JPS59229404A - 耐食性にすぐれたステンレス鋼材，鋼線 - 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】 イ、産業上の利用分野 この発明はあらゆる環境のもとで耐候性、耐応力腐食割
れなどの耐食性に優れた鋼材１ｗｉ線に関するものであ
る。

口、従来技術とその問題点 従来から耐候性、耐腐食性を要求される鋼材として、普
通の鋼材の表面に亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａ１）
などのメッキを施したものが用いられて・きた。

これらのメッキ鋼材は比較的安価で塩素イオン（Ｃ１７
）を含む環境下では高い耐食性を有するが硫酸（Ｈ，Ｓ
ｏ、）、亜硫酸（ＨＬＳ　Ｏ，）などの亜硫酸ガス系の
雰囲気ではメッキ層が活性熔解するためメッキ鋼材料と
しての寿命が短く、またメッキ層（２） が腐食や機械的摩耗などで一旦消失すると陰極防蝕効果
を及ぼす犠牲陽極が消失するため地金の腐食が急速に進
行する。一方材料自身の耐食性が良好なものとしてステ
ンレス鋼が用いられる。しかしステンレス鋼は高価であ
り、硫酸系（Ｓｏ□、５Ｏ３）の雰囲気に対しては非常
に強い耐食性を有するが一方塩素イオン（０１′″）系
に対しては高耐食性の原因である不ｓｉ皮膜が塩素イオ
ンと反応して錯イオンを生成して熔解し、不働態皮膜が
破れた部分がアノード（陽極）となって地金が活性熔解
して急速に腐蝕が進行することがある。従来ステンレス
鋼に亜鉛などのメッキを施すことは耐食性を増すとは考
えられず、逆にメッキが剥がれると美観を損なうなどの
点から着想されていない。

ハ０発明の目的 本発明者らはステンレス鋼の表面に亜鉛などの卑金属層
を形成せしめるとステンレス鋼の不働態皮膜による耐食
性と卑金属による犠牲陽極としての防蝕作用の相乗効果
によって極めて耐食性の良好な鋼材が得られることを見
出し本発明をなすに（３） 至ったものである。

本発明は従来の耐食性材料の上記欠点をなくし材、ｍ線
を提供することを目的とする。

二１発明の開示 本発明はステンレス鋼材２ｗｉ線の活性態ステンレス（
不［ｂＳ皮膜でない）の電位より卑な金属。

とくに亜鉛Ｚｎ、アルミニウムＡＩ、マグネシウムＭｇ
の層を形成することからなっている。

本発明の鋼材、鋼線は非常に良好な耐候性、耐応力腐蝕
割れ性を有している。とくに一般にステンレス鋼が耐食
性の点で苦手とするＣＩ−に対して効果がある。それは
Ｚｎ、Ａ１などの皮膜層がＣＩ−に対して犠牲陽極とな
ってステンレス鋼の不働態皮膜の熔解を妨げ地金属と雰
囲気との間の電気化学的反応を抑制すること、またＺｎ
、Ａ１などがＣＩ−をトラップして地金属への作用を困
難にするからである。この場合Ｚｎ　ｌ　Ａ１などはス
テンレス鋼の活性態電位より卑な金属であるので活性（
＋） 態部分に対しても同様な効果があり、またメッキ層にピ
ンホールなどの欠陥、外傷があり地金属が露出しても犠
牲陽極としてのメッキ層が完全に無くなるまで腐蝕抑制
効果は維持される。一方硫酸系、その他の雰囲気に対し
ては皮膜層が腐蝕、摩耗などによって消耗してもステン
レス鋼自体の不Ｗｈ態皮膜によって腐蝕が防止され急速
に腐蝕反応が進行せず良好な耐食性を維持するものであ
る。

ステンレス鋼の腐蝕は表面の不働態部分でなく、必ず活
性態部分から始まるので被覆する金属は不働態化された
ステンレスではなく活性態ステンレス鋼の電位を基準と
してより卑なる金属でなければならない。Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒなどは活性態ステンレス鋼とほとんど同電位であり
効果はない。

一方に、Ｎａ　、Ｃａなどのアルカリ、またはアルカリ
土類金属は余りに卑でありそれ自体の腐蝕速度が早く効
果が長続きせず、取扱いも危険であり利用することはで
きない。Ｍｎはメッキ処理などのとき安定な塩をつくる
ことが比較的困難であり融点が高くメッキコストが高い
うえ展延性に欠けＣダ） るため皮膜形成後の変形加工に耐え得ない。またＭｎは
腐蝕生成物が有色で外観を害する。Ｔｉは非常に活性な
金属であり酸化し易く容易に不働態化して耐食性が良い
が陰極防蝕の点から目的に外れるばかりか高価であり、
また地金属としてステンレス鋼を用いる意味がなくなる
。したがって本発明に用いる金属としてはＺｎ　、ＡＩ
　、Ｍｇの３種が最も適している。

ステンレス鋼の材質は５ＵＳ４１０系（マルテン号イト
系）、５ＵＳ４３０系（フェライト系）、５ＵＳ３０４
系（オーステナイト系）など各種の鋼種を用いることが
できる。

本発明の鋼材、鋼線を製造するには先ずステンレス鋼の
表面を洗浄する。一般にステンレス鋼の材料の表面には
油、ホコリなどが付着し、また１くともトリクレン、シ
ンナー、アルコール類、アセトンなどの有機溶剤その他
の洗浄剤を用いて表面の油、ホコリを除去する必要があ
り、さらに好ｒ６＞ ましくは塩酸、硫酸、燐酸などの酸中に浸漬して不働態
層を除去する方が良い。この場合アルカリ性、あるいは
酸性の電解液中で陽極または陰極電解洗浄を行うと鋼材
表面から短時間に均一かつ確実に油や埃と同時に不（ｌ
Ｉ態皮膜も除去できるので最適である。

つぎに上記前処理したステンレス鋼材表面にＺｎ、ＡＩ
、Ｍｇあるいはその合金の皮膜を形成する。この皮膜の
形成は電気メツキ法、熔融メッキ法、あるいは粉末塗装
法のいずれでも行うことができる。いずれの場合にも皮
膜の厚さが１μ以下では薄すぎて充分な効果がない。

電気メツキ法による場合は通常の条件で良いが厚みが１
〜２０μで充分な耐食効果がありそれ以上に付着させる
とメッキに時間がかかりコスト高となる。一方電気メツ
キでは材料に電流が流れるのでステンレス鋼に水素脆性
の起こる危険がある。

溶融メッキ法は皮膜用金属の溶融浴に材料を浸漬して行
い比較的容易に厚メッキが可能であるが２００μ以上の
厚さには付着させるのが困難であ〔７） りかつ２００μ以上では厚さが不均一となり剥離し易く
なるので好ましくない。ステンレス鋼材。

鋼線としては溶体化処理材（焼鈍材）とそれを加工して
強度を増した硬引材がある。溶体化処理したステンレス
鋼は正常な段状組織を有して耐食性が良い。ところが溶
体化処理材及びその硬引材いずれも６００〜８００℃に
加熱すると組織が混合組織になり粒界腐食、σ脆性が生
ずるし、また４７５℃脆性も生ずる。更に硬引材の場合
には３００〜５００℃で低温焼鈍されて延性が低下した
り、又６００℃以上では回復再結晶が始まり強度が劣化
する。又６５０℃以上で長時間保つと組織は溝状組織と
なり結晶粒界の成分が変化して耐食性は大幅に悪化する
。熔融メッキ法では高温の熔融金属にステンレス鋼材を
浸漬するので、常に上記の危険がある。

粉末塗装法においてはＺｎ　、ＡＩ　、Ｍｇまたはその
合金粉末をステンレス鋼材の表面に付着し、これを圧延
、引抜き、圧着などの機械的方法で圧着する。あるいは
付着もしくは機械的方法で圧着（？） した金属粉末を該金属の融点より低い温度で加熱して焼
結する熱的方法を用いるとより完全に接着することがで
きる。さらに加熱焼結した後、圧延、引抜き等の加工を
すれば、より完全な被覆層を得ることができる。この方
法では他の方法より厚く例えば４００μ程度までの皮膜
を形成することができ、またステンレス鋼材を高温に加
熱することが無く、電流も流さない等の長所を有するも
のである。この方法は特にＡＩのように電気メッキが回
能な材料や、鋼線のように接着後伸線加工を行う場合に
有効である。

ホ、実施例 以下に本発明を実施例によってさらにくわしく説明する
。

実施例　１゜ （Ａ）試験方法 第１表に示す成分の各種ステンレス鋼の板材、線材をト
リクレンで洗浄し硫酸で酸洗後Ｚｎの電気メツキ法、熔
融法およびＡＩの溶融法により表面に種々の厚さの皮膜
層を形成し、塩水噴霧試験（９） 第１表　供試材の化学成分（ｗｔ％） （ＩＣ）ノ （ＪＩＳＺ２３７１）、海岸地（大阪府泉南郡）での大
気暴露試験、海水浸漬（兵庫県域崎海岸）試験を行い、
皮膜層を有しない同材質の試験片および普通鋼に亜鉛メ
ッキした試験片と比較した。

板材は厚さ１ｆｉのもので線材は最終線径２．０ｆｉの
ものを用いた。

第２表は各供試材の加工履歴、皮膜の材料、形成法を示
すものである。

Ｃａ１） 第２表　供試材処理条件 ＵＺ） （Ｂ）塩水噴霧試験結果 塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）により１１ケ月間試
験した結果は第３表の通りであった。

表中の表面処理欄でＡＩはアルミニウム、他は亜鉛の場
合９Ｍは熔融法、Ｅは電気メツキ法であり数字は皮膜厚
さμをしめす。また皮膜そうを有する供試材の孔食の評
価は酸洗により皮膜層を溶解除去して行った。同表から
皮膜を有しないステンレス鋼材、Ｚｎメッキ普通鋼は３
０４系を除いて赤錆、および孔食の発生が著しいのに対
し本発明は全く赤錆、孔食が発生しないか９発生しても
極く僅かであり耐食性が非常に改善されていることがわ
かる。すなわち５ＵＳ４１０系、５ＵＳ４３０系はＺｎ
またはＡＩメッキすることにより著しく耐食性（特にＣ
Ｉ−に対し）が向上することがわかる。５ＵＳ３０４系
は元来非常に耐食性が強い材料でありこの試験では顕著
な差は現われていないが更に試験期間が長くなればＺｎ
メッキの効果が生ずると推定される。

（７３） 第３表　塩水噴霧試験結果（ＪＩＳＺ２３７１）（ｌす 第１図は塩水噴霧試験途中の赤錆発生進行状況を調査し
た図表である。図に記載されていない試料階２．　４．
　１１．　１２．　１３．　１５．　１６．　１７の本
発明材と３０４系の従来材８，２１．２３は全く発錆し
なかった。この図から５ＵＳ４１０．５ＵＳ４３０はＺ
ｎ、ＡＩメッキをすると耐食性（耐Ｃ１性）が向上する
ことがわかる。また普通鋼にＺｎメッキをした材料、ｌ
１ｈ９．２４はメッキ層が少なくなると腐蝕がせ急速に
進行する。

（Ｃ）大気暴露試験結果 大阪府泉南郡の海岸地で１０ケ月間と同じ試料を用いて
行った大気暴露試験の結果は第４表に示す通りであった
。

この表に示すように皮膜層を有する本発明材はすべて発
錆せず、孔食も著しく耐食性が良好であることがわかる
。

（ｌ　ｆ） 第４表　大気暴露試験結果（海岸地） （／ｌ＞ （Ｄ）海水浸漬試験結果 兵庫県域崎海岸において１年間海水浸漬試験を行った結
果は第５表の通りであった。

この表かられかるように従来のステンレス鋼材は結束部
において孔食が発生し、また部分的に発錆しているが本
発明材は結束部分においても全く孔食い１発錆がなく優
れた耐食性を示している。

また伸線加工後熱処理を行って直ちに皮膜層を形成した
軟質の抗張力５０〜７０ｋｇ／ｍのステンレス鋼線（第
２表参照）（試料Ｆｌｋ１０．１２．１３．１４．１５
，１８．２０．２１）においても。

熱処理後伸線加工を行って皮膜層を形成した硬質の抗張
力が１００　ｋｇ／ｗａ　〜２００　ｋｇ／ｍのステン
レス鋼線（試料隘１１．１６．１？、１９．２２．２３
）においてもその効果は同じであることがわかる。すな
わち本発明方法は金網などの抗張力５０Ｌｒ／鶴軟質ス
テンレス鋼線からばね材に用いる２５０ｋｇ／ｍまでの
高強度ステンレス鋼線まで適用して製品の耐食性を改善
することができる。

（／’１） 第５表　海水浸漬試験結果 （／ｌ） 実施例　２゜ 第６表に示す化学成分を含む５ＵＳ３０４を用いて次ぎ
の試料を作成した。

第６表　　　（％） （Ａ）ＩＪｉｌ径２．０鶴φのステンレス硬引線（Ｂ）
（Ａ）の線にＡＩ粉末を１００μの厚さに圧着して線径
１．８■φまで伸線したもの（Ｃ）（Ｂ）で粉末圧着後
３００℃×１０分間加熱して伸線したもの （Ｄ）線径２．Ｏｆｉφの素線に厚さ５０μのＡＩを熔
融メッキしたもの 上記の試料を３０日間の塩水噴霧試験を行ったが、いず
れも発錆せず差は認められなかった。

次ぎにそれらの試料を用いて第７表に示す条件で発露型
ガス腐食試験を行った。

ＣＩ’ｉノ 第７表　発露型ガス腐食試験条件 その結果は第８表の通りであった。

第８表　発露型ガス腐食試験結果 （発錆面積率　％） 即ち従来の５ＵＳ３０４材は発錆したが１本発明材はい
ずれも発錆せず良好な耐食性であった。

次ぎに上記試料をシュウ酸の電解エッチによる（ＺＯ） 炭化物金相試験を実施して組織の鋭敏化の傾向を調べた
。その結果は第９表の通りであった。

第９表　電解エッチ試験結果 以上から判るように粉末塗装材は本来のステンレスの正
常組織のままであるが、熔融メッキ法によるものは粒界
腐食を起こす可能性のある混合組織を発生しており使用
方法によっては問題の生ずる可能性があることが判る。

へ０発明の効果 以上詳しく説明したように本発明のステンレス鋼材、鋼
線は表面に卑金属の皮膜を粉末塗装法によって形成する
もので大きなコストの上昇はなく、且つステンレス鋼の
性能を被覆加工によって害（ｚ／） することがなく、海岸地、海水中、工場地帯などのあら
ゆる腐蝕環境の下で板材、パイプ、ボルト、ナツト、ワ
ッシャーなどの鋼材、バネ材、メツセンジャーワイヤ、
金網、鋲螺材、ハンガーなどに用いると長期間、安定し
た耐食性を維持することができるもので非常に有効なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は塩水噴霧試験における赤錆発生状況を示すグラ
フである。 代理人　弁理士　１）　中　　理　　夫（２Ｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ステンレス鋼材１ｗｉ線の表面にステンレス
   鋼の活性態より卑なる金属の内、亜鉛（Ｚｎ　）　。 アルミニウム（ＡＩ　＞　、マグネシウム（Ｍｇ　）　
   若しくはそれらの合金の粉末を付着して９機械的手段に
   より圧着するか或いは加熱焼結することによって該金属
   の被覆層を形成したことを特徴とする耐食性にすぐれた
   ステンレス鋼材、鋼線（２）　　圧延、引抜きにより圧
   着することによって被覆層を形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の耐食性にすぐれたステンレ
   ス鋼材、鋼線 （３）金属粉末を表面に付着または圧着し加熱焼結した
   後、圧延、引抜き等によって被覆層を形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の耐
   食性にすぐれたステンレス鋼材、鋼線 （１） （４）ステンレス鋼材、ｍ線が引張強さ５０〜２５０　
   ｋｇ　／　削の軟質′または硬質ステンレス鋼材、鋼線
   □であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項いずれかに記載の耐食性にすぐれたステンレス鋼材
   ９ｗｉ線