JP2685772B2 - 高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法 - Google Patents
高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法Info
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- JP2685772B2 JP2685772B2 JP63006641A JP664188A JP2685772B2 JP 2685772 B2 JP2685772 B2 JP 2685772B2 JP 63006641 A JP63006641 A JP 63006641A JP 664188 A JP664188 A JP 664188A JP 2685772 B2 JP2685772 B2 JP 2685772B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高耐食性の優れたAl−Ti合金蒸着めっき製品
およびその製造方法に関するものである。
およびその製造方法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
材や容器等の分野で汎用されており、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。
は鋼に比べて耐食性に優れ、また清潔感があるため、建
材や容器等の分野で汎用されており、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-イ
オンが存在する環境下において表面の不動態皮膜が破壊
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)3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。
オンが存在する環境下において表面の不動態皮膜が破壊
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)3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課題] そこでAl合金製品及びAl合金めっき製品の耐食性を改
善することが課題となり、Al合金にあっては合金組成の
改質、即ちZnやMg等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。
善することが課題となり、Al合金にあっては合金組成の
改質、即ちZnやMg等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
素とその濃度(Alとの合金比)に限界があり、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。
き法で形成することが多いが、溶融浴中に溶解させる元
素とその濃度(Alとの合金比)に限界があり、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
およびめっき方法について種々検討を行なった。
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
およびめっき方法について種々検討を行なった。
[課題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高耐食性
Al合金めっき製品とは、素地金属上に、Tiを10〜40%含
有するAl−Ti合金蒸着めっきが施されたものであって、
Cu−Kα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のX線回折パ
ターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質的に
TiAl3のピークのみを有するものであることを構成要旨
とするものであり、またこの様なAl−Ti合金蒸着めっき
製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状態で10-2Torr
以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させてTiを
10〜40%含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を前記
素地金属上に施すことにより製造することができる。
Al合金めっき製品とは、素地金属上に、Tiを10〜40%含
有するAl−Ti合金蒸着めっきが施されたものであって、
Cu−Kα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のX線回折パ
ターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質的に
TiAl3のピークのみを有するものであることを構成要旨
とするものであり、またこの様なAl−Ti合金蒸着めっき
製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状態で10-2Torr
以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させてTiを
10〜40%含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を前記
素地金属上に施すことにより製造することができる。
[作用] これまで耐食性の良いとされている合金めっき製品と
しては、前述の如くAl−Si合金溶融めっきやAl−Zn溶融
めっき製品が提案されていたが満足できる結果は得られ
ていない。
しては、前述の如くAl−Si合金溶融めっきやAl−Zn溶融
めっき製品が提案されていたが満足できる結果は得られ
ていない。
そこで本発明者らはSiやZn以外の合金化元素を種々添
加したAl合金めっき製品を作成し、その耐食性について
検討したところ、後述するようなAl−Ti合金蒸着めっき
が優れた耐食性を示すことを見出すに至った。またこの
様な蒸着めっき層を形成する手段としては、後述するよ
うな特定条件で行なう真空蒸着めっきが密着性および耐
食性の点で優れているという知見を得た。
加したAl合金めっき製品を作成し、その耐食性について
検討したところ、後述するようなAl−Ti合金蒸着めっき
が優れた耐食性を示すことを見出すに至った。またこの
様な蒸着めっき層を形成する手段としては、後述するよ
うな特定条件で行なう真空蒸着めっきが密着性および耐
食性の点で優れているという知見を得た。
本発明のAl−Ti合金蒸着めっきにおいては、めっき層
中のTiの含有率が10%以上になると耐食性の改善効果が
認められ、10%未満ではTi添加による耐食性向上効果が
殆ど発揮されない。Ti含有量を増加させるとそれに伴っ
て耐食性向上効果が増加するが、Ti含有量が35〜40%に
至ると耐食性改善効果が最大となり、それ以上Tiを添加
しても耐食性は却って逆に低下していくばかりでなく、
めっき密着性も低下する(後記第1表参照)。またTi含
有量を増加させることは、TiがAlに比べて高価なこと、
および蒸着めっきに際しては真空中におけるTiの平衡蒸
気圧がAlのそれと比べて小さいのでTiの蒸発のために高
エネルギーを要すること、等からコストアップにつなが
り経済的に不利となる。
中のTiの含有率が10%以上になると耐食性の改善効果が
認められ、10%未満ではTi添加による耐食性向上効果が
殆ど発揮されない。Ti含有量を増加させるとそれに伴っ
て耐食性向上効果が増加するが、Ti含有量が35〜40%に
至ると耐食性改善効果が最大となり、それ以上Tiを添加
しても耐食性は却って逆に低下していくばかりでなく、
めっき密着性も低下する(後記第1表参照)。またTi含
有量を増加させることは、TiがAlに比べて高価なこと、
および蒸着めっきに際しては真空中におけるTiの平衡蒸
気圧がAlのそれと比べて小さいのでTiの蒸発のために高
エネルギーを要すること、等からコストアップにつなが
り経済的に不利となる。
以上のことから、蒸発めっき層中Ti含有量は10〜40%
が適当である。
が適当である。
更にAl−Ti合金蒸着めっき層のX線回折パターンにつ
いて種々検討したところ、ターゲットとしてCu−Kα線
を使用したときのX線回折パターンにおいて、Alおよび
Tiのピークの他は、実質的にTiAl3のピークのみを有す
る場合には著しく耐食性が良好であることがわかった。
このような結晶構造を有する蒸着めっき層は後述するよ
うな真空蒸着めっき法を採用したときに限って得られ
る。
いて種々検討したところ、ターゲットとしてCu−Kα線
を使用したときのX線回折パターンにおいて、Alおよび
Tiのピークの他は、実質的にTiAl3のピークのみを有す
る場合には著しく耐食性が良好であることがわかった。
このような結晶構造を有する蒸着めっき層は後述するよ
うな真空蒸着めっき法を採用したときに限って得られ
る。
すなわち上記X線回折パターンを有するAl−Ti合金め
っき層を形成するための蒸着めっき条件は、素地金属を
100〜450℃に加熱した状態で、10-2Torr以下好ましくは
10-4Torr台の真空中であることが必要であり、この様な
雰囲気下において蒸着金属および素地金属の酸化を防止
しつつ蒸着させる。ただし真空中においてAlとTiを蒸発
させる際にはAlとTiの平衡蒸気圧に差があり、Alの方が
蒸発され易いため、これらの混合物あるいは予め合金化
させたものを単に加熱蒸発させたとしても、Alのみが優
先的に蒸着し希望の組成のものが得られない。従ってAl
とTiの地金を別個の容器に分け入れ、個々に加熱して熱
源の出力をコントロールすることによってAlとTiの蒸気
量をコントロールし、目的の組成のAl−Ti合金めっきを
得る。
っき層を形成するための蒸着めっき条件は、素地金属を
100〜450℃に加熱した状態で、10-2Torr以下好ましくは
10-4Torr台の真空中であることが必要であり、この様な
雰囲気下において蒸着金属および素地金属の酸化を防止
しつつ蒸着させる。ただし真空中においてAlとTiを蒸発
させる際にはAlとTiの平衡蒸気圧に差があり、Alの方が
蒸発され易いため、これらの混合物あるいは予め合金化
させたものを単に加熱蒸発させたとしても、Alのみが優
先的に蒸着し希望の組成のものが得られない。従ってAl
とTiの地金を別個の容器に分け入れ、個々に加熱して熱
源の出力をコントロールすることによってAlとTiの蒸気
量をコントロールし、目的の組成のAl−Ti合金めっきを
得る。
また前記真空中において素地金属の加熱温度が100℃
未満ではめっき層と素地金属との密着性が不十分でめっ
き剥離を生じ易く、一方素地金属の加熱温度が450℃を
超える場合には、例えば素地金属が鋼のとき、鋼表面と
めっき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成しやす
くなるため、従来のAl溶融めっき鋼板と同様の欠陥が表
われ、加工時にめっき剥離を招く原因となる場合があ
る。
未満ではめっき層と素地金属との密着性が不十分でめっ
き剥離を生じ易く、一方素地金属の加熱温度が450℃を
超える場合には、例えば素地金属が鋼のとき、鋼表面と
めっき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成しやす
くなるため、従来のAl溶融めっき鋼板と同様の欠陥が表
われ、加工時にめっき剥離を招く原因となる場合があ
る。
また加熱温度が高温になるとAl−Ti合金めっき層にお
いてTiの含有量が10〜40%の範囲内であっても、TiAlま
たはTi3Al等の金属間化合物が生成する。該金属間化合
物がめっき層中に生じてくるとTiおよびTiAl3が減少或
は無くなるため耐食性改善効果を減少させると共に、め
っき層自体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
いてTiの含有量が10〜40%の範囲内であっても、TiAlま
たはTi3Al等の金属間化合物が生成する。該金属間化合
物がめっき層中に生じてくるとTiおよびTiAl3が減少或
は無くなるため耐食性改善効果を減少させると共に、め
っき層自体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
またAl及びTiを蒸発させるための加熱手段としては、
抵抗加熱や高周波加熱等を採用することも可能ではある
が、最も好ましいのは電子ビームやレーザビームを利用
した高エネルギービーム加熱である。またAl−Ti合金め
っき層を形成する工程で、金属蒸気に高周波等を印加し
て、金属蒸気をプラスにイオン化せしめ、一方素地金属
にはマイナスのバイアス電圧をかけて金属蒸気を素地金
属に蒸着させるイオンプレーティング法を採用すれば、
めっき層全体の結晶粒が微細となって、ピンホール欠陥
が防止されるほか、幅方向の合金組成も均一となり、素
地金属に対する密着性も向上するなど、めっき層全体と
しての性能を一段と高めることができる。
抵抗加熱や高周波加熱等を採用することも可能ではある
が、最も好ましいのは電子ビームやレーザビームを利用
した高エネルギービーム加熱である。またAl−Ti合金め
っき層を形成する工程で、金属蒸気に高周波等を印加し
て、金属蒸気をプラスにイオン化せしめ、一方素地金属
にはマイナスのバイアス電圧をかけて金属蒸気を素地金
属に蒸着させるイオンプレーティング法を採用すれば、
めっき層全体の結晶粒が微細となって、ピンホール欠陥
が防止されるほか、幅方向の合金組成も均一となり、素
地金属に対する密着性も向上するなど、めっき層全体と
しての性能を一段と高めることができる。
蒸着めっき層の厚さは特に限定されないが、めっき膜
厚が薄過ぎると耐食性が不十分となるので、0.1μm以
上、好ましくは1μm以上とすることが望ましい。
厚が薄過ぎると耐食性が不十分となるので、0.1μm以
上、好ましくは1μm以上とすることが望ましい。
尚本発明に関るAl−Ti合金蒸着めっきの対象となる素
地金属としては前記鋼の他ステンレス鋼,Al,Al合金,Cu,
Cu合金,更にはTi,Ti合金等が非限定的に例示され、素
地金属の形状も板,棒,形材等制限はない。
地金属としては前記鋼の他ステンレス鋼,Al,Al合金,Cu,
Cu合金,更にはTi,Ti合金等が非限定的に例示され、素
地金属の形状も板,棒,形材等制限はない。
[実施例] 真空蒸着装置内に2つのるつぼを配置し、各るつぼの
夫々のAlとTiを装入する一方、アルカリ電解脱脂後水洗
し表面を清浄化した鋼板0.7mm×150mm×150mmを上記る
つぼ上に適度の間隔を保って配置した後、真空蒸着装置
内を所定の減圧度となるまで吸引排気し、次いで鋼板を
所定温度に予熱した。その後るつぼ内のAlとTiを電子ビ
ーム加熱により加熱蒸発せしめ、鋼板表面にAl−Ti合金
めっき層を形成させた。このときAlおよびTiに照射する
電子ビーム出力をコントロールすることによって夫々の
蒸発量を調節しAl−Ti合金めっき膜厚およびめっき組成
を調整した。
夫々のAlとTiを装入する一方、アルカリ電解脱脂後水洗
し表面を清浄化した鋼板0.7mm×150mm×150mmを上記る
つぼ上に適度の間隔を保って配置した後、真空蒸着装置
内を所定の減圧度となるまで吸引排気し、次いで鋼板を
所定温度に予熱した。その後るつぼ内のAlとTiを電子ビ
ーム加熱により加熱蒸発せしめ、鋼板表面にAl−Ti合金
めっき層を形成させた。このときAlおよびTiに照射する
電子ビーム出力をコントロールすることによって夫々の
蒸発量を調節しAl−Ti合金めっき膜厚およびめっき組成
を調整した。
上記のようにして得られた種々のAl−Ti合金蒸着めっ
き鋼板に対して以下に述べる試験を実施した。結果を第
1表に示す。また第1表にはAl(9%Si)溶融めっき鋼
板について試験した結果も併記した。
き鋼板に対して以下に述べる試験を実施した。結果を第
1表に示す。また第1表にはAl(9%Si)溶融めっき鋼
板について試験した結果も併記した。
(1)耐食性試験 エリクセン試験機によって中央部に高さ9mmの張り出
し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴霧試験(35℃,5
%NaCl溶液)に供し、めっき層表面に素地鋼板の腐食に
よる赤錆が発生するまでの時間を調べた。
し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴霧試験(35℃,5
%NaCl溶液)に供し、めっき層表面に素地鋼板の腐食に
よる赤錆が発生するまでの時間を調べた。
(2)密着性試験 各めっき鋼板20mm×50mmを180゜に密着曲げし、この
折り曲げ部に粘着テープを貼り付けて剥がした。このと
きのめっき層の剥離状態で評価した。
折り曲げ部に粘着テープを貼り付けて剥がした。このと
きのめっき層の剥離状態で評価した。
○:めっき層の剥離なし △:めっき層の剥離ほとんどなし ×:めっき層が一部剥離 (3)X線回折:一次X線源はCu−Kα線による。
Niフィルター 加圧電圧 50KV 記録紙のフルスケール 3000〜4000カウント/秒 第1表から明らかな様に、No.6〜9はAl−Ti合金蒸着
めっき鋼板におけるめっき層のTi含有量が10〜40%であ
り、且つX線回折パターンにおいて実質的にAl,Ti及びT
iAl3にのみピークを有するものであり、耐食性およびめ
っき密着性に優れたものである。尚No.7のX線回折パタ
ーンを第1図に示す。
めっき鋼板におけるめっき層のTi含有量が10〜40%であ
り、且つX線回折パターンにおいて実質的にAl,Ti及びT
iAl3にのみピークを有するものであり、耐食性およびめ
っき密着性に優れたものである。尚No.7のX線回折パタ
ーンを第1図に示す。
一方No.1〜5はめっき層のTi含有量が10%未満であり
めっき密着性は良いが、Ti添加による耐食性改善効果が
不十分である。
めっき密着性は良いが、Ti添加による耐食性改善効果が
不十分である。
またNo.10〜13はめっき層の耐食性改善効果がある程
度は認められるものの、めっき密着性が不十分である。
これはめっき層におけるTi含有量が40%を超えるか(N
o.10,11,13)、或はTi含有量が40%以下でも(No.12)
基板の予熱温度の調整具合で生成してくるTiAlによって
めっき密着性が悪くなり、加工性が悪くなると共に加工
後の耐食性をも劣化するものと考えられる。
度は認められるものの、めっき密着性が不十分である。
これはめっき層におけるTi含有量が40%を超えるか(N
o.10,11,13)、或はTi含有量が40%以下でも(No.12)
基板の予熱温度の調整具合で生成してくるTiAlによって
めっき密着性が悪くなり、加工性が悪くなると共に加工
後の耐食性をも劣化するものと考えられる。
No.14は前述した様に従来の溶融Al(9%Si)めっき
鋼板であり、めっき表面をクロメート処理しているのも
かかわらず、耐食性及び加工性のいずれにおいても不十
分であることを示している。
鋼板であり、めっき表面をクロメート処理しているのも
かかわらず、耐食性及び加工性のいずれにおいても不十
分であることを示している。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用す
ることによって、耐食性に優れたAl−Ti合金蒸着めっき
製品が実現できた。
ることによって、耐食性に優れたAl−Ti合金蒸着めっき
製品が実現できた。
第1図はNo.7(実施例)のX線回折パターンを示すグラ
フである。
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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63−76862(JP,A) 特開 昭63−18054(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】素地金属上に、Tiを10〜40%(重量%の意
味、以下同じ)含有するAl−Ti合金蒸着めっきが施さ
れ、Cu−Kα線によるAl−Ti合金蒸着めっき層のX線回
折パターンにおいて、AlおよびTiのピークの他は、実質
的にTiAl3のピークのみを有するものであることを特徴
とする高耐食性Al−Ti合金蒸着めっき製品。 - 【請求項2】素地金属を100〜450℃加熱した状態で10-2
Torr以下の真空中でAlおよびTiを個別に加熱蒸発させて
Tiを10〜40%含有するようにAl−Ti合金蒸着めっき層を
前記素地金属上に施すことを特徴とする高耐食性Al−Ti
合金蒸着めっき製品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63006641A JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63006641A JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01184268A JPH01184268A (ja) | 1989-07-21 |
JP2685772B2 true JP2685772B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11643992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63006641A Expired - Lifetime JP2685772B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2685772B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105401116A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-16 | 广州有色金属研究院 | 一种钛合金TiAl3-Al复合涂层制备方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6376862A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-07 | Nippon Denso Co Ltd | 表面硬化層を有するアルミニウム部材 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63006641A patent/JP2685772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01184268A (ja) | 1989-07-21 |
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