JPS5847478B2 - Stainless steel surface treatment method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステンレス鋼を陰極として電気化学的処理を
おこない、その表面に耐食性の皮膜を形成するステンレ
ス鋼の表面処理方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for surface treatment of stainless steel in which electrochemical treatment is performed using stainless steel as a cathode to form a corrosion-resistant film on the surface.

従来この種の表面処理方法には、クロムメッキ法がある
。Conventional surface treatment methods of this type include chrome plating.

このクロムメッキ法は電気メッキ法の一種で、ステンレ
ス鋼表面に金属クロムを電析させること６こより、純ク
ロムの表面皮膜を形成するものである。This chromium plating method is a type of electroplating method that forms a surface film of pure chromium by electrodepositing metallic chromium on the surface of stainless steel.

この表面皮膜は、耐食性を有するとともＯこ光沢も優れ
ている利点を有しており、安価であるが耐食性の十分で
ないステンレス鋼例えばＪＴＳ規格のＳＵＳ ４ ３
０などの処理６こ利用されている。This surface film has the advantage of not only corrosion resistance but also excellent gloss, and is suitable for use with stainless steels that are inexpensive but do not have sufficient corrosion resistance, such as JTS standard SUS 43.
Six processes such as 0 are used.

しかしこのクロムメッキ法は、処理液として硫酸と高濃
度のクロム酸との混液を使用しており、このため廃液処
理６こおいてこの中に含まれる多量のクロム酸の処理が
大変であり、廃液処理コストが高くなるとともに、公害
上の問題が太きい。However, this chromium plating method uses a mixed solution of sulfuric acid and highly concentrated chromic acid as the treatment solution, which makes it difficult to dispose of the large amount of chromic acid contained in the waste solution6. Not only does the cost of wastewater treatment increase, but the problem of pollution is also serious.

またクロムメッキ法では、数アンペア，”ｄｍ以上の大
きな電流が必要であり、しかも処理時間が長く、このた
め消費電力が多く、処理コストが高くなる欠点がある。Furthermore, the chromium plating method requires a large current of several amperes or more than dm, and the processing time is long, resulting in high power consumption and processing costs.

このようなことからクロムメッキ法に代わる方法として
ステンレス鋼を陰極として電気化学的処理をおこない、
その表面に耐食性皮膜を形戒する方法が提案されている
。For this reason, as an alternative to chrome plating, electrochemical treatment is performed using stainless steel as a cathode.
A method of forming a corrosion-resistant film on the surface has been proposed.

例えばクロム酸、重クロム酸等とリン酸等との混液を処
理液としてステンレス鋼の電気化学的処理をおこなう方
法が提案されている。For example, a method has been proposed in which stainless steel is electrochemically treated using a mixed solution of chromic acid, dichromic acid, etc., and phosphoric acid, etc. as a treatment liquid.

この方法によれば、処理液のクロム酸濃度が少なく、廃
液処理が容易であるととも６こ、通電時間、電流密度が
小さくともクロムメッキ法と同等の耐食性を有している
利点がある。This method has the advantage that the chromic acid concentration in the treatment liquid is low, waste liquid treatment is easy, and corrosion resistance is equivalent to that of the chromium plating method even if the current application time and current density are short.

しかし、この方法では、ステンレス鋼表面の光沢は悪く
、クロムメッキ法のもの６こ比して商品価値が低下して
しまう欠点がある。However, this method has the disadvantage that the stainless steel surface has poor gloss and its commercial value is lower than that of the chrome plating method.

本発明は、上記事情６こ鑑みてなされたもので、その目
的とするところは処理液を改良すること６こより、耐食
性のみならず光沢も優れたステンレス鋼の表面処理方法
を得んとするものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances.6 The purpose of the present invention is to improve the treatment solution and thereby provide a method for surface treatment of stainless steel that has not only excellent corrosion resistance but also excellent gloss. It is.

以下本発明（こつき詳細６こ説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明は、光輝焼なまし皮膜（以下ＢＡ皮膜と略称する
）又は化学的処理等で得られる不働態皮膜を有するステ
ンレス鋼を以下に示す処理液中で、電流密度５ Ａ ／
ｄｍ”以下、液温１０〜９０′Ｃの処理条件下で陰極
処理する方法である。In the present invention, stainless steel having a bright annealed film (hereinafter abbreviated as BA film) or a passive film obtained by chemical treatment, etc. is treated at a current density of 5 A /
This is a method in which cathodic treatment is performed under treatment conditions of 10 to 90'C and a liquid temperature of 10 to 90'C.

ここでこの方法は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０，ＳＵＳ
４ ３ ４ ， ＳＵＳ ３ ０ ４等、各種ステン
レス鋼に適用できるが、とくに安価であるが耐食性のひ
くいＳＵＳ４３０，４２０等の耐食性を高める処理とし
て好適である。Here, this method is applied to JIS standard SUS430, SUS
It can be applied to various stainless steels such as SUS 434 and SUS 304, but it is particularly suitable as a treatment to increase the corrosion resistance of SUS 430 and 420, which are inexpensive but have low corrosion resistance.

まず本発明では、ステンレス鋼の表面に予じめＢＡ皮膜
又は不働態皮膜を形戒しておく必要がある。First, in the present invention, it is necessary to form a BA film or a passive film on the surface of stainless steel in advance.

ＢＡ皮膜及び不働態皮膜はいずれも表面を不活性とする
皮膜の一種であり、ＢＡ皮膜は光輝焼なまし（ブライト
アニーリング）を行なうことＣこより得られるＣ ｒ
２ ０ ３又はＦｅＣｒ２０４を主戒分とする厚み数百
Ｘ程度の耐食性皮膜である。BA coating and passive coating are both types of coatings that have an inert surface, and BA coating can be obtained by bright annealing.
It is a corrosion-resistant film with a thickness of about several hundred times, mainly composed of FeCr203 or FeCr204.

なおこのＢＡ皮膜は、不働態皮膜とは異なるものである
。Note that this BA film is different from a passive film.

又不働態皮膜は大気中に放置あるいは硝酸２１％（容量
）を含む水溶液に常温で３０分間、もしくは６５゜Ｃで
１０分間くらい浸せきすることにより得られる。A passive film can be obtained by leaving the film in the air or by immersing it in an aqueous solution containing 21% (by volume) nitric acid at room temperature for about 30 minutes or at 65°C for about 10 minutes.

本発明において予じめＢＡ皮膜、不働態皮膜を形或する
のは、この皮膜を形成しておかないと後におこなう陰極
処理をおこなっても耐食性の向上という本願の効果を発
揮できないためである。The reason why the BA film and the passive film are formed in advance in the present invention is that unless this film is formed, the effect of the present invention of improving corrosion resistance cannot be achieved even if the cathodic treatment is performed later.

このことは後述する実験６こより認められたもので、理
論的解明は十分になされていない。This was confirmed from Experiment 6, which will be described later, and has not been fully theoretically elucidated.

次に、本発明においては、この皮膜を形成したステンレ
ス鋼をリン酸、クロム酸、酸化マグネシウム、ケイ酸ソ
ーダを含む処理液中で陰極処理する。Next, in the present invention, the stainless steel on which this film has been formed is cathodically treated in a treatment solution containing phosphoric acid, chromic acid, magnesium oxide, and sodium silicate.

この処理液中のリン酸及びクロム酸は、ステンレス鋼の
表面に耐食性の皮膜を形成するために必要な成分である
。Phosphoric acid and chromic acid in this treatment solution are necessary components to form a corrosion-resistant film on the surface of stainless steel.

ここでリン酸を０．１重量％以上としたのは、これ未満
では防食効果が得られず又５０重量％以下としたのは、
これを越えるとステンレス鋼表面の光沢が消失し又廃液
損失が大きいためである。Here, the reason why the phosphoric acid is set at 0.1% by weight or more is because the anticorrosive effect cannot be obtained with less than this, and the reason why the phosphoric acid is set at 50% or less by weight is because
This is because, if this value is exceeded, the luster of the stainless steel surface will disappear and the loss of waste liquid will be large.

またクロム酸の範囲を０．１〜１０．０重量％としたの
はリン酸の場合と同様であり、この範囲未満では、防食
効果が得られず又この範囲を越えると光沢表面が得られ
ず又廃液損失が大きいためである。In addition, the range of chromic acid is 0.1 to 10.0% by weight, which is the same as in the case of phosphoric acid; below this range, no anticorrosive effect can be obtained, and above this range, a glossy surface cannot be obtained. This is because the loss of Zumata waste liquid is large.

酸化マグネシウム及びケイ酸ソーダはいずれもステンレ
ス鋼表面の光沢がなくなるのを防止する成分である。Magnesium oxide and sodium silicate are both components that prevent the surface of stainless steel from losing its luster.

ここで酸化マグネシウムの範囲を限定した理由は、０．
１重量％未満ではこの効果が発揮されず又２０重量％を
越える場合においても光沢表面が得られないためである
。The reason for limiting the range of magnesium oxide here is that 0.
This is because if it is less than 1% by weight, this effect will not be exhibited, and if it exceeds 20% by weight, a glossy surface will not be obtained.

またケイ酸ソーダの範囲を０．１〜２重量％に限定した
理由は、０．１重量％未満ではこの効果が得られず、２
重量を越えるとゲル状に分離してやはりケイ酸ソーダと
しての機能を発揮し得ないためである。Also, the reason why the range of sodium silicate was limited to 0.1 to 2% by weight is that this effect cannot be obtained with less than 0.1% by weight, and 2
This is because if the weight is exceeded, it will separate into a gel-like state and cannot function as sodium silicate.

また酸化マグネシウムとケイ酸ソーダの複合の場合範囲
を０１〜２重量％に限定した理由は、０．１重量％未満
ではこの効果が得られず、２重量％を越えると光洪表面
が得られないためである。In addition, in the case of a composite of magnesium oxide and sodium silicate, the range was limited to 0.1 to 2% by weight, because if it is less than 0.1% by weight, this effect cannot be obtained, and if it exceeds 2% by weight, a shiny surface cannot be obtained. This is because there is no

この処理液中で陰極処理するための処理条件は、電流密
度５Ａ／ｄｉ以下、液温１０〜９０’Ｃである。The processing conditions for cathodic treatment in this processing solution are a current density of 5 A/di or less and a solution temperature of 10 to 90'C.

電流密度を５Ａ／ｄｉ以下としたのは、５Ａ／ｄｉ以上
では光沢表面が得られないとともに経済的６こ不利であ
るためである。The reason why the current density is set to 5 A/di or less is that if it is 5 A/di or more, a glossy surface cannot be obtained and it is economically disadvantageous.

また液温を１０〜９０℃としたのは、１０℃未満では処
理時間かかるととも（こ処理液の温度保持が難かしく、
又９０℃を越えると処理液が劣化するためである。In addition, the reason why the liquid temperature was set at 10 to 90°C is that if it is less than 10°C, the processing time will be longer (this is because it is difficult to maintain the temperature of the processing liquid,
Moreover, if the temperature exceeds 90°C, the processing liquid deteriorates.

本発明では処理液の温度が高くなれば処理時間の短縮、
消費電力の減少を図ることができ、とくに７０〜９０℃
では電流密度Ｏ（電流を流さず単に浸漬するだけ）とし
てもその表面６こ耐食性の皮膜を形或することができる
。In the present invention, the higher the temperature of the processing liquid, the shorter the processing time;
Can reduce power consumption, especially at temperatures between 70 and 90 degrees Celsius.
In this case, a corrosion-resistant film can be formed on the surface even at a current density of O (simply immersed without passing any current).

ここでの処理時間は、液温か高温で電流密度が太きけれ
ば短時間でよく、又その逆であれば長時間必要であるが
、本発明に係る処理液、処理条件では通常１０秒〜１０
分の処理時間で耐食性の皮膜を形成することができる。The processing time here may be short if the liquid is warm or high temperature and the current density is thick, and if vice versa, a long time is required, but with the processing liquid and processing conditions of the present invention, it is usually 10 seconds to 10 seconds.
A corrosion-resistant film can be formed in a treatment time of minutes.

しかして本発明によれば、ステンレス鋼の表面に耐食性
の皮膜を形成し、これは加工後においても耐食性が劣化
せず、しかもその皮膜が光沢を有しており、耐食性の十
分でないステンレス鋼の耐食性を高め、しかもその商品
価値も高いものを得ることができる。However, according to the present invention, a corrosion-resistant film is formed on the surface of stainless steel, and the corrosion resistance does not deteriorate even after processing, and the film has a luster. It is possible to obtain products with improved corrosion resistance and high commercial value.

このことは以下の実施例６こより認められた。This was confirmed from Example 6 below.

実施例 １ ステンレス鋼素材としてＪＩＳ規格のＳＵＳ ４ ３
０（Ａ１）、ＳＯＳ４３４（嵐２）、ＳＵＳ ３ ０
４（＆３）を光輝焼鈍してＢＡ皮膜を形成したものを用
いた。Example 1 JIS standard SUS 4 3 as stainless steel material
0 (A1), SOS434 (Arashi 2), SUS 3 0
4 (&3) was brightly annealed to form a BA film.

又処理液としてリン酸９．２５重量％、クロム酸１．６
８重量％、酸化マグネシウム０．７８重量％、ケイ酸ソ
ーダ０．１０重量％を含むものを用いた。In addition, 9.25% by weight of phosphoric acid and 1.6% by weight of chromic acid were used as treatment liquids.
8% by weight, 0.78% by weight of magnesium oxide, and 0.10% by weight of sodium silicate.

この処理液中で上記ステンレス鋼を電流密度２．ＯＡ／
ｄｉ、液温２０゜Ｃで３分間陰極処理した。The above stainless steel was heated in this treatment solution at a current density of 2. OA/
di, cathode treatment was performed for 3 minutes at a liquid temperature of 20°C.

このように表面処理したステンレス鋼を第１表に示す試
験方法で耐食性試験をおこない、その試験結果を第２表
に示す。The stainless steel thus surface-treated was subjected to a corrosion resistance test using the test method shown in Table 1, and the test results are shown in Table 2.

更に本発明方法と比較するために、ＢＡ皮膜を付けたま
まのステンレス鋼素材についても第１表に示す試験方法
で耐食性試験をおこない、その結果を第２表ｌこ併記す
る。Furthermore, in order to compare with the method of the present invention, a corrosion resistance test was also conducted on the stainless steel material with the BA coating applied using the test method shown in Table 1, and the results are also listed in Table 2.

またＢＡ皮膜及び不働態皮膜のいづれも付けていないス
テンレス鋼素材について上記実施例と同条件で陰極処理
をおこなった。Further, a stainless steel material without either a BA film or a passive film was subjected to cathode treatment under the same conditions as in the above example.

その耐食性試験結果を第２表に併記する。The results of the corrosion resistance test are also listed in Table 2.

また上記実施例６こおいて処理液としてリン酸とクロム
酸とは含有するが、酸化マグネシウム、ケイ酸ソーダを
含有しないものを用いて同様に表面処理し、この処理で
得られたステンレス鋼の耐食性試験結果を第２表に併記
する。In addition, in Example 6, the surface treatment was carried out in the same manner using a treatment liquid that contained phosphoric acid and chromic acid but did not contain magnesium oxide or sodium silicate, and the stainless steel obtained by this treatment was Corrosion resistance test results are also listed in Table 2.

実施例 ２ 次に上記実施例１で得られたステンレス鋼表面の光沢を
ＢＡ皮膜を形成したステンレス鋼素材の光沢と比較して
光沢の有無を判定した。Example 2 Next, the gloss of the stainless steel surface obtained in Example 1 was compared with the gloss of the stainless steel material on which the BA film was formed to determine the presence or absence of gloss.

その結果を第３表に示す。The results are shown in Table 3.

またこれと比較するためリン酸、クｏ Ｌ酸、酸化マグ
ネシウム、ケイ酸ソーダがいずれも本発明の範囲から外
れているもの、又は電流密度が本発明の範囲から外れて
いるもの６こついて同様６こ光沢の有無を判定した。In addition, for comparison, phosphoric acid, phosphoric acid, magnesium oxide, and sodium silicate were all outside the scope of the present invention, or the current density was outside the scope of the present invention6. The presence or absence of gloss was determined in 6 cases.

その結果を第３表に併記する。これら実施例から明ら
なように、本発明によれば、耐食性を高め又光沢も維持
できるので、とくＣこ耐食性の十分でないステンレス鋼
の表面処理、あるいはヘアーライン処理をおこなって耐
食性が劣化した場合の表面処理に好適である。The results are also listed in Table 3. It is clear from these examples that
As described above, according to the present invention, corrosion resistance can be increased and gloss can be maintained, so it is particularly suitable for surface treatment of stainless steel that does not have sufficient corrosion resistance, or for surface treatment when corrosion resistance has deteriorated due to hairline treatment. be.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ リン酸ｏ．ｉ〜５０．０重量％と、クロム酸０．１
〜１０．０重量％と、酸化マグネシウム、ケイ酸ソーダ
の１種又は２種とを含み、１種の場合は酸化マグネシウ
ム０１〜２重量％又はケイ酸ソーダ０，１〜２重量％、
２種の場合は酸化マグネシウムとケイ酸ソーダとの総和
が０．１〜２重量％である処理液に、光輝焼なまし皮膜
又は不働態皮膜を有するステンレス鋼を浸漬し、この処
理液中で電流密度５Ａ／ｄｍ”以下、液温１０〜９０′
Ｃの処理条件下で陰極処理することを特徴とするステン
レス鋼の表面処理方法。1 phosphoric acid o. i ~ 50.0% by weight and chromic acid 0.1
~10.0% by weight, and one or two of magnesium oxide and sodium silicate, and in the case of one type, magnesium oxide 01-2% by weight or sodium silicate 0.1-2% by weight,
In the case of type 2, stainless steel with a bright annealing film or a passive film is immersed in a treatment solution containing 0.1 to 2% by weight of magnesium oxide and sodium silicate in total, and the stainless steel is treated in this treatment solution. Current density 5A/dm or less, liquid temperature 10-90'
A method for surface treatment of stainless steel, characterized by cathodic treatment under treatment conditions of C.