JPH01184255A - 遠赤外線放射体およびその製造方法 - 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］ 本発明は遠赤外線放射体およびその製造方法に関するも
ので、特に繰り返し加熱冷却を受けても放射特性の劣化
しない放射体を提供する。

［従来の技術］ 従来、遠赤外線放射体としては、ステンレス基体上に遠
赤外線放射体物質を溶射等により被覆したものが一般的
であり、例えば特開昭４９−１１９２４４号公報等に見
られるように、被覆厚さを限定しなければ剥離や亀裂が
生し易いものであった。また、たとえ限定された密度で
、厚さを制御したとしても、所詮、表面塗布によるもの
では遠赤外線塗料と基体との結合は弱く、長期間の繰り
返し使用によって剥離が生しることを避けることができ
ない。すなわち、基体に対して溶射等のいかなる塗装方
法によっても剥離に対する抵抗力は塗膜と基体との結合
力のみによる。

一方、遠赤外線の放射特性は、塗装の場合、塗装される
物質の特性と、表面積効果、すなわち凹凸が多く、有効
放射面積の大きさに依存する。塗装による場合、表面積
を増加させるために、ポーラスな被覆を行うと、界面強
度が低下する。

従って、放射特性を向上させ、同時に剥離抵抗を増加さ
せることは、塗装方法では基本的に無理がある。

本出願人はこれらの問題を同時に解決するために、特願
昭６１−１６９４２２を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らのその後の研究により、特願昭６１−１６９
４２２に対してＴｉおよび／またはＮｂを加えない場合
にも好ましい結果を得ることができること、およびＴｉ
および／またはＮｂに代えてＺｒ、Ｖ、Ｔａから選ばれ
た一種または二種を適当量加えることによって同様の目
的を達成することができるという知見を得た。

本発明はこの知見に基づき、放射特性が高く、被覆層が
安定で剥離に対する高い抵抗を有する遠赤外線放射体と
その製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の如き組成のステンレス鋼を酸化性雰囲
気下で酸化させ、針状もしくは棒状のアルミナ皮膜を表
面に形成させた、優れた遠赤外線放射特性を有する放射
体である。

すなわち、 Ｃ：０．１０重量％以下 Ｓｉ：１．０重量％以下 Ｍｎ・３．０重量％以下 ＣＦ　８重量％以上３０重量％以下 ＡＪ２：１重量％以上８重量％以下 Ｃｅおよび／またはＬａ ・０．０３重量％以上０．１重量％以下Ｎ　　：Ｏ，Ｑ
５重量％以下 てあって、残部がＦｅおよび不可避不純物から成るステ
ンレス鋼の表面に、針状または棒状のＡｆｆ２０３を有
する皮膜を形成させたことを特徴とする遠赤外線放射体
である。

さらに放射体として種々の加工を要求される場合には、
上記成分にさらにＺｒ、Ｖ、Ｔａから選ばれた一種また
は二種以上を添加する。その添加量は前記ＣとＮの合計
の３倍以上０．７重量％以下である。このＺｒ、Ｖ、Ｔ
ａから選ばれた一種または二種以上を添加したステンレ
ス鋼の表面に針状または棒状のＡ４２Ｏ３を有する皮膜
を形成した遠赤外線放射体とする。

これらのステンレス鋼は５００℃以上１２００°Ｃ以下
の酸化雰囲気で加熱することにより針状または棒状のア
ルミナ結晶を生成する。

このアルミナ結晶は、基本的にＡｇが生体であるが、実
際にはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、希土類金属が含まれており、
またＮｂ、Ｖ、Ｔａから選ばれた元素を添加する場合に
は、これらの元素も含まれる。

本発明においては遠赤外線放射特性の優れた被覆を生成
するものであり、これらの元素がアルミナ中に不純物と
して混入していても、表面の結晶形状が針状あるいは棒
状となって表面積効果を有していれば放射特性への影響
は生しない。

また、ステンレス鋼の表面に、ブラスト処理を行って加
工歪を与えておくと、酸化処理によって有効に針状ある
いは棒状の結晶を生成することができる。

［作用］ 本発明による遠赤外線放射体の被覆層は基体から反応生
成したものであり、基体と結晶的に結合している。従っ
て、耐剥離性が大きい。また被覆層最表面が針状あるい
は棒状のアルミナの結晶から成っており、高い有効放射
面積を有する。

ここで本発明の成分限定理由を説明すると以下の通りで
ある。

Ｃ： Ｃはステンレス鋼を硬化させ、延性を低下させるため低
くする必要がある。遠赤外線放射体としては、板のまま
で複雑な加工を施さないで使用することも可能であり、
上限を０．１０重量％とした。

Ｓｌ。

Ｓｉは酸化皮膜と基体の界面に濃化して、界面酸化物と
なり皮膜の剥離抵抗を高めるが、高過ぎると界面で厚い
５ｉ０２層を形成し、かえって剥離抵抗を損なうため、
上限を１．０重量％とする必要がある。

Ｍｎ： Ｍｎは酸化物中の拡散速度が大きく、酸化皮膜を厚（す
る効果があり、針状あるいは棒状の結晶を成長させるた
めに有効であり、これらを通じて遠赤外線特性を高める
が、多量に過ぎると、耐酸化性そのものを劣化させるた
め、上限は３．０重量％に限定される。

Ｃｒ： Ｃｒはステンレス鋼としての基本組成であり、有効な酸
化皮膜を形成するためには８重量％以上必要である。３
０重量％を超えると、靭性が低下し、遠赤外線放射体素
材としての高Ａ！添加を行った場合、製造上の問題が生
しる。

ＡＩ２・ ＡＩ２はステンレス表面にアルミナの皮膜を形成するた
めに必須の元素であるが、１重量％未満ではアルミナ皮
膜が得られない。８重量％を超えるとＣｒを８重量％程
度にしても靭性が低下し、製造上の問題が生しる。

Ｃｅ、Ｌａ： これらの希土類元素は酸化皮膜の密着性を改善する作用
を有し、そのためには多量の添加が望ましいが、０．１
重量％を超えると粒界に偏析して熱間加工性を損なう。

これらの希土類元素はアルミナの結晶を針状にするのに
有効であり、その効果は０．０３重量％以上で発揮され
、放射特性の向上に有効である。

Ｎ： ＮはＣと同様ステンレス鋼を脆くする。特に高Ａｌであ
る本発明鋼においては、粗大なＡｇＮとなって清浄度を
低下させる。平板のままでの使用を考慮すると、上限は
０．０５重量％に限定される。

Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ Ｚｒ、Ｖ、Ｔａは、Ｃ，Ｎを固定しステンレス鋼の加工
性を高める。その効果は、少なくとも（Ｃ＋Ｎ）の３倍
以上で発揮されるが、０．７重量％を超えると、かえっ
て、鋼をもろくする。

以上のステンレス鋼表面に有効に酸化皮膜を形成するに
は、５００℃以上の温度で加熱する必要があるが、加熱
温度が１２００°Ｃを超えると、針状または棒状の酸化
物が得られなくなるため、加熱温度範囲は５００℃以上
１２００°Ｃ以下に限定される。

ステンレス鋼表面にブラスト処理により加工歪を加える
と針状結晶が生成し易い。ブラストの程度は大きいほど
良い。しかし全くなくても針状結晶は生成する。

［実施例］ 第１表に示す組成の材料を１．５　ｍ　ｍ厚の板に圧延
し、９５０°Ｃで光輝焼鈍仕上げした。これらの材料を
第１表中に示す酸化処理条件で処理し、遠赤外線放射特
性を一１１定した。また６００℃加熱３０分空冷を１サ
イクルとして、２０００サイクル後の剥離の有無により
皮膜の剥離抵抗を調べた。

これらの結果は第１表中に併せて示した。

遠赤外線放射特性は、４００℃での３〜１０μｍの波長
における対黒体比を示しており、剥離抵抗は剥離しない
ものを○、剥離のあるものを×で示した。

第１表から明らかなように、本発明による放射体材料は
遠赤外線放射特性と皮膜の耐剥離性に優れており、この
ような材料は本発明方法により製造することができる。

［発明の効果コ 本発明の遠赤外線放射体は急激な熱応力を受ける用途に
対しても皮膜の耐剥離性が優れており、高い遠赤外線放
射特性を有することから、各種暖房装置、乾燥炉、媒焼
炉なと応用範囲は広く、遠赤外線の省エネルギー効果や
浸透効果を有効に利用することができ、またＺｒ、Ｖ、
Ｔａを含むと加工性に優れたものとなる。

本発明方法によれば、針状または棒状のＡｆｆ２０３を
有する皮膜を容易に形成することができ、熱処理前にブ
ラスト処理をすれば、−層容易となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃ：０．１０重量％以下 Ｓｉ：１．０重量％以下 Ｍｎ：３．０重量％以下 Ｃｒ：８重量％以上３０重量％以下 Ａｌ：１重量％以上８重量％以下 Ｃｅおよび／またはＬａ：０．０３重量％以上０．１重
   量％以下 Ｎ：０．０５重量％以下 残部はＦｅおよび不可避的不純物から成るステンレス鋼
   であって、表面に針状または棒状のＡｌ＿２Ｏ＿３を有
   する皮膜を形成したことを特徴とする遠赤外線放射体。 ２　含有成分としてさらにＺｒ、Ｖ、Ｔａから選ばれた
   一種または二種以上を前記ＣとＮの合計の３倍以上０．
   ７重量％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
   ら成る請求項１記載の遠赤外線放射体。 ３　ステンレス鋼を酸化性雰囲気中で５００℃以上１２
   ００℃以下の温度で加熱することを特徴とする請求項１
   または２記載の遠赤外線放射体の製造方法。 ４　ステンレス鋼表面に、ブラスト処理をして加工歪を
   与えた後、加熱することを特徴とする請求項３記載の製
   造方法。