JPS63203761A

JPS63203761A - 高密着性Ｃｒ被膜を有する鋼材とその製造法

Info

Publication number: JPS63203761A
Application number: JP3538287A
Authority: JP
Inventors: Akira Seki; 彰関; Masashi Yoshida; 政司吉田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1988-08-23

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、高密着性Ｃｒ被膜を有する被覆鋼材およびそ
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

鋼材上にＣｒを蒸着あるいは電気めっきなどにより被覆
し、耐食性や外観の光沢を向上させることが汎く行われ
ている。一般に金属の下地に金属被膜を被覆する場合、
下地と被膜との密着性の向上ならびに被膜の耐食性向上
のために、被膜処理後、熱処理を行うか、あるいは蒸着
の場合には、蒸着中に基板を加熱することが行われる。

この目的は、熱処理によって、下地と被膜の原子を相互
に拡散させて、下地と被膜間の結合力を凝集力にまで高
め、被膜中のピンホールを消滅させ、密着性および耐食
性を高め４ことにある。

他方、密着性向上のために、特開昭５０−１３３９３６
号公報のように、蒸着法を改善することも知られている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述のように、密着性と耐食性向上のために、
鋼材上にＣｒを被覆し、６００℃以上に加熱処理すると
、第４図に示すように、下地と被膜との間にσ相が生成
する。このσ相は脆い金属間化合物で、これが形成され
ると、密着性が悪く、被膜が剥れるなどの問題が起る。

６００℃以上に加熱しなければ、σ相の生成はないけれ
ども、下地と被膜との間の原子の相互の拡散は生ぜず、
密着性はきわめて悪いものとなる。

また、たとえ熱処理を行わない場合でも、被覆鋼材の使
用中に６００℃を超えれば、σ相が生成されてしまう。

他方、前記公報記載の技術などもあるが、密着性の十分
な改善に至っていなかった。

そこで、本発明の主たる目的は、密着性および耐食性に
優れたＣｒ被覆鋼材とその製造法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本発明鋼材は、下地鋼材上
に、Ｎｉが３０％以上のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金層と、そ
の上にＣｒまたはＣｒを１２％以上で残りがＮｉおよび
Ｆｅからなる被膜とを形成したことを特徴とするもので
ある。

また、本発明の製造法は、下地鋼材上にＣｒまたはＣｒ
を１２％以上で残りがＮｉおよびＦｅからなる被膜を真
空蒸着により形成するに際して、Ｎｉ＋　ＣｒおよびＦ
ｅを個別のまたは同一の蒸発源に設け、下地と被膜との
間にＮｉが３０％以上のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金層が形成
される条件で真空蒸着することを特徴とするものである
。

〔作　用〕

本発明者らは、第３図のように、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅの３
成分組成にあって、同図符号Ｚの領域では、６００℃以
上の熱を受けるとび相、あるいはα＋σもしくはγ＋σ
相が生成し、これが被膜の密着性を劣化させることを知
見した。したがって、Ｎｉが３０％以上、より好ましく
は３３％以上、もしくはＺ領域以外の領域の３成分合金
層を下地と被膜との間に生成させれば、σ相の生成を防
止もしくはその生成を抑制でき、被膜の強度および密着
性を向上させることができる。

なお、表面層のＣｒ１ｉを１２％とするのはステンレス
鋼と同量の耐食性を保有せしめるためである。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

本発明鋼材は、下地鋼材上に、ＮＬが３０％以上のＮｉ
−Ｃｒ−Ｆｅ合金層およびＣｒ系被膜を順に形成したも
のである。

この被覆鋼材は、たとえば真空蒸着法によって形成でき
、Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅの成分分布例は第２図の通りで
ある。

上述の真空蒸着法による場合、第１図のように、ペルジ
ャー等の真空槽１内に、蒸発源として、３個のるつぼ２
Ａ、２Ｂ、２Ｃ内にＮｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ材をそれぞれ
収容し、真空ポンプにより真空槽１内をたとえば１０−
’Ｔｏｒｒ以下の真空状態とするとともに、下地鋼材３
をヒータ４により６００℃以上に加熱するか、又は電子
銃６を用いながら真空蒸着することにより、目的とする
被覆鋼材を得ることができる。５はるつぼ用ヒータ、７
は電子銃用ヒータである。

ここで、上記例は３個のるつぼを用いて、それらに個別
にＮｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ粉を収容する個別収容方式を採
用しているが、この方式であると、るつぼ加熱用ヒータ
の通電量自体、あるいは経時的な通電のオン、オフを調
節することにより、合金層の組成を調整でき好適である
が、本発明はこれに限定されるものでなく、一つのるつ
ぼ、もしくは二つのるつぼに適宜Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ
材を収容する方式をも含む。

いずれにしても、るつぼ電流を制御することにより、下
地表面から被膜表面の組成を連続的に変化させることが
できる。

また、Ｎｉ３０％以上の合金層を得る方法として、るつ
ぼ上にシャッターを設け、その開閉の時間制御によるこ
ともできる。

下地と被膜との間の原子の相互拡散を促進させ、さらに
被膜中のピンホールを消滅させて、被膜の密着性および
耐食性を向上させるために、蒸着処理中に下地鋼材を６
００℃以上に加熱するほか、蒸着処理終了後に、６００
℃以上の熱処理を施すのが望まれる。

前述のように、σ層の生成を防止するためには、たとえ
ば第３図Ａ線の経路のように、下地から被膜表面にかけ
ての組成分布を変化させればよい。

本発明において、被膜としては、純Ｃｒのほか、１２％
以上のＣｒを含み残部がＮｉおよびＦｅであってもよい
。

〔実施例〕

次に基板として低カーボン鋼について、真空度３　Ｘ　
１０−’Ｔｏｒｒで行なった実施例を以下に示す。

〈実施例１〉第１図に示す真空蒸着装置を用い、第５図に示す試験片
について第１表の条件で真空蒸着により、合金層を含め
た被覆厚が３０μ−のＣｒ系被膜を形成し、その後、６
５０℃で１時間熱処理した。第２表は中間層と表面層の
組成である。

第　１　表（蒸着開始後の経過時間とるつぼヒーターの
電流：Ａ）第２表（匈ｔ％）次いで、この試験片について、１０％の引張り変形を行
った後、蒸着部を粘着テープにて剥し、はがれ面積率を
測定した。その結果、はがれ率はゼロ％であった。

これに対して、基板上にＣｒのみを、るつぼヒータ電流
４０Ａの条件の下で、３０μｍに蒸着被覆したものを、
後に６５０℃で１時間熱処理した比較材にあっては、は
がれ率が６２％となった。

〈実施例２〉実施例１と同様の装置で、電子銃を用いてＮｉ。

Ｐｅ、　Ｃｒを蒸着中に６００℃で基板を加熱しながら
、第３表の条件で蒸着し、被膜厚２０μ僧の被覆鋼材を
得た。中間層、表面層でのＮｉ、　Ｆｅ、　Ｃｒの組成
を第４表に示す。

第　３　表　　蒸着開始後の経過時間と電子銃電流（鴎
Ａ）（電流：　１０ｋＶ）第４表（ｗｔ％）次に実施例１と同一の密着性試験を行ったところ、はが
れ率ゼロの結果を得た。

〈実施例３〉実施例２と同じ方法で、第５表の条件により３５μの被
覆鋼材を得た。中間層、表面層のＮｉ。

Ｆｅ、　Ｃｒの組成を第６図に示す。実施例１と同様の
密着性試験を行ったところはがれ率はゼロの結果を得た
。

第　５　表　　蒸着開始後の経過時間と電子銃電流（ｍ
Ａ）（電圧：　１５ｋＶ）第６表（ｗｔ％）〔発明の効果〕以上の通り、本発明によれば、密着性および耐食性が共
に優れた被覆鋼材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る被覆鋼材を得る例としての真空蒸
着装置の概要図、第２図は被膜組成分布例図、第３図は
Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅの３成分組成図、第４図は従来例にお
るσ相の生成例の説明図、第５図は実施例に用いた試験
片の平面図である。１・・・真空槽、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・るつぼ、３・
・・下地鋼材、４・・・ヒータ、５・・・ヒータ、６・
・・電子銃、７・・・ヒータ特許出願人　　住友金属工業株式会社代理人　　弁理士　永　　井　　義　　次第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下地鋼材上に、Ｎｉが３０％以上のＮｉ−Ｃｒ−
Ｆｅ合金層と、その上にＣｒまたはＣｒを１２％以上で
残りがＮｉおよびＦｅからなる被膜とを形成したことを
特徴とする高密着性Ｃｒ被膜を有する鋼材。
（２）下地鋼材上にＣｒまたはＣｒを１２％以上で残り
がＮｉおよびＦｅからなる被膜を真空蒸着により形成す
るに際して、Ｎｉ、ＣｒおよびＦｅを個別のまたは同一
の蒸発源に設け、下地と被膜との間にＮｉが３０％以上
のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金層が形成される条件で真空蒸着
することを特徴とする高密着性Ｃｒ被膜を有する鋼材の
製造法。