JPS5835257B2 - 高耐食性合金メッキ鉄鋼製品 - Google Patents

高耐食性合金メッキ鉄鋼製品

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JPS5835257B2
JPS5835257B2 JP8869977A JP8869977A JPS5835257B2 JP S5835257 B2 JPS5835257 B2 JP S5835257B2 JP 8869977 A JP8869977 A JP 8869977A JP 8869977 A JP8869977 A JP 8869977A JP S5835257 B2 JPS5835257 B2 JP S5835257B2
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JP
Japan
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corrosion resistance
plating
alloy
workability
present
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JP8869977A
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正章 浦井
正雄 宮城
伸一 真鍋
英敏 西本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06Zinc or cadmium or alloys based thereon

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融Z n −A 1合金メッキ鉄鋼製品に
おいて、Snを一定範囲内で添加することにより従来の
溶融Z n −A 1合金メツキの耐食性を更に向上せ
しめた高耐食性溶融Zn−Al−8n−(Si)合金メ
ッキ鉄鋼製品に関する。
一般に、鉄鋼素材の表面に溶融Znメッキを施す場合、
溶融浴中には浴面の酸化防止、浴の流動性の改善、さら
には溶融Znと素地鉄との反応によって生成する硬くて
脆いZ n −F e合金層の発達抑制等の目的で、通
常0.2〜0.3優のAAが添加される。
これによって、Zn−Fe合金層の発達を防止し、メッ
キ製品の加工性がすぐれ、また表面のZnが犠牲的陽極
となって、たとえばメッキ層にピンホール等が存在して
も鉄鋼素地を保護する等の利点を有するが、工業地帯、
海岸地帯などの各種環境下での耐食性は溶融A[メッキ
製品より劣ることは周知のところである。
一方、溶融Alメッキでは、溶融Al浴は約650〜7
00℃の高温に加熱され、溶融AAと素地鉄との激しい
反応によってAlメッキ層と素地鉄との間に硬くて脆い
Al−Fe合金層が生威し、メッキ製品の加工性が著し
く劣化するので、このようなAl−Fe合金層の発達を
抑制するため通常約3〜10多のSiあるいは約1φ以
下のBe等が添加される。
このようにして得られる溶融klメッキ製品は、一般に
前述の溶融Znメッキよりも耐食性、耐熱性にすぐれる
が、表面A1層にピンホールなどが存在すると、ピンホ
ールから素地鉄の発錆を招き、却って溶融Znメッキ製
品よりも耐食性が劣化する傾向を伴い、また上記のよう
にメッキ浴へSi、Be等を添加することによりA7−
Fe合金層の発達を抑制しているものX未だ十分ではな
く、曲げ、絞りなどの加工時にメッキ層の剥離を生じ易
い欠点を有している。
そこで、溶融Znメッキと溶融A7メツキのそれぞれの
欠点を除き、両者の長所を相互に生かす方法として、溶
融Zn−A1合金メッキ法(特公昭46−7161号、
特公昭46−4045号、英国特許1127407号、
特開昭50−133933号、特開昭50−13393
4号、特開昭50−133935号)が提案されている
上記各Zn−A1合金メッキ法のうち、前2者はメッキ
浴の組成がA125%以上を含むZnであるため、浴温
は525°C以上の高温となり、素地鉄とメッキ層の間
に硬くて脆いZn−AlFe合金層が生威し、メッキ製
品の加工性が著しく損なわれるほか、メッキ時の浴中の
Alの酸化を防止すべく雰囲気を水素リッチにする必要
があり、コスト上昇を招くなどの欠点がある。
また前記英国特許の方法では、従来のZnメッキまたは
Alメッキよりも耐食性にすぐれてはいるもの5未だ十
分とは言えない。
更に、後3者については、主として塗装性の改善を目的
とするもので、そのためにCa、Ti、Be、Cu等を
微量添加し、メッキ膨れの防止を図り、塗装性を向上さ
せてはいるが、耐食性についてはなお十分とは言い難い
このほか、Zn−A1合金メッキ法と類似の方法として
溶融Alメッキ後の表面にZnメッキを施す方法(特公
昭45−37641号)が提案されているが、かかる2
段階のメッキ操作では、作業効率が非常に悪く、コスト
も著しく高くなる。
本発明者等は、このような実情に鑑み、かねてより、溶
融Zn−A1合金メッキの耐食性の改善に関し鋭意研究
を重ね、先に、A12〜20%。
Sn0.1〜3.5%、残部Znより成る溶融ZnAl
−Sn合金メッキ浴による耐食性にすぐれた鉄鋼製品(
%開明51−13653号)を提供したが、耐食性だけ
でなくすぐれた加工性をも備えたメッキ製品を開発すべ
く、その後頁に研究を続けた結果、Zn−A1合金メッ
キ浴中に添加すべきSn量を0103多以上0.1 %
未満の範囲に特定することにより、高度の耐食性をその
ま\維持しつつ、曲げや絞り等の加工性を顕著に向上さ
せ得るという新事実を見出した。
本発明は、この知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明はAl約2〜20%およびSn0.0
3%以上0.1%未満および必要に応じてSi約0.0
01〜0.5%を含有し、残部Znおよび不可避的不純
物から成る溶融Zn−Al−Sn合金メッキを施したこ
とにより、鉄鋼製品に高度の耐食性と加工性とを具備せ
しめたものである。
本発明は、Snの添加量を0.03φ以上0.1φ未満
と特定した点に1つの特徴を有する。
すなわち、Zn−A1合金浴にSnを添加した例として
は本発明者等による前述のZn−Al−Sn合金メッキ
浴(%開明5113633号)のほか、特開昭5C)−
90535号公報に開示されたものが挙げられるが、S
nの添加量については、耐食性付与の観点から前者では
、0.1%以上と規定し、後者では、A10.30〜2
5.0 %を含むZn浴に、Znに対し5〜40多のS
nを添加するものとし、5多未満では耐食性、加工性な
どの向上は期待できないとの見解が示されている。
更に、Snを0.02%以下とする例もあるが(特開昭
49−119833号)、これはSnを不純物とみなし
て0.02%以下に規制することにより、加工性の改善
を企図したもので、本発明の如く、Snを必須添加元素
とするものでなく、また耐食性と加工性の両特性の改善
の可能性を示唆するものでもない。
以下、本発明における溶融Zn−Al−Sn合金メッキ
浴組成について説明する。
Alは主としてZnの耐食性を補強し、かつ素地鉄との
Fc−Zn合金層の生成を抑制する機能を有する。
約2φ未満では、これらの機能、殊に高耐食性付与機能
を十分に発揮し得ない。
但し、約20%を越えると、メッキ浴温度を高めねばな
らないため、後述の如きSiを添加しても硬くて脆いZ
n−Al−Fe合金層の発達を抑制し得なくなり、メッ
キ層の加工性は急激に低下する。
このため、Al添加量は約2〜20φの範囲に調整され
る。
Snは耐食性の改善に有効な添加元素である。
第1図は、Zn−15嶺AlにSnを添加した合金メッ
キ浴により鉄鋼製品に層厚25μのメッキを施した場合
の耐食性を、「塩水噴霧試験」により赤錆1多(面積率
)発生までの噴霧時間(Hr)で表わしたグラフである
同図から明らかなように、Sn約0.01φ以上の添加
により、噴霧時間約5000時間の高度の耐食性を示し
ている。
また、Snはメッキ層の加工性に大きな影響を与える。
第2図は、上記と同様の条件下に形成せしめたメッキ層
の加工性を、「ボールインパクト試験」により測定し、
下記の5段階の評点で示したグラフである。
〔評点5:割れ、剥離無し、4:30倍ルーペで割れ、
剥離が認められる、3:肉眼で割れ、剥離がわずかに認
められる、2:肉眼で割れ、剥離がはっきりと認められ
る、1:割れ剥離が甚しい。
〕同図から認められるように、Sn量が約0.1@を越
えない範囲ですぐれた加工性を有することを示している
上記第1図および第2図に示される結果から、Sn量を
0.03%以上0.1%未満の範囲に特定することによ
り、耐食性と加工性を共に満足させ得ることが認められ
る。
このように、Snを0.03%以上0.1%未満の範囲
で添加することにより、耐食性と加工性の両特性を兼備
せしめた点に本発明の大きな特徴があり、従来、Zn−
A1合金メッキ浴でSnを数φ以上添加しなければ耐食
性等の改善は望み得ないとする見解と著しく異なるとこ
ろである。
本発明の合金メッキ浴は、上記諸元素のほかに更にSi
を微量添加することができる。
それによって地鉄とZn−Al−Snメッキ層の中間に
生成する鉄合金層の発達を抑制し、メッキ層の加工性を
更に向上させることができる。
そのための添加量として、約0.001〜0.5φの範
囲が採用される。
本発明におけるメッキ操作には特別の制約はなく、常法
に従って行えばよい。
本発明のメッキ浴組成はAl量が20φ以下であるため
、比較的低温域で安定した操業を行うことができ、この
ことは、メッキ層と地鉄間に生成する合金層の発達を抑
制するのに有利である。
たとえば、浴温を約480〜550℃に保持し、被処理
物を適当な浸漬時間となるように浴中に送給し、ついで
浴から取出し、ワイピングを施して層厚約5〜35μの
メッキ層を有する耐食性・加工性ともにすぐれた鉄鋼製
品が得られる。
次に実施例を挙げて本発明について具体的に説明する。
実施例 板厚0.4 mmの低炭素冷延鋼板を素地鋼板とし、本
発明のZn−A、6−Sn合金メッキを施した。
また比較材として、従来の溶融Znメッキ浴、溶融Al
メッキ浴および溶融Zn−Alメッキ浴を用いてそれぞ
れのメッキを施した。
メッキ条件および得られたメッキ製品の緒特性を第1表
に示す。
なお、表中、「耐食性」は「塩水噴霧試験J (JIS
Z 2371) における初期赤錆1φ発生ま
での噴霧時間(Hr)で表わし、また「加工性」は、「
ボールインパクト試、験」における割れ、剥離の程度を
5段階の評点で示したものであり、各評点の内容は前記
第1図の説明におけると同義である。
上記結果から明らかなように、本発明品はいづれも50
00時間以上の耐食性を有し、従来のZn−A1合金メ
ッキ(47)、Alメッキ(/168)、Znメッキ(
A9)よりも著しくすぐれていることが認められる。
また、本発明の浴組成と同系統であってもSn%が本発
明に規定する下限値(0,03φ)に満たないもの(A
4 )は、本発明品の耐食性に及ばないことも明らかで
ある。
一方、素地鉄とメッキ層との間の合金層を比較すると、
本発明に係るもの(/161および2)は、0.2μと
薄く、またSiを微量添加したもの(/163)では0
.1μと更に薄く、加工性に好都合な性状を呈している
同表から、加工性を比較すると本発明品(AI 、 2
、3 )の評点はいづれも「5」(割れ、剥離性なし
)であり、従来のZn−AA合金メッキ(A7 )、A
lメッキ(慮8 )の評点「3」(肉眼で認められる割
れ、剥離が発生)より著しくすぐれ、Znメッキ(A9
)と同等の加工性を有していることが認められる。
なお、本発明のi各組成と同系統であってもSn%が本
発明に規定する上限値(0,1φ未満)を越えるもの(
//6゜5.6)の加工性は、本発明品に及ばないこと
も明らかである。
このように本発明による溶融Zn−Al−Sn合金メッ
キ鉄鋼製品は、従来のZnメッキ、Alメッキあるいは
Z n −A 1合金メッキ鉄鋼製品にくらべ、耐食性
および加工性のいづれにもすぐれており、かつそのSn
添加量も従来技術のそれに比し、はるかに微量であるた
め、高価なSnの使用量を大幅に節減することができ、
経済的にも非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Z n−AA −S n合金メッキ浴中のS
n%とメッキ層の耐食性の関係を示すグラフ第2図は、
Zn−Al−Sn合金メッキ浴中のSn%とメッキ層の
加工性の関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 IAl〜20%および5nO0,03%以上0、1 %
    未満を含有し、残部Znおよび不可避的不純物からなる
    溶融Zn−Al−8n合金メッキを施したことを特徴と
    する耐食性および加工性にすぐれた高耐食性合金メッキ
    鉄鋼製品。 2 A12〜20%、Sn0.03%以上0.1%未
    満およびSiO,001〜0.5’%を含有し、残部Z
    nおよび不可避的不純物から成るZn−Al5n−8n
    合金メッキを施したことを特徴とする耐食性および加工
    性にすぐれた高耐食性合金メッキ鉄鋼製品。
JP8869977A 1977-07-22 1977-07-22 高耐食性合金メッキ鉄鋼製品 Expired JPS5835257B2 (ja)

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