JPH06116748A

JPH06116748A - 耐食性に優れたＡｌ合金多層めっき金属材

Info

Publication number: JPH06116748A
Application number: JP27022692A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Hirayama; 克郎平山; Junichi Uchida; 淳一内田; Yasuhiro Yamamoto; 康博山本; Hirohisa Seto; 宏久瀬戸
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1994-04-26

Abstract

(57)【要約】【目的】 Al合金めっきのピンホール、ひび等のめっき
欠陥を軽減し、耐食性等の諸特性をさらに向上させる。【構成】基体金属表面の一部または全面に、組成およ
び／または合金成分の異なる複数のAl合金めっき層を有
する。各めっき層は、合計で 0.005〜10at％のCu、A
g、Fe、CoおよびNiから選ばれた少なくとも１種の元
素、合計で0.01〜20wt％のMg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、
In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、SbおよびBiから選ばれた
少なくとも１種の元素、合計で 0.005〜５wt％のTi、
Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、ＷおよびReから選ばれた
少なくとも１種の元素、１〜50wt％のMnの少なくとも
一つの群の合金元素を含有する。【効果】耐食性が向上する上、各層の合金元素を変化
させれば、めっき皮膜に他の種々の機能を付加すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Al合金多層めっき金属
材、特にAl−Mn合金あるいはAl−Mn系合金めっき層を多
層設けた鋼材、チタン材、アルミニウム材、ステンレス
鋼材、クロム鋼材などの金属材に関する。

【０００２】

【従来の技術】AlもしくはAl合金めっき金属材は、優れ
た耐食性、美麗さ、無毒性など、多くの利点を有してい
ることは良く知られている。これらのめっき金属材の製
造方法としては、水溶液からの電析が不可能であるとい
うことから、溶融金属浸漬法、真空蒸着法、有機溶媒浴
もしくは溶融塩電解浴による電気めっき法等が用いられ
る。

【０００３】近年に至り、真空蒸着法や溶融塩浴による
電気めっき法を用いて種々のAl合金めっき金属材を製造
する試みがなされている。例えば、発明者らは溶融塩浴
による電気めっき法を用いたAl−Mn合金めっきあるいは
Al−Mn−Ｘ合金めっきを提案してきた。

【０００４】しかしながら、これらの方法によるめっき
は一般に皮膜厚が薄く、めっき表面から基体に達するピ
ンホールやひび割れ等のめっき欠陥が無視できない。ま
た、Al合金めっきは一般に硬くて脆い金属間化合物を形
成する傾向があり、曲げ加工によってめっき表面にひび
等の欠陥を生じる。こうしためっき欠陥は、めっき材の
耐食性を著しく劣化させるものである。

【０００５】この問題を解決すべく発明者らはすでに、
Zn系めっきとAl系めっきを多層化することを提案した。
しかし、Zn系めっきの導入はAl系めっきの利点である耐
熱性や溶接性を損ねてしまう欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、Al−Mn系合金めっきをはじめとするAl系合金めっ
き金属材において、諸特性、特に耐食性に悪影響を及ぼ
すピンホール、ひび等のめっき欠陥を軽減し、耐食性等
の諸特性をさらに向上させることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】Al−Mn系合金などのAl合
金めっき金属材は、ピンホール、ひび等のめっき欠陥が
発生しやすく、耐食性などの諸特性に悪影響を及ぼして
いる。本発明者らは、このような問題点を解決するため
に検討を重ねた結果、Al合金めっきを金属材の上に多層
設けることにより、各めっき層でのピンホール、ひび等
のめっき欠陥が互いにカバーされ、耐食性等の諸特性が
より一層改善されることを知り、本発明に至った。

【０００８】ここに、本発明の要旨は、基体金属表面の
一部または全面に組成および／または合金成分の異なる
複数のAl合金めっき層を有し、各めっき層が下記〜
の少なくとも一つの群の合金元素を含有することを特徴
とする、耐食性に優れたAl合金多層めっき金属材にあ
る。合計で 0.005〜10at％のCu、Ag、Fe、CoおよびNiから
選ばれた少なくとも１種の元素、合計で0.01〜20wt％のMg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、In、
Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、SbおよびBiから選ばれた少な
くとも１種の元素、合計で 0.005〜５wt％のTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、C
r、Mo、ＷおよびReから選ばれた少なくとも１種の元
素、１〜50wt％のMn。

【０００９】本発明の好適態様にあっては、前記Al合金
めっき層の少なくとも１層、より好ましくは全層が、１
〜50wt％のMnを含有するAl−Mn系合金めっき層である。

【００１０】

【作用】本発明のAl合金多層めっき金属材の基体金属と
しては、鋼材、ステンレス鋼材、クロム鋼材等の鉄系金
属材、ならびにチタンおよびチタン合金材、アルミニウ
ムおよびアルミニウム合金材などの非鉄系金属材のいず
れの材料を用いてもよい。基体金属の形状に関しても、
板材、パネル材、棒材、管材、線材、もしくは種々の成
形もしくは鋳造材などいずれの形状であってもよい。

【００１１】基体金属は、その上に施すAl合金めっき皮
膜との密着性を高めるために、基体金属とAl合金皮膜の
双方に良好な密着性を示すZnやNiなどの金属の下地層を
基体金属上に形成するように予め下地処理してもよい。
このような下地層は、例えば、慣用のジンケート処理、
Niめっき処理、陽極溶解処理などにより形成することが
できる。

【００１２】本発明のめっき金属材は、基体金属表面の
一部または全面に、下記〜のうちの少なくとも一つ
の群の合金元素を含有するAl合金めっき層を２層以上有
している。このようにAl合金めっきを多層化することに
より、各めっき層にピンホール、ひび等のめっき欠陥が
あっても、皮膜の全厚みにおける欠陥とはならず、単層
のAl合金めっきと比べて耐食性等の諸特性が向上する。
さらに、各層の合金元素を変えることにより、他の様々
な機能をめっき皮膜に付与することもできる。例えば、
に示す元素を添加することにより摺動性、加工性が向
上し、に示す元素を添加することによりめっき皮膜が
卑になり犠牲防食性が向上し、に示す元素を添加する
ことによりめっき皮膜の融点が上昇しスポット溶接の連
続打点性が向上し、に示すMnを添加することによりめ
っき外観が向上する。

【００１３】合計で 0.005〜10at％のCu、Ag、Fe、Co
およびNiから選ばれた少なくとも１種の元素。

【００１４】合計で0.01〜20wt％のMg、Ca、Sr、Ba、
Zn、Cd、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、SbおよびBiから
選ばれた少なくとも１種の元素。

【００１５】合計で 0.005〜５wt％のTi、Zr、Hf、
Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、ＷおよびReから選ばれた少なくと
も１種の元素。

【００１６】１〜50wt％のMn。

【００１７】追加合金元素がCu、Ag、Fe、CoおよびNiか
ら選ばれた少なくとも１種の金属である場合、これらの
元素の合計含有量は 0.005〜10at％ (原子％) 、より好
ましくは 0.5〜７at％の範囲内がよい。0.005 at％未満
では、皮膜の硬度が無添加時と比べてさほど変わらず、
加工性もさほど向上しない。10at％を超えると耐食性が
悪くなる。

【００１８】追加合金元素がMg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、
In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、SbおよびBiから選ばれた
少なくとも１種の金属である場合、これらの元素の合計
含有量は0.01〜20wt％、より好ましくは 0.1〜５wt％の
範囲内がよい。0.01wt％未満では、皮膜の電位が無添加
時とさほど変わらず、犠牲防食性の向上が得られにく
い。20wt％を超えると、耐食性が悪くなる。

【００１９】追加合金元素がTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、
Cr、Mo、ＷおよびReから選ばれた少なくとも１種の金属
である場合、これらの元素の合計含有量は 0.005〜５wt
％、より好ましくは 0.5〜３wt％の範囲内がよい。0.00
5 wt％未満では、皮膜の融点が無添加時とほぼ同程度
で、溶接性の一層の向上は認められず、５wt％を超える
と耐食性が悪くなる。

【００２０】追加合金元素がMnである場合、これらの元
素の合計含有量は１〜50wt％、より好ましくは10〜40wt
％の範囲内がよい。１wt％未満では、めっき皮膜がパウ
ダー、デンドライト状になり、50wt％を超えると皮膜が
硬化し脆くなり、実用性を喪失させる。

【００２１】各Al合金めっき層は、上記〜のいずれ
か一つの群の合金元素のみを含有していてもよく、或い
は、例えばMnと〜のいずれか一つの群の合金元素と
いうように、２群以上の合金元素を含有していてもよ
い。好ましくは、少なくとも１層のAl合金めっき層、特
に最上層のAl合金めっき層がのMn１〜50wt％を含有す
る。より好ましくは、各Al合金めっき層がいずれも１〜
50wt％のMnを含有するAl−Mn系合金めっき層である。

【００２２】各Al合金めっき層の形成は、真空蒸着法、
有機溶媒浴もしくは溶融塩浴からの電気めっき法、スパ
ッタリング、溶射法など公知のいずれのAl合金めっき方
法を用いて行ってもよい。

【００２３】多層めっきの構成としては、組成 (合金元
素の含有量) および／または合金成分 (合金元素の種
類) が異なるAl合金めっき層が少なくとも２層存在すれ
ば、どのような構成であってもよい。例えば、各Al合金
めっき層の全てが他のめっき層と組成および／または合
金成分の点で異なる構成、或いは組成および合金成分が
同一の２層以上のAl合金めっき層の間に組成および／ま
たは合金成分が異なる別のAl合金めっき層が介在する構
成などが可能である。好ましくは、組成や合金組成が大
きく異なるよりも、各層間の組成差が20wt％程度の範囲
内である層構成がよい。

【００２４】このような層構成のAl合金多層めっきを得
るには、例えば、真空蒸着法では複数蒸着源を用いる方
法、溶融塩浴あるいは有機溶媒浴からの電気めっき法で
は電流密度あるいは浴組成を変化させる方法を利用する
ことができる。

【００２５】多層めっきの層数に関しては２層以上であ
るが、経済性を考慮すると20層以下が好ましい。通常は
10層以下で十分である。各Al合金めっき層の膜厚に関し
ては、製造のし易さを考えると、好ましくは0.01μｍ以
上である。多層めっきの全体の膜厚は30μｍ以下が好ま
しい。

【００２６】

【実施例】

(実施例１)基体金属である板厚0.8 mm×幅100 mm×長さ
100 mmの冷延鋼板に対し、塩化物溶融塩浴を用いた電気
めっき法により、下記に示すめっき条件で数回めっきを
施し、Al合金多層めっき鋼板サンプルを作成し、耐食
性、成型加工性、スポット溶接性、めっき外観の評価を
行った。結果を表１に示す。

【００２７】めっき条件浴組成 : AlCl₃-NaCl-KCl (AlCl₃ 62 mol%、NaCl 20 mo
l%、KCl 18mol%) 浴温度 : 200℃ 添加Ｘ : XCl_n 0.1〜6000 ppm 電流密度 :５〜70 A/dm² 液流速 : 0.3 m/sec耐食性耐食性は、めっき鋼板試験片に通常の条件で電着塗装を
施した後、クロスカットを入れ、複合腐食サイクル試験
(１サイクル: 40℃、５％塩水噴霧試験17時間→50℃乾
燥４時間→40℃、５％塩水中浸漬試験３時間) に60サイ
クルに供し、腐食後の最大腐食深さを次の５段階で評価
する。５: 0.1mm 未満、４: 0.1mm 以上0.3 mm未満、
３: 0.3 mm以上0.5 mm未満、Ni: 0.5 mm以上、１: 穴あ
き。

【００２８】成型加工性デュポン衝撃試験 (球頭径 1/2インチ、エネルギー 0.8
kgf-m) を行い、衝撃後の試験片の粘着テープ剥離試験
により、テープに付着した剥離片の状況から合金皮膜の
密着性を調べて、次の４段階に基準により成型加工性を
評価した。◎ :剥離なし、○ : パウダー状の微小剥離
があるが実用上問題なし、△ : 剥離小、× : 剥離
大。

【００２９】スポット溶接性同一のAl合金多層めっき金属材からなる２枚の試験片
を、Cu−Cr電極を備えたシングルスポット溶接機を用い
て、溶接電流：9000 A、通電時間：12サイクル、加圧
力：1960 N、溶接速度：１スポット／秒の条件で連続ス
ポット溶接した。スポット溶接性は、電極の消耗により
ナゲット形状が変形するまでの連続打点数により、次の
５段階で評価した。５: 打点数5000点以上、４: 打点数
5000点未満、3500点以上、３: 打点数3500点未満、2000
点以上、２: 打点数2000点未満、 500点以上、１: 打点
数500 点未満。

【００３０】めっき外観めっき外観については色調、光沢を目視観察により評価
した。

【００３１】(実施例２)実施例１に記載の塩化物溶融塩
浴と下記に示すAl−Mn合金めっき形成用の塩化物溶融塩
浴とを用いて、実施例１と同様の冷延鋼板に数回めっき
を施し、Al−Mn系合金層を少なくとも１層含む多層めっ
き鋼板を作成し、耐食性、成型加工性、スポット溶接
性、めっき外観の評価を同様に行った。結果を表２に示
す。

【００３２】めっき条件浴組成 : AlCl₃-NaCl-KCl (AlCl₃ 62 mol%、NaCl 20 mo
l%、KCl 18 mol%) 浴温度 : 200℃ 添加Ｘ : MnCl₂ 0.1 〜6000 ppm 電流密度 :５〜70 A/dm² 液流速 : 0.3 m/sec。

【００３３】

【発明の効果】表１、表２に示した実施例の結果から明
らかなように、Al合金を多層積層させた本発明のめっき
金属材は、優れた耐食性、成型加工性、スポット溶接
性、めっき外観を有する。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀬戸宏久大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体金属表面の一部または全面に組成お
よび／または合金成分の異なる複数のAl合金めっき層を
有し、各めっき層が下記〜の少なくとも一つの群の
合金元素を含有することを特徴とする、耐食性に優れた
Al合金多層めっき金属材。合計で 0.005〜10at％のCu、Ag、Fe、CoおよびNiから
選ばれた少なくとも１種の元素、合計で0.01〜20wt％のMg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、In、
Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、SbおよびBiから選ばれた少な
くとも１種の元素、合計で 0.005〜５wt％のTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、C
r、Mo、ＷおよびReから選ばれた少なくとも１種の元
素、１〜50wt％のMn。
【請求項２】前記複数のAl合金めっき層の全層が１〜
50wt％のMnを含有する、請求項１記載のAl合金多層めっ
き金属材。