JPH0518905B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0518905B2 JPH0518905B2 JP60219533A JP21953385A JPH0518905B2 JP H0518905 B2 JPH0518905 B2 JP H0518905B2 JP 60219533 A JP60219533 A JP 60219533A JP 21953385 A JP21953385 A JP 21953385A JP H0518905 B2 JPH0518905 B2 JP H0518905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- steel plate
- thickness
- titanium
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、アルミニウムめつき鋼板の改良に
関する。 〔従来技術及びその問題点〕 溶融アルミニウムめつき鋼板は、耐食性、耐熱
性に優れためつき鋼板としてよく知られている。
しかし溶融アルミニウムめつきに純Al浴を用い
ると、鋼板とAl層との間に脆いFe−Al合金層が
著しく成長し、強度な加工によりめつき層が剥離
してしまう。 そこでAl浴中にSiを少量添加し、Al−Si合金
めつきを施して、Fe−Al合金層の生成を抑える
ことが行なわれている。この溶融Al−Si合金め
つき鋼板は、溶融Alめつき鋼板に比べ加工性が
改善されしかも600℃以下では優れた耐高温酸化
性を有している。しかし700〜800℃になると急激
に酸化が進み、耐熱性が劣化してしまう。 このことから、下地鋼板として極低炭素Cr−
Tiキルド鋼板を用いて、700〜800℃での耐高温
酸化性を改善することが試みられている。しか
し、これらのめつき鋼板は、いずれも溶融めつき
法で作られるため、めつき層と鋼板との間に合金
層が生成されることが避けられず、その結果加工
性が劣る。しかもめつき鋼板の膜厚が数十μm以
上と厚く、経済的ではない。 そこで溶融めつきに代えて真空蒸着によるAl
めつきが開発されている。真空蒸着めつきは、真
空中でAlを加熱蒸発させ、その蒸気を鋼板上で
凝縮させて、鋼板上に純度の高いAl皮膜を形成
するめつき方法である。この方法によれば、Al
皮膜と鋼板との間にFe−Al合金層が形成されず、
得られるAlめつき鋼板を密着性及び加工性に優
れたものとすることができる。 しかし真空蒸着Alめつき鋼板は、Al皮膜中に
ピンホールが多く存在し、ピンホール近傍のAl
層と下地鋼板中のFeとの間で腐食電流が流れて
Alが急速に溶解する。このため十分な耐食性が
得られない。しかも高温では、AlとFeが著しく
合金化し、合金層の剥離部から下地鋼板の酸化が
進み、十分な耐熱性が得られないという問題があ
る。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、耐食性、耐熱性を有
し、しかも加工性に優れためつき鋼板を得んとす
るものである。 〔発明の構成〕 この発明は鋼板表面に、厚さ0.02μm〜5μmの
チタン皮膜と、アルミニウム皮膜を順次形成し、
かつ全皮膜厚さが0.5〜20μmで前記チタン皮膜の
厚さが全皮膜厚さの60％以下としためつき鋼板で
ある。 〔発明の具体的説明〕 まず鋼板表面を清浄化した後ここにチタン皮膜
を形成する。チタン皮膜の形成には、高真空中で
のイオンプレーテイングあるいは真空蒸着が好ま
しく、とくに薄い膜厚を得んとする場合、高真空
中のイオンプレーテイングが好適である。なお直
流放電イオンプレーテイングや高周波放電イオン
プレーテイングのように導入ガスを用いた低、中
真空中のイオンプレーテイングも可能であるが、
この場合皮膜の密着性や緻密さの点で高真空中の
イオンプレーテイングより劣る。このようにして
緻密でピンホールが少なくかつ密着性の良い皮膜
が生成される。 次いでチタン酸化皮膜上にアルミニウム皮膜を
形成する。形成方法はイオンプレーテイング又は
真空蒸着が好ましい。このことにより緻密で加工
性に優れ、下地との密着性の酔いアルミニウム皮
膜が得られる。 ここで、皮膜の膜厚を限定した理由は以下の通
りである。 まず、Ti皮膜の膜厚を0.02μm〜5μmとした理
由は次の通りである。Ti皮膜が0.02μm未満では
Ti皮膜が均一に被覆されておらず、上層のAl皮
膜が直接下地の鋼板と接している部分があり、そ
こを通じてAlとFeの合金化が進む。生成された
Al−Fe合金層は堅く脆いため、下地から容易に
剥離し、このため下地鋼板が露出し、急速に酸化
が進んでしまう。他方、Ti皮膜が5μmを越える
と、Ti皮膜中の内部応力が大きく、めつき鋼板
を加工した際に、Ti皮膜に連続的に幅の広いク
ラツクが入つてしまう。このため下地が露出し、
その部分を通じて下地鋼板の酸化が進み、耐熱性
が劣化する。本発明では、特にチタン皮膜の膜厚
が0.5〜3μmが好適である。 また、全膜厚を0.5μm〜20μmとした理由は次
のとおりである。全膜厚が0.5μm未満では、皮膜
のバリア効果が十分ではなく、加熱時に皮膜表層
より酸素が容易に皮膜を通過して下地鋼板に達し
てしまい、下地鋼板の酸化を抑制することができ
ない。他方、全膜厚は厚いほど耐熱性は向上する
と考えられるが、全膜厚が20μmを越えると、経
済的に不利なばかりか、成膜時に発生する凝縮熱
により、下地鋼板の変形や機械的強度の劣化を招
き、不適当である。本発明では、特に全膜厚が２
〜8μmが好適である。 さらに、チタン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％
以下とした理由は次のとおりである。 全膜厚に対するTi皮膜の膜厚比が60％以下の
場合、即ちAl膜厚が40％以上となると、Al／Ti
二層めつきは、加熱時に密着性の良いAlリツチ
のAl−Ti−Fe合金層を形成し、この合金層が下
地鋼板を保護する。他方、全膜厚に対するTi皮
膜の膜厚比が60％を越えると、即ちAl膜厚が40
％未満となると、加熱時に形成される合金層は
FeリツチのAl−Ti−Fe合金層となる。この合金
層は前記Alリツチ合金層に比べ剥離しやすく、
このため下地鋼板が露出しやすくなり、耐熱性が
劣化する。 以上要約すると、本発明は、Ti皮膜の膜厚を
薄くしても、全膜厚に対するTi皮膜の膜厚比を
特定の値以下とすることにより、密着性の良い
AlリツチのAl−Ti−Fe合金層を形成して、耐熱
性を向上する。 この構成によれば、仮にアルミニウム皮膜中に
ピンホールが存在しても直接下地鋼板に到達せ
ず、しかもチタン皮膜とアルミニウム皮膜との相
互作用により耐食性が著しく高められる。 しかも高温加熱時にチタン皮膜は、アルミニウ
ム皮膜に下地鋼板中のFeが拡散するのを防止し、
同時に表層から拡散してくる酸素を酸化物として
とらえて下地鋼板への拡散を防止する。この結
果、耐高温酸化性を著しく向上させる。 実施例 まず板厚0.8mmのAlキルド鋼板をArイオンボン
バードにより前処理した。即ち1.0×10-3Torrの
Arガス雰囲気中で高周波放電を起こし、同時に
鋼板に−1kVの負電圧を印加してArイオンを鋼
板に衝突させ、もつて鋼板表面上の酸化物などを
除去し、清浄な鋼板表面を得る方法である。 次いで鋼板を200℃に加熱してチタンをめつき
する。この処理は、1.0×10-5Torr以下の雰囲気
圧力で、チタンメツキ材を水冷銅るつぼに入れ、
10kV、300〜1000mAの電子ビームによつて加熱
蒸発させ、蒸発したチタン粒子を、20Vの正電圧
を印加したモリブデン電極によつてイオン化し、
−500Vの負電圧を印加した鋼板にめつきするこ
とによりなされる。 しかる後同じ雰囲気圧力でアルミニウムをめつ
きする。この処理は、アルミニウムをセラミツク
製るつぼに入れ、10kV、300〜1000mAの電子ビ
ームによつて加熱蒸発させて鋼板にめつきするこ
とによりなされた。 上述しためつき処理によりチタン皮膜及びアル
ミニウム皮膜を有するめつき鋼板を、各皮膜の膜
厚をそれぞれ変えて製造した。また比較のためチ
タン皮膜の膜厚が本発明範囲から外れるものを製
造した。 これら鋼板について、密着性、加工後密着性、
耐食性、加工後耐食性及び耐熱生について調べ
た。その結果を表１に示す。 密着性は、折り曲げテープ剥離試験によつて評
価した。この試験は、180℃、ot曲げを１回行な
うごとにテープ剥離試験を行ない、それを母材が
折り切れるまで繰り返し、めつき皮膜の剥離の有
無を調べることにより、評価した。 加工後密着性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後、テープ剥離試験を行ない、めつき層の剥
離の有無を調べることによつて評価した。 耐食性は、５％塩水噴霧試験で評価した。 加工後耐食性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後の５％塩水噴霧試験で評価した。 耐熱生は、800℃、48時間大気中加熱後室温ま
で空冷する加熱サイクルを２回繰り返した時の酸
化増量で評価した。
関する。 〔従来技術及びその問題点〕 溶融アルミニウムめつき鋼板は、耐食性、耐熱
性に優れためつき鋼板としてよく知られている。
しかし溶融アルミニウムめつきに純Al浴を用い
ると、鋼板とAl層との間に脆いFe−Al合金層が
著しく成長し、強度な加工によりめつき層が剥離
してしまう。 そこでAl浴中にSiを少量添加し、Al−Si合金
めつきを施して、Fe−Al合金層の生成を抑える
ことが行なわれている。この溶融Al−Si合金め
つき鋼板は、溶融Alめつき鋼板に比べ加工性が
改善されしかも600℃以下では優れた耐高温酸化
性を有している。しかし700〜800℃になると急激
に酸化が進み、耐熱性が劣化してしまう。 このことから、下地鋼板として極低炭素Cr−
Tiキルド鋼板を用いて、700〜800℃での耐高温
酸化性を改善することが試みられている。しか
し、これらのめつき鋼板は、いずれも溶融めつき
法で作られるため、めつき層と鋼板との間に合金
層が生成されることが避けられず、その結果加工
性が劣る。しかもめつき鋼板の膜厚が数十μm以
上と厚く、経済的ではない。 そこで溶融めつきに代えて真空蒸着によるAl
めつきが開発されている。真空蒸着めつきは、真
空中でAlを加熱蒸発させ、その蒸気を鋼板上で
凝縮させて、鋼板上に純度の高いAl皮膜を形成
するめつき方法である。この方法によれば、Al
皮膜と鋼板との間にFe−Al合金層が形成されず、
得られるAlめつき鋼板を密着性及び加工性に優
れたものとすることができる。 しかし真空蒸着Alめつき鋼板は、Al皮膜中に
ピンホールが多く存在し、ピンホール近傍のAl
層と下地鋼板中のFeとの間で腐食電流が流れて
Alが急速に溶解する。このため十分な耐食性が
得られない。しかも高温では、AlとFeが著しく
合金化し、合金層の剥離部から下地鋼板の酸化が
進み、十分な耐熱性が得られないという問題があ
る。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、耐食性、耐熱性を有
し、しかも加工性に優れためつき鋼板を得んとす
るものである。 〔発明の構成〕 この発明は鋼板表面に、厚さ0.02μm〜5μmの
チタン皮膜と、アルミニウム皮膜を順次形成し、
かつ全皮膜厚さが0.5〜20μmで前記チタン皮膜の
厚さが全皮膜厚さの60％以下としためつき鋼板で
ある。 〔発明の具体的説明〕 まず鋼板表面を清浄化した後ここにチタン皮膜
を形成する。チタン皮膜の形成には、高真空中で
のイオンプレーテイングあるいは真空蒸着が好ま
しく、とくに薄い膜厚を得んとする場合、高真空
中のイオンプレーテイングが好適である。なお直
流放電イオンプレーテイングや高周波放電イオン
プレーテイングのように導入ガスを用いた低、中
真空中のイオンプレーテイングも可能であるが、
この場合皮膜の密着性や緻密さの点で高真空中の
イオンプレーテイングより劣る。このようにして
緻密でピンホールが少なくかつ密着性の良い皮膜
が生成される。 次いでチタン酸化皮膜上にアルミニウム皮膜を
形成する。形成方法はイオンプレーテイング又は
真空蒸着が好ましい。このことにより緻密で加工
性に優れ、下地との密着性の酔いアルミニウム皮
膜が得られる。 ここで、皮膜の膜厚を限定した理由は以下の通
りである。 まず、Ti皮膜の膜厚を0.02μm〜5μmとした理
由は次の通りである。Ti皮膜が0.02μm未満では
Ti皮膜が均一に被覆されておらず、上層のAl皮
膜が直接下地の鋼板と接している部分があり、そ
こを通じてAlとFeの合金化が進む。生成された
Al−Fe合金層は堅く脆いため、下地から容易に
剥離し、このため下地鋼板が露出し、急速に酸化
が進んでしまう。他方、Ti皮膜が5μmを越える
と、Ti皮膜中の内部応力が大きく、めつき鋼板
を加工した際に、Ti皮膜に連続的に幅の広いク
ラツクが入つてしまう。このため下地が露出し、
その部分を通じて下地鋼板の酸化が進み、耐熱性
が劣化する。本発明では、特にチタン皮膜の膜厚
が0.5〜3μmが好適である。 また、全膜厚を0.5μm〜20μmとした理由は次
のとおりである。全膜厚が0.5μm未満では、皮膜
のバリア効果が十分ではなく、加熱時に皮膜表層
より酸素が容易に皮膜を通過して下地鋼板に達し
てしまい、下地鋼板の酸化を抑制することができ
ない。他方、全膜厚は厚いほど耐熱性は向上する
と考えられるが、全膜厚が20μmを越えると、経
済的に不利なばかりか、成膜時に発生する凝縮熱
により、下地鋼板の変形や機械的強度の劣化を招
き、不適当である。本発明では、特に全膜厚が２
〜8μmが好適である。 さらに、チタン皮膜の厚さを全皮膜厚さの60％
以下とした理由は次のとおりである。 全膜厚に対するTi皮膜の膜厚比が60％以下の
場合、即ちAl膜厚が40％以上となると、Al／Ti
二層めつきは、加熱時に密着性の良いAlリツチ
のAl−Ti−Fe合金層を形成し、この合金層が下
地鋼板を保護する。他方、全膜厚に対するTi皮
膜の膜厚比が60％を越えると、即ちAl膜厚が40
％未満となると、加熱時に形成される合金層は
FeリツチのAl−Ti−Fe合金層となる。この合金
層は前記Alリツチ合金層に比べ剥離しやすく、
このため下地鋼板が露出しやすくなり、耐熱性が
劣化する。 以上要約すると、本発明は、Ti皮膜の膜厚を
薄くしても、全膜厚に対するTi皮膜の膜厚比を
特定の値以下とすることにより、密着性の良い
AlリツチのAl−Ti−Fe合金層を形成して、耐熱
性を向上する。 この構成によれば、仮にアルミニウム皮膜中に
ピンホールが存在しても直接下地鋼板に到達せ
ず、しかもチタン皮膜とアルミニウム皮膜との相
互作用により耐食性が著しく高められる。 しかも高温加熱時にチタン皮膜は、アルミニウ
ム皮膜に下地鋼板中のFeが拡散するのを防止し、
同時に表層から拡散してくる酸素を酸化物として
とらえて下地鋼板への拡散を防止する。この結
果、耐高温酸化性を著しく向上させる。 実施例 まず板厚0.8mmのAlキルド鋼板をArイオンボン
バードにより前処理した。即ち1.0×10-3Torrの
Arガス雰囲気中で高周波放電を起こし、同時に
鋼板に−1kVの負電圧を印加してArイオンを鋼
板に衝突させ、もつて鋼板表面上の酸化物などを
除去し、清浄な鋼板表面を得る方法である。 次いで鋼板を200℃に加熱してチタンをめつき
する。この処理は、1.0×10-5Torr以下の雰囲気
圧力で、チタンメツキ材を水冷銅るつぼに入れ、
10kV、300〜1000mAの電子ビームによつて加熱
蒸発させ、蒸発したチタン粒子を、20Vの正電圧
を印加したモリブデン電極によつてイオン化し、
−500Vの負電圧を印加した鋼板にめつきするこ
とによりなされる。 しかる後同じ雰囲気圧力でアルミニウムをめつ
きする。この処理は、アルミニウムをセラミツク
製るつぼに入れ、10kV、300〜1000mAの電子ビ
ームによつて加熱蒸発させて鋼板にめつきするこ
とによりなされた。 上述しためつき処理によりチタン皮膜及びアル
ミニウム皮膜を有するめつき鋼板を、各皮膜の膜
厚をそれぞれ変えて製造した。また比較のためチ
タン皮膜の膜厚が本発明範囲から外れるものを製
造した。 これら鋼板について、密着性、加工後密着性、
耐食性、加工後耐食性及び耐熱生について調べ
た。その結果を表１に示す。 密着性は、折り曲げテープ剥離試験によつて評
価した。この試験は、180℃、ot曲げを１回行な
うごとにテープ剥離試験を行ない、それを母材が
折り切れるまで繰り返し、めつき皮膜の剥離の有
無を調べることにより、評価した。 加工後密着性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後、テープ剥離試験を行ない、めつき層の剥
離の有無を調べることによつて評価した。 耐食性は、５％塩水噴霧試験で評価した。 加工後耐食性は、エリクセン加工（７cm押し出
し）後の５％塩水噴霧試験で評価した。 耐熱生は、800℃、48時間大気中加熱後室温ま
で空冷する加熱サイクルを２回繰り返した時の酸
化増量で評価した。
【表】
【表】
上表から密着性及び加工後密着性は、実施例、
比較例とも優れていることがわかる。しかし本発
明鋼板の耐食性が優れているのに対し、アルミニ
ウム及びチタン単膜のもの（No.１，No.７，No.８，
No.10，No.11，No.14）及び全膜厚に対するチタン膜
厚の比が60％を越える場合（No.５，No.６，No.13）
は耐食性が劣化することがわかる。更に加工後耐
食性については、本発明のものは優れているのに
対し、アルミニウム単膜のもの、全膜厚に対する
チタン膜厚の比が60％を越えるもの、及びチタン
皮膜の膜厚が5μmを越える場合（No.13，No.16）
は、加工後耐食性が劣化していることがわかる。
更にまた本発明鋼板は、比較例のものに比べて耐
熱性が優れていることがわかる。
比較例とも優れていることがわかる。しかし本発
明鋼板の耐食性が優れているのに対し、アルミニ
ウム及びチタン単膜のもの（No.１，No.７，No.８，
No.10，No.11，No.14）及び全膜厚に対するチタン膜
厚の比が60％を越える場合（No.５，No.６，No.13）
は耐食性が劣化することがわかる。更に加工後耐
食性については、本発明のものは優れているのに
対し、アルミニウム単膜のもの、全膜厚に対する
チタン膜厚の比が60％を越えるもの、及びチタン
皮膜の膜厚が5μmを越える場合（No.13，No.16）
は、加工後耐食性が劣化していることがわかる。
更にまた本発明鋼板は、比較例のものに比べて耐
熱性が優れていることがわかる。
Claims (1)
- １ 鋼板表面に厚さ0.02μm〜5μmのチタン皮膜
とアルミニウム皮膜を順次形成し、かつ全皮膜厚
さが0.5〜20μmで前記チタン皮膜の厚さが全皮膜
厚さの60％以下としためつき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953385A JPS6280261A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | めつき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953385A JPS6280261A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | めつき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280261A JPS6280261A (ja) | 1987-04-13 |
| JPH0518905B2 true JPH0518905B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=16736972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21953385A Granted JPS6280261A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | めつき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6280261A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE527393C2 (sv) * | 2003-09-05 | 2006-02-21 | Sandvik Intellectual Property | Aluminiumbelagd bandprodukt av rostfritt stål för användning som offeranod |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52123343A (en) * | 1976-04-10 | 1977-10-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Composite vapor depositing method |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP21953385A patent/JPS6280261A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6280261A (ja) | 1987-04-13 |
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