工性
が悪い。Ｎｏ．　１２はめっき最下層のＭｎ含有率が高
過ぎる場合の比較例であり、耐食性が低い。Ｎｏ．　１
３はめっき層中にＡｌ６Ｍｎを主体とする金属間化合物
が存在しておらず、鋼板予熱温度が低い場合の比較例で
あり、耐食性が不十分であると共に加工性が低い。Ｎｏ
．　１４はめっき最下層におけるＭｎ含有率が高いと共
にめっき層中にＡｌ６Ｍｎを主体とする金属間化合物を
含んでおらず、しかも鋼板予熱温度が低い場合の比較例
であり、耐食性及び加工性が劣悪である。

【００３１】Ｎｏ．　１５は予熱温度が高くめっき層中
にＦｅ２Ａｌ５が形成された場合の比較例であり、耐食
性が低いと共に加工性が悪い。Ｎｏ．　１６はめっき種
類が蒸着純Ａｌであり、Ｎｏ．　１７は溶融Ａｌめっき
の場合の比較例であり、共に耐食性が不十分である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているので
、優れた耐食性を有する蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材
及びその製造方法が提供できることとなった。さらに素
地金属との界面部におけるめっき層のＭｎ含有率を制御
すれば、加工性も兼備でき、より幅広い用途へ適用でき
るめっき材が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸着Ａｌ−Ｍｎ系めっき材の代表
的な製造装置を示す概略説明図である。

【符号の説明】 １　　　　鋼板 ２ａ　　るつぼ ２ｂ　　るつぼ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　素地金属上にＭｎを５０％（重量％の
   意味、以下同じ）以下含有する蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金め
   っき層を有してなることを特徴とする耐食性および耐食
   性・加工性の良好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材。
2. 【請求項２】　　素地金属との界面部におけるめっき層
   のＭｎ含有量を０％以上９５％以下としてなる請求項１
   記載の耐食性の良好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材。
3. 【請求項３】　　蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層中にＡ
   ｌ６Ｍｎが存在する請求項１または２記載の耐食性の良
   好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材。
4. 【請求項４】　　素地金属との界面部におけるめっき層
   のＭｎ含有量を０％以上１５％以下または６０％以上９
   ５％以下としてなる請求項１記載の耐食性・加工性の良
   好な蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき材。
5. 【請求項５】　　１０−２Ｔｏｒｒ以下の真空中におい
   て、ＡｌおよびＭｎを個別に加熱蒸発させるか、或はＡ
   ｌ−Ｍｎ合金を加熱蒸発させて、Ｍｎ含有量が５０％以
   下となる様素地金属上に蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層
   を形成することを特徴とする蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金めっ
   き材の製造方法。
6. 【請求項６】　　素地金属上に蒸着Ａｌ−Ｍｎ系合金め
   っき層を形成するにあたって、上記素地金属を予め８０
   〜５５０℃に加熱しておく請求項５記載の蒸着Ａｌ−Ｍ
   ｎ系合金めっき材の製造方法。