JPH0713316B2 - Ａｌ―Ｔｉ系合金めっき金属材の製造法 - Google Patents
Ａｌ―Ｔｉ系合金めっき金属材の製造法Info
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- JPH0713316B2 JPH0713316B2 JP10015185A JP10015185A JPH0713316B2 JP H0713316 B2 JPH0713316 B2 JP H0713316B2 JP 10015185 A JP10015185 A JP 10015185A JP 10015185 A JP10015185 A JP 10015185A JP H0713316 B2 JPH0713316 B2 JP H0713316B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は工業的規模での生産が可能なTi系、特にAl−
Ti系合金めっき金属材の製造法に関する。
Ti系合金めっき金属材の製造法に関する。
TiおよびTi合金は、優れた耐食性と耐熱性を有している
ことから、めつきとして用いることが期待されている。
これを得る方法としては、クラツド法によるもの、真空
蒸着法によるもの、電気めつき法によるものがある。
ことから、めつきとして用いることが期待されている。
これを得る方法としては、クラツド法によるもの、真空
蒸着法によるもの、電気めつき法によるものがある。
クラツド法は現在実用化されてはいるものの、コストが
高く、また薄い皮膜が困難であるという欠点を有してい
る。また真空蒸着法は、Tiの沸点が高いため装置構成が
極めて複雑化し、大量生産規模で実用化されたものはな
い。これに対し、電気めつき法は、比較的安価に大量生
産できることからその実用化が期待されるが、Tiは水溶
液からもまた有機溶媒を用いる非水溶液からも電析が不
可能であり、唯一溶融塩電解による方法が可能とされる
のみである。
高く、また薄い皮膜が困難であるという欠点を有してい
る。また真空蒸着法は、Tiの沸点が高いため装置構成が
極めて複雑化し、大量生産規模で実用化されたものはな
い。これに対し、電気めつき法は、比較的安価に大量生
産できることからその実用化が期待されるが、Tiは水溶
液からもまた有機溶媒を用いる非水溶液からも電析が不
可能であり、唯一溶融塩電解による方法が可能とされる
のみである。
ところが今日まで提案されている溶融塩電解法によるTi
系めつきは、電着状態が良好とされるものでは、操業温
度が500〜1000℃という高温であり、母材への悪影響が
無視できないという重大な問題点がある。
系めつきは、電着状態が良好とされるものでは、操業温
度が500〜1000℃という高温であり、母材への悪影響が
無視できないという重大な問題点がある。
そこで本発明は、耐食性および耐熱性に優れ、しかも緻
密で平滑な電着状態をもつTTi系、特にAl−Ti系合金め
っき金属材を、300℃以下の比較的低温浴により、且つ5
A/dm2以上の実用的高電流密度により製造することを目
的とする。
密で平滑な電着状態をもつTTi系、特にAl−Ti系合金め
っき金属材を、300℃以下の比較的低温浴により、且つ5
A/dm2以上の実用的高電流密度により製造することを目
的とする。
上記目的を達成するため、本発明者らはAlCl3系混合溶
融塩浴を用いる電解法が比較的低温（150〜200℃）で操
業し得ることに着目し、この方法をベースとする溶融塩
浴によつて実用生産の可能なTi系のめつき金属材料の開
発を考えた。
融塩浴を用いる電解法が比較的低温（150〜200℃）で操
業し得ることに着目し、この方法をベースとする溶融塩
浴によつて実用生産の可能なTi系のめつき金属材料の開
発を考えた。
そもそもAlCl3系混合溶融塩浴による電解法は一般に、
電析の状態が悪くて殆どがパウダー状となり、めつきと
はいい難い電着状態を示すものである。ただ電流密度を
1A/dm2以下に下げればパウダーの発生はいくらかは抑制
し得るが、かかる小さな電流密度では実用生産に見合う
生産性は得られない。
電析の状態が悪くて殆どがパウダー状となり、めつきと
はいい難い電着状態を示すものである。ただ電流密度を
1A/dm2以下に下げればパウダーの発生はいくらかは抑制
し得るが、かかる小さな電流密度では実用生産に見合う
生産性は得られない。
そこで、このAlCl3系の溶融塩浴に、第２の共析成分と
して適量のTiを、また第３の共析成分として適量のMnを
それぞれ添加してAl−Ti−Mn3元共析のめつき材料とす
ることを試みた。その結果、AlCl3系とTi系の各電析に
おける互いの悪い性質がAlとTiとの共析によつて消去さ
れるとともに、更にMnの添加により電流密度を増しても
緻密で平滑な電析が得られ、実用生産に見合う電流密度
を用いた場合でも、比較的低温でパウダーのない緻密で
平滑な耐食性耐熱性に優れためつき皮膜が得られること
を知見した。
して適量のTiを、また第３の共析成分として適量のMnを
それぞれ添加してAl−Ti−Mn3元共析のめつき材料とす
ることを試みた。その結果、AlCl3系とTi系の各電析に
おける互いの悪い性質がAlとTiとの共析によつて消去さ
れるとともに、更にMnの添加により電流密度を増しても
緻密で平滑な電析が得られ、実用生産に見合う電流密度
を用いた場合でも、比較的低温でパウダーのない緻密で
平滑な耐食性耐熱性に優れためつき皮膜が得られること
を知見した。
本発明は上記知見に基づくもので、AlCl3系混合溶融塩
浴を用いてAl−Ti系合金めっき金属材を製造する方法で
あって、前記AlCl3系混合塩浴として、0.1〜50g/のTi
イオンおよび0.1〜2g/のMnイオンを添加し、AlCl3の
モル比が50〜70モル％である300℃以下のAlCl3−XCl
（X:アルカリ金属）の２成分または多成分混合溶融塩無
水浴を用い、5A/dm2以上の電流密度で電気めっきを行う
ことにより、１〜80wt％のTiおよび0.2〜10wt％のMnを
含有し、残部が実質的にAlよりなる電気めっき皮膜を形
成することを特徴とするAl−Ti系合金めっき金属材の製
造法を要旨とする。
浴を用いてAl−Ti系合金めっき金属材を製造する方法で
あって、前記AlCl3系混合塩浴として、0.1〜50g/のTi
イオンおよび0.1〜2g/のMnイオンを添加し、AlCl3の
モル比が50〜70モル％である300℃以下のAlCl3−XCl
（X:アルカリ金属）の２成分または多成分混合溶融塩無
水浴を用い、5A/dm2以上の電流密度で電気めっきを行う
ことにより、１〜80wt％のTiおよび0.2〜10wt％のMnを
含有し、残部が実質的にAlよりなる電気めっき皮膜を形
成することを特徴とするAl−Ti系合金めっき金属材の製
造法を要旨とする。
本発明法において電気めっき皮膜中のTiの含有量を１〜
80wt％にに限定したのは、1wt％未満ではTi共析によるA
lめつき皮膜の耐食性、耐熱性の向上が殆ど見られず、
逆に80wt％を越えると緻密な皮膜の形成が損なわれるた
めに、優れた耐食性や耐熱性が得られないからである。
80wt％にに限定したのは、1wt％未満ではTi共析によるA
lめつき皮膜の耐食性、耐熱性の向上が殆ど見られず、
逆に80wt％を越えると緻密な皮膜の形成が損なわれるた
めに、優れた耐食性や耐熱性が得られないからである。
また電気めっき皮膜中のMnの含有量を0.2〜10wt％に限
定したのは、0.2wt％未満ではMnによる電析皮膜の緻密
化、平滑化の効果が殆ど見られず、逆に10wt％を越える
と電析皮膜の硬度が増し、殆ど加工性をもたないように
なるからである。
定したのは、0.2wt％未満ではMnによる電析皮膜の緻密
化、平滑化の効果が殆ど見られず、逆に10wt％を越える
と電析皮膜の硬度が増し、殆ど加工性をもたないように
なるからである。
本発明法に用いるめつき母材としては鋼、ステンレス
鋼、銅、Ni等殆ど全ての金属が可能である。
鋼、銅、Ni等殆ど全ての金属が可能である。
次に、本発明法における各製造条件の限定理由について
説明する。
説明する。
本発明法はAlCl3系の溶融塩浴を基本とする電気めっき
方法を用いるものである。
方法を用いるものである。
溶融塩浴としては、AlCl3−XCl（X:アルカリ基）の
２成分または多成分混合溶融塩無水浴を用いる。これら
の浴は、組成比によっては融点が100℃前後にもなり、3
00℃以下という比較的低温での操業を可能にする上で不
可欠のものである。なおこの浴に必要に応じて有機アミ
ンまたは弗化物、臭化物、沃化物、アルカリ土類塩等を
添加してもよい。また皮膜中に１％未満で他の金属元素
を共析させるようにした浴についても同様に使用しても
よい。ただし、溶融塩浴はあらかじめ十分に脱水および
有害成分の除去をしておく必要がある。
２成分または多成分混合溶融塩無水浴を用いる。これら
の浴は、組成比によっては融点が100℃前後にもなり、3
00℃以下という比較的低温での操業を可能にする上で不
可欠のものである。なおこの浴に必要に応じて有機アミ
ンまたは弗化物、臭化物、沃化物、アルカリ土類塩等を
添加してもよい。また皮膜中に１％未満で他の金属元素
を共析させるようにした浴についても同様に使用しても
よい。ただし、溶融塩浴はあらかじめ十分に脱水および
有害成分の除去をしておく必要がある。
浴中のAlCl3のモル比は50〜70モル％の範囲とす
る。その理由は50モル％未満では融点が500℃を越える
高温度となり、また70モル％を越えるとAlCl3の蒸発が
著しくなり、製造コスト等の上で好ましくないからであ
る。なお、AlCl3のモル比が小さい場合は、Tiの共析量
は増加するが、電着状態が悪くなるところから、通常は
55〜65モル％とすることが望ましい。浴温は前述した母
材への悪影響を回避するため、またAlCl3の蒸発を抑え
るために300℃以下とし、180〜220℃が望ましい。
る。その理由は50モル％未満では融点が500℃を越える
高温度となり、また70モル％を越えるとAlCl3の蒸発が
著しくなり、製造コスト等の上で好ましくないからであ
る。なお、AlCl3のモル比が小さい場合は、Tiの共析量
は増加するが、電着状態が悪くなるところから、通常は
55〜65モル％とすることが望ましい。浴温は前述した母
材への悪影響を回避するため、またAlCl3の蒸発を抑え
るために300℃以下とし、180〜220℃が望ましい。
共析成分であるTiは、浴中にTi3+またはTi4+もしく
はこの混合としてのTi塩として添加するか、またはTiも
しくはAl−Ti合金を溶解させて共析させるが、安定して
析出させるためにはTi3+、Ti2+等、低原子価のイオンが
必要である。このため、浴中では金属Alとして例えばパ
ウダー状のAlと浴を接触させて、Ti4+をTi3+に還元させ
るような操作をしてやることが望ましい。
はこの混合としてのTi塩として添加するか、またはTiも
しくはAl−Ti合金を溶解させて共析させるが、安定して
析出させるためにはTi3+、Ti2+等、低原子価のイオンが
必要である。このため、浴中では金属Alとして例えばパ
ウダー状のAlと浴を接触させて、Ti4+をTi3+に還元させ
るような操作をしてやることが望ましい。
そして共析量は、このTi3+の量およびAlCl3のモル比、
電流密度等に依存するため、浴中のTiイオン量として
は、前述した１〜80wt％の範囲でTiを共析させるため
に、0.1〜50g/の添加が必要である。
電流密度等に依存するため、浴中のTiイオン量として
は、前述した１〜80wt％の範囲でTiを共析させるため
に、0.1〜50g/の添加が必要である。
第３の共析成分であるMnは、MnCl2等の塩の形で浴
に添加しても、またMn金属を溶解させた形で浴に添加し
てもよいが、いずれの場合もMn2+イオンとして浴中に0.
1〜2g/添加することにより、Mnを前述した0.2〜10wt
％の範囲で共析させることができる。
に添加しても、またMn金属を溶解させた形で浴に添加し
てもよいが、いずれの場合もMn2+イオンとして浴中に0.
1〜2g/添加することにより、Mnを前述した0.2〜10wt
％の範囲で共析させることができる。
めつき母材となる金属については、密着性の低下を
防止するため表面の十分な清浄を行つておく必要がある
ことは言うまでもない。
防止するため表面の十分な清浄を行つておく必要がある
ことは言うまでもない。
通電は、平滑直流、リツプル直流、交流重畳、パル
ス直流のいずれで行ってもよい。いずれにおいても電流
密度は生産性の点から5A/dm2以上とする。
ス直流のいずれで行ってもよい。いずれにおいても電流
密度は生産性の点から5A/dm2以上とする。
めつき面をより平滑とするため、めつき浴に、撹拌
もしくはポンプ等による流動を与えることが望ましい。
もしくはポンプ等による流動を与えることが望ましい。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１ フローセルタイプの溶融塩浴専用セルを用い、フローチ
ヤンネル内に純度99.8％のAl陽極と、被めつき材として
のCu板とを設け、第１表に示す条件範囲内で添加Ti、Mn
イオン量を変化させて、Al−Ti−Mn合金めつき材料を得
た。
ヤンネル内に純度99.8％のAl陽極と、被めつき材として
のCu板とを設け、第１表に示す条件範囲内で添加Ti、Mn
イオン量を変化させて、Al−Ti−Mn合金めつき材料を得
た。
なお、フローセルの流速は0.5m/secとし、前処理として
は有機溶剤で脱脂後、５％硝酸で酸洗し、水洗後、100
％エタノールに浸漬して脱水後、温風乾燥した。
は有機溶剤で脱脂後、５％硝酸で酸洗し、水洗後、100
％エタノールに浸漬して脱水後、温風乾燥した。
得られためつき材料の各皮膜の組成と電着状態との関係
を第１図のグラフに示す。すなわち、第１図は皮膜中の
Ti含有量を縦軸に、またMn含有量を横軸にとつて各皮膜
の電着状態を〇（良好）、△（稍々パウダー有）、●
（パウダー状）で示したものである。ここで、縦軸の皮
膜中のTi含有量は浴中のTiイオン添加量に対応し、Ti含
有量１〜80wt％はTiイオン添加量0.1〜50g/である。
また、横軸の皮膜中のMn含有量は浴中のMnイオン添加量
に対応し、Mn含有量0.2〜10wt％はMnイオン添加量0.1〜
2g/である。
を第１図のグラフに示す。すなわち、第１図は皮膜中の
Ti含有量を縦軸に、またMn含有量を横軸にとつて各皮膜
の電着状態を〇（良好）、△（稍々パウダー有）、●
（パウダー状）で示したものである。ここで、縦軸の皮
膜中のTi含有量は浴中のTiイオン添加量に対応し、Ti含
有量１〜80wt％はTiイオン添加量0.1〜50g/である。
また、横軸の皮膜中のMn含有量は浴中のMnイオン添加量
に対応し、Mn含有量0.2〜10wt％はMnイオン添加量0.1〜
2g/である。
図中、ハツチングで囲んで区域が電着状態の良好域であ
る。すなわちMnを添加しない場合は良好なAl−Ti合金め
つきを得ることは殆ど不可能である。Mn添加効果は皮膜
中のMn含有量が0.2wt％（浴中Mnイオン添加量では0.1g/
）から見られ、皮膜中のMn含有量が３〜10wt％（浴中
Mnイオン添加量では0.8〜2g/）で最も著しい効果があ
る。また、皮膜中のTi含有量が80wt％（浴中Tiイオン添
加量では50g/）を越えると、もはや平滑良好な電着は
不可能となる。
る。すなわちMnを添加しない場合は良好なAl−Ti合金め
つきを得ることは殆ど不可能である。Mn添加効果は皮膜
中のMn含有量が0.2wt％（浴中Mnイオン添加量では0.1g/
）から見られ、皮膜中のMn含有量が３〜10wt％（浴中
Mnイオン添加量では0.8〜2g/）で最も著しい効果があ
る。また、皮膜中のTi含有量が80wt％（浴中Tiイオン添
加量では50g/）を越えると、もはや平滑良好な電着は
不可能となる。
以上のことから本発明法が高度の電着性を示すことが明
らかである。
らかである。
実施例２ 実施例１と同じ装置および操業条件で冷延鋼板（0.8mm
厚×100mm長×70mm巾）をめつき母材として、Al−Ti−M
n合金、Al単独、Al−Mn合金、、Al−Ti合金の各種めつ
き皮膜を形成した。ただし前処理の酸洗には10％塩酸を
用い、またTiイオンとしてはK2TiF6の代りにTiCl3を用
いた。
厚×100mm長×70mm巾）をめつき母材として、Al−Ti−M
n合金、Al単独、Al−Mn合金、、Al−Ti合金の各種めつ
き皮膜を形成した。ただし前処理の酸洗には10％塩酸を
用い、またTiイオンとしてはK2TiF6の代りにTiCl3を用
いた。
この実験における電着状態および電流効率を調査した。
また、皮膜の耐食性、耐熱性に関する性能を調査するた
め、JISZ−2371に基づく通常の塩水噴霧試験と、400℃,
5hrの大気雰囲気中での加熱を行つた後の塩水噴霧試験
とを行つた。これらの結果を第２表に示す。
また、皮膜の耐食性、耐熱性に関する性能を調査するた
め、JISZ−2371に基づく通常の塩水噴霧試験と、400℃,
5hrの大気雰囲気中での加熱を行つた後の塩水噴霧試験
とを行つた。これらの結果を第２表に示す。
第２表に見る通り、従来例のＡ−１、Ｂ−１はそれぞれ
Al単独、Al−Mn系であるために加熱後の塩水噴霧試験の
成績が悪く、またＣ−１〜Ｃ−３はいずれもAl−Ti系で
あるためには電着状態が不良であつた。比較例のＤ−３
はAl−Ti−Mn系であるもののMnが少な過ぎ、またＤ−1
1、Ｄ−12はAl−Ti−MnであるもののTiが多過ぎて、い
ずれも電着状態が不良であつた。
Al単独、Al−Mn系であるために加熱後の塩水噴霧試験の
成績が悪く、またＣ−１〜Ｃ−３はいずれもAl−Ti系で
あるためには電着状態が不良であつた。比較例のＤ−３
はAl−Ti−Mn系であるもののMnが少な過ぎ、またＤ−1
1、Ｄ−12はAl−Ti−MnであるもののTiが多過ぎて、い
ずれも電着状態が不良であつた。
これにに対し本発明のＤ−１、Ｄ−２、Ｄ−４〜Ｄ−10
はいずれも10A/dm2という高電流密度であるにもかかわ
らず電着状態、加熱なしおよび加熱後の塩水噴霧試験の
成績が良好であつた。またMn分の比較的多いＤ−６、Ｄ
−８は電着状態が特に良好であり、またTi分の多いＤ〜
８〜Ｄ−10は耐食性、耐熱性が特に優れた成績であつ
た。
はいずれも10A/dm2という高電流密度であるにもかかわ
らず電着状態、加熱なしおよび加熱後の塩水噴霧試験の
成績が良好であつた。またMn分の比較的多いＤ−６、Ｄ
−８は電着状態が特に良好であり、またTi分の多いＤ〜
８〜Ｄ−10は耐食性、耐熱性が特に優れた成績であつ
た。
〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば耐食
性、耐熱性に優れた緻密で平滑なAl−Ti系合金めつき材
料が、低温かつ実用的電流密度における操業で安定的に
得られる。したがつて、本発明はAl−Ti系合金めつきの
工業的規模での実用化に大いに貢献するものといえる。
性、耐熱性に優れた緻密で平滑なAl−Ti系合金めつき材
料が、低温かつ実用的電流密度における操業で安定的に
得られる。したがつて、本発明はAl−Ti系合金めつきの
工業的規模での実用化に大いに貢献するものといえる。
第１図は、良好な電析が得られるMn含有量とTi含有量の
範囲を示したグラフである。
範囲を示したグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】AlCl3系混合溶融塩浴を用いてAl−Ti系合
金めっき金属材を製造する方法であって、前記AlCl3系
混合溶融塩として、0.1〜50g/のTiイオンおよび0.1〜
2g/のMnイオンを添加し、AlCl3のモル比が50〜70モル
％である300℃以下のAlCl3−XCl（X:アルカリ金属）の
２成分または多成分混合溶融塩無水浴を用い、5A/dm2以
上の電流密度で電気めっきを行うことにより、１〜80wt
％のTiおよび0.2〜10wt％のMnを含有し、残部が実質的
にAlよりなる電気めっき皮膜を形成することを特徴とす
るAl−Ti系合金めっき金属材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015185A JPH0713316B2 (ja) | 1985-05-11 | 1985-05-11 | Ａｌ―Ｔｉ系合金めっき金属材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015185A JPH0713316B2 (ja) | 1985-05-11 | 1985-05-11 | Ａｌ―Ｔｉ系合金めっき金属材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261492A JPS61261492A (ja) | 1986-11-19 |
| JPH0713316B2 true JPH0713316B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=14266317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10015185A Expired - Lifetime JPH0713316B2 (ja) | 1985-05-11 | 1985-05-11 | Ａｌ―Ｔｉ系合金めっき金属材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713316B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61261494A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ａｌ−Ｔｉ−Ｍｎ合金の電析方法 |
| CN103436921B (zh) * | 2013-08-30 | 2015-08-26 | 昆明理工大学 | 一种离子液体电沉积铝锰钛合金的方法 |
-
1985
- 1985-05-11 JP JP10015185A patent/JPH0713316B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61261492A (ja) | 1986-11-19 |
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