JPH05320875A - 複層Zn−Ti合金めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

複層Zn−Ti合金めっき鋼板及びその製造方法

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JPH05320875A
JPH05320875A JP14996792A JP14996792A JPH05320875A JP H05320875 A JPH05320875 A JP H05320875A JP 14996792 A JP14996792 A JP 14996792A JP 14996792 A JP14996792 A JP 14996792A JP H05320875 A JPH05320875 A JP H05320875A
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corrosion resistance
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JP14996792A
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Yasushi Fukui
康 福居
Hiroshi Tanaka
宏 田中
Minoru Saito
実 斎藤
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸着Ti層をZn層に拡散させZn−Ti合
金層を形成することにより、少ないTi付着量で耐食性
に優れた複層めっき鋼板を得る。 【構成】 下地鋼Sの表面に、第1層L1 としてZn−
Fe合金層,第2層L2としてZn−Ti−Fe合金
層,第3層L3 としてZn−Ti合金層を形成した複合
めっき鋼板である。第3層の上に、更にTi層を設ける
こともできる。第3層L3 のZn−Ti合金層は、加熱
合金化処理により蒸着TiをZn層に拡散させるとき、
厚く成長する。 【効果】 厚いZn−Ti合金層のため、優れた耐食性
をもつ複合めっき鋼板が安価に製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、めっき層にTiを含ま
せることにより耐食性を向上させためっき鋼板及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板に耐食性を付与するため、従来から
Znめっきが行われている。Znめっき層を形成する手
段としては、電気めっき法及び溶融めっき法が主流であ
った。しかし、使用雰囲気の苛酷化に伴って、従来のZ
nめっき以上の高い耐食性を呈するめっき鋼板が望まれ
るようになってきている。
【0003】この要望に応えるため、溶融めっき法で
は、厚目付けのZnめっきにより耐食性を向上させてい
る。また、Zn系の合金めっきによって、めっき鋼板の
耐食性を高めることも行われている。たとえば、電気め
っき法ではZn−Ni合金めっきが知られており、溶融
めっき法ではZn−Al合金めっきが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Znめっき層は、犠牲
陽極として働き、下地鋼の腐食を抑制する。このことか
ら、耐食性向上のためにZnめっき層を厚くすることが
考えられる。しかし、Znめっき層の厚みは、溶融めっ
き及び電気めっき共に製造上の制約から上限がある。た
とえば、電気めっき法で厚目付けのめっきを行おうとす
ると、めっきセル数を多くするか或いは低いライン速度
でめっき原板を通板させることが必要になる。その結
果、製造コストが高くなる。
【0005】また、めっき層が厚くなるに従って、得ら
れためっき鋼板の成形性,加工性に関する問題も表面化
する。たとえば、厚いめっき層が形成された鋼板は、プ
レス成形時にカジリ等の欠陥を発生させ易い。また、深
絞り等の高度の加工が施される場合、めっき層に剥離,
亀裂等の欠陥が発生し易くなる。欠陥発生部分では下地
鋼が露出し、腐食発生の起点となる。その結果、厚目付
けで形成しためっき層は、腐食抑制に有効に作用しなく
なる。
【0006】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、めっき層にTiを含有させると共
に、特定された層構成を採用することにより、厚いめっ
き層を形成させる必要なく、耐食性及び加工性に優れた
めっき鋼板を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に従った複層Zn
−Ti合金めっき鋼板は、図1に示すように下地鋼Sの
上に第1層L1 としてZn−Fe合金層,第2層L2
してZn−Ti−Fe合金層及び第3層L3 としてZn
−Ti合金層が順次積層されている。第3層の上に、図
2に示すように、更に第4層L4 としてTi層を積層さ
せても良い。
【0008】この複層Zn−Ti合金めっき鋼板は、同
一真空雰囲気中でZn蒸着に続いてTi蒸着を鋼板表面
に施し、次いで200℃以上の温度に加熱することによ
って製造される。すなわち、鋼板表面に先ずZn層を形
成し、次いでZn層の上にTi層を形成する。その後、
200℃以上の温度に加熱することにより、下地鋼,Z
n層及びTi層の間で合金化反応を行わせる。
【0009】合金化条件は、加熱方法,加熱時間等によ
って変わるものであるが、めっきラインにおけるインラ
イン加熱のような高速短時間加熱の場合には300℃以
上の加熱が必要である。また、バッチ式の加熱焼鈍炉の
ように長時間加熱する場合には、200℃以上の加熱が
必要である。
【0010】
【作 用】加熱によって合金化反応を行わせるとき、T
iが拡散し、耐食性に優れたZn−Ti層(第3層L
3 )が形成される。このZn−Ti層によって、めっき
層全体の耐食性が向上する。また、Zn−Ti層は、T
iの拡散によって形成されたものであることから、初め
のTi層より厚くなっている。この厚さによる効果のた
め、Zn−Ti層が形成されためっき鋼板は、Ti層の
みが形成されためっき鋼板よりも優れた耐食性を呈す
る。すなわち、少量のTi付着量により厚く耐食性に優
れたZn−Ti層が形成され、めっき鋼板としての耐食
性が向上する。
【0011】Zn−Ti層の上に、第4層L4 として存
在するTi層は、耐食性に何ら悪影響を及ぼすものでは
ない。最外表面にあるTi層は、Ti特有の光沢が得ら
れるため、需要に応じてTi層を第4層L4 として設け
る。しかし、Ti層を全て第3層L3 に拡散させ、Zn
−Ti層の厚みを増した方が耐食性の向上に有効であ
る。
【0012】第3層L3 のZn−Ti層による優れた耐
食性を確保するためには、特に限定されるものではない
が、5重量%以上のTiを含ませることが望ましい。第
2層L2 のZn−Ti−Fe合金層も、耐食性が高い層
であり、めっき鋼板の耐食性向上に寄与する。第1層L
1 のZn−Fe層も、Fe濃度を30重量%以下にする
ことにより、めっき鋼板の耐食性を向上させる。
【0013】Ti層は、通常の水溶液を使用する電気め
っき法では熱力学的に形成することができず、また融点
が高いことから溶融めっき法でも形成することはできな
い。したがって、蒸着めっき法によりTi層を形成す
る。蒸着めっき法のなかでも、工業生産的には真空中で
電子ビーム加熱することによりTiを蒸発させ、鋼板表
面に蒸着させる方法が最も生産性がある。この方法によ
るとき、鋼板表面にTi層を安価に形成することができ
る。
【0014】Ti層の形成を真空中で行うことから、Z
n層の形成も同一真空中で蒸着法によって行うことが効
率的である。すなわち、Zn及びTiのコーティングを
蒸着法で行うことにより、同一真空中で連続した操業が
可能となり、非常に生産性が高くなり、耐食性に優れた
複層Zn−Ti合金めっき鋼板を安価に製造することが
できる。
【0015】Zn層及びTi層を蒸着で形成するとき、
鋼板の温度は、凝縮熱,ルツボからの輻射熱等によって
上昇する。そのため、Zn及びTiを蒸着した直後に、
加熱装置により鋼板を加熱するとき、加熱に要するエネ
ルギーを少なくすることができ、低コストで加熱合金化
処理が可能となる。たとえば、Zn,Ti,Fe等をイ
ンラインで10秒以内の短時間で合金化させるためには
300℃以上の温度に加熱することが必要であるが、蒸
着時における鋼板の昇温を利用することにより、加熱に
必要なエネルギーが大幅に節減される。
【0016】
【実施例】C:0.02重量%,Si:0.04重量
%,Mn:0.19重量%,P:0.011重量%,
S:0.011重量%,Al:0.045重量%及び残
部:不可避的不純物を除きFeの組成をもち、板厚0.
5mm及び板幅100mmの鋼板を脱脂・酸洗した後、
図3に示す蒸着めっき装置に通板した。
【0017】この蒸着めっき装置においては、めっき原
板である鋼板10をペイオフリール11から払い出し、
デフレクターロール12,13で案内しながら真空室2
0に送り込む。真空室20は、入側真空シール装置21
及び出側真空シール装置22を備えており、内部に真空
雰囲気を維持する。真空室20の内部は、スリットが形
成された隔壁23a,23b,23c,23dによっ
て、予備処理ゾーン24,Zn蒸着ゾーン25,Ti蒸
着ゾーン26及び合金化ゾーン27に区画されている。
予備処理ゾーン24及びZnめっきゾーン25は、それ
ぞれ真空ポンプ28及び29で1×10-3Paの真空度
に排気される。
【0018】入側真空シール装置21を経て真空室20
の予備処理ゾーン24に導入された鋼板10は、デフレ
クターロール14で進行方向を変更され、加熱装置31
によって所定温度に加熱される。次いで、鋼板10は、
イオンビームエッチング装置32から出射されたイオン
ビーム33による照射に曝され、表面が活性化される。
【0019】予備処理された鋼板10は、次いで隔壁2
3のスリットを通過してめっきZnゾーン25に送り込
まれる。Znめっきゾーン25では、Zn蒸着装置40
により鋼板10にZn蒸着が施される。Zn蒸着装置4
0は、Zn源41から蒸発したZn蒸気をフード42で
案内しながら鋼板10の表面に導く。
【0020】Zn蒸着された鋼板10は、デフレクター
ロール15で進行方向を変更され、Ti蒸着ゾーン26
に送り込まれる。Ti蒸着ゾーン26には、Ti源51
が装入されたルツボを備えたTi蒸着装置50が設けら
れている。電子銃52から出射された電子ビーム53で
Ti源51を加熱し蒸発させる。Ti蒸気は、鋼板10
の表面に蒸着し、Ti層となる。
【0021】Ti層が形成された鋼板10は、合金化ゾ
ーン27に送り込まれる。合金化ゾーン27では、後加
熱装置60により鋼板10が加熱され、合金化反応が進
行する。合金化処理された鋼板10は、隔壁23dのス
リットを通過し、出側真空シール装置22を経て巻取り
リール16に巻き取られる。
【0022】イオンビーム33としてArイオンビーム
を使用し、鋼板10の表面をエッチングにより活性化し
た。このとき、イオンビーム33の原料ガスArが導入
されるため、真空室20の真空度は0.05Paまで低
下した。また、Zn及びTiが蒸着された鋼板10は、
後加熱装置60で10秒間加熱した。このときの加熱温
度は、第4層L4 としてTi層を残存させる場合には3
50℃に、Ti層を残存させず全て第3層L3 のZn−
Ti層に拡散させる場合には400℃に設定した。イオ
ンビームによるエッチング条件及び蒸着条件を、それぞ
れ表1及び表2に示す。
【表1】
【表2】
【0023】蒸着したTiの付着量と耐食性との関係を
図4に示す。なお、耐食性は、JISに準拠した塩水噴
霧試験を行い、めっき鋼板の表面に面積率で5%の赤錆
が発生するまでの時間で評価した。また、比較例として
は、表1及び表2の条件でZnのみを蒸着した鋼板を使
用し、同様な塩水噴霧試験に供した。
【0024】蒸着したTiを完全に拡散させ図1に示し
た3層構造のめっき層を形成したとき、めっき鋼板の耐
食性は、Ti付着量が僅か0.013g/m2 であって
も、通常の蒸着Znめっき鋼板(加熱なし)の耐食性の
1.5倍であった。また、付着量4.5g/m2 でTi
を蒸着した鋼板を400℃に加熱し、同様に3層構造の
めっき層を形成したとき、通常の蒸着Znめっき鋼板の
比較して8.5倍の耐食性を示した。
【0025】他方、加熱温度を下げて350℃としたと
き、Ti層が第4層L4 として残存し、図2に示した4
層構造のめっき層が形成された。このようにして得られ
ためっき鋼板の耐食性は、通常の蒸着Znめっき鋼板よ
りも高いが、3層構造のめっき層を有するものに比較し
て低くなっている。これは、Tiの拡散が十分でないこ
とから、耐食性に優れたZn−Ti層が十分に成長して
いないことに起因するものと考えられる。しかし、Ti
特有の光沢をもった製品となることから、この表面性状
を活かした用途に使用することができる。
【0026】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Zn及びTiを順次積層した後、合金化処理するこ
とによって耐食性に優れたZn−Fe合金層,Zn−T
i−Fe合金層及びZn−Ti合金層が形成される。こ
のとき、第3層のZn−Ti合金層は、Tiの拡散によ
って形成されるものであるため、少量のTi付着量で厚
く形成することが可能である。そのため、少量のTi付
着量で耐食性が優れた製品が得られると共に、高価なT
iの使用量が節減され製造コストを下げることが可能と
なる。また、蒸着法でZn及びTiを鋼板表面に付着さ
せるとき、同一真空雰囲気中で連続した処理が行われる
ため、耐食性に優れためっき鋼板を効率よく安定条件下
で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 3層構造のめっき層が形成された複層めっき
鋼板
【図2】 4層構造のめっき層が形成された複層めっき
鋼板
【図3】 本発明実施例で使用した真空蒸着装置
【図4】 本発明の効果を具体的に表したグラフ
【符号の説明】
10 鋼板 20 真空室 32 イオンビームエッチング装置 40 Zn蒸着装置 50 Ti蒸着装置 60
後加熱装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地鋼の表面に第1層としてZn−Fe
    合金層,第2層としてZn−Ti−Fe合金層及び第3
    層としてZn−Ti合金層が順次積層されていることを
    特徴とする複層Zn−Ti合金めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 下地鋼の表面に第1層としてZn−Fe
    合金層,第2層としてZn−Ti−Fe合金層,第3層
    としてZn−Ti合金層及び第4層としてTi層が順次
    積層されていることを特徴とする複層Zn−Ti合金め
    っき鋼板。
  3. 【請求項3】 同一真空雰囲気中でZn蒸着に続いてT
    i蒸着を鋼板表面に施し、次いで200℃以上の加熱に
    よってTi蒸着層をZn蒸着層に拡散させることを特徴
    とする請求項1又は2記載の複層Zn−Ti合金めっき
    鋼板の製造方法。
JP14996792A 1992-05-18 1992-05-18 複層Zn−Ti合金めっき鋼板及びその製造方法 Withdrawn JPH05320875A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011504147A (ja) * 2007-11-21 2011-02-03 ダンフォス アクチ−セルスカブ 延性かつ耐食性の表面層を有する物体
JP2022535851A (ja) * 2019-06-05 2022-08-10 アルセロールミタル 組立体を製造する方法

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Effective date: 19990803