JPS6244564A - 片面溶融アルミニウムめつき鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は化学プラント用部材や自動車用部材など内面と
外面とが異なった環境にさらされる用途に適したＣｒ含
有鋼の片面溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法に関
する。

（従来技術） 近年鋼板は耐食用途の拡大に伴い、内面と外面とが異な
る環境にさらされる部材に使用されるようになってきた
。例えば自動車７７ラーは鋼板で製作されているが、北
米などでは冬季道路の凍結防止に岩塩を散布するため、
外面は塩害腐食性の環境にさらされるのに対して、内面
は結露水の生成、濃縮によりＰＨが３〜８の範囲で変動
する腐食環境にさらされる。

このため自動車用７７ラーに使用する鋼板としては、内
外面の環境に対して耐食性を有するものや内外面の環境
に対応して表裏の耐食性の性質が異なるものを使用する
必要があるのであるが、このような鋼板は従来技術的に
製造困難であったり、価格的に高くなったりするため、
自動車用７７う−に使用されていなかった。そこで普通
鋼鋼板の両面溶融アルミニウムめっき鋼板や７エライト
系ステンレス鋼板が使用されていたが、前者は塩害腐食
環境で優れた耐食性を示すものの、アルミニウムは両性
金属であため、酸性もしくはアルカリ性腐食環境に対し
ては劣るものであった。このため溶融アルミニウムめっ
き鋼板製７７ラーは結露水により内面のめっき層が溶出
し、内面より腐食が進行してしまうものであった。これ
に対して後者は前者とは逆に酸性もしくはアルカリ性腐
食環境に対しては優れた耐食性を有するが、塩素イオン
を多量に含んだ塩害腐食環境においては孔食が者しく発
生してしまうため、７エライト系ステンレス鋼板製７７
ラーの場合は外面から先に腐食されてしまうものであっ
た。

このように溶融アルミニウムめっき鋼板と７エライト系
ステンレス鋼板とは全く逆の耐食性を示すため、Ｃｒ含
有鋼板の片面に溶融アルミニウムめっきを施した片面溶
融アルミニウムめっき鋼板を使用すれば、自動車用７７
ラーの耐食性を高めることができる。

ところで母材鋼板のａ類に関係なく、片面溶融めっき鋼
板を製造する方法としては、一般に（１）めっき前にめ
っき阻止剤を塗布する方法、（２）片面のみを溶融金属
浴に接触させるメニスカス方法、（３）一旦両面に溶融
めっきを施した後片面のめっき層を研削除去する方法な
どが従来上り知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら（１）および（２）の方法はいずれも現行
の連続溶融めっきラインを改造しなければならず、かつ
製造にも高度の技術を必要とするものであった。また（
３）の方法にしても、除去する面のめっき金属が無駄に
なってしまううえ、研削も容易でないため、コスト的に
高くなるものであった。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明者らは現行の溶融めっきラインを改造する
ことなく、安価にＣｒ含有鋼板を母材とする片面溶融ア
ルミニウムめっき鋼板を製造できる方法を開発すべく、
種々検討していたところ、Ｃ「含有鋼板の溶融めっき性
に関して、焼鈍を施すと、鋼中のＣ「が鋼板表層に拡散
濃化して、めっき濡れ性を阻害し、めっきできなくなる
ということを知見したのである。本発明はかかる知見に
もとすき、Ｃｒ含有鋼板の片面に焼鈍曲予め溶融アルミ
ニウムめっき性の優れた金属をプレめっきしておいて、
焼鈍の際そのプレめっき面側の母材表層にＣｒが拡散濃
化するのを阻止し、溶融アルミニウムめっきの際プレめ
っき面にはめっきが施され、プレめっきしてない非プレ
めっき面にはめっきが施されないようＩミしたのである
。すなわち本発明はＣｒを３．０〜２５　Ｗｔ％含有す
るＣｒ含有鋼板またはＣ「を３．０〜２５　Ｗｔ％、Ｔ
ｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｖの１種または２種以上を（Ｃ
＋Ｎ　）含有量の原子当量以上含有するＣｒ含有鋼板の
片面のみにＮｉ％Ｃｏ％Ｆｅのいずれが１種のプレめっ
きを０．３９／ｌ１１２以上施した後、焼鈍し、しかる
後にＳｉ　４．５〜１３１１Ｗｔ％、残部へ１および不
可避的不純物より成るめっき浴に浸漬して、溶融めっき
することを特徴としている。

本発明において、母材Ｃｒ含有鋼板のＣｒを３．０〜２
５１＋ｌｔ％にしたのは、Ｃｒが０．３１４ｔ％未満で
あると、非プレめっき面側へＣｒが十分濃化されないた
め、アルミニウムがめっきされたり、ピックアップされ
てきたりしてしまうからであり、逆に２５Ｗｔ％を越え
ると、酸性もしくはアルカリ性腐食環境に対する耐食性
は着しく良好になるものの、母材が高価になってしまう
からである。

またＣｒ　３．０〜２５　ｊｌｔ％の他にＴｉ、　Ｚｒ
、Ｎｂ、　Ｖの１種または２種以上を（Ｃ＋Ｎ　）含有
量の原子当量以上含有させるようにしたのは、ＣがＣｒ
炭化物となって析出すると、粒界腐食や孔食感受性を高
めまた鋼中にめっき金属の＾１と親和力の大きい固溶Ｎ
が存在すると、高温環境で使用される場合（例えば６０
０℃以上の高温雰囲気になる自動車用コンバーターなど
）、めっき層と鋼素地との界面に＾ＩＮが形成され、そ
の界面よりめっき層が剥離して、耐食性、耐高温酸化性
を著しく低下させるので、Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂまたは
■を添加することにより固溶ＣやＮを固定しておく必要
があるからである。

このためこれらの元素は（Ｃ＋Ｎ　）含有量の原子当量
以上含有させておく必要がある。

焼鈍の際にアルミニウムめっき面へのＣｒ濃化を阻止し
て、めっき性を高めるプレめっきとしては、Ｎ１、Ｃｏ
、　Ｆｅのいずれか１種を行うのであるが、他の金属で
あると、者しく高価になったり、めっき密着性が得られ
なかったりする。例えばＣｕをプレめっきした場合、活
性化が困難なため、アルミニウムめっきの密着性は劣り
、自動車用７７ラーなどのように加工の厳しい用途には
使用できない。

このプレめっきの付着量は０．３ｇ／ｍ２未満であると
、アルミニウムめっき時に点状の不めっきが発生してし
まうので、０．３９７＋＋＋２以上施す必要がある。

溶融アルミニウムめっきを施す際のアルミニウムにＳｉ
を４．５〜１３１’ｌｔ％添加するのは、溶融アルミニ
ウムめっきの際にめっき層の合金層成長を抑制して、め
、）き層の加工性が劣化しないようにするとともに、自
動車用７７ラーとして高温にさらされても合ｌｋ層が成
長しないようにするためである。

なお焼鈍には特別な条件を必要とせず、例えば従来７エ
ライト系ステンレス鋼に対して行なわれている仕上焼鈍
またはそれに準する条件でよい。

また焼鈍は連続溶融アルミニウムめっきラインがライン
内焼鈍型のものであれば、ライン内で施してもよい。

次に実施例により本発明を説明する。

（実施例） 実施例１ 次の要領で溶融アルミニウムめっき鋼板を製造して、母
材のＣｒ含有量による焼鈍後の＾１めっき性を評価した
。

（１）めっき母材 Ｃｒを０〜１９．６１４ｔ％の範囲で種々変化し、Ｃｒ
以外の化学成分（いずれもｎｔ％）が下記の範囲にある
板厚０．６＋ｍの未焼鈍鋼板を使用した。

ＣＯ，０４８〜０．０５８％　　　Ｓｉ　０．０２５〜
０．６５％Ｍｎ　Ｏ，２５〜０．３８％　　　　Ｐ　０
．０１５〜０．０２２％ｓ　　ｏ、ｏｏｓ〜０．０１５
％　　　Ｔｉ　Ｏ，２０〜０．４５％Ｎ　　００００８
５〜０．０１５５％ 残部　Ｆｅおよび不可避的不純物 （２）焼鈍および溶融アルミニウムめっき前記母材を常
法に従って脱脂、酸洗した後、８５０°Ｃの７５％Ｎ　
２−　Ｎ　２雰囲気中で４５秒焼鈍した後、同雰囲気下
にある６６０“Ｃのへｌ−９，５％Ｓｉ俗に浸漬してめ
っきした。

（３）＾１めっき性の評価 １ｄ１１２当たりの不めっき発生個数を数え、次の基へ
（でｐド価した。

○　不めっきの発生なし Δ　直径５＋ａｍ未満の不めっきが５〜５０個発生個発
生径５ｍ＋ｎ以上の不めっきが５０個以上発生第１表は
母材のＣｒ含有量とΔ１めっき性との関係を示したもの
であるが、母材後Ｃｒ含有量が０，５Ｗｔ％までである
と、めっき層には不めっきが全く発生しない。しかし０
．５Ｗｔ％を越えると、不めっきが発生しやすくなり、
３．０Ｗｔ％を越えると、発生が著しくなって、アルミ
ニウムがほとんど付着しない。

第１表 実施例２ 次のプレめっき工程を含む方法で溶融アルミニウムめっ
き鋼板を製造して、母材のプレめっき後の＾１めっき性
を評価した。

（１）めっき母材 化学成分がＣ：０．０５２％、Ｓｉ：０．０２５％、Ｍ
ｎ：０．３０％、Ｐ　：０．０２３％、Ｓ　：０．００
９％、Ｃｒ：４．５％、Ｔｉ：０．２５％、Ｎ　：０．
００８０％（いずれも１１ＩＬ％）、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物よりなる板厚０．８ａ＋ｍの未焼鈍鋼板を
使用した。

（２）プレめっき 前記母材を常法に従って脱脂、酸洗した後、塩化ニッケ
ル浴、塩化コバルト浴および塩化第１鉄浴に浸漬して、
電気めっき法によりそれぞれ旧、ＣｏまたはＦｅのプレ
めっきを施した。なおめっきの際通電時間を種々変えて
、めっき付着量が０．１２〜４．９８９７論２となるよ
うにした。

（３）焼鈍および溶融アルミニウムめっきプレめっきし
た母材を８２０℃の５０％Ｈ２−Ｎ２雰囲気中で６０秒
焼鈍した後、同雰囲気下にある６７０℃の＾ｌ−１０，
５％Ｓｉ浴に２秒浸漬してめっきした。

（３）＾１めっき性の評価 実施例１と同様に評価した。

＃Ｓ２表はプレめっきの種類および付着量と＾１めっき
性との関係を示したものであるが、プレめっきの付着量
を０．３ｇ／ｍ２以上にすると、プレめっき金属の種類
に関係なく、焼鈍により母材表層へのＣｒ鉱散浪化が阻
止され、不めっきは全く発生しなくなる。

第　２　表 実施例３゜ 実施例２と同様にプレめっき工程を含む方法で溶融アル
ミニウムめっき鋼板を製造して、母材のプレめっき後の
＾Ｉめっき性を評価した。

（１）めっき母材 化学成分がＣ：０．０５８％、Ｓｉ：０，３５％、Ｍｎ
：０，３６％、Ｐ　：０，０１８％、Ｓ　：０．０１２
％、Ｃｒ：１７．２％、Ｔｉ：０．３２％、Ｎ　：０．
０１２０％（いずれもｌ＋ｌｔ％）、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物より成す、Ｃｒ含有量が実施例２より高い
板厚０．８１１１１６の未焼鈍鋼板を使用した。

（２）プレめっき 実施例２と同条件で施した。

（３）焼鈍および溶融アルミニウムめっき溶融めっき浴
として、６８０℃の＾Ｉ−６．５％Ｓｉ裕を用いた以外
実施例２と同条件で施した。

（３）＾１めっき性の評価 実施例１と同様に評価した。

第３表に示すように、母材のＣｒ含有量が高くなっても
、プレめっきの付着量を０．３ｇ／ｍ２以上にすれば、
プレめっト金属の種類に関係なく、不めっきは全く発生
しなくなる。

第３表 実施例４ 母材片面のみにプレめっきを施した後、溶融アルミニウ
ムめっきを施す方法により片面溶融アルミニウムめっき
鋼板を製造した。

（１）めっき母材 Ｃｒ含有量が種々異なる実施例１と同じものを使用した
。

（２）プレめっき 実施例２同様にして、脱脂、酸洗した後、塩化ニッケル
浴に浸漬して、電気めっき法により通電時開を種々変化
させ、Ｎｉプレめっきを施した。なおめっき付着量は０
．１８〜１．１２９／＋２となるようにした。

（３）焼鈍および溶融アルミニウムめっきＮｉのプレめ
っきを施した母材を８００℃の５０％Ｈ、−Ｎ　２雰囲
気中で６０秒焼鈍した後、同雰囲気下にある６６０°Ｃ
のΔｌ−９，５％Ｓｉ浴に２秒浸漬してめっきした。

（３）＾Ｉめっき性の評価 プレめっき面、非プレめっき面について評価し、評価基
準は実施例１によった。

第４表はに示すように、母材のＣｒ含有量が３．０ＭＬ
％以上、Ｎｉプレめっきの付着量が０．３ｇ／ｍｍ２以
上であると、片面溶融アルミニウムめっき鋼板が得られ
る。

第　４　表 実施例５ 実施例４と同様にして、片面溶融アルミニウムめっき鋼
板を製造した。

（１）めっき母材 Ｃｒと、Ｔｉ、　Ｚｒ、　ＮｂまたはＶの１８または２
種を第５表のように含有し、他の化学成分がＣ：０．０
４８−０．０５０％、Ｓｉ：０，２５−０．３０％、Ｍ
ｎ：０，２５−０．２８％、Ｐ　：０．０１５〜０．０
１７％、Ｓ　：０．００８〜０．０１０％、Ｎ：０．０
０８５−０．００９０％（いずれもれ％）で、残ＷＳＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなるＣｒ含有鋼板（板厚０
．８ｍｍの未焼鈍材）を使用した。

第　５　表　　　　（訂％） （２）プレめっき 実施例４同様にして、母材を脱脂、酸洗した後、塩化ニ
ッケル浴に浸漬して、片面のみに電気めっき法により０
．５９’／＋２旧プレめっきを施した。

（３）焼鈍および溶融アルミニウムめっきＮｉのプレめ
っきを施した母材を８５０℃の７５％Ｈ２−Ｎ２雰囲気
中で６０秒焼鈍した後、同雰囲気下にある６８０℃の＾
ｌ−８，０％Ｓｉ浴に２秒浸漬してめっきし、片面のめ
っき付Ｎ量が８０９７ｎ２である片面溶融アルミニウム
めっき鋼板を製造した。

（３）腐食試験および剥離試験 以上のようにして製造した片面溶融アルミニウムめっき
鋼板とＪＩＳ　１種の溶融アルミニウムめっき鋼板（板
厚０．８ＩＩＩＩ１１、付Ｎ量片面８０９／印２）およ
び５ＵＳ４３０ステンレス鋼板を塩害腐食試験、７７ラ
一湿食試験および加熱剥離試験を行なった。

なお塩害腐食試験はＪＩＳ　Ｚ　２３７１に基づく塩水
噴霧試験を３時間行なった後、引続いて５０　”Ｃの熱
風乾燥を１時開行なうサイクルを４００サイクル行なっ
て、アルミニウムめっき面の最大侵食深さを測定した。

また７７ラ一湿食試験は自動車７７ラーの内部にＪＩＳ
　２２４８８に基づいて非アルミニウムめっき面が外側
になるように２を曲げ加工したサンプルを取付けて、６
箇月走行し、加工部に生じた侵食の最大深さを測定した
。

さらに加熱剥離試験は７００℃で１００時間加熱した後
、＾ＳＴＭ−Ｄ２７９４に規定されているが一ドナー衝
撃試験で合金層の剥離有無を調査した。

第６表 （注１）ＪＩＳＩＦＩＩの溶融アルミニウムめっき鋼板
である。

（注２）腐食が母材を貫通。

第６表に示すように、本発明の片面溶融アルミニウムめ
っき鋼板のアルミニウムめっき面は塩害腐食試験で従来
７７ラーに使用されていたＪＩＳ　１種の溶融アルミニ
ウムめっき鋼板やＳυ５４３０より優れた耐食性を発揮
する。また非アルミニウムめっき面は、７７ラ一湿食試
験で母材のＣｒ含有量が少ナイ場合、５ＵＳ４３０．Ｊ
、　’）　Ｉｔ　食性；６’　劣ルｆｒｔ、ＪＩＳ１＋
１の溶融アルミニウムめっき鋼板より優れており、かつ
母材のＣｒ含有量を１０％以上にすれば、５Ｕｓ４３０
とほぼ同等になる。さらに鋼中の（Ｃ＋　Ｎ　）の原子
当量以上Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｖの１８または２ｆ
ｆｆ１以上を含有するものはそれらを含有しないものよ
りめっき層の耐加熱剥離性が優れている。

（効果） 以上のごとく本発明の製造方法はＣｒ含有鋼板に旧、Ｃ
ｏまたはＦｅのプレめっきを施した後、焼鈍し、しかる
後に溶融アルミニウムめっきを施すのであるが、焼鈍、
溶融アルミニウムめっきは従来の一般的な溶融アルミニ
ウムめっきラインであるライン内焼鈍型ラインで連続的
に施すことができるので、プレめっきだけを特別に施さ
ねばならない。

しかしこのプレめっきは既設の電気めっきラインを使用
すれば、容易であるので、溶融アルミニウムめっきライ
ンを改造する必要がなく、特別の技術も必要としない。

また得られた製品は従来の溶融アルミニウムめっき鋼板
とフェライト系ステンレス鋼板の利点だけを傾１えたも
のであるので、岩塩を散布した道路での自動車用７７２
−の耐久性を従来著しく艮くすることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒを３．０〜２５Ｗｔ％含有するＣｒ含有鋼板
   の片面のみにＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅのいずれか１種のプレめ
   っきを０．３ｇ／ｍ＾２以上施した後、焼鈍し、しかる
   後にＳｉ４．５〜１３Ｗｔ％、残部Ａｌおよび不可避的
   不純物より成るめっき浴に浸漬して、溶融めっきするこ
   とを特徴とする片面溶融アルミニウムめっき鋼板の製造
   方法。
2. （２）Ｃｒを３．０〜２５Ｗｔ％、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、
   Ｖの１種または２種以上を（Ｃ＋Ｎ）含有量の原子当量
   以上含有するＣｒ含有鋼板の片面のみにＮｉ、Ｃｏ、Ｆ
   ｅのいずれか１種のプレめっきを０．３ｇ／ｍ＾２以上
   施した後、焼鈍し、しかる後にＳｉ４．５〜１０Ｗｔ％
   、残部層および不可避的不純物より成るめっき浴に浸漬
   して、溶融めっきすることを特徴とする片面溶融アルミ
   ニウムめっき鋼板の製造方法。