JP2535353B2 - A1−Cr−Ti系蒸着めっき金属 - Google Patents

A1−Cr−Ti系蒸着めっき金属

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JP2535353B2 JP62177832A JP17783287A JP2535353B2 JP 2535353 B2 JP2535353 B2 JP 2535353B2 JP 62177832 A JP62177832 A JP 62177832A JP 17783287 A JP17783287 A JP 17783287A JP 2535353 B2 JP2535353 B2 JP 2535353B2
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雅雄 外山
英敏 西本
貢基 池田
純司 川福
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐食性の優れたAl−Cr−Ti合金蒸着めっき金
属に関するものである。
[従来の技術] AlおよびAl合金(以下単にAl合金と記すことがある)
は鋼に比べて耐食性に優れ、また清潔感があるため、建
材や容器等に汎用されており、またAl合金を鋼板上にめ
っきした製品も実用化されている。
ところがAl合金製品及びAl合金めっき製品は、Cl-
オンが存在する環境下において表面の不働態皮膜が破壊
され易く、その結果孔食が発生して極端な場合には貫通
孔に発展することがあり、あるいはめっき層表面殊に孔
食発生部周辺に腐食生成物であるAl(OH)等を主成分
とする白錆が生じることがある。又鋼板にAl合金めっき
を施した製品では孔食が鋼板に及んで赤錆を発生するこ
ともあった。
[発明が解決しようとする問題点] そこでAl合金製品及びAl合金めっき製品の耐食性を改
善するために、Al合金にあっては合金組成の改質、即ち
ZnやMgなどを添加することが検討されたがさほどの効果
はなく、またこれら元素の過度の添加はAlの持つ優れた
成形加工性を損なうことになり、添加量に制限があっ
た。一方Al合金めっき製品においてはめっき層を溶融め
っき法で形成することが多いが溶融浴中に溶解させる元
素とその量に限りがあり、例えば、Al−Si合金めっき、
Al−Zn合金めっき等が提案されているが耐食性改善には
至っていない。このような状況に鑑み、本発明者らは耐
食性の良好なAl合金めっき製品(Al合金にAl合金めっき
を施した製品を含む)を得るべくAl合金めっき層におけ
る合金化元素について種々検討を行なった。すなわち本
発明の目的はAl合金めっき製品に高耐食性を付与し得る
様なAl合金めっき金属の提供にある。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決することのできた本発明のAl合金め
っき金属とは、 Cr:0.5〜49.5%(重量%の意味、以下同じ) Ti:0.5〜49.5% Cr+Ti:1〜50% を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなることを構
成要旨とするAl−Cr−Ti系蒸着めっき金属である。
[作用] 以下本発明を研究の経緯に沿って説明する。
前述の如くAl合金めっきとしてはAl−Si合金めっきや
Al−Zn合金めっきが提案されているが、その耐食性は満
足できるものではない。そこでSiやZn以外の合金元素を
種々添加したAl合金めっき金属についてその耐食性を調
べた結果、Al−Cr合金めっき金属が優れた耐食性を示す
ことを見出した。しかるにAl−Cr合金めっき金属は2成
分系Al合金めっき金属の中でも特に優れた耐食性を示す
めっき金属の1つであり、Crを他の合金元素に代えても
耐食性が更に向上する可能性は少ないと考えられた。
そこで本発明者等はAl−Cr合金めっき金属をベースに
して種々の第3成分元素を添加した3成分系めっき金属
を真空蒸着法によって作製し、その高温耐食性を調べた
ところ、第3成分元素としてTiを添加したAl−Cr−Ti3
成分系合金めっき金属はベースとなったAl−Cr系を陵駕
する優れた高温耐食性を示すことを見出し、本発明を完
成するに至った。
即ち真空蒸着法によって作製したAl−Cr−Ti系めっき
金属について塩水噴霧試験及び塩水中における孔食試験
を行なった結果、めっき金属中のCr+Tiの含有量が1%
以上になると複合添加による耐食性改善の効果は認めら
れ、一方Cr+Tiの含有量が50%を超えると合金めっき層
の電位が素地金属(鋼やAl合金)の電位より貴になり、
めっきピンホールを通じて素地金属の腐食が促進される
ことを見出した。上記理由からAl合金めっき金属中のCr
+Tiの含有量は1.0〜50%とした。但しCrとTiの複合添
加効果を有効に発揮させる為には、Cr及びTiは夫々少な
くとも0.5%以上添加する必要がある。もっともCr+Ti
の合計含有量が上限を超えることがない様にCr及びTiの
各含有量は49.5%以下とする必要がある。
又Al−Cr−Ti合金めっき層の厚みについては特に制限
を受ける訳ではないが、0.1μm未満では素地金属を完
全に被覆することが困難であり、めっき層による防食能
が十分に発揮されないことから0.1μm以上の厚みとす
ることが望まれる。
又本発明のAl−Cr−Ti系めっき金属は上記耐食性試験
で用いた様に、蒸着めっき金属とする必要がある。即ち
溶融めっき金属の場合Al溶湯中に高融点のTiを添加して
溶解する必要があるので溶湯温度を相当に高くする必要
が生じ、熱経済的に不利になると共に、例えば素地金属
が鋼である場合は高温浴を使用する為に素地金属とめっ
き金属の界面にFe2Al5等の脆弱な金属間化合物が生成
し、めっき製品の加工性等を損う。また電気めっきでは
水溶液からのAl合金の電折が不可能であり、非水溶液か
らの電折は原理的に可能であるが、電流密度が小さくめ
っき液の不安定さ等から工業的に実用化が難しい。
これらに対して、蒸着めっき金属においてはFe−Al金
属間化合物の生成といった問題もなく、比較的容易にAl
−Cr−Ti合金めっき金属を形成することができる。但し
真空雰囲気中でAl,Cr,Tiを蒸発させるに当っては、平衡
蒸気圧の違いから1つのるつぼで一緒にAl−Cr−Ti合金
を溶融して目的組成の蒸着めっき金属を形成することは
難しい。即ち平衡蒸気圧は蒸発させる温度範囲において
Al,Cr,Tiの順に小さくなることからAl−CrとTi若しくは
AlとCr−TiあるいはAl,Cr,Tiという様に別々のるつぼに
入れて加熱条件を調節することにより夫々の希望量を蒸
発させることが望ましく、これによって目的組成のAl−
Cr−Ti合金めっきを得ることが可能となる。
また真空蒸着にあっては、成膜時に真空度が低下する
と所定の特性を備えたAl−Cr−Ti合金めっき金属を得る
ことが困難となる。例えば圧力が10-2Torrより高くなる
とAl,Cr,Tiの蒸気が残存空気によって酸化され、酸化さ
れたAl−Cr−Tiめっき金属が生成する。こうして得られ
ためっき金属は脆弱で成形加工時に割れたり剥離を起こ
したりする。その為真空蒸着時の真空度は10-2Torr以下
の圧力とすることが望ましく、より好ましくは10-3Torr
以下とすることが推奨される。
尚本発明のめっき金属は広義の蒸着めっき金属であ
り、上述の様な真空蒸着によって形成されるものを含む
他に、Al,Cr,Tiを加熱蒸発させて後高周波等を印加して
これらの蒸気をイオン化し、素地金属にマイナスのバイ
アス電圧を加えて素地金属表面にめっき金属を形成する
所謂イオンプレーティング法によって形成しためっき金
属も含まれる。そして該イオンプレーティングによって
得られるめっき金属はめっき金属結晶組織が微細であ
り、ピンホール数が少ないという特長がある。
そしてこの様な本発明めっき金属は、鋼,Al合金,Cr,C
r合金等の他、ステンレス鋼やチタン等の素地金属にも
適用することができ、これによって優れた耐食性を有す
るめっき製品を与えることができる。又素地金属の形状
については何ら制限がなく、板,棒,形材等の種々の形
状の素地金属に対して本発明めっき金属を被覆すること
ができる。
ところで本発明のAl−Cr−Ti合金めっき金属は、素地
金属に対してかなり強い密着力を有しているが、加工率
の高い成形加工を施した際には素地金属から若干剥離す
ることもあり得ると考えられる。そこで素地金属との密
着性をより強固にしたい場合には、まず素地金属の上に
下地めっきを施し、しかる後にAl−Cr−Tiめっきを施す
ことが推奨される。
この場合の下地めっき金属としては純Alが適してお
り、その厚さは0.01μm以上あればよい。純Alを下地め
っき金属としてめっきすると素地金属表面の極く薄い酸
化物皮膜層が還元されてその表面が活性化する為素地金
属と純Alめっき層は強く密着する。純Alめっき層とAl−
Cr−Ti合金めっき金属との親和性は高いので純Alめっき
層を介して素地金属と強固に密着することになる。
[実施例] 実験1 板厚0.6mm,幅100mm,長さ150mmの軟鋼,Al合金及びCr合
金を夫々アルカリ溶液中で脱脂後、水洗乾燥し、素地金
属とした。
これら素地金属を真空チャンバー内に取付けると共
に、3個のるつぼから各々Al,Cr,TiをEB加熱により蒸発
させ、素地金属面に種々の合金組成のAl−Cr−Ti合金め
っき金属膜を形成した。
第1図は軟鋼及びCr合金表面に5μmの厚さのAl−Cr
−Ti合金めっきを施しためっき製品について塩水噴霧試
験を行ない、白錆発生に及ぼすCr+Ti含有量の影響を調
べたグラフである。グラフは、純Al蒸着めっきの場合の
白錆発生時間を1とし、Cr+Tiの添加により白錆発生時
間が長くなる度合を改善度として表わしている。
第1図から明らかな様に、Cr+Ti含有量が1%以上に
なると顕著な改善効果が認められる。
実験2 板厚1mmのAl合金板上に、実験1と同様の方法で厚さ
6μmのAl−Cr−Ti合金めっき金属を被覆し、これを、
25℃の2%クエン酸+100ppm Cl-(NaClで添加)溶液中
に浸漬し、めっき金属の孔食発生電位Ecを測定した(Po
tentio Statial Auodic Palarization法)。第2図はめ
っき金属中のCr+Ti含有量と孔食発生電位Ecの関係を示
す。
第2図に示される様にCr+Ti含有量が1%以上の領域
でEcは純Al(Cr+Ti含有量=0)より貴な電位を示し、
改善効果が認められた。
実験3 冷延鋼板上に実験1と同様の方法で厚さ5μmのAl−
Cr−Ti合金めっき金属膜を形成した。得られためっき製
品を塩水噴霧試験に供し、赤錆発生時間に及ぼすCr及び
Tiの影響を調べたところ、第3図に示す結果が得られ
た。尚第3図の値は、純Alめっき金属の場合の赤錆発生
時間を1として表わされている。
第3図に示される様にCrとTiを複合添加することによ
りCr単独添加では得られなかった様な優れた耐食性を得
ることができる。尚Cr+Ti量が50%を超えると複合添加
効果は停滞し、合金元素量が多くなりすぎることによる
悪影響が現れる。
実験4 軟鋼上に、実験1と同様の方法によりAl−10%Cr−2
%Tiめっきを施した。塩水噴霧試験を行い、赤錆発生時
間とめっき厚の関係を調べたところ第4図に示す結果が
得られた。第4図では、Al−10%Cr−2%Ti合金めっき
膜の膜厚が0.1μmの場合の赤錆発生時間を1とし、改
善度を著した。
第4図から明らかな様に、膜厚が0.1μmとなるまで
は赤錆発生時間改善度は急激に上昇するが、0.1μm以
上では上昇割合は僅かとなる。即ち十分な改善度を得る
為にも膜厚は少なくとも0.1μm以上とすることが望ま
れるが、それ以上むやみに厚くしても改善効果は上がら
ないので、0.1μm以上でそれ程大きくない膜厚に止め
ることが望まれる。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、2成分系Al合金
めっき金属では得られなかった様な優れた高温耐食性を
有するAl合金めっき金属を得ることができた。かくして
鋼,Cr,Cr合金,Al合金等の種々の素地金属に対し本発明
のめっき金属を被覆することにより、耐食性の優れため
っき製品を供給することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Cr+Ti含有量と白錆発生時間改善度の関係を
示すグラフ、第2図はCr+Ti含有量と孔食発生電位Ecの
関係を示すグラフ、第3図は赤錆発生時間改善度に及ぼ
すCrとTiの複合添加の効果を示すグラフ、第4図はめっ
き膜厚と赤錆発生時間改善度の関係を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 貢基 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町2−3 −1 (72)発明者 川福 純司 兵庫県神戸市東灘区魚崎中町1−1−24 (56)参考文献 特開 昭62−270704(JP,A) 特公 昭43−20084(JP,B1) 特公 昭60−14823(JP,B2) 特公 昭57−8171(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cr:0.5〜49.5%(重量%の意味、以下同
    じ) Ti:0.5〜49.5% Cr+Ti:1〜50% を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなることを特
    徴とするAl−Cr−Ti系蒸着めっき金属。
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JP3035145U (ja) * 1996-08-27 1997-03-11 大電株式会社 電線・ケーブルの束巻及びその巻取り装置
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