JP2023011146A - ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法において、付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させることである。【解決手段】付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法は、ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して、付着層を除去するレーザ照射処理工程（Ｓ１０）と、レーザ照射処理工程（Ｓ１０）の後に、付着層を除去したステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する不動態化処理工程（Ｓ１２）と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法に係り、特に付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法に関する。

水門等のステンレス鋼部品は、ステンレス鋼部品の製作工程において溶接加工等が行われる（特許文献１参照）。溶接加工後のステンレス鋼部品には、溶接焼けからなる酸化物スケール等の付着層が付着している。また、海洋構造物等のステンレス鋼部品には、藻類、フジツボ等の海生生物等からなる付着層が付着している（特許文献２参照）。

特開２００５－１２６７４３号公報 特開２０１２－３６６１４号公報

ところで、ステンレス鋼部品の表面に上述したような付着層が付着していると、付着層が付着した箇所と、付着層が付着していない箇所との間で表面状態が異なり、ステンレス鋼部品の景観性が低下する可能性がある。このような付着層をグラインダ加工等により研磨して除去する場合には、ステンレス鋼部品の表面にグラインダ加工層からなる新たな付着層が形成されるので、ステンレス鋼部品の景観性を改善することは難しい。また、ステンレス鋼部品の表面に上述したような付着層が付着していると、付着層が付着した箇所から酸化や腐食等が進行して耐食性が低下する可能性がある。

そこで本開示の目的は、付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させることが可能なステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法を提供することである。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法は、付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して、前記付着層を除去するレーザ照射処理工程と、前記レーザ照射処理工程の後に、前記付着層を除去したステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する不動態化処理工程と、を備える。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法は、付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して、前記付着層を除去するレーザ照射処理工程と、前記レーザ照射処理工程の後に、前記付着層を除去したステンレス鋼部品を、酸洗処理または電解研磨処理して前処理する前処理工程と、前記前処理したステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する不動態化処理工程と、を備える。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法は、付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して前記付着層を除去しながら、前記ステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理するレーザ照射処理工程を備える。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法において、前記レーザ照射処理工程は、前記レーザ光がパルスレーザ光としてもよい。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法において、前記レーザ照射処理工程は、前記レーザ光のレーザ平均強度が１０Ｗ以上５００Ｗ以下としてもよい。

本開示に係るステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法において、前記ステンレス鋼部品の付着層は、溶接焼け、溶接スラグ、グラインダ加工層、加工油分、飛来塩分、藻類、海生生物またはもらい錆で形成されていてもよい。

上記構成によれば、ステンレス鋼部品に付着した付着層の除去と不動態被膜の形成とが可能となるので、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させることができる。

本開示の実施形態において、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。 本開示の実施形態において、ステンレス鋼部品の構成を示す断面図である。 本開示の実施形態において、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。 本開示の実施形態において、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。 本開示の実施形態において、処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真である。 本開示の実施形態において、処理条件２でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真である。 本開示の実施形態において、処理条件３でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真である。 本開示の実施形態において、処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工有りの試験片の外観観察結果を示す写真である。 本開示の実施形態において、表面粗さの測定箇所を示す写真である。 本開示の実施形態において、各試験片の電位と保持時間との積分値を示すグラフである。

［第一実施形態］
以下に本開示の第一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法は、レーザ照射処理工程（Ｓ１０）と、不動態化処理工程（Ｓ１２）と、を備えている。

まず、ステンレス鋼部品について説明する。図２は、ステンレス鋼部品１０の構成を示す断面図である。ステンレス鋼部品１０は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系（二相系）ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼等で形成されている。これらのステンレス鋼は、Ｆｅ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｃｕ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｎ系合金等からなり、例えば、Ｃｒを１２質量％以上含有しているＦｅ系合金であるとよい。ステンレス鋼部品１０は、例えば、水門、インペラ、原子力設備部品、海洋構造物等とすることが可能である。

ステンレス鋼部品１０は、ステンレス鋼部品１０の表面に付着層１２を有している。ステンレス鋼部品１０は、製作工程や使用環境等において、ステンレス鋼部品１０の表面に付着層１２が付着する。溶接加工の場合には、ステンレス鋼部品１０の表面に溶接焼けによる酸化物スケール、溶接スラグ等からなる付着層１２が付着する。グラインダ加工の場合には、ステンレス鋼部品１０の表面にグラインダ加工層からなる付着層１２が付着する。機械加工の場合には、ステンレス鋼部品１０の表面に加工油分からなる付着層１２が付着する。使用環境が海洋環境の場合には、ステンレス鋼部品１０の表面に、飛来塩分、藻類、海生生物等からなる付着層１２が付着する。また、ステンレス鋼部品１０の表面には、もらい錆等からなる付着層１２が付着する場合がある。このようにステンレス鋼部品１０の付着層１２は、溶接焼け、溶接スラグ、グラインダ加工層、加工油分、飛来塩分、藻類、海生生物、もらい錆等により形成されている。ステンレス鋼部品１０の表面に付着層１２が付着すると、付着層１２が付着した箇所と、付着層１２が付着していない箇所との間で表面状態が異なり、ステンレス鋼部品１０の景観性が低下する。また、ステンレス鋼部品１０の表面にこのような付着層１２が付着していると、付着層１２が付着した箇所から酸化や腐食等が進行して耐食性が低下する。

レーザ照射処理工程（Ｓ１０）は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の付着層１２にレーザ光を照射して、付着層１２を除去する工程である。ステンレス鋼部品１０の付着層１２にレーザ光を照射することにより、レーザアブレーション（レーザ照射による物質の蒸散を利用した表面処理）により、付着層１２を蒸発させて除去することができる。また、付着層１２の上にマイクロプラズマが生成し、その衝撃波、熱膨張圧等により付着層１２を破壊して除去することが可能となる。そして、ステンレス鋼部品１０の付着層１２が除去された面にレーザ光が照射された場合でも、新たな付着層の形成が抑制されており、レーザ照射された面における表面粗さ等の表面状態を、付着層１２が付着していない箇所の表面状態と略同じにすることができる。これによりステンレス鋼部品１０の景観性を向上させることができる。また、ステンレス鋼部品１０の付着層１２が除去された面にレーザ光が照射されることにより、付着層１２が除去された面の金属組織が良好になる。これにより付着層１２が除去された面が、後述する不動態化処理工程（Ｓ１２）や大気中等で酸化したときに、良好な不動態皮膜が形成される。

レーザ照射処理には、連続発振レーザを用いてもよいし、パルスレーザを用いてもよい。レーザ照射処理は、レーザ光がパルスレーザ光であるとよい。パルスレーザは、連続発振レーザと比較して１回の照射時間が短く、熱影響が小さいため、ステンレス鋼部品１０の表面に酸化物スケールや鋭敏化が生じる可能性を低減できる。パルスレーザは、熱影響によるステンレス鋼部品１０の歪みが生じにくいので、連続発振レーザと比較して、使用可能なステンレス鋼部品１０の種類や寸法の適用範囲を広くすることができる。また、パルスレーザは、パルス幅を短くすることで微細加工も可能になるため、例えば、グラインダ加工により生じた表面の不均一箇所を初期と同等の表面粗さに仕上げる場合、連続発振レーザと比較して、効率良く処理することができる。更に、パルスレーザは、ステンレス鋼部品１０の表面の凹凸内に生じている除去が難しい細かい汚れやスケールに対しても効率良く処理して除去することができる。レーザ照射は、ステンレス鋼部品１０の付着層１２に対してレーザ光が垂直となるようにしてレーザ光を照射するとよい。

レーザ光のレーザ平均強度は、１０Ｗ以上５００Ｗ以下であるとよい。レーザ平均強度が１０Ｗより小さい場合には、付着層１２の蒸発等が生じにくくなるので、付着層１２を除去し難くなるからである。レーザ平均強度が５００Ｗより大きい場合には、ステンレス鋼部品１０の表面に損傷を与える可能性があるからである。より詳細には、ステンレス鋼部品１０の表面に酸化物層（テンパーカラー）が形成される場合や、ステンレス鋼部品１０の表面粗さが大きくなる場合があるからである。付着層１２がアブレーションを起こすために必要なエネルギー密度をＥｃ、ステンレス鋼部品１０がアブレーションを起こすために必要なエネルギー密度をＥｓとした場合、ステンレス鋼部品１０に損傷を与えないようにするためには、Ｅｃ＜Ｅｓが成立する必要がある。レーザ平均強度が５００Ｗより大きい場合には、この関係が成立しない場合があるので、ステンレス鋼部品１０の表面が損傷する可能性がある。なお、レーザ光のレーザ平均強度は、単位時間当たりのエネルギー量を表している。例えば、パルスレーザのレーザ平均強度は、パルスエネルギ×繰返し周波数で算出することができる。

パルスレーザの場合には、パルスレーザ光のレーザ平均強度は、４０Ｗ以上１００Ｗ以下であるとよい。レーザ平均強度が４０Ｗ以上１００Ｗ以下である場合には、付着層１２を除去してステンレス鋼部品１０の景観性をより高めることができる。レーザ平均強度が４０Ｗ以上１００Ｗ以下である場合には、パルスエネルギが０．２ｍＪ以上１ｍＪ以下であり、繰り返し周波数が１００ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下とするとよい。これによりステンレス鋼部品１０の景観性を更に高めることができる。パルスレーザのパルス幅は、１００ｎｓ以下とするとよく、１０ｎｓ以下としてもよい。パルス幅が１００ｎｓ以下である場合には、ステンレス鋼部品１０の熱影響を最小限にし、且つ微細な表面加工をすることができる。

レーザ光の照射回数は、１回（パス回数が１回）でもよいし、複数回（パス回数が、例えば２から３回）であってもよい。レーザ光の照射回数が複数回である場合には、１回目のパルスエネルギが最も大きくなるようにし、２回目以降のパルスエネルギを段階的に小さくなるようにしていくとよい。これによりステンレス鋼部品１０の熱影響をより低減しながら、付着層１２を効率よく除去することができる。例えば、付着層１２が溶接焼けの場合には、酸化皮膜（スケール）の深部まで熱を与えることで、酸化皮膜を除去し易くすることができる。また、付着層１２がグラインダ加工層の場合には、グラインダ加工層を除去し易くし、凹凸箇所を溶融して平滑にすることができる。レーザ光の照射回数が３回である場合には、例えば、１回目のパルスエネルギが１ｍＪ、２回目のパルスエネルギが０．５ｍＪ、３回目のパルスエネルギが０．２ｍＪとすることができる。また、この場合において、１回目と２回目のレーザ平均強度を同じにし、１回目よりも２回目の繰り返し周波数を大きくするとよい。例えば、１回目と２回目のレーザ平均強度を１００Ｗとし、１回目の繰り返し周波数を１００ｋＨｚ、２回目の繰り返し周波数を２００ｋＨｚとすることができる。

レーザ照射装置は、特に限定されず、一般的なレーザ加工装置を用いることが可能である。レーザ照射装置には、例えば、炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザ装置、ＹＡＧレーザ装置、半導体レーザ装置、ディスクレーザ装置、ファイバレーザ装置、エキシマレーザ装置等を用いることが可能である。

不動態化処理工程（Ｓ１２）は、レーザ照射処理工程（Ｓ１０）の後に、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する工程である。不動態化処理工程（Ｓ１２）を行うことにより、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０の表面に不動態皮膜が形成されるので、ステンレス鋼部品１０の耐食性をより高めることができる。

まず、ステンレス鋼部品１０を不動態化処理するための不動態化処理液について説明する。不動態化処理液は、過酸化水素と水とから構成することができる。過酸化水素は、ステンレス鋼部品１０の表面に不動態皮膜を形成するための酸化剤としての機能を有している。過酸化水素は、時間の経過に伴って水と酸素とに分解するので、環境負荷を低減することができる。過酸化水素の含有率は、１質量％以上１０質量％以下とするとよい。過酸化水素の濃度が１質量％より低い場合には、酸化力が弱くなるので不動態皮膜を形成し難くなるからである。過酸化水素の濃度が１０質量％であれば、不動態皮膜の形成が十分可能だからである。過酸化水素については、一般的に市販されている試薬を用いることができる。不動態化処理液に含まれる水については、一般的な水道水や脱イオン水等を用いることが可能である。

不動態化処理液には、増粘剤を含有させるようにしてもよい。不動態化処理液に増粘剤を含有させることにより、不動態化処理液が増粘されて、例えば、ゲル状やペースト状になる。その結果、ステンレス鋼部品１０の表面に不動態化処理液が保持され易くなることから、不動態化処理液の弾きと流動、揮発が抑えられるので塗布作業性が向上すると共に、ステンレス鋼部品１０の表面に耐食性をより向上させた不動態皮膜を形成することが可能となる。また、大型のステンレス鋼部品１０や、ステンレス鋼部品１０の表面に非水平面（垂直面、傾斜面、曲面等）を含む場合でも、不動態化処理液が増粘されて粘性が高くなっているので、不動態化処理液の弾きや流動、揮発を抑制することができる。

増粘剤には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、キサンタンガムまたはペクチンを用いるとよい。カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム及びペクチンは、過酸化水素の水と酸素とへの分解をより抑えることができるからである。また、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム及びペクチンは、それ自身が過酸化水素により分解され難いからである。増粘剤については、これらの有機系増粘剤を単独で用いてもよいし、複数の有機系増粘剤を組み合わせて用いてもよい。増粘剤には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いるとよい。カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）は、キサンガタムやペクチン等よりも安価であるため、製造コストを低減することが可能となる。

増粘剤の含有率は、０質量％よりも大きく１０質量％以下であることが好ましく、０質量％よりも大きく５質量％以下であることがより好ましい。増粘剤の含有率が１０質量％より多いと、不動態化処理液の粘度が高くなることから、ステンレス鋼部品１０の表面に不動態化処理液を塗布し難くなるからである。

次に、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０を不動態化処理液に浸漬または塗布する方法について説明する。ステンレス鋼部品１０を不動態化処理液に浸漬する場合には、不動態化処理液を入れた容器にステンレス鋼部品１０を入れて浸漬させる等の一般的な浸漬方法が適用可能である。不動態化処理液の塗布方法については、刷毛塗り、へら塗り、ローラ塗り、スプレーによる噴射等の一般的な塗布方法が適用可能である。塗装手段や塗装装置についても、塗料等の塗布に用いられる一般的な刷毛、へら、ローラ、スプレーガン等を用いることができる。不動態化処理液の液温については、特に限定されないが、常温（２０℃から３０℃）であることが好ましい。不動態化処理液を加熱するためのヒータや液温管理等が不要になるので、製造コストを低減することができる。付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０を不動態化処理液に浸漬または塗布した後には、水洗や乾燥を行うようにしてもよい。このようにして、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０の表面に不動態皮膜が形成される。

上記構成によれば、レーザ照射処理工程（Ｓ１０）と、不動態化処理工程（Ｓ１２）と、を備えているので、ステンレス鋼部品に付着した付着層の除去と不動態被膜の形成とが可能となる。これによりステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させることができる。

［第二実施形態］
以下に本開示の第二実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図３は、ステンレス鋼部品１０の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。ステンレス鋼部品１０の景観と耐食性を向上させる方法は、レーザ照射処理工程（Ｓ２０）と、前処理工程（Ｓ２２）と、不動態化処理工程（Ｓ２４）と、を備えている。第二実施形態は、第一実施形態に対して前処理工程（Ｓ２２）を備えている点において相違している。なお、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

レーザ照射処理工程（Ｓ２０）は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の付着層１２にレーザ光を照射し、付着層１２を除去する工程である。レーザ照射処理工程（Ｓ２０）は、第一実施形態のレーザ照射処理工程（Ｓ１０）と同様であるので詳細な説明を省略する。

前処理工程（Ｓ２２）は、レーザ照射処理工程（Ｓ２０）の後に、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０を酸洗処理または電解研磨処理して前処理する工程である。後述する不動態化処理工程（Ｓ２４）の前に、酸洗処理または電解研磨処理を行うことにより、付着層１２を除去したステンレス鋼部品１０の表面を清浄にし、ステンレス鋼部品１０の耐食性を更に高めることができる。これにより、レーザ照射処理した後に、酸洗処理または電解研磨処理を行わずに不動態化処理する場合と比較して、ステンレス鋼部品１０の耐食性が更に向上する。

酸洗処理には、例えば、硝酸と弗酸との混酸、硫酸等を用いて酸洗処理を行うことができる。電解研磨処理は、例えば、電解質と、鉄分（鉄イオン）とキレート錯体を形成する酸成分と、を含む電解液を用いてアノード電解して電解研磨することができる。電解質には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の塩化物からなる塩や、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸カリウム等の硫化物からなる塩を用いることができる。酸成分には、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸、フィチン酸、酢酸、アスコルビン酸及びイタコン酸の少なくとも１つを用いることができる。なお、電解研磨装置には、一般的な金属材料の電解研磨を行う電解研磨装置を用いることが可能である。なお、前処理工程（Ｓ２２）は、脱脂洗浄処理を合わせて行うとよい。

不動態化処理工程（Ｓ２４）は、前処理したステンレス鋼部品１０に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する工程である。不動態化処理工程（Ｓ２４）は、第一実施形態の不動態化処理工程（Ｓ１２）と同様であるので詳細な説明を省略する。

上記構成によれば、レーザ照射処理工程（Ｓ２０）と、前処理工程（Ｓ２２）と、不動態化処理工程（Ｓ２４）と、を備えているので、ステンレス鋼部品に付着した付着層の除去と不動態被膜の形成とが可能となる。これによりステンレス鋼部品の景観と耐食性を更に向上させることができる。

［第三実施形態］
以下に本開示の第三実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図４は、ステンレス鋼部品１０の景観と耐食性を向上させる方法の構成を示すフローチャートである。ステンレス鋼部品１０の景観と耐食性を向上させる方法は、レーザ照射処理工程（Ｓ３０）を備えている。なお、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

レーザ照射処理工程（Ｓ３０）は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の付着層１２にレーザ光を照射して、付着層１２を除去しながら、ステンレス鋼部品１０の表面に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する工程である。これによりステンレス鋼部品１０の付着層１２の除去と、不動態皮膜の形成とを略同時に行うことができるので、生産性の向上が可能となる。

ステンレス鋼部品の付着層１２にレーザ光を照射するレーザ照射方法は、第一実施形態のレーザ照射処理工程（Ｓ１０）のレーザ照射方法と同様にして行うことができる。不動態化処理方法は、第一実施形態の不動態化処理工程（Ｓ１２）と同様にして行うことができる。

レーザ照射処理は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の表面に不動態化処理液を噴霧させながら、付着層１２にレーザ光を照射することができる。例えば、レーザヘッドの周囲に不動態化処理液を噴霧するための噴射装置を設けることにより、不動態化処理液を噴霧することができる。レーザ照射処理は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の表面に不動態化処理液を塗布した後に、塗布した不動態化処理液の上からレーザ光を照射してもよい。レーザ照射処理は、付着層１２を有するステンレス鋼部品１０の付着層１２にレーザ光を照射した後に、連続して不動態化処理液を噴射させてもよい。

上記構成によれば、レーザ照射処理工程（Ｓ３０）を備えているので、ステンレス鋼部品に付着した付着層の除去と不動態被膜の形成とが可能となる。これによりステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させることができる。また、上記構成によれば、ステンレス鋼部品の付着層の除去と不動態皮膜の形成とを略同時に行うことができるので、生産性を向上させることが可能となる。

付着層を有するステンレス鋼部品に対して景観性と耐食性の評価試験を行った。

（景観性試験）
付着層を有するステンレス鋼部品に対してレーザ照射試験を行って景観性を評価した。まず、レーザ照射処理試験方法について説明する。試験片は、継ぎ手溶接したステンレス鋼板について、溶接部をグラインダ加工していないものと、溶接部をグラインダ加工したものとの２種類を使用した。溶接部をグラインダ加工していない試験片では、付着層として溶接焼けを評価した。溶接部をグラインダ加工した試験片では、付着層としてグラインダ加工層を評価した。ステンレス鋼板の材質は、ＳＵＳ３０４とした。表１は、レーザ照射処理条件を示している。レーザ光は、パルスレーザ光とした。レーザ装置は、パルスファイバレーザ（ＹＬＰ－Ｖ２－１－１００－１００－１００）を使用した。レーザ照射は、レーザ光が試験片の表面に対して略垂直となるようにして行った。

処理条件１は、パス回数を１パスとした。パルスエネルギは、０．２ｍＪとした。レーザ平均強度は、４０Ｗとした。繰り返し周波数は、２００ｋＨｚとした。パルス幅は、１００ｎｓとした。

処理条件２は、パス回数を２パスとした。１パス目は、パルスエネルギ０．５ｍＪ、レーザ平均強度１００Ｗ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１００ｎｓとした。２パス目は、パルスエネルギ０．２ｍＪ、レーザ平均強度４０Ｗ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１００ｎｓとした。

処理条件３は、パス回数を３パスとした。１パス目は、パルスエネルギ１ｍＪ、レーザ平均強度１００Ｗ、繰り返し周波数１００ｋＨｚ、パルス幅１００ｎｓとした。２パス目は、パルスエネルギ０．５ｍＪ、レーザ平均強度１００Ｗ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１００ｎｓとした。３パス目は、パルスエネルギ０．２ｍＪ、レーザ平均強度４０Ｗ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１００ｎｓとした。

溶接部をグラインダ加工していない試験片については、処理条件１から３でレーザ照射処理を各々行った。溶接部をグラインダ加工した試験片については、処理条件１でレーザ照射処理を行った。レーザ照射は、溶接側表面と、溶接側表面に対して反対側の裏面とについて各々行った。各試験片について、レーザ照射処理前後の外観観察を行った。試験片の外観観察は、溶接側表面と、裏面とについて行った。

図５は、処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真であり、図５（ａ）は、レーザ照射処理前の試験片の外観写真であり、図５（ｂ）は、レーザ照射処理後の試験片の外観写真である。レーザ照射処理を行った範囲を一点鎖線で示している。試験片の溶接側表面では、溶接焼けが殆ど除去されていた。試験片の裏面では、溶接焼けが部分的に除去されているが、溶接焼けが残留していた。

図６は、処理条件２でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真であり、図６（ａ）は、レーザ照射処理前の試験片の外観写真であり、図６（ｂ）は、レーザ照射処理後の試験片の外観写真である。レーザ照射処理を行った範囲を一点鎖線で示している。試験片の溶接側表面及び裏面において、溶接焼けが殆ど除去されていた。

図７は、処理条件３でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片の外観観察結果を示す写真であり、図７（ａ）は、レーザ照射処理前の試験片の外観写真であり、図７（ｂ）は、レーザ照射処理後の試験片の外観写真である。レーザ照射処理を行った範囲を一点鎖線で示している。試験片の溶接側表面及び裏面において、溶接焼けが殆ど除去されていた。

図８は、処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工有りの試験片の外観観察結果を示す写真であり、図８（ａ）は、レーザ照射処理前の試験片の外観写真であり、図８（ｂ）は、レーザ照射処理後の試験片の外観写真であり、図８（ｃ）は、レーザ照射箇所の拡大写真である。レーザ照射処理を行った範囲を一点鎖線で示している。試験片のグラインダ加工を行った溶接側表面において、グラインダ加工層が殆ど除去されていた。

図５から図８の外観観察結果から、レーザ照射処理を行うことにより、溶接側表面の溶接焼けやグラインダ加工層からなる付着層を除去することが可能であり景観性が向上することがわかった。また、処理条件２、３でレーザ照射処理を行うことにより、溶接側表面の溶接焼けだけでなく、裏面側の溶接焼けも除去できることがわかった。

次に、処理条件１で処理したグラインダ加工無しの試験片の表面粗さを測定した。表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）と、最大高さ（Ｒｚ）とを測定した。図９は、表面粗さの測定箇所を示す写真であり、図９（ａ）は、初期の未処理部位を示しており、図９（ｂ）は、レーザ照射部位を示している。

未処理部位の算術平均粗さ（Ｒａ）は４．０１μｍであり、最大高さ（Ｒｚ）は１７．１５μｍであった。レーザ照射部位の算術平均粗さ（Ｒａ）は２．６５μｍであり、最大高さ（Ｒｚ）は１３．５９μｍであった。レーザ照射部位の表面粗さは、未処理部位の表面粗さと同程度であった。この結果からレーザ照射処理は、表面粗さに殆ど影響を与えないことがわかった。

（耐食性試験）
次に、耐食性評価試験を行った。まず、試験片について説明する。参考例１の試験片には、上記の処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を使用した。実施例１の試験片には、上記の処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を、不動態化処理したものを使用した。不動態化処理液には、過酸化水素水を使用した。実施例２の試験片には、上記の処理条件１でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を、酸洗処理した後に、不動態化処理したものを使用した。酸洗には、硝酸と弗酸との混酸を使用した。不動態化処理は、実施例１の試験片と同様にして行った。参考例２の試験片には、上記の処理条件２でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を使用した。実施例３の試験片には、上記の処理条件２でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を、酸洗処理した後に、不動態化処理したものを使用した。実施例４の試験片には、上記の処理条件３でレーザ照射処理したグラインダ加工無しの試験片を、酸洗処理した後に、不動態化処理したものを使用した。実施例３、４の試験片の酸洗処理や不動態化処理は、実施例２の試験片と同様にして行った。

比較例１の試験片には、継ぎ手溶接していない未処理のステンレス鋼板を使用した。ステンレス鋼板の材質は、他の試験片と同様にＳＵＳ３０４とした。比較例２の試験片には、継ぎ手溶接したステンレス鋼板について、溶接部をグラインダ加工したものを使用した。なお、比較例１、２の試験片では、レーザ照射処理は行っていない。

次に、耐食性評価試験方法について説明する。耐食性評価試験は、ステンチェッカー（株式会社ケミカル山本）による方法と、指示薬による方法で評価した。まず、ステンチェッカーによる耐食性評価試験方法を説明する。活性化処理したステンレスを電極とし、測定対象との間に硫酸液を含浸させた電解紙を介在させることで電池を形成して、（１）自然発生電位の値、（２）不動態皮膜が硫酸に侵食されて活性化し、同電位になるまでの維持時間を測定する。耐食性評価は、電位と保持時間との積分値により評価した。電位と保持時間との積分値がより大きいほど、耐食性に優れていることを示している。

図１０は、各試験片の電位と保持時間との積分値を示すグラフである。図１０のグラフでは、縦軸に各試験片を取り、横軸に電位と保持時間との積分値を取り、各試験片の電位と保持時間との積分値を棒グラフで示している。実施例１から４の試験片は、比較例１から２、参考例１から２の試験片よりも電位と保持時間との積分値が大きくなった。また、実施例２から４の試験片は、実施例１の試験片よりも電位と保持時間との積分値が大きくなった。なお、参考例１から２の試験片は、比較例１から２の試験片よりも電位と保持時間との積分値が大きくなった。比較例２の試験片では、電位と保持時間との積分値が略０であった。

このようにステンチェッカーによる耐食性評価では、実施例１から４の試験片は、比較例１から２、参考例１から２の試験片よりも耐食性に優れていることがわかった。また、実施例２から４の試験片は、実施例１の試験片より耐食性に優れていることがわかった。なお、参考例１から２の試験片は、比較例１から２の試験片よりも耐食性に優れていた。

次に指示薬による耐食性評価方法について説明する。指示薬には、フェロチェック（株式会社ＮＳＣ）を使用した。この指示薬は、不動態化処理が不十分であれば赤く呈色し、不動態化処理が十分であれば呈色しない。このように指示薬の呈色の有無により不動態化度を判定することができる。

指示薬による耐食性評価結果について説明する。比較例１から２の試験片は、赤色に呈色した。参考例１から２の試験片は、薄ピンク色に呈色した。実施例１から４の試験片は、透明色であり呈色しなかった。指示薬による耐食性評価では、実施例１から４の試験片は、比較例１から２、参考例１から２の試験片よりも耐食性に優れていることがわかった。なお、参考例１から２の試験片は、比較例１から２の試験片よりも耐食性に優れていた。

上記の試験結果から、レーザ照射処理と、不動態化処理とを行うことにより、ステンレス鋼部品の景観及と耐食性が向上することが明らかとなった。また、レーザ照射処理と、酸洗処理と、不動態化処理とを行うことにより、ステンレス鋼部品の景観と耐食性が更に向上することが明らかとなった。

１０ ステンレス鋼部品
１２ 付着層

Claims (6)

1. 付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して、前記付着層を除去するレーザ照射処理工程と、
   前記レーザ照射処理工程の後に、前記付着層を除去したステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する不動態化処理工程と、
   を備える、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。
2. 付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して、前記付着層を除去するレーザ照射処理工程と、
   前記レーザ照射処理工程の後に、前記付着層を除去したステンレス鋼部品を、酸洗処理または電解研磨処理して前処理する前処理工程と、
   前記前処理したステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理する不動態化処理工程と、
   を備える、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。
3. 付着層を有するステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記ステンレス鋼部品の付着層にレーザ光を照射して前記付着層を除去しながら、前記ステンレス鋼部品に不動態化処理液を浸漬または塗布して不動態化処理するレーザ照射処理工程を備える、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記レーザ照射処理工程は、前記レーザ光がパルスレーザ光である、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記レーザ照射処理工程は、前記レーザ光のレーザ平均強度が１０Ｗ以上５００Ｗ以下である、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載のステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法であって、
   前記ステンレス鋼部品の付着層は、溶接焼け、溶接スラグ、グラインダ加工層、加工油分、飛来塩分、藻類、海生生物またはもらい錆で形成されている、ステンレス鋼部品の景観と耐食性を向上させる方法。

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