JP2000087188A - Ｔｉ酸化物皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
Ｔｉ酸化物皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴｉＯ2 層の密着性、耐溶出性、耐剥離性及
び成形時の加工性に優れ、安価で量産も可能にすること
ができるのは勿論のこと、皮膜中のＴｉＯ2 濃度がそれ
ほど高くなくても抗菌性、脱臭性及び防汚性を確実に付
与する。 【解決手段】 ０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１
８重量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼
に対して、純度が９９．９〜９９．９９９％の不活性ガ
ス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定された１００体積％
のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０°Ｃに設定された９
０体積％以上のＨ2 と不活性ガスとの混合ガス中の雰囲
気で、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の温度で０．５〜
８時間の焼鈍処理を行い、これにより、Ｔｉを３原子％
以上２０原子％未満を含む厚み０．１μｍ以上のアナタ
ーゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表面に有するフェライト系
ステンレス鋼を得る。
び成形時の加工性に優れ、安価で量産も可能にすること
ができるのは勿論のこと、皮膜中のＴｉＯ2 濃度がそれ
ほど高くなくても抗菌性、脱臭性及び防汚性を確実に付
与する。 【解決手段】 ０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１
８重量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼
に対して、純度が９９．９〜９９．９９９％の不活性ガ
ス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定された１００体積％
のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０°Ｃに設定された９
０体積％以上のＨ2 と不活性ガスとの混合ガス中の雰囲
気で、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の温度で０．５〜
８時間の焼鈍処理を行い、これにより、Ｔｉを３原子％
以上２０原子％未満を含む厚み０．１μｍ以上のアナタ
ーゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表面に有するフェライト系
ステンレス鋼を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＴｉＯ2 皮膜によ
って光触媒効果による防汚性、脱臭性、抗菌性等の有機
物分解作用が付与されたフェライト系ステンレス鋼及び
その製造方法に関する。
って光触媒効果による防汚性、脱臭性、抗菌性等の有機
物分解作用が付与されたフェライト系ステンレス鋼及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に使用される鋼板については、加工
性、溶接性、耐錆性等の材料特性を重視して製造されて
いる。
性、溶接性、耐錆性等の材料特性を重視して製造されて
いる。
【０００３】しかし、建築物内外壁材、医療・食品関連
設備、家電製品分野等に使用される鋼板では、雑菌の増
殖、悪臭、汚れ、有害物質等の人間の衛生健康問題や地
球環境問題の関心が高まってきており、上記材料面での
諸特性に加えて、防汚性、脱臭性、抗菌性等の特性を有
するものが要求されている。
設備、家電製品分野等に使用される鋼板では、雑菌の増
殖、悪臭、汚れ、有害物質等の人間の衛生健康問題や地
球環境問題の関心が高まってきており、上記材料面での
諸特性に加えて、防汚性、脱臭性、抗菌性等の特性を有
するものが要求されている。
【０００４】これらの諸特性を有する鋼板の具体的用途
としては、例えば、防汚建材、抗菌厨房器具、脱臭フィ
ルター、ＮＯX 分解建材、排水浄化槽が挙げられる。防
汚性、抗菌性を鋼板に付与する技術しては、例えば特開
平８−２５５４８号公報に示すように、鋼板上に抗菌剤
および汚れ防止剤を含む樹脂を塗布する方法、また、特
開平９−２０１９０５号公報に示すように、鋼板上に無
機系の抗菌剤を取り込んだ複合メッキ被膜を形成する方
法、更に、特開平９−１７００５３号公報に示すよう
に、マトリックス中に抗菌作用を有するＣｕの析出相を
形成した鋼板等が知られている。
としては、例えば、防汚建材、抗菌厨房器具、脱臭フィ
ルター、ＮＯX 分解建材、排水浄化槽が挙げられる。防
汚性、抗菌性を鋼板に付与する技術しては、例えば特開
平８−２５５４８号公報に示すように、鋼板上に抗菌剤
および汚れ防止剤を含む樹脂を塗布する方法、また、特
開平９−２０１９０５号公報に示すように、鋼板上に無
機系の抗菌剤を取り込んだ複合メッキ被膜を形成する方
法、更に、特開平９−１７００５３号公報に示すよう
に、マトリックス中に抗菌作用を有するＣｕの析出相を
形成した鋼板等が知られている。
【０００５】しかしながら、特開平８−２５５４８号公
報に示すような抗菌剤および汚れ防止剤を含む樹脂が塗
布された鋼板や、特開平９−２０１９０５号公報に示す
ような無機系の抗菌剤を取り込んだ複合メッキ被膜が形
成された鋼板においては、成形時の加工性が悪く、鋼板
表面から樹脂あるいはメッキ被膜が剥離しやすいという
問題がある。また、抗菌剤および汚れ防止剤を含む樹脂
が塗布された鋼板については、使用時に溶出した抗菌剤
や汚れ防止剤が人体および環境に悪影響をおよぼすとい
う問題もある。
報に示すような抗菌剤および汚れ防止剤を含む樹脂が塗
布された鋼板や、特開平９−２０１９０５号公報に示す
ような無機系の抗菌剤を取り込んだ複合メッキ被膜が形
成された鋼板においては、成形時の加工性が悪く、鋼板
表面から樹脂あるいはメッキ被膜が剥離しやすいという
問題がある。また、抗菌剤および汚れ防止剤を含む樹脂
が塗布された鋼板については、使用時に溶出した抗菌剤
や汚れ防止剤が人体および環境に悪影響をおよぼすとい
う問題もある。
【０００６】更に、特開平９−１７００５３号公報に示
すように、抗菌作用を有するＣｕの相をマトリックス中
に析出させる場合には、抗菌性を示すＣｕの大半が鋼中
に埋没してしまうために雑菌・細菌と接触する表面には
疎らにしか存在せず、Ｃｕを密に析出させるには鋼中に
多量に添加する必要が生じて素材コストが高くなるとい
う問題がある。
すように、抗菌作用を有するＣｕの相をマトリックス中
に析出させる場合には、抗菌性を示すＣｕの大半が鋼中
に埋没してしまうために雑菌・細菌と接触する表面には
疎らにしか存在せず、Ｃｕを密に析出させるには鋼中に
多量に添加する必要が生じて素材コストが高くなるとい
う問題がある。
【０００７】ところで、上述した防汚性、抗菌性を鋼板
に付与する技術に代わるものとして、ＴｉＯ2 の光触媒
作用による有機物分解効果を利用して、鋼板に抗菌性、
脱臭性及び防汚性を付与する技術が提案されている。
に付与する技術に代わるものとして、ＴｉＯ2 の光触媒
作用による有機物分解効果を利用して、鋼板に抗菌性、
脱臭性及び防汚性を付与する技術が提案されている。
【０００８】ＴｉＯ2 は太陽光、室内灯の光、紫外線等
を照射すると、雑菌やウイルスを死滅させたり、Ｎ
ＯX 、アセトアルデヒド、油汚れ等の有機物質を分解す
る光触媒としての作用を示すことが知られており、特に
アナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 はルチル型結晶形のＴｉ
Ｏ2 と比べてこの光触媒作用を強く示すとされている。
また、ＴｉＯ2 は化学的に安定な物質で、環境や人体へ
の影響はほとんどなく、触媒としての作用は他の抗菌剤
や防汚剤と異なり半永久的に持続する。
を照射すると、雑菌やウイルスを死滅させたり、Ｎ
ＯX 、アセトアルデヒド、油汚れ等の有機物質を分解す
る光触媒としての作用を示すことが知られており、特に
アナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 はルチル型結晶形のＴｉ
Ｏ2 と比べてこの光触媒作用を強く示すとされている。
また、ＴｉＯ2 は化学的に安定な物質で、環境や人体へ
の影響はほとんどなく、触媒としての作用は他の抗菌剤
や防汚剤と異なり半永久的に持続する。
【０００９】このようなＴｉＯ2 の光触媒作用による有
機物分解効果を利用した技術としては、例えば特開平９
−３１０１８５号公報に示すように、金属板表面にＳｉ
Ｏ2からなる下地層を形成したのち、有機チタン又はチ
タニアゾルを塗布し、次いで、熱処理をしてＴｉＯ2 層
を形成する方法や、特開平８−１９３２１８号公報に示
すように、露点が＋１０〜−６５°Ｃに制御されたＨ2
ガス又は９０体積％以上のＨ2 とＮ2 との混合ガス中
で、０．１〜１重量％のＴｉを含むステンレス鋼板を８
５０〜１１５０°Ｃで熱処理して素材表面にＴｉＯ2 と
してのＴｉを２０原子％以上含む皮膜を形成する方法が
知られている。
機物分解効果を利用した技術としては、例えば特開平９
−３１０１８５号公報に示すように、金属板表面にＳｉ
Ｏ2からなる下地層を形成したのち、有機チタン又はチ
タニアゾルを塗布し、次いで、熱処理をしてＴｉＯ2 層
を形成する方法や、特開平８−１９３２１８号公報に示
すように、露点が＋１０〜−６５°Ｃに制御されたＨ2
ガス又は９０体積％以上のＨ2 とＮ2 との混合ガス中
で、０．１〜１重量％のＴｉを含むステンレス鋼板を８
５０〜１１５０°Ｃで熱処理して素材表面にＴｉＯ2 と
してのＴｉを２０原子％以上含む皮膜を形成する方法が
知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−３１０１８５号公報に示す方法においては、塗布に
より金属表面にＴｉＯ2 層を形成するようにしているの
で、鋼板との密着性が低下して加工性に問題があり、ま
た、下地層の形成や有機チタン又はチタニアゾルの塗布
等の製造工程が複雑で、工業的に安価で大量生産するに
は適さないという問題もある。
９−３１０１８５号公報に示す方法においては、塗布に
より金属表面にＴｉＯ2 層を形成するようにしているの
で、鋼板との密着性が低下して加工性に問題があり、ま
た、下地層の形成や有機チタン又はチタニアゾルの塗布
等の製造工程が複雑で、工業的に安価で大量生産するに
は適さないという問題もある。
【００１１】一方、特開平８−１９３２１８号公報に示
ように、鋼板を熱処理することにより表面にＴｉＯ2 を
析出させる方法では、ＴｉＯ2 皮膜の鋼板との密着性、
耐溶出性、耐剥離性及び成形時の加工性に優れ、量産も
可能であることから、安価で多様な用途に適用可能な鋼
板を提供することができるが、この方法で製造された鋼
板のＴｉＯ2 皮膜は、９００°Ｃ以上の高温で熱処理し
た場合に、十分な抗菌性を示さないことがあった。
ように、鋼板を熱処理することにより表面にＴｉＯ2 を
析出させる方法では、ＴｉＯ2 皮膜の鋼板との密着性、
耐溶出性、耐剥離性及び成形時の加工性に優れ、量産も
可能であることから、安価で多様な用途に適用可能な鋼
板を提供することができるが、この方法で製造された鋼
板のＴｉＯ2 皮膜は、９００°Ｃ以上の高温で熱処理し
た場合に、十分な抗菌性を示さないことがあった。
【００１２】なお、特公平６−７６６１４号公報や特開
昭６２−２６７４１６号公報には、鋼板表面にＴｉ酸化
物の皮膜を熱処理により形成して耐蝕性を有する鋼板を
製造する方法が開示されているが、これらの方法で製造
した鋼板を抗菌用素材として用いると、上記同様に９０
０°Ｃ以上の高温で熱処理した場合に、十分な抗菌性を
示さないことがあった。
昭６２−２６７４１６号公報には、鋼板表面にＴｉ酸化
物の皮膜を熱処理により形成して耐蝕性を有する鋼板を
製造する方法が開示されているが、これらの方法で製造
した鋼板を抗菌用素材として用いると、上記同様に９０
０°Ｃ以上の高温で熱処理した場合に、十分な抗菌性を
示さないことがあった。
【００１３】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、ＴｉＯ2 層の密着性、耐溶出性、耐
剥離性及び成形時の加工性に優れ、安価で量産も可能に
することができるのは勿論のこと、表面皮膜中のＴｉＯ
2 濃度がそれほど高くなくても抗菌性、脱臭性及び防汚
性を確実に付与することができるフェライト系ステンレ
ス鋼及びその製造方法を提供することを目的とする。
されたものであり、ＴｉＯ2 層の密着性、耐溶出性、耐
剥離性及び成形時の加工性に優れ、安価で量産も可能に
することができるのは勿論のこと、表面皮膜中のＴｉＯ
2 濃度がそれほど高くなくても抗菌性、脱臭性及び防汚
性を確実に付与することができるフェライト系ステンレ
ス鋼及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者等が鋭意検討し
た結果、かかる目的を達成するためには、抗菌性の低い
ルチル型結晶形のＴｉＯ2 皮膜ではなく、光触媒作用を
最も強く示すアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 皮膜を鋼板
表面に所定厚さ以上形成させること、そのためには、鋼
中へのＴｉの適正量の添加と、鋼板に最適な熱処理パラ
メータの設定が必要なことを知見し、かかる知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。
た結果、かかる目的を達成するためには、抗菌性の低い
ルチル型結晶形のＴｉＯ2 皮膜ではなく、光触媒作用を
最も強く示すアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 皮膜を鋼板
表面に所定厚さ以上形成させること、そのためには、鋼
中へのＴｉの適正量の添加と、鋼板に最適な熱処理パラ
メータの設定が必要なことを知見し、かかる知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。
【００１５】即ち、請求項１に係るフェライト系ステン
レス鋼は、０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１８重
量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼にお
いて、Ｔｉを３原子％以上２０原子％未満を含む厚み
０．１μｍ以上のアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表
面に有することを特徴とする。
レス鋼は、０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１８重
量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼にお
いて、Ｔｉを３原子％以上２０原子％未満を含む厚み
０．１μｍ以上のアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表
面に有することを特徴とする。
【００１６】請求項２に係るフェライト系ステンレス鋼
の製造方法は、純度が９９．９〜９９．９９９％の不活
性ガス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定された１００体
積％のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０°Ｃに設定され
た９０体積％以上のＨ2 と不活性ガスとの混合ガス中の
雰囲気で、０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１８重
量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼に対
して、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の温度で０．５〜
８時間の熱処理を行うことを特徴とする。
の製造方法は、純度が９９．９〜９９．９９９％の不活
性ガス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定された１００体
積％のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０°Ｃに設定され
た９０体積％以上のＨ2 と不活性ガスとの混合ガス中の
雰囲気で、０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１８重
量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼に対
して、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の温度で０．５〜
８時間の熱処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を説明する。この実施の形態では、０．１〜２．０重量
％のＴｉと１１〜１８重量％のＣｒとを含有するフェラ
イト系ステンレス鋼に対して、純度が９９．９〜９９．
９９９％の不活性ガス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定
された１００体積％のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０
°Ｃに設定された９０体積％以上のＨ2 と不活性ガスと
の混合ガス中の雰囲気で、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未
満の温度で０．５〜８時間の焼鈍処理を行い、これによ
り、Ｔｉを３原子％以上２０原子％未満を含む厚み０．
１μｍ以上のアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表面に
有するフェライト系ステンレス鋼を得る。
を説明する。この実施の形態では、０．１〜２．０重量
％のＴｉと１１〜１８重量％のＣｒとを含有するフェラ
イト系ステンレス鋼に対して、純度が９９．９〜９９．
９９９％の不活性ガス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定
された１００体積％のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０
°Ｃに設定された９０体積％以上のＨ2 と不活性ガスと
の混合ガス中の雰囲気で、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未
満の温度で０．５〜８時間の焼鈍処理を行い、これによ
り、Ｔｉを３原子％以上２０原子％未満を含む厚み０．
１μｍ以上のアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を表面に
有するフェライト系ステンレス鋼を得る。
【００１８】ここで、Ｔｉは鋼板表面にアナターゼ型結
晶形ＴｉＯ2 皮膜層を形成させるための必要不可欠な元
素である。ＴｉＯ2 としてのアナターゼ型結晶形Ｔｉ酸
化皮膜の厚さを０. １μｍ以上としたのは、０．１μｍ
未満では光照射時の触媒作用が不十分で良好な抗菌性、
防汚性及び脱臭性を付与することができないためであ
る。
晶形ＴｉＯ2 皮膜層を形成させるための必要不可欠な元
素である。ＴｉＯ2 としてのアナターゼ型結晶形Ｔｉ酸
化皮膜の厚さを０. １μｍ以上としたのは、０．１μｍ
未満では光照射時の触媒作用が不十分で良好な抗菌性、
防汚性及び脱臭性を付与することができないためであ
る。
【００１９】鋼中のＴｉ含有量を０．１〜２．０重量％
としたのは、０. １重量％未満ではアナターゼ型結晶形
ＴｉＯ2 の光触媒作用を有効にするために必要な０. １
μｍ以上の厚さを確保できず、一方、２．０重量％を超
えて多量に添加しても、その効果が飽和してしまうと共
に、ＦｅＴｉ, Ｆｅ2 Ｔｉ等の金属間化合物が多量に生
成し、成形時の加工性が低下するためである。従って、
鋼中のＴｉ含有量は、０．１〜２．０重量％とした。
としたのは、０. １重量％未満ではアナターゼ型結晶形
ＴｉＯ2 の光触媒作用を有効にするために必要な０. １
μｍ以上の厚さを確保できず、一方、２．０重量％を超
えて多量に添加しても、その効果が飽和してしまうと共
に、ＦｅＴｉ, Ｆｅ2 Ｔｉ等の金属間化合物が多量に生
成し、成形時の加工性が低下するためである。従って、
鋼中のＴｉ含有量は、０．１〜２．０重量％とした。
【００２０】最終焼鈍段階での雰囲気を純度が９９．９
〜９９．９９９％の不活性ガス中としたのは、鋼中のＴ
ｉだけを選択的、かつ効率的に酸化させるためであり、
また、鋼中に添加されたＦｅやＭｎ，Ｓｉ，Ｐ等の元素
あるいは他の不純物の酸化を抑制するためである。
〜９９．９９９％の不活性ガス中としたのは、鋼中のＴ
ｉだけを選択的、かつ効率的に酸化させるためであり、
また、鋼中に添加されたＦｅやＭｎ，Ｓｉ，Ｐ等の元素
あるいは他の不純物の酸化を抑制するためである。
【００２１】不恬性ガスの純度が、９９．９％未満とな
ると、酸素、水蒸気等が不活性ガス中に混入し、雰囲気
中の酸素ポテンシャルが高くなって、Ｍｎ，Ｓｉ，Ｆｅ
等の酸化物が形成され、Ｔｉ酸化物の表面濃度が低下し
てＴｉＯ2 の光触媒作用効果が著しく低下する。
ると、酸素、水蒸気等が不活性ガス中に混入し、雰囲気
中の酸素ポテンシャルが高くなって、Ｍｎ，Ｓｉ，Ｆｅ
等の酸化物が形成され、Ｔｉ酸化物の表面濃度が低下し
てＴｉＯ2 の光触媒作用効果が著しく低下する。
【００２２】一方、純度が９９．９９９％以上になる
と、アナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 が形成されるのに必要
な十分な量の酸素ポテンシャルを得られず、まったく酸
化さないか、ＴｉＯあるいはＴｉ2 Ｏ3 等の酸素濃度が
小さく、光触媒作用を示さないＴｉ酸化物が形成され
る。従って、不活性ガス雰囲気でのガスの純度を９９．
９〜９９．９９９％とした。
と、アナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 が形成されるのに必要
な十分な量の酸素ポテンシャルを得られず、まったく酸
化さないか、ＴｉＯあるいはＴｉ2 Ｏ3 等の酸素濃度が
小さく、光触媒作用を示さないＴｉ酸化物が形成され
る。従って、不活性ガス雰囲気でのガスの純度を９９．
９〜９９．９９９％とした。
【００２３】最終焼鈍段階での雰囲気は、露点を制御し
たＨ2 ガス雰囲気でも可能である。このとき、露点が０
〜−６０°Ｃ、Ｈ2 ガス濃度が１００体積％以上で、Ｍ
ｎ，Ｓｉ，Ｆｅ等の酸化物をほとんど含まない光触媒作
用を十分に発揮するアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を
鋼板表面に形成することができる。
たＨ2 ガス雰囲気でも可能である。このとき、露点が０
〜−６０°Ｃ、Ｈ2 ガス濃度が１００体積％以上で、Ｍ
ｎ，Ｓｉ，Ｆｅ等の酸化物をほとんど含まない光触媒作
用を十分に発揮するアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を
鋼板表面に形成することができる。
【００２４】また、最終焼鈍段階での雰囲気は、露点を
制御したＨ2 と不活性ガスの混合ガス雰囲気でも可能で
ある。このとき、露点が０〜−６０°Ｃ、Ｈ2 ガス濃度
が９０体積％以上で、Ｍｎ，Ｓｉ，Ｆｅ等の酸化物をほ
とんど含まない光触媒作用を十分に発揮するアナターゼ
型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を鋼板表面に形成することができ
る。ここで、雰囲気ガスとしてＮ2 を使用しなかったの
は光触媒作用を示さないＴｉＮ等のＴｉ窒化物を生成さ
せないためである。
制御したＨ2 と不活性ガスの混合ガス雰囲気でも可能で
ある。このとき、露点が０〜−６０°Ｃ、Ｈ2 ガス濃度
が９０体積％以上で、Ｍｎ，Ｓｉ，Ｆｅ等の酸化物をほ
とんど含まない光触媒作用を十分に発揮するアナターゼ
型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を鋼板表面に形成することができ
る。ここで、雰囲気ガスとしてＮ2 を使用しなかったの
は光触媒作用を示さないＴｉＮ等のＴｉ窒化物を生成さ
せないためである。
【００２５】最終焼鈍段階の雰囲気下での加熱温度を６
００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満としたのは、６００°Ｃ未
満ではＭｎ，Ｓｉ等の酸化物が生成し易くなると共に、
鋼中Ｔｉの表面拡散が遅く、０．１μｍ以上のアナター
ゼ型結晶形ＴｉＯ2 層を得るには極めて長時間の加熱時
間を必要として製造コストが増加し、一方、８５０°Ｃ
以上の高温では鋼板の結晶粒径が粗大となるとともに、
鋼中のＡｌが酸化される傾向が現れるからである。加熱
温度の上限を８５０°Ｃ未満とする主なる根拠は、最も
光触媒作用を示すアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 の生成
が多くなるためである。一方、加熱温度が８５０°Ｃ以
上になると、光触媒作用を強く示さないルチル型結晶形
のＴｉＯ2 が生成されやすくなる。従って、加熱温度は
６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満とした。
００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満としたのは、６００°Ｃ未
満ではＭｎ，Ｓｉ等の酸化物が生成し易くなると共に、
鋼中Ｔｉの表面拡散が遅く、０．１μｍ以上のアナター
ゼ型結晶形ＴｉＯ2 層を得るには極めて長時間の加熱時
間を必要として製造コストが増加し、一方、８５０°Ｃ
以上の高温では鋼板の結晶粒径が粗大となるとともに、
鋼中のＡｌが酸化される傾向が現れるからである。加熱
温度の上限を８５０°Ｃ未満とする主なる根拠は、最も
光触媒作用を示すアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 の生成
が多くなるためである。一方、加熱温度が８５０°Ｃ以
上になると、光触媒作用を強く示さないルチル型結晶形
のＴｉＯ2 が生成されやすくなる。従って、加熱温度は
６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満とした。
【００２６】加熱時間は、材料の形状、炉の性能、加熱
温度等を考慮して、０．５〜８ｈの範囲で適宜設定すれ
ばよい。加熱時間が０．５ｈ以下では、鋼板表面に光触
媒作用を得るために必要とされる０．１μｍ以上のアナ
ターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を形成できず、また、８ｈ
以上加熱すると、焼鈍工程に要する時間が長くなって生
産性が低下する。従って、加熱時間は０．５〜８ｈとし
た。
温度等を考慮して、０．５〜８ｈの範囲で適宜設定すれ
ばよい。加熱時間が０．５ｈ以下では、鋼板表面に光触
媒作用を得るために必要とされる０．１μｍ以上のアナ
ターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を形成できず、また、８ｈ
以上加熱すると、焼鈍工程に要する時間が長くなって生
産性が低下する。従って、加熱時間は０．５〜８ｈとし
た。
【００２７】鋼板表面の酸化物皮膜中のＴｉＯ2 として
のＴｉを３原子％以上２０原子％未満としたのは、６０
０°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の加熱温度であれば、アナタ
ーゼ型結晶形のＴｉＯ2 が生成するため、少なくとも３
原子％以上のＴｉＯ2 としてのＴｉが含まれていれば十
分な抗菌作用を示し、また、２０原子％未満としたのは
ＴｉＯ2 濃度が高い程、抗菌作用は良いと考えられる
が、その効果は２０原子％程度で飽和するためである。
のＴｉを３原子％以上２０原子％未満としたのは、６０
０°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の加熱温度であれば、アナタ
ーゼ型結晶形のＴｉＯ2 が生成するため、少なくとも３
原子％以上のＴｉＯ2 としてのＴｉが含まれていれば十
分な抗菌作用を示し、また、２０原子％未満としたのは
ＴｉＯ2 濃度が高い程、抗菌作用は良いと考えられる
が、その効果は２０原子％程度で飽和するためである。
【００２８】
【実施例】表１に示すＡ、Ｂ２種の供試材（フェライト
系ステンレス鋼）を真空溶解法により溶製し、鍛造後熱
間圧延を行って厚さ７ｍｍの板材とし、さらに冷間圧延
により厚さ３ｍｍの板材を作成した。供試材Ａは本発明
で定めた範囲（Ｔｉ：０．１〜２．０重量％：Ｃｒ：１
１〜１８重量％）の組成を有するフェライト系ステンレ
ス鋼、供試材ＢはＴｉ含有量が本発明の範囲を外れたフ
ェライト系ステンレス鋼である。
系ステンレス鋼）を真空溶解法により溶製し、鍛造後熱
間圧延を行って厚さ７ｍｍの板材とし、さらに冷間圧延
により厚さ３ｍｍの板材を作成した。供試材Ａは本発明
で定めた範囲（Ｔｉ：０．１〜２．０重量％：Ｃｒ：１
１〜１８重量％）の組成を有するフェライト系ステンレ
ス鋼、供試材ＢはＴｉ含有量が本発明の範囲を外れたフ
ェライト系ステンレス鋼である。
【００２９】
【表１】
【００３０】次いで、これらの供試材Ａ，Ｂの表面をエ
メリー紙で８００番まで研摩し、表２に示す条件（加熱
温度、加熱時間、加熱雰囲気）で再結晶焼鈍を兼ねた熱
処理を施した後、生成したＴｉ酸化物皮膜の厚さの測
定、Ｔｉ酸化物皮膜の組成分析、及び抗菌性試験を行っ
た。
メリー紙で８００番まで研摩し、表２に示す条件（加熱
温度、加熱時間、加熱雰囲気）で再結晶焼鈍を兼ねた熱
処理を施した後、生成したＴｉ酸化物皮膜の厚さの測
定、Ｔｉ酸化物皮膜の組成分析、及び抗菌性試験を行っ
た。
【００３１】
【表２】
【００３２】皮膜厚さは、ＩＭＭＡ（Ion Micro Mass A
nalyser ）を使用して供試材の表面から板厚方向にイオ
ンスパッタリング分析を行って求めた。皮膜組成はＸ線
電子分光分析装置（ＥＳＣＡ）によって分析し、分析結
果をＣを除いた原子％で整理して、金属状態の金属及び
酸化物、又は窒化物状態の金属の総金属分及び酸素の合
計を１００％とした。
nalyser ）を使用して供試材の表面から板厚方向にイオ
ンスパッタリング分析を行って求めた。皮膜組成はＸ線
電子分光分析装置（ＥＳＣＡ）によって分析し、分析結
果をＣを除いた原子％で整理して、金属状態の金属及び
酸化物、又は窒化物状態の金属の総金属分及び酸素の合
計を１００％とした。
【００３３】また、抗菌性試験は、次の条件で行った。 （１）試験菌 Escherichia coli IFO3972（大腸菌） （２）試験用培地 ＮＡ培地：普通寒天培地（栄研化学（株）） ＮＢ培地：肉エキスを０．２％添加した普通ブイヨン培
地（栄研化学（株）） （３）菌液の調製 試験菌を普通ブイヨン培地で３０±１°Ｃで、１６〜２
０時間培養した。培養後の菌体を生理食塩水で希釈し
て、１ｍｌ当たり菌数が１．０×１０5 〜５．０×１０
5 となるよう調製した。 （４）試料の調製 検体を中性洗剤／イオン交換水で洗った後、７０°Ｃで
乾燥させ、１８０°Ｃ、３時間乾熱滅菌したものを試料
とした。 （５）試験操作 各試料（５０×５０×１〜３ｍｍ）の試験面に菌液０．
１ｍｌをそれぞれ滴下し、その上にポリエチレンフィル
ムをかぶせ、密着させた。これらを透明プラスチック容
器内にセットして３５±１°Ｃ、相対湿度９０％以上の
条件下で蓋をしたまま上からブラックライトを照射（照
射距離９ｃｍ）しながら２時間保存した。なお、比較の
ため暗（ブラックライト照射なし）試験を実施した。ま
た、ポリエチレンフィルムを対照試料とし、同様に試験
した。 （６）生菌数の測定 保存４時間後に、生理食塩水を用いて試料から生残菌を
洗い出し、この洗い出し液の生菌数をＮＡ培地を用いた
寒天平板培養法（混釈法、３５°Ｃ、１日間培養）によ
り測定し、試料１個当たりに換算した。また、接種直後
の測定は対照試料で行った。
地（栄研化学（株）） （３）菌液の調製 試験菌を普通ブイヨン培地で３０±１°Ｃで、１６〜２
０時間培養した。培養後の菌体を生理食塩水で希釈し
て、１ｍｌ当たり菌数が１．０×１０5 〜５．０×１０
5 となるよう調製した。 （４）試料の調製 検体を中性洗剤／イオン交換水で洗った後、７０°Ｃで
乾燥させ、１８０°Ｃ、３時間乾熱滅菌したものを試料
とした。 （５）試験操作 各試料（５０×５０×１〜３ｍｍ）の試験面に菌液０．
１ｍｌをそれぞれ滴下し、その上にポリエチレンフィル
ムをかぶせ、密着させた。これらを透明プラスチック容
器内にセットして３５±１°Ｃ、相対湿度９０％以上の
条件下で蓋をしたまま上からブラックライトを照射（照
射距離９ｃｍ）しながら２時間保存した。なお、比較の
ため暗（ブラックライト照射なし）試験を実施した。ま
た、ポリエチレンフィルムを対照試料とし、同様に試験
した。 （６）生菌数の測定 保存４時間後に、生理食塩水を用いて試料から生残菌を
洗い出し、この洗い出し液の生菌数をＮＡ培地を用いた
寒天平板培養法（混釈法、３５°Ｃ、１日間培養）によ
り測定し、試料１個当たりに換算した。また、接種直後
の測定は対照試料で行った。
【００３４】表２から明らかなように、Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．８は本発明で定めた範囲の組成を有するフェライト
系ステンレス鋼（供試材Ａ）を用い、適正な条件で加熱
処理を行った本発明例であり、鋼表面にアナターゼ型結
晶形ＴｉＯ2 からなる０．１μｍ以上の適正な厚さのＴ
ｉＯ2 濃度が３％〜２０％未満の抗菌性に優れた皮膜が
形成されているのが判る。
ｏ．８は本発明で定めた範囲の組成を有するフェライト
系ステンレス鋼（供試材Ａ）を用い、適正な条件で加熱
処理を行った本発明例であり、鋼表面にアナターゼ型結
晶形ＴｉＯ2 からなる０．１μｍ以上の適正な厚さのＴ
ｉＯ2 濃度が３％〜２０％未満の抗菌性に優れた皮膜が
形成されているのが判る。
【００３５】これに対して、Ｔｉ含有量が本発明で定め
た範囲の組成から外れるＴｉが０．１重量％に満たない
供試材Ｂを用いた比較例（Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０）で
は、加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気の条件が本発明の
範囲内であっても、生成するアナターゼ型結晶形Ｔｉ酸
化皮膜の厚さが０．１μｍに達せず、十分な抗菌効果が
得られない。
た範囲の組成から外れるＴｉが０．１重量％に満たない
供試材Ｂを用いた比較例（Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０）で
は、加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気の条件が本発明の
範囲内であっても、生成するアナターゼ型結晶形Ｔｉ酸
化皮膜の厚さが０．１μｍに達せず、十分な抗菌効果が
得られない。
【００３６】また、供試材Ａでも、加熱温度高い（８５
０°Ｃ以上）比較例（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３）では、
Ｔｉ酸化皮膜の厚さは０．１μｍ以上で且つＴｉＯ2 濃
度が２０原子％以上であっても抗菌効果が得られていな
い。これは加熱温度が高いため、抗菌性の低いルチル型
結晶形のＴｉＯ2 が生成されたためである。但し、加熱
温度が高くても加熱時間を長くした比較例Ｎｏ．１４で
は、アナターゼ型結晶形Ｔｉ酸化皮膜の厚みが厚く、Ｔ
ｉＯ2 濃度も高くなり、抗菌性を示す場合もあるが、生
産性の低下を招いてしまう。
０°Ｃ以上）比較例（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３）では、
Ｔｉ酸化皮膜の厚さは０．１μｍ以上で且つＴｉＯ2 濃
度が２０原子％以上であっても抗菌効果が得られていな
い。これは加熱温度が高いため、抗菌性の低いルチル型
結晶形のＴｉＯ2 が生成されたためである。但し、加熱
温度が高くても加熱時間を長くした比較例Ｎｏ．１４で
は、アナターゼ型結晶形Ｔｉ酸化皮膜の厚みが厚く、Ｔ
ｉＯ2 濃度も高くなり、抗菌性を示す場合もあるが、生
産性の低下を招いてしまう。
【００３７】なお、本発明の条件で製造した鋼板でも光
を照射しない比較例（Ｎｏ．１５）では、光触媒効果が
発現しないので抗菌性も見られない。
を照射しない比較例（Ｎｏ．１５）では、光触媒効果が
発現しないので抗菌性も見られない。
【００３８】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、鋼板表
面にアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 被膜を所定厚さ以上
生成するようにしたので、ＴｉＯ2 層の密着性、耐溶出
性、耐剥離性及び成形時の加工性に優れ、安価で量産も
可能にすることができるのは勿論のこと、皮膜中のＴｉ
Ｏ2 濃度がそれほど高くなくても光触媒効果による抗菌
性、脱臭性及び防汚性を確実に付与することができると
いう効果が得られる。
面にアナターゼ型結晶形のＴｉＯ2 被膜を所定厚さ以上
生成するようにしたので、ＴｉＯ2 層の密着性、耐溶出
性、耐剥離性及び成形時の加工性に優れ、安価で量産も
可能にすることができるのは勿論のこと、皮膜中のＴｉ
Ｏ2 濃度がそれほど高くなくても光触媒効果による抗菌
性、脱臭性及び防汚性を確実に付与することができると
いう効果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 俊幸 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 本田 厚人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 森戸 延行 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4H011 AA02 BA01 BB18 BC18
Claims (2)
- 【請求項１】 ０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１
８重量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼
において、Ｔｉを３原子％以上２０原子％未満を含む厚
み０．１μｍ以上のアナターゼ型結晶形ＴｉＯ2 皮膜を
表面に有することを特徴とするフェライト系ステンレス
鋼。 - 【請求項２】 純度が９９．９〜９９．９９９％の不活
性ガス中、露点が０〜−６０°Ｃに設定された１００体
積％のＨ2 ガス中又は露点が０〜−６０°Ｃに設定され
た９０体積％以上のＨ2 と不活性ガスとの混合ガス中の
雰囲気で、０．１〜２．０重量％のＴｉと１１〜１８重
量％のＣｒとを含有するフェライト系ステンレス鋼に対
して、６００°Ｃ以上８５０°Ｃ未満の温度で０．５〜
８時間の熱処理を行うことを特徴とするフェライト系ス
テンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25120898A JP2000087188A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Ｔｉ酸化物皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25120898A JP2000087188A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Ｔｉ酸化物皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000087188A true JP2000087188A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17219315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25120898A Pending JP2000087188A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Ｔｉ酸化物皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000087188A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001945A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 耐発銹性と加工性に優れた光輝焼鈍仕上げフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
| JP2010202923A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Nisshin Steel Co Ltd | 意匠性を改善した軟磁性ステンレス鋼およびその製造方法 |
| KR101569591B1 (ko) | 2013-12-26 | 2015-11-16 | 주식회사 포스코 | 광촉매를 이용한 스테인리스 강판 및 그 제조방법 |
| CN110093566A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-06 | 上海大学 | 直饮水用耐蚀抗菌铁素体不锈钢及其制备方法 |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP25120898A patent/JP2000087188A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001945A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 耐発銹性と加工性に優れた光輝焼鈍仕上げフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
| JP2010202923A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Nisshin Steel Co Ltd | 意匠性を改善した軟磁性ステンレス鋼およびその製造方法 |
| KR101569591B1 (ko) | 2013-12-26 | 2015-11-16 | 주식회사 포스코 | 광촉매를 이용한 스테인리스 강판 및 그 제조방법 |
| CN110093566A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-06 | 上海大学 | 直饮水用耐蚀抗菌铁素体不锈钢及其制备方法 |
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