JPH0625830A - 高耐食性Zn−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼材 - Google Patents

高耐食性Zn−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼材

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JPH0625830A
JPH0625830A JP18386792A JP18386792A JPH0625830A JP H0625830 A JPH0625830 A JP H0625830A JP 18386792 A JP18386792 A JP 18386792A JP 18386792 A JP18386792 A JP 18386792A JP H0625830 A JPH0625830 A JP H0625830A
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JP
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corrosion resistance
plating
alloy
steel material
plated steel
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JP18386792A
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Jiyunji Kawafuku
純司 川福
Atsushi Kato
淳 加藤
Tsugumoto Ikeda
貢基 池田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 素地鋼材表面にZn−Fe−Cr−Ni合金
の蒸着めっき層を有するものであって、該めっき層中の
Fe含有量を[Fe](重量%,以下同じ),Cr含有
量を[Cr],Ni含有量を[Ni]とするとき、 5≦[Fe]+[Cr]+[Ni]≦30 1≦[Cr] 1≦[Ni] [Cr]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦3/1
0 [Ni]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦4/1
0 [Cr]+[Ni]/[Fe]+[Cr]+[N
i]≦5/10 の6条件を同時に満足する高耐食性Zn−Fe−Cr−
Ni合金めっき鋼材。 【効果】 優れた耐食性を有するZn−Fe−Cr−N
i合金めっき鋼材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車車体,家電製品,
建材等に用いることができる高耐食性蒸着めっき製品に
関するものである。尚、本発明に用いる鋼材は、その鋼
種,形状等特に限定されるものではなく、例えば形状は
板状,波板状,棒状,線状等を採用することができる
が、以下鋼板を代表的に挙げて本発明を説明する。
【0002】
【従来の技術】Zn系めっき鋼板は、防錆鋼板として自
動車,家電製品,建材等に多用されているが、その中で
も特に自動車分野に関しては、車体の長寿命化を目的と
して、通常の冷延鋼板からZn系めっき鋼板へとその使
用比率が年々増加している。
【0003】純Znめっき鋼板の防錆能力を高める手段
としては、大きく分けて2つあり、1つはめっきの付着
量を増大させる方法、もう1つはZnめっき中へ各種合
金化元素を添加する方法である。前者の方法によれば付
着させるめっきの増大量に応じて、腐食環境下における
めっき層の消失までの期間を単純に延長することができ
る。しかしながらめっき付着量の増大は、耐食性の向上
に作用しても加工性(フレーキング性)やスポット溶接
性等他の特性に悪影響を及ぼす。また電気めっき法で製
造する場合は、ラインスピードの減少に伴う生産性の低
下、製造コストの上昇等経済的観点から見ても厚めっき
という手法は不利な点が多い。さらに純ZnめっきはC
- に代表されるハロゲンイオンが存在する環境下で溶
解速度が著しく高く、短期間でめっき層が消失して、抜
本的な防錆対策とはならない。
【0004】一方Znめっき層中に種々の元素を添加し
たZn合金めっきでこれまで提案されたものとしては、
電気めっき法によるZn−Fe,Zn−Ni,Zn−C
o,Zn−Cr等の合金めっきや、溶融めっき法による
Zn−Fe合金めっき,Zn−Al合金めっき等があ
る。
【0005】尚合金化元素添加の目的はZnめっきの有
する防錆能力(犠牲防食能)を損なうことなしに、めっ
き層自身の耐食性向上を図ること又はめっき層の腐食に
よって生じる腐食生成物を緻密化又は絶縁化させること
による耐食性向上を狙いとするものであって、この様な
点から前記Zn系合金めっきのうちZn−Fe合金めっ
きやZn−Ni合金めっきが主流の一つとなっている。
【0006】ところで上記Zn−Fe系、Zn−Ni系
或いはZn−Fe−Ni系合金めっきの耐食性を更に向
上させることを目的とし、他の成分としてCr,Co等
の金属元素を添加する多元系の合金めっき鋼板の研究が
行なわれており、特にCrは耐食性の向上に有効な元素
として期待を集めている。このCrを含有するZn−F
e−Cr−Ni合金めっき鋼板の製造にあたっては溶融
めっき法を用いることは実質上不可能であり、電気めっ
き法を採用するのが一般的であるが、次の様な種々の問
題点を有している。
【0007】 電気めっき浴中にCrイオンを添加す
るとめっき時の電流効率が著しく低下する。
【0008】 ZnイオンとFeイオン及びNiイオ
ンを含有する電気めっき浴中にCrイオンを添加しても
目的とする量のCrをめっき層中へ電析させることが非
常に困難であるとともに、めっき浴中のZnイオン,C
rイオンとFeイオン及びNiイオンの濃度管理やイオ
ン価数管理(Cr3+,Cr6+及びFe2+,Fe3+)が困
難となる。
【0009】 電気めっき法でCrを電析させた場合
は、めっき外観が低下し、Zn−Fe系合金めっき特有
の表面外観を損ねる。
【0010】 一般に電気めっき法によってZn−F
e−Cr−Ni合金めっきを行なう場合、Crは金属状
態として共析しにくく、水酸化物等の化合物の状態で電
析されやすいためにCr本来の性能が発揮されない場合
がある。そのため通常の電気めっき法に比べて、より高
電流密度下でのめっき法により、金属状態のCrを析出
させることが必要となるが、これは電気めっき設備の改
造を伴ったり、高電流効率が得られなかったりして、経
済的に不利な面がある。
【0011】この様に電気めっき法であってもめっき層
中に所望のCr含有量を有するZn−Fe−Cr−Ni
合金めっきを得ることは非常に困難である。このような
問題点に鑑みて、例えば特公昭59−40234号公
報,特公昭62−33314号公報,特開昭58−14
1398号公報等の提案がなされているが、いずれも電
気めっき法であるので、上記問題点を充分に解決し得る
ものではなかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
状況に鑑みてなされたものであって、その目的は高耐食
性を有するめっき鋼材を提供しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明は、素地鋼材表面にZn−Fe−Cr−
Ni合金の蒸着めっき層を有するものであって、該めっ
き層中のFe含有量を[Fe](重量%,以下同じ),
Cr含有量を[Cr],Ni含有量を[Ni]とすると
き、 5≦[Fe]+[Cr]+[Ni]≦30 1≦[Cr] 1≦[Ni] [Cr]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦3/1
0 [Ni]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦4/1
0 [Cr]+[Ni]/[Fe]+[Cr]+[N
i]≦5/10 の6条件を同時に満足することに要旨を有する。
【0014】
【作用】本発明者らは、FeとCrとNiの複合添加効
果を狙ったZn−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼材を蒸
着めっき法によって製作したところ、単独の蒸着Zn−
Fe合金めっき,蒸着Zn−Cr合金めっきや蒸着Zn
−Ni合金めっきでは達成することのできない、優れた
耐食性が得られることを見出した。しかしながら蒸着Z
n−Fe−Cr−Ni合金めっきであっても、Fe,C
r及びNiの含有量によっては優れた耐食性が得られな
いことがあるので、Fe,Cr及びNiの含有量と耐食
性の関係を詳細に調査して本発明を完成させた。
【0015】まず、蒸着Zn−Fe−Cr−Niめっき
鋼材について合金化元素の限定理由を以下に述べる
(尚、以下特記しない限り%は重量%を表すものとす
る)。
【0016】Fe,Cr及びNiの複合添加によってZ
nめっき層の腐食消失速度が低下し、耐食性向上効果が
認められるが、Fe,Cr及びNiの合計含有量が5%
未満であるとその効果が十分ではないので、下限を5%
とした。またFe,Cr及びNiの合計含有量が増加す
るに従って耐食性は向上するが、20%程度でその効果
は飽和し、30%を超えると耐食性改善効果は逆に低下
しはじめるので、30%を上限とした。これはZnめっ
き層中のFe,Cr及びNiの含有量が30%を超える
と、めっき層自身の耐食性が向上し、電気化学的に電位
が貴にシフトし始め素地鋼材に対する犠牲防食能が低下
するからであると考えられる。
【0017】またCr単独の含有量でみた場合、Fe及
びNiとの複合添加による耐食性改善効果を顕著に発揮
させるためにはめっき層中に1%以上含有させることが
必要であり、1%未満であると得られる蒸着Zn−Fe
−Cr−Ni合金めっきの耐食性が蒸着Zn−Fe−N
i合金めっきに対してわずかに向上するだけであり、複
合添加効果は十分に発揮できない。
【0018】更にCr含有量が、Fe,Cr及びNiの
合計含有量に対して3/10以下の場合に複合添加効果
が顕著に認められ、めっき層の犠牲防食能を損なうこと
なしにめっき層の溶解速度を低減させることが可能にな
る。Cr含有量がFe,Cr及びNiの合計含有量に対
して3/10を超えると、特に塗装後耐食性に関して耐
食性改善効果は不十分となる。
【0019】またNi単独の含有量でみた場合、Fe及
びNiとの複合添加による耐食性改善効果を顕著に発揮
させるためにはめっき層中に1%以上含有せしめること
が必要であり、1%未満であると蒸着Zn−Fe−Cr
−Ni合金めっきの耐食性は蒸着Zn−Fe−Cr合金
めっきに対してわずかに向上するだけであり、複合添加
効果は十分に発揮できない。
【0020】更にNi含有量が、Fe,Cr及びNi合
計含有量に対して4/10以下の場合に複合添加効果が
顕著に認められ、めっき層の犠牲防食能を損なうことな
しにめっき層の溶解速度を低減することが可能になる。
Ni含有量がFe,Cr及びNiの合計含有量に対して
4/10を超えると特に塗装後耐食性に関して耐食性改
善効果が不十分となる。
【0021】またCr及びNi合計含有量が、Fe,C
r及びNi合計含有量に対して5/10以下の場合に複
合添加効果が顕著に認められ、その結果めっき層の犠牲
防食能を損なうことなしにめっき層の溶解速度を低減せ
しめ、且つ腐食生成物が緻密にめっき層を覆うことでめ
っき層を腐食環境から遮断する効果をもつ。Cr及びN
i合計含有量がFe,Cr及びNi合計含有量に対して
5/10を超えると特に塗装後耐食性に関して耐食性改
善効果が不十分となる。
【0022】尚本発明に係る蒸着Zn−Fe−Cr−N
i合金めっき鋼材のめっき付着量については特に限定さ
れるものではないが、1g/m2 以上が好ましく、10
g/m2 以上がより好ましい。上記めっき付着量が1g
/m2 未満では長期間にわたり十分な防食能を維持でき
ない場合がある。また上限については製造コストや加工
性等の面から50g/m2 以下が望ましく、30g/m
2 以下がより好ましい。
【0023】また本発明で規定する蒸着Zn−Fe−C
r−Ni合金めっき鋼材のめっき層の表面に、公知のク
ロメート処理を行なうことによりクロメート皮膜を施
し、しかる後に薄膜の有機系樹脂層を0.5〜1μm程
度施した有機複合型蒸着Zn−Fe−Cr−Ni合金め
っき鋼材は耐食性向上効果が一層顕著なものとなる。尚
リン酸塩処理性の向上を目的として上層にFe−Zn合
金めっき層を1g/m2 以上施してもよい。
【0024】更に本発明の蒸着Zn−Fe−Cr−Ni
合金めっき鋼材の製造方法については広義の蒸着法を全
て含み特に限定するものではないが、工業生産的な見地
から考えると電子ビーム等の高出力の加熱源を用いるこ
とによって成膜速度を大きくし、生産性向上,製造コス
トの低減を図ることが望ましく、電子ビーム加熱式真空
蒸着又はイオンプレーティングが好ましい。
【0025】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨の範囲内で変更実施することは全て
本発明の技術的範囲に包含される。
【0026】実施例1 めっき基材としては板厚0.7mmのA1キルド鋼冷延
鋼板を用い、蒸着めっきの前処理としてアルカリ電解脱
脂を行った後、H2 −N2 ガス雰囲気下で還元処理を行
なった。
【0027】真空蒸着設備としては図1に例示される装
置を用い、Zn用溶解槽6にはグラファイト系るつぼ、
Fe−Cr−Ni用溶解槽7には高純度電融アルミナ系
セラミックるつぼを用いた。蒸着室2は2×10-4〜6
×10-4Torrの真空度まで吸引排気し、上記るつぼ
内のZn浴とFe−Cr−Ni合金浴を電子銃4からの
電子線5により加熱蒸発させ、鋼板1の表面に20g/
2 のZn−Fe−Cr−Ni合金めっき層を形成して
蒸着Zn−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼板とした。
【0028】該蒸着Zn−Fe−Cr−Ni合金めっき
鋼板を用いて、リン酸塩付着量が2.5〜3g/m2
なる様に、公知の手法に従ってリン酸処理を施した後、
カチオン型電着塗装によって塗膜(20μm)を施し供
試材とした。
【0029】腐食試験は供試材表面にクロスカットを行
なった上で、塩水噴霧試験(SST),乾燥(70
℃),塩水浸漬(50℃),乾燥(常温)という4
工程を1サイクルとして24時間で行ない、これを60
サイクル実施した。
【0030】蒸着Zn−Fe−Cr−Ni合金めっきの
Fe,Cr及びNiの含有量が異なる種々の供試材を用
いて上記腐食試験を行ない、試験後の各供試材の孔あき
深さを測定し、表1の様に耐食性を評価した。
【0031】
【表1】
【0032】各供試材の蒸着Zn−Fe−Cr−Ni合
金めっき組成及び耐食性評価結果を表2〜5に示す。
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】
【表5】
【0037】No. 1〜23は本発明に係る実施例であ
り、本発明の規定要件を全て満足しているので、優れた
耐食性を示している。
【0038】一方No. 24〜49は本発明に係る規定要
件の1つ以上を満足しない場合の比較例であり、いずれ
も耐食性が不十分である。No. 24〜26はFe,Cr
及びNiの合計含有量が少な過ぎ、またNo. 31〜35
は多過ぎる場合の比較例である。No. 27〜30はCr
及び/またはNiの含有量,Fe,Cr及びNiの合計
含有量に対するCr及び/またはNiの含有量のいずれ
かが規定値からはずれた場合の比較例である。またNo.
36〜38はCr及びNiが含まれていないZn−Fe
めっきであり、No. 39〜43はFe及びNiを含有し
ていないZn−Crめっきを、No. 44〜48はFe及
びCrを含有していないZn−Niめっきを各々示し、
更にNo. 49はFe,Cr及びNiを含有していない純
Znめっきを示しており、いずれの比較例も耐食性に劣
ることがわかる。
【0039】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、従
来のめっき鋼材よりも一段と耐食性に優れたZn−Fe
−Cr−Ni合金めっき鋼材が提供できることとなっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸着めっき装置の代表例を示す概略説明図であ
る。
【符号の説明】
1 鋼帯 2 蒸着室 3 排気系通路 4 電子銃 5 電子線 6 Zn用溶解槽 7 Fe−Cr−Ni用溶解槽 8 Zn浴 9 Fe−Ni−Cr合金浴 10 デフレクターロール 11 接続チャンバー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素地鋼材表面にZn−Fe−Cr−Ni
    合金の蒸着めっき層を有するものであって、該めっき層
    中のFe含有量を[Fe](重量%,以下同じ),Cr
    含有量を[Cr],Ni含有量を[Ni]とするとき、 5≦[Fe]+[Cr]+[Ni]≦30 1≦[Cr] 1≦[Ni] [Cr]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦3/1
    0 [Ni]/[Fe]+[Cr]+[Ni]≦4/1
    0 [Cr]+[Ni]/[Fe]+[Cr]+[N
    i]≦5/10 の6条件を同時に満足することを特徴とする高耐食性Z
    n−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼材。
JP18386792A 1992-07-10 1992-07-10 高耐食性Zn−Fe−Cr−Ni合金めっき鋼材 Withdrawn JPH0625830A (ja)

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Effective date: 19991005