JPH0474900A - ステンレス鋼表面の酸化物による被覆方法 - 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、ステンレス鋼帯あるいは鋼板（以下、単にス
テンレス鋼という）の表面に酸化物の被覆層を生成する
方法に関する。

〈従来の技術〉 ステンレス鋼は、優れた耐食性とその美麗な表面仕上り
のため化学工業用大型プラントから家庭用器物に到るま
で幅広い分野で利用されている。

さらに、近年の傾向としては、発色、鍍金、塗装など各
種の表面処理を行なうことにより、表面の意匠性・機能
性を高めて利用されつつある。

しかしながら、ステンレス鋼自体が普通鋼に比べると高
価格であり使用量も少ないため、表面処理までもして使
用できる分野はきわめて限定される。

さらに、ステンレス鋼は表面に不動態皮膜を形成してい
るため、表面処理性は一般に悪く利用できる設備も少な
いのが現状である。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、表面処理ステンレス鋼においては高い付加価値
の提供とともに安価に処理するための方法の確立が重要
である。

表面処理方法としては、従来の金属鍍金あるいは塗装に
かわって無機系物質（例えばＴ　ｉ　Ｎ、　Ｓ　ｉ　０
２等）の被覆が近年盛んに検討され、各種の蒸着法が開
発されつつある。

無機質による被覆は耐食性・耐熱性の向上、あるいはさ
らに無機物質との接合、接着、塗装の下地処理としても
有望視されている。　しかし、均一で密着性のよい皮膜
を形成する方法は確立されていない。

本発明は、こうした表面処理によるステンレス鋼の高機
能化として、ステンレス鋼表面に均かつ密着する酸化物
皮膜を安価に生成する被覆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〉 上述した従来技術における被覆層の不均性、低密着性な
どの根本的原因は被覆層の構成物質が素材の外部（すな
わち、素材中に含有されていない）にあり、その物理的
、化学的特性が素材と大きく異なる酸化物を接合しよう
としている点にあり、本発明はこれを解決したものであ
る。

すなわち、上記目的を達成するために本発明によれば、
表面に酸化スケールを有し、０．３％以上のＳｉ、０．
１％以上のＡｆｌ、および各個が０．４％以上のＮｂ、
Ｔｉ、Ｗの１種または２種以上を含有するステンレス鋼
を冷間圧延したのち、酸化性雰囲気中にて９５０℃以上
で焼鈍し、続いて中性塩電解を行なうことにより、前記
ステンレス鋼表面の酸化スケールを除去するとともに前
記ステンレス鋼表面に前記含有元素の酸化物の被覆層を
生成することを特徴とするステンレス鋼表面の酸化物に
よる被覆方法が提供される。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明にて適用できるステンレス鋼は、オーステナイト
系鋼種もしくは高温加熱でもオーステナイト相が生成し
ないフェライト単相ステンレス鋼である。

加熱中に一部オーステナイト変態を生じるフェライト系
、マルテンサイト系は、冷却中に再変態に伴なう酸化ス
ケールのミクロ割れを生じるため適さない。

また、焼鈍中にＳｉ、Ａ、Ｊ２．Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗの酸化
物（以下、特定酸化物という）が十分生成するために、
前記ステンレス鋼中Ｓｉでは０．３％以上、Ａρでは０
．１％以上、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗでは０．４％以上のいずれ
かを含有することを必要とする。

含有量がこれ以下では、特定酸化物の生成量が不足し酸
化物被覆が不完全となる。

また、Ｓｉ、Ａｊ２、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗを３％以上含有す
ると素材のしん性が低下するので３％未満に制限するの
が望ましい。

本発明は、前記Ｓｉ、Ａ℃、Ｎｂ％Ｔｉ、Ｗの１種また
は２種以上を含有する前記ステンレス鋼を冷間圧延した
のち、酸化性雰囲気中、例えば燃焼ガス雰囲気の中で焼
鈍するものである。

焼鈍温度は９５０℃以上を必要とし、これ未満であると
酸化スケールの生成が低下すると同時に特定酸化物層が
十分形成できない。

また、焼鈍温度が１２５０℃を越えると素材のしん性が
低下するので１２５０℃以下が望ましい。

前記焼鈍により、ＦｅとＣｒの酸化物を主体とする酸化
スケールと素材との界面に特定酸化物を生成させること
ができる。

焼鈍後の酸化スケールの除去は、中性塩電解法で行なう
のが本発明で必須であり、硫酸、硝弗酸による酸化スケ
ールの除去は同時に前記特定酸化物も除去してしまうの
で適用できない。

ステンレス鋼表面の酸化スケールは、Ｆｅ、Ｃｒの酸化
物から構成され、第１図に示すように前記特定酸化物（
第１図ではＳｉ、Ｎｂ）の外表面側に形成されている。

この酸化スケールは電解の際に容易に溶解するが、Ｓｉ
、Ａｊ２．Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗの酸化物は難溶解性であるこ
とから、中性塩などのステンレス素地を溶解する効果の
ない電解液中で電解させると難溶解性酸化物のみが残り
、第２図に示すように素材表面に被覆層が生成する。

この被覆層は、焼鈍中に酸化スケールと素材との界面に
生成されたもので素材から拡散してきた前記Ｓｉ、ＡＩ
、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ元素と雰囲気中の酸素が反応して形成
されるため、得られる被覆層は薄（、素材との密着性は
高く、かつ全面にわたって非常に均一に形成されている
。　また、高価な設備を設ける必要はなく既存の焼鈍・
酸洗設備を利用することができる。

また、硫酸、硝弗酸への浸漬あるいは硫酸、硝酸等の強
酸中での電解処理ではステンレス素材の溶解を伴なうた
め、難溶解性の前記特定酸化物層も除去されるので、こ
れらの方法で脱スケールを行なう従来法では本発明の特
定酸化物被覆層は形成できない。

本発明における中性塩電解では、中性塩として硫酸、硝
酸、塩酸などのＮａ塩、Ｋ塩を単独または複合して使用
することができるが、経済性、表面仕上りの点から硫酸
ナトリウムの使用が適している。

中性塩水溶液の濃度と温度は、それぞれ１００〜３００
　ｇ／ｆｆ、７０〜９０℃が適正である。

電流密度は、アノード反応電流密度、カソード反応電流
密度ともに２〜１５　Ａ／ｄｍ２が適正である。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１） 表１に示す各種の組成を有するステンレス冷延鋼板（板
厚０．７ｍｍ）を大気雰囲気中にて８５０〜１１５０℃
で焼鈍したのち表２に示す方法にて脱スケールを行なっ
た。

なお、中性塩電解は硫酸ナトリウム２００ｇ　／　１２
水溶液、８０℃で５Ａ／ｄｍ”　Ｘ　１０秒の電解処理
とし、硫酸電解は５％硫酸、５０℃で５Ａ／ｄｍ”　Ｘ
　５秒、硝酸電解は１０％硝酸、５０℃で５　Ａ／ｄｍ
”　ｘ　５秒で行なった。

また、硝弗酸浸漬は、５％硝酸と１％弗酸から成る浴温
５０℃の混酸中で４０秒間の浸漬とした（表中、Ａは中
性塩電解、Ｂは硫酸電解、Ｃは硝酸電解、Ｄは硝弗酸浸
漬を示す。）これら各種の電解あるいは浸漬処理を施し
た表面について、特定酸化物被覆層が生成されているか
をイオンマイクロアナライザーにて判定する（表２中被
覆層の有無の欄）とともに、孔食電位を測定することに
より被覆層の効果を電気化学的に判定した。

それらの結果を表２に示す。

Ｓｉ、Ａ℃、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗのいづれも本発明範囲外で
ある鋼種Ｓ１を用いた比較例１〜４では、どの焼鈍温度
であっても酸化物被覆層が得られず、孔食電位も低い。

一方、Ｓｉが０．５２％と高い鋼種Ｓ２では、焼鈍温度
９５０℃以上の場合（本発明例１．２）、酸化物被覆層
が生成され、その結果孔食電位の著しい上昇が得られた
。

しかし、脱スケール法として硫酸電解、硝酸電解を用い
た場合（比較例７．８）、酸化物被覆層をえることはで
きない。

また、ＡＪ２、Ｎｂ％Ｔｉ、Ｗの１種もしくは２種以上
を本発明の範囲で含有する鋼種Ｓ３〜Ｓ７についても焼
鈍温度１０００℃でその後中性塩電解を実施することに
より酸化物被覆を得ることができた（本発明例３〜７）
。

しかし、同様に硫酸電解では酸化物被覆はできない（比
較例９．１０）。

鋼種Ｓ８と８９についても、同様に８１の多いＳ９で中
性塩電解を施した場合（本発明例８）のみ酸化物被覆が
形成されるが、硝弗酸浸漬ではこうした効果はえられな
い（比較例１３）。

表 〈発明の効果〉 本発明は以上説明したように構成されているので、ステ
ンレス鋼表面に均一、かつ密着するＳｉ、Ａ℃、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｗの酸化物被覆層を安価に生成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、脱スケール前のステンレス鋼の表面組成を示
すグラフである。 第２図は、第１図に示すステンレス鋼の中性塩電解後の
表面組成を示すグラフである。 注）孔食電位は、３０℃の３．５％ＮａＣρ溶液中での
測定値（ｍＶ、ｖｓ、Ａｇ　　ＡｇＣｊ２）である。　
ただし、試験片の研磨を行なわない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に酸化スケールを有し、０．３％以上のＳｉ
   、０．１％以上のＡｌ、および各個が０．４％以上のＮ
   ｂ、Ｔｉ、Ｗの１種または２種以上を含有するステンレ
   ス鋼を冷間圧延したのち、酸化性雰囲気中にて９５０℃
   以上で焼鈍し、続いて中性塩電解を行なうことにより、
   前記ステンレス鋼表面の酸化スケールを除去するととも
   に前記ステンレス鋼表面に前記含有元素の酸化物の被覆
   層を生成することを特徴とするステンレス鋼表面の酸化
   物による被覆方法。