JPH06220612A - 高耐食性Ａｌ−Ｔｉ蒸着めっきステンレス鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塩化物腐食環境下でも優れた耐塩害腐食性を
示し、かつ優れた外観性を保持できる、建材用に特に有
用な高耐食性のステンレス鋼板を提供する。 【構成】 Cr:8重量％以上であるステンレス鋼板表面
に、Ti:1重量％超50重量％以下であるAl─Ti合金皮膜を
0.2 〜20μm の厚さに蒸着めっきした後に、さらにAl皮
膜またはTi: １重量％以下であるAl─Ti合金皮膜を0.00
5 〜0.5 μm の厚さに蒸着めっきする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐塩害腐食性に優れ、
加工後の耐食性にも優れた高耐食Al─Ti蒸着めっきステ
ンレス鋼板、特に建材用ステンレス鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼板は、その優れた耐食性と
美麗な表面色調より建築用材を始めとして幅広く用いら
れている。また、近年は嗜好の多様化、高級化に伴い、
従来Alめっき、あるいはZnめっき鋼板が用いられていた
建材、家電、自動車のような分野においても高級なステ
ンレス鋼板が用いられ始めている。ステンレス鋼板は、
陽極酸化法、エンボス加工などによって意匠性に富んだ
美麗な表面が得られることから、通常は金属光沢を生か
し、そのままで使用されることが多い。

【０００３】しかしながら、ステンレス鋼板の耐食性は
その表面に存在する不働態皮膜によるものであり、不働
態皮膜が不安定となるような腐食環境下、例えば、海岸
に近い地域、工業地帯などにおいて使用すると、ステン
レス鋼といえどもその表面に錆が発生するために外観の
見栄え、すなわち外観性が著しく悪くなることとなる。

【０００４】そのため近年では、ステンレス鋼において
も表面に適宜めっきを施し、耐食性、特に耐塩害腐食性
をさらに向上させることが行われはじめている。最近で
は、めっき皮膜の作製にあたっての制約が少ないPVD
法、CVD 法といった気相蒸着法を用いてステンレス鋼材
表面になんらかの物質を蒸着して金属色調のまま耐食性
の一層の改善を図る試みがなされている。たとえば、イ
オンプレーティング法によってステンレス鋼板表面にT
i、Crなどの金属や、TiN 、TiC などのセラミックスな
どを蒸着することが行われている。

【０００５】このように、ステンレス鋼が腐食される環
境においても安定な材料を蒸着することで、ステンレス
鋼の耐食性を向上させる試みがすでに行われている。し
かしながら、気相蒸着により作製しためっき膜には、通
常、蒸着基板の表面粗さ、蒸着物質の成長方向、真空槽
内の細かな塵等に由来するピンホール欠陥が多数生成す
る。ピンホール部では、地金としてのステンレス鋼が露
出することも多く、たとえ耐食性に優れた物質を蒸着し
たとしても、耐食性の劣る蒸着基板表面がピンホールを
介して露出することになるため、蒸着を行っても耐食性
が改善しないこととなる。

【０００６】また、周知のように、蒸着物質と蒸着基板
の耐食性が大きく異なる場合には、異種金属接触腐食
(ガルバニック腐食) が起こるため、耐食性に優れた金
属、あるいはセラミックスを蒸着した場合には、場合に
よっては、蒸着基板ステンレス鋼材に比べても耐食性が
劣る現象が見られる。

【０００７】一方、このような腐食環境下において安定
な材料をステンレス鋼表面に蒸着するのではなく、むし
ろそのような腐食環境下では優先的にステンレス鋼基板
より溶け出し、母材ステンレス鋼を犠牲防食するAl、Zn
などの、ステンレス鋼よりも電気化学的に卑な金属をめ
っきする試みもなされている。この場合には、めっきス
テンレス鋼の腐食は皮膜の種類、膜厚に応じて一定期間
内の防食が可能である。しかしながら、Al、Znめっき材
のような十分な犠牲防食能を有するめっき皮膜では、そ
の溶出速度が早く防食寿命が短いという問題、ならびに
めっき膜が溶出した後の腐食生成物による外観性の悪化
が問題となる。

【０００８】そこで、蒸着膜の急激な溶出を抑制しめっ
き寿命を長引かせるために、皮膜の合金化が行われるの
が一般的である。たとえばAlめっき材では、Al─Ti、Al
─Cr、Al─Mnなどの合金膜により、皮膜の寿命が著しく
向上する効果が報告されている。この中でもAl─Ti合金
膜は、塩化物腐食環境においてもめっき表面は長期にわ
たり金属光沢を保つことが知られている。しかしなが
ら、これらの合金化皮膜は、Alめっき本来の優れた犠牲
防食作用が失われるため、加工部などの母材ステンレス
鋼が露出する部分での犠牲防食効果が十分ではないとい
う欠点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、塩化
物腐食環境下でも長期間にわたって優れた耐塩害腐食性
を示し、かつ優れた外観性を保持できる高耐食性のステ
ンレス鋼板を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すでに知られているよう
に、ステンレス鋼の耐食性を向上させる目的でAlをめっ
きしてステンレス鋼を犠牲防食する場合には、めっき寿
命並びに腐食環境下での外観性の点から、Alめっきを合
金化しめっき膜の過度の溶出を抑制することが効果的で
ある。しかしながら、Ti、Cr、Mn等と合金化することに
よりAlの持つ犠牲防食作用が弱まるため、めっき鋼板加
工後の皮膜割れ部分や端面部の母材ステンレス鋼が露出
した部分での防食能が不十分である。

【００１１】ここに、本発明者らは、従来技術における
知見もふまえながら種々のめっきを検討した結果、Al─
Ti合金をめっきした上にさらにAl薄膜またはTi含有量の
少ないAl─Ti合金をめっきすることで、Al合金膜の初期
犠牲防食能が増大し、必要最小限の腐食生成物によりス
テンレス鋼母材露出部が保護されるため、ステンレス鋼
にとって過酷な腐食環境である塩化物環境においても、
めっき部分のみでなく加工部のステンレス鋼露出部分も
また防食することが可能であることを見い出した。

【００１２】このとき、最表面のAlめっき層の目付量を
一定量以下にするとめっき皮膜の過度の溶出が抑制され
るため、表面にAl特有の白錆が生成せず、めっきステン
レス鋼表面が光沢を保つため外観性の劣化が生じなくな
る。

【００１３】すなわち、本発明は「鋼中のCr濃度が重量
％で8 ％以上であるステンレス鋼板表面に、Ti含有量が
重量％で１％超50％以下であるAl─Ti合金膜を0.2 〜20
μm 蒸着めっきした後に、さらにAlまたはTi含有量が重
量％で１％以下であるAl─Ti合金を0.005 〜0.5μm 蒸
着めっきしたことを特徴とする、耐塩害腐食性に優れ、
加工後の耐食性にも優れた高耐食Al─Ti蒸着めっきステ
ンレス鋼板」である。

【００１４】

【作用】次に、本発明において、鋼組成、めっき皮膜を
上述のように限定した理由について述べる。なお、本明
細書において％は特にことわりがない限り、重量％であ
る。

【００１５】(1) 鋼中Cr濃度 鋼中のCrはステンレス鋼母材の耐食性を決定する最も重
要な添加元素である。本発明で規定されるめっき層は20
μm 程度の薄めっきであり、めっき皮膜の溶出により母
材を防食する犠牲防食膜であるために、皮膜消失後の耐
食能の観点からも、鋼母材において十分な耐食性を確保
しておく必要がある。この見地からCrは重要な役割を持
つものである。Cr含有量が8.0 ％未満では蒸着を行わな
い一般の鋼材においても耐食性改善効果が発揮されない
ため、その含有量を8.0 ％以上とした。本発明が適用さ
れるステンレス鋼としてはこのようにCr：８％以上であ
れば特に制限されず、例えばフェライト系であってもオ
−ステナイト系であってもよい。Cr以外の成分として
は、次のような組成範囲を例示できる。 Ｃ：≦0.02％、Mn：≦0.6 ％、Si：≦４％、Ni：0.01％
≦、Ｐ：≦0.04％、Ｓ：≦0.003 ％、Cu：0.01〜0.8
％。

【００１６】(2) 下層のAl─Ti合金皮膜 上述のように、ステンレス鋼への犠牲防食めっきではめ
っきの犠牲防食能とめっき材外観性を両立させる必要が
ある。Alに１％超のTiを添加することで、Alめっきの急
激な溶出が防止でき、過酷な腐食環境化においても、表
面は金属光沢を保つようになる。しかしながら、Ti含有
量が50％を超えるとAl─Ti合金皮膜は犠牲防食作用を示
さなくなるばかりでなく、ガルバニック腐食により母材
ステンレス鋼の腐食を促進するようになる。したがっ
て、その合金組成を重量％でTi含有量を１％超50％以下
とした。また、合金層の厚さが0.2 μm 未満では有効な
作用を示さず、一方、20μm を超えると加工時に皮膜割
れが顕在化するのみでなく、加工時に皮膜のパウダリン
グも生じるようになるため、その厚さを0.2 〜20μm と
定めた。

【００１７】(3) 上層のAlめっき皮膜またはTi含有量１
％以下のAl─Ti合金皮膜 最表面のAlめっき皮膜、またはAl─Ti合金皮膜は、Al─
Ti合金の初期犠牲防食能を補うためにめっきする。Ti含
有量が１％を超えると犠牲防食能が低下し効力が減少す
るため、Al─Ti合金のTi含有量を１％以下と定めた。ま
た、めっき膜が0.5 μm を超えると、腐食環境下で白錆
を発生し、表面の外観性が著しく低下する。また0.005
μm より薄いとその効果が見られない。従ってその膜厚
を0.005〜0.5 μm と定めた。

【００１８】なお、Al蒸着めっき層、Al─Ti蒸着めっき
層を作製する場合に、基板─めっき皮膜間、めっき皮膜
─めっき皮膜間の拡散が生じる場合があるが、本発明で
規定する合金組成はそのような拡散を無視した蒸着膜自
体の組成である。拡散によりめっき膜成分が変化して
も、本発明の作用効果にはなんら問題はないが、過度の
拡散を防止する観点からは蒸着時の基板温度が550 ℃以
下であることが望ましい。

【００１９】また、めっき膜中には、原料、作製雰囲気
等に由来する不可避不純物が存在するが、X 線回折法に
より定量出来ない程度であれば本発明の作用効果にはな
んら問題はない。なお、本発明における蒸着めっきは、
例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法等によって
慣用の操作によって行なうことができ、特に制限されな
い。以下において、実施例をもって本発明の作用効果を
より具体的に説明する。

【００２０】

【実施例】表１に示す組成を有する各種ステンレス鋼板
を蒸着基板として用い、有機溶剤にて脱脂洗浄した後、
蒸着を行った。蒸着は前処理としてエッチング処理を行
ってから、電子ビーム法によるイオンプレーティング法
で行い、各種条件でTi含有量、めっき厚さを変えてめっ
きを施した。このようにして得られた蒸着めっき材につ
いて、下記条件にて性能評価を行った。結果をまとめて
表２に示す。

【００２１】耐食性評価 耐食性は、10％NaCl水溶液を用いた塩水噴霧試験により
評価した。塩水噴霧条件は、2000時間、35℃連続噴霧で
ある。n 数は5 にて評価した。判定は25倍のルーペを用
いて外観観察により実施した。表３に判定基準を示す。
また、めっき材を7 mmだけエリクセン押し出し加工した
試料の耐食性についても同様に評価した。なお、表面形
態は塩水噴霧試験後のときの外観観察による。

【００２２】蒸着膜密着性 直径33mmの円筒深絞りにより70mmの深さに深絞りした後
の蒸着めっき材の表面状態を目視により評価した。剥離
なし◎、一部剥離発生○、剥離発生大△、剥離全面発生
×で評価した。

【００２３】表２から、本発明方法で前処理を施した後
にめっきした蒸着ステンレス鋼板はいずれも加工前後の
耐食性ならびにその外観、加工密着性に優れていること
がわかる。また、基板であるステンレス鋼はフェライト
系、オ−ステナイト系のいずれにおいても良好であり、
基板の種類には依存せず、良好であることがわかる。こ
れに対して、基板耐食鋼板のCr濃度、めっき条件が本発
明で規定する範囲からはずれている比較例は加工前後の
耐食性、外観、密着性のいずれかまたはすべてが劣って
いる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明によれば上層、下層
のめっき層の相乗的作用効果によって、塩化物腐食環境
下でも優れた耐塩害腐食性を示し、しかも外観性にも優
れたステンレス鋼板が得られる。特に、本発明にかかる
材料は加工後にも耐食性の劣化は見られず、フェライト
系、オーステナイト系ステンレス鋼のいずれにも適用で
き、特に建材用、自動車排気系用として有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼中のCr濃度が８重量％以上であるステ
   ンレス鋼板表面に、Ti含有量が１重量％超50重量％以下
   であるAl─Ti合金皮膜を0.2 〜20μm の厚さに蒸着めっ
   きした後に、さらにAl皮膜またはTi含有量が１重量％以
   下であるAl─Ti合金皮膜を0.005 〜0.5 μm の厚さに蒸
   着めっきしたことを特徴とする、耐塩害腐食性に優れ、
   加工後の耐食性にも優れた高耐食性Al─Ti蒸着めっきス
   テンレス鋼板。