JP2016151037A - 耐食性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
その他、めっきや塗装などの表面処理により耐食性を向上せしめることも幅広く行われている(たとえば、特許文献2)。
ポリエステルなどの樹脂の塗装を行う場合には耐食性が向上する約1μm以上の厚みの塗膜とする必要があるため、着色顔料を含まないクリア塗膜であっても無垢のステンレス鋼とは外観(意匠)が変わり、また溶接も困難になる。特にステンレス鋼は表面に不動態皮膜が存在するため塗膜密着性が低く、さらに使用環境の熱、光や水分により塗膜が劣化し、外観の低下や塗膜剥離が生じるという問題もある。
このようにめっきや塗装による耐食性の向上は、ステンレス鋼の外観が失われるという問題があり、また、適用できる用途も限定される。当然、コストも大幅に上昇する。
1)表面に粒径1μm以上である粒状のZnOが100μm×100μmの単位面積に1個以上析出していることを特徴とする、耐食性に優れたステンレス鋼板。
2)温度30℃以上、Znイオン濃度10g/l以上のZnイオン含有液に10秒以上浸漬する、1)に記載のステンレス鋼板の製造法。
また、ステンレス鋼が用いられるさまざまな用途において、加工や溶接を終えた後に、浸漬処理を行うことも可能である。例えば、器物類などへ絞り加工を行った後に、Znイオン含有液へステンレス製器物を浸漬処理することにより耐食性に優れた器物が得られる。
Znイオン含有液はZn化合物を水に溶かし作製する。Zn化合物は水に可溶であれば種類は問わず、例えば、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、炭酸亜鉛などを用いることができる。溶解させるZnの化合物の量は、ステンレス鋼表面に安定してZnOを形成可能なZnイオン濃度として、10g/l以上必要である。処理液中のZnイオン濃度は多ければ多いほど、ステンレス鋼の表面皮膜中に存在するZnOの量も増加するが、必要に応じた耐食性レベルにあわせてZnイオン濃度を調整すればよい。Znイオン含有液の温度は、30℃以上でZnOが形成されるので30℃以上が必要である。安定してZnOを析出させるため、浸漬時間は10秒以上必要である。
なお、イオン含有液の温度・浸漬時間は、それぞれ70℃以下、300秒以内とすることがより好ましい。
耐食性は粒径:1μm以上のZnOの析出物が100μm×100μmの単位面積に1個以上析出した場合に向上する。粒径はZnOの各粒における最大の径で規定する。上記のように規定されるZnOが分散して析出していることは、カソード反応抑制作用を働かせるために必要と考えられる。本処理によって耐食性を向上させた後、加工を行っても耐食性低下が認められないのは、ZnOが一様に分散して析出しているため、加工後においてもカソード抑制作用が有効に作用するためと考えられる。
なお、多量に析出させても耐食性向上の効果は飽和する上に鋼板の外観を損ねるので、単位面積当たりの個数は20個以下とすることがより好ましい。
素材にSUS304、2D仕上げを用い各種金属の硫酸塩を溶かした溶液への浸漬処理を行い、耐食性の向上効果を調べた。浸漬処理条件は、溶液温度:60℃、各硫酸塩の濃度:100g/l、浸漬時間:5分とした。浸漬後の表面外観は、いずれの硫酸塩溶液とも処理前のSUS304 2Dとほぼ同様であった。耐食性をCCT(Cyclic Corrosion Test)により評価した。CCTは、1サイクルを[1.塩水噴霧:35℃、5%NaCl、15分噴霧]→、[2.乾燥:60℃、30%RH、1h]→[3.湿潤;50℃、95%RH]、3時間として、30サイクル実施した。試験後のさびの発生程度は、JISG0595「ステンレス鋼の表面さび発生程度評価方法」によりレイティングナンバー:RNをつけた。RNが高いほど、さびの発生は少なく耐食性は優れる。
次に処理後の表面の皮膜をAES(オージェ電子分光法)によりマッピング分析した。図1にAESによるZn、Oの分布状態を示す。Znは1μm前後で点在していた。Znの存在する位置にOも存在しているため、ZnOとして粒状に分散して析出していることが確認された。
SUS304、2D仕上げを行い、温度、Znイオンの濃度、浸漬時間を変動させた条件で浸漬処理を行い、ZnOの析出状態の確認および耐食性の評価を行った。異なるZnイオン濃度の溶液の作成は、溶解させるZnSO4の量を30〜100g/lの範囲で変動させて行った。ZnOの析出状態は、実施例1と同様にAESによるマッピング分析で、100μm×100μmあたりに存在する粒径が1μm以上のZnOの平均個数を数えた。
さらに処理後の耐食性に及ぼす加工の影響を調べるため、浸漬処理後に20%引っ張り歪を加えた試験片も作成し耐食性を評価した。耐食性評価は実施例1と同様の条件で行った。
表2に示すように本発明の条件範囲内の処理により耐食性は向上した。一方、硝酸浸漬処理材は処理により耐食性は向上するものの、その後の引っ張り歪付与により耐食性は低下した。
次に各鋼種および表面仕上げの素材に対する本処理の効果を調査した。供試したステンレス鋼の化学成分および表面仕上げを表3に示す。処理温度は50℃、Znイオン濃度:40g/l、3分の条件で行った。耐食性評価は素材の耐食性レベルに応じたサイクル数のCCTにより評価した。表4に示すように各種の鋼種、表面仕上げに対しても、本処理は有効に作用することがわかった。
Claims (2)
- 表面に粒径1μm以上である粒状のZnOが100μm×100μmの単位面積に1個以上析出していることを特徴とする、耐食性に優れたステンレス鋼板。
- 温度:30℃以上、Znイオン濃度:10g/l以上のZnイオン含有液に10秒以上浸漬する、請求項1に記載のステンレス鋼板の製造法。
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