JPH02182884A - セラミックコーティングステンレス鋼材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、ドライプロセスによりセラミックスをコーテ
ィングしたステンレス鋼材に関し、特にステンレス鋼材
に特定の前処理を行って、ステンレス鋼とセラミックス
との密着性を良好にした耐食性・加工性の優れたセラミ
ックコーティング鋼材およびその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、ステンレス鋼材を基板として、イオンプレイティ
ング、化学蒸着、スパッタリングなどのドライプロセス
によりセラミックスをコーティングする際、ステンレス
鋼材とセラミックスとの密着性、耐食性を向上させるた
めの前処理としてイオンボンバード処理、あるいは硝酸
電解（特開昭６３−６２８６０号参照）による表面改質
が行われていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、これらの処理によって密着性は改善されるもの
の、表面改質とともに欠陥が生じやすくなり、欠陥部か
らの腐食が進み耐食性が低下する可能性が多くなり、セ
ラミックスコーティングスチレン鋼材を建材用として使
用するには耐食性が不充分である。

すなわち、ドライプロセスでセラミックをコーティング
する際、前処理としてイオンボンバード処理、硝酸電解
等を行ったセラミックスコーテイング材について耐食性
試験を行った結果、発銹箇所が点在している状態であっ
た。　走査電子顕微鏡で表面を観察すると、セラミック
スがポーラスに形成されていることがわかった。　そこ
で、セラミックスをコーティングする前処理としてステ
ンレス鋼とセラミックスとの間に、密着性、耐食性の良
好な、かつ均一な処理層を形成する必要がある。

本発明は、ステンレス鋼とセラミックスとの密着性が良
く耐食性の良好な処理層を、ステンレス鋼とセラミック
スとの間に生成させることを特徴とするドライプロセス
によるセラミックスコーティングステンレス鋼材および
その製造方法を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明の第１の態桜はステ
ンレス鋼材と、 該表面に形成されるＣｒとＦｅを有する５０〜３０００
人の酸化物層と、 該酸化物層上に形成される０、３〜５μｍのセラミック
ス層とを有することを特徴とするセラミックコーティン
グステンレス鋼材を提供する。

本発明の第２の態様は、ステンレス鋼材を酸化性雰囲気
中で、温度１００〜８００℃、時間３０秒〜３０分で加
熱処理し、さらにドライプロセスによりセラミックコー
ティング処理することを特徴とするセラミックコーティ
ングステンレス鋼材の製造方法を提供する。

本発明の第３の態様は、ステンレス鋼材を、クロム酸２
５ｇ／Ｊｌ〜ａ　ｏ　ｏ　ｇ／ｆＬおよび硫酸Ｏ１１〜
ａ　ｏ　ｏ　ｇ／ｊ！を含む水溶液中で浸漬処理および
／または陽極処理と陰極処理とを所望の組合わせによっ
て行う交番電流電解処理し、 その後、該ステンレス鋼材を乾燥し、ドライプロセスに
よりセラミックコーティングＩＡ理することを特徴とす
るセラミックコーティングステンレス鋼材の製造方法を
提供する。

以下に本発明の構成を詳細に説明する。

本発明者等は、耐食性、加工性の良好なセラミックスコ
ーティングステンレス鋼材を得るために種々研究した結
果、ドライプロセスによりセラミックスをコーチイブす
る前処理つまりステンレス鋼材とセラミックス層との間
に、酸化物層を形成することで耐食性、加工性が著しく
向上することを見い出した。

はじめに、第１図に断面図で示す本発明のステンレス鋼
材について説明する。

本発明は、基板１のステンレス鋼材と、該表面に形成さ
れる酸化物層２と、該酸化物層上にセラミック層３とを
有するセラミックコーティングステンレス鋼材である。

（１）ステンレス鋼材としてはオーステナイト系ステン
レス鋼材、フェライト系ステンレス鋼材のどちらも適用
でき、表面仕上げは２Ｂ（酸洗肌仕上げ）、２Ｄ、ＢＡ
（光輝焼鈍仕上げ）その他いずれのステンレス鋼材でも
適用できる。

用いる鋼材の形状は特に限定されるものではなく、板材
、ブロック材、異形材等のいずれでもよい。

（２）このステンレス鋼材の片面あるいは両面にセラミ
ックスコーティング層が形成されるのであるが、ステン
レス鋼材表面とセラミックコーティング層との中間に、
第１層を形成するＣｒとＦｅを有する５０〜３０００人
の酸化物層を有することが本発明の１つの特徴である。

この酸化物層のＣｒ量は、最表層において好ましくは４
０〜９０Ｗし％、残りのほとんどがＦｅであり、他にＭ
ｎ％Ｎｉ％Ｓｉなどを本発明の目的を損なわない範囲で
含んでいてもよく、また不可避的不純物を若干量含んで
いてもよい。

酸化物層が、５０人未満でうすければ耐食性に効果がな
く、３０００人をこえて厚くなれば皮膜が弱くなり剥離
を生じる。

（３）第二層を形成するセラミックス層は、Ｔ　　ｉ　
　Ｎ　％　　Ｔ　　Ｉ　　Ｃ％　　Ｓ　　ｉ３　　Ｎ　
４　　、Ｓ　　ｔ　　Ｃｘ　　Ｃｒ　　Ｎ等のセラミッ
クスコーティング層であり、好ましくは膜厚は０．３μ
ｍ〜５μｍとする必要がある。　セラミックス層の膜厚
が０．３μｍ未満で薄ければ耐食性が低下し、５μｍを
超えて厚ければ剥離を生じる。

次に、本発明のステンレス鋼材の製造方法の好適な例に
ついて説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。

（１）ステンレス鋼材を酸化性雰囲気中で加熱処理し、
さらにドライプロセスによりセラミックコーティングす
る。

第１段の加熱処理の雰囲気としては、酸化性雰囲気であ
ることが、必要であり、酸化性雰囲気としては空気、炭
酸ガス、水蒸気あるいは酸素を窒素やアルゴンなどの不
活性ガスで希釈したガス等の雰囲気が挙げられる。　加
熱温度は１００〜８００℃であることが望ましい。　加
熱温度が１００℃未満では、酸化皮膜生成に時間がかか
り生産性が悪い。　８００℃を超えて高ければ、酸化皮
膜自身が脆くなり耐食性が低下する。　加熱時間は３０
ｓｅｃ〜３０ｍ１ｎの範囲であることが望ましい。　　
３０ｓｅｃ未満で短かければ、耐食性・加工性に効果が
なく、３０ｍ１ｎを超えて長ければ、生産性を低下させ
る。

第１段の加熱処理後、乾燥し、第２段としてドライプロ
セスによりセラミックスをコーティングする。　　ドラ
イプロセスとしてはイオンブレーティング法、スパッタ
リング法、化学蒸着等のいずれの方法でも適用できる。

（２）ステンレス鋼材を、クロム酸２５ｇ／１１〜６０
０　ｇ／ｌおよび硫酸０．１〜６００　ｇ／１１を含む
水溶液中で浸漬処理および／または陽極処理と陰極処理
とを所望の組合わせによって行う交番電流電解処理し、 その後、該ステンレス鋼材を乾燥し、ドライブセスによ
りセラミックコーティング処理する。

浸漬処理およびまたは交番電流電解を行う溶液組成とし
ては、クロム酸、２５ｇ／Ａ〜６００ｇ／ｊ２および硫
酸０．１〜６００　ｇ／λを含む水溶液であることが必
要である。

クロム酸が２５ｇ／１未満であれば酸化皮膜が生成せず
、６００　ｇ／ｆｌを超えて多ければ溶液中のクロム酸
が溶解しにくくなる。　硫酸は０．１ｇ／ｊ！未満であ
れば酸化皮膜が生成せず、６００　ｇ／ｌを超えて多け
れば、共存するクロム酸が溶解しにくくなる。

溶液中には、クロム酸、硫酸以外に、モリブデン酸等の
酸化剤等を加えてもよい。

酸化皮膜を生成する方法として浸漬処理を行う場合は、
浸漬時間３ｍ１ｎ〜２０ｍ１ｎで行うことが望ましい。

　　３ｍ１ｎ未満であれば耐食性に効果がなく、２０ｍ
１ｎを超えて長ければ生産性が低下するうえに、皮膜が
脆くなり、耐食性が低下する。　浸漬温度は、７０〜９
０℃であることが望ましい。　　７０℃未満では耐食性
に効果がなく、９０℃を超えて高ければ液の蒸発が激し
く液組成の変化が大きくなるために所望する膜厚に制御
しにくくなる。

上記の浸漬処理後、特公昭５３−３１８１７号に示され
ているような硬膜処理すなわちクロム酸２５〜８５０　
ｇ／ｆＬ、硫酸０．１〜１０ｇ／ｆｌ水溶液中、液温２
０〜８０℃で、０．６〜３０Ａ／ｄｍ２２〜３０分の陰
極電解を行っても良い。　また硬膜処理として特公昭５
５−４６４７６号に示されているクロム酸０．２６〜７
．５モル／Ｕとクロム酸とイオンのモル比が２０：１〜
５００：１になるような量の塩化物イオン硝酸塩イオン
、リン酸塩イオンおよび酢酸塩の一種または二種以上と
を水溶液状で含む溶液中で陰極電解を行う方法も適用で
とる。

酸化皮膜生成させる方法として交番電流電解処理を行う
場合、好ましくは、特開昭６１−１２７８９９号に示さ
れるように、陽極電流密度０．０１〜３　Ａ／ｄｍ２　
　　陰極電流密度０．０３〜５．ＯＡ／ｄｍ２ａ返し数
１００Ｈｚ以下で交番電流電解を行う方法等が適用でき
る。　交番電流電解処理は、上記の浸漬処理と併用して
行ってもよい。

以上の処理によって第１段の酸化皮膜を生成させた後、
乾燥し、ドライプロセスによりセラミックスをコーティ
ングする。　　ドライプロセスとしては、イオンブレー
ティング法、スパッタリング法、化学蒸着等のいずれの
方法にも適用できる。

〈実施例〉 以下に１本発明を実施例により具体的に説明する。

（実施例） ＳＵＳ　　３０４光輝焼鈍材、サンプルサイズ７０Ｘ７
２ｍｍ、板厚０．３のステンレス鋼板を用い実験室的に
加熱処理およびクロム酸−硫酸水溶液中で浸漬あるいは
交番電流電解処理後、ドライヤーで乾燥し、イオンブレ
ーティング法によりＴｉＮをコーティングした。

ＴＩＮの形成条件は表１に示す。

加熱処理による酸化層生成については処理条件および評
価結果を表２にまとめる。　クロム酸−硫酸水溶液中で
浸漬あるいは交番電流電解処理により酸化層生成につい
ては、処理条件および評価結果を表３にまとめる。

（比較例） 比較として、実施例と同様に行った。　ただし加熱処理
条件の範囲をはずして表２に示す範囲とした（比較例４
．５）。

べつに、比較として、ステンレス鋼材上に前処理を行わ
ずに直接セラミックコーティングを行フたもの（比較例
６および７）と、表４に示す硝酸電解を用いて前処理を
行ったもの（比較例８）を作成し、同様に評価し、表２
および表３に結果を示した。

塩水噴霧試験および９０°曲げ試験を行い、試駆方法お
よび結果の評価は、下記のとおりとした。

中１）塩水噴霧試験　（５０℃、５ＪＮａＣｕ）評価基
準　　　評価 ざびが全面に発生したもの　　　× さびが一部に発生したもの　　　△ さびが全く発生しないもの　　　Ｏ 中２）９０″曲げ試験 評価基準 外表面に全く変化が起こらないもの 曲げ部分が白っぽく変色したもの 曲げ部分に亀裂が生じたもの 評　　価 Δ × 表　　　　　１ 表 従来法のステンレス鋼上に硝酸電解処理後、ドライプロ
セスによりセラミックスを直接コーティングする方法で
形成されるセラミックスは、セラミックスがステンレス
鋼との密着性が悪いことにより大変ポーラスであフた。

　これに比べ本発明法では、セラミックスコーティング
を行う前処理としてステンレス鋼上に酸化物を生成する
ことでステンレス鋼とセラミックス層の密着性を良好に
する。　この結果セラミックスが緻密に形成されること
で、塩水噴霧の結果かられかるように耐食性が向上した
。　また、９０°曲げ試験の結果かられかるように加工
性が向上した。

〈発明の効果〉 本発明のセラミックコーティングステンレス鋼材は、セ
ラミックコーティングの前処理として酸化物層を形成す
ることにより、耐食性、加工性が向上する。

本発明のセラミックコーティングステンレス鋼は、外装
用建築材としても幅広い環境下で使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のセラミックスコーティングステンレ
ス鋼材の１例を示す断面図である。 符号の説明 １・・・基板、 ２・・・酸化物層、 ３・・・セラミック層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼材と、 該表面に形成されるＣｒとＦｅを有する５０〜３０００
   Åの酸化物層と、 該酸化物層上に形成される０．３〜５μｍのセラミック
   ス層とを有することを特徴とするセラミックコーティン
   グステンレス鋼材。
2. （２）ステンレス鋼材を酸化性雰囲気中で、温度１００
   〜８００℃、時間３０秒〜３０分で加熱処理し、さらに
   ドライプロセスによりセラミックコーティング処理する
   ことを特徴とするセラミックコーティングステンレス鋼
   材の製造方法。
3. （３）ステンレス鋼材を、クロム酸２５ｇ／ｌ〜６００
   ｇ／ｌおよび硫酸０．１〜６００ｇ／ｌを含む水溶液中
   で浸漬処理および／または陽極処理と陰極処理とを所望
   の組合わせによって行う交番電流電解処理し、 その後、該ステンレス鋼材を乾燥し、ドライプロセスに
   よりセラミックコーティング処理することを特徴とする
   セラミックコーティングステンレス鋼材の製造方法。