JP2011246739A - ステンレス鋼材へのめっき方法及びそのめっき材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステンレス鋼材の表面に、第一のめっき金属層を被覆する工程S13と、該第一のめっき金属層が被覆されたステンレス鋼材を熱処理することにより、前記ステンレス鋼材の元素と前記第一のめっき金属層の元素が相互に拡散した相互拡散層を形成する工程S14と、該相互拡散層が被覆されたステンレス鋼材の表面に、第二のめっき金属層を被覆する工程S16と、を少なくとも含む。
【選択図】図1
Description
以下に示すようにして、ステンレス鋼材にめっき処理を行っためっき材(試験体)を作製した。
[不動態皮膜除去工程]
めっき処理の対象となるステンレス鋼材として、40mm×40mm×厚さ0.8mmのオーステナイト系ステンレス鋼(JIS規格:SUS304)を準備した。次に、前処理として、水洗後、210g/Lの濃度の塩酸溶液中に45℃で3分浸漬後、水洗し、さらに、210g/Lの濃度の硫酸溶液中に60℃で1分浸漬した。これにより、ステンレス鋼材の表面の不動態皮膜を除去した。
次に、第一のめっき処理工程として、無電解Ni−Bめっき処理を行った。具体的には、硫酸ニッケル25g/L、DMBA数g/L、有機酸10g/L、その他添加剤からなるNi−Bめっき液(奥野製薬工業製:トップケミアロイ66−LF)を用いて、Ni濃度5.5〜6.5g/L、pH6.0〜6.5、温度64℃にして、層厚さが3μm形成されるまで、スレンレス鋼材を振動させながら、ステンレス鋼材の表面に無電解Ni−Bめっき層(第一のめっき金属層)を被覆した。そして、水洗及び湯洗を行い、ステンレス鋼材を乾燥した。
次に、このステンレス鋼材を加熱炉内に投入し、真空雰囲気下で、ステンレス鋼材に対して1080℃、6時間加熱処理を行った。これにより、ステンレス鋼材にニッケルが拡散し、無電解Ni−Bめっき層に鉄及びクロムが少なくとも拡散した相互拡散層を形成した。なお、以下の一連の工程後に得られた試験体に対して、EDX分析により、15μmの相互拡散層が形成されていることを確認した。
次に、前処理として、水洗後、210g/Lの濃度の塩酸溶液中に45℃で3分浸漬後、水洗し、さらに、210g/Lの濃度の硫酸溶液中に60℃で1分浸漬した。これにより、めっき層(相互拡散層)の表面の酸化物を除去した。
次に、第二のめっき処理工程として、無電解Ni−Pめっき処理を行った。具体的には、硫酸ニッケル25g/L、次亜リン酸ナトリウム15g/L、有機酸10g/L、その他添加剤からなる無電解Ni−Pめっき液(奥野製薬工業製:トップニコロンNAC)を用いて、Ni濃度5.2〜6.8g/L、pH4.4〜4.8、温度84℃にして、層厚さが30μm形成されるまで、スレンレス鋼材を振動させながら、めっき層(相互拡散層)の表面に無電解Ni−Pめっき層(第二のめっき金属層)を被覆した。そして、水洗及び湯洗を行った。
無電解Ni−Pめっき層が被覆されたステンレス鋼材を、280℃の温度条件で、1時間加熱した。以上の一連の工程を経て、実施例1に係るめっき材の試験体を得た。
実施例と同じようにして、めっき材を製作した。実施例1と異なる点は、ステンレス鋼材に、Moをさらに含有したオーステナイト系ステンレス鋼(JIS規格:SUS316)を用いた点と、不動態皮膜除去工程の代わりに、ストライクめっき処理工程を行った点である。具体的には、ニッケル濃度60g/L、塩酸濃度35g/Lの溶液に、ステンレス鋼材を浸漬し、常温で電流1.5A/dm2で5分間通電し、不動態皮膜の除去を行うと共に、その除去されたステンレス鋼材の表面に、電解ニッケルストライクめっき層を0.3μm被覆した。
実施例1と同じステンレス鋼材(JIS規格:SUS304)を準備し、これを試験体とした。すなわち、比較例1は、ステンレス鋼材へのめっき処理は行っていない。
実施例2と同じステンレス鋼材(JIS規格:SUS316)を準備し、これを試験体とした。すなわち、比較例2は、ステンレス鋼材へのめっき処理は行っていない。
実施例1と同じステンレス鋼材を準備し、実施例1の不動態皮膜除去工程、第二のめっき処理工程、第二の熱処理のみを行って、ステンレス鋼材へのめっきを行った。すなわち、実施例1と相違する点は、第一のめっき処理と第一の熱処理を行っていない(相互拡散層を形成していない点である)。
塩酸及び硫酸溶液を混合したpH2の腐食試験液を準備し、この溶液を90℃に加熱して、実施例1、2及び比較例1〜3の試験体のそれぞれを6時間浸漬した。そして、これらの試験体を取り出して、1時間放冷後、17時間大気中に湿潤放置した。得られた各試験体に対して、表面の腐食状態をSEMで観察した。図3は、実施例1に係るめっき材の耐食試験後の断面図であり、(a)は、腐食孔近傍の断面写真図であり、(b)は、(a)の拡大写真図である。
塩酸及び硫酸溶液を混合したpH3.5及びpH7.0の腐食試験液を準備し、それぞれの溶液を90℃に加熱して、実施例1及び比較例1及び2の試験体のそれぞれを6時間浸漬した。そして、これらの試験体を取り出して、1時間放冷後、17時間大気中に湿潤放置した。この作業を1サイクルとして、連続して8サイクル(8日間)行った。そして、試験後のステンレス鋼材(母材)の最大腐食深さを測定した。この結果を以下の表1に示す。なお、最大腐食深さは、実施例1の場合には、相互拡散層とステンレス鋼母材との界面からの腐食深さの最大値であり、比較例1及び2の場合は、不動態皮膜とステンレス鋼母材との界面からの腐食深さの最大値である。
図3(a),(b)に示すように、実施例1の試験体は、相互拡散層の腐食が確認され、ステンレス鋼材(母材)の腐食はほとんどみられなかった。なお、確認的に、EPMA分析も行い、同様の結果を得られた。実施例2の試験体も、同様の結果が得られた。しかしながら、比較例1〜3の場合には、ステンレス鋼母材に、孔食状の腐食が確認された。
表1に示すように、実施例1の試験体は、腐食試験液(pH3.5)の場合には、相互拡散層の腐食が確認され、ステンレス鋼材(母材)の腐食はほとんどみられなかった。腐食溶液(pH7)の場合には、めっき層の腐食すらなく、錆は発生していなかった。一方、比較例1及び2の試験体は、ステンレス鋼母材に孔食状の腐食が確認され、腐食試験液(pH3.5)の場合には、最大腐食深さがいずれも70μm以上となり、腐食試験液(pH7.0)の場合には、最大腐食深さが40μm以上となった。
Claims (9)
- ステンレス鋼材に、第一のめっき金属層を被覆する工程と、
該第一のめっき金属層が被覆されたステンレス鋼材を熱処理することにより、前記ステンレス鋼材の元素と前記第一のめっき金属層の元素が相互に拡散した相互拡散層を形成する工程と、
該相互拡散層が形成されたステンレス鋼材に、第二のめっき金属層を被覆する工程と、を少なくとも含むことを特徴とするステンレス鋼材へのめっき方法。 - 前記相互拡散層を形成する工程において、前記第一のめっき金属層の表面まで前記ステンレス鋼材の元素を拡散させることを特徴とする請求項1に記載のステンレス鋼材へのめっき方法。
- 前記第一のめっき金属層を被覆する前に、電解めっき法により、前記ステンレス鋼材の表面に形成された不動態皮膜を除去すると共に、前記第一のめっき金属層のめっき金属と同じ種類のめっき金属層を被覆することを特徴とする請求項1または2に記載のステンレス鋼材へのめっき方法。
- 前記第一のめっき金属層のめっき金属は、ニッケル系金属であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のステンレス鋼材へのめっき方法。
- 前記ステンレス鋼材は、オーステナイト系ステンレス鋼材であり、前記相互拡散層を形成する工程において、前記ステンレス鋼材を800℃〜1100℃の範囲で加熱することにより前記熱処理を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のステンレス鋼材へのめっき方法。
- 前記第二めっき金属層のめっき金属は、リン含有ニッケルであり、第二のめっき金属層を被覆する工程後、前記ステンレス鋼材を300℃以下で加熱することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のステンレス鋼材へのめっき方法。
- ステンレス鋼材に、めっき金属層が被覆されためっき材であって、前記ステンレス鋼材と前記めっき金属層との間には、前記ステンレス鋼材の元素とめっき金属層の元素が相互に拡散した相互拡散層が形成されていることを特徴とするめっき材。
- 前記めっき金属層は、ニッケル系金属からなり、少なくとも前記めっき金属層の表層には、非晶質のリン含有ニッケルからなる層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のめっき材。
- 前記ステンレス鋼材は、オーステナイト系ステンレス鋼材であることを特徴とする請求項7または8に記載のめっき材。
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