JPH0197840A - 材料の耐摩耗性評価方法 - Google Patents
材料の耐摩耗性評価方法Info
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有す
る耐摩耗性材料の耐摩耗性を評価する方法に関するもの
である。 特に好適な利用形態として建材用を主要な用
途とする、化学発色方法による着色ステンレス鋼材の耐
摩耗性の評価方法があげられる。
る耐摩耗性材料の耐摩耗性を評価する方法に関するもの
である。 特に好適な利用形態として建材用を主要な用
途とする、化学発色方法による着色ステンレス鋼材の耐
摩耗性の評価方法があげられる。
〈従来技術とその問題点〉
従来、建材としては普通鋼、アルミ製品が主流であった
が、近年、ステンレス製品の使用が増加している。 こ
のなかで、特に化学発色方法による着色ステンレス鋼材
を内装のみならず外装にまで使用する例が最近目立って
きているのが現状である。
が、近年、ステンレス製品の使用が増加している。 こ
のなかで、特に化学発色方法による着色ステンレス鋼材
を内装のみならず外装にまで使用する例が最近目立って
きているのが現状である。
着色ステンレス鋼材は、その表面に、着色アルミ材に比
較して極薄のスピネル型酸化皮膜が存在し、この皮膜の
外表面と素地金属との間で行なわれる光干渉作用により
色がついて見えるというもので、色調は膜厚が大きくな
るに従って、黒、青、金、紫、緑と変化することが知ら
れている。
較して極薄のスピネル型酸化皮膜が存在し、この皮膜の
外表面と素地金属との間で行なわれる光干渉作用により
色がついて見えるというもので、色調は膜厚が大きくな
るに従って、黒、青、金、紫、緑と変化することが知ら
れている。
この着色ステンレス鋼材は、特に外装用として用いる場
合、色調の統一性が要求されるはか、異物の衝突（雨粒
、ミゾレ、ヒョウ、雪、砂塵など）や表面の美麗さを保
つために行う清掃時の汚れ取り作業で表面をこするとい
うこと等の理由から、耐候性の他に耐摩耗性が不可欠で
ある。
合、色調の統一性が要求されるはか、異物の衝突（雨粒
、ミゾレ、ヒョウ、雪、砂塵など）や表面の美麗さを保
つために行う清掃時の汚れ取り作業で表面をこするとい
うこと等の理由から、耐候性の他に耐摩耗性が不可欠で
ある。
従来、この耐摩耗性を評価する方法としては、例えば、
ＪＩＳ ）ｔ ８６０１ （１９６８）に規定さ
れているような落砂による摩耗試験が主であった。 ９
れは、アルミナの粉末を斜面上に載置した試験片に高所
から落下、衝突させて、試験片の表面が白化した状態を
目視判定することにより評価する方法である。 従って
、この従来法では、 ■試験結果を数値化できず、判定が定性的である。
ＪＩＳ ）ｔ ８６０１ （１９６８）に規定さ
れているような落砂による摩耗試験が主であった。 ９
れは、アルミナの粉末を斜面上に載置した試験片に高所
から落下、衝突させて、試験片の表面が白化した状態を
目視判定することにより評価する方法である。 従って
、この従来法では、 ■試験結果を数値化できず、判定が定性的である。
■測定が大がかりで手間がかかる、
■試験片の面積が大きく不経済である
等の欠点があった。
そこで、これら耐候性や耐摩耗性を定量的にかつ簡便に
評価する方法があれば、特に建材内外装用として着色ス
テンレス鋼材の利用がより一層広がるものと思われる。
評価する方法があれば、特に建材内外装用として着色ス
テンレス鋼材の利用がより一層広がるものと思われる。
〈発明の目的〉
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決しようとし
てなされたものであり、その目的とするところは、表面
に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料
の耐摩耗性の評価を定量的に、かつ簡便に行なうことが
できる材料の耐摩耗性評価方法を提供しようとするにあ
る。
てなされたものであり、その目的とするところは、表面
に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料
の耐摩耗性の評価を定量的に、かつ簡便に行なうことが
できる材料の耐摩耗性評価方法を提供しようとするにあ
る。
〈発明の構成〉
すなわち、本発明によれば、表面に内部とは色差のある
硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料の当該硬質薄皮膜に、
所定条件下で摺動試験を行い摺動摩耗した領域と全く摺
動を与えない非摺動摩耗領域とを形成し、これら２領域
の色差を測色し、この色差の値により耐摩耗性を評価す
ることを特徴とする材料の耐摩耗性評価方法が提供され
る。
硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料の当該硬質薄皮膜に、
所定条件下で摺動試験を行い摺動摩耗した領域と全く摺
動を与えない非摺動摩耗領域とを形成し、これら２領域
の色差を測色し、この色差の値により耐摩耗性を評価す
ることを特徴とする材料の耐摩耗性評価方法が提供され
る。
以下に本発明の材料の耐摩耗性評価方法について、好適
実施例として着色ステンレス鋼材の耐摩耗性の評価方法
について詳細に説明する。
実施例として着色ステンレス鋼材の耐摩耗性の評価方法
について詳細に説明する。
着色ステンレス鋼材の製造方法、については、ｌＮＣ０
社による製造方法（例えば特公昭５２−３２６２１号、
同５２−２５８１７号、同５３−３１８１７号公報）や
、本発明者らによる製造方法（特開昭６１−１２７８９
９号公報）等が既に開示されている。
社による製造方法（例えば特公昭５２−３２６２１号、
同５２−２５８１７号、同５３−３１８１７号公報）や
、本発明者らによる製造方法（特開昭６１−１２７８９
９号公報）等が既に開示されている。
本発明は、表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有す
る耐摩耗性材料、特に上記製造方法による着色ステンレ
ス鋼材について耐摩耗性及び耐候性の評価法を確立すべ
くなされたもので、特に外装用として用いられる着色ス
テンレス鋼材の耐摩耗性を、従来にない新しい方法で定
量的に評価するものである。
る耐摩耗性材料、特に上記製造方法による着色ステンレ
ス鋼材について耐摩耗性及び耐候性の評価法を確立すべ
くなされたもので、特に外装用として用いられる着色ス
テンレス鋼材の耐摩耗性を、従来にない新しい方法で定
量的に評価するものである。
本発明者らは、着色ステンレス鋼材の耐摩耗性、耐候性
という特性を決定する因子を特定するために、電気化学
的測定と表面機器分析、即ち着色溶液中のカソード分極
曲線の測定と、イオンマススペクトル分析（ＩＭＭＡ）
による着色ステンレス鋼材の厚さ方向の元素分析を行っ
た。 その結果、カソード処理（硬膜処理）することに
より、ステンレス鋼材表面酸化物皮膜の外層側にＣｒの
濃縮した領域が存在することが判明した。
という特性を決定する因子を特定するために、電気化学
的測定と表面機器分析、即ち着色溶液中のカソード分極
曲線の測定と、イオンマススペクトル分析（ＩＭＭＡ）
による着色ステンレス鋼材の厚さ方向の元素分析を行っ
た。 その結果、カソード処理（硬膜処理）することに
より、ステンレス鋼材表面酸化物皮膜の外層側にＣｒの
濃縮した領域が存在することが判明した。
そこで、本発明者らは、これらの知見をもとに、着色ス
テンレス鋼材に形成される酸化物皮膜のＣｒ濃度に着目
して鋭意研究を重ねた結果、研磨材により摺動摩耗され
た摺動摩耗領域と全く摺動が加えられない非摺動摩耗領
域との間の色差と、上記Ｃｒ濃度とに相関関係があるこ
とを見出した。
テンレス鋼材に形成される酸化物皮膜のＣｒ濃度に着目
して鋭意研究を重ねた結果、研磨材により摺動摩耗され
た摺動摩耗領域と全く摺動が加えられない非摺動摩耗領
域との間の色差と、上記Ｃｒ濃度とに相関関係があるこ
とを見出した。
すなわち、本発明は、着色ステンレス鋼材の耐摩耗性の
基礎である着色皮膜（硬質薄皮膜）の表面の硬度が重要
な因子であるとの認識に立ち、着色皮膜の硬度とこの皮
膜のＣｒ量との間に相関関係があるとの知見に基づき、
開発したものである。
基礎である着色皮膜（硬質薄皮膜）の表面の硬度が重要
な因子であるとの認識に立ち、着色皮膜の硬度とこの皮
膜のＣｒ量との間に相関関係があるとの知見に基づき、
開発したものである。
この着色皮膜の硬度は、当該皮膜の主成分であるＣｒ２
Ｏ３主体のスピネル酸化物の物理的擦過、摺動を伴う摩
耗の程度と緊密な関係があるもので、本発明における耐
摩耗性の評価法を得るために、下記の条件で摺動摩耗試
験を行えば、正確に着色皮膜の特性を反映して、即ち、
皮膜表面のＣｒ量との相関を持って、着色ステンレス鋼
材の摩耗の程度を評価し得る。
Ｏ３主体のスピネル酸化物の物理的擦過、摺動を伴う摩
耗の程度と緊密な関係があるもので、本発明における耐
摩耗性の評価法を得るために、下記の条件で摺動摩耗試
験を行えば、正確に着色皮膜の特性を反映して、即ち、
皮膜表面のＣｒ量との相関を持って、着色ステンレス鋼
材の摩耗の程度を評価し得る。
すなわち、本発明では、摺動摩耗試験において研磨材を
用いて、着色表面皮膜の表面を摺動させて擦過した状態
をつくり、この摺動摩耗した部分と同一表面皮膜の非摺
動摩耗部分との２つの領域間で測色により色差（ΔＥ）
を求める。
用いて、着色表面皮膜の表面を摺動させて擦過した状態
をつくり、この摺動摩耗した部分と同一表面皮膜の非摺
動摩耗部分との２つの領域間で測色により色差（ΔＥ）
を求める。
色差（ΔＥ）は、着色表面皮膜の摺動摩耗部分と非摺動
摩耗部分における各々の表面の色調（Ｌ、ａ、ｂ値）を
測定することにより下式によって得られる。
摩耗部分における各々の表面の色調（Ｌ、ａ、ｂ値）を
測定することにより下式によって得られる。
ΔＥ ＝ ＬＨ−Ｌ２ ＋ ８１−８２ ”（
ｂｓ−ｂ２）２ここで、Ｌ値は０〜１００段階に分れ、
数値が大きいほど白色（明色）になる。
ｂｓ−ｂ２）２ここで、Ｌ値は０〜１００段階に分れ、
数値が大きいほど白色（明色）になる。
また、ａ値は、値が大ぎいほど色合いは赤く、値が小さ
くなるにつれ緑色なるという関係にある。
くなるにつれ緑色なるという関係にある。
また、ｂ値は、値が大きいほど色合いは黄色で、値が小
さくなるにつれ青色にあるという関係にある。
さくなるにつれ青色にあるという関係にある。
この色差の値が小さいほど、摩耗程度は少ない、即ち耐
摩耗性は良いとしてこの色差の値で着色ステレンス鋼材
の耐摩耗性の評価を行う。
摩耗性は良いとしてこの色差の値で着色ステレンス鋼材
の耐摩耗性の評価を行う。
本発明における耐摩耗性の評価方法において、摺動摩耗
試験の好ましい条件を以下に記す。
試験の好ましい条件を以下に記す。
■研磨材は＃３２０〜＃８００の酸化クロム紙が適する
。
。
■摺動の際の負荷は３００〜６００ｇ重が適する。
■摺動回数は２〜１５回が適する。
■摺動方法は回転型が最適である。
以下に上記範囲が好ましい理由を述べる。
研磨材の番手は＃１００〜２４０だと粗くて均一に摩耗
できず、＃１０００という細かいものだとうまく摩耗し
ていかないので、＃３２０〜＃８００が好適である。
また研磨材は、炭化ケイ素（Ｓ ｉ Ｃ）は研磨面に炭
素が、アルミナ（ＡＩ１２０ｓ ）では白い粉末が付着
して取れない欠点があるが、酸化クロム（Ｃｒ２ ｏ３
）では研磨面に緑色の酸化クロムが付着することはな
いので、この用途に適する。
できず、＃１０００という細かいものだとうまく摩耗し
ていかないので、＃３２０〜＃８００が好適である。
また研磨材は、炭化ケイ素（Ｓ ｉ Ｃ）は研磨面に炭
素が、アルミナ（ＡＩ１２０ｓ ）では白い粉末が付着
して取れない欠点があるが、酸化クロム（Ｃｒ２ ｏ３
）では研磨面に緑色の酸化クロムが付着することはな
いので、この用途に適する。
負荷は、３００ｇ重未満だと摩耗が十分にできず、６０
０ｇ重を超えると摩耗程度が大きくなり変化がつかめな
いので、３００〜６００ｇ重が好ましい。 皮膜が厚膜
となり、色調が金色、緑色となるに従い上記範囲内で負
荷を大きくすればよい。
０ｇ重を超えると摩耗程度が大きくなり変化がつかめな
いので、３００〜６００ｇ重が好ましい。 皮膜が厚膜
となり、色調が金色、緑色となるに従い上記範囲内で負
荷を大きくすればよい。
摺動回数としては、あまり多いと、薄膜の茶色や黒色の
場合素地が露出して試験の意味をなさないので２〜１５
回が良い。
場合素地が露出して試験の意味をなさないので２〜１５
回が良い。
摺動方法には、一方向、往復、回転とあるが一方向、往
復は装置上無駄が多く、回転式によれば、比較的簡潔な
機構で試験を行い得る。
復は装置上無駄が多く、回転式によれば、比較的簡潔な
機構で試験を行い得る。
すなわち本発明によれば、着色ステンレス鋼材に摺動摩
耗領域と非摺動摩耗領域とを形成し、これらの色差な測
定することにより、この色差の値が大きければ°耐摩耗
性が劣り、小さいほど（例えば２．０以下）耐摩耗性に
優れるということが簡便にかつ定量的に求められる。
耗領域と非摺動摩耗領域とを形成し、これらの色差な測
定することにより、この色差の値が大きければ°耐摩耗
性が劣り、小さいほど（例えば２．０以下）耐摩耗性に
優れるということが簡便にかつ定量的に求められる。
〈実施例〉
本発明に係る表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有
する耐摩耗性材料の耐摩耗性の評価方法を実施例につき
具体的に説明する。
する耐摩耗性材料の耐摩耗性の評価方法を実施例につき
具体的に説明する。
５ＵＳ３０４ＨＬ （ヘアーライン仕上板）（大きさ７
５ｘ７５ｍｍ）を用いて、黒、青、金色の着色ステンレ
ス鋼板を作り、それぞれＡ（金色の着色ステンレス鋼板
）、Ｂ（金色の着色ステンレス鋼板）、Ｃ（青色の着色
ステンレス鋼板）およびＤ（黒色の着色ステンレス鋼板
）とした。
５ｘ７５ｍｍ）を用いて、黒、青、金色の着色ステンレ
ス鋼板を作り、それぞれＡ（金色の着色ステンレス鋼板
）、Ｂ（金色の着色ステンレス鋼板）、Ｃ（青色の着色
ステンレス鋼板）およびＤ（黒色の着色ステンレス鋼板
）とした。
これらＡＮＤの４枚の着色ステンレス鋼板の表面着色被
膜につき、＃５００の酸化クロム紙、荷重５００ｇ重、
回転式により摺動摩耗試験を行い、色差を測定した。
膜につき、＃５００の酸化クロム紙、荷重５００ｇ重、
回転式により摺動摩耗試験を行い、色差を測定した。
一方、同一着色被膜の非摺動摩耗部分においてイオンマ
ススペクトル分析（ＩＭＭＡ）により最外層のＣｒ量を
測定した。 その結果を第１図に示す。
ススペクトル分析（ＩＭＭＡ）により最外層のＣｒ量を
測定した。 その結果を第１図に示す。
また、上記と同一の着色ステンレス鋼板Ａ〜Ｄに、＃４
０のアルミナ粉末を１ｍの高所から２回落砂した従来法
の結果を表１に示す。
０のアルミナ粉末を１ｍの高所から２回落砂した従来法
の結果を表１に示す。
表 １
これらの結果から、本発明による評価方法によれば、表
面皮膜の成分と良い相関関係を示す条件で耐摩耗性を定
量的に評価することができることがわかる。
面皮膜の成分と良い相関関係を示す条件で耐摩耗性を定
量的に評価することができることがわかる。
〈発明の効果〉
以上詳述したように本発明によれば、従来の落砂摩耗試
験と異なり、表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有
する耐摩耗性材料の当該硬質薄皮膜に摺動摩耗領域と非
摺動摩耗領域とを形成し、これら２領域間の色差を測定
するだけで、定量的に、かつ容易に耐摩耗性が求められ
、また材料間の比較が容易に行えるという効果がある。
験と異なり、表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有
する耐摩耗性材料の当該硬質薄皮膜に摺動摩耗領域と非
摺動摩耗領域とを形成し、これら２領域間の色差を測定
するだけで、定量的に、かつ容易に耐摩耗性が求められ
、また材料間の比較が容易に行えるという効果がある。
従って、本発明による評価方法は、耐摩耗性・耐候性に
優れた外装用着色ステンレス鋼材を初めとする表面に内
部とは色差のある硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料の製
造、開発に貢献するところが大である。
優れた外装用着色ステンレス鋼材を初めとする表面に内
部とは色差のある硬質薄皮膜を有する耐摩耗性材料の製
造、開発に貢献するところが大である。
第１図は、イオンマススペクトル分析（ＩＭＭＡ）によ
る発色ステンレス鋼表面被膜の最外層のＣｒ量と標準条
件で摺動摩耗試験したときの色差との関係を示すグラフ
である。 不 ＦＩＧ、１ 支」【最表面Ｃｒ量 （’／−）
る発色ステンレス鋼表面被膜の最外層のＣｒ量と標準条
件で摺動摩耗試験したときの色差との関係を示すグラフ
である。 不 ＦＩＧ、１ 支」【最表面Ｃｒ量 （’／−）
Claims (1)
- （１）表面に内部とは色差のある硬質薄皮膜を有する耐
摩耗性材料の当該硬質薄皮膜に、所定条件下で摺動試験
を行い摺動摩耗した領域と全く摺動を与えない非摺動摩
耗領域とを形成し、これら２領域の色差を測色し、この
色差の値により耐摩耗性を評価することを特徴とする材
料の耐摩耗性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25534387A JPH0197840A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 材料の耐摩耗性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25534387A JPH0197840A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 材料の耐摩耗性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197840A true JPH0197840A (ja) | 1989-04-17 |
| JPH0561576B2 JPH0561576B2 (ja) | 1993-09-06 |
Family
ID=17277470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25534387A Granted JPH0197840A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 材料の耐摩耗性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0197840A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566187A (ja) * | 1991-02-12 | 1993-03-19 | Hughes Aircraft Co | 製品の磨耗状態の評価方法 |
| JP2014205871A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 日本ニュークローム株式会社 | 銅系金属表面の青色着色処理方法 |
| DE102017216579A1 (de) * | 2017-09-19 | 2019-03-21 | Ford Global Technologies, Llc | Fertigungsvorrichtung, insbesondere Montagevorrichtung, Werkstück-Koordinationsvorrichtung, Formwerkzeug, Formwerkzeugeinsatz, Qualitätskontrollvorrichtung oder Einbaulehre, mit Verschleiß- und/oder Manipulationserkennung |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25534387A patent/JPH0197840A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566187A (ja) * | 1991-02-12 | 1993-03-19 | Hughes Aircraft Co | 製品の磨耗状態の評価方法 |
| JP2014205871A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 日本ニュークローム株式会社 | 銅系金属表面の青色着色処理方法 |
| DE102017216579A1 (de) * | 2017-09-19 | 2019-03-21 | Ford Global Technologies, Llc | Fertigungsvorrichtung, insbesondere Montagevorrichtung, Werkstück-Koordinationsvorrichtung, Formwerkzeug, Formwerkzeugeinsatz, Qualitätskontrollvorrichtung oder Einbaulehre, mit Verschleiß- und/oder Manipulationserkennung |
| DE102017216579B4 (de) * | 2017-09-19 | 2019-06-19 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zur Herstellung einer Fertigungsvorrichtung |
| US11045917B2 (en) | 2017-09-19 | 2021-06-29 | Ford Global Technologies, Llc | Production device, in particular assembly device, workpiece coordination device, shaping tool, shaping tool insert, quality control device or installation gage, having wear and/or manipulation identification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0561576B2 (ja) | 1993-09-06 |
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