JPH01111864A - 高耐食性Ｚｎ−Ｃｒ合金めつき金属材 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は優れた耐食性を有するＺｎ−Ｃｒ合金めっき金
属材に関し、このめっき金属材は各種車輛や家電製品等
の外板としであるは各種建材等として極めて有用なもの
である。尚本発明に係るめっき対象となる金属基材には
、ＦｅやＦｅ基合金の他、ＣｕやＡＩ等の非鉄金属やそ
れらの合金が含まれ、その形状については板材や波板材
をはじめとして管材、棒材等の如何を問わないが、以下
の説明では最も代表的な鋼板を主体にして述べる。

［従来の技術］ 鋼板等を防食加工する手段としては従来よりＺｎめっき
が汎用されている。しかし鋼板等の耐食性向上に対する
要請は更に高まる傾向にあり、従来のＺｎめっき鋼板で
は需要者の要求を十分に満たすことができなくなってき
た。

この様な背景のもとで、電気めっき法を利用したＺｎ−
Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｍｎ、Ｚｎ　−Ｃｏ等のＺｎ
合金めっき鋼板が開発され、また溶融めっき法を利用し
たＺｎ−Ａｌ−ミツシュメタル、Ｚｎ−Ａｌ−５ｔ、Ｚ
ｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−３ｎ等のＺｎ−Ａｌ系多
元合金めっき鋼板も開発されている。しかしながらこれ
らのめつき鋼板にしても需要者の要望を十分に満たして
いるとは言えず、苛酷な使用環境下での耐用年数の延長
が要求される中で、−段と耐食性の優れためっき鋼板の
出現が待たれている。

一方、Ｃｒは様々の腐食環境下での耐食性が優れたもの
であるところから、ＣｒをＺｎ系めっき材料中に適量含
有させて２ｎ−Ｃｒ合金めっき材料とし耐食性を改善し
ようとする研究もかなり以前から行なわれている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところがＺｎ−Ｃｒ合金めっきを形成しようとした場合
、電気めっき法及び溶融めっき法のいずれを採用したと
してもめつき層中に多量のＣｒを含有させるのが困難で
あり、期待されるほどの耐食性改善効果は得られていな
い。即ち電気めっき法を採用して多量のＣｒを含有させ
ようとすると、めっき層の光沢が低下して商品価値が著
しく阻害されるばかりでなく、電流効率が低下してめっ
き効率が極端に悪くなる。また溶融めっき法を採用して
多量のＣｒを含有させようとすると、めっ＠浴−の温度
をかなり高くしなければならないため、基材鋼板とめっ
き材が接合境界部で脆弱な合金層を形成して密着性を阻
害し、且つこの合金層はその後の成形加工々程で比較的
簡単に亀裂破壊されるので成形加工後めっき層が簡単に
剥離してしまう、といった問題点も生じてくる。

この様なところからＺｎ−Ｃｒ合金めっき材のＣｒ含有
率は高々０．８％程度までとされており、Ｃｒの添加に
よる耐食性改善効果は極めてわずかである。

本発明は上記の様な事情に着目されてなされたものであ
って、その目的は、金属基材とめっ＠層との境界部に脆
弱な合金層を形成することがない為に密着性及び成形加
工性が良好であり、且つ高腐食環境下においても優れた
耐食性を発揮し得る様なＺｎ−Ｃｒ合金めっき金属材を
提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成することのできた本発明の構成は、Ｚ
ｎ−Ｃｒ合金めっき層で被覆された金属材であって、該
めっき層はＣｒ：１〜７０重量％、残部：実質的にＺｎ
からなり、且つ前記合金めっき層のＸ線回折パターンに
おける回折角３０〜５０度の範囲内に、Ｚ　ｎ　（００
２）相の主ピーク以外に２つ以上の回折ピークを示すも
のであるところに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明者らはＺｎ−Ｃｒ合金めつき鋼板に焦点を絞って
該めっき鋼板の諸欠点を改善すべく、めっき方法の改良
を主体にして種々研究を進めた。その結果、真空蒸着法
を採用し、且つＺｎとＣｒを夫々別々の容器より加熱・
蒸発させて基材鋼板表面に蒸着させる方法を採用すれば
、蒸着めっき成分中のＣｒ含有量を何らの障害もなく増
加させることができ、耐食性の非常に優れたＺｎ−Ｃｒ
合金めつき層を、しかも密着性の良い状態で基材鋼板の
表面に形成し得ることを知った。しかもこの様にして得
られためフき層のＸ線回折パターンを調べたところ、後
で詳述する如〈従来の電気めっき法や溶融めっき法で形
成したＺｎ−Ｃｒ合金めつきでは見ることのできない特
異なピークを示すものとなることが明らかとなった。

即ち本発明のＺｎ−Ｃｒ合金めつき鋼板を製造するに当
たっては、真空蒸着めっき装置内に２つのるつぼを配置
して夫々のるつぼにＺｎとＣｒを装入し、蒸着めっき装
置内を減圧（１０−’Ｔｏｒｒ程度以下、より好ましく
は１０　”’Ｔｏｒｒ以下）した状態で各るつぼ内のＺ
ｎとＣｒを加熱蒸発せしめ、これらのるつぼの上方に配
置した基材鋼板（通常は１００〜３５０℃に予熱される
）にＺｎとＣｒを同時に蒸着させる。この場合、Ｚｎと
Ｃｒの加熱温度を調整することによって夫々の蒸発量を
個々に調節することができるので、めっき層を構成する
ＺｎとＣｒの各蒸着量は任意にコントロールし得るので
ある。即ち従来の電気めっき法や溶融めっき法では、前
述の様な理由からＺｎ−Ｃｒ合金めつき中のＣｒ含有量
を０．８％程度以上とすることができなかったが、蒸着
法を採用すれば夫々の加熱温度を変えることによってＺ
ｎ及びＣｒの蒸発量を自由に調節することができ、Ｚｎ
−Ｃｒ合金めつき層を構成するＺ　ｎ　／　Ｃｒ含有比
率を広い範囲に亘って容易に調整することができる。こ
の場合、Ｃｒは融点が高く且つ蒸気圧も非常に小さいの
でこれを蒸発させるためには高エネルギーを要し、電子
ビームやレーザービームの如き高エネルギーの加熱源を
必要とするが、Ｚｎは低融点で蒸気圧も高いので電気抵
抗加熱等によっても十分に蒸発させることができる。そ
してこれら加熱源の出力を調整してＺｎとＣｒの蒸発量
をコントロールすることによりＺｎ−Ｃｒ合金めっき層
を構成するＺｎ及びＣｒの含有率を自在に調整し得るの
であるが、本発明最大の目的である耐食性改善効果を確
保するためには、合金めっき層中のＣｒ含有率が１％以
上となる様に蒸着条件を設定しなければならず、これ未
満ではＣｒによる耐食性向上効果が殆んど発揮されない
。但しＣｒ含有量が多くなり過ぎるとＺｎ−Ｃｒ合金め
っき層の電位が鋼板よりも貴となり、Ｚｎ合金めっき特
有の犠牲陽極防食効果が発揮されなくなるので、Ｃｒ含
有率は７０％以下に抑える必要がある。

ところで従来のＺｎ−Ｃｒ合金めつき鋼板（但しＣｒ含
有率は０．８％程度）の場合、Ｘ線回折パターンにより
確認することのできるピークは純Ｚｎ相を示すピークの
みである［後記第１図（Ａ）参照］が、Ｃｒ含有率が１
〜７０％である本発明のＺｎ−Ｃｒ合金蒸着めっき鋼板
の場合は、回折角３０〜５０度の範囲にＺれ（００２）
相の主ピーク以外に２個以上の回折ピークを示す［後記
第１図（Ｃ）〜（Ｇ）参照］、これらの回折ピークが如
何なる成分に由来するものであるかは、Ｚｎ−Ｃｒ合金
の状態図が明らかにされておらないため確認することが
できないが、Ｚｎ−Ｃｒ系の金属間化合物（以下「θ相
」ということがある）に由来するものであると推定され
る。即ち本発明のＺｎ−Ｃｒ合金めっき鋼板は、Ｘ線回
折分析における回折角３０〜５０度の範囲内にＺ　ｎ　
（００２）相の主ピーク以外に２個以上の回折ピークを
示すという点で従来のＺｎ−Ｃｒ合金めっき鋼板等と明
確に識別し得るものであり、この様な回折ピーク特性を
有するＺｎ−Ｃｒ合金めっき鋼板は従来材に比べて非常
に優れた耐食性を有しているばかりでなく、基材鋼板と
めっき層の境界部に脆弱な合金層も形成されておらず強
固な密着状態を呈しており、成形加工によりめっき層が
剥離する様な恐れも全くない。

尚本発明のＺｎ−Ｃｒ合金めっき材が真空蒸着法によっ
て得られるものであることは既に述べた通りであるが、
このときの条件が１０−”Ｔｏｒｒを超える場合は基材
及びめっき金属が局部的に酸化を受けて密着性不足とな
る恐れがあるので、蒸着処理に当たっては圧力が１０−
２Ｔｏｒｒ以下、より好ましくは１０−’Ｔｏｒｒ以下
の高真空条件を採用することが望まれる。またこの蒸着
工程で、高周波誘導装置等を用いて蒸発金属をイオン化
して基材金属上に析出させる所謂イオンブレーティング
法を採用することも可能であり、本発明で採用される蒸
着とはこれらの方法を包含するものである。

［実施例］ 真空蒸着装置内に２つのるつぼを配置して夫々にＺｎと
Ｃｒを装入し、該装置内を減圧して２ｘ１０−３Ｔｏｒ
ｒ以下に保持しつつＺｎ及びＣｒを電子ビームにより加
熱蒸発せしめ、るつぼの上方に配置した鋼板（電解研摩
鋼板、厚さ：　０．．６　ｍｍ、予熱温度：２５０℃）
にＺｎ−Ｃｒ合金を蒸着させた。このとき、Ｚｎ及びＣ
ｒ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、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層
中のＣｒの含有率をＯ〜９１．０％の範囲で変化させ、
夫々について耐食性及び密着性を測定すると共に、Ｘ線
回折分析を行ないθ相のピーク数を調べた。

耐食性試験法：各めっき鋼板を塩水噴霧試験（２５℃）
に供し、めっき層表 面に赤錆が発生するまでの時間 を調べた。

密着性試験法：各めっき鋼板（０，６Ｘ２０Ｘ５０ｍｍ
）を１８０度に折り曲 げ、曲げ部に粘着テープをはり 付けて剥がしたときのめっき層 の剥離状態で評価した。

Ｏ・・・めっき層のヱＵ離なし ×・・・めっき層が一部剥離 Ｘ線回折ニー次Ｘ線源はＣｕＫａ線、Ｎｉフイルター、
加速電圧３５ＫＶ、記録紙 のフルスケール１０００カウント／秒 結果を第１表に一括して示す。尚比較のため従来の電気
Ｚｎ−Ｃｒめっき鋼板についての試験結果も併記した。

また第１表に示したもののうち代表的なもののＸ線回折
パターンを第１図（Ａ）〜（Ｇ）　　に示した。

第１表及び第１図（Ａ）〜（Ｇ）からも明らかな様に、
従来の電気めっき法により形成したＺｎ−Ｃｒ合金めっ
き［実験Ｎｏ、１２、第１図（＾）］ではＺｎ相を示す
ピークしか示しておらず、また蒸着めっき法を採用した
場合でもＣｒ量が１％未満のＺｎ−Ｃｒ合金めっき［実
験Ｎｏ、　１及び２、第１図（Ｂ）］ではＺｎ相を示す
ピークしか確認することができず、これらはいずれも耐
食性が劣悪である。

これに対し、蒸着めっき法を採用し１〜７０％のＣｒ含
有率を確保したもの［実験Ｎ００３〜９、第１図（Ｃ）
〜（Ｇ）］では、回折角３０〜５０度の範囲にＺ　ｎ　
（００２）相の主ピーク以外にＺｎ−Ｃｒ系金属間化合
物（θ相）と思われる２〜３本のピークを確認すること
ができ、これらは何れも優れた耐食性と密着性を示して
いる。

但し蒸着めっき法を採用した場合でも、Ｚｎ−Ｃｒ合金
めっき層中のＣｒ含有率がフＯ％を超えると（実験Ｎｏ
、１０．１１）、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層の犠牲陽極作
用が失われ、耐食性は急激に低下傾向を示す様になる。

次に上記方法に準じて蒸着装置内の真空度を種々変えて
蒸着めっき処理を行ない（素地鋼板厚さ：　０．６　ｍ
ｍ、めっき組成：Ｚｎ−１０％Ｃｒ。

めっき厚：３．１〜３．２μｍ）、前記と同様にしてめ
っき層の密着性を調べた。

結果は第２表に示す通りであり、内部圧力が１０′″”
Ｔｏｒｒを超える場合は蒸着工程で基材及びめっき金属
蒸気の酸化に起因すると思われる密着性不良が確認され
たのに対し、真空度を１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下にした場合
その様な問題は一切生じず、強固な密着状態が得られた
。

第　　　２　　　表 ［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、Ｚｎ−Ｃｒ合金め
っき処理を真空蒸着法を利用して実施することによフて
、Ｃｒの含有比率を何ら支障なく増加することができ、
且つ従来のＺｎ−Ｃｒ合金めっきでは見られなかった特
異なＸ線回折ピークの存在によって特定することのでき
る、耐食性の優れたＺｎ−Ｃｒ合金めっき鋼板を提供し
得ることになった。しかもこのめつぎ鋼板のめつき付着
性は非常に優れており、その後の成形加工等によってめ
っき層が剥離する様な恐れもない。また本発明は蒸着法
を利用することによってＣｒ含有率の高いＺｎ−Ｃｒ合
金めっきを可能にしたところに最大の特徴を有するもの
であるから、基材金属は鋼板に限定される訳ではなく、
各種合金鋼や銅、アルミニウム等の非鉄金属またはそれ
らの合金についても同様に適用することができ、その形
状も板状の他管状、棒状等の様々のものに幅広く活用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（＾）〜（Ｇ）は実験例で得たＺ、ｎ−Ｃｒ合金
めっき鋼板のＸ線回折パターンを示す図である。 手続補正書（方刻 昭和６３年１１月２８日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第８２０６９号 ２、発明の名称 高耐食性Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき金属材 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人　５ 神戸市中央区脇浜町−丁目３番１８号 （１１９）株式会社　神戸製鋼所 代表者　亀高素吉 ４、代理人〒５３０ 大阪市北区堂島２丁目３番７号 シンコービル ６、補正の対象 （１）明細書の「図面の簡単な説明」の欄（２）図面 ７、補正の内容 （１）明細書第１６頁の「第１図（八）〜（Ｇ）」を「
第１図」と訂正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層で被覆された金属材であって、
   該めっき層はＣｒ：１〜７０重量％、残部：実質的にＺ
   ｎからなり、且つ前記合金めっき層のＸ線回折パターン
   における回折角３０〜５０度の範囲内に、Ｚｎ（００２
   ）相の主ピーク以外に２つ以上の回折ピークを示すもの
   であることを特徴とする高耐食性Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき
   金属材。