JPH02170987A - 蒸着Ｚｎ合金めっき方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、めっき密着性が良く加工性の優れたＺｎ合金
蒸着めっき材料を製造する方法に関するものである。

本発明の適用対象となる金属材料としては、鉄、各種合
金鋼、アルミニウムなど様々の金属材料が挙げられ、そ
の形状も板状、棒状、管状、波板状あるいはＬ字もしく
はＨ字断面の異形棒状等様々の形状のものが対象となる
が、本明細書では最も代表的な鋼板を主体にして説明す
る。

［従来の技術］ 鋼板等にＺｎ系合金めっきを施してなるめっぎ処理材は
耐食性が良好であるため、従来より自動車、車輌、家庭
用電気製品等の外板あるいは建築用材料をはじめとして
幅広く活用されており、めっき法としては電気めっき法
、溶融めっき法、蒸着めっき法の３つの方法が汎用され
ている。

ところでこれらのめつき材料は、プレス成形等の手段に
よって使用目的に応じた形状に加工されれるので、加工
性も重要な要求特性とされている。Ｚｎ系合金めっき鋼
板の加工性を支配する影響因子としては、■めっき層と
素地鋼板との密着性、■めフき層目体の硬度、脆性及び
潤滑性、■めっき目付量（膜厚）の３つが挙げられる。

これらのうち■についてはめっき材の種類によって自ず
から決められ、■についてはめつき目付量が大きくなる
につれてビルドアップ現象（プレス成形時にめっき材が
金型に付着する現象）やパウダリング現象（めっき層が
粉状に剥離する現象）を生じ易くなるので、目付量は過
大にならない範囲とすることが望まれる。しかし目付量
が不足する場合は犠牲防食能が不十分となり、満足のい
く耐食性が発揮されなくなるので、ある程度の目付量は
確保しなければならない、また前記■のめっき密着性は
、良好な加工性を得る為の最重要因子であり、密着性が
悪いとプレス成形時にビルドアップ現象が発生して表面
傷ができ、最終製品の品質を著しく悪化させる。従って
上記影響因子の中でも、密着性には最大の注意を払わな
ければならない。

優れた密着性を得るための前処理はめつき法によって異
なり、電気めっき法ではアルカリ脱脂と酸洗の組合せ処
理が、また溶融めっきでは水素還元処理が夫々採用され
、これらの前処理を施すことによってはじめて満足のい
くめっき密着性を得ている。

これらに対し蒸着めっき法によってＺｎ合金めっき材を
製造するときの前処理としては、（１）イオンスパッタ
リング法やイオンボンバード法によって素地鋼板表面の
酸化皮膜を除去する方法、 （２）水素ガスにより素地鋼板表面を還元し、活性化状
態で蒸着めっきを行なう方法、 （３）非酸化性雰囲気中で機械研削により酸化皮膜を除
去する方法、 等が知られている。しかしこれらの方法には夫々下記の
様な問題があり、汎用性に欠ける。

まず（１）のイオンスパッタリング法やイオンボンバー
ド法の場合、十分な時間さえかければ素地鋼板を活性化
することができるが、鋼帯を走行させながら連続的に処
理する様な場合には前処理に十分な時間をかけることが
できないので、活性化不足の状態で蒸着工程に付すこと
になりがちで密着性不良となる。一方、十分な前処理時
間を確保しようとすると、鋼板の走行速度を極端に遅く
するかあるいは非常に長い前処理装置を使用しなければ
ならず、生産性の低下あるいは設備コストの上昇が避け
られない。

また前記（２）の水素ガス還元法は、水素ガスまたは水
素−窒素（又はアルゴン）混合ガス雰囲気中、常圧下で
素地鋼板を５００〜８００℃程度に加熱し、鋼板表面の
酸化皮膜を還元して活性面を露出させる方法であるが、
雰囲気ガスの水分量、即ち露点の管理が不十分であると
還元がうまく進まないので、極低露点ガスの製造及び露
点管理が大変である。しかも活性化された帯状の銅帯を
連続的に蒸着めっきするには、常圧下で活性化された鋼
板を非酸化性雰囲気中で蒸着めっき処理温度まで降温し
、且つ高真空状態の蒸着室へ導入しなければならないの
で、非酸化性の冷却パーツや差圧室（真空シール室）と
いった前処理設備が非常に大がかりとなる。更に素地鋼
板を高温に加熱することは、鋼材自身の機械的性質を劣
化させるばかりでなく、鋼材に含まれる不純物の表層部
への濃縮現象（（ｒ４析）を助長するなど、多くの不利
益をもたらす。

また前記（３）の機械研削法は、設備的に最も簡単で且
つ連続処理にも適した方法であるが、素地鋼板の表面に
研削ブラシに由来する線模様（ヘアーライン）が入り、
これは蒸着めっき後に表面の凹凸模様として露呈してく
るので、製品の外観を悪くする。しかも研削ブラシ中に
含まれるアルミナやＳｉＣ等の研削砥粒あるいは研削さ
れた銅粉等が鋼板表面に付着したままで蒸着めつ咎を行
なうと、その部分のめつき密着性が極端に悪くなるとい
う問題も指摘される。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、めっき法の中でもとりわけ
均質で優れた耐食性の得られ易い真空蒸着めっき法に看
目し、その難点とされる前処理の問題を解消して優れた
密着性を示すＺｎ系合金蒸着めフき材を生産性良く製造
し得る様な方法を提供しようとするものである。

［ＬＩｉ！を解決するための手段］ 上記ｎ題を解決することのできた本発明の構成は、素地
金属材に、電気めつ仕法または溶融めっき法によってＺ
ｎ系下地めっきを施した後、蒸着法によりＺｎ合金めフ
き層を形成するところに要旨を有するものである。

［作用及び実施例］ 本発明では、上記の様に素地鋼板表面にＺｎもしくはＺ
ｎ合金よりなる下地めっき層を電気めっき法あるいは溶
融めっき法によって形成しておき、この上にＺｎ合金よ
りなる蒸着めっき層が形成される。即ち電気めっき法や
溶融めっき法を採用する場合、そのめっき前処理は前述
の如くアルカリ脱脂と酸洗の組合せ処理あるいは水素還
元処理によって効率良く行なうことができ、しかもこう
した前処理を行なうことにより素地鋼板に対して優れた
めっき密着性を得ることができる。またこの様にしてＺ
ｎもしくはＺｎ合金よりなる下地めっき層を形成してお
けば、該下地めっき層に特別の予備処理をしなくとも、
Ｚｎ合金よりなる蒸着めっき層を密着性良く形成するこ
とかできる。

ところで、電気めっき法でＺｎ合金めっぎを行なう場合
、めっき組成はめフき液を構成するＺｎ化合物と他の金
属化合物の溶解度や電解析出量等によって決まってくる
ため、必ずしも最良のめっき組成が得られる訳ではなく
、また溶融めっき法の場合はＺｎと他の金属の融点がか
なり違うたぬ、常に希望のめっき浴組成が得られる訳で
はない。

これに対し蒸着めっき法であればＺｎ及びこれと組合さ
れる金属の各蒸発量をコントロールするだけでめっき組
成を自由に調整することができ、耐食性等の目的に応じ
た最良のめっき組成が得られるという利点がある。

そこで本発明では、簡単な前処理により優れた密着性を
得ることのできる電気めっき法或は溶融めっき法を専ら
下地めっき層形成の為の手段として活用し、またこの下
地めっき層をＺｎまたはＺｎ合金とすることにより、そ
の上に形成される高耐食性Ｚｎ系合金蒸着めっき層との
密着性を高め、全体として優れた密着性と耐食性を示す
Ｚｎ合金めっき層を形成することができる。尚下地めっ
き層とＺｎ合金蒸着めっき層はいずれもＺｎ系であり、
両者の親和性は良好であるので格別の相互拡散処理等を
せずども強固に密着するが、蒸着めっき工程で下地めっ
ｔ！鋼材を適度に加熱しておけば、下地めっき層と蒸着
めっき層の間である程度の相互拡散が起こり、密着性を
一段と高めることができる。

この様に本発明では下地めっき層をバインダ的に作用さ
せて蒸着めっき層の密着性を高めるものであり、こうし
た機能を発揮し得る限り下地めっき層は掻く薄いもので
あってもかまわない。しかしこのめっき目付量が不足す
ると素地鋼板の表面全体を確実に且つ均一に覆うことが
できなくなり、蒸着めっｆ！！層の密着性が部分的に悪
くなることがあるので、目付量は０．１ｇ／ｍ２以上、
より好ましくは１　ｇ　／　ｍ’以上にすることが望ま
れる。これに対し目付量の上限は密着性改善という点で
は一切制限されないが、目付量を大キ＜シたからといっ
て比例的に密着性が向上する訳でもないので、生産性や
コストを考慮するとＬｏｇ／ｍ’程度以下に抑えるのが
よい。

下地めっき層の形成手段としては、前述の如く電気めっ
き法または溶融めっき法が採用されるが、中でも電気め
っき法は、均一で薄目付量のめつき層が得られ易く、ま
た素地金属材の選択性が広く、更には素地金属材の変質
を起こさないといった利点があるので賞月される。また
下地めっき材は、蒸着めっき材の種類に応じてこれらと
の親和性の強いめっき材を選択すればよいが、一般的な
のは純りｎ％Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｚｎ−Ｆｅ合金めっきで
あり、中でも純Ｚｎめっきは生産性、コスト、蒸着めっ
き層との親和性のすべてにおいて最良の下地めっき材と
言える。

ところで先の説明では、Ｚｎ合金の蒸着めっき工程で下
地めっき鋼板を予熱しておくと、下地め°っき層とＺｎ
合金蒸着めっ籾層の間である程度相互拡散が起こって密
着性が高まると述べたが、反面このときの予熱温度が高
過ぎると、素地鋼板と下地めっき層の間に脆弱なＦｅ−
Ｚｎ金属間化合物層が生成し、加工性を害することがあ
る。殊に真空蒸着工程では、金属蒸気が蒸着するときの
顕熱及び潜熱によって蒸着Ｚｎ合金めっきを形成後の鋼
板温度は上昇するので、鋼板を予熱する場合はこうした
点も十分に考慮して、予熱温度を設定することが望まれ
る。

Ｚｎ合金の蒸着めっきは、常法に従って真空中でＺｎと
合金成分を個々に加熱蒸発せしめるか、又はＺｎ合金浴
を加熱蒸発せしめ、下地めっき鋼板上に蒸着させる方法
が採用され、加熱法としては電子ビームや高周波等の高
エネルギービーム加熱のほか、カンタルヒーターやモリ
ブデンヒーター等による抵抗加熱を採用することもでき
る。

この場合、イオンブレーティング法を採用し金属蒸気を
高周波等でイオン化しつつ、バイアス電圧を印加した下
地めフき鋼板上に蒸着させると、下地めっき層と蒸着め
っぎ層の密着性はより強固となり、−層緻密でピンホー
ル欠陥等のないめっき層を形成することができる。

尚蒸着めっき材は、用途や要求性能等に応じて様々のＺ
ｎ合金めっきを適宜選択すればよいが、一般的なものを
例示するとＺｎ−Ｍｇ合金、Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｚｎ−Ｔ
ｉ合金、Ｚｎ−Ｃｒ合金、Ｚｎ−Ｍｎ合金等のＺｎ合金
めっきであり、このほかＺｎと２　ｆｆｆ１以上の合金
元素を組合せた、例えばＺｎ−Ｍｇ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｍｇ
−Ａｌ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｔｉ等の３元素以上の多元素Ｚｎ
合金も勿論使用できる。

第１図は本発明の実施例を示す概略説明図であり、前処
理後純ＺｎまたはＺｎ合金の下地めっきされた帯状の鋼
板１は、差圧室２を通って予熱室３に導入され、ここで
適当な温度まで予熱された後真空蒸着室４へ送られる。

この蒸着室４では、加熱蒸発槽５ａ、５ｂから蒸発され
るＺｎ及び合金元素の蒸着が行なわれ、蒸着を終えた鋼
板は差圧室６を経て連続的に巻取られる。この場合、鋼
板は別ラインで下地めっきを施した後−旦巻取フてから
蒸着めっき工程へ送ってもよく、あるいは下地めつき工
程と蒸着めっき工程を１つのラインで連続的に行なうこ
とも勿論可能である。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、蒸着めっきに先立
って予め電気めっきまたは溶融めっき法で下地めっきを
施しておくことにより、煩雑な前処理は一切なしでＺｎ
合金蒸着めっき層を強固に密着させることができ、プレ
ス成形工程でピックアップ現象やバクダリング現象等を
生ずることのない高耐食性のＺｎ合金蒸着めっき材を提
供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略説明図である。 １：下地めっき鋼帯　　２：差圧室 ３：予熱室　　　　　　４：蒸着室 ５ａ、５ｂ：加熱蒸発槽 ６：差圧室 第１図 り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 素地金属材に、電気めっき法または溶融めっき法によっ
   てＺｎ系下地めつきを施した後、蒸着法によりＺｎ合金
   めっき層を形成することを特徴とする蒸着Ｚｎ合金めっ
   き方法。