JPH0364439A

JPH0364439A - 溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0364439A
Application number: JP19865289A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kato; 康加藤; Keiichi Yoshioka; 吉岡　啓一; Osamu Hashimoto; 修橋本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-19

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】２、特許請求の範囲（１）クロムを３重量％以上含有する鋼板に溶融アルミ
ニウムめっきを行うにあたり、鋼板表面に、予め片面あ
たり付着量が０．００５〜３．０μ川の範囲でニッケル
第１予めっきを施した後、次いで片面あたりの付着量が
０．０５〜３．０μｍの範囲で鉄第２予めっきを施し、
さらに露点５℃以下の５％以上の水素を含んだ窒素ガス
雰囲気あるいは水素ガス雰囲気で上記鋼板を加熱し、溶
融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金浴に浸漬す
ることを特徴とする溶融アルミニウムめっきクロム含有
鋼板の製造方法。

（２）前記溶融アルミニウム合金浴は５〜１３〈産業上
の利用分野〉本発明は、溶融アルミニウムめっきのめっき性およびめ
っき密着性に優れた溶融アルミニウムめっきクロム含有
鋼板の製造方法に関する。

〈従来技術〉耐食性、耐熱性および耐酸化性等の特性を有する鉄系材
料としては、アルミニウム被覆普通鋼板、ステンレス鋼
板等が従来より知られている。　このうち、アルミニウ
ム被覆普通鋼板は、７％程度のクロムを含有した鋼板と
ほぼ同等の上記特性を有しており、また、コスト的に有
利であるため、例えば自動車用排気ガスパイプのように
、耐食性、耐熱性および耐酸化性が必要とされる部位に
使用されている。

しかしながら、近年の環境汚染の悪化に伴い、アルミニ
ウム被覆普通鋼板が使用される環境が厳しくなってきて
おり、さらに、自動車に要求される性能が高まるにつれ
て、より耐食性、耐熱性を高めた素材か要求されるよう
になってきた。

とりわけ、耐食性については、めっき部に疵が入ること
によってめっき下地金属部分が露出し、その部分より錆
が発生し、場合によっては短時間て孔があき、腐蝕が発
生ずるという問題点があった事や自動車エンジン性能の
向上や、短距離走行に伴うマフラー内腐食による問題か
ら、より高い耐食性が要求されるようになってきた。

そこで、高耐食性が要求される自動車用排気ガスバイブ
系部品として、安価に製造でき、耐食性が良好な、１１
％クロム、１３％クロム系ステンレス鋼か北米を中心に
使用されるようになっできた。　　しかし、これとても
、自動車用排気ガスパイプ加工後のとりわけ溶接部で、
前記アルミニウム被覆普通鋼板と同様に、比較的短時間
で赤錆か生ずるという問題か生した。

このような問題点を解決ずへく、米国特許第４６７５２
１４号で、素材として耐食性あるいは耐酸化性に優れた
ステンレス鋼を用い、その鋼板に溶融アルミニウムめっ
きを形成した溶融アルミニウムめっきステンレス鋼が開
示された。

この溶融アルミニウムめっきステンレス鋼は、アルミニ
ウムめっき層に疵か生した際の素地金属露出部分や溶接
部の耐食性に優れており、従来問題となっていた孔あき
腐食に対し、非常に有効である。

また、特開昭６２−４４５６４号には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏの単味のプレめっきを施すことか記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉上記米国特許に示された溶融アルミニウムめっきステン
レス鋼は、めっき前の加熱処理により、鋼板の極表面に
濃化、生成するクロム、ケイ素、マンガン等の酸化物を
、還元性ガス雰囲気で還元し、鋼板表層を清浄にした後
、溶融アルミニウム浴に浸漬することによって製造され
る。

ところが、上記酸化物を還元するためには、還元雰囲気
を、高濃度の水素ガス、低露点および低濃度の酸素ガス
の雰囲気に制御することが不可欠であり、このような還
元雰囲気を達成しようとすると、還元のための設備およ
びその操業条件が複雑となる。

また、たとえ上記酸化物がめつき用ステンレス鋼板表面
に残存していても、アルミニウム浴浸漬時にアルミニウ
ムの強力な還元力によって鋼板表層の酸化物が還元され
、結果的には鋼板表面は清浄となるが、還元時のガス中
に窒素が含有さていると、鋼板表層にＣｒＮの生成を招
き、これが、鋼板をアルミニウム浴に浸漬中になされる
鋼板表面でのアルミニウムー鉄合金層の生成を妨げるた
め、不めっきの原因となる。

よって、以上のことから、雰囲気ガス中の窒素ガス濃度
を少なくする一方で、水素カス濃度を高くすることが必
要てあった。

さらに、溶融アルミニウムめっき時に鋼板表層に生じる
アルミニウムー鉄系合金層は、脆弱であるため、その厚
みが大きくなると、曲げ加工時などにアルミニウムめっ
き層と地峡との界面、すなわちアルミニウムー鉄系合金
層に割れが生じ、結果的にアルミニウムめっき層の剥離
が起こり易くなる。

特開昭６２−４４５６４号に記載のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの
単味のプレめっきではめっき性およびめっき密着性に問
題があることがわかってきた。

本発明は、このような上記従来の溶融アルミニウムめっ
きステンレス鋼板製造時および該鋼板自体の問題点を解
決し、アルミニウムめっき性およびアルミニウムめっき
密着性の良好な耐食性鋼板を、簡単な設備、操作法によ
って製造することができる、溶融アルミニウムめっきク
ロム含有鋼板の製造方法の提供を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このような現状に鑑み、本発明者らが鋭意努力した結果
、上記従来の問題を解決した両面溶融アルくニウムめっ
きクロム含有鋼板の製造方法を見い出すに至った。

すなわち、本発明は、クロムを３重量％以上含有する鋼
板に溶融アル主ニウムめっきを行うにあたり、鋼板表面
に、予め片面あたり付着量がｏ、ｏｏｓ〜３．０μｍの
範囲でニッケル第１予めっきを施した後、次いで片面あ
たりの付着量が０．０５〜３．０μｍの範囲で鉄第２千
めっきを施し、さらに露点５℃以下の５％以上の水素を
含んだ窒素ガス雰囲気あるいは水素ガス雰囲気で上記鋼
板を加熱し、溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム
合金浴に浸漬することを特徴とする溶融アルくニウムめ
っきクロム含有鋼板の製造方法を提供するものである。

前記溶融アルくニウム合金浴は５〜１３％のＳｉを含む
浴であるのがよい。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いる鋼板基板は、ステンレス鋼板や耐熱鋼板
等のクロムを３重量％以上含有する鋼板である。　なお
、鋼板には銅帯も含む。

クロムが３重量％未満であると、耐食性に劣るので好ま
しくない。

このような鋼板には、通常、その用途に応じ、ニッケル
（０〜１５重量％程度）、チタン（０〜０．５重量％程
度）、モリブデン（０〜２．５重量％程度）、ニオブ（
Ｏ−Ｏ，Ｓ重量％程度）、アルくニウム（Ｏ〜５重量％
程度）、ジルコニウム（０−０，５重量％程度）、マン
ガン（０〜２重量％程度）、ケイ素（Ｏ〜１重量％程度
）、銅（Ｏ〜１重量％程度）、バナジューム（Ｏ〜０．
５重量％程度）などが添加されているが、これらは、そ
の添加量が一般的な範囲であれば、本発明の趣旨を損ね
ることはないので、これらが添加されている鋼板を用い
てもよい。

本発明では、上記クロムを３重量％以上含有する鋼板に
、片面あたりｏ、ｏｏｓ〜３．０μｍのニッケル第１千
めっきを施した後、次いで片面あたり０．０５〜３．０
μｍの鉄第２予めっきを施す。

ニッケル第１予めつきは、鋼板と鉄めっきとの密着性を
良くするために設けるが、このニッケル第１予めつき層
の厚みが０．００５μｍ未満では鉄めっきとの密着性が
悪く、また３、０μｍ超とすると鉄めっきとの密着性が
再び悪くなる。

また、鉄第２予めつきは、目的である鋼板とアルミニウ
ムめっきとのめっき性およびめっき密着性を向上させる
ために設ける。　鉄第２予めつき層の厚みが０．０５μ
ｍ未満では、不めっき率が高く、３．０μｍ超ではめっ
き密着性が低下するため好ましくない。

さらに第１および第２予めつき層の金側の厚さは片面あ
たり３．０μｍ以下であるのが好ましい。　　３．０μ
ｍ超では溶融アルミニウム（合金）めっき層の密着性が
若干低下するからである。

また、溶融アルミニウム浴浸漬前の鋼板加熱時の雰囲気
ガスは、露点が５℃以下の５％以上の水素を含んだ窒素
ガスあるいは水素ガスとする。　露点が５℃を越えると
あるいは水素ガス含有量が５％未満であると、溶融アル
ミニウムめっきのめっき性が低下するので好ましくない
。

鋼板への予めつき層の形成は、電気めっき、真空蒸着、
溶射等の方法で行えばよいが、予めっき層形成時に鋼板
に加工歪が与えられると、鋼板の成形加工性が低下し、
好ましくないので、加工歪をあまり与えない方法とする
ことが必要である。　今まで種々の方法が報告されてい
るが、そのうち、電気めっき、真空蒸着および溶射性を
用いると、予めっき層形成時に鋼板にほとんど加工歪が
導入されないので、成形加工性やパイプ加工性が低下せ
ず、好ましい。

また、予めつき層の形成前に、鋼板基板表面に予備処理
を行ってもよい。

予備処理としては、塩酸や硫酸を用いる活性化処理があ
げられる。　活性化処理は、予めつき層のめっき密着性
を向上させる効果がある。

本発明では、上記の方法で予めつき層が形成された鋼板
を、前記の条件にて加熱し、溶融アルミニウムめっきを
施す。　鋼板の加熱条件としては、素材自身の再結晶焼
鈍を兼ねてもよいし、それより低ｆＦＡでもよし）。

溶融アルくニウム浴としては、不可避的不純物は含むが
実質的な純アルミニウム浴、またはアルミニウム合金浴
を用いる。　なお、アルミニウム合金浴としては、５〜
１３重量％のケイ素を含むアルミニウムーケイ素浴か好
ましい。

溶融アルミニウムめっきの形成方法は、バッチ法でも連
続法でもよく、公知の通常の方法て行えばよい。

熔融アルミニウムめっき層の厚さは、特に制限されない
が、通常は１５〜６０μｍ程度である。

〈実施例〉以下に、本発明を具体的に説明するか、本発明はこれに
限定されない。

（実施例１）板厚０．７ｍｍで、０．０１１重部Ｃ０１０１重量％Ｎ−０４重量％５ｉ−０，３重量％Ｍｎ
−１６，１重量％Ｃｒ−０，１２重量％Ｔ１の冷延鋼板
の両面に、以下に示す方法でニッケル第１予めっき層お
よび鉄第２予めつき層を設けた。　すなわちニッケル第
１予めっきは、塩化ニッケル（２００ｇ／℃）、塙酸１（ｊｏｏｇ／ｘ）を含有した３０℃の水溶液中、３　Ａ
　／　ｄ　ｍ　２の電流密度て２０秒間陰極電解処理を
行ない、０．０１μｍの第１予めつき層を形成した。　
さらに鉄第２予めつきは、塩化第一鉄（３３０ｇ／ｕ）
および塩化カリウム（１６０ｇ／、ｃ）を含有し、塩酸
でｐＨ２，５に調整した６０℃の水溶液中、８　Ａ　／
　ｄ　ｍ　２の電流密度で０．０３〜５μｍの第２予め
つき層を形成した。　なお、めっき層厚は、電解に要す
る時間で調整して行なった。

このように両面に予めつき処理された冷延鋼板に、下記
の雰囲気中で鋼板を９００℃に１０秒加熱し６８０℃ま
て冷却後、Ａｎ−９％Ｓｉ浴に７秒浸漬して両面に溶融
アルミニウムめっきを行った。

この時の浴温を６６０℃とした。　鋼板加熱およびめっ
き浴浸漬時の雰囲気カスは、露点が１５℃であり、２０
体積％の水素ガスを含む水素窒素ガス混合系を用いた。

次に、得られた両面溶融アルミニウムめっき　２クロム含有鋼板の特性を、以下の方７去で測定・評価し
、結果をＡｕ、Ａｎ−９％Ｓｉめっきについてまとめて
鉄第２予めっき層厚て整理し、不めっき率については第
１図に、めっき密着性については第２図に示す。　第１
図から鉄第２予めっき層厚が０．０５μｍ未満のときに
は不めっきに対して十分な効果かなく、また第２図から
鉄第２予めっき層厚が３．０Ｉｔｍをこえるとめっき密
着性が劣ることがわかる。

■不めっき率両面溶融アルくニウムめっきクロム含有鋼板を目視政察
し、次式により、不めっき率（％）を算出した。

■めっき密着性両面溶融アルミニウムめっきクロム含有鋼板を、０７曲
げ（密着曲げ）試験に供し、その後、曲げ加工部を２０
倍のルーペで観察し、剥高Ｉｔの程度で評価した。

（実施例２）実施例１と同じ組成の冷延鋼板を用い、下記の条件でニ
ッケル第１予めつき、鉄第２予めっきを順次行った。　
このようにして得られたニッケルおよび鉄の２層の予め
つき層を有する鋼板の鉄めっき密着性を実施例１の■と
同様にして調査した。　その結果を第３図に示す。　第
３図から、下地にＮｉめつきを施すことにより良好なめ
つき密着性が得られ、その効果は０．００５μｍ以上３
μｍ以下で顕著であることがわかる。

すなわち、下地鉄めっき密着性は、ニッケル第１予めつ
きにより改善され、実工程を考慮した場合、下地鉄めっ
き材をラインで通板した時に、溶融アルミニウム浴に到
達するまでに下地鉄めっき層の剥離が生じにくく、非常
に溶融めっき性には有利である。

■ニッケル第１予めつき条件硫酸ニッケル　　　　２．ａｏ、ｇ／立基塩化ニッケル
　　　　５０ｇ／ｆｌホウ酸　　　　　　　　４０ｇ／ｕｐＨ２，０温度　　　　　　　　５０℃ 陰極電解電流密度　　５〜１５Ａ／ｄｍ２Ｎｉ目付量は
電解時間で調整 ■鉄第２予めつき条件塩化第一鉄　　　　　３００　ｇ／１１塩化カリウム　
・　　　１８０ｇ／Ｊ２ｐＨ２，４温度　　　　　　　　７０℃ 陰極電解型流密′度６Ａ／ｄｍ２ｘ３０ｓｅｃ（実施例３）実施例１と同じ組成の冷延鋼板を用い１．実施例１に示
す条件でニッケル第１予めっきを０．０１μｍ行ない、
さらに前述の鉄第２予めつき条件で鉄めっきを０．５μ
ｍ施し、露点が１０℃〜−３８℃の２０％水素含有の窒
素−水素混合ガス雰囲気中および露点が一１５℃の窒素
−水素混合ガス雰囲気中で、鋼板を９００５ ℃に加熱し、６７０℃のＡｊ２−９％Ｓｉ浴（６６０℃
）に７秒浸漬した後の不めっき率と水素ガス量および露
点との関係５をそれぞれ第４図および第５図に示す。

第４図および第５図から、雰囲気ガスとして露点が５℃
以下、５％以上の水素を含んだ窒素ガス雰囲気あるいは
純水素雰囲気でなければ不めっきに対して効果が少ない
ことがわかる。

（実施例４）表１に示す組成の種々の鋼板を用い、さらに表２に示す
条件で、第１および第２予めつき層を形成し、加熱し、
ＡＪＺめっきを行った。　得られたＡｎ被覆鋼板につい
て実施例１に記“載されている試験を行った結果を表３
に示す。

表３から本発明法により製造されたアルくニウム被Ｎ鋼
板は不めっき率はいずれも零でめっき密着性も優れてい
るが、比較例１．２では下地前処理としての鉄第２予め
つき厚みが小さいか、あるいは予めつき処理を施してい
ないために溶融めっき性とめっき密着性が劣っており、
　６また、比較例３および４では、鋼板加熱時の雰囲気ガス
組成および露点が本発明外であり、溶融めっき性とめつ
き密着性に劣っている。

〈発明の効果〉本発明法によれば、クロム含有鋼板に溶融アル主ニウム
めっきを行う前に、予めニッケル第１予めつきおよび鉄
第２千めっきを行っているので、不めっき部分がなく、
めっき密着性に優れ、高耐食性である溶融アルミニウム
めっきクロム含有鋼板が得られ、これは、自動車用排気
ガスパイプ等の高耐食性が要求される分野で有用である
。

【図面の簡単な説明】第１図および第２図は、それぞれ鉄子めつき厚みと不め
っき率およびめっき密着性との関係を示すグラフである
。第３図は、ニッケル第１予めつき厚みと予めっきの密着
性との関係を示すグラフである。第４図は、雰囲気ガス中の水素量と不めっき率との関係
を示すグラフである。　２第５図は、露点と不めっき率との関係を示すグラフであ
る。ＦＩＧ、１「ｅ第２予め、気厚み（μｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロムを３重量％以上含有する鋼板に溶融アルミ
ニウムめっきを行うにあたり、鋼板表面に、予め片面あ
たり付着量が０．００５〜３．０μｍの範囲でニッケル
第１予めっきを施した後、次いで片面あたりの付着量が
０．０５〜３．０μｍの範囲で鉄第２予めっきを施し、
さらに露点５℃以下の５％以上の水素を含んだ窒素ガス
雰囲気あるいは水素ガス雰囲気で上記鋼板を加熱し、溶
融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金浴に浸漬す
ることを特徴とする溶融アルミニウムめっきクロム含有
鋼板の製造方法。
（２）前記溶融アルミニウム合金浴は５〜１３％のＳｉ
を含む浴である請求項１に記載の溶融アルミニウムめっ
きクロム含有鋼板の製造方法。