JPS61568A - アルミニウム被覆した低合金鋼フオイル - Google Patents

アルミニウム被覆した低合金鋼フオイル

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JPS61568A
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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】 本発明は、一般にアルミニウム被覆した低合金鋼フォイ
ルに関し、更に特に冷間圧延された熔融アルミニウム被
覆した低チタン合金鋼に関する。該低チタン合金鋼は、
室温で成形可能であり、優れた高温耐性を有し、更に、
内燃機関のモノリス状触媒コンバーターの使用のために
、金属触媒の表面被覆を保持するために通したアルミニ
ウム酸化物のとげ状のホイスカの厚い層が成長するよう
に改良されることが好ましい。
自動車或いはその他の排気ガスによる大気汚染を減少す
るために、排気ガスから大気汚染物質を除去するための
効果的且つよ吟安価な触媒コンバーターが世界的に大い
に要求されている。
Chapman等の米国特許番号4,279,782に
は、改善された方法が開示されており、その中で触媒コ
ンバーターにおいて使用するための触媒支持部材の形成
方法が示されている。該触媒コンバーターには、厚さが
約0.051 mm (0.0021nches)であ
るステンレス鋼フォイルが備えられており、排気ガスに
曝される場合に優れた耐高温酸化性を示す。更に貴金属
触媒を支持するために、アルミニウム酸化物のとげ状の
粘着性のホイスカの厚い層が成長するように改良されて
いる。
Chapman等の特許に開示されている鋼フォイルは
、ステンレス鋼の回転するビレットからエンドレススト
リップとしてフォイルを皮むき(peeling )す
ることによって製造される。該ステンレス鋼は、15〜
25%のクロム、3〜6%のアルミニウム、随意に最大
1%までの希土類金属を含み、残余は実質的に鉄である
。Chapman等のホイスカ成長鋼は比較的高価なり
ロムを多量に用いなければならず、それによって触媒支
持構造のコストを多少増大する。クロム含有ステンレス
鋼フォイルは、形成された状態においては限定された成
形可能性を有し、且つ触媒支持構造にする前に焼鈍する
必要がある。
従来は、アルミニウム表面被覆を有する低コストの高温
耐性の鋼が商業上用られている。Sm1th等の米国特
許番号3,214,820号には、保護金属でメッキし
た被覆された鋼ストリップを冷間圧延して鋼フォイルを
製造する方法が開示されている。然しながら、溶融メッ
キ被覆鋼から製造された鋼フォイルは、実際には、被覆
された金属が、網地と金属表面被覆の間の表面下の金属
間層を形成しない。熔融亜鉛及びスズメッキ被覆した鋼
が形成されるが、熔融アルミニウムメッキ被覆ストリッ
プを冷間圧延することによって、粘着性の一様なアルミ
ニウム被覆鋼を形成するのは不可能であった。何故なら
ば、硬質の脆性を有する鉄−アルミニウム金属間層が、
シ        鋼ストリップが溶融メソ箪被覆浴の
中に浸漬される時に、浴がケイ素のような添加金属を含
有するような時に合え本来形成されてしまうからである
。Sm1th等は、フォイル厚が、約70%より厚さが
減少する必要がある場合に、熔融アルミニウムメッキ被
覆鋼ストリップが冷間圧延されると、硬質の脆性を有す
る金属間層によって、鋼フォイル上に一様で滑らかなア
ルミニう広表面が形成されるのが妨げるられることか判
明したことを教示している。更に、熔融アルミニウムメ
ッキ被覆された鋼ストリップが、その本来の厚さの約5
0%より減少される時に、被覆が鋼から容易に剥離して
しまうことが判明している(Whitfieldの米国
特許番号2,170.361参照)。
本発明の目的は、経済的に冷間圧延減少された溶融アル
ミニウムメッキ被覆低合金鋼フォイルを製造する方法を
提供することであり、該低合金鋼フォイルは、焼鈍する
ことなく室温において成形可能であり且つ最大約115
0℃(2100゜F)の高温における破壊に対して耐性
を有するものである。
更に本発明の目的は、一様な滑らかな冷間圧延された溶
融アルミニウムメッキ被覆鋼フォイルをもたらすことで
あり、該鋼フォイルは、アルミニウム被覆を損傷・悪化
することなく室温で成形可能である。
更に本発明の別の目的は、冷間圧延された溶融アルミニ
ウムメッキ被覆鋼フォイルをもたらすことであり、該鋼
フォイルは、約899℃(1650°F)と1000℃
(1832°F)の間の温度において自動車の排気ガス
に曝される時に、酸化及び腐食に対してすぐれた耐性を
有するものである。
また本発明の目的は、経済的な方法で冷間圧延減少され
た熔融アルミニウムメッキ被覆低合金安定化された鋼フ
ォイルをもたらすことであり、該鋼フォイルは、アルミ
ニウム酸化物のとげ状のホイスカの粘着性の薄い表面被
覆が成長するように改良されている。
更に本発明の別の目的は、冷間圧延された溶融アルミニ
ウムメ・ツキ被覆鋼フォイルをもたらすことであり、該
鋼フォイルは、自動車の排気ガスの雰囲気中で高温に加
熱される時に、酸化及び腐食に対する耐性を有し、且つ
アルミニウム酸化物のとげ状のホイスカの薄い表面被覆
が成長するように改良されている。
又本発明の他の目的は、その分野に熟達した当業者にと
って以下の添付図面の簡単な説明を参照すれば明白とな
るであろう。
第1図は倍率500×の顕微鏡写真であり、厚さが約0
.051mm  (0.002in)の溶融アルミニウ
ム被覆された冷間圧延された鋼フォイルの断面をナイタ
ール腐食したものである。該鋼フォイルは、厚さが約0
.51mm (0.020in )の熔融アルミニウム
メッキ被覆低チタン含有合金安定化低炭素鋼ストリップ
を冷間圧延することによって、及び約90%ゼンジミア
冷間圧延ミルで厚さを減少することによって、両側に厚
さ約5,1 μm (0.0002in)のアルミニウ
ム被覆が形成されている。
第2図は、倍率10.000 xの顕微鏡写真であり、
第1図の熔融アルミニウムメ′ツキ被覆された鋼フォイ
ルの表面に形成された、アルミニウム酸化物のとげ状の
ホイスカの薄い成長がみられる。
出願人は、公知のライン内の連続的溶融アルミニウムメ
ッキ被覆装置を用いることによって、本発明の前述の目
的の一つ或いはそれ以上をを達成するようにするように
、溶融アルミニウムメッキ被覆された鋼フォイルを製造
することができることを理解した。
即ち、該装置によって、厚さが約0.25mmと約0.
76mm (0.010in と0.030in )の
間である低チタン合金安定化低炭素鋼ストリップ上に、
約25.4μmと約76μm  (0.001と0.0
03in )の間の厚さを有し、約6と12wt、パー
セント(重量%)のアルミニウムを有する溶融アルミニ
ウムメッキ被覆を施すことができ、更に該熔融アルミニ
ウムメッキ被覆した低チタン合金鋼ストリップを冷間圧
延することによって、焼鈍することなくアルミニウム被
覆した鋼ストリップの厚さj          にお
いて約85〜95%減少tき、且つ厚さが好ましくは約
0.038mm と0.089mm  (0.0O15
inと0.0035in)の間のアルミニウム被覆した
鋼フォイルをもたらすことができるものである。
室温で成形可能で、高温で優れた耐性を有する低コスト
のアルミニウム被覆された鋼フォイル、即ち、モノリス
状触媒コンバーターの触媒被覆を支持するのに適したホ
イスカ成長性を有し、且つ酸化に対して耐性が要求され
るその他の工業的な使用に適した該フォイルをもたらす
ためには、安定化低炭素鋼及び好ましくは低チタン合金
安定化低炭素鋼から製造されることが必要であることが
判明した。低チタン合金鋼は、例えばアルミニウムキル
ド鋼のような、遊離酸素を除去したキルド鋼であること
が好ましい。
低チタン合金鋼の炭素含有量は、一般に約0.02重量
%と0.10重量%の炭素であるが、0.02重量%未
満の炭素を有する真空脱ガス鋼も使用可能である。低チ
タン低炭素鋼は、鋼中の全ての炭素、酸素、及び窒素と
結合するのに充分なチタンを有し、更に好ましくは少な
くとも約0.02重量%の結合していない極小量のチタ
ンが存在するのに充分なチタンを含有しなければならな
い。
鋼中のチタン含有量は、常に約1.0重量%未満であり
、一般的には約0.6重量%を超過しないものである。
アルミニウム被覆された鋼の耐高温酸化性を改善するの
に加えられた安定化鋼中のチタンはまた、チタン炭化物
によって鋼の高温強度を増加させ、且つ熔融アルミニウ
ムメッキ被覆された鋼ストリップ及びフォイルの冷間圧
延及び室温延性を受は持つ。
本発明に従った熔融アルミニウムメッキ被覆された鋼フ
ォイルを形成するのに適した、典型的な低チタン合金安
定化低炭素鋼は、重量で下記の構成を有するものである
即ち、炭素0.04%、チタン0.50%、マンガン0
.20〜0.50%、硫黄0.012%、リン0.01
0%、ケイ素0.05%、アルミニウム0.020〜0
.090%、及び残余は実質的には鉄及び付随の不純物
である。
熔融アルミニウムメッキ被覆した低チタン合金安定化鋼
ストリップを冷間圧延することによって、低コストのア
ルミニウム被覆された鋼フォイルを形成する際には、鋼
ストリップの厚さ及びそれに被覆されたアルミニウム被
覆の厚さは重要であり、且つ双方とも注意して制御され
なければならない。従って、型造型の連続アルミニウム
被覆装置のライン内で、鋼ストリップに溶融アルミニウ
ムメッキ被覆を施すためには、鋼ストリップが連続溶融
被覆装置を介して搬送される時の応力にに耐え得るに充
分な厚さを備えることが重要である。然しなから、その
ような厚さにすれば、溶融アルミニウムメッキ被覆した
鋼ストリップの厚さの約90%の減少によっても、被覆
されたストリップを、実質的に約0゜038mm以下或
いは約0.089mm以上(0.0015mm及び0.
0035mm)の鋼フォイル寸法にまで減少することは
不可能である。
更に、ゼンジミア型熔融メッキ被覆ラインで熔融アルミ
ニウムメッキ被覆された鋼ストリップの厚さの重要な限
界値は下記の如くである。
即ち、鋼ストリップの温度が、表面清掃の後に、鋼スト
リップが浴に浸漬される前に、熔融アルミニウムメッキ
被覆浴の温度に調整され、鋼ストリップが熔融アルミニ
ウムメッキ被覆を形成するに充分なライン速度で移動さ
れて、アルミニウム被覆された鋼フォイルが広範囲の高
温酸化耐性を有するのに必要な被覆厚を有するのに必要
な厚さ限界値である。
約0.25mm (0.010in )  と0.76
mm (0.030in )の間の厚さを有する鋼スト
リップが、前述の要求に合致していることが判明し、且
つ例えばゼンジミア型連続熔融メッキ被覆ラインのよう
な連続ライン内溶融アルミニウムメッキ被覆装置におけ
る溶融アルミニウムメッキ被覆に適することが判明した
。該ゼンジミア型連続熔融メッキ被覆ラインは、毎分約
280フイートのライン速度で鋼ストリップを移動し、
その後冷間圧延減少させて厚さで約85〜95%減少し
て、厚さが約0.038mm  (0.0015in)
と約0.089mm  (0.0035J      
    ’”)の間であるアルミ°つ”被覆さ0″′鋼
フ′イルをもたらすものである。溶融アルミニウム被覆
された鋼ストリップは、例えばゼンジミア冷間圧延ミル
のような、冷間圧延ミルを介して一つ或いはそれ以上の
行程で冷間圧延される。
アルミニウム被覆されたフォイルが広範囲の使用、例え
ば触媒コンバーター中のの使用のために優れた耐高温酸
化性を示すためには、鋼ストリツプ上に施された溶融ア
ルミニウムメッキ被覆が、仕上げ加工されたフォイル製
品において、被覆されたフォイルの重量で約6%アルミ
ニウム、好ましくは約6〜12重量%アルミニウムを有
するに充分な濃度でなければならない。
鋼ストリップ及び溶融アルミニウムメッキ被覆が、被覆
された鋼ストリップが厚さで約90%の減少となるよう
に冷間圧延される時の割合と実質的に同し割合で減少さ
れるので、約0.25mm (0.0IOin )と約
0.76mm (0.030in )の間の溶融メッキ
被覆前の厚さを有する鋼ストリップは、約6重量%アル
ミニウムの最少値を有する鋼ストリップをもたらすため
に、その両側に厚さが少なくとも25.4μm  (0
.001in ) 、好ましくは約51.crm  (
0.002in )の厚さを有する熔融アルミニウムメ
ッキ被覆を施されなければならない。
例えば、厚さが約0.51mm (0.020in )
である溶融アルミニウムメッキ被覆された鋼ストリップ
の厚さで約90%の冷間圧延減少された後に、フォイル
の各側の冷間圧延されたアルミニウム被覆は、厚さが約
5,1 μm  (0.0002in)でアルミニウム
濃度がアルミニウム被覆された鋼フォイルの重量で約6
重量%である(第1図参照)。
鋼ストリップに施された熔融アルミニウムメッキ被覆は
、好ましくはType Iアルミニウム被覆であり、該
Type Iアルミニウム被覆は約5〜12重量%のケ
イ素を含有するアルミニウムを含有し、その中でケイ素
によって不利な厚い表面下の鉄−アルミニウム系金属間
層が形成されるのが阻止される。鋼ストリップを鋼フォ
イル寸法まで減少するのに必要な激しい冷間圧延減少の
ために、金属間層が小さい断片に分断されて、均一にア
ルミニウム被覆間に分散される。好ましくないが、安定
化鋼ストリップにType U熔融アルミニウムメッキ
被覆を施すことも可能である。
本発明によるアルミニウム被覆された鋼フォイルを形成
する実施例として、低チタン合金安定化低炭素アルミニ
ウムキルド鋼が、厚さが約0゜43mm (0.017
in )である鋼ストリップとして形成される。安定化
低炭素アルミニウムキルド鋼は下記の概略組成を有する
ものである。
重量X 炭素          0.04 マンガン         0.25 リン           0.009硫黄     
      0.012ケイ素         0.
06 モリブデン        0.005アルミニウム 
      0.060チタン          0
.50 Cu+ N++ Sn+ Crの総残留量 0.20鉄
           残量 清掃後の安定化鋼ストリップは、ゼンジミ〕型連続被覆
ラインでライン速度を毎分280フイートに保って、6
94℃の温度を有する溶融TypeIアルミニウムメッ
キ被覆浴中に浸漬され、両側に厚さが約38μm  (
0.0015mm)である熔融ナルミニウムメノキ被覆
が施される。熔融アルミニウムメッキ被覆された鋼スト
リップは、ゼンジミア型冷間圧延ミルによって、四つの
行程で約0.051mm  (0.002in )の鋼
フォイル厚さまで冷間圧延される。即ち、第一段階で4
366%、第二段階で45.5%、第三段階で45.0
%、第四段階で39.4%、中間に焼鈍を行うことなく
厚さで合計約90%の減少になるまで冷間圧延されるの
である。鋼フォイルの金属組織学的な試験によって、両
側に均一なアルミニウム表面被覆が示されており、おお
よそ4.6〜5.1 、um  (0.000184〜
0.0002in)の完全に破壊され、アルミニウム被
覆間に不均一に再分散された金属間表面下の鉄−アルミ
ニウム系化合物層がみられる(第1図参照)。理論上、
約6%アルミニウムを含有する鉄−アルミニウム系拡散
合金を形成するためには、高温に加熱される時に鋼フォ
イルの断面間に充分拡散されれば、被覆中のアルミニウ
ムで充分である。拡散後の溶融アルミニウム酸、ツキ被
覆されたフォイルの容量化学分析の結果、6.4重量%
のアルミニウム、o、s 重1%のケイ素、及び0.4
0重量%のチタンが検出された。
空気中で、1149°c (2100’F )で96時
間加熱される時に、アルミニウム被覆された綱フォイル
は、重量増加が1trg/cnlに過ぎず、1000°
C(1832°F)で優れた耐高温酸化性を有し、且つ
室温において、180  °I −7曲げが付与される
時に表面被覆は破壊されない。
冷間圧延されたアルミニウム被ff 8Mフォイルは、
高温にまで加熱される機械を保護するために、「321
ステンレス鋼」フォイルの代わりとして使用に通し、保
護非酸化雰囲気中において機械を包む必要性を取り除く
。溶融アルミニウムメッキ被覆された鋼フォイルはまた
、機械のための保護被覆を形成するために要求される強
度と室温における成形可能性を有し、最大約lI49℃
(2100°F)までの熱処理温度にも耐えることが可
能である。フォイルのアルミニウム被覆は、「ゲッター
(getter)Jとして働き、被覆内から酸素を取り
除き、熱処理サイクルの際の機械の表面の不利な酸化及
び脱炭を防止する。
アルミニウム被覆された鋼フォイルが、触媒コンバータ
ーの触媒の支持構造として使用される時には、鋼フォイ
ルは巻き付ける時に長手方向にしわをつけてガスの通り
路を確保し、900”C(1652°F)で−分間から
四分間、乾燥した二酸化炭素雰囲気中で予熱することに
よってホイスカが成長するために予め制御され、その後
とげ状のホイスカ表面被覆を成長させるために空気中で
925℃(1700°F)で8時間加熱される。水成ア
ルミナゲル貴金属触媒(aqueous alumin
a gel−noble metal catalys
t)中に分散されたTアルミニウム酸化物粉末の被覆は
、米国特許番号4,279.782に開示されたフォイ
ルのとげ状のホイスカ被覆された表面に適用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は倍率500×の顕微鏡写真であり、厚さが約0
.051mm  (0.002in)の熔融アルミニウ
ム被覆された冷間圧延された鋼フォイルの断面をナイタ
ール腐食したものである、第2図は、第1図の溶融アル
ミニウムメッキ被覆された鋼フォイルの表面に形成され
た、アルミニウム酸化物のとげ状のホイスカの薄い成長
がみられる倍率10.000 xの顕微鏡写真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)、冷間圧延されたアルミニウム被覆鋼フォイルで
    あり、熔融アルミニウムメッキ被覆された低チタン合金
    安定化低炭素鋼シートから形成され、厚さが実質的に約
    0.038高飛(0.0015in)以下ではなく、最
    大約0.089高mm(0.0035in)であり、該
    鋼シートは厚さが約0.025高飛(0.0010in
    )と約0.076mm(0.0030in)の間であり
    、その両表面には厚さが約3.7μm(0.00015
    in)と約7.6μm(0.0003in)の間のアル
    ミニウム被覆を有し、該被覆中のアルミニウムが前述の
    フォイルの重量で約6重量%から12重量%のアルミニ
    ウムであり、前述の冷間圧延されたアルミニウム被覆さ
    れた鋼フォイルが前述のシートの溶融メッキ被覆の際に
    形成された金属の鉄−アルミニウム系金属間化合物を有
    し、該金属間化合物は冷間圧延されたアルミニウム被覆
    間に小さい断片に分断されて均一に分配されており、前
    述のフォイルは焼鈍することなく室温で成形可能であり
    、最大約1149℃(2100°F)の温度で酸化に対
    する耐性を有し、その表面にアルミニウム酸化物のとげ
    状のホイスカの厚い表面被覆が成長するように改良され
    ていることを特徴とする。 (2)、前述の安定化低炭素鋼が、該鋼中で全ての炭素
    、酸素、及び窒素が化学的にチタンと結合しており、該
    鋼中には少なくとも約0.02重量%を超える結合して
    いないチタンを有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の冷間圧延されたアルミニウム被覆鋼フォ
    イル。 (3)、前述の安定化低炭素鋼が、0.10重量%未満
    の炭素を含有し、少なくとも約0.40重量%で1.0
    重量%未満のチタンを含有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の冷間圧延されたアルミニウム被
    覆鋼フォイル。 (4)、前述の安定化低炭素鋼が、約0.04重量%の
    炭素を含有し、約0.50%のチタンを含有することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の冷間圧延され
    たアルミニウム被覆鋼フォイル。 (5)、前述の安定化低炭素鋼が、低チタン合金アルミ
    ニウムキルド鋼であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の冷間圧延されたアルミニウム被覆鋼フォ
    イル。 (6)、前述の冷間圧延された溶融アルミニウムメッキ
    被覆が、アルミニウムと5〜12重量%のケイ素から成
    る合金であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の冷間圧延されたアルミニウム被覆鋼フォイル。 (7)、自動車の排気ガスを処理するための触媒コンバ
    ーターにおいて使用される貴金属触媒を含有する被覆の
    ための支持部材であり、該支持部材は、厚さが約0.0
    51mm(0.002in)の室温で成形可能な冷間圧
    延された溶融アルミニウムメッキ被覆低チタン合金安定
    化低炭素鋼フォイルから成り、且つその表面にアルミニ
    ウム酸化物のとげ状のホイスカの成長を有することを特
    徴とする。 (8)、機械の被覆であり、厚さが実質的に約0.03
    8mm(0.0015in)以下ではなく、最大約0.
    089mm(0.035in)である室温で成形可能な
    冷間圧延された溶融アルミニウムメッキ被覆低チタン合
    金安定化低炭素鋼フォイルから成り、該フォイルがフォ
    イルの重量で約6%と12%の間のアルミニウムの表面
    濃度を有することを特徴とする。 (9)、室温で成形可能な溶融アルミニウムメッキ被覆
    鋼フォイルを形成するための方法であり、(1)、厚さ
    が約0.25mmと約0.76mm(0.010inと
    0.030in)の間である低チタン合金安定化低炭素
    鋼のストリップを形成し、 (2)、前述の鋼ストリップに、前述のフォイルの重量
    で約6重量%と12重量%の間の アルミニウムをもたらすのに充分な、厚 さが約25μmと約89μm(0.001と0.003
    in)の間である溶融アルミニウムメッキ被 覆を施して、 (3)、冷間圧延することにより、厚さが実質的に約0
    .038mm以下ではなく最大約0.089mm(0.
    0015inと0.0035in)であるアルミニウム
    被覆した鋼フォイルを形成し、そ れにより溶融アルミニウムメッキ被覆ス トリップの厚さを約85〜95%減少する、ことから成
    ることを特徴とする。
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