JPH0328359A - 溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、溶融アルミニウムめっきのめっき性およびめ
っき密着性に優れた溶融アルミニウムめっきクロム含有
鋼板の製造方法に関する． く従来技術〉 耐食性、耐熱性および耐酸化性等の特性を有する鉄系材
料としては、アルミニウム被覆普通鋼板、ステンレス鋼
板等が従来より知られている．　このうち、アルよニウ
ム被覆普通鋼板は、７％程度のクロムを含有した鋼板と
ほぼ同等の上記特性を有しており、また、コスト的に有
利であるため、例えば自動車用排気ガスパイプのように
、耐食性、耐熱性および耐酸化性が必要とされる部位に
使用されている． しかしながら、近年の環境汚染の悪化に伴い、アルよニ
ウム被覆普通鋼板が使用される環境が厳しくなってきて
おり、さらに、自動車に要求される性能が高まるにつれ
て、より耐食性、耐熱性を高めた素材が要求されるよう
になってきた． とりわけ、耐食性については、めっき部に疵が入ること
によってめっき下地金属部分が露出し、その部分より錆
が発生し、場合によっては短時間で孔があき、腐蝕が発
生するという問題点や自動車エンジン性能の向上および
短距離走行に伴いマフラー内に強腐食性の凝縮水が生成
することによるマフラー内腐食の問題があった事から、
より高い耐食性が要求されるようになフてきた． そこで、高耐食性が要求される自動車用排気ガスバイブ
系部品として、安価に製造でき、耐食性が良好な、１１
％クロム、１３％クロム系ステンレス鋼が北米を中心（
使用されるようになってきた。　　しかし、これとても
、自動車用排気ガスパイプ加工後のとりわけ溶接部で、
前記アルミニウム被覆普通鋼板と同様に、比較的短時間
で赤錆が生ずるという問題が生じた。

このような問題点を解決すべく、米国特許第４６７５２
１４号で、素材として耐食性あるいは耐酸化性に優れた
ステンレス鋼を用い、その鋼板に溶融アルミニウムめっ
きを形成した溶融アルミニウムめっきステンレス鋼が開
示された。

この溶融アルミニウムめっきステンレス鋼は、アルミニ
ウムめっき層に疵が生じた際の素地金属露出部分や溶接
部の耐食性に優れており、従来問題となっていた孔あき
腐食に対し、非常に有効である． 〈発明が解決しようとする課題〉 上．記米国特許に示された溶融アル哉二ウムめっきステ
ンレス鋼は、めっき前の加熱処理社より、鋼板の極表面
に濃化、生成するクロム、ケイ素、マンガン等の酸化物
を、還元性ガス雰囲気で還元し、鋼板表層を清浄にした
後、溶融アルミニウム浴に浸漬することによって製造さ
れる． ところが、上記酸化物を還元するためには、還元雰囲気
を、高濃度の水素ガス、低露点および低濃度の酸素ガス
の雰囲気に制御することが不可欠であり、このような還
元雰囲気を達成しようとすると、還元のための設備およ
びその操業条件が複雑となる． また、たとえ上記酸化物がめつき用ステンレス鋼板表面
に残存していても、アルミニウム浴浸漬時にアルミニウ
ムの強力な還元力によって鋼板表層の酸化物が還元され
、結果的Ｃは鋼板表面は清浄となるが、還元時のガス中
に窒素が含有さていると、鋼板表層にＣｒＮの生成を招
き、これが、鋼板をアルミニウム浴に浸漬中社なされる
鋼板表面でのアルミニウムー鉄合金層の生成を妨げるた
め、不めっきの原因となる． よって、以上のことから、雰囲気ガス中の窒素ガス濃度
を少なくする一方で、水素ガス濃度を高くすることが必
要であった。

さらに、溶融アルよニウムめっき時に鋼板表層に生じる
アルミニウムー鉄系合金層は、脆弱であるため、その厚
みが大きくなると、曲げ加工時などにアルミニウムめっ
き層と地鉄との界面、すなわちアルミニウムー鉄系合金
層に割れが生じ、結果的にアルミニウムめっき層の剥離
が起こり易くなる． 本発明は、このような上記従来の溶融アルよニウムめっ
きステンレス鋼板製造時および該鋼板自体の問題点を解
決し、アルミニウムめっき性およびアルミニウムめっき
密着性の良好な耐食性鋼板を、簡単な設備、操作法によ
って製造することができる、溶融アルよニウムめっきク
ロム含有鋼板の製造方法の提供を目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このような現状に鑑み、本発明者らが鋭意努力した結果
、上記従来の問題を解決した両面溶融アルミニウムめっ
きクロム含有鋼板の製造方法を見い出すに至った。

すなわち、本発明は、クロムを３重量％以上含有する鋼
板に溶融アルミニウムめフきを行うにあたり、鋼板表面
に、予め片面あたり付着嚢が０．０５〜３．０μｍの鉄
−リン合金めっきを施し、非酸化性雰囲気中で鋼板を加
熱し、溶融アルミニウムまたはアルミニウム合金浴に浸
漬することを特徴とする溶融アル主二ウムめフきクロム
含有鋼板の製造方法を提供するものである． 前記鉄−リンの予めつき前に、予めつき層と地鉄との密
着性の改善を目的として０．００５〜３．０μｍのニッ
ケル下地めっきを施すのがよい． 前記鉄−リン゛合金めつき中のリン含有率が０．０５〜
１．５重量％であるのがよい．前記アルミニウム合金浴
は３〜１３％のＳｉを含む浴であるのが好適である． 以下社，本発明を詳細に説明する． 本発明で用いる鋼板基板は、ステンレス鋼板や耐熱鋼板
等のクロムを３重量％以上含有する鋼板である．　なお
、鋼板には銅帯も含む。

クロムが３重量％未満であると、耐食性（劣るので好ま
しくない． このような鋼板には、通常、その用途に応じ、ニッケル
（０〜１５！ｉ量％程度）、チタン（Ｏ〜０．５重量％
程度）、モリブデン（０〜２．５１量％程度）、ニオブ
（０−０．５重量％程度）　アル主二ウム（０〜５ｌｉ
量％程度）　ジルコニウム（０〜０．５重量％程度）、
マンガン（Ｏ〜２！量％程度）、ケイ素（ＯＮ１重量％
程度）　銅（０〜１重量％程度）、パナジューム（０〜
０．５重量％程度）などが添加されているが、これらは
、その添加量が一般的な範囲であれば、本発明の趣旨を
損ねることはないので、これらが添加されている鋼板を
用いてもよい． 本発明の骨子は、上記クロムを３１ｌ量％以上含有する
鋼板に、片面あたり０．０５〜３．　０μｍの鉄−リン
合金めっきを施し、予めつき層を形戒させ、溶融ＡＪ２
またはＡｉ合金のめっき性および、そのめっき密着性を
著しく改善せしめる点にある． ここで、形成された予めつき層中のリンの含有量は、０
．０５〜１．５％にするのがよい。　０．０５％未満で
は、溶融めっき性改善効果、およびめっき密着性改善効
果が不十分となり、１．５％をこえると、予めっき層自
身の融点が低下し、溶融Ａｉめっき時の鋼板加熱の際に
問題となるためである． また、溶融アルミニウム浴浸漬前の鋼板加熱時の雰囲気
ガスは、非酸化性ガスとする．ｒ！４板加熱を酸化性ガ
ス雰囲気下で行うと、予めフき層の酸化が著しく、その
ため、本願の目的が達せられなくなる．　なお、非酸化
性ガスとしては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、
あるいはこれらの混合ガスを用いることが好ましい． この前記合金めっきからなる予めつき層は、その後の溶
融アル且ニウムめっきのめっき性（めっき層の形成性）
およびめっき密着性を著しく改善する．　そして、この
効果を得るためＣは、片面あたり０、０５〜３．０μｍ
の量の予めっきが施されなくてはならない．　予めつき
量が０．０５μｍ未満の場合、不めっきが生じ、３．０
μｍを越えると、不めっきは生じないものの、溶融アル
ミニウムめっき後のめっき密着性が低下する． なお、予めつき層と地鉄との密着性を改善する目的から
予めつき層は一層とは限らず、２層以上であってもよい
．　本発明じおいては、鉄−リンの予めっきの前に０．
００５〜３．０μｍのニッケル下地めっきを施してもよ
い。

ニッケル下地めっきが０．００５μｍより少ないとその
上の鉄−リン予めつき層とのめつき密着性が低下し、３
．０μｍをこえてもやはりめっき密着性が若干低下する
． 鋼板への予めつき層の形成は、電気めっき、真空蒸着、
溶射等の方法で行えばよいが、予めつき層形戒時に鋼板
に加工歪が与えられると、鋼板の戒形加工性が低下し、
好ましくないので、加工歪をあまり与えない方法とする
ことが必要である．　今まで種々の方法が報告されてい
るが、そのうち、電気めっき、真空蒸着および溶射法を
用いると、予めつき層形戒時に鋼板にほとんど加工歪が
導入されないので、成形加工性やバイブ加工性が低下せ
ず、好ましい． また、予めつき層の形成前に、鋼板基板表面に予備処理
を行ってもよい． 予備処理としては、塩酸や硫酸を用いる活性化処理があ
げられる．　活性化処理は、予めつき層のめっき密着性
を向上させる効果がある． 本発明では、上記の方法で予めつき層が形成された鋼板
を、前記の条件にて加熱し、溶融アルよニウムめつきを
施す． 溶融アルミニウム浴としては、不可避的不純物は含むが
実質的な純アル主二ウム浴、またはアルミニウム合金浴
を用いる．　なお、アルミニウム合金浴としては、３〜
１３ｍ量％のケイ素を含むアルミニウムーケイ素浴が好
ましい． 溶融アルミニウムめっきの形成方法は、バッチ法でも連
続法でもよく、公知の通常の方法で行えばよい． 溶融アルミニウムめっき層の厚さは、特に制限されない
が、通常は１５〜６０μｍ程度である． 《実施例〉 以下に、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに
限定されない． （実施例１） 板厚０．７ｍｍで、０．０１１１量％Ｃ一０．４重量％
Ｓ　ｉ−０．３重量％Ｍｎ−１１．０重量％Ｃｒ−０．
１２重量％Ｔｉの冷延鋼板の両面に、以下に示す方法で
鉄−リン合金予めつき層を設けた．　すなわち、鉄−リ
ンめっきは、硫酸第一鉄（２　５　０　ｇ／Ｉｔ’）　
、硫酸アンモニウム（ｔｚｏｇ／Ｊ）および次亜リン酸
（０．２ｇ／角）を含有し、ｐＨ１．８、４０℃の水溶
液中で．電流密度１０Ａ／ｄｍ２で陰極電解処理を行い
、０．０３〜５μｍの鉄一０．３％リン予めつき層を形
成した．このように両面に予めつき処理された冷延鋼板
に、第３図に示す堅型溶融めっきシェミレーターを用い
、下記の雰囲気中で鋼板を９００℃に加熱し６８０℃ま
で冷却後、下記の浴に７秒浸漬して両面に溶融アルミニ
ウムめっきを行った．　なお、第３図中の１は鋼板、２
は赤外加熱炉、３は溶融アルミニウム浴、４は雰囲気ガ
ス導入口である． 溶融アルミニウムめっき浴は、Ａｊ！−９％ＳＬを用い
た．　また、浴温は、６６０℃とした．　鋼板加熱およ
びめっき浴浸漬時の雰囲気ガスは、露点が−１５℃であ
り、２０体積％の水素ガスを含む水素ガス・窒素ガス混
合系を用いた． 次に、得られた両面溶融アルミニウムめっきクロム含有
鋼板の特性を、以下の方法で測定・評価し、結果を不め
っき率については第１図に、めっき密着性については第
２図に示す。

第１図から鉄−リン予めっき層厚が０．０５μｍ未満の
ときには不めっきに対して十分な効果がなく、また第２
図から鉄−リン予めっき層厚が０．０５μｍ以上となる
と著しく溶融ＡＪ２めっき密着性が改善されることがわ
かるが、予めフき層厚みが３．０μｍをこえるとめっき
密着性が劣ることがわかる。　鉄−リン予めっきを０．
０５〜３．０μｍ施すことにより溶融アルミめっき密着
性が著しく改善されるのは、生成するＡｊ！　一Ｆｅ合
金層の成長が鉄−リン予めっきにより抑制されるためと
思われる。　しかしながら、３．０μｍより厚くなると
逆に生成するＦｅ−Ａｉ合金層が下地めっき層と相まっ
て結果的に厚くなるためにめっｔ！密着性は低下すると
思われる。

■不めっき率 両面溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板を目視観察
し、次式により、不めっき率（％）を算出した。

■めっき密着性 両面溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板を、ＯＴ曲
げ（密着曲げ）試験に供し、その後、曲げ加工部を２０
倍のルーペで観察し、剥離の程度で評価した． （実施例２） 実施例１と同じ組成の冷延鋼板を用い、下記の条件でニ
ッケルめっき、鉄−０．３％リンめっきをこの順序で行
った．　このようにして得られたニッケルおよび０．４
μｍ厚みの鉄−リンの２層の予めつき層を有する鋼板の
めっき密着性を実施例１の■と同様にして調査した。

その結果を第４図に示す．　第４図から、下地にＮｉめ
っきを施すことにより良好な鉄−リンめっき密着性が得
られ、その効果は０．００５〜３．０μｍで顕著である
ことがわかる。

■ニッケルめっき条件 硫酸ニッケル　　　　２８０．ｇ／Ｊ２塩化ニッケル　
　　　　５０ｇ／ｕ ホウ酸　　　　　　　　４　０　ｇ／Ｊ２ｐ｝１　　　
　　　　　　２．　０ 温度　　　　　　　　５０℃ 陰極電解電流密度　　５〜１５Ａ／ｄｍ’Ｎｌ目付量は
電解時間で調整 ■鉄−リンめっき条件 塩化第一鉄　　　　　２　４　０　ｇ／Ｊ２塩化カリウ
ム　　　　　１　８　０　ｇ／１次亜リン酸　　　　　
　０．２ｇ／ｉｌｐ｝１　　　　　　　　　２．　０ 温度　　　　　　　　４０℃ 陰極電解電流密度 １０Ａ／ｄｍ’　Ｘ１５ｓｅｃ （実施例３） 実施例１と同じ組成の冷延鋼板を用い、実施例１で用い
た鉄−リンめっき条件で鉄−０．　３％リンめっきを０
．２５μｍ施し、表１に示す種々の雰囲気中で、鋼板を
９ｏｏ℃に加熱し６８０℃まで冷却後、ＡＪ２−９％ｓ
ｉ浴（６６０℃）に７秒浸漬した後の不めっき率の測定
結果を表１に示す． 表１から酸化性ガスを用いた場合にはたとえＦｅ−Ｐ下
地めっきを行っても、溶融めっき性が改善されないこと
がわかる． 表　　　　１ （実施例４） 表２に示す組成の種々の鋼板を用い、Ｆｅ一Ｐめっきは
硫酸塩浴を用いて、浴中のＰイオン量をコントロールし
てめっき層中のＰ量を変化させ、またＮｉめっきは実施
例２で示した条件で行い、さらに比較例としてのＦｅめ
っきは公知の条件で行って、表３に示すような予めっき
層を形成し、加熱し、ＡＪＩめっきを行った。

得られたＡｉ被覆鋼板について実施例１に記載されてい
る試験を行った結果を表４に示す．表４から本発明法に
より製造されたアルミニウム被覆鋼板は不めっき率はい
ずれも零でめっき密着性も優れているが、比較例１、４
より下地Ｆａ−Ｐめつき厚みが小さいかあるいは全く下
地めっきを施さない場合には、溶融めっき時に不めっき
が生じ、また溶融Ａｉめっき密着性も著しく低いことが
わかる．　また比較例３は、下地めっき厚みが大きいた
め、めっき密着性が低下していることを示している．　
また比較例２は、鋼板加熱時の雰囲気ガスが、酸化性で
あるとたとえ下地Ｆｅ−Ｐめっきを行ってもその効果は
認められないことを示している．比較例５は、予めつき
層中にまったくＰを含有しないＦｅＴ地めっきを施した
ものＣついての結果であるが、溶融めっき性およびめっ
き密着性ともに本発明例より劣っていることがわかる。

く発明の効果〉 本発明法によれば、クロム含有鋼板に溶融アルミニウム
めっきを行う前に、鉄−リンめっきあるいはニッケルめ
っきおよび鉄−リンの複層めっきを予めを行っているの
で、不めっき部分がなく、めっき密着性に優れ、高耐食
性である溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板が得ら
れ、これは、自動車用排気ガスパイプ等の高耐食性が要
求される分野で有用である。

【図面の簡単な説明】

３４１図および第２図はそれぞれ鉄−リンめっき厚みと
不めっき率およびめっき密着性との関係を示すグラフで
ある． 第３図は、縦型溶融めっきシェミレーターを示す模式図
である． 第４図はニッケルめっき厚みとめっき密着性との関係を
示すグラフである． 符号の説明 １ ・・・鋼板、 ２・・・赤外加熱炉、 ３・・・溶融アルミニウム浴、 ４・・・雰囲気ガス導入口 ＦＩＧ， ２ ｒ土色Ｆｅ−Ｐめブ舌淳み＜ｐｍ＞ ＦＩＧ． １ Ｔ土世Ｆｅ−ＰめっきＪみ（μｍ） ＦＩＧ，３ 手続ネ甫正書（自発） ＦＩＧ．４ 平成０２年０６月１３日 １．事件の表示 平成０１年特許Ｉｌ！第１６１９２５号２．発明の名称 溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板の製造方法３．
補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　（１２５）川崎製鉄株式会社４．代理人 住　　所 〒１０１ 東京都千代田区岩本町３丁目２番２号 千代田岩本ビル４階 ｆｉ８６４−４４９８　　Ｆａｘ．８６４−６２８００ １　　　　　　　２　　　　　　３ 下±’ｒ！ｚ　Ｎｉ　ｄ！）フ８　厚み（７／ｍ）４ ６．補正の内容 （１）明細書第１３ページ第８行目〜第９行目および第
１６ページ第１９行目のｒ次亜リン酸」の記載をｒ次亜
リン酸ナトリウム」と補正する。 （２）同第１６ページ第１２行目のｒ２、Ｏ」の記載を
ｒｌ．６Ｊと補正する．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）クロムを３重量％以上含有する鋼板に溶融アルミ
   ニウムめっきを行うにあたり、鋼板表面に、予め片面あ
   たり付着量が０．０５〜３．０μｍの鉄−リン合金めっ
   きを施し、非酸化性雰囲気中で鋼板を加熱し、溶融アル
   ミニウムまたはアルミニウム合金浴に浸漬することを特
   徴とする溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板の製造
   方法。 （２）前記鉄−リンの予めっき前に、 ０．００５〜３．０μｍのニッケル下地めっきを施す請
   求項１に記載の溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板
   の製造方法。 （３）前記鉄−リン合金めっき中のリン含有率が０．０
   ５〜１．５重量％である請求項１または２に記載の溶融
   アルミニウムめっきクロム含有鋼板の製造方法。 （４）前記アルミニウム合金浴は３〜１３％のＳｉを含
   む浴である請求項１〜３のいずれかに記載の溶融アルミ
   ニウムめっきクロム含有鋼板の製造方法。