JPH05222550A - Multiple layer alloy plated steel sheet and its manufacture - Google Patents

Multiple layer alloy plated steel sheet and its manufacture

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JPH05222550A
JPH05222550A JP4059016A JP5901692A JPH05222550A JP H05222550 A JPH05222550 A JP H05222550A JP 4059016 A JP4059016 A JP 4059016A JP 5901692 A JP5901692 A JP 5901692A JP H05222550 A JPH05222550 A JP H05222550A
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layer
plating
steel sheet
alloy
corrosion resistance
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康 福居
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忠昭 三尾野
Minoru Saito
実 斎藤
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Abstract

PURPOSE:To improve the corrosion resistance and heat resistance of a plated steel sheet without using a hot dip Al-Si plating bath contg. Cr by forming a multiple layer alloy plated layer in which a secondary layer contains a relatively large amount of Cr. CONSTITUTION:The space between an Al-Si-Fe series primary layer L1 formed on base steel S by hot dip Al-Si allay plating and an Al-Si series third layer L3 is provided with an Al-CrSi-Fe series secondary layer L2 excellent in corrosion resistance by which the objective multiple layer alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and heat resistance can be obtd. The Cr concn. of the secondary layer L2 is preferably regulated to >=0.7wt.%. Cr in the secondary layer L2 is fed from a Cr coated layer formed on a plating original sheet before immersion in a hot dip plating bath by electroplating, vacuum evaporation or the like. The corrosion resistance and heat resistance of the plated steel sheet are remarkably improved by the secondary layer L2 and third layer L3 and the corrosion resistance equal to that of stainless steel even in the case inexpensive common steel is used as a plating original sheet can be obtd. at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた安価な
多層合金めっき鋼板及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inexpensive multi-layer alloy plated steel sheet having excellent corrosion resistance and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】Al−Si系の合金めっき鋼板は、Al
及びSiを含有する溶融めっき浴に鋼板を浸漬する溶融
めっき法によって製造されている。鋼板表面に形成され
たAl−Si合金めっき層は、耐食性,耐熱性等に優
れ、しかも美麗な表面外観を呈することから、自動車の
排気系材料、建築用材料等として広範な分野で使用され
ている。
2. Description of the Related Art Al-Si alloy plated steel sheets are
It is manufactured by a hot dip plating method in which a steel sheet is immersed in a hot dip bath containing Si and Si. The Al-Si alloy plating layer formed on the surface of the steel sheet is excellent in corrosion resistance, heat resistance, etc., and has a beautiful surface appearance, so that it is used in a wide range of fields as automobile exhaust system materials, building materials, etc. There is.

【0003】Al−Si合金めっき鋼板の耐食性,耐熱
性等を更に高め、過酷な雰囲気においても十分な耐久性
を呈する構造材料を得るため、0.01〜2重量%のC
rを含有するAl−Si合金めっき鋼板が特開平2−8
8754号公報で紹介されている。Al−Si合金めっ
きが施されるめっき原板としては、普通鋼だけでなく、
それ自体で耐食性の優れたCr含有低合金鋼,ステンレ
ス鋼等も使用されるようになってきている。
In order to further improve the corrosion resistance and heat resistance of the Al-Si alloy plated steel sheet and to obtain a structural material having sufficient durability even in a harsh atmosphere, 0.01 to 2% by weight of C is used.
Al-Si alloy plated steel sheet containing r
It is introduced in Japanese Patent No. 8754. As a plating original plate on which Al-Si alloy plating is applied, not only ordinary steel but also
Cr-containing low alloy steels, stainless steels, etc., which have excellent corrosion resistance by themselves, are also being used.

【0004】溶融Al−Si合金めっき鋼板は、前処理
帯において還元性雰囲気の下でめっき原板を焼鈍するこ
とにより、鋼板表面にある酸化皮膜を還元除去し且つ鋼
板表面を活性化した後、溶融めっきを行うライン内還元
焼鈍方式の連続溶融めっき設備を使用して通常製造され
ている。しかし、低合金鋼,ステンレス鋼等のようにC
r,Si,Al等の易酸化性元素を含有する鋼板をめっ
き原板とするとき、還元性ガスによって鋼板表面にある
酸化皮膜を除去することが困難である。
The molten Al-Si alloy-plated steel sheet is annealed in a pretreatment zone under a reducing atmosphere to reduce and remove an oxide film on the surface of the steel sheet and activate the surface of the steel sheet. It is usually manufactured by using an in-line reduction annealing type continuous hot dip plating equipment for plating. However, like low alloy steel and stainless steel, C
When a steel sheet containing an easily oxidizable element such as r, Si, or Al is used as a plating original sheet, it is difficult to remove the oxide film on the surface of the steel sheet with a reducing gas.

【0005】そこで、下地鋼に対するAl−Si合金め
っき層の密着性を改善するため、鋼板に予めFe又はF
e−Bを電気めっきした後、通常のライン内還元焼鈍方
式の連続溶融めっき設備に通板することにより、溶融A
l−Si合金めっき層を形成している。また、特開昭6
3−176482号公報では、Co,Ni,Mn,M
o,Cu,Cr,W等をめっきし、更にFeめっき層を
形成することにより、下地鋼とAlめっき層との密着性
を改良することが提案されている。
Therefore, in order to improve the adhesion of the Al-Si alloy plating layer to the base steel, the steel sheet is previously made of Fe or F.
After electroplating e-B, it is melted by passing through a normal in-line reduction annealing type continuous hot dip coating equipment.
An l-Si alloy plating layer is formed. In addition, JP-A-6
In JP-A-3-176482, Co, Ni, Mn, M
It has been proposed to improve the adhesion between the base steel and the Al plating layer by plating with o, Cu, Cr, W, etc. and further forming an Fe plating layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】低合金鋼やステンレス
鋼をめっき原板として使用するとき、Al−Si合金め
っき鋼板の耐食性が向上する。しかし、めっき原板の原
材料費や製造コストが高くなるため、Al−Si合金め
っき鋼板全体としての製品コストが高騰する。たとえ
ば、16重量%以上のCrを含有するステンレス鋼をめ
っき原板として使用したものにあっては、Alキルド鋼
等の普通鋼,低炭素鋼板をめっき原板として使用した場
合に比較して、製品価格が2倍以上になる。
When low alloy steel or stainless steel is used as a plating base plate, the corrosion resistance of the Al-Si alloy plated steel plate is improved. However, since the raw material cost and the manufacturing cost of the plated original plate are increased, the product cost of the entire Al-Si alloy plated steel sheet is increased. For example, in the case where stainless steel containing 16% by weight or more of Cr is used as a plating base plate, the product price is lower than that when ordinary steel such as Al killed steel or low carbon steel plate is used as a plating base plate. Is more than doubled.

【0007】そこで、前掲した特公平2−88754号
公報にみられるように、Crを添加した溶融Al−Si
めっき浴を使用することにより、めっき層にCrが添加
されたAl−Si合金めっき鋼板を製造することが考え
られる。しかし、めっき浴にCrを添加するとき、めっ
き浴を形成するAl−Si系合金の融点が上昇する。そ
の結果、めっき浴を高温に保持することが必要となり、
めっき浴のポットが溶融Al−Si合金で激しく侵食さ
れ、ポットの寿命が著しく低下する。
Therefore, as seen in Japanese Patent Publication No. 2-88754, the molten Al-Si containing Cr is added.
It is conceivable to produce an Al-Si alloy plated steel sheet in which Cr is added to the plating layer by using the plating bath. However, when Cr is added to the plating bath, the melting point of the Al-Si alloy forming the plating bath rises. As a result, it is necessary to keep the plating bath at a high temperature,
The pot of the plating bath is severely eroded by the molten Al-Si alloy, and the life of the pot is significantly reduced.

【0008】この点で、添加可能なCrの量に制約が加
わる。たとえば、通常の生産で使用されている浴温68
0℃以下のAl−Siめっき浴(Si濃度<18重量
%)では、Cr添加量の上限は0.5重量%である。そ
の結果、Crを含有するAl−Siめっき浴を使用する
方法では、得られたAl−Si合金めっき鋼板の耐食性
を大きく向上させることができない。
At this point, the amount of Cr that can be added is restricted. For example, a bath temperature of 68 used in normal production
In an Al-Si plating bath (Si concentration <18% by weight) at 0 ° C or lower, the upper limit of the Cr addition amount is 0.5% by weight. As a result, the method of using the Al-Si plating bath containing Cr cannot significantly improve the corrosion resistance of the obtained Al-Si alloy-plated steel sheet.

【0009】他方、酸化され易く且つ容易に酸化膜が表
面に形成するCrで被覆された鋼板は、普通鋼を溶融め
っきする通常のライン内還元焼鈍方式で溶融めっきする
ことができない。すなわち、表面に形成されているCr
の酸化皮膜が強固であり、表面を還元性ガス中で加熱し
活性化する通常の条件下では酸化皮膜の還元除去反応が
進行しない。たとえば、露点−60℃のN2 −75%H
2 雰囲気で700℃に5分間加熱しても、表面の酸化皮
膜が完全に除去されない。その結果、還元焼鈍後の鋼板
に溶融めっきを行ったとき、不めっき等の欠陥が発生す
る。
On the other hand, a steel sheet coated with Cr, which is easily oxidized and easily forms an oxide film on the surface, cannot be hot-dipped by the usual in-line reduction annealing method for hot-diping ordinary steel. That is, the Cr formed on the surface
The oxide film is strong, and the reduction removal reaction of the oxide film does not proceed under normal conditions in which the surface is heated in a reducing gas for activation. For example, N 2 -75% H at dew point -60 ° C
Even if heated at 700 ° C for 5 minutes in 2 atmosphere, the oxide film on the surface is not completely removed. As a result, defects such as non-plating occur when hot dip plating is performed on the steel sheet after reduction annealing.

【0010】酸化皮膜の迅速な還元除去のためには、高
温加熱が必要となる。たとえば、同じ還元性雰囲気下を
使用し10秒以内の短時間で酸化皮膜を還元除去しよう
とすると、1000℃を超える雰囲気温度で初めて酸化
皮膜が除去される。しかし、高温加熱のために、多量の
熱エネルギーを消費することは勿論、還元焼鈍設備自体
としても耐熱性に優れた高価な材料で作ることが要求さ
れる。また、鋼種によっては、伸び,強度等の機械的特
性を劣化することから、高温加熱できないものもある。
High-temperature heating is necessary for rapid reduction and removal of the oxide film. For example, if an attempt is made to reduce and remove an oxide film in a short time within 10 seconds using the same reducing atmosphere, the oxide film is removed only at an ambient temperature exceeding 1000 ° C. However, due to the high temperature heating, not only a large amount of heat energy is consumed, but also the reduction annealing equipment itself is required to be made of an expensive material having excellent heat resistance. In addition, some steel types cannot be heated at high temperature because mechanical properties such as elongation and strength deteriorate.

【0011】この点、前掲した特開昭63−17648
2号公報で紹介されているようなFe,Fe合金等のプ
レめっきは、Crの酸化皮膜に起因した悪影響を抑制す
る。しかし、プレめっきのために余分な工程が必要にな
ると共に、Fe,Fe合金等の電気めっき費用が高いこ
とから総製造費が上昇する。
In this regard, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-17648.
Pre-plating of Fe, Fe alloys, etc., as introduced in Japanese Patent Publication No. 2 suppresses the adverse effect caused by the oxide film of Cr. However, since an extra step is required for pre-plating and the cost of electroplating Fe, Fe alloy, etc. is high, the total manufacturing cost is increased.

【0012】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、プラズマ又はイオンビームを使用
するエッチングでCr酸化物を除去することにより、A
l−Si合金めっき層の密着性を向上させると共に、耐
食性に優れた安価な多層合金めっき鋼板を提供すること
を目的とする。
The present invention has been devised to solve such a problem. By removing Cr oxide by etching using plasma or an ion beam,
An object of the present invention is to provide an inexpensive multilayer alloy-plated steel sheet which is excellent in corrosion resistance while improving the adhesion of the 1-Si alloy plating layer.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の多層合金めっき
鋼板は、その目的を達成するため、下地鋼の上にAl−
Si−Fe系合金の第1層,Al−Cr−Si−Fe系
合金の第2層及びAl−Si系合金の第3層が順次積層
されていることを特徴とする。
The multi-layer alloy-plated steel sheet of the present invention achieves the object thereof by applying Al-on the base steel sheet.
It is characterized in that a first layer of a Si—Fe alloy, a second layer of an Al—Cr—Si—Fe alloy, and a third layer of an Al—Si alloy are sequentially laminated.

【0014】また、本発明の多層合金めっき鋼板は、鋼
板をCrめっきした後、真空雰囲気においてプラズマエ
ッチング又はイオンビームエッチングでCrめっき層の
表面を活性化し、次いで溶融Al−Siめっき浴に浸漬
することにより製造される。Crめっき層は、電気めっ
き又は真空蒸着の何れによっても形成することができ
る。
Further, in the multilayer alloy-plated steel sheet of the present invention, after the steel sheet is Cr-plated, the surface of the Cr-plated layer is activated by plasma etching or ion beam etching in a vacuum atmosphere, and then immersed in a molten Al-Si plating bath. It is manufactured by The Cr plating layer can be formed by either electroplating or vacuum deposition.

【0015】Crめっきを真空雰囲気で行うとき、同じ
真空雰囲気の下でプラズマエッチング又はイオンビーム
エッチングを行うことも可能である。或いは、大気雰囲
気下での電気めっきや真空蒸着等により予めCrめっき
層が形成されためっき原板を保管しておき、生産計画に
応じて溶融Al−Siめっきを施すこともできる。
When Cr plating is performed in a vacuum atmosphere, it is also possible to perform plasma etching or ion beam etching in the same vacuum atmosphere. Alternatively, it is also possible to store the plating original plate on which the Cr plating layer is formed in advance by electroplating or vacuum deposition in the air atmosphere and perform the molten Al-Si plating according to the production plan.

【0016】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。本発明の多層合金めっき鋼板は、図1に
示すように、下地鋼Sの上に第1層L1 ,第2層L2
び第3層L3 を積層した構造を持っている。下地鋼Sと
なるめっき原板は、特にその材質が限定されるものでは
ないが、製品コストを下げる上で普通鋼を使用すること
が好ましい。第1層L1 は、Al−Si−Fe合金層で
あり、その上にAl−Cr−Si−Fe合金層の第2層
2 が形成されている。そして、最外層に、Al−Si
系の第3層L3 が形成される。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the multilayer alloy-plated steel sheet of the present invention has a structure in which a first layer L 1 , a second layer L 2, and a third layer L 3 are laminated on a base steel S. The material of the plating base plate to be the base steel S is not particularly limited, but it is preferable to use ordinary steel in order to reduce the product cost. The first layer L 1 is a Al-Si-Fe alloy layer, the Al-Cr-Si-Fe second layer L 2 of the alloy layer is formed thereon. Then, on the outermost layer, Al-Si
A third layer L 3 of the system is formed.

【0017】第2層L2 中のCr濃度は、多層合金めっ
き鋼板の耐食性を確保する上から、0.7重量%以上に
することが好ましい。第2層L2 は、Crを被覆した後
の鋼板を溶融Al−Siめっき浴に浸漬することによっ
て形成される。このとき、鋼板に対するCrの付着量に
応じて、第2層L2 のCr濃度を調整することができ
る。目標とするAl−Cr−Si−Fe系の第2層L2
を形成するためには、Cr被覆層の厚さを1.5μm以
下とすることが好ましい。
The Cr concentration in the second layer L 2 is preferably 0.7% by weight or more in order to secure the corrosion resistance of the multilayer alloy-plated steel sheet. The second layer L 2 is formed by immersing the steel plate after being coated with Cr in a molten Al-Si plating bath. At this time, the Cr concentration of the second layer L 2 can be adjusted according to the amount of Cr deposited on the steel plate. Target Al—Cr—Si—Fe-based second layer L 2
In order to form Cr, the thickness of the Cr coating layer is preferably 1.5 μm or less.

【0018】溶融Al−Siめっき浴の組成及び温度
は、特に限定されるものではないが、めっき浴ポットの
寿命を延長し、良好な表面外観を多層合金めっき鋼板に
付与すること等から、Si濃度を1〜12重量%の範囲
に、浴温を680℃以下の温度に維持することが好まし
い。特に、薄いAl−Si−Fe合金層を形成する場
合、めっき浴をSi濃度を6〜12重量%及び浴温68
0℃以下にすることが望ましい。溶融Al−Siめっき
浴には、めっき浴ポットの耐熱鋼から溶け出した成分元
素が不純物として存在する。不純物の中では、Feが最
も多量に含まれる元素であるが、Fe濃度は通常3重量
%以下に規制される。
The composition and temperature of the molten Al-Si plating bath are not particularly limited, but since they extend the life of the plating bath pot and impart a good surface appearance to the multi-layer alloy plated steel sheet, It is preferable to maintain the concentration in the range of 1 to 12% by weight and the bath temperature at a temperature of 680 ° C. or lower. In particular, when forming a thin Al-Si-Fe alloy layer, the plating bath has a Si concentration of 6 to 12% by weight and a bath temperature of 68.
It is desirable to set it to 0 ° C. or lower. In the molten Al-Si plating bath, the constituent elements dissolved from the heat resistant steel in the plating bath pot are present as impurities. Among the impurities, Fe is the element containing the largest amount, but the Fe concentration is usually regulated to 3% by weight or less.

【0019】Cr被覆は電気めっき又は真空蒸着の何れ
によっても行うことができ、高純度のCr被覆層が安価
に高い生産性で形成される。Cr被覆層が形成された
後、プラズマエッチングやイオンビームエッチングで鋼
板表面を活性化し、溶融Al−Siめっき浴に鋼板を浸
漬することによってめっき層を形成する。プラズマエッ
チングやイオンビームエッチングで表面を活性化した鋼
板を連続的に溶融めっきする装置は、たとえば特開平3
−86170号公報で紹介されている。
The Cr coating can be performed by either electroplating or vacuum vapor deposition, and a high-purity Cr coating layer can be formed at low cost with high productivity. After the Cr coating layer is formed, the surface of the steel sheet is activated by plasma etching or ion beam etching, and the steel sheet is immersed in a molten Al-Si plating bath to form the plating layer. An apparatus for continuously hot-plating a steel plate whose surface has been activated by plasma etching or ion beam etching is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3
-86170.

【0020】プラズマエッチング活性化溶融めっき装置
やイオンビームエッチング活性化溶融めっき装置等は、
内部が真空雰囲気に保たれている。そこで、その真空を
利用し、プラズマエッチング活性化処理又はイオンビー
ムエッチング活性化処理に先立ってCrを蒸着すると
き、より安価にAl−Cr−Si系合金めっき鋼板を製
造することができる。この場合、酸洗等によって鋼板の
表面を清浄にし、真空中で600℃以上に加熱すると、
蒸着Crの密着性がよくなる。
Plasma etching activated hot dip plating equipment, ion beam etching activated hot dip plating equipment, etc.
The inside is kept in a vacuum atmosphere. Therefore, by utilizing the vacuum and depositing Cr prior to the plasma etching activation treatment or the ion beam etching activation treatment, the Al—Cr—Si alloy plated steel sheet can be manufactured at a lower cost. In this case, if the surface of the steel sheet is cleaned by pickling or the like and heated to 600 ° C. or higher in vacuum,
Adhesion of evaporated Cr is improved.

【0021】[0021]

【作 用】第2層L2 は、多量のCrを含有しているこ
とから、耐食性に優れている。この第2層L2 のAl−
Cr−Si−Fe層及び第3層L3 のAl−Si層によ
って、第1層L1 のAl−Si−Fe層及び下地鋼Sの
腐食が抑制される。これに比較して通常の溶融Al−S
i合金めっき鋼板では、第2層L2 がないため、下地鋼
に対する防食を表層部のAl−Si層に依存し、耐食性
が不十分である。
[Operation] Since the second layer L 2 contains a large amount of Cr, it has excellent corrosion resistance. Al− of this second layer L 2
The Cr-Si-Fe layer and Al-Si layer of the third layer L 3, the corrosion of the first layer L 1 of Al-Si-Fe layer and the substrate steel S is suppressed. Compared with this, ordinary molten Al-S
The i alloy plated steel sheet, since the second layer L 2 is not present, the anticorrosion against the substrate steel depending on the Al-Si layer of the surface layer portion, the corrosion resistance is insufficient.

【0022】また、Crを被覆した後の鋼板に溶融Al
−Siめっきが施されるため、めっき浴のCr溶解量に
制限されて第2層L2 のCr濃度が少なくなることがな
い。換言すれば、Cr付着量によって第2層L2 のCr
濃度を高めることができ、耐食性,耐熱性を大幅に向上
することが可能となる。しかも、下地鋼に対する各層の
密着性が良好であり、フレーキング,パウダリング等の
ない加工性にも優れためっき鋼板が得られる。
Further, molten Al is applied to the steel sheet after being coated with Cr.
Since the -Si plating is performed, the Cr concentration in the second layer L 2 does not decrease due to the limitation of the amount of Cr dissolved in the plating bath. In other words, depending on the Cr deposition amount, the Cr of the second layer L 2
The concentration can be increased, and the corrosion resistance and heat resistance can be greatly improved. Moreover, the adhesion of each layer to the base steel is good, and a plated steel sheet excellent in workability without flaking, powdering, etc. can be obtained.

【0023】得られた多層合金めっき鋼板は、安価な普
通鋼をめっき原板とした場合でも、前述した層構成に由
来しステンレス鋼等の高級鋼板に匹敵する耐食性を呈す
る。また、原材料費が高くなるものの、低合金鋼,ステ
ンレス鋼等をめっき原板とした場合、更に耐食性,耐熱
性が向上し、高Ni高Crステンレス鋼を凌駕する耐食
性,耐熱性も得られる。
The obtained multi-layer alloy-plated steel sheet exhibits corrosion resistance comparable to that of a high-grade steel sheet such as stainless steel due to the above-mentioned layer structure even when an inexpensive ordinary steel is used as a plating original sheet. Further, although the raw material cost becomes high, when a low-alloy steel, stainless steel, or the like is used as the plated raw plate, the corrosion resistance and heat resistance are further improved, and the corrosion resistance and heat resistance superior to those of high Ni high Cr stainless steel can be obtained.

【0024】真空蒸着又は電気めっきによってCrで被
覆した鋼板表面は、Fe,Fe合金等のプレめっきを施
す必要なく、プラズマエッチング,イオンビームエッチ
ング等により活性化される。プレめっきの省略によっ
て、製造工程が簡略化されると共に、製造コストも節減
される。しかも、真空中でプラズマエッチング,イオン
ビームエッチング等による活性化の後で溶融めっきする
ラインにおいて、同じ真空雰囲気でCr蒸着を行うと
き、多層合金めっき鋼板を連続的に製造することがで
き、製造コストを一層低減することが可能となる。
The surface of the steel sheet coated with Cr by vacuum vapor deposition or electroplating is activated by plasma etching, ion beam etching or the like without the need for pre-plating Fe, Fe alloy or the like. By omitting the pre-plating, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. Moreover, when Cr vapor deposition is performed in the same vacuum atmosphere in a line where hot-dip plating is performed after activation by plasma etching, ion beam etching, etc. in a vacuum, it is possible to continuously produce a multilayer alloy-plated steel sheet. Can be further reduced.

【0025】[0025]

【実施例】めっき原板として、C:0.02重量%,S
i:0.04重量%,Mn:0.19重量%,P:0.
011重量%,S:0.011重量%,Al:0.04
5重量%,残部:Fe及び不純物の組成を持ち、板厚
0.5mm,板幅100mmのAlキルド鋼板を使用し
た。めっき原板を脱脂及び酸洗した後、図2及び図3に
示した溶融めっき装置を使用して溶融Al−Siめっき
を行った。
[Example] As a plating original plate, C: 0.02% by weight, S
i: 0.04% by weight, Mn: 0.19% by weight, P: 0.
011% by weight, S: 0.011% by weight, Al: 0.04
An Al-killed steel plate having a composition of 5% by weight and the balance of Fe and impurities and having a plate thickness of 0.5 mm and a plate width of 100 mm was used. After degreasing and pickling the original plating plate, hot dip Al-Si plating was performed using the hot dipping apparatus shown in FIGS. 2 and 3.

【0026】図2は、プラズマエッチング装置を組み込
んだ溶融めっき設備であり、めっき原板10は、ペイオ
フリール11から繰り出され、デフレクターロール1
2,13で案内されて真空槽20に送り込まれる。真空
槽20の入側には真空シール装置21が設けられてお
り、めっき原板の走行方向に沿って高周波加熱装置3
0,Cr蒸着装置40及びプラズマエッチング装置50
が配列されている。
FIG. 2 shows a hot-dip plating facility in which a plasma etching apparatus is incorporated. The original plating plate 10 is fed from a pay-off reel 11 and is deflected by a deflector roll 1.
Guided by 2 and 13, it is sent to the vacuum chamber 20. A vacuum sealing device 21 is provided on the inlet side of the vacuum tank 20, and the high-frequency heating device 3 is provided along the running direction of the plating original plate.
0, Cr vapor deposition apparatus 40 and plasma etching apparatus 50
Are arranged.

【0027】真空槽20の出側は、溶融めっき装置60
の溶融めっき浴61に浸漬されることによって、真空シ
ールされている。このとき、真空槽20内の真空度に応
じてめっき浴ポット62から溶融めっき浴61が吸い上
げられてスナウト部63を形成するため、溶融めっき浴
61による真空シールは完全なものとなる。
The outlet side of the vacuum chamber 20 is a hot dip coating device 60.
It is vacuum-sealed by being immersed in the hot dip plating bath 61. At this time, the hot-dip galvanizing bath 61 is sucked up from the hot-dip galvanizing bath 62 to form the snout portion 63 according to the degree of vacuum in the vacuum tank 20, so that the hot-dip galvanizing bath 61 completes the vacuum seal.

【0028】真空槽20は、真空ポンプ22,23で真
空排気される。真空槽20内に導入されためっき原板1
0は、高周波加熱装置30により所定温度に加熱された
後、Cr蒸着装置40によってCr被覆された後、プラ
ズマエッチング装置50で表面が活性化される。
The vacuum chamber 20 is evacuated by vacuum pumps 22 and 23. The original plating plate 1 introduced into the vacuum chamber 20
0 is heated to a predetermined temperature by the high-frequency heating device 30, coated with Cr by the Cr vapor deposition device 40, and then the surface is activated by the plasma etching device 50.

【0029】次いで、めっき原板10は、スナウト部6
3を経てめっき浴61に浸漬される。めっき原板10
は、めっき浴61内でシンクロール64,65を経て搬
送され、めっき浴61から引き上げられ、ガスワイピン
グ装置66によりめっき付着量が調整される。めっきさ
れた鋼板は、デフレクターロール14〜16を経て巻取
りリール17に巻き取られる。
Next, the plating base plate 10 is provided with a snout portion 6
It is immersed in the plating bath 61 after passing through 3. Plate 10
Is transported through the sink rolls 64 and 65 in the plating bath 61, pulled up from the plating bath 61, and the coating amount of the plating is adjusted by the gas wiping device 66. The plated steel sheet is taken up by the take-up reel 17 via the deflector rolls 14 to 16.

【0030】図3は、イオンビームエッチング装置を組
み込んだ溶融めっき設備であり、図2のプラズマエッチ
ング装置50に替えて、真空槽20内を走行するめっき
原板10の両面に対向して一対のイオンビームエッチン
グ装置70,70を配置している。イオンビームエッチ
ング装置70,70から出射されたイオンビーム71,
71は、めっき原板10の表面に衝突し、Cr蒸着装置
40により形成されたCr被覆層の表面にある酸化皮膜
や表面変質層等をエッチング除去する。
FIG. 3 shows a hot-dip plating equipment incorporating an ion beam etching apparatus. Instead of the plasma etching apparatus 50 shown in FIG. 2, a pair of ions are provided so as to face both sides of the original plating plate 10 running in the vacuum chamber 20. Beam etching devices 70, 70 are arranged. Ion beam 71 emitted from the ion beam etching apparatus 70, 70,
71 collides with the surface of the original plating plate 10 and etches away the oxide film, the surface-altered layer, etc. on the surface of the Cr coating layer formed by the Cr vapor deposition device 40.

【0031】真空槽20は、真空ポンプ22,23によ
り1×10-3Paまで排気した。真空槽20の内部が所
定真空度に達した後、高周波加熱装置30及びプラズマ
エッチング装置50又はイオンビームエッチング装置7
0を稼動させた。このときの原料ガス導入により、真空
槽20の真空度が0.05〜5Paまで低下した。
The vacuum chamber 20 was evacuated to 1 × 10 −3 Pa by vacuum pumps 22 and 23. After the inside of the vacuum chamber 20 reaches a predetermined vacuum degree, the high frequency heating device 30 and the plasma etching device 50 or the ion beam etching device 7
0 was activated. By introducing the raw material gas at this time, the vacuum degree of the vacuum chamber 20 was lowered to 0.05 to 5 Pa.

【0032】Cr蒸着装置40によってめっき原板10
にCr被覆を施すとき、蒸着に先立って高周波加熱装置
30でめっき原板10を加熱しているので、密着性に優
れたCr蒸着層が形成された。また、プラズマエッチン
グは表1に示す条件で、イオンビームエッチングは表2
に示す条件で行った。
The original plating plate 10 is formed by the Cr vapor deposition device 40.
When the Cr coating is applied to the substrate, the high-frequency heating device 30 heats the plating base plate 10 prior to vapor deposition, so that a Cr vapor deposition layer having excellent adhesion was formed. Plasma etching is performed under the conditions shown in Table 1, and ion beam etching is performed in Table 2.
It carried out on the conditions shown in.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】エッチングされためっき原板に対し、表3
に示す条件で溶融Al−Si合金めっきを施した。
[Table 3]
The molten Al-Si alloy plating was performed under the conditions shown in.

【表3】 [Table 3]

【0036】得られた多層合金めっき鋼板は、Si含有
量が少ない初晶のAl−Si合金と共晶のAl−Si合
金の混合層で第3層L3 が形成されていた。また、第3
層L3 の下には、Al−Cr−Si−Fe系の第2層L
2 及びAl−Si−Fe系の第1層L1 が形成されてい
た。
In the obtained multi-layer alloy-plated steel sheet, the third layer L 3 was formed as a mixed layer of a primary crystal Al—Si alloy having a low Si content and a eutectic Al—Si alloy. Also, the third
Below the layer L 3, a second layer L of Al-Cr-Si-Fe system is formed.
2 and the first layer L 1 of Al-Si-Fe system was formed.

【0037】蒸着によって設けられるCr被覆層の厚み
を調節することによって、第2層L2 のCr濃度を変化
させた。そして、Cr濃度と耐食性の関係を調査した。
調査結果を図4に示す。なお、耐食性は、JISに規定
されている塩水噴霧試験を行い、面積率で5%の赤錆が
試験片表面に発生するまでの時間で評価した。図4か,
ら明らかなように、蒸着Cr皮膜の厚みを0.03μm
以上とするとき、第2層L2 のCr濃度が0.7重量%
以上となり、耐食性が大幅に向上していることが判る。
The Cr concentration of the second layer L 2 was changed by adjusting the thickness of the Cr coating layer provided by vapor deposition. Then, the relationship between the Cr concentration and the corrosion resistance was investigated.
The survey results are shown in FIG. The corrosion resistance was evaluated by performing a salt spray test specified in JIS and measuring the time until 5% of area rust was generated on the surface of the test piece. Figure 4
As is clear from the above, the thickness of the deposited Cr film is 0.03 μm.
When the above is set, the Cr concentration of the second layer L 2 is 0.7% by weight.
From the above, it can be seen that the corrosion resistance is significantly improved.

【0038】これに対し、Crを蒸着しただけの参考例
では、蒸着Cr皮膜の厚みを1.5μmと大きくした場
合にあっても、5%赤錆発生時間が50時間以下と短
く、耐食性に劣っていた。また、蒸着Cr被覆した後で
溶融Al−Si合金めっきを行った比較例においても、
蒸着Cr皮膜の厚みが0.03μm未満の場合には、第
2層L2 のCr濃度が不足し、十分な耐食性が得られな
かった。
On the other hand, in the reference example in which only Cr was vapor-deposited, even when the thickness of the vapor-deposited Cr coating was increased to 1.5 μm, the 5% red rust generation time was as short as 50 hours or less and the corrosion resistance was poor. Was there. Also, in a comparative example in which molten Al—Si alloy plating was performed after vapor deposition Cr coating,
When the thickness of the deposited Cr film was less than 0.03 μm, the Cr concentration in the second layer L 2 was insufficient, and sufficient corrosion resistance could not be obtained.

【0039】第2層L2 のCr濃度を確保することによ
って優れた耐食性が確保されることは、イオンビームエ
ッチングでCr被覆後の試験片を活性化した場合も同様
であった。更に、予め電気めっきによってCr被覆をめ
っき原板の表面に形成した後、図2及び図3に示した溶
融めっき設備の真空槽20に導入し、エッチング及び溶
融Al−Si合金めっきを施したものも、同様に第2層
2 のCr濃度が0.7重量%以上である限り、従来の
Al−Si合金めっき鋼板に比較して格段に優れた耐食
性を示す多層合金めっき鋼板であった。
The fact that the excellent corrosion resistance is ensured by ensuring the Cr concentration of the second layer L 2 was the same when the test piece coated with Cr by ion beam etching was activated. Further, after the Cr coating is formed on the surface of the plating original plate by electroplating in advance, the Cr coating is introduced into the vacuum tank 20 of the hot dip plating equipment shown in FIGS. 2 and 3 and subjected to etching and hot dipping Al-Si alloy plating. Similarly, as long as the Cr concentration of the second layer L 2 was 0.7% by weight or more, the multilayer alloy-plated steel sheet exhibited significantly better corrosion resistance than the conventional Al-Si alloy-plated steel sheet.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、下地鋼の上にAl−Si−Fe系の中間層を第1層
1 として、その上に耐食性に優れたAl−Cr−Si
−Fe系の第2層L2 及びAl−Si系の第3層L3
形成している。このような多層構造を持つため、たとえ
安価な普通鋼等のめっき原板を使用した場合にあって
も、耐食性,耐熱性に優れ自動車用排気系の部材,建築
用材料等として好適な材料が得られる。また、プラズマ
エッチング又はイオンビームエッチング及び溶融めっき
を行う真空中でCrの真空蒸着を併せて行うと、めっき
工程及びめっき設備自体も簡略化され、低コストで高耐
食性の製品が得られる。
As described above, in the present invention, the Al-Si-Fe-based intermediate layer is used as the first layer L 1 on the base steel, and the Al-Cr- which has excellent corrosion resistance is formed on the intermediate layer. Si
Forming a second layer L 2 and Al-Si-based third layer L 3 of -Fe system. Due to this multi-layered structure, even if an inexpensive plating base plate such as ordinary steel is used, it is possible to obtain a material that is excellent in corrosion resistance and heat resistance and is suitable as a material for automobile exhaust systems, building materials, etc. To be Further, when the vacuum deposition of Cr is also performed in a vacuum for performing plasma etching or ion beam etching and hot dip plating, the plating process and the plating equipment itself are simplified, and a low cost and highly corrosion resistant product is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明多層合金めっき鋼板の層構成を示す。FIG. 1 shows a layer structure of a multilayer alloy-plated steel sheet of the present invention.

【図2】 プラズマエッチングを組み込んだ溶融めっき
設備
[Fig. 2] Hot dip plating facility with plasma etching

【図3】 イオンビームエッチングを組み込んだ溶融め
っき設備
[Fig. 3] Hot dip plating facility with ion beam etching

【図4】 本発明実施例で得られた多層合金めっき鋼板
の耐食性を、参考例及び比較例と対比して表したグラフ
FIG. 4 is a graph showing the corrosion resistance of the multilayer alloy-plated steel sheets obtained in the examples of the present invention in comparison with reference examples and comparative examples.

【符号の説明】 10 めっき原板 20 真空槽 30
高周波加熱装置 40 Cr蒸着装置 50 プラズマエッチング装
置 60 溶融めっき装置 70 イオンビームエッチン
グ装置
[Explanation of reference numerals] 10 plating original plate 20 vacuum tank 30
High-frequency heating device 40 Cr vapor deposition device 50 Plasma etching device 60 Hot dip plating device 70 Ion beam etching device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地鋼の上にAl−Si−Fe系合金の
第1層,Al−Cr−Si−Fe系合金の第2層及びA
l−Si系合金の第3層が順次積層されていることを特
徴とする多層合金めっき鋼板。
1. A first layer of an Al--Si--Fe based alloy, a second layer of an Al--Cr--Si--Fe based alloy and A on a base steel.
A multi-layer alloy-plated steel sheet, wherein a third layer of an l-Si alloy is sequentially laminated.
【請求項2】 鋼板をCrめっきした後、真空雰囲気に
おいてプラズマエッチング又はイオンビームエッチング
でCrめっき層の表面を活性化し、次いで溶融Al−S
iめっき浴に浸漬することを特徴とする多層合金めっき
鋼板の製造方法。
2. A steel sheet is plated with Cr, the surface of the Cr plated layer is activated by plasma etching or ion beam etching in a vacuum atmosphere, and then molten Al—S.
A method for producing a multi-layer alloy-plated steel sheet, which comprises immersing in an i plating bath.
【請求項3】 請求項2記載のCrめっきが真空雰囲気
で行われ、且つ同じ真空雰囲気の下でプラズマエッチン
グ又はイオンビームエッチングが行われることを特徴と
する多層合金めっき鋼板の製造方法。
3. A method for producing a multilayer alloy-plated steel sheet, wherein the Cr plating according to claim 2 is performed in a vacuum atmosphere, and plasma etching or ion beam etching is performed in the same vacuum atmosphere.
【請求項4】 請求項2のCrめっき層は、電気めっき
又は真空蒸着によって形成されたものであることを特徴
とする多層合金めっき鋼板の製造方法。
4. The method for producing a multi-layer alloy plated steel sheet according to claim 2, wherein the Cr plating layer is formed by electroplating or vacuum deposition.
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