JPS6376861A - 燃焼器具用ステンレス鋼およびその製造法 - Google Patents
燃焼器具用ステンレス鋼およびその製造法Info
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- JPS6376861A JPS6376861A JP21924186A JP21924186A JPS6376861A JP S6376861 A JPS6376861 A JP S6376861A JP 21924186 A JP21924186 A JP 21924186A JP 21924186 A JP21924186 A JP 21924186A JP S6376861 A JPS6376861 A JP S6376861A
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- JP
- Japan
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- stainless steel
- oxidation
- ceramic layer
- discoloration
- combustion
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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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。
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表面に厚さ1000Å〜2000
0人のA1203 、5i02、Cr2O3、TiO2
、ZrO2のうち一種あるいは二種以上から成るセラミ
ック層を有する燃焼雰囲気中で酸化による変色が少なく
、金属光沢を長期間維持する燃焼器具用ステンレス鋼お
よびその製造法に関する。
0人のA1203 、5i02、Cr2O3、TiO2
、ZrO2のうち一種あるいは二種以上から成るセラミ
ック層を有する燃焼雰囲気中で酸化による変色が少なく
、金属光沢を長期間維持する燃焼器具用ステンレス鋼お
よびその製造法に関する。
従来の技術
B00°C以上の高温で使用される部材には、ステンレ
ス鋼が多く使用されている。これは、ステンレス鋼中に
含まれるCrが高温で表面に保護性のあるm密な酸化皮
膜を形成し酸化の進行を抑制するためである。しかしこ
の酸化皮膜は、純粋なCr2O3ではなく鉄あるいは鋼
中の不純物元素を含むため使用中の変色は避けられず、
高温はど変色は速く進行し、黒色化していく。特に燃焼
雰囲気では、酸素分圧が低く、水蒸気を多く含むため酸
化初期に保護性のある緻密な酸化皮膜が形成しにくいた
め、酸化は急速に進行し、変色していく、さらに上記雰
囲気中で600=750℃のOrの拡散が比較的遅い温
度に保持すると、赤さびと称するFee度の高い酸化物
が発生し、表面が赤褐色に変色する場合がある。このよ
うな高温での変色は、例えば石油ストーブ、ファンヒー
ター等の暖房機器の燃焼部品に使用した場合、美観を損
なうばかりでなく、表面の変色によりふく射率が変化し
燃焼状態が燃焼時間とともに変動する。しかも使用され
ている部位によって酸化、変色の程度が異なるため燃焼
状態の不均一が生じ、効率が低下する。
ス鋼が多く使用されている。これは、ステンレス鋼中に
含まれるCrが高温で表面に保護性のあるm密な酸化皮
膜を形成し酸化の進行を抑制するためである。しかしこ
の酸化皮膜は、純粋なCr2O3ではなく鉄あるいは鋼
中の不純物元素を含むため使用中の変色は避けられず、
高温はど変色は速く進行し、黒色化していく。特に燃焼
雰囲気では、酸素分圧が低く、水蒸気を多く含むため酸
化初期に保護性のある緻密な酸化皮膜が形成しにくいた
め、酸化は急速に進行し、変色していく、さらに上記雰
囲気中で600=750℃のOrの拡散が比較的遅い温
度に保持すると、赤さびと称するFee度の高い酸化物
が発生し、表面が赤褐色に変色する場合がある。このよ
うな高温での変色は、例えば石油ストーブ、ファンヒー
ター等の暖房機器の燃焼部品に使用した場合、美観を損
なうばかりでなく、表面の変色によりふく射率が変化し
燃焼状態が燃焼時間とともに変動する。しかも使用され
ている部位によって酸化、変色の程度が異なるため燃焼
状態の不均一が生じ、効率が低下する。
従−って燃焼雰囲気中での変色の少ない材料が嘱望され
てきた。
てきた。
L述のような高温での変色を低減するために、従来はI
II材中のCrci度を増加したり、あるいはSiを添
加し、酸化初期に形成されるC「の酸化皮膜を緻密にし
、皮膜中のFeあるいは不純物元素の濃度を低下するこ
とにより、酸化皮膜の保護性を向上させ、酸化の進行を
抑制してきた。また母材中にAQを1%以上添加し、C
「の代わりにA’lの保護性酸化皮膜を鋼板表面に形成
し、酸化速度の低減を実現してきた。
II材中のCrci度を増加したり、あるいはSiを添
加し、酸化初期に形成されるC「の酸化皮膜を緻密にし
、皮膜中のFeあるいは不純物元素の濃度を低下するこ
とにより、酸化皮膜の保護性を向上させ、酸化の進行を
抑制してきた。また母材中にAQを1%以上添加し、C
「の代わりにA’lの保護性酸化皮膜を鋼板表面に形成
し、酸化速度の低減を実現してきた。
さらに特公昭56−47929号公報にステンレス鋼表
面に研磨処理を施し、燃焼雰囲気中で発生しやすい赤さ
びによる変色を防止できると開示しているように、表面
処理による変色防止も試みられてきた。
面に研磨処理を施し、燃焼雰囲気中で発生しやすい赤さ
びによる変色を防止できると開示しているように、表面
処理による変色防止も試みられてきた。
発明が解決しようとする問題点
上述のごとく合金元素成分の改良あるいは表面処理の改
善等により、合金の耐酸化性は向上し、酸化による重量
変化は減少する。また燃焼雰囲気特有の赤さびの発生に
よる表面の変色は低減される。とくに八9を4%以−ヒ
添加したステンレス鋼は、酸化初期にAQ 、03の均
一な保護性酸化皮膜が形成し優れた耐醜化性を示す、し
かし、上記のいずれの方法においても酸化初期に形成さ
れるCrあるいはA9の酸化皮膜により、Feなとの母
材成分の酸化を抑制する機構であり。
善等により、合金の耐酸化性は向上し、酸化による重量
変化は減少する。また燃焼雰囲気特有の赤さびの発生に
よる表面の変色は低減される。とくに八9を4%以−ヒ
添加したステンレス鋼は、酸化初期にAQ 、03の均
一な保護性酸化皮膜が形成し優れた耐醜化性を示す、し
かし、上記のいずれの方法においても酸化初期に形成さ
れるCrあるいはA9の酸化皮膜により、Feなとの母
材成分の酸化を抑制する機構であり。
その酸化皮膜形成には母材中に含まれるC「あるいはA
9が使用されることには変わりがない。
9が使用されることには変わりがない。
従って一1二記の酸化皮膜中には、FeをはじめlIn
等の不純物元素が多く含まれるため、CrあるいはA2
の酸化皮膜は透明ではなく根本的に変色は免れない、さ
らに酸化初期の保護性酸化皮膜形成に表面近傍のCrあ
るいはALlが消費されるため、酸化皮膜直下のOrあ
るいはMの濃度が低下し、保護性酸化皮膜が局部的に剥
離した場合そこから急激に酸化が進行する。あるいは酸
化雰囲気、酸化前の素面状態により、酸化初期に均一な
保護性酸化皮膜が形成されず酸化が急速に進行する場合
がある。このような異常酸化はMを添加したステンレス
鋼に多く観察され、これはMの拡散速度が小さいため、
酸化皮膜の修復能がCrに比べ小さいからである。異常
酸化が起こると表面は急速に黒色化する。
等の不純物元素が多く含まれるため、CrあるいはA2
の酸化皮膜は透明ではなく根本的に変色は免れない、さ
らに酸化初期の保護性酸化皮膜形成に表面近傍のCrあ
るいはALlが消費されるため、酸化皮膜直下のOrあ
るいはMの濃度が低下し、保護性酸化皮膜が局部的に剥
離した場合そこから急激に酸化が進行する。あるいは酸
化雰囲気、酸化前の素面状態により、酸化初期に均一な
保護性酸化皮膜が形成されず酸化が急速に進行する場合
がある。このような異常酸化はMを添加したステンレス
鋼に多く観察され、これはMの拡散速度が小さいため、
酸化皮膜の修復能がCrに比べ小さいからである。異常
酸化が起こると表面は急速に黒色化する。
従来は、上述の変色の程度を低下させ、異常酸化を抑制
するため、母材中のCrあるいはA9を増量し、Si等
の添加量を増加してきた。しかしこれら元素の増加は、
機械的性質、製造性を悪化させ、コストの上昇を招くた
め好ましい方向とは言えず、しかも安定でかつ十分な耐
変色性を実現するには到っていない。
するため、母材中のCrあるいはA9を増量し、Si等
の添加量を増加してきた。しかしこれら元素の増加は、
機械的性質、製造性を悪化させ、コストの上昇を招くた
め好ましい方向とは言えず、しかも安定でかつ十分な耐
変色性を実現するには到っていない。
本発明は従来のように鋼材中に含まれる成分を変化させ
、あるいは表面仕上げを改善し、酸化初期に形成される
保護性酸化皮膜の性質を向上させるのではなく、あらか
じめステンレス鋼表面に5i02、A’1203 、
Cr2O3等の透明でか一11熱性の優れたセラミック
層を、気相メッキ法にて1000Å〜20000人コー
ティングし、鋼材の酸化による変色を防止することを特
徴とする。
、あるいは表面仕上げを改善し、酸化初期に形成される
保護性酸化皮膜の性質を向上させるのではなく、あらか
じめステンレス鋼表面に5i02、A’1203 、
Cr2O3等の透明でか一11熱性の優れたセラミック
層を、気相メッキ法にて1000Å〜20000人コー
ティングし、鋼材の酸化による変色を防止することを特
徴とする。
本発明は、高温で耐変色性に優れ、金属光沢を長期間維
持する燃焼器具用ステンレス鋼の開発を目的とする。
持する燃焼器具用ステンレス鋼の開発を目的とする。
問題点を解決するための手段
以下に本発明の構成について説明する0本発明では上記
目的を達成するため、各種成分のステンレス鋼および低
炭素鋼を用いて、それらの表面上に上述の気相メッキ法
にて、各種セラミックをコーティングし、実験、研究を
繰り返した結果、ステンレス鋼の表面上に、CVD法、
プラズマcvn法、スパッタリング法、イオンブレーテ
ィング法等の気相メッキ法で、A9.203゜5i02
、Cr2O3、TiO2、Z「02を厚さ1000Å〜
20000人コーティングすることによって、高温の燃
焼雰囲気中での変色が、著しく抑制できることを見出し
た。
目的を達成するため、各種成分のステンレス鋼および低
炭素鋼を用いて、それらの表面上に上述の気相メッキ法
にて、各種セラミックをコーティングし、実験、研究を
繰り返した結果、ステンレス鋼の表面上に、CVD法、
プラズマcvn法、スパッタリング法、イオンブレーテ
ィング法等の気相メッキ法で、A9.203゜5i02
、Cr2O3、TiO2、Z「02を厚さ1000Å〜
20000人コーティングすることによって、高温の燃
焼雰囲気中での変色が、著しく抑制できることを見出し
た。
ステンレス鋼表面にコーティングするセラミック層の厚
さを広範囲変化させ、高温での耐変色性を評価した結果
、高温で耐変色性に優れ、金属光沢を長期間維持するた
めには、1000λ〜20000人の範囲が適当である
ことが判った。セラミック層の厚さが1000人未満で
あると酸素の透過を抑制し下地のステンレス鋼の酸化を
防止するには不十分で、下地の酸化による変色が生じる
。しかも燃焼雰囲気中では下地の酸化物は、ポーラスで
構造的に弱いため局所的にセラミック層の剥離が生じる
。一方、20000人超の厚0コーティングを行うと下
地とセラミック層との熱膨張率の差からセラミック層に
割れが発生し、このような大きな欠陥部から酸素。
さを広範囲変化させ、高温での耐変色性を評価した結果
、高温で耐変色性に優れ、金属光沢を長期間維持するた
めには、1000λ〜20000人の範囲が適当である
ことが判った。セラミック層の厚さが1000人未満で
あると酸素の透過を抑制し下地のステンレス鋼の酸化を
防止するには不十分で、下地の酸化による変色が生じる
。しかも燃焼雰囲気中では下地の酸化物は、ポーラスで
構造的に弱いため局所的にセラミック層の剥離が生じる
。一方、20000人超の厚0コーティングを行うと下
地とセラミック層との熱膨張率の差からセラミック層に
割れが発生し、このような大きな欠陥部から酸素。
あるいは水蒸気が侵入し、割れ部の下地が急速に酸化し
変色する。さらにこの酸化はセラミックー金属界面に沿
って成長するため、変色が拡がるばかりでなく、セラミ
ック層の密着性が劣化し最終的にはセラミック層が剥離
する。セラミック層の厚さが1000Å〜20000人
の範囲が適当である。
変色する。さらにこの酸化はセラミックー金属界面に沿
って成長するため、変色が拡がるばかりでなく、セラミ
ック層の密着性が劣化し最終的にはセラミック層が剥離
する。セラミック層の厚さが1000Å〜20000人
の範囲が適当である。
セラミック層をコーティングする下地としては、ある程
度の耐酸化性を有するステンレス鋼が適切であり、低炭
素鋼を用いるとセラミック層に存在するミクロな欠陥部
から急速に酸化・変色し、さらにはセラミック層の破壊
、剥離を招くため不適切である。また燃焼雰囲気中でも
緻密な酸化皮膜の形成を促進するSi、 AQ等の元素
を0.2%以上含有するステンレス鋼は、上記のミクロ
な欠陥部から侵入してきた酸素による酸化・変色を抑制
し、さらにそこに緻密な酸化皮膜を形成しセラミック層
との密着性を向上させるため下地としてより好ましいが
、Siあるいは八9を2%を越えて添加すると下地のス
テンレス鋼の機械的性質あるいは製造性が悪くなるため
好ましくない。
度の耐酸化性を有するステンレス鋼が適切であり、低炭
素鋼を用いるとセラミック層に存在するミクロな欠陥部
から急速に酸化・変色し、さらにはセラミック層の破壊
、剥離を招くため不適切である。また燃焼雰囲気中でも
緻密な酸化皮膜の形成を促進するSi、 AQ等の元素
を0.2%以上含有するステンレス鋼は、上記のミクロ
な欠陥部から侵入してきた酸素による酸化・変色を抑制
し、さらにそこに緻密な酸化皮膜を形成しセラミック層
との密着性を向上させるため下地としてより好ましいが
、Siあるいは八9を2%を越えて添加すると下地のス
テンレス鋼の機械的性質あるいは製造性が悪くなるため
好ましくない。
コーティングするセラミックは、透明でかつそれ自身十
分な#熱性を有してなくてはならず、しかも母材の酸化
を防止できるだけの酸素あるいは酸化性気体に対して遮
断する能力を有するものでなければならず、これらの点
から、M2O3、5i02、Cr、03 、 TiO2
、Zr029が適切である。
分な#熱性を有してなくてはならず、しかも母材の酸化
を防止できるだけの酸素あるいは酸化性気体に対して遮
断する能力を有するものでなければならず、これらの点
から、M2O3、5i02、Cr、03 、 TiO2
、Zr029が適切である。
さらに上記セラミックは非常に安定な酸化物であるため
、湿式処理にてコーティングすることは困難で、CVD
法、プラズマCVD法、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法の気相メッキ法が適切である。これらのコ
ーティング法で、ステンレス鋼表面上に上記セラミック
を厚さ1000Å〜20000人コーティングした場合
、高温での耐変色性に優れたセラミック層を得ることが
できる。
、湿式処理にてコーティングすることは困難で、CVD
法、プラズマCVD法、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法の気相メッキ法が適切である。これらのコ
ーティング法で、ステンレス鋼表面上に上記セラミック
を厚さ1000Å〜20000人コーティングした場合
、高温での耐変色性に優れたセラミック層を得ることが
できる。
実施例
以下に本発明の実施例を記載する。第1表に供試材の化
学組成(重量%)を示す、これらは市販のステンレス鋼
板または通常の製造工程で作られたステンレス鋼板およ
び低炭素鋼板である。いずれも通常の工程にて表面を酸
洗処理にて仕上げである。
学組成(重量%)を示す、これらは市販のステンレス鋼
板または通常の製造工程で作られたステンレス鋼板およ
び低炭素鋼板である。いずれも通常の工程にて表面を酸
洗処理にて仕上げである。
上記供試材の表面にスパッタリング法を用いて、Al2
O3、5i02、Cr2O3、TiO2、ZrO2を1
0000人コーティングし、灯油燃焼雰囲気中および自
動車エンジン排気ガス雰囲気中で酸化試験を50時間行
った。灯油燃焼雰囲気中の試験片の温度は750°C1
自動車エンジン排気ガス雰囲気中の試験片の温度は80
0 、800 、1000℃に保持した。#化試験後、
試験片表面の光沢度および酸化増量をAl1定した。光
沢度は10mm四方の表面に入射角60度で白色光を照
射し、反射光の強さの入射光の強さに対する比率(百分
率)で表す。その結果を第2表に示す。
O3、5i02、Cr2O3、TiO2、ZrO2を1
0000人コーティングし、灯油燃焼雰囲気中および自
動車エンジン排気ガス雰囲気中で酸化試験を50時間行
った。灯油燃焼雰囲気中の試験片の温度は750°C1
自動車エンジン排気ガス雰囲気中の試験片の温度は80
0 、800 、1000℃に保持した。#化試験後、
試験片表面の光沢度および酸化増量をAl1定した。光
沢度は10mm四方の表面に入射角60度で白色光を照
射し、反射光の強さの入射光の強さに対する比率(百分
率)で表す。その結果を第2表に示す。
(以下余白)
これより、ステンレス鋼表面に上記セラミック層を10
000人有する6のは、セラミック層を有しないものに
比べ優れた耐変色性および耐酸化性をもつことがわかる
。一方、低)CR鋼にセラミック層をコーティングして
もほとんど効果はなく、下地がステンレス鋼であること
が必須である。
000人有する6のは、セラミック層を有しないものに
比べ優れた耐変色性および耐酸化性をもつことがわかる
。一方、低)CR鋼にセラミック層をコーティングして
もほとんど効果はなく、下地がステンレス鋼であること
が必須である。
次に代表的な2鋼種についてスパッタリング法を用いて
、A’lyOgあるいは5i02を厚さを変えてコーテ
ィングし、自動車エンジン排気ガス雰囲気中で試験片の
温度を800℃に保持して酸化試験を行った。第3表に
耐化試験後の試験片表面の光沢度および酸化増量を示す
。
、A’lyOgあるいは5i02を厚さを変えてコーテ
ィングし、自動車エンジン排気ガス雰囲気中で試験片の
温度を800℃に保持して酸化試験を行った。第3表に
耐化試験後の試験片表面の光沢度および酸化増量を示す
。
(以下余白)
第3表 光沢度、酸([1におよぼすセラミック層の厚
さの影響この結果からステンレス鋼表面のセラミック層
の厚さは1000−20000人が適当であり、500
0−15000人の範囲で特に優れた耐変色性を示すこ
とが判る。
さの影響この結果からステンレス鋼表面のセラミック層
の厚さは1000−20000人が適当であり、500
0−15000人の範囲で特に優れた耐変色性を示すこ
とが判る。
発明の効果
」二連の如く表面に厚さ1000Å〜20000人のA
i、Ch 、 5i02、Cr2O3、Ti0z、Zr
O2のうち一種あるいは二種以北から成るセラミック層
を有する高温で耐変色性に優れ、金属光沢を長期間維持
する11tを特徴とするステンレス鋼は、変色による燃
焼状態の不均一化、不安定化を防止し、かつ変色により
美観が損なわれることのない燃焼器具用として非常にす
ぐれた材料である。しかも+IIM変色性を向上させる
ため下地のステンレス鋼中に材質を劣化させる元素を大
量に航加する必要がないため機械的性質あるいは製造性
も従来のステンレス鋼と変わりはない。
i、Ch 、 5i02、Cr2O3、Ti0z、Zr
O2のうち一種あるいは二種以北から成るセラミック層
を有する高温で耐変色性に優れ、金属光沢を長期間維持
する11tを特徴とするステンレス鋼は、変色による燃
焼状態の不均一化、不安定化を防止し、かつ変色により
美観が損なわれることのない燃焼器具用として非常にす
ぐれた材料である。しかも+IIM変色性を向上させる
ため下地のステンレス鋼中に材質を劣化させる元素を大
量に航加する必要がないため機械的性質あるいは製造性
も従来のステンレス鋼と変わりはない。
代理人 弁理士 井 上 雅 生
一′r−わ夕嗜11正1・!に
昭和61年10月2111
Claims (2)
- (1)ステンレス鋼表面に厚さ1000Å〜20000
ÅのAl_2O_3、SiO_2、Cr_2O_3、T
iO_2、ZrO_2のうち一種あるいは二種以上から
成るセラミック層を有する事を特徴とする、高温で耐変
色性に優れた燃焼器具用ステンレス鋼。 - (2)ステンレス鋼表面にAl_2O_3、SiO_2
、Cr_2O_3、TiO_2、ZrO_2のうち一種
あるいは二種以上から成るセラミック層を、気相メッキ
法にて厚さ1000Å〜20000Åコーティングする
ことを特徴とする高温で耐変色性に優れた燃焼器具用ス
テンレス鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21924186A JPS6376861A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 燃焼器具用ステンレス鋼およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21924186A JPS6376861A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 燃焼器具用ステンレス鋼およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376861A true JPS6376861A (ja) | 1988-04-07 |
Family
ID=16732425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21924186A Pending JPS6376861A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 燃焼器具用ステンレス鋼およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376861A (ja) |
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-
1986
- 1986-09-19 JP JP21924186A patent/JPS6376861A/ja active Pending
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