JPH05287508A - 耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板 - Google Patents
耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板Info
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- JPH05287508A JPH05287508A JP11985692A JP11985692A JPH05287508A JP H05287508 A JPH05287508 A JP H05287508A JP 11985692 A JP11985692 A JP 11985692A JP 11985692 A JP11985692 A JP 11985692A JP H05287508 A JPH05287508 A JP H05287508A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ａｌ／Ｔｉ二層メッキ鋼板の高温で酸性湿潤環
境における耐局部腐食性を改善する。 【構成】ＴｉイオンプレーティングにおけるＴｉ膜厚と
基板のバイアス電圧を制御することによりＡｌ−Ｔｉ金
属間化合物の生成を抑制して、鋼板１と、鋼板表面に形
成されたＴｉ層２と、Ｔｉ層２の表面にＡｌ−Ｔｉ金属
間化合物層を介在させることなくＡｌ層３を直接形成す
る。
境における耐局部腐食性を改善する。 【構成】ＴｉイオンプレーティングにおけるＴｉ膜厚と
基板のバイアス電圧を制御することによりＡｌ−Ｔｉ金
属間化合物の生成を抑制して、鋼板１と、鋼板表面に形
成されたＴｉ層２と、Ｔｉ層２の表面にＡｌ−Ｔｉ金属
間化合物層を介在させることなくＡｌ層３を直接形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、自動車エキゾー
スト用材料のような高温高塩素イオン濃度で酸性の湿潤
腐食環境で使用される薄板材料として好適な耐局部腐食
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板およびその製造方法に関す
る。
スト用材料のような高温高塩素イオン濃度で酸性の湿潤
腐食環境で使用される薄板材料として好適な耐局部腐食
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐高温酸化性および耐食性が要求
される材料、例えば、排気凝縮水による厳しい内部腐食
を受ける自動車エキゾースト用材料には、溶融Ａｌめっ
き鋼板や溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板が使われてい
た。しかし、前者では溶融Ａｌめっきに純Ａｌ浴を用い
ると、鋼板とＡｌ層との間に脆いＦｅ−Ａｌ合金層が成
長するため加工の際にめっき層が剥離してしまう欠点が
あった。また後者では、Ａｌ−Ｓｉ合金層によってＦｅ
−Ａｌ合金層の生成が抑制されるために、溶融Ａｌめっ
き鋼板に比べ加工性が改善されるとともに６００℃以下
で優れた耐高温酸化性を有する一方で、７００〜８００
℃になると急激に酸化が進み、耐熱性が劣化する問題点
があった（特開昭６２−８０２６１号及び特開昭６２−
８０２６２号参照）。
される材料、例えば、排気凝縮水による厳しい内部腐食
を受ける自動車エキゾースト用材料には、溶融Ａｌめっ
き鋼板や溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板が使われてい
た。しかし、前者では溶融Ａｌめっきに純Ａｌ浴を用い
ると、鋼板とＡｌ層との間に脆いＦｅ−Ａｌ合金層が成
長するため加工の際にめっき層が剥離してしまう欠点が
あった。また後者では、Ａｌ−Ｓｉ合金層によってＦｅ
−Ａｌ合金層の生成が抑制されるために、溶融Ａｌめっ
き鋼板に比べ加工性が改善されるとともに６００℃以下
で優れた耐高温酸化性を有する一方で、７００〜８００
℃になると急激に酸化が進み、耐熱性が劣化する問題点
があった（特開昭６２−８０２６１号及び特開昭６２−
８０２６２号参照）。
【０００３】また、下地鋼板として極低炭素Ｃｒ−Ｔｉ
キルド鋼板を用いることによって、７００〜８００℃に
おける耐高温酸化性を向上させる方法も試みられてい
る。しかし、この方法は、めっき層と鋼板との間に合金
層が生成されるため加工性が劣化する欠点がある（特開
昭６２−８０２６１号および特開昭６２−８０２６２号
参照）。
キルド鋼板を用いることによって、７００〜８００℃に
おける耐高温酸化性を向上させる方法も試みられてい
る。しかし、この方法は、めっき層と鋼板との間に合金
層が生成されるため加工性が劣化する欠点がある（特開
昭６２−８０２６１号および特開昭６２−８０２６２号
参照）。
【０００４】一方、鋼板に真空蒸着でＡｌめっきを施す
と、形成されたＡｌ膜と鋼板との間に合金層は形成され
ず、密着性と加工性に優れることが知られている。しか
し、真空蒸着Ａｌめっき鋼板はＡｌ皮膜中にピンホール
が多く存在し、ピンホール近傍のＡｌ層と下地鋼板中の
Ｆｅとの間で腐食電流が流れてＡｌが急速に溶解するた
め十分な耐食性が得られない欠点がある（特開昭６２−
８０２６１号、特開昭６２−８０２６２号参照）。しか
も高温雰囲気では、ＡｌとＦｅが合金化するため、合金
層の剥離部から下地鋼板の酸化が進み、十分な耐熱性が
得られない問題点もある。
と、形成されたＡｌ膜と鋼板との間に合金層は形成され
ず、密着性と加工性に優れることが知られている。しか
し、真空蒸着Ａｌめっき鋼板はＡｌ皮膜中にピンホール
が多く存在し、ピンホール近傍のＡｌ層と下地鋼板中の
Ｆｅとの間で腐食電流が流れてＡｌが急速に溶解するた
め十分な耐食性が得られない欠点がある（特開昭６２−
８０２６１号、特開昭６２−８０２６２号参照）。しか
も高温雰囲気では、ＡｌとＦｅが合金化するため、合金
層の剥離部から下地鋼板の酸化が進み、十分な耐熱性が
得られない問題点もある。
【０００５】これらの問題点を解決するために、特開昭
５２−１２３３４３と特開昭６２−８０２６２では、Ｔ
ｉ皮膜とＡｌ皮膜を順次形成するＡｌ／Ｔｉ二層めっき
鋼板が提案されている。特開昭５２−１２３３４３号の
発明は、被処理体表面にまずＴｉを蒸着、次いでＡｌを
蒸着する複合蒸着処理方法である。また特開昭６２−８
０２６１号の発明は鋼板表面に厚さ０．０２〜５μｍの
Ｔｉ皮膜とＡｌ皮膜を準次形成するとともに、全皮膜厚
さが０．５〜２０μｍでＴｉ皮膜の厚さが全皮膜厚さの
６０％以下としためっき鋼板である。しかし、このよう
なＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板においてもなお解決すべき
問題が残されている。すなわち、自動車エキゾースト用
の材料が要求される酸性で高濃度の塩素イオンを含み、
かつ１００℃以上の高温湿潤環境にさらされる苛酷な腐
食環境では、表面のＡｌ層が全て、あるいは部分的に溶
解する。すると、Ａｌ層とＴｉ層の境界にＡｌ3 Ｔｉと
いったＡｌ−Ｔｉ金属間化合物がミクロ的にも存在して
いると、この部分を起点としＴｉ層に進展する局部腐食
が生じる問題があった。すなわち、本発明者らは、Ａｌ
3 Ｔｉ金属間化合物が存在するＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼
板（基板：ＳＵＳ４１ＯＬ、板厚：０．８mm）に腐食試
験を行ない、試験後の表面を走査型電子顕微鏡によって
観察した。その結果、図３に示すように、金属間化合物
の生じた部分では孔食が発生し、耐局部腐食性が劣るこ
とが分かった。
５２−１２３３４３と特開昭６２−８０２６２では、Ｔ
ｉ皮膜とＡｌ皮膜を順次形成するＡｌ／Ｔｉ二層めっき
鋼板が提案されている。特開昭５２−１２３３４３号の
発明は、被処理体表面にまずＴｉを蒸着、次いでＡｌを
蒸着する複合蒸着処理方法である。また特開昭６２−８
０２６１号の発明は鋼板表面に厚さ０．０２〜５μｍの
Ｔｉ皮膜とＡｌ皮膜を準次形成するとともに、全皮膜厚
さが０．５〜２０μｍでＴｉ皮膜の厚さが全皮膜厚さの
６０％以下としためっき鋼板である。しかし、このよう
なＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板においてもなお解決すべき
問題が残されている。すなわち、自動車エキゾースト用
の材料が要求される酸性で高濃度の塩素イオンを含み、
かつ１００℃以上の高温湿潤環境にさらされる苛酷な腐
食環境では、表面のＡｌ層が全て、あるいは部分的に溶
解する。すると、Ａｌ層とＴｉ層の境界にＡｌ3 Ｔｉと
いったＡｌ−Ｔｉ金属間化合物がミクロ的にも存在して
いると、この部分を起点としＴｉ層に進展する局部腐食
が生じる問題があった。すなわち、本発明者らは、Ａｌ
3 Ｔｉ金属間化合物が存在するＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼
板（基板：ＳＵＳ４１ＯＬ、板厚：０．８mm）に腐食試
験を行ない、試験後の表面を走査型電子顕微鏡によって
観察した。その結果、図３に示すように、金属間化合物
の生じた部分では孔食が発生し、耐局部腐食性が劣るこ
とが分かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温
高塩素イオン濃度で酸性の湿潤腐食環境においても局部
腐食の発生のないＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板およびその
製造方法を提供するものである。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温
高塩素イオン濃度で酸性の湿潤腐食環境においても局部
腐食の発生のないＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板およびその
製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐局部腐食
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板は、鋼板と、鋼板表面に形
成されたＴｉ層と、Ｔｉ層の表面にＡｌ−Ｔｉ金属間化
合物層を介在させることなく直接形成されたＡｌ層とを
具備している。
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板は、鋼板と、鋼板表面に形
成されたＴｉ層と、Ｔｉ層の表面にＡｌ−Ｔｉ金属間化
合物層を介在させることなく直接形成されたＡｌ層とを
具備している。
【０００８】このような構成のＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼
板を製造する方法は、Ｔｉイオンプレーティングの際の
Ｔｉ膜厚と基板バイアス電圧を図１の斜線の範囲内に規
定して、Ａｌ3 Ｔｉ，ＴｉＡｌあるいはＴｉ3 Ａｌなど
のＡｌ−Ｔｉ系の金属間化合物がＡｌ層とＴｉ層の境界
にミクロ的にも生成しないようにしている。
板を製造する方法は、Ｔｉイオンプレーティングの際の
Ｔｉ膜厚と基板バイアス電圧を図１の斜線の範囲内に規
定して、Ａｌ3 Ｔｉ，ＴｉＡｌあるいはＴｉ3 Ａｌなど
のＡｌ−Ｔｉ系の金属間化合物がＡｌ層とＴｉ層の境界
にミクロ的にも生成しないようにしている。
【０００９】具体的には、本発明は、鋼板表面にＴｉイ
オンプレーティングをおこなって鋼板表面にＴｉ層を形
成する工程と、Ｔｉ層の表面にＡｌ真空蒸着又はＡｌイ
オンプレーティングをおこなってＡｌ層を形成する工程
とを連続しておこなうＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造
方法において、Ｔｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−６００Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６
μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内、好ましくは（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００
Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、（−５
０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲内（すなわち、０μｍ
≦Ｔｉ膜厚≦１０μｍ、−１０００Ｖ≦バイアス電圧≦
−５０Ｖ、及びＴｉ膜厚≦０．０１×バイアス電圧＋１
６）の条件としてＴｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／
Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法である。
オンプレーティングをおこなって鋼板表面にＴｉ層を形
成する工程と、Ｔｉ層の表面にＡｌ真空蒸着又はＡｌイ
オンプレーティングをおこなってＡｌ層を形成する工程
とを連続しておこなうＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造
方法において、Ｔｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−６００Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６
μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内、好ましくは（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００
Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、（−５
０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲内（すなわち、０μｍ
≦Ｔｉ膜厚≦１０μｍ、−１０００Ｖ≦バイアス電圧≦
−５０Ｖ、及びＴｉ膜厚≦０．０１×バイアス電圧＋１
６）の条件としてＴｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／
Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法である。
【００１０】また本発明の別の方法は、鋼板の両面にＴ
ｉイオンプレーティングをおこなって鋼板表面にＴｉ層
を形成する工程と、Ｔｉ層の表面にＡｌ真空蒸着又はＡ
ｌイオンプレーティングをおこなってＡｌ層を形成する
工程とを具備したＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法
において、Ｔｉイオンプレーティングにおける基板マイ
ナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−６００Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６
μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内、好ましくはＴｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内の条件としてＴｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／Ｔ
ｉ二層めっき鋼板の製造方法である。
ｉイオンプレーティングをおこなって鋼板表面にＴｉ層
を形成する工程と、Ｔｉ層の表面にＡｌ真空蒸着又はＡ
ｌイオンプレーティングをおこなってＡｌ層を形成する
工程とを具備したＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法
において、Ｔｉイオンプレーティングにおける基板マイ
ナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−６００Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６
μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内、好ましくはＴｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内の条件としてＴｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／Ｔ
ｉ二層めっき鋼板の製造方法である。
【００１１】
【作用】本発明の理解を容易にするために、以下に具体
的にかつ詳細に説明する。
的にかつ詳細に説明する。
【００１２】まず鋼板あるいはステンレス鋼板や耐熱鋼
板のように５％以上のＣｒを含有する鋼板の表面を清浄
化した後に、Ｔｉ皮膜をめっき形成する。Ｔｉ皮膜の形
成について、成膜方法の制限はない。すなわち、高真空
中のイオンプレーティング、真空蒸着、イオンビーム蒸
着あるいはスパッタリングなど乾式めっきのいずれでも
よいが、加工性と生産性の点でイオンプレーティングが
好適である（影近博、兵藤知明、木部洋、安江良彦：Ｎ
ＫＫ技報、N0．１３５（１９９１）２３頁参照）。イオ
ンプレーティングの場合、直流放電イオンプレーティン
グや高周波放電イオンプレーティングのように導入ガス
を用いた低、中真空中のイオンプレーティングもＴｉ皮
膜の形成が可能であるが、この場合皮膜の密着性や緻密
さを損ない、ピンホールの発生率が増加することがある
ので、例えばアーク放電型イオンプレーティングのよう
な１×１０-5Torr以下の高真空中におけるイオンプレー
ティングが望ましい。
板のように５％以上のＣｒを含有する鋼板の表面を清浄
化した後に、Ｔｉ皮膜をめっき形成する。Ｔｉ皮膜の形
成について、成膜方法の制限はない。すなわち、高真空
中のイオンプレーティング、真空蒸着、イオンビーム蒸
着あるいはスパッタリングなど乾式めっきのいずれでも
よいが、加工性と生産性の点でイオンプレーティングが
好適である（影近博、兵藤知明、木部洋、安江良彦：Ｎ
ＫＫ技報、N0．１３５（１９９１）２３頁参照）。イオ
ンプレーティングの場合、直流放電イオンプレーティン
グや高周波放電イオンプレーティングのように導入ガス
を用いた低、中真空中のイオンプレーティングもＴｉ皮
膜の形成が可能であるが、この場合皮膜の密着性や緻密
さを損ない、ピンホールの発生率が増加することがある
ので、例えばアーク放電型イオンプレーティングのよう
な１×１０-5Torr以下の高真空中におけるイオンプレー
ティングが望ましい。
【００１３】Ｔｉ膜厚の範囲を０．１μｍ以上１０μｍ
以下とする。０．１μｍ未満のコーティングでは耐食効
果が得られず、また１０μｍを越える範囲では加工性が
劣化するためである。
以下とする。０．１μｍ未満のコーティングでは耐食効
果が得られず、また１０μｍを越える範囲では加工性が
劣化するためである。
【００１４】Ｔｉイオンプレーティング時において基板
に加える負のバイアス電圧に関しては、−１０００Ｖ以
上−５０Ｖ以下とする。−５０Ｖを越えるバイアス電圧
では結晶粒が小さくなり加工性が損なわれ、また、バイ
アス電圧が−１０００Ｖ未満の範囲ではＴｉ膜が０．１
μｍと薄い場合でも、Ｔｉイオンが鋼板に衝突する際の
運動エネルギーが高くなり基板温度が６００℃以上とな
るためＡｌ−Ｔｉ金属間化合物を生じ耐局部腐食性が劣
化するためである。
に加える負のバイアス電圧に関しては、−１０００Ｖ以
上−５０Ｖ以下とする。−５０Ｖを越えるバイアス電圧
では結晶粒が小さくなり加工性が損なわれ、また、バイ
アス電圧が−１０００Ｖ未満の範囲ではＴｉ膜が０．１
μｍと薄い場合でも、Ｔｉイオンが鋼板に衝突する際の
運動エネルギーが高くなり基板温度が６００℃以上とな
るためＡｌ−Ｔｉ金属間化合物を生じ耐局部腐食性が劣
化するためである。
【００１５】また、上記Ｔｉ膜厚範囲、バイアス電圧範
囲でも、Ｔｉ膜厚が６μｍ〜１０μｍでさらに基板バイ
アス電圧が−１０００Ｖ〜−６００Ｖのコーティング条
件では、両者の相乗作用によって基板温度が上昇しやす
い。このためＡｌ−Ｔｉ金属間化合物（Ａｌ3 Ｔｉ，Ｔ
ｉＡｌおよびＴｉ3 Ａｌ）を生じ耐局部腐食性が劣化し
やすくなる。従って、Ｔｉ膜厚が大きい場合、それに応
じて基板に印加した負のバイアス電圧を高くする（絶対
値を低くする）必要がある。すなわち、図１の（−６０
０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）を結ぶ線
分、すなわち、Ｔｉ膜厚（μｍ）≦０．０１×バイアス
電圧（Ｖ）＋１６となる条件を満たすようにＴｉ膜厚範
囲、バイアス電圧範囲を設定する。
囲でも、Ｔｉ膜厚が６μｍ〜１０μｍでさらに基板バイ
アス電圧が−１０００Ｖ〜−６００Ｖのコーティング条
件では、両者の相乗作用によって基板温度が上昇しやす
い。このためＡｌ−Ｔｉ金属間化合物（Ａｌ3 Ｔｉ，Ｔ
ｉＡｌおよびＴｉ3 Ａｌ）を生じ耐局部腐食性が劣化し
やすくなる。従って、Ｔｉ膜厚が大きい場合、それに応
じて基板に印加した負のバイアス電圧を高くする（絶対
値を低くする）必要がある。すなわち、図１の（−６０
０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）を結ぶ線
分、すなわち、Ｔｉ膜厚（μｍ）≦０．０１×バイアス
電圧（Ｖ）＋１６となる条件を満たすようにＴｉ膜厚範
囲、バイアス電圧範囲を設定する。
【００１６】また、Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の両面に
施す場合には、うら面のＴｉイオンプレーティングを行
なう際、Ｔｉ膜厚と基板バイアス電圧に依存し基板温度
が高くなる。このため、Ｔｉ膜厚範囲、バイアス電圧範
囲を適切に設定しないと、すでにコーティングされてい
るおもて面のＡｌとＴｉが合金化し、Ａｌ−Ｔｉ金属間
化合物を生じるためＴｉとＡｌの連続めっき同様に耐局
部腐食性が損なわれる。この場合も上記と同様の設定条
件とする。
施す場合には、うら面のＴｉイオンプレーティングを行
なう際、Ｔｉ膜厚と基板バイアス電圧に依存し基板温度
が高くなる。このため、Ｔｉ膜厚範囲、バイアス電圧範
囲を適切に設定しないと、すでにコーティングされてい
るおもて面のＡｌとＴｉが合金化し、Ａｌ−Ｔｉ金属間
化合物を生じるためＴｉとＡｌの連続めっき同様に耐局
部腐食性が損なわれる。この場合も上記と同様の設定条
件とする。
【００１７】以上要約すれば、Ｔｉイオンプレーティン
グにおける膜厚とバイアス電圧の範囲を図１に示すごと
く（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−６００Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）、（−１０００Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、（−５０
Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲とし特に、（−５０Ｖ，
１０μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０
Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる
範囲が好適である。
グにおける膜厚とバイアス電圧の範囲を図１に示すごと
く（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−６００Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）、（−１０００Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、（−５０
Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲とし特に、（−５０Ｖ，
１０μｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０
Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる
範囲が好適である。
【００１８】次いでＴｉ皮膜上にＡｌ皮膜を形成する。
形成方法は加工性と生産性の点でイオンプレーティング
または真空蒸着が望ましい。Ａｌは本腐食環境において
犠牲防食作用によって下地鋼板を保護する役割を担う。
さらに、Ａｌが完全に溶解した後でも、腐食液中にＡｌ
イオンが残留すると、Ｔｉと下地鋼板の溶解を抑制する
作用を持つ。Ａｌ皮膜の膜厚は０．１μｍ以上２０μｍ
が好ましい。すなわち、０．１μｍ未満ならば防食効果
が得られず、２０μｍを越える場合には加工性が劣化す
る。
形成方法は加工性と生産性の点でイオンプレーティング
または真空蒸着が望ましい。Ａｌは本腐食環境において
犠牲防食作用によって下地鋼板を保護する役割を担う。
さらに、Ａｌが完全に溶解した後でも、腐食液中にＡｌ
イオンが残留すると、Ｔｉと下地鋼板の溶解を抑制する
作用を持つ。Ａｌ皮膜の膜厚は０．１μｍ以上２０μｍ
が好ましい。すなわち、０．１μｍ未満ならば防食効果
が得られず、２０μｍを越える場合には加工性が劣化す
る。
【００１９】
【実施例】次ぎに本発明の実施例を説明する。 （実施例１） 連続めっき方法 板厚０．６〜１．５mmの、ＪＩＳＧ３１４１で規定され
る冷間圧延鋼板（冷延鋼板）、ＪＩＳＧ４３０５で規定
される冷間圧延ステンレス鋼板およびＪＩＳＧ４３１２
で規定される耐熱鋼板を１００〜３００℃に予備加熱し
た後、真空中でＡｒボンバードによる前処理を行なっ
た。この方法は１．０×１０-3TorrのＡｒガス雰囲気中
で高周波放電を起こし、同時に鋼板に−１ｋＶの負電圧
を印加してＡｒイオンを鋼板に衝突させ、鋼板表面上の
酸化物を除去し、清浄な鋼板表面を得る方法である。
る冷間圧延鋼板（冷延鋼板）、ＪＩＳＧ４３０５で規定
される冷間圧延ステンレス鋼板およびＪＩＳＧ４３１２
で規定される耐熱鋼板を１００〜３００℃に予備加熱し
た後、真空中でＡｒボンバードによる前処理を行なっ
た。この方法は１．０×１０-3TorrのＡｒガス雰囲気中
で高周波放電を起こし、同時に鋼板に−１ｋＶの負電圧
を印加してＡｒイオンを鋼板に衝突させ、鋼板表面上の
酸化物を除去し、清浄な鋼板表面を得る方法である。
【００２０】次いで鋼板を１００〜３００℃加熱のまま
Ｔｉをめっきした。めっき条件として、１．０×１０-5
Torr以下の雰囲気圧力で、純Ｔｉを電子ビームによって
加熱蒸発させ、蒸発したＴｉ粒子をイオン化し、−５０
〜−１０００Ｖの負電圧を印加した鋼板にめっきする条
件で行なった。また、比較例では本発明のバイアス電圧
範囲、Ｔｉ膜厚範囲から逸脱する条件でもコーティング
を行なった。さらに同じ雰囲気圧力で同様に純Ａｌを電
子ビームによって加熱蒸発させめっきする。このような
めっき処理により成膜されたＴｉ皮膜とＡｌ皮膜を有す
るめっき鋼板を各皮膜の膜厚をそれぞれ変えて製造し
た。
Ｔｉをめっきした。めっき条件として、１．０×１０-5
Torr以下の雰囲気圧力で、純Ｔｉを電子ビームによって
加熱蒸発させ、蒸発したＴｉ粒子をイオン化し、−５０
〜−１０００Ｖの負電圧を印加した鋼板にめっきする条
件で行なった。また、比較例では本発明のバイアス電圧
範囲、Ｔｉ膜厚範囲から逸脱する条件でもコーティング
を行なった。さらに同じ雰囲気圧力で同様に純Ａｌを電
子ビームによって加熱蒸発させめっきする。このような
めっき処理により成膜されたＴｉ皮膜とＡｌ皮膜を有す
るめっき鋼板を各皮膜の膜厚をそれぞれ変えて製造し
た。
【００２１】これら鋼板について、密着性、耐食性およ
び耐熱性について調べた。その結果を表１に示す。
び耐熱性について調べた。その結果を表１に示す。
【００２２】密着性は、折曲げテープ剥離試験によって
評価した。本試験は１８０°の０t曲げ１回行なうごと
にテープ剥離試験を行ない、それを母材が折りきれるま
で繰り返し、めっき皮膜の剥離の有無を調べることによ
り評価した。
評価した。本試験は１８０°の０t曲げ１回行なうごと
にテープ剥離試験を行ない、それを母材が折りきれるま
で繰り返し、めっき皮膜の剥離の有無を調べることによ
り評価した。
【００２３】高温酸性湿潤腐食環境における耐食性は、
５％塩水噴霧試験で評価した。また自動車マフラー内面
の模擬腐食環境として炭酸イオンと硫酸イオンと塩素イ
オンを混合した腐食液に試験片を浸漬し１３０℃におけ
る４８時間加熱を５回繰り返す方法で下地鋼板に達する
赤錆が発生するかどうかで評価した。
５％塩水噴霧試験で評価した。また自動車マフラー内面
の模擬腐食環境として炭酸イオンと硫酸イオンと塩素イ
オンを混合した腐食液に試験片を浸漬し１３０℃におけ
る４８時間加熱を５回繰り返す方法で下地鋼板に達する
赤錆が発生するかどうかで評価した。
【００２４】
【表１】 注１）評価基準 （密着性）○：めっき層の剥離なし、×：めっき層の剥
離あり （加工性）○：折り曲げ後のサンプル表面に割れなし、
×：割れ発生 （塩水噴霧試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり （マフラー試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり 注２）マフラー試験：アンモニウム塩により炭素イオン
濃度＝500ppm、硫酸イオン濃度＝100ppm、塩素イオン濃
度＝500ppmを含む試験溶液を作製し、試験片を浸漬した
後に 130℃で48時間加熱する。約20時間で溶液は蒸発す
るが腐食生成物を除去せず再度試験溶液を注入し、再び
130℃で48時間加熱することを計５回繰り返す。 注３）コーティング順序：基板予備加熱（100 〜 300
℃）→Ａｒイオンボンバード→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着（ＴｉとＡｌのめっきは連続処理） （実施例２） 両面めっき方法 実施例１と同様の条件で表面にＴｉめっき、Ａｌめっき
を施した後、実施例１と同様の条件で裏面にＴｉめっ
き、Ａｌめっきを施した。その製造条件、得られた二層
めっき鋼板の試験結果を表２に示す。
離あり （加工性）○：折り曲げ後のサンプル表面に割れなし、
×：割れ発生 （塩水噴霧試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり （マフラー試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり 注２）マフラー試験：アンモニウム塩により炭素イオン
濃度＝500ppm、硫酸イオン濃度＝100ppm、塩素イオン濃
度＝500ppmを含む試験溶液を作製し、試験片を浸漬した
後に 130℃で48時間加熱する。約20時間で溶液は蒸発す
るが腐食生成物を除去せず再度試験溶液を注入し、再び
130℃で48時間加熱することを計５回繰り返す。 注３）コーティング順序：基板予備加熱（100 〜 300
℃）→Ａｒイオンボンバード→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着（ＴｉとＡｌのめっきは連続処理） （実施例２） 両面めっき方法 実施例１と同様の条件で表面にＴｉめっき、Ａｌめっき
を施した後、実施例１と同様の条件で裏面にＴｉめっ
き、Ａｌめっきを施した。その製造条件、得られた二層
めっき鋼板の試験結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】 注１）評価基準 （密着性）○：めっき層の剥離なし、×：めっき層の剥
離あり （加工性）○：折り曲げ後のサンプル表面に割れなし、
×：割れ発生 （塩水噴霧試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり （マフラー試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり 注２）マフラー試験：アンモニウム塩により炭素イオン
濃度＝500ppm、硫酸イオン濃度＝100ppm、塩素イオン濃
度＝500ppmを含む試験溶液を作製し、試験片を浸漬した
後に 130℃で48時間加熱する。約20時間で溶液は蒸発す
るが腐食生成物を除去せず再度試験溶液を注入し、再び
130℃で48時間加熱することを計５回繰り返す。 注３）コーティング順序：基板予備加熱（100 〜 300
℃）→Ａｒイオンボンバード→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着→鋼板反転→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着（両面めっき）
離あり （加工性）○：折り曲げ後のサンプル表面に割れなし、
×：割れ発生 （塩水噴霧試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり （マフラー試験）○：局部腐食なし、×：局部腐食あり 注２）マフラー試験：アンモニウム塩により炭素イオン
濃度＝500ppm、硫酸イオン濃度＝100ppm、塩素イオン濃
度＝500ppmを含む試験溶液を作製し、試験片を浸漬した
後に 130℃で48時間加熱する。約20時間で溶液は蒸発す
るが腐食生成物を除去せず再度試験溶液を注入し、再び
130℃で48時間加熱することを計５回繰り返す。 注３）コーティング順序：基板予備加熱（100 〜 300
℃）→Ａｒイオンボンバード→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着→鋼板反転→Ｔｉイオンプレーティン
グ→Ａｌ真空蒸着（両面めっき）
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、Ｔｉ膜厚
と基板バイアス電圧を規定しＡｌ3 Ｔｉ，ＴｉＡｌある
いはＴｉ3 ＡｌなどのＡｌ−Ｔｉ系の金属間化合物がＡ
ｌ層とＴｉ層の境界にミクロ的にも生成しないようにし
て、高温高塩素イオン濃度で酸性の湿潤腐食環境での使
用においても局部腐食が生じることがなく、自動車エキ
ゾースト用薄板材料として特に有用である。
と基板バイアス電圧を規定しＡｌ3 Ｔｉ，ＴｉＡｌある
いはＴｉ3 ＡｌなどのＡｌ−Ｔｉ系の金属間化合物がＡ
ｌ層とＴｉ層の境界にミクロ的にも生成しないようにし
て、高温高塩素イオン濃度で酸性の湿潤腐食環境での使
用においても局部腐食が生じることがなく、自動車エキ
ゾースト用薄板材料として特に有用である。
【図１】本発明で規定したＴｉイオンプレーティングに
おける基板マイナスバイアス電圧とＴｉ膜厚との関係を
示す説明図。
おける基板マイナスバイアス電圧とＴｉ膜厚との関係を
示す説明図。
【図２】本発明に係るＡｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の概略
断面図。
断面図。
【図３】Ａｌ層とＴｉ層が合金化したＡｌ３Ｔｉ金属間
化合物層に見られる局部腐食（孔食）の例を示す顕微鏡
写真。
化合物層に見られる局部腐食（孔食）の例を示す顕微鏡
写真。
１…鋼板、２…Ｔｉ層、３…Ａｌ層
Claims (5)
- 【請求項１】 鋼板と、鋼板表面に形成されたＴｉ層
と、Ｔｉ層の表面にＡｌ−Ｔｉ金属間化合物層を介在さ
せることなく直接形成されたＡｌ層とを具備した耐局部
腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板。 - 【請求項２】 鋼板表面にＴｉイオンプレーティングを
おこなって鋼板表面にＴｉ層を形成する工程と、Ｔｉ層
の表面にＡｌ真空蒸着又はＡｌイオンプレーティングを
おこなってＡｌ層を形成する工程とを連続しておこなう
Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法において、 Ｔｉイオンプレーティングにおける基板マイナスバイア
ス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−６０
０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）、（−１
０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、
（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲内の条件として
Ｔｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼
板の製造方法。 - 【請求項３】 Ｔｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内の条件としてＴｉ層を形成する請求項２の耐局部腐食
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 鋼板の両面にＴｉイオンプレーティング
をおこなって鋼板表面にＴｉ層を形成する工程と、Ｔｉ
層の表面にＡｌ真空蒸着又はＡｌイオンプレーティング
をおこなってＡｌ層を形成する工程とを具備したＡｌ／
Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法において、 Ｔｉイオンプレーティングにおける基板マイナスバイア
ス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μｍ）、（−６０
０Ｖ，１０μｍ）、（−１０００Ｖ，６μｍ）、（−１
０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，０．１μｍ）、
（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲内の条件として
Ｔｉ層を形成する耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼
板の製造方法。 - 【請求項５】 Ｔｉイオンプレーティングにおける基板
マイナスバイアス電圧と膜厚とを、（−５０Ｖ，１０μ
ｍ）、（−１０００Ｖ，０．１μｍ）、（−５０Ｖ，
０．１μｍ）、（−５０Ｖ，１０μｍ）で囲まれる範囲
内の条件としてＴｉ層を形成する請求項４の耐局部腐食
性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11985692A JPH05287508A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11985692A JPH05287508A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287508A true JPH05287508A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14771972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11985692A Pending JPH05287508A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 耐局部腐食性Ａｌ／Ｔｉ二層めっき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05287508A (ja) |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP11985692A patent/JPH05287508A/ja active Pending
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