JPH051388A - 耐食性に優れた表面処理鋼材 - Google Patents

耐食性に優れた表面処理鋼材

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JPH051388A
JPH051388A JP30898891A JP30898891A JPH051388A JP H051388 A JPH051388 A JP H051388A JP 30898891 A JP30898891 A JP 30898891A JP 30898891 A JP30898891 A JP 30898891A JP H051388 A JPH051388 A JP H051388A
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JP
Japan
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aluminum
corrosion resistance
film
treated steel
zinc
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JP30898891A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Yamamoto
康博 山本
Tetsuaki Tsuda
哲明 津田
Junichi Uchida
淳一 内田
Hirohisa Seto
宏久 瀬戸
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車、家電製品、建材等に使用される高耐食
性の表面処理鋼材の提供。 【構成】両面亜鉛系めっき鋼材の片面、または両面アル
ミニウム系めっき鋼材の片面に、付着量が2〜50g/m2
マンガン含有量が15〜40重量%のアルミニウム−マンガ
ン合金めっき皮膜を有する表面処理鋼材。アルミニウム
−マンガン合金めっき皮膜の上にはさらに、酸化皮膜ま
たはクロメート処理皮膜を着けてもよい。 【効果】鋼材のそれぞれの面が異なる防食皮膜を有し耐
食性と経済性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は耐食性に優れ、自動
車、家電製品、建材などの分野で使用される部材に好適
な表面処理鋼材に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車を始めとして、家電製品、建材等
の分野には鋼板表面に各種のめっきを施した表面処理鋼
板が広く使用されている。その代表的なものに亜鉛およ
び亜鉛系合金めっき鋼板がある。これらの亜鉛系めっき
鋼板は、腐食環境で亜鉛が優先的に溶解する犠牲防食能
により、端面や疵部等の皮膜欠陥部においても母材鋼板
を十分に保護する能力を有している。しかしながら、こ
れらの使用分野における腐食環境がますます厳しくなる
傾向にあり、従来の亜鉛系めっき鋼板では耐食性が充分
ではなく、厳しい腐食環境に耐えられなくなりつつあ
る。
【0003】このようなことから、鋼板表面にアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金をめっきしたアルミニウム
系めっき鋼板が開発され実用化されつつある。例えば、
塩水環境にさらされるいわゆるウォータフロントの構造
物には、純AlまたはZn−5%Al、Zn−55%Al、Al−8〜
10%Si等の合金を鋼板表面にめっきしたアルミニウム系
めっき鋼板が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のアルミニウム系
めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板よりも耐食性は一段と
優れているが、海水雰囲気等のような厳しい腐食環境で
は必ずしも耐食性が充分であるとは言い難い。更に、こ
れらのアルミニウム系めっき鋼板は、通常溶融浸漬法に
より製造される両面めっき鋼板であって、且つ耐食性を
考慮して一般に厚目付(目付量で80g/m2以上)としてい
るから、コストが高くなり、経済性に劣るという欠点が
ある。
【0005】自動車や建材等に使用される表面処理鋼板
は、その用途によってはどちらか一方の面のみが厳しい
腐食環境にさらされ、他面の腐食環境は比較的緩やかで
ある場合や各々の面で異なった特性を要求される場合が
ある。自動車外装材の内外面、排ガスマフラー材の内外
面或いは建材の内外面などがこれに該当し、例えば排ガ
スマフラー材の場合には、内面には凝集液に対する耐腐
食性、外面には耐塩害錆性や耐チッピング性が要求され
る。このような用途に使用される表面処理鋼板の場合、
腐食環境の厳しい方にさらされる面の方を厚目付とし、
腐食環境の緩やかな面の方は目付量を少なくしてもよい
のであるが、溶融浸漬法では目付量を鋼板の表裏面で変
えることが困難であるため、従来のアルミニウム系めっ
き鋼板は両面とも同一目付量にしている。そして、どち
らか厳しい方の腐食環境に耐えられるように両面とも厚
目付としている。このように従来の両面厚目付で同一組
成のアルミニウム系めっき鋼板は、前記のような用途に
使用される鋼板としては過剰品質の不経済なものとな
る。
【0006】特開昭57−207193号公報には、片面が亜鉛
めっき皮膜で他面がZn−Niめっき皮膜であって、それぞ
れの面で付着量を変えた表面処理鋼板が開示されてい
る。このような表裏面でめっき組成を変えたいわゆる異
種めっき鋼板の場合には、それぞれの面に要求されてい
る性能を満足させることができる上に、目的に応じた目
付量を選択することもできるので、経済性は優れてい
る。しかし、特開昭57−207193号公報に開示されている
表面処理鋼板は、ますます厳しくなる腐食環境下では充
分な耐食性を有していない。
【0007】この発明の課題は、上記の問題点を解消し
た自動車、建材、家電製品等の分野において使用される
表面処理鋼材を提供することにある。即ち、この発明の
目的は、それぞれの面で要求される性能に合った防食皮
膜を有し、経済性に優れる高耐食性の表面処理鋼材を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】材料の各々の面に異なる
種類のめっきを施すいわゆる異種めっきは、皮膜組成を
選択することでそれぞれの面に要求されている性能を満
たすことができ、しかも目的に応じた目付量とすること
ができるので、経済性にすぐれている。そこで、この発
明者らはそれぞれの面のめっき組成を種々変えた異種め
っき鋼板を作製し、耐食性を調べた結果、片面が亜鉛系
またはアルミニウム系めっき皮膜で、他面が亜鉛系また
はアルミニウム系めっき皮膜の上にアルミニウム−マン
ガン合金めっき皮膜を有する異種めっき鋼板が最も耐食
性に優れていることを見出した。この発明は下記の表面
処理鋼材を要旨とする。
【0009】両面亜鉛系めっき鋼材のどちらか一方の
面に、付着量が2〜50g/m2、マンガン含有量が15〜40重
量%のアルミニウム−マンガン合金めっき皮膜を有する
ことを特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼材。
【0010】両面アルミニウム系めっき鋼材のどちら
か一方の面に、付着量が2〜50g/m2、マンガン含有量が
15〜40重量%のアルミニウム−マンガン合金めっき皮膜
を有することを特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼
材。
【0011】アルミニウム−マンガン合金めっき皮膜
の上に、更に、酸化処理により生成させた酸化皮膜また
はクロメート処理により形成したクロメート皮膜を有す
ることを特徴とする上記またはに記載の耐食性に優
れた表面処理鋼材。
【0012】本発明において、母材となる鋼材は、板
状、管状等、要するに表裏面または内外面で異なる耐食
性を要求される種々の形態のものである。
【0013】
【作用】この発明の表面処理鋼材は、上記のとおり両面
亜鉛系めっき鋼材または両面アルミニウム系めっき鋼材
を母材とし、これらの母材の片面の上にアルミニウム−
マンガン合金めっき皮膜をもっている。このアルミニウ
ム−マンガン合金めっき皮膜は、電気めっき法、真空蒸
着法、溶射法等により母材の表面に容易に形成させるこ
とができる。亜鉛系めっき皮膜またはアルミニウム系め
っき皮膜の上にアルミニウム−マンガン合金めっき皮膜
を形成することにより、耐食性は著しく向上する。その
理由は下記のように考えられる。
【0014】一般に亜鉛系めっき皮膜は皮膜の溶出速度
が大きく、犠牲防食性能は良い反面、耐食性は厳しい腐
食環境下では悪い。一方、アルミニウム−マンガン合金
めっき皮膜は、マンガンが優先溶解した後、腐食生成物
である Al2O3が鋼材の表面を覆うため、耐食性は著しく
向上する反面、犠牲防食性能は亜鉛系めっき皮膜に比べ
て劣る。これらのめっき皮膜を組み合わせ、即ち、亜鉛
系めっき皮膜の上にアルミニウム−マンガン合金めっき
皮膜を形成させると、 Al2O3と亜鉛の犠牲防食作用との
相乗効果が得られるため、鋼材の耐食性は著しく向上す
る。また、アルミニウム−マンガン合金めっき皮膜をア
ルミニウム系めっき皮膜の上に形成させると、マンガン
が優先溶解した後、 Al2O3の腐食生成物がこれらの表面
を覆うため、耐食性が更に向上する。
【0015】上記アルミニウム−マンガン合金めっき皮
膜による耐食性の向上効果は、母材が両面亜鉛系めっき
鋼材、両面アルミニウム系めっき鋼材のいずれの場合で
あっても、その付着量およびマンガン含有量が適正でな
いと得られないので、付着量は2〜50g/m2、マンガン含
有量は15〜40重量%とするのがよい。付着量が2g/m2
り少ないと、アルミニウム−マンガン合金めっき皮膜の
耐食性が劣り、50g/m2を超えるとめっき皮膜が厚くなり
すぎて加工性が低下するのみならず、耐食性も低下す
る。また、マンガン含有量が15重量%未満の場合、また
は40重量%を超える場合は、いずれも非晶質領域を脱
し、結晶質となるため、加工性が悪くなり、且つ耐食性
も悪くなる。
【0016】本発明において、母材の両面亜鉛系めっき
鋼材および両面アルミニウム系めっき鋼材の製造方法に
は何ら制約はない。両面亜鉛系めっき鋼材の場合は、鋼
材を溶融浸漬法、電気めっき法、真空蒸着法、溶射法等
のいずれかの方法によってめっきすることにより両面に
亜鉛系めっき皮膜を形成することができる。めっき後、
必要に応じて合金化処理を施してもよい。両面アルミニ
ウム系めっき鋼材の場合は、電気めっき法、真空蒸着
法、溶射法等のいずれかの方法によってめっきすること
により両面にアルミニウム系めっき皮膜を形成すること
ができる。また、これらめっき鋼材の皮膜組成について
も何ら制約はない。亜鉛系めっき皮膜としては、純亜鉛
やZn−Ni、Zn−Fe、Zn−Al等の亜鉛合金めっき皮膜を挙
げることができる。
【0017】アルミニウム系めっき皮膜としては、純ア
ルミニウムやAl−Si、Al−Ti、Al−Zn等のアルミニウム
合金のめっき皮膜がある。これらの亜鉛系めっき皮膜お
よびアルミニウム系めっき皮膜の厚みも特に制限する必
要はないが、耐食性の観点から目付量は片面当たり10g/
m2以上あるのが望ましい。
【0018】本発明の表面処理鋼材は、後述する実施例
に示す如く、いずれも耐食性に優れているが、更に、ア
ルミニウム−マンガン合金めっき皮膜の上に、酸化皮膜
を生成させるか、クロメート皮膜を形成させれば、耐食
性は一段と向上する。これは酸化皮膜がバリアー層とし
て覆うため、腐食電流が流れ難くなることと、Al、Cr
等の腐食生成物が耐食性の向上に寄与するからと考えら
れる。
【0019】
【実施例】板厚0.8mm の冷延鋼板の両面に亜鉛系
めっきまたはアルミニウム系めっきを施した後、一方の
面にアルミニウム−マンガン合金めっきを施した。めっ
き後、さらに一部のものに酸化処理またはクロメート処
理を施した。それぞれのめっき、酸化処理およびクロメ
ート処理は下記の条件で行った。
【0020】〔亜鉛系めっき条件〕 溶融めっき法 浴組成 : 0.13wt%のAlと0.03wt%のFeを含む亜鉛浴 浴 温 : 460 ℃ 雰囲気 : N2 −20%H2 電気めっき法 純亜鉛 浴組成 : ZnSO4 ・7H2O ・・・ 400g/l Na2SO4 ・・・ 100g/l pH : 1.8 浴 温 : 50℃ 電流密度:60A/dm2 Zn−13%Ni 浴組成 : ZnSO4 ・7H2O ・・・ 160g/l NiSO4 ・6H2O ・・・ 240g/l Na2SO4 ・・・ 100g/l pH : 1.8 浴 温 : 50℃ 電流密度:80A/dm2 〔アルミニウム系めっき条件〕 溶融めっき法 浴組成 : Al−10%Si 浴 温 : 660 ℃ 雰囲気 : N2 −20%H2 〔アルミニウム−マンガン合金めっき条件〕 溶融電解法 浴組成 : AlCl3 ・・・ 62mol % NaCl ・・・ 20mol % KCl ・・・ 18mol % の混合溶融塩 浴 温 : 200 ℃ 添加剤 : MnCl2(浴中イオン濃度50〜6000ppm) 電流密度:60A/dm2 〔電解酸化処理条件〕 処理液 : 10%ホウ酸水溶液 液 温 : 20℃ 浴電圧 : 交流 60V 処理時間: 1分 〔クロメート処理条件〕 Cr2O3 : 3.5〜4.0g/l Na2Cr2O7 : 3.0〜3.5g/l NaF : 0.8g/l pH : 1.5 処理温度 : 30 ℃ 処理時間 : 3分 こうして得られた異種めっき鋼板から試験片を切り出
し、耐食性および加工性を調べた。これらの結果を表1
にそれぞれの皮膜組成および皮膜厚とともに示す。
【0021】耐食性につては、塩水噴霧試験 (JIS Z237
1 に準じる) を行い、赤錆発生時間により評価した。評
価は4段階で行い、「◎」は2000時間を超えて赤錆発
生、「○」は1000時間以上2000時間以下で赤錆発生、
「△」は500 時間以上1000時間未満で赤錆発生、「×」
は 500時間未満で赤錆発生を示す。
【0022】加工性については、デュポン衝撃試験 (球
頭径1/2インチ,エネルギー0.8kgf-m)を行い、テー
プ剥離での剥離状況により皮膜の密着性を調べて評価し
た。評価は4段階で行い、「◎」は剥離なし、「○」は
パウダー状の微小剥離があるが実用上問題なし、「△」
は剥離小、「×」は剥離大を示す。
【0023】
【表1(1)】
【0024】
【表1(2)】
【0025】
【表1(3)】
【0026】表1から、この発明の表面処理鋼板は耐食
性および加工性に優れていることがわかる。これに対し
て、比較例で示すアルミニウム−マンガンめっき皮膜の
マンガン含有量または皮膜厚がこの発明で規定する範囲
外の表面処理鋼板は、耐食性または加工性のいずれか一
方または両方が悪い。
【0027】
【発明の効果】両面亜鉛系めっき鋼材および両面アルミ
ニウム系めっき鋼材であって、その片面にアルミニウム
−マンガン合金めっき皮膜を有するこの発明の表面処理
鋼材は、経済性に優れ、高耐食性を有しているので、自
動車、家電製品、建材等の材料に好適である。
フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 宏久 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両面亜鉛系めっき鋼材のどちらか一方の面
    に、付着量が2〜50g/m2、マンガン含有量が15〜40重量
    %のアルミニウム−マンガン合金めっき皮膜を有するこ
    とを特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼材。
  2. 【請求項2】両面アルミニウム系めっき鋼材のどちらか
    一方の面に、付着量が2〜50g/m2、マンガン含有量が15
    〜40重量%のアルミニウム−マンガン合金めっき皮膜を
    有することを特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼材。
  3. 【請求項3】アルミニウム−マンガン合金めっき皮膜の
    上に、更に、酸化処理により生成させた酸化皮膜または
    クロメート処理により形成したクロメート皮膜を有する
    ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の耐食性
    に優れた表面処理鋼材。
JP30898891A 1991-11-25 1991-11-25 耐食性に優れた表面処理鋼材 Pending JPH051388A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009203497A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Nippon Steel Corp 高耐食性めっき鋼材およびその製造方法
EP3085813A4 (en) * 2013-12-20 2017-06-07 Posco Plated steel sheet for hot press forming having excellent weldability and corrosion resistance, forming member, and manufacturing method thereof

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