JPH09228018A - ろう付け性に優れたアルミめっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
ろう付け性に優れたアルミめっき鋼板及びその製造方法Info
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- JPH09228018A JPH09228018A JP4837296A JP4837296A JPH09228018A JP H09228018 A JPH09228018 A JP H09228018A JP 4837296 A JP4837296 A JP 4837296A JP 4837296 A JP4837296 A JP 4837296A JP H09228018 A JPH09228018 A JP H09228018A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミめっき鋼板のろう付け性を改善する。
【解決手段】 このアルミめっき鋼板は、０．００２０
〜０．０２００％以上のＮを含む鋼板を素地とし、その
表面にＳｉ：５〜１５％を含み膜厚７μｍ以上のアルミ
めっき層が鋼板表面に形成されており、鋼板とアルミめ
っき層との界面にＮ：３．０原子％以上のＮ濃縮層が形
成されている。Ｎ濃縮層は、０．００２０％以上のＮを
含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５％を含み膜厚７μ
ｍ以上のアルミめっき層を鋼板表面に形成した後、下限
温度Ｔ（℃）が下限温度が０．００２％≦Ｎ％＜０．０
０５％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５ log
（ｔ／５０），０．００５％≦Ｎ％≦０．０２０％では
Ｔ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３５ log（ｔ／５
０）［ただし、ｔは加熱時間（時）］で規制される温度
Ｔ〜５７０℃×０．５〜５０時間の熱処理を施すことに
より形成される。 【作用】 合金層の成長がＮ濃縮層により抑制され、ア
ルミめっき層の銀白色表面を損なうことなく健全なろう
付け継手が得られる。
〜０．０２００％以上のＮを含む鋼板を素地とし、その
表面にＳｉ：５〜１５％を含み膜厚７μｍ以上のアルミ
めっき層が鋼板表面に形成されており、鋼板とアルミめ
っき層との界面にＮ：３．０原子％以上のＮ濃縮層が形
成されている。Ｎ濃縮層は、０．００２０％以上のＮを
含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５％を含み膜厚７μ
ｍ以上のアルミめっき層を鋼板表面に形成した後、下限
温度Ｔ（℃）が下限温度が０．００２％≦Ｎ％＜０．０
０５％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５ log
（ｔ／５０），０．００５％≦Ｎ％≦０．０２０％では
Ｔ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３５ log（ｔ／５
０）［ただし、ｔは加熱時間（時）］で規制される温度
Ｔ〜５７０℃×０．５〜５０時間の熱処理を施すことに
より形成される。 【作用】 合金層の成長がＮ濃縮層により抑制され、ア
ルミめっき層の銀白色表面を損なうことなく健全なろう
付け継手が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ろう付け性に優れたア
ルミめっき鋼板及びその製造方法に関する。
ルミめっき鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミめっき鋼板は、アルミめっき層の
優れた耐食性，耐熱性，耐酸化性，表面性状等を活用し
て配管，車両用部品，建材等の各種分野で使用されてい
る。特に高温酸化性雰囲気に曝される環境では、他の表
面処理鋼板では得られない耐高温酸化性及び耐久性が発
揮される。アルミめっき鋼板を構造部材等として使用す
るに際しては、他の部材との接合が必要になる。通常
は、ボルト，リベット等の機械的な固着によってアルミ
めっき鋼板製部材を他の異種部材に接合しているが、機
械的固着では工数が多く、また必要とする接合強度も得
られ難い。そこで、たとえば特開昭６２−２３８０６６
号公報では、ろう付けによってアルミめっき鋼材をアル
ミ材に接合している。
優れた耐食性，耐熱性，耐酸化性，表面性状等を活用し
て配管，車両用部品，建材等の各種分野で使用されてい
る。特に高温酸化性雰囲気に曝される環境では、他の表
面処理鋼板では得られない耐高温酸化性及び耐久性が発
揮される。アルミめっき鋼板を構造部材等として使用す
るに際しては、他の部材との接合が必要になる。通常
は、ボルト，リベット等の機械的な固着によってアルミ
めっき鋼板製部材を他の異種部材に接合しているが、機
械的固着では工数が多く、また必要とする接合強度も得
られ難い。そこで、たとえば特開昭６２−２３８０６６
号公報では、ろう付けによってアルミめっき鋼材をアル
ミ材に接合している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アルミめっき鋼板をろ
う付けするとき、ろう付け温度は、通常のＡｌの融点よ
り若干低い温度、具体的には５８０〜６３０℃の温度範
囲に設定される。しかし、ろう付け時の加熱によってア
ルミめっき層と素地鋼との間でＡｌとＦｅの相互拡散反
応が進み、アルミめっき層本来の優れた特性がろう付け
後に失われる場合がある。たとえば、素地からＦｅがア
ルミめっき層に拡散し、めっき層表面まで達すると、ア
ルミめっき層特有の銀白色から灰黒色に変色する。灰黒
色化しためっき層は、外観を著しく損なうばかりでな
く、耐食性及び耐熱性も劣化する。また、アルミめっき
層とろう材の間で接合反応が生じず、ろう付けできない
こともある。ろう付けされても、Ａｌ−Ｆｅ系の金属間
化合物層が厚く成長し、用途から要求される接合強度を
持った継手が得られないことが多い。この点に付いて詳
細に検討した結果、厚く成長したＡｌ−Ｆｅ系金属間化
合物層は、加熱初期段階で成長したＡｌ5 ＦｅＳｉ金属
間化合物層とその下層に新たに晶出したＡｌ5 Ｆｅ2 金
属間化合物層の２層から形成されていることが判明し
た。Ａｌ−Ｆｅの相互拡散反応の進行に伴い、Ａｌ5 Ｆ
ｅＳｉ金属間化合物層と素地鋼との間に晶出するＡｌ5
Ｆｅ2 金属間化合物層は、著しく硬く脆いため、ろう付
け接合部の強度を低下させる原因となる。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、アル
ミめっき鋼板がろう付け性に劣る原因としてアルミめっ
き層と素地鋼の間の拡散反応にあることに着目し、拡散
反応を抑制するＮ濃縮層をアルミめっき層と素地鋼との
界面に形成することにより、アルミめっき鋼板のろう付
け性を改善することを目的とする。
う付けするとき、ろう付け温度は、通常のＡｌの融点よ
り若干低い温度、具体的には５８０〜６３０℃の温度範
囲に設定される。しかし、ろう付け時の加熱によってア
ルミめっき層と素地鋼との間でＡｌとＦｅの相互拡散反
応が進み、アルミめっき層本来の優れた特性がろう付け
後に失われる場合がある。たとえば、素地からＦｅがア
ルミめっき層に拡散し、めっき層表面まで達すると、ア
ルミめっき層特有の銀白色から灰黒色に変色する。灰黒
色化しためっき層は、外観を著しく損なうばかりでな
く、耐食性及び耐熱性も劣化する。また、アルミめっき
層とろう材の間で接合反応が生じず、ろう付けできない
こともある。ろう付けされても、Ａｌ−Ｆｅ系の金属間
化合物層が厚く成長し、用途から要求される接合強度を
持った継手が得られないことが多い。この点に付いて詳
細に検討した結果、厚く成長したＡｌ−Ｆｅ系金属間化
合物層は、加熱初期段階で成長したＡｌ5 ＦｅＳｉ金属
間化合物層とその下層に新たに晶出したＡｌ5 Ｆｅ2 金
属間化合物層の２層から形成されていることが判明し
た。Ａｌ−Ｆｅの相互拡散反応の進行に伴い、Ａｌ5 Ｆ
ｅＳｉ金属間化合物層と素地鋼との間に晶出するＡｌ5
Ｆｅ2 金属間化合物層は、著しく硬く脆いため、ろう付
け接合部の強度を低下させる原因となる。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、アル
ミめっき鋼板がろう付け性に劣る原因としてアルミめっ
き層と素地鋼の間の拡散反応にあることに着目し、拡散
反応を抑制するＮ濃縮層をアルミめっき層と素地鋼との
界面に形成することにより、アルミめっき鋼板のろう付
け性を改善することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のアルミめっき鋼
板は、その目的を達成するため、０．００２０〜０．０
２００重量％のＮを含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１
５重量％を含み膜厚７μｍ以上のアルミめっき層が鋼板
表面に形成されており、鋼板とアルミめっき層との界面
にＮ：３．０原子％以上のＮ濃縮層が形成されているこ
とを特徴とする。Ｎ濃縮層は、０．００２０〜０．０２
００重量％のＮを含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５
重量％を含み膜厚７μｍ以上のアルミめっき層を鋼板表
面に形成した後、下限温度が０．００２重量％≦Ｎ重量
％＜０．００５重量％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６
７２−３５ log（ｔ／５０），０．００５重量％≦Ｎ重
量％≦０．０２０重量％ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋
５００−３５ log（ｔ／５０）［ただし、ｔは加熱時間
（時）］で規制される温度Ｔ（℃）〜５７０℃の温度範
囲に０．５〜５０時間加熱する熱処理を施すことにより
形成される。
板は、その目的を達成するため、０．００２０〜０．０
２００重量％のＮを含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１
５重量％を含み膜厚７μｍ以上のアルミめっき層が鋼板
表面に形成されており、鋼板とアルミめっき層との界面
にＮ：３．０原子％以上のＮ濃縮層が形成されているこ
とを特徴とする。Ｎ濃縮層は、０．００２０〜０．０２
００重量％のＮを含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５
重量％を含み膜厚７μｍ以上のアルミめっき層を鋼板表
面に形成した後、下限温度が０．００２重量％≦Ｎ重量
％＜０．００５重量％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６
７２−３５ log（ｔ／５０），０．００５重量％≦Ｎ重
量％≦０．０２０重量％ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋
５００−３５ log（ｔ／５０）［ただし、ｔは加熱時間
（時）］で規制される温度Ｔ（℃）〜５７０℃の温度範
囲に０．５〜５０時間加熱する熱処理を施すことにより
形成される。
【０００５】本発明で使用するめっき原板は、溶融アル
ミめっき後の熱処理でアルミめっき層と素地鋼との界面
にＮ濃縮層を形成させるため、０．００２０重量％以上
のＮを含むことが必要である。Ｎ含有量が０．００２０
重量％未満では、熱処理によっても十分なＮ濃縮層が生
成されず、ろう付け時の加熱でアルミめっき層と素地鋼
との間に拡散反応が生じ易くなる。しかし、Ｎ含有量が
０．０２００重量％を超えると、鋼板自体が硬質化し、
ろう付け前に施される成形加工が困難になる。なお、Ｎ
含有量が０．００２０重量％以上である限り、使用可能
な鋼種に制約を受けるものではなく、普通鋼，低合金
鋼，高合金鋼，ステンレス鋼等の各種鋼板をめっき原板
として使用できる。ただし、鋼中に存在するＡｌは、鋼
材の熱履歴によってＮと反応してＡｌＮとして鋼中に析
出し、Ｎ濃縮層の形成を阻害する元素であることから、
Ａｌ含有量０．０３０重量％以下の鋼材が好ましい。
ミめっき後の熱処理でアルミめっき層と素地鋼との界面
にＮ濃縮層を形成させるため、０．００２０重量％以上
のＮを含むことが必要である。Ｎ含有量が０．００２０
重量％未満では、熱処理によっても十分なＮ濃縮層が生
成されず、ろう付け時の加熱でアルミめっき層と素地鋼
との間に拡散反応が生じ易くなる。しかし、Ｎ含有量が
０．０２００重量％を超えると、鋼板自体が硬質化し、
ろう付け前に施される成形加工が困難になる。なお、Ｎ
含有量が０．００２０重量％以上である限り、使用可能
な鋼種に制約を受けるものではなく、普通鋼，低合金
鋼，高合金鋼，ステンレス鋼等の各種鋼板をめっき原板
として使用できる。ただし、鋼中に存在するＡｌは、鋼
材の熱履歴によってＮと反応してＡｌＮとして鋼中に析
出し、Ｎ濃縮層の形成を阻害する元素であることから、
Ａｌ含有量０．０３０重量％以下の鋼材が好ましい。
【０００６】鋼板表面に形成されるアルミめっき層は、
ろう材との親和性を改善し、ろう付け温度が高くなるこ
とを抑制する作用を呈する。すなわち、アルミのろう付
けに通常使用されているろう材には数％のＳｉが含まれ
ており、このＳｉ含有によってろう付け温度を低くして
いる。このようなろう材を使用してアルミめっき鋼板を
ろう付けするとき、アルミめっき層がＳｉを含んでいな
いものでは、ろう材からアルミめっき層にＳｉが拡散
し、ろう材が軟化溶融する温度を高くせざるを得ない。
その結果、被ろう付け材の熱変形が大きくなると共に、
素地からのＦｅ拡散に起因してアルミめっき層の灰黒色
化が進行する。更に、Ｓｉを含んでいないアルミめっき
層は、溶融アルミめっき時にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層が厚く成長するため、ろう付け接合前に成形加工する
とめっき層に大きな割れを生じ、ろう付け困難となる。
ろう材との親和性を改善し、ろう付け温度が高くなるこ
とを抑制する作用を呈する。すなわち、アルミのろう付
けに通常使用されているろう材には数％のＳｉが含まれ
ており、このＳｉ含有によってろう付け温度を低くして
いる。このようなろう材を使用してアルミめっき鋼板を
ろう付けするとき、アルミめっき層がＳｉを含んでいな
いものでは、ろう材からアルミめっき層にＳｉが拡散
し、ろう材が軟化溶融する温度を高くせざるを得ない。
その結果、被ろう付け材の熱変形が大きくなると共に、
素地からのＦｅ拡散に起因してアルミめっき層の灰黒色
化が進行する。更に、Ｓｉを含んでいないアルミめっき
層は、溶融アルミめっき時にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層が厚く成長するため、ろう付け接合前に成形加工する
とめっき層に大きな割れを生じ、ろう付け困難となる。
【０００７】この点、本発明では、アルミめっき層のＳ
ｉ含有量を５重量％以上とすることにより、ろう材から
アルミめっき層へのＳｉ拡散を抑え、ろう付け温度を低
温化している。そのため、ろう付け後も、アルミめっき
特有の銀白色を呈する表面が維持される。しかも、溶融
めっき時にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物層が厚く成長しな
いため、良好な加工性も備えている。しかし、１５重量
％を超えるＳｉ含有量では、アルミめっき層からろう材
へＳｉが拡散し、ろう材中のＳｉ濃度が上昇するため、
ろう材自体が機械的性質，特に強度を低下させる。な
お、このような特性を損なわない限り、他の特性を向上
させるためにＭｇ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｒ，Ｓｂ，Ｓ
ｎ，Ｔｉ等をめっき層に含ませてもよい。
ｉ含有量を５重量％以上とすることにより、ろう材から
アルミめっき層へのＳｉ拡散を抑え、ろう付け温度を低
温化している。そのため、ろう付け後も、アルミめっき
特有の銀白色を呈する表面が維持される。しかも、溶融
めっき時にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物層が厚く成長しな
いため、良好な加工性も備えている。しかし、１５重量
％を超えるＳｉ含有量では、アルミめっき層からろう材
へＳｉが拡散し、ろう材中のＳｉ濃度が上昇するため、
ろう材自体が機械的性質，特に強度を低下させる。な
お、このような特性を損なわない限り、他の特性を向上
させるためにＭｇ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｒ，Ｓｂ，Ｓ
ｎ，Ｔｉ等をめっき層に含ませてもよい。
【０００８】アルミめっき層は、ろう材の一部としても
働き、比較的少ないろう材消費量でのろう付けを可能に
する。アルミめっき層は、膜厚が７μｍ以上でろう材に
対する良好な濡れ性を示す。そのため、良好なろう付け
を可能にするためには、７μｍ以上の厚みでアルミめっ
き層を形成することが必要である。他方、膜厚の上限
は、特に規定されるものではない。アルミめっき層と素
地鋼との界面には、３．０原子％以上のＮ濃縮層が形成
されている。Ｎ濃縮層は、素地鋼からアルミめっき層に
拡散しようとするＦｅに対するバリアーとして働き、ア
ルミめっき層と素地鋼との間に生じるＡｌ−Ｆｅの相互
拡散反応を抑制する。その結果、アルミめっき層を通常
のアルミ材と同様にろう付けすることが可能となる。Ｎ
濃縮層がろう付け性の向上に及ぼす影響は、本発明者等
によって見出されたものであり、３．０原子％以上の濃
度でＮ濃縮層の作用が顕著になる。
働き、比較的少ないろう材消費量でのろう付けを可能に
する。アルミめっき層は、膜厚が７μｍ以上でろう材に
対する良好な濡れ性を示す。そのため、良好なろう付け
を可能にするためには、７μｍ以上の厚みでアルミめっ
き層を形成することが必要である。他方、膜厚の上限
は、特に規定されるものではない。アルミめっき層と素
地鋼との界面には、３．０原子％以上のＮ濃縮層が形成
されている。Ｎ濃縮層は、素地鋼からアルミめっき層に
拡散しようとするＦｅに対するバリアーとして働き、ア
ルミめっき層と素地鋼との間に生じるＡｌ−Ｆｅの相互
拡散反応を抑制する。その結果、アルミめっき層を通常
のアルミ材と同様にろう付けすることが可能となる。Ｎ
濃縮層がろう付け性の向上に及ぼす影響は、本発明者等
によって見出されたものであり、３．０原子％以上の濃
度でＮ濃縮層の作用が顕著になる。
【０００９】Ｎ濃縮層をバリアーとして有効に作用させ
るためには、３．０原子％以上の濃度をもったＮ濃縮層
が５０Å以上の厚みでアルミめっき層と素地鋼との界面
に存在することが好ましい。Ｎ濃縮層の厚みが５０Å未
満になると、Ｆｅが素地鋼からアルミめっき層に拡散す
ることを抑える作用が弱くなる。Ｎ濃縮層は、加熱時間
をｔ（時）とするとき、溶融アルミめっき後の鋼板を下
限温度Ｔ（℃）が０．００２重量％≦Ｎ重量％＜０．０
０５重量％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５
log（ｔ／５０），０．００５重量％≦Ｎ重量％≦０．
０２０重量％ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３
５ log（ｔ／５０）で規制される温度Ｔ（℃）〜５７０
℃×０．５〜５０時間の熱処理を施すことにより形成さ
れる。下限温度は、Ｎ含有量の増加に従ってＮ濃縮層が
生成し易くなるため、Ｎ含有量に応じて低温側に移行す
る。しかし、熱処理温度が下限温度を下回ると、Ａｌ−
Ｆｅの相互拡散反応を抑制するＮ濃縮層の形成に５０時
間を超える長時間の加熱が必要になるため、工業的規模
での生産を考慮すると著しいコスト上昇を招く。これに
対し、下限温度以上の温度で熱処理すると、５０時間以
内の加熱でＡｌ−Ｆｅの拡散反応抑制に有効な３．０原
子％以上のＮ濃縮層が形成される。
るためには、３．０原子％以上の濃度をもったＮ濃縮層
が５０Å以上の厚みでアルミめっき層と素地鋼との界面
に存在することが好ましい。Ｎ濃縮層の厚みが５０Å未
満になると、Ｆｅが素地鋼からアルミめっき層に拡散す
ることを抑える作用が弱くなる。Ｎ濃縮層は、加熱時間
をｔ（時）とするとき、溶融アルミめっき後の鋼板を下
限温度Ｔ（℃）が０．００２重量％≦Ｎ重量％＜０．０
０５重量％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５
log（ｔ／５０），０．００５重量％≦Ｎ重量％≦０．
０２０重量％ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３
５ log（ｔ／５０）で規制される温度Ｔ（℃）〜５７０
℃×０．５〜５０時間の熱処理を施すことにより形成さ
れる。下限温度は、Ｎ含有量の増加に従ってＮ濃縮層が
生成し易くなるため、Ｎ含有量に応じて低温側に移行す
る。しかし、熱処理温度が下限温度を下回ると、Ａｌ−
Ｆｅの相互拡散反応を抑制するＮ濃縮層の形成に５０時
間を超える長時間の加熱が必要になるため、工業的規模
での生産を考慮すると著しいコスト上昇を招く。これに
対し、下限温度以上の温度で熱処理すると、５０時間以
内の加熱でＡｌ−Ｆｅの拡散反応抑制に有効な３．０原
子％以上のＮ濃縮層が形成される。
【００１０】また、熱処理温度がＡｌ−Ｓｉの共晶温度
５７７℃を超えると、めっき層自体が部分的に溶融し始
め、熱処理時にコイル密着，めっき層膜厚の不均一化，
加熱設備とアルミめっき鋼板との局部的な密着等、様々
なトラブルが発生し易くなる。そのため、本発明では熱
処理温度の上限を５７０℃に設定した。なお、熱処理時
間は、加熱温度が下限温度〜５７０℃の範囲であれば、
アルミめっき層と素地鋼との界面に３．０原子％以上の
Ｎ濃縮層を形成させることから、０．５〜５０時間の範
囲で設定される。熱処理雰囲気は、特に制約されるもの
でなく、前述した熱処理条件で加熱するとき、Ｈ2 ，Ｎ
2 ，Ａｒ，真空等の雰囲気に関係なく、目的とする作用
をもったＮ濃縮層が形成される。このようにしてＮ濃縮
層が形成されたアルミめっき鋼板は、通常のアルミ材と
同様にろう付けすることができ、ろう付け後の表面も当
初の銀白色の光沢をもち、アルミめっき本来の耐食性，
耐熱性，耐酸化性等が維持されている。
５７７℃を超えると、めっき層自体が部分的に溶融し始
め、熱処理時にコイル密着，めっき層膜厚の不均一化，
加熱設備とアルミめっき鋼板との局部的な密着等、様々
なトラブルが発生し易くなる。そのため、本発明では熱
処理温度の上限を５７０℃に設定した。なお、熱処理時
間は、加熱温度が下限温度〜５７０℃の範囲であれば、
アルミめっき層と素地鋼との界面に３．０原子％以上の
Ｎ濃縮層を形成させることから、０．５〜５０時間の範
囲で設定される。熱処理雰囲気は、特に制約されるもの
でなく、前述した熱処理条件で加熱するとき、Ｈ2 ，Ｎ
2 ，Ａｒ，真空等の雰囲気に関係なく、目的とする作用
をもったＮ濃縮層が形成される。このようにしてＮ濃縮
層が形成されたアルミめっき鋼板は、通常のアルミ材と
同様にろう付けすることができ、ろう付け後の表面も当
初の銀白色の光沢をもち、アルミめっき本来の耐食性，
耐熱性，耐酸化性等が維持されている。
【００１１】
【実施例】組成を表１に示す鋼材Ａ〜Ｃをめっき原板と
して使用し、露点−４０℃の５０％Ｈ2 −Ｎ2 雰囲気で
７２０℃×３０秒間の均熱処理を施した。その後、同じ
雰囲気下に保持されたＳｉ：９．２重量％及びＦｅ：
１．７重量％を含む浴温６５０℃のアルミめっき浴に２
秒浸漬し、鋼板表面にＳｉ含有量９．０重量％，膜厚２
０μｍのアルミめっき層を形成した。
して使用し、露点−４０℃の５０％Ｈ2 −Ｎ2 雰囲気で
７２０℃×３０秒間の均熱処理を施した。その後、同じ
雰囲気下に保持されたＳｉ：９．２重量％及びＦｅ：
１．７重量％を含む浴温６５０℃のアルミめっき浴に２
秒浸漬し、鋼板表面にＳｉ含有量９．０重量％，膜厚２
０μｍのアルミめっき層を形成した。
【００１２】
【００１３】溶融アルミめっきした鋼板は、２５ｍｍ×
１００ｍｍのサイズに調整し、昇温速度１００℃／時で
加熱し、５２０℃に６時間保持する熱処理を施した。熱
処理後のアルミめっき鋼板についてろう付け加熱時の合
金層の成長状態を調査するため、１０℃／秒で昇温し、
５７０〜６１０℃に５分間保持した。加熱温度が合金層
の成長に及ぼす影響を調査したところ、図１に示すよう
に加熱温度の上昇に伴って比較鋼Ａでは合金層が厚く成
長したのに対して、本発明に従った鋼Ｂ，Ｃでは合金層
の厚みは４〜５μｍの間でほぼ一定していた。比較鋼Ａ
と本発明に従った鋼Ｃについて、６００℃での保持時間
を２，５，２０分と変化させ、めっき層断面を観察し、
合金層の成長過程を調査した。図２の調査結果にみられ
るように、比較鋼Ａでは短時間でＡｌ−Ｆｅ系金属間化
合物層が厚く成長するのに対し、本発明に従った鋼Ｃで
は２０分間の加熱においてもＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層の成長を抑制していることが判る。
１００ｍｍのサイズに調整し、昇温速度１００℃／時で
加熱し、５２０℃に６時間保持する熱処理を施した。熱
処理後のアルミめっき鋼板についてろう付け加熱時の合
金層の成長状態を調査するため、１０℃／秒で昇温し、
５７０〜６１０℃に５分間保持した。加熱温度が合金層
の成長に及ぼす影響を調査したところ、図１に示すよう
に加熱温度の上昇に伴って比較鋼Ａでは合金層が厚く成
長したのに対して、本発明に従った鋼Ｂ，Ｃでは合金層
の厚みは４〜５μｍの間でほぼ一定していた。比較鋼Ａ
と本発明に従った鋼Ｃについて、６００℃での保持時間
を２，５，２０分と変化させ、めっき層断面を観察し、
合金層の成長過程を調査した。図２の調査結果にみられ
るように、比較鋼Ａでは短時間でＡｌ−Ｆｅ系金属間化
合物層が厚く成長するのに対し、本発明に従った鋼Ｃで
は２０分間の加熱においてもＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層の成長を抑制していることが判る。
【００１４】本発明者等は、合金層の成長にこのような
差が現れる原因を素地鋼の表面状態にあるものと推察し
た。そこで、本発明例のめっき原板表面からアルミめっ
き層を除去した後、オージェ分光分析により鋼表面から
深さ方向に関する各種元素の濃度分布を求めた。鋼Ｂで
は、図３の分析結果にみられるように、表層にＮが濃縮
していることが判った。他方、比較鋼Ａを同様に元素分
析したものでは、Ｎの濃縮が検出されなかった。また、
鋼Ｂであっても、前述した５２０℃×６時間の熱処理を
施さないと、Ｎ濃縮層が検出されなかった。このことか
ら、Ｎ濃縮層によってアルミめっき層の合金化反応が抑
制されることが確認された。なお、図３において、スパ
ッタリング時間１０分は、Ｆｅ換算で５００Åの厚みに
相当する。また、熱処理がＮ濃縮層の生成に及ぼす影響
を調査するため、鋼Ｂをめっき原板としたアルミめっき
鋼板をろう付けを想定して、４００〜５６０℃で６時間
の熱処理を施した後、５７０〜６００℃で５分間の耐熱
試験を実施した。このとき生成した合金層の厚みを、熱
処理温度で整理し図４に示す。図４から明らかなよう
に、５００〜５６０℃で６時間の熱処理をしたもので
は、５７０〜６００℃で耐熱試験しても金属間化合物層
の成長が抑制されている。
差が現れる原因を素地鋼の表面状態にあるものと推察し
た。そこで、本発明例のめっき原板表面からアルミめっ
き層を除去した後、オージェ分光分析により鋼表面から
深さ方向に関する各種元素の濃度分布を求めた。鋼Ｂで
は、図３の分析結果にみられるように、表層にＮが濃縮
していることが判った。他方、比較鋼Ａを同様に元素分
析したものでは、Ｎの濃縮が検出されなかった。また、
鋼Ｂであっても、前述した５２０℃×６時間の熱処理を
施さないと、Ｎ濃縮層が検出されなかった。このことか
ら、Ｎ濃縮層によってアルミめっき層の合金化反応が抑
制されることが確認された。なお、図３において、スパ
ッタリング時間１０分は、Ｆｅ換算で５００Åの厚みに
相当する。また、熱処理がＮ濃縮層の生成に及ぼす影響
を調査するため、鋼Ｂをめっき原板としたアルミめっき
鋼板をろう付けを想定して、４００〜５６０℃で６時間
の熱処理を施した後、５７０〜６００℃で５分間の耐熱
試験を実施した。このとき生成した合金層の厚みを、熱
処理温度で整理し図４に示す。図４から明らかなよう
に、５００〜５６０℃で６時間の熱処理をしたもので
は、５７０〜６００℃で耐熱試験しても金属間化合物層
の成長が抑制されている。
【００１５】表１に示した鋼Ａ〜Ｈを同様な条件でアル
ミめっきし、めっき層の厚み，めっき浴中のＳｉ濃度を
変化させたアルミめっき層を形成した。また、アルミめ
っき後の熱処理条件も変化させた。その後、アルミめっ
き鋼板のろう付け性を調査するため、アルミめっき鋼板
相互を図５に示すように重ね合わせてろう付けした。ろ
う付けでは、合せ面にフッ化物系のフラックスを塗布
し、ＪＩＳ Ａ４０４５合金をろう材として使用し、図
６に示す加熱パターンに従って大気中で加熱した。ろう
付けした材料は、引張り試験によって接合強度を測定し
た。そして、引張り強さ１０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の良好
な接合強度が得られたものを○，引張り強さ１０ｋｇｆ
／ｍｍ2 未満のものを△，全く接合しなかったものを×
として３段階評価した。ろう付け性の調査結果を示す表
２にみられるように、本発明に従ったろう付け継手は、
引張り強さが１０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の良好な接合強度
をもつ健全な継手であった。また、合金層の成長も観察
されず、アルミめっき層は、当初の銀白色を呈してい
た。
ミめっきし、めっき層の厚み，めっき浴中のＳｉ濃度を
変化させたアルミめっき層を形成した。また、アルミめ
っき後の熱処理条件も変化させた。その後、アルミめっ
き鋼板のろう付け性を調査するため、アルミめっき鋼板
相互を図５に示すように重ね合わせてろう付けした。ろ
う付けでは、合せ面にフッ化物系のフラックスを塗布
し、ＪＩＳ Ａ４０４５合金をろう材として使用し、図
６に示す加熱パターンに従って大気中で加熱した。ろう
付けした材料は、引張り試験によって接合強度を測定し
た。そして、引張り強さ１０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の良好
な接合強度が得られたものを○，引張り強さ１０ｋｇｆ
／ｍｍ2 未満のものを△，全く接合しなかったものを×
として３段階評価した。ろう付け性の調査結果を示す表
２にみられるように、本発明に従ったろう付け継手は、
引張り強さが１０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の良好な接合強度
をもつ健全な継手であった。また、合金層の成長も観察
されず、アルミめっき層は、当初の銀白色を呈してい
た。
【００１６】
【００１７】更に、Ｎ濃縮熱処理の温度に及ぼすＮ含有
量の影響を調査したところ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層の成長を抑制できる熱処理の温度領域は、上限は５７
０℃の一定値であったが、図７に示すようにＮ含有量が
多くなるに従って下限温度が低温側に移行した。下限温
度Ｔ（℃）とＮ含有量（重量％）との関係を重回帰分析
によって求めたところ、加熱時間をｔ（時）とすると
き、０．００２重量％≦Ｎ重量％＜０．００５重量％で
はＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５ log（ｔ／５
０），０．００５重量％≦Ｎ重量％≦０．０２０重量％
ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３５ log（ｔ／
５０）の関係が得られた。そこで、めっき原板のＮ含有
量からＮ濃縮熱処理の下限温度を定め、この下限温度以
上で且つ５７０℃以下の温度で熱処理することにより、
ろう付け性の良好なアルミめっき鋼板が得られることが
確認された。
量の影響を調査したところ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物
層の成長を抑制できる熱処理の温度領域は、上限は５７
０℃の一定値であったが、図７に示すようにＮ含有量が
多くなるに従って下限温度が低温側に移行した。下限温
度Ｔ（℃）とＮ含有量（重量％）との関係を重回帰分析
によって求めたところ、加熱時間をｔ（時）とすると
き、０．００２重量％≦Ｎ重量％＜０．００５重量％で
はＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３５ log（ｔ／５
０），０．００５重量％≦Ｎ重量％≦０．０２０重量％
ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５００−３５ log（ｔ／
５０）の関係が得られた。そこで、めっき原板のＮ含有
量からＮ濃縮熱処理の下限温度を定め、この下限温度以
上で且つ５７０℃以下の温度で熱処理することにより、
ろう付け性の良好なアルミめっき鋼板が得られることが
確認された。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のアルミ
めっき鋼板は、アルミめっき層と素地鋼との界面にＮ濃
縮層を形成しているため、ろう付け性に優れ、アルミ材
と同等なろう付けをすることができる。また、アルミめ
っき層は、ろう付け時の加熱によっても当初の表面状態
を失うことなく、銀白色の美麗な光沢を維持している。
また、アルミめっき層へのＦｅ拡散が抑えられるため、
ろう付け後においても優れた耐食性が維持される。この
ようにして、本発明のアルミめっき鋼板は、耐食性，耐
熱性，耐酸化性，意匠性等が要求される部分の構造材と
して、特に異種材料との接合に適した構造材として広範
な用途で使用される。
めっき鋼板は、アルミめっき層と素地鋼との界面にＮ濃
縮層を形成しているため、ろう付け性に優れ、アルミ材
と同等なろう付けをすることができる。また、アルミめ
っき層は、ろう付け時の加熱によっても当初の表面状態
を失うことなく、銀白色の美麗な光沢を維持している。
また、アルミめっき層へのＦｅ拡散が抑えられるため、
ろう付け後においても優れた耐食性が維持される。この
ようにして、本発明のアルミめっき鋼板は、耐食性，耐
熱性，耐酸化性，意匠性等が要求される部分の構造材と
して、特に異種材料との接合に適した構造材として広範
な用途で使用される。
【図１】 ろう付け時の加熱温度が合金層の成長に及ぼ
す影響を表したグラフ
す影響を表したグラフ
【図２】 加熱時間の経過に従って合金層が成長する過
程を示すアルミめっき鋼板断面の金属組織を示した写真
程を示すアルミめっき鋼板断面の金属組織を示した写真
【図３】 熱処理した後の鋼材表面を厚み方向に元素分
析したときのＦｅ，Ａｌ及びＮの濃度分布を示すグラフ
析したときのＦｅ，Ａｌ及びＮの濃度分布を示すグラフ
【図４】 ろう付け温度で成長する合金層の成長度に及
ぼす熱処理温度の影響を表したグラフ（各折れ線に付し
た数値は、耐熱試験温度を示す）
ぼす熱処理温度の影響を表したグラフ（各折れ線に付し
た数値は、耐熱試験温度を示す）
【図５】 実施例で採用したろう付け継手の斜視図
【図６】 実施例で採用したろう付け時の加熱パターン
を示すグラフ
を示すグラフ
【図７】 めっき原板のＮ含有量がＮ濃縮熱処理の温度
範囲に及ぼす影響
範囲に及ぼす影響
Claims (2)
- 【請求項１】 ０．００２０〜０．０２００重量％のＮ
を含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５重量％を含み膜
厚７μｍ以上のアルミめっき層が鋼板表面に形成されて
おり、鋼板とアルミめっき層との界面にＮ：３．０原子
％以上のＮ濃縮層が形成されているろう付け性に優れた
アルミめっき鋼板。 - 【請求項２】 ０．００２０〜０．０２００重量％のＮ
を含む鋼板を素地とし、Ｓｉ：５〜１５重量％を含み膜
厚７μｍ以上のアルミめっき層を鋼板表面に形成した
後、下限温度が０．００２０重量％≦Ｎ重量％＜０．０
０５０重量％ではＴ＝−３８４８×Ｎ1/2 ＋６７２−３
５ log（ｔ／５０），０．００５０重量％≦Ｎ重量％≦
０．０２００重量％ではＴ＝−１４１４×Ｎ1/2 ＋５０
０−３５log（ｔ／５０）［ただし、ｔは加熱時間
（時）］で規制される温度Ｔ（℃）〜５７０℃の温度範
囲に０．５〜５０時間加熱するＮ濃縮熱処理を施すこと
を特徴とするろう付け性に優れたアルミめっき鋼板の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04837296A JP3485713B2 (ja) | 1995-12-15 | 1996-02-09 | ろう付け性に優れたアルミめっき鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34773695 | 1995-12-15 | ||
| JP7-347736 | 1995-12-15 | ||
| JP04837296A JP3485713B2 (ja) | 1995-12-15 | 1996-02-09 | ろう付け性に優れたアルミめっき鋼板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09228018A true JPH09228018A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3485713B2 JP3485713B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=26388621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04837296A Expired - Fee Related JP3485713B2 (ja) | 1995-12-15 | 1996-02-09 | ろう付け性に優れたアルミめっき鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485713B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000070190A1 (de) * | 1999-05-14 | 2000-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil sowie verfahren zur herstellung einer schutzbeschichtung auf einem bauteil |
| JP2001073108A (ja) * | 1999-06-29 | 2001-03-21 | Nippon Steel Corp | 耐食性、外観に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
| WO2005030424A1 (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-07 | Nisshin Steel Co., Ltd. | 鋼／アルミニウムの接合構造体 |
| CN112501537A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-16 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种铝合金表面低温钎焊改性涂层及制备方法 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP04837296A patent/JP3485713B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000070190A1 (de) * | 1999-05-14 | 2000-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil sowie verfahren zur herstellung einer schutzbeschichtung auf einem bauteil |
| JP2001073108A (ja) * | 1999-06-29 | 2001-03-21 | Nippon Steel Corp | 耐食性、外観に優れた溶融アルミめっき鋼板及びその製造法 |
| WO2005030424A1 (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-07 | Nisshin Steel Co., Ltd. | 鋼／アルミニウムの接合構造体 |
| CN100434223C (zh) * | 2003-09-29 | 2008-11-19 | 日新制钢株式会社 | 钢/铝焊接构件 |
| US7906220B2 (en) | 2003-09-29 | 2011-03-15 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Steel/aluminum welded structure |
| JP4911977B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2012-04-04 | 日新製鋼株式会社 | 鋼／アルミニウムの接合構造体 |
| CN112501537A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-16 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种铝合金表面低温钎焊改性涂层及制备方法 |
| CN112501537B (zh) * | 2020-11-11 | 2023-03-24 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种铝合金表面低温钎焊改性涂层及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3485713B2 (ja) | 2004-01-13 |
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