JPH0718016B2 - 耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法 - Google Patents
耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法Info
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- JPH0718016B2 JPH0718016B2 JP11082182A JP11082182A JPH0718016B2 JP H0718016 B2 JPH0718016 B2 JP H0718016B2 JP 11082182 A JP11082182 A JP 11082182A JP 11082182 A JP11082182 A JP 11082182A JP H0718016 B2 JPH0718016 B2 JP H0718016B2
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- Japan
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- stainless steel
- rust resistance
- excellent rust
- oxide
- annealing
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法に関する
ものであってその特徴とするところはあらかじめ表面に
シリコン化合物を塗布した後、水素ガスもしくは水素ガ
スと窒素ガスとの混合ガス中で加熱軟化（焼きなまし）
を行ない、表面にシリカ（SiO2またはSiOx）皮膜を形成
させることにある。
ものであってその特徴とするところはあらかじめ表面に
シリコン化合物を塗布した後、水素ガスもしくは水素ガ
スと窒素ガスとの混合ガス中で加熱軟化（焼きなまし）
を行ない、表面にシリカ（SiO2またはSiOx）皮膜を形成
させることにある。
本発明はステンレス鋼、特にクロム系ステンレス鋼の光
輝焼鈍材の耐銹性が同一鋼種（成分系）であるにもかか
わらず、材料によって大巾に異なる事実を見い出し、そ
の原因が、これまでの常識に反してその表面皮膜にクロ
ムを多く含む酸化物であるステンレス鋼よりも、大部分
シリコンの酸化物、就中無定形シリカから成るステンレ
ス鋼がよりすぐれた耐銹性を示すという新発見に基づい
てなされたものである。
輝焼鈍材の耐銹性が同一鋼種（成分系）であるにもかか
わらず、材料によって大巾に異なる事実を見い出し、そ
の原因が、これまでの常識に反してその表面皮膜にクロ
ムを多く含む酸化物であるステンレス鋼よりも、大部分
シリコンの酸化物、就中無定形シリカから成るステンレ
ス鋼がよりすぐれた耐銹性を示すという新発見に基づい
てなされたものである。
現在ステンレス鋼の製造プロセスを最終的な表面仕上の
面から分類すると、冷間圧延後に軽油燃焼による酸化雰
囲気中で焼なましし、引続き硝酸電解もしくは硝フッ酸
浸漬によって表面の着色酸化膜を除去すると同時に表面
を不働態化するプロセスと水素ガスを含む還元性雰囲気
中で表面が酸化着色しないように焼なまし（光輝焼鈍、
Bright annealing,以下BAと略す）を行ない、不働態化
処理は省略するプロセスとに分けられる。後者のプロセ
スでは製品の表面品質（外観、耐銹性）は当然ながら最
終工程でる焼なまし工程に支配される。
面から分類すると、冷間圧延後に軽油燃焼による酸化雰
囲気中で焼なましし、引続き硝酸電解もしくは硝フッ酸
浸漬によって表面の着色酸化膜を除去すると同時に表面
を不働態化するプロセスと水素ガスを含む還元性雰囲気
中で表面が酸化着色しないように焼なまし（光輝焼鈍、
Bright annealing,以下BAと略す）を行ない、不働態化
処理は省略するプロセスとに分けられる。後者のプロセ
スでは製品の表面品質（外観、耐銹性）は当然ながら最
終工程でる焼なまし工程に支配される。
本発明は後者のプロセスのステンレス鋼に関するもので
あって、同一成分系のステンレス鋼であっても耐銹性が
大巾に異なる原因を明らかにする目的で、各種のBA材の
表面組成をオージエ電子分光法および電子回折法で詳細
に調査した結果、例えばSUS430系（16〜19wt％）では表
面組成が主としてCrとSiの酸化物から成り、そのCrの表
面濃度（厚さ約20Åの平均組成）は３〜22原子パーセン
トで、Siの表面濃度は14〜46原子パーセントの範囲に変
化することが分った。該ステンレス鋼のSi濃度（0.3〜
0.7wt％）に比べて異常に高い表面Si濃度はBA中にSiの
優先酸化が起っていることを示している。すなわちBAの
雰囲気は一般にアンモニア分解ガス（75vol％H2＋25vol
％N2）が用いられるが、微量の水分を含んでおり、その
水分量は0.001vol％から0.1vol％である，（露点にして
約−60℃〜−20℃）。而してガスの還元力は水素ガスの 並びに加熱温度によって決まる。すなわち今金属をM,そ
の酸化物をMxOyとするとその酸化還元平衡は次の式で表
わされる。
あって、同一成分系のステンレス鋼であっても耐銹性が
大巾に異なる原因を明らかにする目的で、各種のBA材の
表面組成をオージエ電子分光法および電子回折法で詳細
に調査した結果、例えばSUS430系（16〜19wt％）では表
面組成が主としてCrとSiの酸化物から成り、そのCrの表
面濃度（厚さ約20Åの平均組成）は３〜22原子パーセン
トで、Siの表面濃度は14〜46原子パーセントの範囲に変
化することが分った。該ステンレス鋼のSi濃度（0.3〜
0.7wt％）に比べて異常に高い表面Si濃度はBA中にSiの
優先酸化が起っていることを示している。すなわちBAの
雰囲気は一般にアンモニア分解ガス（75vol％H2＋25vol
％N2）が用いられるが、微量の水分を含んでおり、その
水分量は0.001vol％から0.1vol％である，（露点にして
約−60℃〜−20℃）。而してガスの還元力は水素ガスの 並びに加熱温度によって決まる。すなわち今金属をM,そ
の酸化物をMxOyとするとその酸化還元平衡は次の式で表
わされる。
ここでΔＧは（１）反応のギブスの自由エネルギーであ
る。Fe,CrおよびSiのそれぞれのΔＧを用いて（１）反
応の起りやすさ（酸化されやすさ）を比較すると、いず
れの温度においてもSiが最も酸化されやすく、Crがそれ
につぎ、Feは最も酸化されにくい。すなわち75％H2であ
れば露点−20℃以下でFeは焼なまし中（1000℃〜100
℃）に全く酸化されないが、Siは露点−60℃,1000℃で
も酸化状態にあり、Crは露点によっては酸化される。鋼
中の固溶金属元素が表面で酸化物（イオン）になると、
内部から固溶元素が引続き表面に拡散し、その結果、そ
の成分の酸化濃縮層が表面に形成される。Siの表面酸化
物は以上の原理によってBA中に形成するものである。し
たがって同一鋼成分であっても焼なまし雰囲気が異なる
と表面皮膜組成（Siの酸化物とCrの酸化物との割合）が
変わり、製品の耐銹性に直接影響を及ぼす。そこで各種
のBA材の耐銹性と表面組成との関係を調べたところSiの
酸化物の割合の高いものほど耐銹性がすぐれているこ
と、更にまたSiの酸化物がアモルファスになっているも
のが耐銹性がよいことを見い出した。
る。Fe,CrおよびSiのそれぞれのΔＧを用いて（１）反
応の起りやすさ（酸化されやすさ）を比較すると、いず
れの温度においてもSiが最も酸化されやすく、Crがそれ
につぎ、Feは最も酸化されにくい。すなわち75％H2であ
れば露点−20℃以下でFeは焼なまし中（1000℃〜100
℃）に全く酸化されないが、Siは露点−60℃,1000℃で
も酸化状態にあり、Crは露点によっては酸化される。鋼
中の固溶金属元素が表面で酸化物（イオン）になると、
内部から固溶元素が引続き表面に拡散し、その結果、そ
の成分の酸化濃縮層が表面に形成される。Siの表面酸化
物は以上の原理によってBA中に形成するものである。し
たがって同一鋼成分であっても焼なまし雰囲気が異なる
と表面皮膜組成（Siの酸化物とCrの酸化物との割合）が
変わり、製品の耐銹性に直接影響を及ぼす。そこで各種
のBA材の耐銹性と表面組成との関係を調べたところSiの
酸化物の割合の高いものほど耐銹性がすぐれているこ
と、更にまたSiの酸化物がアモルファスになっているも
のが耐銹性がよいことを見い出した。
Siの酸化物を表面に形成せしめるには、上記の如く焼な
まし雰囲気成分（水素ガス濃度と露点）をコントロール
することによって達成できる。しかしながらこの方法は
全ての熱サイクルで厳密な の管理が必要で、かつ連続焼なましに於てはコイル（鋼
帯）から持ち込まれる水分による露点上昇などがあって
コントロールが難かしい。またアモルファス酸化物にす
る露点の管理範囲が狭いという難点がある。本発明者ら
は表面にSiの酸化物を簡単に形成させる方法として、焼
鈍前にSiの化合物を塗布することが有効であることを見
いだした。すなわち冷間圧延後のコイルを脱脂後、シリ
カゾルの水けんだく液、各種の水溶性無機珪酸塩（オル
ソ珪酸ソーダおよびカリメタ珪酸ソーダおよびカリある
いは珪弗化ソーダおよび珪フッ化アンモンなど）の溶液
に浸漬し、ロール絞りによってSiO2の付着量を好ましく
は１〜120mg/m2の範囲に付着せしめ、150℃の熱風で乾
燥したあと、通常の加熱サイクル、たとえば950℃,1分
間の焼なましを行なう。この際露点は特に制御される必
要はないが、表面が着色しないためには−20℃以下（75
％H2において）が望ましい。またSiの好ましい付着量を
上記範囲としたのは、1mg/m2未満では耐銹性が同一焼な
まし条件の無塗布ステンレス鋼に比べて改善されず、一
方120mg/m2を超えると焼なまし後の表面が光沢不良を起
し外観が悪くなるためである。
まし雰囲気成分（水素ガス濃度と露点）をコントロール
することによって達成できる。しかしながらこの方法は
全ての熱サイクルで厳密な の管理が必要で、かつ連続焼なましに於てはコイル（鋼
帯）から持ち込まれる水分による露点上昇などがあって
コントロールが難かしい。またアモルファス酸化物にす
る露点の管理範囲が狭いという難点がある。本発明者ら
は表面にSiの酸化物を簡単に形成させる方法として、焼
鈍前にSiの化合物を塗布することが有効であることを見
いだした。すなわち冷間圧延後のコイルを脱脂後、シリ
カゾルの水けんだく液、各種の水溶性無機珪酸塩（オル
ソ珪酸ソーダおよびカリメタ珪酸ソーダおよびカリある
いは珪弗化ソーダおよび珪フッ化アンモンなど）の溶液
に浸漬し、ロール絞りによってSiO2の付着量を好ましく
は１〜120mg/m2の範囲に付着せしめ、150℃の熱風で乾
燥したあと、通常の加熱サイクル、たとえば950℃,1分
間の焼なましを行なう。この際露点は特に制御される必
要はないが、表面が着色しないためには−20℃以下（75
％H2において）が望ましい。またSiの好ましい付着量を
上記範囲としたのは、1mg/m2未満では耐銹性が同一焼な
まし条件の無塗布ステンレス鋼に比べて改善されず、一
方120mg/m2を超えると焼なまし後の表面が光沢不良を起
し外観が悪くなるためである。
塗布方法は上記の如く浸漬，ロール絞りが最も簡単であ
るが、珪酸ソーダ溶液を用いるときは脱脂を兼ねる目的
で電解（鋼帯をプラス，マイナスのいずれとしても可）
を併用することもできる。
るが、珪酸ソーダ溶液を用いるときは脱脂を兼ねる目的
で電解（鋼帯をプラス，マイナスのいずれとしても可）
を併用することもできる。
以下に本発明の実施例を述べる。
実施例１ 予じめ脱脂した19Crステンレス鋼（Cr19.2％,C0.0005
％,Si0.30％,Mn0.75％,P0.025％,S0.004％,Ni0.30％,Cu
0.4％,N0.009％,Nb0.50％,Fe残）の冷延板を３％オルソ
珪酸ソーダ水溶液（90℃）に浸漬し、ロール絞りによっ
て水切りした後、熱風乾燥し、75％2，露点−40℃の雰
囲気中で950℃,1分間の熱処理を行なった。100℃まで冷
却後大気中に取り出したものは、すぐれた光沢を示し
た。表面酸化膜組成並びに耐銹性を表１に示す。表面皮
膜はSiの酸化物が主体で、耐銹性は極めてすぐれてい
た。
％,Si0.30％,Mn0.75％,P0.025％,S0.004％,Ni0.30％,Cu
0.4％,N0.009％,Nb0.50％,Fe残）の冷延板を３％オルソ
珪酸ソーダ水溶液（90℃）に浸漬し、ロール絞りによっ
て水切りした後、熱風乾燥し、75％2，露点−40℃の雰
囲気中で950℃,1分間の熱処理を行なった。100℃まで冷
却後大気中に取り出したものは、すぐれた光沢を示し
た。表面酸化膜組成並びに耐銹性を表１に示す。表面皮
膜はSiの酸化物が主体で、耐銹性は極めてすぐれてい
た。
実施例２ 実施例１と同じステンレス鋼（脱脂板）を２％の固形分
を含むシリカゾル中（常温）に浸漬し、引上げてロール
絞り，乾燥を行なった。実施例１と同様の焼なましを行
なった製品の表面皮膜と耐銹性を同じく表１に示す。
を含むシリカゾル中（常温）に浸漬し、引上げてロール
絞り，乾燥を行なった。実施例１と同様の焼なましを行
なった製品の表面皮膜と耐銹性を同じく表１に示す。
実施例３ ３％オルソ珪酸ソーダ（90℃）中で、実施例１と同じ成
分系のステンレス鋼（冷間圧延油付着のまま）を陰極と
して20A/dm2で２秒間電解し、引続き水洗乾燥を行なっ
た。実施例１と同様に焼なましを行なった製品の耐銹性
は表１に示すように極めてすぐれていた。
分系のステンレス鋼（冷間圧延油付着のまま）を陰極と
して20A/dm2で２秒間電解し、引続き水洗乾燥を行なっ
た。実施例１と同様に焼なましを行なった製品の耐銹性
は表１に示すように極めてすぐれていた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水沼 武久 神奈川県川崎市中原区井田1618 新日本製 鐵株式會社基礎研究所内 (72)発明者 小俣 裕保 神奈川県川崎市中原区井田1618 新日本製 鐵株式會社基礎研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】ステンレス鋼または鋼帯をあらかじめ無機
の珪酸塩化合物の水溶液もしくはシリカゾルの水けんだ
く液中で処理し、引続き光輝焼鈍を行なうことを特徴と
する耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082182A JPH0718016B2 (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082182A JPH0718016B2 (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS591685A JPS591685A (ja) | 1984-01-07 |
| JPH0718016B2 true JPH0718016B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=14545505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11082182A Expired - Lifetime JPH0718016B2 (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 耐銹性の優れたステンレス鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718016B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0680190B2 (ja) * | 1986-12-19 | 1994-10-12 | 川崎製鉄株式会社 | フエライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材の耐銹性改善方法 |
| JP4786576B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2011-10-05 | 日新製鋼株式会社 | 耐テンパーカラー性に優れたステンレス鋼材およびその製造法 |
| CN113755830A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-07 | 温州瑞银不锈钢制造有限公司 | 一种表面改性不锈钢的生产工艺以及表面改性不锈钢 |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11082182A patent/JPH0718016B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS591685A (ja) | 1984-01-07 |
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