JPH06220613A - 複合Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
複合Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板及びその製造方法Info
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- JPH06220613A JPH06220613A JP3287093A JP3287093A JPH06220613A JP H06220613 A JPH06220613 A JP H06220613A JP 3287093 A JP3287093 A JP 3287093A JP 3287093 A JP3287093 A JP 3287093A JP H06220613 A JPH06220613 A JP H06220613A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐食性に優れた３層構造のめっき層を形成す
ることにより、耐食性が格段に優れた複合Ａｌ合金めっ
き鋼板を得る。 【構成】 下地鋼Ｓの上に、Ｔｉ系の第１層Ｌ1 ，Ｔｉ
−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の
第３層Ｌ3 が順次形成されている。第１層Ｌ1 は、たと
えば真空蒸着によって形成される。Ｔｉ蒸着後、溶融Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき浴にめっき原板を導入することによ
り、第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 が形成される。 【効果】 第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 がＴｉを含有して
おり、第１層Ｌ1 がＴｉ層であるので、従来の溶融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。
ることにより、耐食性が格段に優れた複合Ａｌ合金めっ
き鋼板を得る。 【構成】 下地鋼Ｓの上に、Ｔｉ系の第１層Ｌ1 ，Ｔｉ
−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の
第３層Ｌ3 が順次形成されている。第１層Ｌ1 は、たと
えば真空蒸着によって形成される。Ｔｉ蒸着後、溶融Ａ
ｌ−Ｓｉ合金めっき浴にめっき原板を導入することによ
り、第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 が形成される。 【効果】 第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 がＴｉを含有して
おり、第１層Ｌ1 がＴｉ層であるので、従来の溶融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。
Description
【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Ａｌ−Ｓｉ系合金めっき鋼板及びその製造方法に関
する。
多層Ａｌ−Ｓｉ系合金めっき鋼板及びその製造方法に関
する。
【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。Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系
の中間層を介して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。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Ｃｒを含有するＡｌ−Ｓｉ
合金めっき鋼板が特開平２−８８７５４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。
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。Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系
の中間層を介して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。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Ｃｒを含有するＡｌ−Ｓｉ
合金めっき鋼板が特開平２−８８７５４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。
【０００３】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。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Ｆｅ系合金を電気めっきした
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Ａｌ−Ｓｉ合金めっき層を
形成している。また、特開昭６３−１７６４８２号公報
では、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，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。
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。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Ｆｅ系合金を電気めっきした
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Ａｌ−Ｓｉ合金めっき層を
形成している。また、特開昭６３−１７６４８２号公報
では、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，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。
【０００４】
【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。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−Ｓ
ｉ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、めっき浴ポットが溶融Ａ
ｌ−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。
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。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−Ｓ
ｉ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、めっき浴ポットが溶融Ａ
ｌ−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。
【０００５】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。他方、酸化され易
く且つ容易に酸化膜を表面に形成するＴｉ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Ｔｉ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。
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。他方、酸化され易
く且つ容易に酸化膜を表面に形成するＴｉ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Ｔｉ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。
【０００６】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系合金等の
プレめっきは、酸化皮膜の除去が困難なため、良好な密
着性でＴｉ表面上に形成することができない。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、Ａｌ−Ｓｉ合金めっき層をＴｉを含有する特定され
た積層構造にすることにより、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。
２号公報で紹介されているようなＦｅ，Ｆｅ系合金等の
プレめっきは、酸化皮膜の除去が困難なため、良好な密
着性でＴｉ表面上に形成することができない。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、Ａｌ−Ｓｉ合金めっき層をＴｉを含有する特定され
た積層構造にすることにより、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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の複合Ａｌ合金め
っき鋼板は、その目的を達成するため、Ｔｉ系の第１
層、Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ
系の第３層が下地鋼の表面に順次積層されていることを
特徴とする。この複合Ａｌ合金めっき鋼板は、Ｔｉ被覆
層を形成しためっき原板である鋼板に真空中でプラズマ
又はイオンビームによるスパッタエッチングを施し、或
いはスパッタエッチングによって表面活性化した鋼板に
Ｔｉ被覆を施した後、鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
浴に浸漬することにより製造される。
っき鋼板は、その目的を達成するため、Ｔｉ系の第１
層、Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ
系の第３層が下地鋼の表面に順次積層されていることを
特徴とする。この複合Ａｌ合金めっき鋼板は、Ｔｉ被覆
層を形成しためっき原板である鋼板に真空中でプラズマ
又はイオンビームによるスパッタエッチングを施し、或
いはスパッタエッチングによって表面活性化した鋼板に
Ｔｉ被覆を施した後、鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
浴に浸漬することにより製造される。
【０００８】Ｔｉ被覆層は、たとえば真空蒸着で形成さ
れ、０．０５μｍ以上の厚さを持つことが好ましい。真
空蒸着でＴｉ被覆層を形成するとき、同一真空雰囲気下
で鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴に浸漬する方式を
採用することもできる。溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴と
しては、１〜１３重量％のＳｉを含有するものが使用さ
れる。また、Ｔｉ蒸着装置５０としては、たとえば溶接
学会誌第１５巻（１９８５）第３５２頁に紹介されてい
る固体陰極放電方式のアーク蒸着法によるものが採用さ
れる。本発明に従った複合Ａｌ−Ｓｉ系合金めっき鋼板
は、図１に示すように、Ｔｉ系の第１層Ｌ1 ，Ｔｉ−Ｓ
ｉ−Ａｌ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３
層Ｌ3 からなる複層構造のめっき層Ｌが下地鋼Ｓの表面
に形成されている。
れ、０．０５μｍ以上の厚さを持つことが好ましい。真
空蒸着でＴｉ被覆層を形成するとき、同一真空雰囲気下
で鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴に浸漬する方式を
採用することもできる。溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴と
しては、１〜１３重量％のＳｉを含有するものが使用さ
れる。また、Ｔｉ蒸着装置５０としては、たとえば溶接
学会誌第１５巻（１９８５）第３５２頁に紹介されてい
る固体陰極放電方式のアーク蒸着法によるものが採用さ
れる。本発明に従った複合Ａｌ−Ｓｉ系合金めっき鋼板
は、図１に示すように、Ｔｉ系の第１層Ｌ1 ，Ｔｉ−Ｓ
ｉ−Ａｌ系の第２層Ｌ2 及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３
層Ｌ3 からなる複層構造のめっき層Ｌが下地鋼Ｓの表面
に形成されている。
【０００９】下地鋼Ｓとなるめっき原板としては、その
材質に特段の制約を受けるものではないが、めっき鋼板
の製品価格を低く抑える上から普通鋼が使用される。し
かし、下地鋼自体に耐食性を持たせるため、低合金鋼，
ステンレス鋼等の使用も可能である。第２層Ｌ2 及び第
３層Ｌ3 の元素濃度は、特に限定されるものではない。
しかし、各層の組合せにより耐食性を効果的に向上させ
るため、第２層Ｌ2 をＴｉ：２０〜７０重量％，Ｓｉ：
２０〜７０重量％及び残部Ａｌの組成とし、第３層Ｌ3
をＳｉ：６〜１１重量％，Ｔｉ：０．０１〜１．０重量
％及び残部Ａｌの組成とすることが好ましい。第２層Ｌ
2 は、第１層Ｌ1 と共に耐食性を高くするため、Ｔｉを
２０〜７０重量％含有し、Ｆｅ含有量を１０重量％以下
にすることが好ましい。しかし、第２層Ｌ2 が厚く成長
することは曲げ加工時に割れが大きくなる欠点を招くの
で、第２層Ｌ2 の成長を抑制するためＳｉ：２０〜７０
重量％を含有させることが好ましい。
材質に特段の制約を受けるものではないが、めっき鋼板
の製品価格を低く抑える上から普通鋼が使用される。し
かし、下地鋼自体に耐食性を持たせるため、低合金鋼，
ステンレス鋼等の使用も可能である。第２層Ｌ2 及び第
３層Ｌ3 の元素濃度は、特に限定されるものではない。
しかし、各層の組合せにより耐食性を効果的に向上させ
るため、第２層Ｌ2 をＴｉ：２０〜７０重量％，Ｓｉ：
２０〜７０重量％及び残部Ａｌの組成とし、第３層Ｌ3
をＳｉ：６〜１１重量％，Ｔｉ：０．０１〜１．０重量
％及び残部Ａｌの組成とすることが好ましい。第２層Ｌ
2 は、第１層Ｌ1 と共に耐食性を高くするため、Ｔｉを
２０〜７０重量％含有し、Ｆｅ含有量を１０重量％以下
にすることが好ましい。しかし、第２層Ｌ2 が厚く成長
することは曲げ加工時に割れが大きくなる欠点を招くの
で、第２層Ｌ2 の成長を抑制するためＳｉ：２０〜７０
重量％を含有させることが好ましい。
【００１０】第３層Ｌ3 は、耐食性に優れていると共
に、延性に富む。そして、硬く脆い第１層Ｌ1 及び第２
層Ｌ2 が曲げ加工時に割れたとき、第３層Ｌ3 が延びて
割れを塞ぎ、下地鋼の露出が防止される。第３層Ｌ3 に
Ｔｉを０．０１〜１．０重量％含有させると、延性を損
なわずに耐食性を高くすることができる。また、めっき
後の表面の凹凸を少なくし、表面外観を良好にするた
め、６〜１１重量％のＳｉを第３層Ｌ3 に含有させるこ
とが有効である。めっき浴には、鋼板成分やめっき浴ポ
ット材成分であるＦｅ，Ｃｒ等が不可避的に混入する。
そのため、めっき層の第２層Ｌ2 ，第３層Ｌ3 にも不純
物が混入するが、層Ｌ2 及びＬ3 に含有されているＴｉ
のため、不純物混入に起因した耐食性の劣化は生じな
い。
に、延性に富む。そして、硬く脆い第１層Ｌ1 及び第２
層Ｌ2 が曲げ加工時に割れたとき、第３層Ｌ3 が延びて
割れを塞ぎ、下地鋼の露出が防止される。第３層Ｌ3 に
Ｔｉを０．０１〜１．０重量％含有させると、延性を損
なわずに耐食性を高くすることができる。また、めっき
後の表面の凹凸を少なくし、表面外観を良好にするた
め、６〜１１重量％のＳｉを第３層Ｌ3 に含有させるこ
とが有効である。めっき浴には、鋼板成分やめっき浴ポ
ット材成分であるＦｅ，Ｃｒ等が不可避的に混入する。
そのため、めっき層の第２層Ｌ2 ，第３層Ｌ3 にも不純
物が混入するが、層Ｌ2 及びＬ3 に含有されているＴｉ
のため、不純物混入に起因した耐食性の劣化は生じな
い。
【００１１】この複合Ａｌ合金めっき鋼板は、めっき原
板にＴｉ被覆を形成した後、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
浴にめっき原板を浸漬することによって製造される。溶
融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴の組成及び温度は、特に制約
されるものでない。しかし、めっき浴ポットの寿命延長
を図り、且つ良好な表面外観を持つめっき鋼板を製造す
る上から、Ｓｉ濃度を１〜１３重量％の範囲、めっき浴
温度を６８０℃以下に維持することが好ましい。溶融Ａ
ｌ−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。
板にＴｉ被覆を形成した後、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
浴にめっき原板を浸漬することによって製造される。溶
融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴の組成及び温度は、特に制約
されるものでない。しかし、めっき浴ポットの寿命延長
を図り、且つ良好な表面外観を持つめっき鋼板を製造す
る上から、Ｓｉ濃度を１〜１３重量％の範囲、めっき浴
温度を６８０℃以下に維持することが好ましい。溶融Ａ
ｌ−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。
【００１２】Ｔｉ被覆には、たとえば真空蒸着が採用さ
れ、高純度のＴｉ被覆層が安価に高い生産性で形成され
る。Ｔｉ被覆層は、第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 に対する
Ｔｉ供給源として働き、厚みが０．０５μｍ以上であれ
ば複層構造のめっき層Ｌの腐食抑制作用を大幅に向上さ
せる。めっき原板である鋼板の表面にＴｉ被覆層を形成
した後、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第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 を形
成する。或いは、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た後、Ｔｉ被覆層を形成
し、溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に鋼板を導入することによ
り、第２層Ｌ2及び第３層Ｌ3 を形成する。
れ、高純度のＴｉ被覆層が安価に高い生産性で形成され
る。Ｔｉ被覆層は、第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 に対する
Ｔｉ供給源として働き、厚みが０．０５μｍ以上であれ
ば複層構造のめっき層Ｌの腐食抑制作用を大幅に向上さ
せる。めっき原板である鋼板の表面にＴｉ被覆層を形成
した後、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第２層Ｌ2 及び第３層Ｌ3 を形
成する。或いは、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た後、Ｔｉ被覆層を形成
し、溶融Ａｌ−Ｓｉめっき浴に鋼板を導入することによ
り、第２層Ｌ2及び第３層Ｌ3 を形成する。
【００１３】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。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しためっき原板にＴｉを蒸着する
とき、より密着性の良好なＴｉ被覆層が得られる。ま
た、同一の真空系でＴｉ蒸着及び溶融めっきを連続して
行うことができるため、安価にめっき鋼板を製造するこ
とができる。なお、真空雰囲気下の処理においては、酸
洗等によって表面を清浄にしためっき原板を真空中で６
００℃以上に加熱するとき、蒸着Ｔｉの密着性がよくな
る。そのため、プラズマエッチング，イオンビームエッ
チング等を省略することも可能である。
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。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しためっき原板にＴｉを蒸着する
とき、より密着性の良好なＴｉ被覆層が得られる。ま
た、同一の真空系でＴｉ蒸着及び溶融めっきを連続して
行うことができるため、安価にめっき鋼板を製造するこ
とができる。なお、真空雰囲気下の処理においては、酸
洗等によって表面を清浄にしためっき原板を真空中で６
００℃以上に加熱するとき、蒸着Ｔｉの密着性がよくな
る。そのため、プラズマエッチング，イオンビームエッ
チング等を省略することも可能である。
【００１４】
【作 用】第２層Ｌ2 は、比較的多量のＴｉを含有して
いることから、耐食性に優れている。しかも、第１層Ｌ
1 は、下地鋼ＳからＦｅがめっき層に拡散することを抑
えている。これにより、優れた耐食性を示すめっき鋼板
となる。これに比較して、通常の溶融Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板では、第２層Ｌ2 及びＴｉを含有する第３層Ｌ
3 がないため、下地鋼に対する防食を表層部のＡｌ−Ｓ
ｉ層のみに依存し、耐食性が不十分である。第１層Ｌ1
〜第３層Ｌ3 の複合作用によって、普通鋼等をめっき原
板として使用した場合にあっても、非常に安価で耐食性
に優れためっき鋼板を得ることができる。また、低合金
鋼，ステンレス鋼等をめっき原板として使用するとき、
めっき層Ｌの防食作用及び下地鋼Ｓの防食作用が相互に
補完しあって、高Ｃｒ高Ｎｉステンレス鋼を凌駕する耐
食性を示す材料となる。
いることから、耐食性に優れている。しかも、第１層Ｌ
1 は、下地鋼ＳからＦｅがめっき層に拡散することを抑
えている。これにより、優れた耐食性を示すめっき鋼板
となる。これに比較して、通常の溶融Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき鋼板では、第２層Ｌ2 及びＴｉを含有する第３層Ｌ
3 がないため、下地鋼に対する防食を表層部のＡｌ−Ｓ
ｉ層のみに依存し、耐食性が不十分である。第１層Ｌ1
〜第３層Ｌ3 の複合作用によって、普通鋼等をめっき原
板として使用した場合にあっても、非常に安価で耐食性
に優れためっき鋼板を得ることができる。また、低合金
鋼，ステンレス鋼等をめっき原板として使用するとき、
めっき層Ｌの防食作用及び下地鋼Ｓの防食作用が相互に
補完しあって、高Ｃｒ高Ｎｉステンレス鋼を凌駕する耐
食性を示す材料となる。
【００１５】プラズマエッチング又はイオンビームエッ
チングされた鋼板表面にＴｉを真空蒸着させるとき、Ｔ
ｉ被覆層の密着性が向上する。他方、真空蒸着でＴｉ被
覆層が形成された鋼板表面をプラズマエッチング又はイ
オンビームエッチングするとき、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき浴に対する濡れ性が向上し、不めっき等の欠陥がな
いめっき層が得られる。また、真空中にＯ2 等の酸化性
の残留ガスが少ない場合、Ｔｉが蒸着された鋼板表面は
活性状態を維持することから、プラズマエッチング，イ
オンビームエッチング等の活性化処理を省略しても良
い。
チングされた鋼板表面にＴｉを真空蒸着させるとき、Ｔ
ｉ被覆層の密着性が向上する。他方、真空蒸着でＴｉ被
覆層が形成された鋼板表面をプラズマエッチング又はイ
オンビームエッチングするとき、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金め
っき浴に対する濡れ性が向上し、不めっき等の欠陥がな
いめっき層が得られる。また、真空中にＯ2 等の酸化性
の残留ガスが少ない場合、Ｔｉが蒸着された鋼板表面は
活性状態を維持することから、プラズマエッチング，イ
オンビームエッチング等の活性化処理を省略しても良
い。
【００１６】
【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、真空蒸着でＴｉ
被覆層を形成し、図２に示したプラズマエッチング装置
を備えた溶融めっき装置又は図３に示したイオンビーム
エッチング装置を備えた溶融めっき装置を使用して溶融
Ａｌ−Ｓｉめっきを行った。図２図は、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１２，１３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３０，プラズマエッチング装置４０及びＣｒ蒸
着装置５０が配列されている。
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、真空蒸着でＴｉ
被覆層を形成し、図２に示したプラズマエッチング装置
を備えた溶融めっき装置又は図３に示したイオンビーム
エッチング装置を備えた溶融めっき装置を使用して溶融
Ａｌ−Ｓｉめっきを行った。図２図は、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１２，１３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３０，プラズマエッチング装置４０及びＣｒ蒸
着装置５０が配列されている。
【００１７】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。真空槽２０
は、真空ポンプ２２，２３で真空排気される。真空槽２
０内に導入されためっき原板１０は、高周波加熱装置３
０により所定温度に加熱された後、プラズマエッチング
装置４０で表面が活性化され、Ｔｉ蒸着装置５０によっ
てＴｉ被覆される。
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。真空槽２０
は、真空ポンプ２２，２３で真空排気される。真空槽２
０内に導入されためっき原板１０は、高周波加熱装置３
０により所定温度に加熱された後、プラズマエッチング
装置４０で表面が活性化され、Ｔｉ蒸着装置５０によっ
てＴｉ被覆される。
【００１８】次いで、めっき原板１０は、スナウト部６
３を経由してめっき浴６１に浸漬される。めっき原板１
０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。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図のプラズマエッチング装置４０に替えて、真空槽２
０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、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。表面活性化されためっき原板１０に対し
て、Ｃｒ蒸着装置５０によりＴｉ被覆層が形成される。
３を経由してめっき浴６１に浸漬される。めっき原板１
０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。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図のプラズマエッチング装置４０に替えて、真空槽２
０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、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。表面活性化されためっき原板１０に対し
て、Ｃｒ蒸着装置５０によりＴｉ被覆層が形成される。
【００１９】なお、図２及び図３にそれぞれ示したプラ
ズマエッチング装置４０及びイオンビームエッチング装
置７０は、Ｔｉ蒸着装置５０の下流側に配置しても良
い。この場合、Ｔｉ蒸着装置５０で形成されたＣｒ被覆
層の表面がプラズマエッチング又はイオンビームエッチ
ングによって活性化され、めっき浴６１の溶融Ａｌ−Ｓ
ｉ合金に対する濡れ性が向上する。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４０又はイオンビ
ームエッチング装置７０を稼動させて、めっき原板１０
の表面を活性化した。このときのエッチングの原料ガス
であるＡｒにより、真空槽２０の真空度が０．０５〜５
Ｐａまで低下した。
ズマエッチング装置４０及びイオンビームエッチング装
置７０は、Ｔｉ蒸着装置５０の下流側に配置しても良
い。この場合、Ｔｉ蒸着装置５０で形成されたＣｒ被覆
層の表面がプラズマエッチング又はイオンビームエッチ
ングによって活性化され、めっき浴６１の溶融Ａｌ−Ｓ
ｉ合金に対する濡れ性が向上する。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４０又はイオンビ
ームエッチング装置７０を稼動させて、めっき原板１０
の表面を活性化した。このときのエッチングの原料ガス
であるＡｒにより、真空槽２０の真空度が０．０５〜５
Ｐａまで低下した。
【００２０】Ｔｉ蒸着装置５０によってめっき原板１０
にＴｉ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、且つプラズマエッチン
グ装置４０又はイオンビームエッチング装置７０により
表面活性化しているので、めっき原板１０の表面に均一
な厚みを持ち密着性に優れたＴｉ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。
にＴｉ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、且つプラズマエッチン
グ装置４０又はイオンビームエッチング装置７０により
表面活性化しているので、めっき原板１０の表面に均一
な厚みを持ち密着性に優れたＴｉ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。
【表１】
【表２】
【００２１】Ｔｉ被覆が形成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。
なお、表３におけるＦｅは、不可避的不純物の中で最も
多く混入する元素である。
表３に示す条件で溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっきを施した。
なお、表３におけるＦｅは、不可避的不純物の中で最も
多く混入する元素である。
【表３】
【００２２】Ｔｉ被覆層の厚み及びめっき浴の温度を種
々変更し、図１に示した複層構造のめっき層Ｌが得られ
たか否かを調査した。調査結果を、表４に示す。なお、
複層構造をもっためっき層の形成は、他の装置でＴｉ被
覆層が真空蒸着で形成され、図２又は図３の装置でエッ
チングのみを行った後に溶融めっきしたものにおいても
同様な傾向を示した。また、本実施例で採用しためっき
浴でＡｌ−Ｓｉ合金めっきするとき、厚み１．０μｍ及
び１．５μｍのＴｉ被覆層が形成されたものにあって
は、浴温の高低に拘らず何れも複層構造のめっき層が形
成された。
々変更し、図１に示した複層構造のめっき層Ｌが得られ
たか否かを調査した。調査結果を、表４に示す。なお、
複層構造をもっためっき層の形成は、他の装置でＴｉ被
覆層が真空蒸着で形成され、図２又は図３の装置でエッ
チングのみを行った後に溶融めっきしたものにおいても
同様な傾向を示した。また、本実施例で採用しためっき
浴でＡｌ−Ｓｉ合金めっきするとき、厚み１．０μｍ及
び１．５μｍのＴｉ被覆層が形成されたものにあって
は、浴温の高低に拘らず何れも複層構造のめっき層が形
成された。
【表４】
【００２３】表４から明らかなように、膜厚０．０５μ
ｍ未満のＴｉ被覆層を形成しためっき原板を使用する
と、図１に示した複層構造のめっき層が得られなかっ
た。これは、めっき原板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴
に導入したとき、Ｔｉ被覆層が溶出又は拡散し、残存す
るＴｉ層がないことに由来するものと推察される。Ｔｉ
被覆層の膜厚と耐食性の関係を調査した結果を、図４に
示す。なお、Ｔｉ蒸着及び溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
は、表５に示す〜の５種類の工程で行った。また、
図２又は図３に示した溶融めっき装置装置の外部でＴｉ
を被覆する場合は、蒸着専用装置を使用した電子ビーム
蒸着法によってＴｉを蒸着した。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。
ｍ未満のＴｉ被覆層を形成しためっき原板を使用する
と、図１に示した複層構造のめっき層が得られなかっ
た。これは、めっき原板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴
に導入したとき、Ｔｉ被覆層が溶出又は拡散し、残存す
るＴｉ層がないことに由来するものと推察される。Ｔｉ
被覆層の膜厚と耐食性の関係を調査した結果を、図４に
示す。なお、Ｔｉ蒸着及び溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき
は、表５に示す〜の５種類の工程で行った。また、
図２又は図３に示した溶融めっき装置装置の外部でＴｉ
を被覆する場合は、蒸着専用装置を使用した電子ビーム
蒸着法によってＴｉを蒸着した。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。
【００２４】図４から明らかなように、Ｔｉ被覆層の厚
みを０．０５μｍ以上にするとき、めっき工程の如何に
拘らず耐食性が大きく向上していることが判る。これに
対し、Ｔｉを蒸着することなく溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
きを行った比較例では、５％赤錆発生時間が５００時間
未満であり、十分な耐食性が得られなかった。また、Ｔ
ｉを蒸着しただけの参考例では、Ｔｉ被覆層の厚みを１
０μｍ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。
みを０．０５μｍ以上にするとき、めっき工程の如何に
拘らず耐食性が大きく向上していることが判る。これに
対し、Ｔｉを蒸着することなく溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
きを行った比較例では、５％赤錆発生時間が５００時間
未満であり、十分な耐食性が得られなかった。また、Ｔ
ｉを蒸着しただけの参考例では、Ｔｉ被覆層の厚みを１
０μｍ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。
【表５】 注：［ ］は、同一装置内で行うことを示す。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、めっきされる鋼板の表面に予めＴｉ被覆層を形成
し、このＴｉ被覆層をめっき層に対するＴｉ供給源とし
ても利用している。形成されためっき層は、下地鋼側か
らＴｉ系の第１層，Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層及びＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３層の複層構造をもつ。そのた
め、第１層から第３層まで全て耐食性が高い層となり、
得られためっき鋼板は、従来の溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
き鋼板に比較して耐食性が格段に優れたものとなる。
は、めっきされる鋼板の表面に予めＴｉ被覆層を形成
し、このＴｉ被覆層をめっき層に対するＴｉ供給源とし
ても利用している。形成されためっき層は、下地鋼側か
らＴｉ系の第１層，Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層及びＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３層の複層構造をもつ。そのた
め、第１層から第３層まで全て耐食性が高い層となり、
得られためっき鋼板は、従来の溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっ
き鋼板に比較して耐食性が格段に優れたものとなる。
【図１】 本発明に従っためっき鋼板の複層構造
【図２】 プラズマエッチング，真空Ｔｉ蒸着，溶融め
っきを一連の工程で行う溶融めっき装置
っきを一連の工程で行う溶融めっき装置
【図３】 イオンビームエッチング，真空Ｔｉ蒸着，溶
融めっきを一連の工程で行う溶融めっき装置
融めっきを一連の工程で行う溶融めっき装置
【図４】 Ｔｉ被覆層の厚さと耐食性との関係を示すグ
ラフ
ラフ
Ｌ ：多層構造をもつめっき層 Ｌ1 ：Ｔｉ系の第１層 Ｌ2 ：Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の第２層 Ｌ3 ：Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３層
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｔｉ系の第１層、Ｔｉ−Ｓｉ−Ａｌ系の
第２層及びＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の第３層が下地鋼の表面
に順次積層されていることを特徴とする複合Ａｌ合金め
っき鋼板。 - 【請求項２】 鋼板にＴｉ被覆層を形成した後、真空中
でプラズマ又はイオンビームによるスパッタエッチング
を施し、次いで前記鋼板を溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴
に浸漬することを特徴とする複合Ａｌ合金めっき鋼板の
製造方法。 - 【請求項３】 真空中でプラズマ又はイオンビームによ
るスパッタエッチングを鋼板に施した後、真空蒸着によ
ってＴｉ被覆層を形成し、次いで前記鋼板を溶融Ａｌ−
Ｓｉ合金めっき浴に浸漬することを特徴とする複合Ａｌ
合金めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載のＴｉ被覆層は真空
蒸着によって形成され、且つ同一真空雰囲気下で鋼板が
溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき浴に浸漬されることを特徴と
する複合Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287093A JPH06220613A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 複合Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287093A JPH06220613A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 複合Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06220613A true JPH06220613A (ja) | 1994-08-09 |
Family
ID=12370904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3287093A Withdrawn JPH06220613A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 複合Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06220613A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020474A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 武汉纺织大学 | 一种对45钢表面等离子复合渗层无损化耐磨处理的方法 |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP3287093A patent/JPH06220613A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020474A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 武汉纺织大学 | 一种对45钢表面等离子复合渗层无损化耐磨处理的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000404 |