JPH0621341B2 - アルミニウムメツキ部品の熱処理方法 - Google Patents
アルミニウムメツキ部品の熱処理方法Info
- Publication number
- JPH0621341B2 JPH0621341B2 JP15025486A JP15025486A JPH0621341B2 JP H0621341 B2 JPH0621341 B2 JP H0621341B2 JP 15025486 A JP15025486 A JP 15025486A JP 15025486 A JP15025486 A JP 15025486A JP H0621341 B2 JPH0621341 B2 JP H0621341B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- plated
- gas
- plating layer
- steel
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アルミニウムメッキ部品の熱処理方法に関
し、特に、鋼材の表面にアルミニウムメッキ層を形成し
た、成形部品の耐腐食性を向上させるのに好適な、アル
ミニウムメッキ部品の熱処理方法の改良にかかるもので
ある。
し、特に、鋼材の表面にアルミニウムメッキ層を形成し
た、成形部品の耐腐食性を向上させるのに好適な、アル
ミニウムメッキ部品の熱処理方法の改良にかかるもので
ある。
従来、表面にアルミニウムメッキ層を形成した鋼材を成
形加工して製造した部品（以下、鋼製Ａｌメッキ部品と
称する）は、強度の成形加工を受けた部位に、Ａｌメッ
キ層の欠陥（例えば、亀裂あるいは空孔等）を生じてい
た。
形加工して製造した部品（以下、鋼製Ａｌメッキ部品と
称する）は、強度の成形加工を受けた部位に、Ａｌメッ
キ層の欠陥（例えば、亀裂あるいは空孔等）を生じてい
た。
そして、従来の鋼製Ａｌメッキ部品は、このようなＡｌ
メッキ層の欠陥を有したまま使用されていた。
メッキ層の欠陥を有したまま使用されていた。
この理由は、鋼製Ａｌメッキ部品は本来、熱処理に適さ
ないものとされてきたためである。
ないものとされてきたためである。
すなわち、例えば、Ａｌメッキ鋼板は大気中で５５０℃
以上に加熱すると、Ａｌメッキ層が剥離し易くなり、特
に成形加工部は７００℃以上に加熱すると、確実にＡｌ
メッキ層が剥離するためである。
以上に加熱すると、Ａｌメッキ層が剥離し易くなり、特
に成形加工部は７００℃以上に加熱すると、確実にＡｌ
メッキ層が剥離するためである。
このため、Ａｌメッキ鋼板の熱処理自体、無意味とさ
れ、具体的な検討結果が文献等に発表されたことはなか
った。
れ、具体的な検討結果が文献等に発表されたことはなか
った。
また、引張歪が１０％を超えるとＡｌメッキ層に亀裂を
生じ、９０゜突曲げ試験において、その突曲げ半径を
Ｒ：板厚をｔとすると、Ｒ／ｔ＝７以下でＡｌメッキ層
に亀裂を生じていた。
生じ、９０゜突曲げ試験において、その突曲げ半径を
Ｒ：板厚をｔとすると、Ｒ／ｔ＝７以下でＡｌメッキ層
に亀裂を生じていた。
このため、強度の成形加工を施せば、Ａｌメッキ層に欠
陥が生じるのは、避けられないとされてきた。
陥が生じるのは、避けられないとされてきた。
しかしながら、従来の鋼製Ａｌメッキ部品は、Ａｌメッ
キ層に欠陥を有したまま使用されていたため、欠陥部分
から高温酸化および湿式腐食されるという問題があっ
た。
キ層に欠陥を有したまま使用されていたため、欠陥部分
から高温酸化および湿式腐食されるという問題があっ
た。
このため、Ａｌメッキ本来の防食性能が発揮されず、部
品自体が早期に腐食・劣化するという問題があった。
品自体が早期に腐食・劣化するという問題があった。
従って、本発明の目的は、Ａｌメッキ層に生じた欠陥を
なくすことにより、成形加工により製造されたＡｌメッ
キ部品の、耐ピッチ性および耐腐食性を向上させること
にある。
なくすことにより、成形加工により製造されたＡｌメッ
キ部品の、耐ピッチ性および耐腐食性を向上させること
にある。
このため、本発明にかかるアルミニウムメッキ部品の熱
処理方法は、Ａｌメッキ層に生じた欠陥を、Ａｌメッキ
層と母材間の相互の熱拡散によりなくすことを特徴とす
るものである。
処理方法は、Ａｌメッキ層に生じた欠陥を、Ａｌメッキ
層と母材間の相互の熱拡散によりなくすことを特徴とす
るものである。
具体的には、表面にアルミニウムメッキ層を形成した鋼
材を部品形状に成形加工した後、還元性ガス中において
高温加熱することにより、前記アルミニウムメッキ層と
前記鋼材を相互に熱拡散させるようにしたものである。
材を部品形状に成形加工した後、還元性ガス中において
高温加熱することにより、前記アルミニウムメッキ層と
前記鋼材を相互に熱拡散させるようにしたものである。
ここにおいて、還元性ガスはＡｌメッキ層の欠陥部に存
在するＦｅの酸化物や酸化被膜を、Ｆｅに還元する作用
を有することが必要である。
在するＦｅの酸化物や酸化被膜を、Ｆｅに還元する作用
を有することが必要である。
このような還元性ガスとしては、ＡＸガス（アンモニア
分解ガス）と水素ガスが適している。
分解ガス）と水素ガスが適している。
また、高温加熱する温度は、母材である鋼材と表面のＡ
ｌメッキ層が相互拡散する４００〜８００℃が適してい
る。
ｌメッキ層が相互拡散する４００〜８００℃が適してい
る。
上記の構成にかかる本発明の作用を説明すると、鋼製Ａ
ｌメッキ部品を還元性ガス中において高温加熱するとに
より、Ａｌメッキ層は鋼材と反応してＡｌ−Ｆｅ系の合
金層に変化する。
ｌメッキ部品を還元性ガス中において高温加熱するとに
より、Ａｌメッキ層は鋼材と反応してＡｌ−Ｆｅ系の合
金層に変化する。
特に、５５０℃以上の加熱処理を施せば、鋼製Ａｌメッ
キ部品は、融点が約１３００℃、硬度がＨｖ３００〜１
０００となり、耐ピッチ性が向上する。因に、Ａｌメッ
キ層の硬度はＨｖ５０〜１００である。
キ部品は、融点が約１３００℃、硬度がＨｖ３００〜１
０００となり、耐ピッチ性が向上する。因に、Ａｌメッ
キ層の硬度はＨｖ５０〜１００である。
また、Ａｌ−Ｆｅ系の合金層の表面には、１００Å程度
の酸化アルミニウム（以下、Ａｌ２Ｏ３と称する）被膜
ができ、耐腐食性が向上する。
の酸化アルミニウム（以下、Ａｌ２Ｏ３と称する）被膜
ができ、耐腐食性が向上する。
これは、ＡＸガスあるいはＨ２ガス中加熱において、Ｆ
ｅの酸化物はＦｅに還元される。
ｅの酸化物はＦｅに還元される。
しかしながら、Ａｌは酸素と結合し易く、ＡＸガスある
いはＨ２ガス中のＨ２Ｏ（含有水蒸気）から酸素を奪い
取り、表面にＡｌ２Ｏ３被膜を形成するためである。
いはＨ２ガス中のＨ２Ｏ（含有水蒸気）から酸素を奪い
取り、表面にＡｌ２Ｏ３被膜を形成するためである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明にかかるアルミニウムメッキ部品の熱処
理方法によって、熱処理した鋼製Ａｌメッキ部品である
フロントエキゾーストパイプの概略構成を示す正面図、
第２図は第１図のＡ部を拡大して示す断面図、第３図は
熱処理する前の鋼製Ａｌメッキ部品の、第２図に対応す
る部分の概略構成を示す断面図、第４図は熱処理条件を
示すグラフである。
理方法によって、熱処理した鋼製Ａｌメッキ部品である
フロントエキゾーストパイプの概略構成を示す正面図、
第２図は第１図のＡ部を拡大して示す断面図、第３図は
熱処理する前の鋼製Ａｌメッキ部品の、第２図に対応す
る部分の概略構成を示す断面図、第４図は熱処理条件を
示すグラフである。
まず、電気抵抗溶接鋼管を素材として、６０゜曲げ加工
を施した４気筒エンジンのフロントエキゾーストパイプ
２を準備する。
を施した４気筒エンジンのフロントエキゾーストパイプ
２を準備する。
このパイプ２は、第３図に示すように母材鋼２２とＡｌ
メッキ層２４から形成され、Ａｌメッキ層２４には空孔
２４２および亀裂２４４が存在した。
メッキ層２４から形成され、Ａｌメッキ層２４には空孔
２４２および亀裂２４４が存在した。
フロントエキゾーストパイプ（以下、パイプと称する）
２の諸元は、外径φ＝４２．７mm，肉厚ｔ＝１．６mm，
Ａｌメッキ付着量（両面）；８０ｇ／m2（厚さ２９
μ），曲げにより最も伸びた部分のＭａｘ加工歪３０％
以上である。
２の諸元は、外径φ＝４２．７mm，肉厚ｔ＝１．６mm，
Ａｌメッキ付着量（両面）；８０ｇ／m2（厚さ２９
μ），曲げにより最も伸びた部分のＭａｘ加工歪３０％
以上である。
このパイプ２を、ＡＸガス炉（露点；−４０℃）中で熱
処理した。
処理した。
熱処理温度の条件は、第４図に示すように６００℃に昇
温させて３０分保持し、その後さらに８００℃まで昇温
させて３０分保持した後、還元雰囲気中で冷却した。
温させて３０分保持し、その後さらに８００℃まで昇温
させて３０分保持した後、還元雰囲気中で冷却した。
この結果、最表面にはＡｌ２Ｏ３被覆２８が形成され、
その下層にはＡｌ−Ｆｅ合金層２６が形成されるととも
に、空孔２４２、亀裂２４４等の欠陥がなくなった。
その下層にはＡｌ−Ｆｅ合金層２６が形成されるととも
に、空孔２４２、亀裂２４４等の欠陥がなくなった。
なお、熱処理後のＡｌメッキ層の硬度はＨｖ３００、Ａ
ｌメッキ層の厚さは６０μ、Ａｌ２Ｏ３被膜の厚さは１
００Åであった。
ｌメッキ層の厚さは６０μ、Ａｌ２Ｏ３被膜の厚さは１
００Åであった。
このようにして、本発明材を製造した。
（比較例） 本発明材の耐ピッチ性と耐腐食性を評価するために、熱
処理を行わない比較材を製造した。
処理を行わない比較材を製造した。
この比較材には、パイプ２の曲げ加工部のＡｌメッキ層
２４に、空孔等の欠陥が８個／cm2程度生じていた。
２４に、空孔等の欠陥が８個／cm2程度生じていた。
以下、本発明材と比較材の各供試材における、耐ピッチ
性および耐腐食性を比較評価した結果について説明す
る。
性および耐腐食性を比較評価した結果について説明す
る。
上記の各供試材を使用してベンチ高速耐久試験を実施し
た。なお、試験条件は、温度７００℃で２００ｈｒとし
た。
た。なお、試験条件は、温度７００℃で２００ｈｒとし
た。
この結果、比較材の曲げ加工部付近は、巾３０mm、長さ
５０mmの範囲でＡｌメッキ層２４が剥離し、母材鋼２２
が著しく酸化していた。
５０mmの範囲でＡｌメッキ層２４が剥離し、母材鋼２２
が著しく酸化していた。
また、そのとき、パイプ２の肉厚は０．２mm減少してい
た。すなわち、Ａｌメッキ層２４の剥離が防止できなか
った。
た。すなわち、Ａｌメッキ層２４の剥離が防止できなか
った。
一方、本発明材ではＡｌメッキ層２４の剥離および母材
鋼２２の酸化は、全く見られなかった。
鋼２２の酸化は、全く見られなかった。
次に、熱処理条件について検討した結果について説明す
る。
る。
すなわち、雰囲気ガスの種類を変えて熱処理を行った場
合の、Ａｌメッキ層の剥離等の有無を比較評価した結果
について説明する。
合の、Ａｌメッキ層の剥離等の有無を比較評価した結果
について説明する。
この結果を第１表に示した。
なお、Ｒｘガスとは浸炭雰囲気ガスのことであり、具体
的には、ブタンあるいはプロパンの分解ガスいう。そし
て、ガス雰囲気条件はカーボンポテンシャル０．８％で
ある。
的には、ブタンあるいはプロパンの分解ガスいう。そし
て、ガス雰囲気条件はカーボンポテンシャル０．８％で
ある。
また、ＡＸガスとＨ２ガスの混合ガスの比率は流量比率
を示すものである。
を示すものである。
第１表から明らかなように、ＡＸガス、Ｈ２ガスおよび
両者の混合ガスのいずれも、良好な結果である。
両者の混合ガスのいずれも、良好な結果である。
次に、熱処理温度について検討した結果について説明す
る。
る。
ＡＸガス単独、あるいはＡＸガスとＨ２ガスの混合ガス
を使用する場合は、ガス雰囲気の安定性を重視する観点
から７００〜８００℃が好ましい。
を使用する場合は、ガス雰囲気の安定性を重視する観点
から７００〜８００℃が好ましい。
また、Ｈ２ガス単独の場合は、防爆装置を付加したＨ２
ガスの管理法を使用することを条件に、４００〜８００
℃での熱処理が可能である。
ガスの管理法を使用することを条件に、４００〜８００
℃での熱処理が可能である。
なお、熱処理温度の上限は、ＡｌとＦｅ相互の拡散速度
が８００℃を超えると著しく大となるため、８００℃と
する。
が８００℃を超えると著しく大となるため、８００℃と
する。
また、熱処理時間については、その長短による設備稼動
の経済性を考慮することが重要である。このため、メッ
キ層の厚さを１００μ程度に管理すると仮定して、８０
０℃×１．５ｈｒが最適である。
の経済性を考慮することが重要である。このため、メッ
キ層の厚さを１００μ程度に管理すると仮定して、８０
０℃×１．５ｈｒが最適である。
以上、本発明の特定の実施例について説明したがこれに
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範
囲内で当業者が実施可能な種々の別な態様が考えられ
る。
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範
囲内で当業者が実施可能な種々の別な態様が考えられ
る。
例えば、上記の実施例においてはフロントエキゾースト
パイプの曲げ加工部分を対象としたが、フロントエキゾ
ーストパイプでなくても同様な部品であれば適用が可能
である。
パイプの曲げ加工部分を対象としたが、フロントエキゾ
ーストパイプでなくても同様な部品であれば適用が可能
である。
以上説明したように、本発明にかかるアルミニウムメッ
キ部品の熱処理方法は、Ａｌメッキ層に生じた欠陥を、
Ａｌメッキ層と母材間の相互の熱拡散によりなくすよう
にしたため、成形加工により製造されたＡｌメッキ部品
の耐ピッチ性を向上させることができる。
キ部品の熱処理方法は、Ａｌメッキ層に生じた欠陥を、
Ａｌメッキ層と母材間の相互の熱拡散によりなくすよう
にしたため、成形加工により製造されたＡｌメッキ部品
の耐ピッチ性を向上させることができる。
また、Ａｌメッキ部品の表面にはコランダム状のＡｌ２
Ｏ３被膜が形成されるため、耐腐食性を著しく向上させ
ることができる。
Ｏ３被膜が形成されるため、耐腐食性を著しく向上させ
ることができる。
因に、一般の鋼製Ａｌメッキ部品を５０％の塩酸に浸漬
すれば、数分間でＡｌメッキ層が溶失し母材鋼の腐食が
始まるが、本発明にかかる熱処理を施した鋼製Ａｌメッ
キ部品では、３ｈｒ浸漬した後もＡｌメッキ層の腐食は
全くなかった。
すれば、数分間でＡｌメッキ層が溶失し母材鋼の腐食が
始まるが、本発明にかかる熱処理を施した鋼製Ａｌメッ
キ部品では、３ｈｒ浸漬した後もＡｌメッキ層の腐食は
全くなかった。
さらに、Ａｌメッキ層はＡｌ−Ｆｅ合金のα層となり、
その硬度もＨｖ３００程度となり耐ピッチ性を向上する
ことができるというすぐれた効果を奏する。
その硬度もＨｖ３００程度となり耐ピッチ性を向上する
ことができるというすぐれた効果を奏する。
第１図は本発明にかかるアルミニウムメッキ部品の熱処
理方法によって、熱処理した鋼製Ａｌメッキ部品である
フロントエキゾーストパイプの概略構成を示す正面図、
第２図は第１図のＡ部を拡大して示す断面図、第３図は
熱処理する前の鋼製Ａｌメッキ部品の、第２図に対応す
る部分の概略構成を示す断面図、第４図は熱処理条件を
示すグラフである。 ２２……鋼材（母材鋼） ２４……アルミニウムメッキ層（Ａｌメッキ層）
理方法によって、熱処理した鋼製Ａｌメッキ部品である
フロントエキゾーストパイプの概略構成を示す正面図、
第２図は第１図のＡ部を拡大して示す断面図、第３図は
熱処理する前の鋼製Ａｌメッキ部品の、第２図に対応す
る部分の概略構成を示す断面図、第４図は熱処理条件を
示すグラフである。 ２２……鋼材（母材鋼） ２４……アルミニウムメッキ層（Ａｌメッキ層）
Claims (1)
- 【請求項１】表面にアルミニウムメッキ層を形成した鋼
材を部品形状に成形加工した後、還元性ガス中において
高温加熱することにより、前記アルミニウムメッキ層と
前記鋼材を相互に熱拡散させることを特徴とするアルミ
ニウムメッキ部品の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15025486A JPH0621341B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | アルミニウムメツキ部品の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15025486A JPH0621341B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | アルミニウムメツキ部品の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS637359A JPS637359A (ja) | 1988-01-13 |
| JPH0621341B2 true JPH0621341B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=15492922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15025486A Expired - Lifetime JPH0621341B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | アルミニウムメツキ部品の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621341B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2729942C (en) * | 2008-07-11 | 2013-08-06 | Nippon Steel Corporation | Aluminum plated steel sheet for rapid heating hot-stamping, production method of the same and rapid heating hot-stamping method by using this steel sheet |
-
1986
- 1986-06-26 JP JP15025486A patent/JPH0621341B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS637359A (ja) | 1988-01-13 |
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