JP3383125B2 - 耐食性、耐熱性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 - Google Patents
耐食性、耐熱性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車排気系
素材、建材、家電、各種熱器具等に使用される耐熱性、
耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法に
関するものである。
素材、建材、家電、各種熱器具等に使用される耐熱性、
耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融アルミめっき鋼板は主としてアルミ
からなるアルミめっき層（以下、めっき層と言う）、及
び被めっき鋼板とアルミの反応物である金属間化合物か
らなる層（以下、合金層と言う）とを有する鋼板で、耐
熱性、耐食性に優れることが知られている。これらの特
長を生かして、自動車排気系素材、熱器具を主とする家
電製品、屋根、壁などの建材等に広範に使用されてい
る。ステンレス鋼板も同様に耐熱性、耐食性に優れる
が、溶融アルミめっき鋼板はステンレス鋼板よりも廉価
であり、近年その用途が広がりつつある。しかし更に耐
熱性、耐食性を向上させた製品に対するニーズが広が
り、アルミめっき原板に様々な元素を添加する発明が多
数なされている。例えば本出願人等は耐熱性を増すため
にめっき原板としてＴｉ添加鋼を使用したもの（特公平
５−２１９７８号公報）、或いは耐食性を増すためにめ
っき原板としてＣｒ添加鋼を使用したもの（特公平３−
４８２６０号公報）を開示した。一方耐食性を向上させ
るためにアルミめっき浴に元素を添加する例も多数見ら
れる。例えば特公昭６３−２３２６４号公報にはＳｉ：
３％以下、Ｍｎ：０．５〜４％を含有するめっき層を有
する鋼板の例が、また特公平６−１１９０６号公報には
Ｃｒ：０．０１〜２％をめっき浴中に添加するめっき鋼
板の製造法がある。
からなるアルミめっき層（以下、めっき層と言う）、及
び被めっき鋼板とアルミの反応物である金属間化合物か
らなる層（以下、合金層と言う）とを有する鋼板で、耐
熱性、耐食性に優れることが知られている。これらの特
長を生かして、自動車排気系素材、熱器具を主とする家
電製品、屋根、壁などの建材等に広範に使用されてい
る。ステンレス鋼板も同様に耐熱性、耐食性に優れる
が、溶融アルミめっき鋼板はステンレス鋼板よりも廉価
であり、近年その用途が広がりつつある。しかし更に耐
熱性、耐食性を向上させた製品に対するニーズが広が
り、アルミめっき原板に様々な元素を添加する発明が多
数なされている。例えば本出願人等は耐熱性を増すため
にめっき原板としてＴｉ添加鋼を使用したもの（特公平
５−２１９７８号公報）、或いは耐食性を増すためにめ
っき原板としてＣｒ添加鋼を使用したもの（特公平３−
４８２６０号公報）を開示した。一方耐食性を向上させ
るためにアルミめっき浴に元素を添加する例も多数見ら
れる。例えば特公昭６３−２３２６４号公報にはＳｉ：
３％以下、Ｍｎ：０．５〜４％を含有するめっき層を有
する鋼板の例が、また特公平６−１１９０６号公報には
Ｃｒ：０．０１〜２％をめっき浴中に添加するめっき鋼
板の製造法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような発明には次のような問題点があった。例えばＴ
ｉによる耐熱性向上効果は不めっきのようなめっき欠陥
に対して効果はあるが、めっき自体の耐熱性という観点
からは通常のアルミめっき鋼板と差異のあるものではな
かった。また鋼中Ｃｒにより耐食性を向上させるには比
較的大量のＣｒを添加する必要があり、このことはコス
ト増を意味するため少量の添加量で充分な効果を上げる
方法が望まれていた。一方めっき浴中に元素を添加する
発明においても、めっき浴の温度を上昇させないために
はめっき浴への元素の添加量は一定量に制限する必要が
あり、耐食性を充分に高め得るほどの添加量を添加する
ことが困難であるという問題点があった。
たような発明には次のような問題点があった。例えばＴ
ｉによる耐熱性向上効果は不めっきのようなめっき欠陥
に対して効果はあるが、めっき自体の耐熱性という観点
からは通常のアルミめっき鋼板と差異のあるものではな
かった。また鋼中Ｃｒにより耐食性を向上させるには比
較的大量のＣｒを添加する必要があり、このことはコス
ト増を意味するため少量の添加量で充分な効果を上げる
方法が望まれていた。一方めっき浴中に元素を添加する
発明においても、めっき浴の温度を上昇させないために
はめっき浴への元素の添加量は一定量に制限する必要が
あり、耐食性を充分に高め得るほどの添加量を添加する
ことが困難であるという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のこれま
での欠点を克服する高耐熱性、高耐食性溶融アルミニウ
ムめっき鋼板を提供するものである。本発明者らは溶融
アルミめっき鋼板の諸特性に及ぼす鋼成分とめっき層及
び合金層の性質について種々実験を繰り返し、以下の知
見を得るに至った。すなわちアルミめっき浴にＭｎとＣ
ｒを複合添加すると、これらの元素はめっき層に均一に
分散するのではなく、合金層へ顕著に濃化していくこと
を見いだした。これは当該元素を複合添加したときに顕
著に観察される現象で、具体的にはめっき層中のこれら
元素の濃度は添加量の１／５〜１／１０程度で、残りは
合金層中へ濃化する。これらの元素は合金層の上部、つ
まりめっき層と合金層界面に特に濃化する。従って耐食
性、耐熱性に効果のある添加元素の濃度を高めた層を創
製することが可能となり、かくなる組成を有する溶融ア
ルミめっき鋼板は従来の鋼板に比べて、格段優れた耐食
性と耐熱性を有することを見いだした。
での欠点を克服する高耐熱性、高耐食性溶融アルミニウ
ムめっき鋼板を提供するものである。本発明者らは溶融
アルミめっき鋼板の諸特性に及ぼす鋼成分とめっき層及
び合金層の性質について種々実験を繰り返し、以下の知
見を得るに至った。すなわちアルミめっき浴にＭｎとＣ
ｒを複合添加すると、これらの元素はめっき層に均一に
分散するのではなく、合金層へ顕著に濃化していくこと
を見いだした。これは当該元素を複合添加したときに顕
著に観察される現象で、具体的にはめっき層中のこれら
元素の濃度は添加量の１／５〜１／１０程度で、残りは
合金層中へ濃化する。これらの元素は合金層の上部、つ
まりめっき層と合金層界面に特に濃化する。従って耐食
性、耐熱性に効果のある添加元素の濃度を高めた層を創
製することが可能となり、かくなる組成を有する溶融ア
ルミめっき鋼板は従来の鋼板に比べて、格段優れた耐食
性と耐熱性を有することを見いだした。
【０００５】まためっき浴中のＳｎ，Ｚｎはいずれもア
ルミめっき鋼板の耐食性を著しく阻害する元素である。
このためこれら不純物元素の和は一定量以下に制限する
必要がある。Ｍｎ，Ｃｒ添加による耐食性、耐熱性向上
効果は前述したように、めっき層−合金層界面のＭｎ，
Ｃｒ濃化層が鋼板の耐熱性、あるいは腐食が進展した際
の耐食性に対して顕著に寄与するためであると推測され
る。
ルミめっき鋼板の耐食性を著しく阻害する元素である。
このためこれら不純物元素の和は一定量以下に制限する
必要がある。Ｍｎ，Ｃｒ添加による耐食性、耐熱性向上
効果は前述したように、めっき層−合金層界面のＭｎ，
Ｃｒ濃化層が鋼板の耐熱性、あるいは腐食が進展した際
の耐食性に対して顕著に寄与するためであると推測され
る。
【０００６】これまで述べたＭｎ，Ｃｒ濃化層による耐
熱性向上効果はめっき層そのものに起因するものであ
る。ところがかくなるめっき浴に対して、めっき原板中
にＴｉを添加することによりめっき欠陥からの異常酸化
も抑制することが可能であり、総合的に極めて優れた耐
熱性を得ることができる。まためっき原板中にＣｒを添
加すると更に耐食性が向上し、従来に比べて少ないＣｒ
量で充分な耐食性を得る事が可能となる。すなわちめっ
き原板としてＴｉ，Ｃｒ添加鋼を、めっき浴としてＭ
ｎ，Ｃｒ添加浴を使用すると、めっき層自身の耐熱性が
向上する事に加えて、不めっき部の耐熱性をも獲得し、
更に耐食性も極めて優れた溶融アルミめっき鋼板を得る
ことが可能となる。また上記鋼成分に加えて鋼中にＣｕ
を添加する事で更に溶融アルミめっき鋼板としての耐食
性は向上する。而して上記のめっき鋼板は特定量のＣ，
Ｍｎ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｎを含有し、或いはそ
れにＣｕを加えためっき原板を、特定量のＭｎ，Ｃｒ，
Ｆｅ，Ｓｉを添加したうえで不純物のＳｎとＺｎの和を
特定量に制限しためっき浴でめっきすることにより製造
することができる。
熱性向上効果はめっき層そのものに起因するものであ
る。ところがかくなるめっき浴に対して、めっき原板中
にＴｉを添加することによりめっき欠陥からの異常酸化
も抑制することが可能であり、総合的に極めて優れた耐
熱性を得ることができる。まためっき原板中にＣｒを添
加すると更に耐食性が向上し、従来に比べて少ないＣｒ
量で充分な耐食性を得る事が可能となる。すなわちめっ
き原板としてＴｉ，Ｃｒ添加鋼を、めっき浴としてＭ
ｎ，Ｃｒ添加浴を使用すると、めっき層自身の耐熱性が
向上する事に加えて、不めっき部の耐熱性をも獲得し、
更に耐食性も極めて優れた溶融アルミめっき鋼板を得る
ことが可能となる。また上記鋼成分に加えて鋼中にＣｕ
を添加する事で更に溶融アルミめっき鋼板としての耐食
性は向上する。而して上記のめっき鋼板は特定量のＣ，
Ｍｎ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｎを含有し、或いはそ
れにＣｕを加えためっき原板を、特定量のＭｎ，Ｃｒ，
Ｆｅ，Ｓｉを添加したうえで不純物のＳｎとＺｎの和を
特定量に制限しためっき浴でめっきすることにより製造
することができる。
【０００７】以下本発明を具体的に説明する。本発明に
よれば、めっき原板としてＣ：０．０２％以下、Ｍｎ：
０．１〜１．５％、Ｓｉ：０．２％以下、Ｔｉ：０．１
〜０．５％、Ｃｒ：１〜９％、Ｎ：０．００４％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．０８％を含有し、残部が実質的に
Ｆｅ及び不純物元素であるような鋼板を使用し、その表
面に平均組成がＦｅ：２５〜５０％、Ｓｉ：３〜１８
％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｃｒ：０．１〜３％、残部が
実質的にＡｌで、かつ厚みが５μｍ以下であるような合
金層を有し、更にその表面にＳｉ：２〜１２％、Ｆｅ：
１％以下、Ｍｎ：０．００５〜０．３％、Ｃｒ：０．０
０２〜０．１％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不
純物中のＳｎとＺｎの合計が１％以下であるようなめっ
き層を有する溶融アルミめっき鋼板が提供される。
よれば、めっき原板としてＣ：０．０２％以下、Ｍｎ：
０．１〜１．５％、Ｓｉ：０．２％以下、Ｔｉ：０．１
〜０．５％、Ｃｒ：１〜９％、Ｎ：０．００４％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．０８％を含有し、残部が実質的に
Ｆｅ及び不純物元素であるような鋼板を使用し、その表
面に平均組成がＦｅ：２５〜５０％、Ｓｉ：３〜１８
％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｃｒ：０．１〜３％、残部が
実質的にＡｌで、かつ厚みが５μｍ以下であるような合
金層を有し、更にその表面にＳｉ：２〜１２％、Ｆｅ：
１％以下、Ｍｎ：０．００５〜０．３％、Ｃｒ：０．０
０２〜０．１％、残部が実質的にＡｌからなり、かつ不
純物中のＳｎとＺｎの合計が１％以下であるようなめっ
き層を有する溶融アルミめっき鋼板が提供される。
【０００８】更に上記鋼成分に加えて更に鋼中にＣｕ：
０．１〜０．７％を含有し、上記の合金層、めっき層組
成を有する溶融アルミめっき鋼板が提供される。またか
かる溶融アルミめっき鋼板の製造法として、Ｓｉ：３〜
１２％、Ｆｅ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜
１．０％、Ｃｒ：０．０２〜０．１５％、残部が実質的
にＡｌからなり、かつ不純物中のＺｎとＳｎの和が１％
以下であるようなめっき浴でめっきする製造法が提供さ
れる。
０．１〜０．７％を含有し、上記の合金層、めっき層組
成を有する溶融アルミめっき鋼板が提供される。またか
かる溶融アルミめっき鋼板の製造法として、Ｓｉ：３〜
１２％、Ｆｅ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜
１．０％、Ｃｒ：０．０２〜０．１５％、残部が実質的
にＡｌからなり、かつ不純物中のＺｎとＳｎの和が１％
以下であるようなめっき浴でめっきする製造法が提供さ
れる。
【０００９】以下本発明の限定理由について説明する。
まずめっき原板の組成について説明する。 Ｃ：Ｃ含有量が増すと一般に粒界析出炭化物が増えて、
鋼の粒界腐食を促進し、また同時にＣは耐熱性阻害元素
でもある。この意味からＣは少ない方が望ましく、本発
明において０．０２％以下に限定する。 Ｍｎ：Ｍｎは鋼板加工性を損なう元素であり、その含有
量が１．５％を超えると加工性が著しく劣化するために
上限をこの量に規定する。またＭｎは通常の製鋼法では
０．１％以下にする事は困難であるため、この量を下限
とする。 Ｓｉ：Ｓｉはめっき工程で鋼板表面にＳｉ酸化物を生成
してめっき濡れ性を阻害する元素である。従って少ない
方が好ましく、上限を０．２％にする。
まずめっき原板の組成について説明する。 Ｃ：Ｃ含有量が増すと一般に粒界析出炭化物が増えて、
鋼の粒界腐食を促進し、また同時にＣは耐熱性阻害元素
でもある。この意味からＣは少ない方が望ましく、本発
明において０．０２％以下に限定する。 Ｍｎ：Ｍｎは鋼板加工性を損なう元素であり、その含有
量が１．５％を超えると加工性が著しく劣化するために
上限をこの量に規定する。またＭｎは通常の製鋼法では
０．１％以下にする事は困難であるため、この量を下限
とする。 Ｓｉ：Ｓｉはめっき工程で鋼板表面にＳｉ酸化物を生成
してめっき濡れ性を阻害する元素である。従って少ない
方が好ましく、上限を０．２％にする。
【００１０】Ｔｉ：Ｔｉは鋼中Ｃ，Ｎ、或いは外部から
侵入するＯと反応してアルミめっき鋼板の耐熱性を向上
させる元素である。この効果のためにはＴｉ量としてＣ
とＮの合計量の約２０倍必要であり、ＣとＮの工業的な
低減可能な値（Ｃ＋Ｎ：０．００３〜０．００４％）に
対応する必要含有量として下限を０．１％とした。一方
Ｔｉの耐熱性への効果が飽和する事から上限を０．５％
とする。 Ｃｒ：Ｃｒは鋼板の耐食性、耐熱性向上に寄与する元素
である。特に耐食性への寄与が大きいが、この効果が現
れるためには１％以上添加することが必要である。一方
でＣｒは高価な金属で、添加に伴い熱延、酸洗等の工程
における生産性も落ちてくる事から必要以上の添加は望
ましくない。この意味から上限を９％とする。
侵入するＯと反応してアルミめっき鋼板の耐熱性を向上
させる元素である。この効果のためにはＴｉ量としてＣ
とＮの合計量の約２０倍必要であり、ＣとＮの工業的な
低減可能な値（Ｃ＋Ｎ：０．００３〜０．００４％）に
対応する必要含有量として下限を０．１％とした。一方
Ｔｉの耐熱性への効果が飽和する事から上限を０．５％
とする。 Ｃｒ：Ｃｒは鋼板の耐食性、耐熱性向上に寄与する元素
である。特に耐食性への寄与が大きいが、この効果が現
れるためには１％以上添加することが必要である。一方
でＣｒは高価な金属で、添加に伴い熱延、酸洗等の工程
における生産性も落ちてくる事から必要以上の添加は望
ましくない。この意味から上限を９％とする。
【００１１】Ａｌ：Ａｌは溶鋼の精錬工程において鋼中
酸素を調整するために添加するものであるが、多すぎる
とアルミめっき性を阻害して不めっき発生を惹起する
事、及び鋼板の加工性を阻害する事から下限を０．０１
％、上限を０．０８％とした。 Ｎ：Ｎは鋼の加工性を阻害する元素で、またＴｉと結合
して必要Ｔｉ量を高める元素である事から低い方が望ま
しい。従って０．００４％以下に限定する。 Ｃｕ：Ｃｕは特に鋼板の耐食性に寄与する元素である。
本発明において特に高い耐食性を要求される際に添加す
る事ができる。その量は０．１％以下では耐食性向上効
果が発現せず、一方でＣｕは熱間加工性を阻害する元素
で、０．５％以上添加すると熱延時に疵が発生しやすく
なる事から上限をこの値とする。
酸素を調整するために添加するものであるが、多すぎる
とアルミめっき性を阻害して不めっき発生を惹起する
事、及び鋼板の加工性を阻害する事から下限を０．０１
％、上限を０．０８％とした。 Ｎ：Ｎは鋼の加工性を阻害する元素で、またＴｉと結合
して必要Ｔｉ量を高める元素である事から低い方が望ま
しい。従って０．００４％以下に限定する。 Ｃｕ：Ｃｕは特に鋼板の耐食性に寄与する元素である。
本発明において特に高い耐食性を要求される際に添加す
る事ができる。その量は０．１％以下では耐食性向上効
果が発現せず、一方でＣｕは熱間加工性を阻害する元素
で、０．５％以上添加すると熱延時に疵が発生しやすく
なる事から上限をこの値とする。
【００１２】次にめっき層の組成及び製造法の浴組成に
関して説明する。 Ｓｉ：溶融アルミめっき鋼板には前述したようにアルミ
めっき層に加えて非常に硬くて脆い合金層が生成し、こ
の層はめっき密着性を阻害する。この影響を少なくする
ために通常めっき浴中にＳｉを１０％程度添加して、合
金層の厚みを抑制している。本発明においても同様の目
的でＳｉを添加する。この目的のためにはめっき浴中の
Ｓｉ量は最低限３％は必要で、この時のめっき層中のＳ
ｉ量は２％以上になる。一方Ｓｉを添加し過ぎるとめっ
き層中に粗大な初晶Ｓｉが生成して耐食性に悪影響を与
えるため上限を１２％とする。この時のめっき層中Ｓｉ
量も１２％程度である。
関して説明する。 Ｓｉ：溶融アルミめっき鋼板には前述したようにアルミ
めっき層に加えて非常に硬くて脆い合金層が生成し、こ
の層はめっき密着性を阻害する。この影響を少なくする
ために通常めっき浴中にＳｉを１０％程度添加して、合
金層の厚みを抑制している。本発明においても同様の目
的でＳｉを添加する。この目的のためにはめっき浴中の
Ｓｉ量は最低限３％は必要で、この時のめっき層中のＳ
ｉ量は２％以上になる。一方Ｓｉを添加し過ぎるとめっ
き層中に粗大な初晶Ｓｉが生成して耐食性に悪影響を与
えるため上限を１２％とする。この時のめっき層中Ｓｉ
量も１２％程度である。
【００１３】Ｆｅ：Ｆｅはめっき原板あるいは浴中機器
より溶出してくるもので、本発明において特に積極的に
添加しようとするものではない。通常めっき層中にも
０．３〜０．８％程度含有されている。Ｆｅは耐食性に
悪影響を与えるため少ない方が好ましく、めっき層中上
限値を１％とする。本来的には少なければ少ないほど好
ましいが、前述したように不可避的に混入してくる元素
で完全に除去する事は困難である。また浴中においても
不可避的元素で、除去することは不可能に近い。無理に
低減すると浴中機器を溶損しやすくなるため、浴中の下
限値を０．５％とする。耐食性阻害あるいはドロス起因
の外観汚れがでることから浴中の上限値を２．５％とす
る。
より溶出してくるもので、本発明において特に積極的に
添加しようとするものではない。通常めっき層中にも
０．３〜０．８％程度含有されている。Ｆｅは耐食性に
悪影響を与えるため少ない方が好ましく、めっき層中上
限値を１％とする。本来的には少なければ少ないほど好
ましいが、前述したように不可避的に混入してくる元素
で完全に除去する事は困難である。また浴中においても
不可避的元素で、除去することは不可能に近い。無理に
低減すると浴中機器を溶損しやすくなるため、浴中の下
限値を０．５％とする。耐食性阻害あるいはドロス起因
の外観汚れがでることから浴中の上限値を２．５％とす
る。
【００１４】Ｍｎ：この元素は本発明において特に重要
である。合金層に濃化して耐食性、耐熱性等に著しい効
果のある元素で、その効果を発揮するためにはめっき浴
に最低０．０５％は必要である。このめっき浴でめっき
した場合、めっき層には０．００５％は含有されるため
この濃度をめっき層中下限値とする。一方Ｍｎのめっき
浴中の溶解度は、通常のめっき温度である６５０℃にお
いて約０．６％である。Ａ１−Ｍｎ二元系状態図ではＭ
ｎの溶解度は約１％とされているが、Ｓｉを約１０％を
含有する浴においては溶解度が下がるものと思われる。
Ｍｎを０．６％以上溶かすには浴温を上げる必要があ
り、そうすると合金層が厚く成長しやすくなってめっき
密着性が劣化するという問題を生じる。このため浴中Ｍ
ｎ濃度の上限は１％とする。この浴でめっきを行うとき
のめっき層中Ｍｎ濃度は最大０．３％程度であり、これ
をもってめっき層中Ｍｎの上限とする。
である。合金層に濃化して耐食性、耐熱性等に著しい効
果のある元素で、その効果を発揮するためにはめっき浴
に最低０．０５％は必要である。このめっき浴でめっき
した場合、めっき層には０．００５％は含有されるため
この濃度をめっき層中下限値とする。一方Ｍｎのめっき
浴中の溶解度は、通常のめっき温度である６５０℃にお
いて約０．６％である。Ａ１−Ｍｎ二元系状態図ではＭ
ｎの溶解度は約１％とされているが、Ｓｉを約１０％を
含有する浴においては溶解度が下がるものと思われる。
Ｍｎを０．６％以上溶かすには浴温を上げる必要があ
り、そうすると合金層が厚く成長しやすくなってめっき
密着性が劣化するという問題を生じる。このため浴中Ｍ
ｎ濃度の上限は１％とする。この浴でめっきを行うとき
のめっき層中Ｍｎ濃度は最大０．３％程度であり、これ
をもってめっき層中Ｍｎの上限とする。
【００１５】Ｃｒ：Ｍｎと並んでやはり本発明に重要な
元素である。Ｃｒは特に耐食性への影響が大きく、また
Ｍｎを合金層に濃化させる効果を有する。耐食性向上効
果を期待するためにはめっき層中に０．００２％以上必
要である。このためには浴中に０．０２％以上の添加が
必要である。ＣｒもＭｎと同様にめっき浴への溶解度が
低く、６５０℃で約０．１％で、これ以上溶解させよう
とするとやはり浴温を上げなければならない。すると合
金層が厚く成長するため、０．１５％を浴中Ｃｒ量上限
値とする。このときのめっき層中Ｃｒ量は０．１％程度
であるため、この値をめっき層中Ｃｒ量の上限とする。
Ａｌ−Ｃｒ二元状態図ではＡｌ中Ｃｒ溶解度は０．４％
であるが、Ｍｎと同様の理由で溶解度は下がっていると
思われる。まためっき原板よりのＣｒ拡散が起こるた
め、Ｃｒを含有しない鋼を使用する場合に比べてめっき
層中Ｃｒ量は若干高くなる。
元素である。Ｃｒは特に耐食性への影響が大きく、また
Ｍｎを合金層に濃化させる効果を有する。耐食性向上効
果を期待するためにはめっき層中に０．００２％以上必
要である。このためには浴中に０．０２％以上の添加が
必要である。ＣｒもＭｎと同様にめっき浴への溶解度が
低く、６５０℃で約０．１％で、これ以上溶解させよう
とするとやはり浴温を上げなければならない。すると合
金層が厚く成長するため、０．１５％を浴中Ｃｒ量上限
値とする。このときのめっき層中Ｃｒ量は０．１％程度
であるため、この値をめっき層中Ｃｒ量の上限とする。
Ａｌ−Ｃｒ二元状態図ではＡｌ中Ｃｒ溶解度は０．４％
であるが、Ｍｎと同様の理由で溶解度は下がっていると
思われる。まためっき原板よりのＣｒ拡散が起こるた
め、Ｃｒを含有しない鋼を使用する場合に比べてめっき
層中Ｃｒ量は若干高くなる。
【００１６】ＣｒとＭｎを複合添加した際に両元素が合
金層に濃化する理由については現在のところまだ不明確
ではあるが、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ（−Ａｌ−Ｓｉ）系の安
定な金属間化合物が生成するためにＦｅ濃度の高い原板
側にＣｒ，Ｍｎが移動していく事が考えられる。 Ｚｎ，Ｓｎ：これらは全てＡｌの耐食性を大きく阻害
し、白錆発生を早める元素である。このためこれらの元
素の和をめっき層中、浴中共に１％以下に限定する。
金層に濃化する理由については現在のところまだ不明確
ではあるが、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ（−Ａｌ−Ｓｉ）系の安
定な金属間化合物が生成するためにＦｅ濃度の高い原板
側にＣｒ，Ｍｎが移動していく事が考えられる。 Ｚｎ，Ｓｎ：これらは全てＡｌの耐食性を大きく阻害
し、白錆発生を早める元素である。このためこれらの元
素の和をめっき層中、浴中共に１％以下に限定する。
【００１７】次に合金層組成の限定理由を説明する。
Ｓｉ：前述したように合金層成長抑制の目的からめっき
浴中にＳｉ：３〜１２％を添加している。このときの合
金層中のＳｉ濃度は３〜１８％である。故に合金層中Ｓ
ｉはこの範囲内に限定する。 Ｆｅ：合金層は主としてめっき浴のＡｌと原板のＦｅの
反応により生成する。このときの合金層中のＦｅ濃度は
２５〜５０％になる。従って合金層中Ｆｅはこの範囲内
に限定する。
浴中にＳｉ：３〜１２％を添加している。このときの合
金層中のＳｉ濃度は３〜１８％である。故に合金層中Ｓ
ｉはこの範囲内に限定する。 Ｆｅ：合金層は主としてめっき浴のＡｌと原板のＦｅの
反応により生成する。このときの合金層中のＦｅ濃度は
２５〜５０％になる。従って合金層中Ｆｅはこの範囲内
に限定する。
【００１８】Ｍｎ：浴中に添加されたＭｎは前述したよ
うにＣｒの効果で合金層に濃化する。この効果により耐
食性、耐酸化性、密着性等の諸性能が大幅に向上する。
これらの効果が現れるには最低０．１％のＭｎが必要で
ある。一方やはり前述したように浴中Ｍｎ濃度には上限
があるために合金層中Ｍｎ濃度も上限を持つ。これが５
％である。 Ｃｒ：Ｍｎと同様Ｃｒも合金層に濃化する。Ｃｒも耐食
性に効果があると思われ、その効果は０．０５％以上で
効力を発揮する。Ｃｒの上限値はめっき浴に添加できる
Ｃｒ量と鋼中より拡散してくるＣｒ量に依存し、その量
は最大で３％である。
うにＣｒの効果で合金層に濃化する。この効果により耐
食性、耐酸化性、密着性等の諸性能が大幅に向上する。
これらの効果が現れるには最低０．１％のＭｎが必要で
ある。一方やはり前述したように浴中Ｍｎ濃度には上限
があるために合金層中Ｍｎ濃度も上限を持つ。これが５
％である。 Ｃｒ：Ｍｎと同様Ｃｒも合金層に濃化する。Ｃｒも耐食
性に効果があると思われ、その効果は０．０５％以上で
効力を発揮する。Ｃｒの上限値はめっき浴に添加できる
Ｃｒ量と鋼中より拡散してくるＣｒ量に依存し、その量
は最大で３％である。
【００１９】合金層厚みについては、厚すぎるとめっき
密着性を阻害するため上限を５μｍとする。合金層はめ
っき密着性を阻害し、薄い方が好ましいために特に下限
は設けない。通常の操業条件では合金層厚みは２〜３μ
ｍである。本発明によるアルミめっき鋼板は優れた耐食
性を有する。その理由は前述したように、合金層上部
（めっき層との界面近く）に濃化したＭｎ，Ｃｒが大き
く影響を及ぼしていると考えられる。本発明品の特徴と
して端面、スクラッチからの腐食の伝播が大きく抑制さ
れることが挙げられ、成形時の疵やスポット溶接部位を
含む成形品において高い耐食性が期待できる。本発明品
は外観を美麗にするためにゼロスパングル処理を行う事
もできる。また初期防錆の目的からクロム酸を主成分と
するクロメート処理を施して使用する事も本発明の主旨
を損なうものではない。
密着性を阻害するため上限を５μｍとする。合金層はめ
っき密着性を阻害し、薄い方が好ましいために特に下限
は設けない。通常の操業条件では合金層厚みは２〜３μ
ｍである。本発明によるアルミめっき鋼板は優れた耐食
性を有する。その理由は前述したように、合金層上部
（めっき層との界面近く）に濃化したＭｎ，Ｃｒが大き
く影響を及ぼしていると考えられる。本発明品の特徴と
して端面、スクラッチからの腐食の伝播が大きく抑制さ
れることが挙げられ、成形時の疵やスポット溶接部位を
含む成形品において高い耐食性が期待できる。本発明品
は外観を美麗にするためにゼロスパングル処理を行う事
もできる。また初期防錆の目的からクロム酸を主成分と
するクロメート処理を施して使用する事も本発明の主旨
を損なうものではない。
【００２０】
【実施例】次に本発明を実施例でもって更に詳しく説明
する。通常の熱延、冷延工程を経た板厚０．８ｍｍの表
１に示すような数種類の鋼成分の鋼をめっき原板として
使用し、無酸化炉−還元炉タイプのラインで溶融アルミ
めっきを行った。めっき後ガスワイピング法でめっき付
着量を両面で約１２０ｇ／ｍ2 に調整し、冷却後捲取っ
た。この際めっき浴成分としてＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒを添加
してめっきを行い、良好な外観のめっきが可能であっ
た。こうして得られたアルミめっき鋼板の評価を行っ
た。評価方法を下記に示す。また製造条件と評価結果を
表２及び表３にまとめる。
する。通常の熱延、冷延工程を経た板厚０．８ｍｍの表
１に示すような数種類の鋼成分の鋼をめっき原板として
使用し、無酸化炉−還元炉タイプのラインで溶融アルミ
めっきを行った。めっき後ガスワイピング法でめっき付
着量を両面で約１２０ｇ／ｍ2 に調整し、冷却後捲取っ
た。この際めっき浴成分としてＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒを添加
してめっきを行い、良好な外観のめっきが可能であっ
た。こうして得られたアルミめっき鋼板の評価を行っ
た。評価方法を下記に示す。また製造条件と評価結果を
表２及び表３にまとめる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】（１）めっき層、合金層組成分析方法
めっき層：３％ＮａＯＨ＋１％ＡｌＣｌ3 ・４Ｈ2 Ｏ
中で電解剥離によりめっき層のみを剥離してめっき層組
成分析液として、各元素の定量分析を行った。 合 金 層：上記の電解剥離後、化成ソーダで合金層
を剥離して合金層組成分析液を得、各元素の定量分析を
行った。 （２）耐食性試験：下記の３種の試験を行った。 塩水噴霧試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料に対してＪＩＳ Ｚ ２３
７１に準拠した塩水噴霧試験を３０日行い、腐食減量を
測定した。 自動車排気系模擬凝結水浸漬試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料を表４の溶液に３０分浸漬
し、７０℃で３０分乾燥した。このサイクルを１０００
サイクル行い、試験後の腐食減量を測定した。
中で電解剥離によりめっき層のみを剥離してめっき層組
成分析液として、各元素の定量分析を行った。 合 金 層：上記の電解剥離後、化成ソーダで合金層
を剥離して合金層組成分析液を得、各元素の定量分析を
行った。 （２）耐食性試験：下記の３種の試験を行った。 塩水噴霧試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料に対してＪＩＳ Ｚ ２３
７１に準拠した塩水噴霧試験を３０日行い、腐食減量を
測定した。 自動車排気系模擬凝結水浸漬試験 寸法７０×１５０ｍｍの試料を表４の溶液に３０分浸漬
し、７０℃で３０分乾燥した。このサイクルを１０００
サイクル行い、試験後の腐食減量を測定した。
【００２５】
【表４】
【００２６】（３）めっき密着性：下記２種の試験を行
った。 リバースベンド試験 図１に示すような形状に試片の衝撃曲げを行い、曲げ部
のめっき剥離状況を観察して、評点をつけた。評点の基
準を下記に示す。 評 点 基 準 １ 異常無し ２ めっき層に亀裂発生 ３ 点状めっき剥離あり ４ 箔状めっき剥離あり ５ 全面めっき剥離 カップ絞り試験 ブランク径：５０ｍｍ 絞り深さ：１０ｍｍ ダイス肩半径：２ｍｍ ポンチ径：３３ｍｍ 上記条件で絞り加工を行い、側面部のめっき剥離状況を
観察した。評点の基準はのリバースベンド試験と同一
である。 （４）耐熱性試験 寸法１００×１００ｍｍの試料を８００℃で４８ｈｒ保
定し、その後冷却する過程を１サイクルとして、このサ
イクルを５サイクル繰り返し、試験後の酸化増量を測定
した。
った。 リバースベンド試験 図１に示すような形状に試片の衝撃曲げを行い、曲げ部
のめっき剥離状況を観察して、評点をつけた。評点の基
準を下記に示す。 評 点 基 準 １ 異常無し ２ めっき層に亀裂発生 ３ 点状めっき剥離あり ４ 箔状めっき剥離あり ５ 全面めっき剥離 カップ絞り試験 ブランク径：５０ｍｍ 絞り深さ：１０ｍｍ ダイス肩半径：２ｍｍ ポンチ径：３３ｍｍ 上記条件で絞り加工を行い、側面部のめっき剥離状況を
観察した。評点の基準はのリバースベンド試験と同一
である。 （４）耐熱性試験 寸法１００×１００ｍｍの試料を８００℃で４８ｈｒ保
定し、その後冷却する過程を１サイクルとして、このサ
イクルを５サイクル繰り返し、試験後の酸化増量を測定
した。
【００２７】
【発明の効果】本発明によって得られたアルミめっき鋼
板は優れた耐食性、耐熱性を有する。塩水噴霧環境にお
いても優れた耐食性であるが、特に自動車排気系凝結水
浸漬環境のような厳しい環境において腐食による板厚現
象が少ないのが顕著な特徴である。また耐熱性にも優れ
ることから自動車排気系材料として極めて有望な材料で
あると考えられる。
板は優れた耐食性、耐熱性を有する。塩水噴霧環境にお
いても優れた耐食性であるが、特に自動車排気系凝結水
浸漬環境のような厳しい環境において腐食による板厚現
象が少ないのが顕著な特徴である。また耐熱性にも優れ
ることから自動車排気系材料として極めて有望な材料で
あると考えられる。
【図１】めっき密着性評価法であるリバースベンド法の
成形形状、手順の説明図である。
成形形状、手順の説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−295513（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−287492（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−264207（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−259363（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−88754（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 2/00 - 2/40
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼成分が重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下 Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｓｉ：０．２％以下 Ｔｉ：０．１〜０．５％ Ｃｒ：１〜９％ Ｎ ：０．００４％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０８％で、残部が実質的にＦｅ及
び不可避的不純物元素である鋼板の表面に、その平均組
成が重量％で、 Ｆｅ：２５〜５０％ Ｓｉ：３〜１８％ Ｍｎ：０．１〜５％ Ｃｒ：０．０５〜３％ 残部が実質的にＡｌからなり、かつ厚みが５μｍ以下で
ある金属間化合物被覆層を有し、更に該金属間化合物被
覆層の表面に、重量％で、 Ｓｉ：２〜１２％ Ｆｅ：１％以下 Ｍｎ：０．００５〜０．３％ Ｃｒ：０．００２〜０．１％ 残部が実質的にＡｌからなり、かつ不純物中のＺｎ，Ｓ
ｎ含有量が合計で１％以下である被覆層を有する事を特
徴とする耐熱性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼
板。 - 【請求項２】 鋼成分が重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下 Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｓｉ：０．２％以下 Ｔｉ：０．１〜０．５％ Ｃｒ：１〜９％ Ｎ ：０．００４％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０８％ Ｃｕ：０．１〜０．５％で、残部が実質的にＦｅ及び不
可避的不純物元素である鋼板の表面に、その平均組成が
重量％で、 Ｆｅ：２５〜５０％ Ｓｉ：３〜１８％ Ｍｎ：０．１〜５％ Ｃｒ：０．０５〜３％ 残部が実質的にＡｌからなり、かつ厚みが５μｍ以下で
ある金属間化合物被覆層を有し、更に該金属間化合物被
覆層の表面に、重量％で、 Ｓｉ：２〜１２％ Ｆｅ：１％以下 Ｍｎ：０．００５〜０．３％ Ｃｒ：０．００２〜０．１％ 残部が実質的にＡｌからなり、かつ不純物中のＺｎ，Ｓ
ｎ含有量が合計で１％以下である被覆層を有する事を特
徴とする耐熱性、耐食性に優れた溶融アルミめっき鋼
板。 - 【請求項３】 鋼成分が重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下 Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｓｉ：０．２％以下 Ｔｉ：０．１〜０．５％ Ｃｒ：１〜９％ Ｎ ：０．００４％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０８％で 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物元素である鋼板
に、 Ｓｉ：３〜１２％ Ｆｅ：０．５〜２．５％ Ｍｎ：０．０５〜１．０％ Ｃｒ：０．０２〜０．１５％ 残部が実質的にＡｌよりなり、かつ不純物中のＺｎ，Ｓ
ｎ含有量が合計で１％以下であるようなめっき浴で溶融
アルミめっきする事を特徴とする耐熱性と耐食性に優れ
た溶融アルミめっき鋼板の製造法。 - 【請求項４】 鋼成分が重量％で、 Ｃ ：０．０２％以下 Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｓｉ：０．２％以下 Ｔｉ：０．１〜０．５％ Ｃｒ：１〜９％ Ｎ ：０．００４％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０８％ Ｃｕ：０．１〜０．５％で 残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物元素である鋼板
に、 Ｓｉ：３〜１２％ Ｆｅ：０．５〜２．５％ Ｍｎ：０．０５〜１．０％ Ｃｒ：０．０２〜０．１５％ 残部が実質的にＡｌよりなり、かつ不純物中のＺｎ，Ｓ
ｎ含有量が合計で１％以下であるようなめっき浴で溶融
アルミめっきする事を特徴とする耐熱性と耐食性に優れ
た溶融アルミめっき鋼板の製造法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13299395A JP3383125B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 耐食性、耐熱性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
| DE69603782T DE69603782T2 (de) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Aluminiumbeschichtetes Stahlband mit sehr guter Korrosions- und Wärmebeständigkeit und zugehöriges Herstellungsverfahren |
| EP96107911A EP0743373B1 (en) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Hot-dipped aluminum coated steel sheet having excellent corrosion resistance and heat resistance, and production method thereof |
| US08/649,363 US5789089A (en) | 1995-05-18 | 1996-05-17 | Hot-dipped aluminum coated steel sheet having excellent corrosion resistance and heat resistance, and production method thereof |
| KR1019960016812A KR0176301B1 (ko) | 1995-05-18 | 1996-05-18 | 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판과 그의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13299395A JP3383125B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 耐食性、耐熱性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325693A JPH08325693A (ja) | 1996-12-10 |
| JP3383125B2 true JP3383125B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=15094282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13299395A Expired - Fee Related JP3383125B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-31 | 耐食性、耐熱性に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383125B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004244655A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Nippon Steel Corp | 耐食性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板及びその製造方法 |
| EP2025771A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-18 | Corus Staal BV | Method for producing a coated steel strip for producing taylored blanks suitable for thermomechanical shaping, strip thus produced, and use of such a coated strip |
| DE102014109943B3 (de) * | 2014-07-16 | 2015-11-05 | Thyssenkrupp Ag | Stahlprodukt mit einer Korrosionsschutzbeschichtung aus einer Aluminiumlegierung sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0611906B2 (ja) * | 1988-09-27 | 1994-02-16 | 新日本製鐵株式会社 | 耐蝕性にすぐれた溶融アルミメッキ鋼板 |
| JPH04259363A (ja) * | 1991-02-13 | 1992-09-14 | Nippon Steel Corp | 耐食性の優れた溶融アルミメツキ鋼板 |
| JPH05287492A (ja) * | 1992-04-07 | 1993-11-02 | Nippon Steel Corp | 耐食性、耐熱性に優れた合金化溶融アルミめっき鋼板 |
| JPH05295513A (ja) * | 1992-04-22 | 1993-11-09 | Nippon Steel Corp | 自動車排気環境用耐食性アルミニウムめっきステンレス鋼 |
| JPH06264207A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-20 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性の優れたＡｌ系金属間化合物薄膜製造法 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP13299395A patent/JP3383125B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08325693A (ja) | 1996-12-10 |
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