JPH04289187A

JPH04289187A - Ａｌ合金めっき材

Info

Publication number: JPH04289187A
Application number: JP5269491A
Authority: JP
Inventors: Junichi Uchida; 淳一内田; Tetsuaki Tsuda; 津田　哲明; Yasuhiro Yamamoto; 康博山本; Hirohisa Seto; 瀬戸　宏久; Kunihiro Fukui; 国博福井; Masaru Abe; 賢阿部
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1992-10-14

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ合金めっき材、特
にＡｌ合金めっき層を設けた鋼材、チタン材、ステンレ
ス材、アルミニウム材等の耐食性にすぐれたＡｌ合金め
っき材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡｌもしくはＡｌ合金めっき金属材は優
れた耐食性、美麗さ、無毒性など、多くの利点を有して
いることは良く知られている。しかし、このＡｌもしく
はＡｌ合金めっきは、水溶液からの電析が不可能なため
、溶融金属浸漬法、真空蒸着法、有機溶媒浴あるいは溶
融塩電解浴による電気めっき法等によって実施されてい
る。後述するように、このうち現在では主として溶融金
属浸漬法が使用されている。しかしながら、この方法で
はその対象がほとんどＡｌ単体のめっきであり、しかも
薄めっきが困難であり、かつ処理温度が７００　℃を超
えるため合金層の生成、母材への悪影響といった問題が
ある。

【０００３】そこで近年に至り後者の溶融塩浴によるＡ
ｌ合金の電気めっき法が着目されている。しかし、この
方法については従来から多くの提案があるものの、下記
のごとき問題があり、工業的規模での実用化は未だ実現
されていないのが現状である。

【０００４】■平滑な電着が困難であるため、めっき面
は凹凸が多く、皮膜は緻密さに欠け、また基体に達する
ピンホールも多数存在する。■この傾向は特に高電流密
度域において著しく、２０Ａ／ｄｍ２　以上ではデンド
ライト、パウダー状の電析となってめっきとしては不良
である。高電流密度化は生産性向上の面から、工業的規模で電気
Ａｌ合金めっきを行うためには不可欠である。特に、溶
融塩浴による電気Ａｌ合金めっきでは、設備コストが大
きくなることから、めっき槽の小型化が最重要課題であ
り、高電流密度操業が不可欠である。そのためには２０
Ａ／ｄｍ２　以上、望ましくは５０Ａ／ｄｍ２　以上の
高電流密度においてもパウダー、デンドライトの発生し
ないことが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
溶融塩めっき法によるＡｌ−Ｍｎ、−Ｐｂ、−Ｃｒ、−
Ｆｅ、−Ｔｉ、−Ｓｎ等のＡｌ合金めっきが文献上公知
であったが　（特公昭４３−１８２４５　号、同３８−
１２８２１　号、特開昭５６−６２９８６　号、特公昭
５３−１２１２号、同３８−６８７０号、同４６−１３
８０３　号、同４６−２９３６２　号）　、本発明者ら
の追試実験結果によれば、Ａｌ−Ｆｅ、−Ｐｂ、−Ｃｒ
、−Ｔｉ、−Ｓｎ等では電流密度を高くすると良好なめ
っき皮膜が形成されなかった。また得られたＡｌ合金め
っきについてもその耐食性その他の特性はＡｌ合金が本
来有するような程度をはるかに下回っている。

【０００６】ところが、Ａｌ−Ｍｎ系においては、緻密
なめっきが可能であるという結果が確認され、本発明者
等はこれについてさらに高電流密度条件でも良好なめっ
きとなる条件を探索した。その結果、高流速を付与　（
特開昭６１−２１３３８８号）　したり、Ａｌ−Ｍｎ−
Ｘ　（Ｘ：　Ｐｂ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ）（特開昭６１−２３８９９５号、同６１−２９５３
９１号、同６１−２９５３９２号）　のような３元系と
することにより、より安定したＡｌ合金めっきが得られ
ることを提案した。

【０００７】以上のごとく安定して製造されるＡｌ合金
めっき皮膜は優れた耐食性を示すことも確認されたが、
使用形態によっては不都合を生じることが判ってきた。すなわち、上記Ａｌ合金めっき皮膜は保護皮膜としては
極めて優れた性能を有することから皮膜に欠陥を生じな
い限り、効果的に母材を保護することができる。しかし
、例えばＺｎめっきのように優先的にめっき皮膜が溶出
して母材の溶出を抑制する効果　（犠牲防食能）　が不
十分なため、一旦皮膜に傷が生じてしまった場合や、加
工端面では、その防食効果が減じられてしまう。かくし
て、本発明の目的は、かかる従来技術の問題点を解決し
、Ａｌ合金めっき、特に犠牲防食性に優れたＡｌ合金め
っき材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはさ
らにこの点について鋭意検討、実験を重ねたところ、電
析において初期の核生成を容易ならしめるのにＭｎが有
効であり、このようにＭｎを添加することにより、上述
のような各種合金がいずれも高電流密度で安定してめっ
きできることを知り、Ａｌ−Ｘ系合金の溶融塩浴めっき
において、むしろＭｎを共存させることにより従来問題
となっていたようなめっき不能あるいはパウダリングな
どは全く解消され、むしろＡｌ−Ｘ−Ｍｎ　（ＸはＢｅ
、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＳｉから成る群から選
ばれた少なくとも一種）　とすることにより皮膜に犠牲
防食性を付与できることがを知り、本発明を完成した。

【０００９】ここに、本発明の要旨とするところは、基
本金属の一部または全面に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｘ　（ただし
、ＸはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＳｉから成
る群から選ばれた少なくとも一種であり、Ｍｎ：１〜５
０重量％、Ｘ：０．１〜２０重量％、Ａｌ：　残部）　
によって表わされる組成を有するＡｌ合金めっきを施し
たことを特徴とする犠牲防食性に優れたＡｌ合金めっき
金属材である。

【００１０】

【作用】次に、本発明においてめっき合金組成を上述の
ように限定した理由は次の通りである。本発明のめっき
金属材のめっき皮膜のＭｎ含有量を１〜５０％と限定し
たのは、この範囲を外れる領域ではＡｌ−Ｍｎ−Ｘ系の
溶融塩浴による電気めっきにおいて２０Ａ／ｄｍ２　以
上の電流密度でパウダー、デンドライトの生成を抑える
ことが困難となるからである。Ｘ、つまり、Ｂｅ、Ｍｇ
、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＳｉから成る群から選ばれた
少なくとも一種の合計量は本発明において０．１　〜２
０％に限定されるが、例えばＸが０．１　％未満ではＡ
ｌ−Ｍｎ−Ｘ合金の特色である犠牲防食効果が小さい。

【００１１】一方、２０％を超える範囲ではやはり、２
０Ａ／ｄｍ２　以上の電流密度でパウダー、デンドライ
トの生成を抑えることが困難となるためである。好まし
い組合せはＭｎが１８〜３０％、Ｘが０．１　〜５％で
ある。なお、Ａｌ合金めっき皮膜の厚みは特に制限され
ないが、一般には１〜１０μｍ　厚さで十分である。こ
こに、前記基体金属を構成する金属材は、特に制限され
ず鋼材、ステンレス鋼材、チタン材などである。また、
その形状としては、板材、線材、棒材など、いずれの形
状でもよい。例えば、チタン棒材や自動車用高張力鋼板
のような薄鋼板にも適用される。

【００１２】また、本発明におけるＡｌ合金めっき層、
例えば溶融塩電気めっき皮膜はいわゆる合金めっき法に
よって容易に形成されるものであって、各目的金属イオ
ンを含有する溶融塩浴から成るめっき浴を調整してその
中で電解めっき処理を行えばよい。通常は溶融塩化物浴
を使うことによって行えばよい。その場合、使用する溶
融塩浴はＡｌを電析させるため、ＡｌＣｌ３−ＹＣｌ（
Ｙ：アルカリ金属）　の２成分、または多成分混合塩無
水浴を用い、さらにこれに必要に応じて有機アミン、フ
ッ化物、臭化物、ヨウ化物、などを助剤として添加して
もよい。

【００１３】共析成分であるＭｎならびにＢｅ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＳｉは各塩化物の形態で溶融塩
浴に添加してもよく、あるいはそれらを金属の形態で浴
中に添加、溶解させてもよい。しかし、いずれの形で加
える場合にも、皮膜中に共析させたい量に応じて浴中の
Ｍｎイオン濃度、Ｘイオン濃度を調整する必要がある。これらの浴中イオン濃度条件は電流密度、浴組成、浴温
度、流動条件によって異なるが、一般にＭｎで１００　
〜７００ｐｐｍ、Ｘで１０〜１０，０００ｐｐｍ　の範
囲となる。

【００１４】なお、すでに述べたように、基体金属の形
態については特に制限はなく、通常はストリップの形態
であるが、特別の場合としてボルト、ナット等の加工成
形品の形態であってもよい。めっき処理を開始するに当
たっては、処理表面を清浄にしておくことが重要であり
、特にチタン材、ステンレス鋼材などでは表面に酸化物
皮膜が安定して存在するので、めっき皮膜の密着性向上
のため、酸洗等の前処理を十分に行っておくことが好ま
しい。なお、電着性および耐食性をさらに一層すぐれた
ものとするために予め基体金属表面にＺｎめっきを行っ
てもよい。

【００１５】電気めっきにおいて、通電は平滑直流、リ
ップル直流、パルス直流のいずれで行ってもよい。陽極
としては、カーボン、タングステンなどの不溶性のもの
でも、ＡｌまたはＡｌ基合金といった可溶性のものでも
よい。不溶性陽極を使用する場合は、めっき中に浴組成
が変動するため、原料塩などを適宜添加して浴組成を可
及的に一定に保持する必要がある。溶融塩浴は、撹拌、
ポンプなどにより被めっき材に対して０．５ｍ／ｓｅｃ
以上の速度で流動させることが望ましい。また、溶融塩
浴を流動させる代わりに被めっき材を回転、走行させる
ことによって移動させてもよい。特にストリップ材の場
合、連続走行させながらめっき処理をすることが望まし
い。

【００１６】本発明によれば、めっき電流密度は５０Ａ
／ｄｍ２　以上とすることが可能であるが、基体金属が
ボルトなどの加工成形品である場合は、つき回り性をよ
くするためには低電流密度で時間をかけて処理すること
が望ましい。また、溶融塩浴と被めっき材との間に相対
運動が行われない場合、１０Ａ／ｄｍ２　以上の電流密
度でめっきにコゲが生じ、めっき不良となることがある
ので、注意を要する。次に、本発明を実施例によってさ
らに具体的にその作用効果を説明するが、これらは単に
本発明の説明のために示すのであって、これにより不当
に本発明が制限されるものではない。

【００１７】

【実施例】溶融塩専用のフローセル（ＳＵＳ３１６Ｌ製
）　を作成し、フローチャンネル内に陽極として純度９
９．８％のＡｌ板を設置し、被めっき材である基体金属
として０．８　ｍｍ厚の冷延鋼板（ＪＩＳ　Ｇ３１４１
）　を陰極として、表１に示す条件で次の各種めっき試
験および得られためっき鋼板の特性試験を行った。めっ
き面積は０．７ｄｍ２であった。冷延鋼板は前処理とし
て、有機溶剤で脱脂後、１０％オルトケイ酸ナトリウム
中で電解脱脂し、さらに１０％ＨＣｌ　で酸洗を行った
後、１００　％エタノールに浸漬し、温風乾燥を行った
。

【００１８】

【表１】浴組成：　ＡｌＣｌ３　−ＮａＣｌ−ＫＣｌ（ＡｌＣｌ
３：　６２ｍｏｌ％、ＮａＣｌ：２０ｍｏｌ％、ＫＣｌ
：　１８ｍｏｌ％）浴温度：　２１０　℃ 添加物：　Ｍｎ　：　ＭｎＣｌ２　（浴中イオン濃度５
０〜８０００ｐｐｍ）Ｘ　：　ＸＣｌｎ　　（浴中イオ
ン濃度　５〜１００００ｐｐｍ合計量）浴流速：　０．
６ｍ／ｓｅｃ通電量：　１２００クーロン／ｄｍ２電流密度：　３０Ａ／ｄｍ２　このような条件下において溶融塩浴中のＭｎイオン濃度
およびＸイオン濃度および種類を種々変えてめっき処理
を行い、そのときのめっき外観、犠牲防食性を評価した
。犠牲防食性についてはカッターナイフによって母材に達
するクロスカット傷を加え、ＪＩＳ　Ｘ２３７１　に基
づく塩水噴霧試験により、赤錆が５％発生した日数で評
価した。結果は表２ないし表１０にまとめて示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】

【表７】

【００２５】

【表８】

【００２６】

【表９】

【００２７】

【表１０】

【００２８】なお、以上の結果は基体金属として冷延鋼
板を用いた場合であったが、チタン材、アルミニウム板
およびステンレス鋼板を用いた場合についても、ほゞ同
様の結果が確認された。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ばめっき外観ばかりでなく耐食性にもすぐれたＡｌ合金
めっき材が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　基体金属の一部または全面に以下に示
される組成を有するＡｌ合金めっき層を設けたことを特
徴とする耐食性に優れたＡｌ合金めっき材。Ａｌ−Ｍｎ−Ｘ（ＸはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＳｉから成
る群から選ばれた少なくとも一種であり、Ｍｎ：１〜５
０重量％、Ｘ：０．１〜２０重量％、Ａｌ：　残部）