JPH01127665A - 高耐食性A1−Cr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−Cr合金蒸着めっき製品およびその製造方法Info
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- JPH01127665A JPH01127665A JP28282787A JP28282787A JPH01127665A JP H01127665 A JPH01127665 A JP H01127665A JP 28282787 A JP28282787 A JP 28282787A JP 28282787 A JP28282787 A JP 28282787A JP H01127665 A JPH01127665 A JP H01127665A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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]
・本発明は耐食性の優れたAl−Cr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。
品およびその製造方法に関するものである。
[従来の技術]
AI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。
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、CI
−イ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At (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A
l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。
−イ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At (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A
l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。
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AI合金めつき製品においてはめつき層を溶融めっ
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(AIとの合金比)に限りがあり、例えば
、Al−St合金めっき。
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(AIとの合金比)に限りがあり、例えば
、Al−St合金めっき。
Al−Zn合金めつき等が提案されているが耐食性改善
には至っていない。
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A
l合金めつき製品(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。
l合金めつき製品(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。
[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高耐食性A
l合金めつき製品とは、素地金属上に、Crを1〜30
%含有するAl−Cr合金蒸着めっきが施されたもので
あって、Cu−にα線によるAl−Cr合金蒸着めっき
層のX線回折パターンにおいて、実質的にAI、Crお
よびθ相のみにピーク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At−Cr合金蒸着
めっ幹製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状
態で10−’Torr以下の真空中でAIおよびCrを
個別に加熱蒸発させてCrを1〜30%含有するように
Al−Cr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。
l合金めつき製品とは、素地金属上に、Crを1〜30
%含有するAl−Cr合金蒸着めっきが施されたもので
あって、Cu−にα線によるAl−Cr合金蒸着めっき
層のX線回折パターンにおいて、実質的にAI、Crお
よびθ相のみにピーク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At−Cr合金蒸着
めっ幹製品は素地金属を100〜450℃に加熱した状
態で10−’Torr以下の真空中でAIおよびCrを
個別に加熱蒸発させてCrを1〜30%含有するように
Al−Cr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<Al−5i合金溶融めっきやAl−Z
n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。
ては、前述の如<Al−5i合金溶融めっきやAl−Z
n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St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−Cr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。
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−Cr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。
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−Cr合金蒸着めっきにおいては、めっき
層中のCrの含有率が1%以上になる゛と耐食性の改善
効果が認められ、1%未満ではCr添加による耐食性向
上効果が殆ど発揮されない。Cr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、Cr含有量
が20〜30%に至ると耐食性改善効果が最大となり、
それ以上Cr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(第1表参
照)、またCr含有量を増加させることは、CrがAI
に比べて高価なことおよび蒸着めっきに際しては平衡蒸
気圧がAIに比べて小さいためCr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0以上のことから蒸着めっき層中Cr
含有量は1〜30%が適当である。
層中のCrの含有率が1%以上になる゛と耐食性の改善
効果が認められ、1%未満ではCr添加による耐食性向
上効果が殆ど発揮されない。Cr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、Cr含有量
が20〜30%に至ると耐食性改善効果が最大となり、
それ以上Cr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(第1表参
照)、またCr含有量を増加させることは、CrがAI
に比べて高価なことおよび蒸着めっきに際しては平衡蒸
気圧がAIに比べて小さいためCr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0以上のことから蒸着めっき層中Cr
含有量は1〜30%が適当である。
更にAl−Cr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−に
α線を使用したときのX線回折パターンにおいて、実質
的にAl.CrおよびAl.、Cr2よりなるθ相のみ
にピーク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蒸着めっき法を採用したときに限っ
て得られる。
ついて種々検討したところ、ターゲットとしてCu−に
α線を使用したときのX線回折パターンにおいて、実質
的にAl.CrおよびAl.、Cr2よりなるθ相のみ
にピーク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−Cr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ioo〜450℃に加熱した状態で10−”Torr
以下好ましくは10−’Torr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AIとCrを蒸発させる際にはAIとCrの
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、AI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AIとCrの地金を別個
の容器に分けて入れ個々に加熱し、熱源の出力をコント
ロールすることによりAlとCrの蒸気量をコントロー
ルして目的の組成のAl−Cr合金めつぎを得る。
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ioo〜450℃に加熱した状態で10−”Torr
以下好ましくは10−’Torr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AIとCrを蒸発させる際にはAIとCrの
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、AI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AIとCrの地金を別個
の容器に分けて入れ個々に加熱し、熱源の出力をコント
ロールすることによりAlとCrの蒸気量をコントロー
ルして目的の組成のAl−Cr合金めつぎを得る。
また前記真空中において素地金属の加熱温度が100℃
未満ではめつ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、たとえば素地金属が鋼の場合、鋼表面と
めフき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成し
やすくなるため、従来のAl溶融めフき鋼板と同様の欠
陥が表われ、加工時めっき剥離の原因となる場合がある
。また加熱温度が高温になるとAl−Cr合金めっき層
においてCrの含有量が1〜30%の範囲内であっても
η相を形成するAl.CrまたはA I rIc r
2等の金属間化合物が生成する。該η相がめつき層中に
生じてくるとθ相を形成するA I 、3Cr2および
Crが減少するため耐食性改善効果を減少させると共に
、めっき層目体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
未満ではめつ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、たとえば素地金属が鋼の場合、鋼表面と
めフき層の境に脆弱なFe−Al金属間化合物を生成し
やすくなるため、従来のAl溶融めフき鋼板と同様の欠
陥が表われ、加工時めっき剥離の原因となる場合がある
。また加熱温度が高温になるとAl−Cr合金めっき層
においてCrの含有量が1〜30%の範囲内であっても
η相を形成するAl.CrまたはA I rIc r
2等の金属間化合物が生成する。該η相がめつき層中に
生じてくるとθ相を形成するA I 、3Cr2および
Crが減少するため耐食性改善効果を減少させると共に
、めっき層目体を脆弱にし成形加工性を低下させる。
またAI及びCr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−C
r合金めつ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、所謂イオンブレーティング法
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−C
r合金めつ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、所謂イオンブレーティング法
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。
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。
尚本発明に係るAl−Cr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、AI、A
l合金、Cu、Cu合金、さらには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。
素地金属としては前記鋼の他、ステンレス鋼、AI、A
l合金、Cu、Cu合金、さらには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]
五jlE (Wllユ
真空蒸着装置内に2つのるつぼを配置し、各るつぼの夫
々にAlとCr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0.7mmX150mmx1
50mm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AIとCrを電子ビーム加熱により加熱蒸発せしめ、
鋼板表面にAl−Cr合金めつき層を形成させた。この
ときAIおよびCr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−C
r合金めつき膜厚およびめっき組成を調整した。
々にAlとCr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0.7mmX150mmx1
50mm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AIとCrを電子ビーム加熱により加熱蒸発せしめ、
鋼板表面にAl−Cr合金めつき層を形成させた。この
ときAIおよびCr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−C
r合金めつ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−Cr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AI(9%SL)溶融め
っき鋼板について試験した結果もNo、11として併記
する。
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AI(9%SL)溶融め
っき鋼板について試験した結果もNo、11として併記
する。
(1)耐食性試験
エリクセン試験機によって中央部に高さ9+u+の張り
出し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴露試験(35
℃、5%NaC1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。
出し加工を行なった各めっき鋼板を塩水噴露試験(35
℃、5%NaC1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20mmx50mmを1800に密着臼げ
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。
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。
O:めっき層の剥離なし
Δ:めっき層の剥離はとんどなし
×:めっき層が一部剥離
(3)X線回折ニー次X線源はCu−にα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4000カウント/秒第1表から
明らかな様に実験N003〜7はAl−Cr合金蒸着め
っき鋼板におけるめっき層のCr含有量が1〜30%で
あり、且つX線回折パターンにおいて実質的にAlとC
rとθ相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。No、1およびN
o。
明らかな様に実験N003〜7はAl−Cr合金蒸着め
っき鋼板におけるめっき層のCr含有量が1〜30%で
あり、且つX線回折パターンにおいて実質的にAlとC
rとθ相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。No、1およびN
o。
2はめっき層のCr含有量が1%未満であり、めっき密
着性は良いがNo、11と同様に耐食性に劣る。No、
8はAl−Cr層におけるCr含有量が1〜30%に含
まれるものであるが、X線回折によりη相によるピーク
が見られた。このη相は主として基板の予熱温度の調整
具合によって生ずるものであり、耐食性は良いがめつき
密着性が悪い、No、9.10はめつき層におけるCr
含有量が30%を超え、またX線回折によりη相による
ピークが見られ、耐食性は良いが密着性に劣る。
着性は良いがNo、11と同様に耐食性に劣る。No、
8はAl−Cr層におけるCr含有量が1〜30%に含
まれるものであるが、X線回折によりη相によるピーク
が見られた。このη相は主として基板の予熱温度の調整
具合によって生ずるものであり、耐食性は良いがめつき
密着性が悪い、No、9.10はめつき層におけるCr
含有量が30%を超え、またX線回折によりη相による
ピークが見られ、耐食性は良いが密着性に劣る。
7ユ
実施例1で用いためつき鋼板の一部に対して以下に示す
自動車のマフラー模擬腐食試験を実施した。結果を第2
表に示す。
自動車のマフラー模擬腐食試験を実施した。結果を第2
表に示す。
・マフラー模擬腐食試験
各めっき鋼板70mmx 150mmの下半分だけを後
述するマフラー模擬溶液に浸漬し、r液温50℃×7時
間−常温×17時間1を1サイクルとして、40サイク
ル後における各めっき鋼板の赤錆発生率を調べた。
述するマフラー模擬溶液に浸漬し、r液温50℃×7時
間−常温×17時間1を1サイクルとして、40サイク
ル後における各めっき鋼板の赤錆発生率を調べた。
・マフラー模擬溶液組成
NH4NO31,308/J2
(NH4) 2504 0.69 g / 1111
)14C1O,04g / JZ HCHO0,4g/11 第2表より明らかなようにNo、4.5.7は本発明で
規制したAl−Cr合金蒸着めっき鋼板であり、No、
1.2.10.11に比べ赤錆発生率が低く著しく耐食
性が向上していることがわかる。
)14C1O,04g / JZ HCHO0,4g/11 第2表より明らかなようにNo、4.5.7は本発明で
規制したAl−Cr合金蒸着めっき鋼板であり、No、
1.2.10.11に比べ赤錆発生率が低く著しく耐食
性が向上していることがわかる。
[発明の効果]
本発明は以上のように構成されているので本発明によれ
ば耐食性に優れたAl−Cr合金蒸着めっき製品を得る
ことができる。
ば耐食性に優れたAl−Cr合金蒸着めっき製品を得る
ことができる。
Claims (2)
- (1)素地金属上に、Crを1〜30%(重量%の意味
、以下同じ)含有するAl−Cr合金蒸着めっきが施さ
れ、Cu−Kα線によるAl−Cr合金蒸着めっき層の
X線回折パターンにおいて、実質的にAl、Crおよび
θ相のみにピークを有するものであることを特徴とする
高耐食性Al−Cr合金蒸着めっき製品。 - (2)素地金属を100〜450℃に加熱した状態で1
0^−^2Torr以下の真空中でAlおよびCrを個
別に加熱蒸発させてCrを1〜30%含有するようにA
l−Cr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−Cr合金蒸着めっき製品の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28282787A JP2575747B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 高耐食性A1−Cr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 |
---|---|---|---|
JP28282787A JP2575747B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 高耐食性A1−Cr合金蒸着めっき製品およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01127665A true JPH01127665A (ja) | 1989-05-19 |
JP2575747B2 JP2575747B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=17657594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28282787A Expired - Lifetime JP2575747B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 高耐食性A1−Cr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) | JP2575747B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0313562A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-22 | Kobe Steel Ltd | 蒸着Al―Cr合金めっき鋼材の製法 |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP28282787A patent/JP2575747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0313562A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-22 | Kobe Steel Ltd | 蒸着Al―Cr合金めっき鋼材の製法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2575747B2 (ja) | 1997-01-29 |
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