JPH01184257A - 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１ 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
生じ易いものであった。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。これは、基体に対して、溶射等のいかなる方法に
よって施工しても、塗装方法では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からである。

一方、遠赤外線の放射特性は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
いことによる。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］ 本発明者らはその後の研究により、Ｃｅ、Ｌａ以外の希
土類元素Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄについて新たな知見を得た。

本発明は放射特性が高く、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］ 本発明者等は、広範な実験の結果、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ることにより針
状もしくは棒状のアルミナ皮膜を表面に形成させること
ができ、優れた遠赤外線放射特性を有する放射体を発明
するに至った。

すなわち、 Ｃ：Ｏ，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 Ａｆｆ：１重量％以上８重量％以下 Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄのうち一種または二種以上：Ｏ，ＯＯ１
重量％以上以下　ｉ重量％以下Ｎ　　：０．０５重量％
以下 であって、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、針状または棒状の八β２０３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。また上記Ｙ等の希土類元素とＬａおよび／または
Ｃｅとの合計量がｏ、ｏｏｉ重量％以上０．１重量％以
下でもよい。

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Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、■、Ｔａから選ば
れた一種または二種以上を添加した遠赤外線放射体とす
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Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ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Ａｌ２２０３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Ａｆｆが主体であるが、
実際にはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、希土類金属が含まれており
、またＴｉ、Ｚｒ、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
は生じない。

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。

ＣＦ＝ Ｃ，ｒ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。

３０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ＡＩ２添加を行った場合、製造上の問題
が生じる。

Ａｌ１： Ａ℃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Ｃ「を８重量％程度
にしても靭性が低下し、製造上の問題が生じる。

Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄ・ 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０．００１重量％以上で発揮さ
れ、放射特性の向」二に有効である。またこれらの希土
類元素の一種または二種以上にさらにＣｅまたは／およ
びＬａを加えた合計量が０．１重量％以下０．００１重
量％以」二の範囲にあっても同様の作用効果を得ること
ができる。

Ｎ。

ＮはＣと同様ステンレス鋼を脆くする。特に高Ａ、２で
ある本発明鋼においては、粗大なＡ℃Ｎ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。

Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ： Ｔ１、Ｎｂ、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
十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℃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１
２００°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１ 第１表に示す組成の材料を１．５　ｍ　ｍ厚の扱に圧延
し、９５０℃で光輝焼鈍仕上げした。これらの材料を第
２表に示す酸化処理条件で処理し、遠赤外線放射特性を
測定した。また５００°Ｃに加熱後、水焼入を行い、皮
膜の剥離抵抗を調べた。これらの結果を第２表に示した
。

第１表、第２表から明らかなように、本発明による放射
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。

第　　２　　表 註）　＊ｌ・放射特性は４００°Ｃでの３〜１０μの波
長における対黒体比＊２　：　５００℃加熱後、水冷に
よる剥離の有無による＋２−３３６一 ［発明の効果〕 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（、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Ｔｉ、Ｎｂ
、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 Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄのうち一種または二種以上 ：０．００１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　Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄのうち一種または二種以上とＬａ及
   び／またはＣｅとの合計量が０．００１重量％以上０．
   １重量％以下である請求項１記載の遠赤外線放射体。 ３　含有成分としてさらにＴｉ、Ｎｂ、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または２記載の遠赤外線放
   射 体。 ４　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
   ないし３記載の遠赤外線放射体の製造方法。 ５　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４記載の製
   造方法。