JPS5887264A - ほうろう用アルミニウム被覆鋼板 - Google Patents

ほうろう用アルミニウム被覆鋼板

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JPS5887264A
JPS5887264A JP56184644A JP18464481A JPS5887264A JP S5887264 A JPS5887264 A JP S5887264A JP 56184644 A JP56184644 A JP 56184644A JP 18464481 A JP18464481 A JP 18464481A JP S5887264 A JPS5887264 A JP S5887264A
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aluminum
rolling
enamel
layer
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JP56184644A
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Yoshihiro Kusanagi
草薙 芳弘
Jiro Tsuchida
土田 次郎
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、すぐれたほうろう特性が得られるほうろう用
アルミニウム被覆鋼板に関する。
表面にアルミニウム被覆層を有する鋼板、例えば溶融ア
ルミめっき鋼板は、耐熱性、耐食性にすぐれた特性をも
ち、自動車排気ガス系統部材、乾燥機、ストーブ部品等
の耐熱部材や、屋根、内装などの建材をはじめ、広い分
野で使用されている。
近年、このアルミ被覆鋼板を原板としたほうろう加工の
工業化が進んでい°る。はうろう加工は、原板にほうろ
うゆう薬を塗布し、どれを焼成することにより行なわれ
る。焼成温度は、使用するゆう薬の種類にもよるが、通
常5°30〜600’Cで、一般鉄はうろうに用いられ
るゆう薬は800°C以上で焼成される。
ところが、原板として、例えば溶融アルミめっき鋼板を
そのまま、あるいは最終製品形状に応じて曲げやプレス
成形したのち、はうろう、加工を行なうと、はうろう被
覆層の表面に微細な泡(プリ′スター)もしくはクレー
タ状の欠陥(以下、「泡欠陥」という)が多数発生し、
外観や耐食性等が著しく損なわれるという問題がおる。
本発明者等はこの問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、泡状欠陥は、溶−一アルミめっき層に存在するミク
ロ的なピンホール、不めっき部分、あるいは成形加工時
に発生する微小クラック(亀裂)に起因することをつき
とめた。すなわち、溶融アルミめつきま\のめつき層は
いわば鋳造組織であり、不可避的に微小なピンホールや
不めっき部分が存在し、また鋳造組織であるために延性
・伸びが乏しく、成形加工時にクラックの発生を伴なう
。これらの欠陥は、耐熱・耐食用途には何ら問題のない
程度の極めて軽微のものであるが、はうろう加工を行な
うと、これを起点に泡欠陥が発生するのであり、この欠
陥をなくすことにより泡欠陥を解消し得ることが判明し
た。
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、ア
ルミ被覆層を圧延再結晶組織となしたほうろう用アルミ
被覆鋼板を提供する。すなわち、本発明のほうろう用原
板は、アルミ被覆層に圧延と再結晶焼鈍処理とを加えて
ピンホール等を圧着消滅させると同時に、該被嘩層に良
好な伸び性を付与して成形加工時のクラック発生を防ぐ
ことにより、その後のほうろう加工における泡欠陥の発
生を実質的に完全に解消したものである。
本発明に係るほうろう用アルミ被覆鋼板は、例えば素地
鋼板に常法により溶融アルミめっきを施したのち、圧延
を行ない、ついでアルミめっき層を再結晶焼鈍すること
により製造される。
素地鋼板としては、成形加工性の点より低炭素鋼板(一
般に、C約0.2重量%以下)が好ましく用いられる。
また、素地鋼板としては、鋼成分として窒素(N)を0
.004重量%以上含有するものを用いると、後記のよ
うに、素地鋼板とめつき層の界面におけるkl−Fe金
属間化合物(以下、単に「合金jとも言う)の生成温度
が高くなり、従ってほうろう焼成温度を高めることがで
き、かつほうろうの密着性の改善も可能となる。また、
素地鋼板の耐熱性も向上する。これら効果はN量の増加
とともに強化されるが、その反面鋼板の硬化と加工性の
圓下を伴なうので、最終製品の形状により強加工を行な
う場合には、例えば0.02重厳%を上限とするのが好
ましい。
素地鋼板に対する溶融アルミめっきは常法に従って行な
えばよい。但し、通常溶融アルミめっき過程で素地鋼板
とめつき層の界面にkl −Fe合金が生成するのが一
般であり、該合金は硬くて脆いため、多量に生成すると
、圧延時にめっき層に゛クラックが発生することがある
。これを防ぐにはアルミめっき浴としてSil、Q重量
%以上を含むA#−8i浴を用いるのが有効である。こ
れによりめっき時に生成する合金層は約2〜5μmない
しはそれ以下に抑制されるので、圧延時のクラック発生
の危険も回避される。なz−1Si量があまり多くなる
と、めっき層中に硬くて脆い板状Siが点在し、圧延時
のクラック発生の原因となるので、15重量%を上限と
するのが好ましい。
上記溶融めっきにより必要量のアルミ被覆層を形成した
のち圧延工程に付される。圧延は冷間または温間のいづ
れであってもよい。その圧下率は、めっき鋼板厚と目的
とするほうろう原板の所望板厚とに応じて適宜設定され
るが、鋳造組織のめつき層中のどンホールや不めっき部
分を圧着させるために、約10%以上であることを要す
る。特に圧下率を20%以上とすれば、前記めっき過程
で生成した薄い合金層が分断され、その後のr/1うろ
う加工に先立つ成形加工において該合金層に起因するめ
つき層の剥離・クラックの発生力;防止され −るほか
、素地鋼板自体の再結晶開始温度力;イ氏下するので、
後記のように素地鋼板のカロエ性を高めたい場合にも、
それだけ低い温度で再結晶焼鈍を達成することができる
。再結晶焼鈍温度を低くすれば、それだけ合金の生成増
加を抑制できる75−ら、はうろう特性、特に密着性の
向上に資することは言うまでもない。但し、圧下率をあ
まり高くすると、アルミめっき層にクラックが発生し泡
欠陥の原因となるから、好ましくは70%を上限とする
上記圧延が施こされた鋼板のアルミめっき層は、EE延
組織化し、加工硬化により伸び性が低下しているので、
加工性を回復するための再結晶焼鈍を行なう。この焼鈍
は好ましくは約250〜400°Cで行なわれる。この
焼鈍によりアルミめっき層に良好な延性が与えられると
同時に・、ピンホールなどの圧着部も再結晶により完全
に消滅する。
かくして得られるアルミめつき両板のめっき層−は当初
の鋳造組織からいわば鍛練組織に変化しており、ピンホ
ール等は全くなく、かつめっき層の機械的性質、特に伸
び性が良好である。従って、これをほうろう用原板とし
てそのま\、あるいは所望形状に曲げ、プレス加工した
のちほうろう加工すれば、泡欠陥のないほうろう被覆製
品が得られる。
−ところで、はうろう特性に関する他の問題として、は
うろう被覆層の密着性の良否が挙げられる。
この密着性は、はうろう焼成温度・めっき層の合金化と
関連する。すなわち、はうろう焼成は前記のように高温
度で行なわれ、一般に焼成温度が高い程、耐薬品性、硬
さ、光沢などすぐれたほうろう特性が得られるが、あま
り温度を高くすると、素地鋼板−アルミめっき層界面の
相互拡散により合金化が進行し、時間の経過とともにめ
っき層全体が合金化してしまう。そうなると、得られる
ほうろう被覆層の密着性は極めて悪く、容易に剥離して
しまう。従って、はうろう加工風上いては、焼成温度を
合金生成温度以下にせねばならず、その結果、使用可能
なほうろうゆう薬の選択に制限をうけ、また得られるほ
うろう特性の改善にも自ずと限界が付せられる。
上記問題に対しては、鋼成分としてNO,004重量%
以上を含有する素地鋼板を用いるのが有効である。すな
わち、素地鋼板とアルミめっき層の界面の相互拡散によ
る合金生成温度は、素地鋼板のN含有量と関連し、NO
,004重量%以上含むと、該合金生成温度は約550
°C以上に上昇する。
従って、それだけ高い焼成温度を採用して合金化を伴な
わずに所定のほうろう加工を達成することができる。ま
た、Nの含有により前記溶融めっき過程での合金生成も
抑制されるので、圧延時のめつき層のクラック発生防止
にも奏効し、泡欠陥の防止策としても有効である。これ
らの効果はN量の増加とともに高められるが、前記のよ
うに素地鋼板の硬化を随伴するので、強加工を行う用途
では約0.02重量%以下に規定するのがよい。もつと
も、この合金生成温度は、後記のように鋼板のC含有量
にも影響をうけ、C量が低い程(特に、約0.02重量
%以下において)、生成温度が高くなる。従って、N量
は、望むほうろう焼成温度に応じ、C量との関連下に定
めるとよい。かくして、はうろうゆう薬選択の制限、焼
成温度の制限が緩オロされ高い焼成温度にて密着性のよ
いほうろう被覆層が得られる。むろん、アルミめっき層
は圧延・再結晶化による鍛練組織を有しているので泡欠
陥の発生もない。
なお、はうろう加工製品の製造において、溶融アルミめ
っき鋼板(原板)の加工性が問題になることがある。す
なわち、前記溶融アルミめっき後の圧延工程において、
合金層(溶融アルミめっき時に素地とめつき層の間に生
成した合金層)の分断を目的とし、約20%以上の圧下
率を加え、あるいはめっき鋼板厚と所望製品板厚との関
係で高い圧下率を加える場合、素地鋼板も圧延組織化し
加工硬化を生ずる。これに前記のようにアルミめっき層
の再結晶を目的とする温度(約250〜400°C)で
の焼鈍では素地鋼板の加工性は十分回復されない。かか
る鋼板は、平板のま\、あるいは軽度の成形加工を加え
て用いる場合には特別問題はないが、所望の製品形状に
より絞り加工などの強加工を必要とするときには加工性
が不足する。このような場合には、素地鋼板が再結晶化
する温度、好ましくは約500°C以上で焼鈍すればよ
い。こΩ場合素地鋼板としてNO,004,重量%以上
含有するものを用いれば、前記したとおり合金化を伴な
うことなく所定の再結晶化を達成し所望の加工性を付与
することができ、その後のほうろう加工に2いても密着
性不良の問題を生ずることもない。また、当然のことな
がら、上記温度での焼鈍によりアルミめっき層の再結晶
化も同時に達成される。なお、その焼鈍においてアルミ
めっき層の溶融をさけるため、焼鈍温度は約600’C
を上限とすべきである。
次に、本発明について実験結果にもとづいて説明する。
板厚0.8Mの低炭素冷延鋼板(但し、C:0.005
〜0.19重量%、N: 0.001〜0.028重量
%)蚕用い、通常の溶融アルミめっき法に従い、脱脂後
、還元雰囲気加熱炉で鋼板表面を清浄化したのち、Al
−9%81めっき浴(浴温670”C)に通板(浸漬時
間5秒)しアルミめっき鋼板を得た。
上記アルミめっき鋼板を圧下率1・θ〜°80%の冷間
圧延に付したのち、温度480〜570°Cで再結晶焼
鈍処理(処理時間10時間)した。
得られたアルミめっき鋼板を原板とし、表面脱脂後、ア
ルミ被覆−板用市販はうろうゆう薬を適当なスリップと
なしスプレーにより層厚80μmに塗布した。はうろう
焼成は550℃(焼成時間7分間)にて行なった。
第1表に、上記原板のアルミめっき層と素地鋼板の再結
晶状況、アルミめっき層の合金化状況、並びに得られた
ほうろう特性(密着性および泡欠陥)を示す。それぞ些
の試験および評価法は次のとPりである。
(A) 再結晶状況とアルミめっき層合金化状況再結晶
焼鈍効果をビッカース硬度計による硬さ試験値、およ・
び金属顕微鏡によるフェライト結晶組織の形態により判
定した。
アルミめっき層の合金化状況は金属顕微鏡観察にもとづ
いて評価した。表中、「原板性状」の欄にその結果を示
す。同梱の各記号の意味は次のとおりである。
O:素地鋼板、めっき層とも良好な再結晶組織。
合金の生成なし。
ロ:合金の生成なし。但し、素地鋼板の再結晶化不十分
Δ::地鋼板再結晶化。但し、めっき層合金化(表面灰
黒色化)。
X:素地鋼板再結晶化せず。めっき層全体が合金化(表
面灰黒色化)。
CB) はうろう特性(泡欠陥、密着性)泡欠陥は10
倍のルーペで観察し、その有無を調べた。
密着性は、落下衝撃変形試験法により、ポンチ径25顛
φ、ダイス25.5wφの間に試験片を置き、1 kg
の重錘の落下衝撃により最大変形くぼみ深さ31nIを
与えたときのほうろう被覆層の残留量を測定した。その
結果を表中、「はうろう特性」欄に示す。表中の各記号
は次のとおりである。
○:泡欠陥2よび剥離のいずれもなし。
△:泡大欠陥し。剥離1〜50%全50%:泡欠陥なし
。剥!50%以上発生。
ロ:剥離発生なし。−泡欠陥発生。
第1表に示されるように、圧下率10〜70%で圧延を
行なって焼鈍したものは、いづれも泡欠陥の発生は認め
られない。圧下率80%の場合に泡欠陥が発生している
のは、前記のように圧延時にめっき層にクラックが発生
したからである−0また、本発明に従って適量のNを含
む鋼板を用いたものでは、500°C以上の焼鈍を経て
も合金化を伴なわず、またほうろう焼成(550°C)
において合金化を生ずることがないので、得られるほう
ろう被覆層の密着性も良好である。なお、同表から、素
地鋼板のC量が低い程、合金化が抑制される(合金生成
温度が高くなる)傾向も看取される。
第2表に、アルミ゛めつき層のSi含有量と該めっき層
の加工性の関係について実験結果を示す。
同実験は、板厚1.2flの鋼板(CO,0015重量
%、N O,0,115重量%)に、S1含有量の異な
るAl−8i浴を用いて通常の方法でめっきしたのち、
圧下率10〜80%の範囲で圧延を行なった。同表の結
果は顕微鏡観察によるものである。
同表に示されるように、めっき浴のSi量が少いと、圧
下率が低くても、合金層を起点にしてめっき層にクラッ
クが生じ剥離する。これは前記のように、めっき時に生
成する合金層が贈犬するからである。一方、Si量が余
り多くなってもクララ、りが発生するのは、めっき層中
に板状S1が形成されることによる。これらのクラック
を防止するため、めっき層(めっき浴)の81量を前記
のように1〜15重量%とするのである。
第2表 本発明においては、素地鋼板厚およびめっき付着量に本
質的制限はなく、また圧延に2ける圧下率は、めっき鋼
板厚と目的とする製品板厚とに応じ、10〜70%の範
囲内で適宜選定すればよ跣更に、高い圧下率の圧延を行
なったのち、素地鋼板の加工性を回復する目的で素地鋼
板の再結晶温度以上での焼鈍を行う場合やその後5のほ
うろう焼成を高温で行なう場合には、素地鋼板として適
量のNを含むものを適用すれば、めっき層の合金化を生
ずることなくそれぞれの目的を達することができる。な
お、必要なら、再結晶焼鈍ののち、調質圧延仕上げを行
なえばよい。また、所定の板厚を得るために、圧延−再
結晶焼鈍を何回くり返してもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例1 第3表に示す素地鋼板A 1 ” 10に溶融アルミめ
っきを施し、供試甘煮9.10については、そのま\、
供試材A1〜8については圧延および再結晶焼鈍を行な
ったのち、はうろう加工を行なつた。各処理条件および
圧延・再結晶後の原板性状、並びにほうろう特性を以下
に示す。
※不町縫的不純物は次のとおり。Mn:0.22〜0.
38%、Si : tr 、 P : 0.006〜0
.011%、S : o、o O9〜0.0 t 4%
〔11溶融アルミめっき処理 通常のゼンジマ一方式により、kl−9%a1浴に通板
し、溶融めっき鋼板を得た。(11シ、鋼板;16.1
〜8は、片面のめっき付着1けを80 t / ttl
とし、五9.10については40y/vfとした。
(It)  圧延と再結晶焼鈍処理 溶融めっき後、供試材41〜8について圧下率50%の
冷間圧延を行い、ついで530’Cにてめっき層と素地
鋼板を再結晶させる焼鈍処理(処理時間10時間)を施
し、はうろう原板として、板厚0.6sri、片面のめ
つき付着量40f/vfのアルミめっき鋼板を得た。供
試社歴9、loは、IF延、焼鈍のいづれも行なわず、
溶融めっき捷\でほうろう原板(板厚Q、0at)とし
た。
(1)  はうろう原板の性状 圧延・焼鈍後の外観、素地鋼板組織(IJ1結晶化状況
)、およびめっき層別工性を第4表に示す。
但し、素地鋼板組織、めっき層別1性は次のごとく測定
した。
(イ)素地鋼板組織 硬度測定と断面検鏡によるフェライト納品形態にて判定
(ロ)めっき層別工性 、ll5Z2248に準拠する密着曲げ試験、およびエ
リクセン社製薄鋼板深絞り試験機(ポンチ径40肩屑φ
、ポンチMrd l朋、ダイス径42Mφ、ダイス肩’
rd 5 rttz、ブランク径80朋φ、絞り高さ2
0朋)による深絞り成形加工試験を行へそれぞれ第1図
および第2図に示す形状に加工しその曲げ加工部(a)
、(b)の表面外観とめつき層状態を観察した。表中、
「めっき層別工性」欄の各記号は次のとおりである。
○:亀裂なし △:軽度の亀裂発生 ×:強度の亀裂発生 (1v) はうろう加工 前記各供試原板を脱脂処理後、アルミめっき鋼板用市販
はうろうゆう薬をスプレー施釉して70μmの層を形成
し、550°Cで7分間焼成した。
(Vl  はうろう特性評価 各供試材について、はうろう被覆層の泡欠陥の有無およ
び恵着性を次のように検査・測定した。
(イ)泡欠陥 未加工原板(平板)、前記曲げ試験原板および深絞り成
形試験原板のそれぞnのほうろう表面(子部品、曲げ加
工部)を万能・投影機で検存し泡欠陥の有無を検査した
。表中、「泡欠陥」欄の各記号の意味は次のとおりであ
る。
○:泡欠陥なし。 ×:泡欠陥発生。
(ロ)密着性 平板状の供試材を用い、前述の落下衝撃変形試験法によ
り (ポンチ径25MMφ、ダイス径25.5朋φ、重
錘1kg)、最大変形くぼみ311rMを与えたときの
ほうろう被覆層の残留量を測定した。表中、「密着性」
欄の各記号の意味は次のとおりである。
○:剥離発生なし △:l〜50%剥離発生 ×:50%以上剥離余生 第4表に示されるように、本発明の規定を満す供試材A
1〜5は、素地鋼板の再結晶温度以上の高温での焼鈍に
もかかわらず、銀白色を呈しくすなわち、めっき層の合
金化がなく)、素地鋼板の再結晶化も良好で、めっき層
の加工性にもすぐれる。また、圧延と焼鈍によりめっき
層のピンホール等が完全に消滅し、かつ加工時にめっき
層に亀裂が生ずることがないので、はうろう被覆層に泡
欠陥はなく、また密着性も良好である。
一方、供試材A6〜8(素地鋼板N量0.004重量%
未#)は、高温度での焼鈍でめっき層全体が灰黒色化(
合金化)した\め、めっき層の加工性の低下とそれに伴
なう加工時の亀裂発生により、はうろう泡欠陥が生じ、
密着性も劣悪である。
更に、供試材遥9.10(A9の素地鋼板N量0.00
4%未満、/Fil I O同0.004%以上いづれ
も圧延・焼鈍なし)は、めっき層が鋳造組織のま\であ
るため、加工性が劣り、加工時に微小の亀 ・“裂が生
じる結果、得られるほうろう被覆層に泡欠陥が発生して
いる。また、未加工部も、ピンホールの存在により泡欠
陥が発生している。
実施例2 前記実施例1における供試甘煮5と同じ成分の素地鋼板
を用い、実施例1と同じ溶融アルミめっきを施したのち
、圧下率lO〜80%の圧延を行諭、ついで580’C
に加熱して再結晶焼鈍(処理時間I Q Hr )を行
った。各供試材を原板とし、実施例1と同じほうろう加
工を行なった。
原板の性状およびほうろう特性を第5表に示す。
各測定・評価法は実施例1のそれと同じである〇第5表
に示されるとおり、本発明材である供試材7f11〜7
は素地鋼板の組織(再結晶化)、めっき層の加r性が良
好で、得られたほうろう被覆層には泡欠陥はなく、密着
性もすぐれている。これに対し、供試材A8は素地鋼板
組織、めっき層別工性はよいもの\、王延率が過大(8
0%)のため、微細な亀裂が発生、シた結果、成形加工
材だけでなく未加工材にも泡欠陥が発生した点で、上記
本発明材に及ばない。
実施例3 第6表に示す鋼成分の素地鋼板を用い、実施例1と同じ
溶融アルミめっきを施したのち、圧下率10〜80%の
圧延を行い、ついで800’Cでアルミめっき層の再結
晶焼鈍(処理時間5 Hr )を行なった。各供試材を
原板とし、実施例1と同じほうろう加工を行なった。
原板の性状およびほうろう特性を第6表に示す。
各測定・評価法は実施例1のそれと同じである。
第6表に示されるとおり、本発明材である供試材&1と
2は適度な圧下率の圧延と焼鈍とによりめっき層が良好
な圧延再結晶組織をもつので、は′ ううう被覆層に泡
欠陥の発生はなく、またほうろう焼成時に合金化を生じ
ないので密着性もすぐれている。これに対し、供試材&
3〜5は、はうろう密着性は良いもの\、泡欠陥が発生
している点で本発明材に及ばない。fxK材&3の泡欠
陥は、王延時の過大な圧下率により、めっき層に亀裂が
生じたからであり、一方供試材& 4 、’5’ (圧
延なし)の泡欠陥はめつき層中にピンホール等が残存し
ているため発生したものである。
以上のように、本発明によれば、泡欠陥がなく、かつ密
着性にすぐれたほうろう加工製品が得られる。また、は
うろうの密着性を損なわずに、はうろう焼成温度を高め
ることができるので、はうろうゆう薬の選択の制限も緩
和され、高い焼成温度により、はうろう特性を−そう高
めることができる。
なお、上記説明では溶融アルミめっき鋼板を例に挙げた
が、本明細書に言うアルミニウム被覆鋼板には、そのほ
かクラッド法、粉末コーティング法、真空蒸着法などに
よりアルミニウム被覆層が°施こされた鋼板が包含され
ることは言うまでもない0
【図面の簡単な説明】
第1図はほうろう原板の密着曲げ試験片の形状説明図、
第2図はほうろう原板の深絞り成形加工試験片形状説明
図である〇 代理人 弁理士宮崎新八部 第1図          第2図 手 続 曲 正 、τr  (j)式)%式% 1 事件の表示 昭和5611  特 4作  願第184644す2 
発明の名称 はうろう用アルミニウム被覆鋼板3、 補
正をする者 事件との関係 特許出願人 fL  +すi   東京都千代田区丸の白玉丁目4番
1号F″”AH’+称)  (458)日新製鋼株式会
社代表取締役 阿    部      譲4、代理人

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)素地鋼板表面にアルミニウム被覆層を有する鋼板
    であって、該素地鋼板が鋼成分としてNO,004〜0
    .02重量%含有し、か、つアルミニウム被覆層が圧延
    再結晶組織を有することを特徴とするほうろう用アルミ
    ニウム被覆鋼板。
  2. (2)アルミニウム被覆層が5il−15重量%含有す
    る溶融アルよニウムめつき層であることを特徴とする上
    記第(1)項に記載のほうろう用アルミニウム被覆鋼板
  3. (3)素地鋼板表面にアルミニウム被覆層を有する鋼板
    であって、該素地鋼板が鋼成分としてNO,004〜0
    .02重量%含有し、かつ圧延再結晶組織を有するとと
    もに、アルミニウム被覆層が圧延再結晶組織を有するこ
    とを特徴とするほうろう用アルミニウム被覆鋼板。
  4. (4)アルミニウム被覆層が8i 1〜15重量%含有
    する溶融アルミニウムめっき層であることを特徴とする
    上記第(3)項に記載のほうろう用アルミニウム被覆鋼
    板。
JP56184644A 1981-11-17 1981-11-17 ほうろう用アルミニウム被覆鋼板 Pending JPS5887264A (ja)

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