JP2000144462A

JP2000144462A - 高Ｃｒステンレス鋼板の表面仕上げ方法

Info

Publication number: JP2000144462A
Application number: JP10318152A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kitani; 滋木谷
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｃｒを１９％以上含有する高クロムステンレス
鋼板に優れた防眩性を安価に付与することができる表面
処理方法の提供。【解決手段】ステンレス鋼板を、硝酸ナトリウムに換算
して０．５〜８質量％の硝酸塩を含有する溶融アルカリ
塩浴に浸漬するか、または硝酸ナトリウムに換算して
０．５〜４０質量％の硝酸塩、およびふっ化ナトリウム
に換算して１〜２０質量％のふっ化物を含有する溶融ア
ルカリ塩浴に浸漬した後、酸洗する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融アルカリ塩と
酸洗液を用いて、Ｃｒを１９質量％以上含有する高Ｃｒ
ステンレス鋼板の表面を防眩性に優れた表面に仕上げる
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼板の製造工程には、焼鈍後
の鋼帯を溶融アルカリ塩浴に浸漬した後、酸洗して表面
に生成した酸化スケールを除去する脱スケール工程があ
る。

【０００３】ステンレス鋼の脱スケール用の溶融アルカ
リ塩は、通常、水酸化ナトリウム等のアルカリと硝酸ナ
トリウム等の硝酸塩を主成分とするものであり、古くは
米国コーレン社の特許（特公昭４５−１８００１号公
報）等で知られている。

【０００４】溶融アルカリ塩によるステンレス鋼板の脱
スケール作用は、下記（１）および（２）式の通りとな
る。これらの式に示されるように、スケール中の酸化ク
ロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）が溶融アルカリ塩（通常４８０℃程
度）中の水酸化ナトリウムや硝酸ナトリウムと反応して
水溶性のクロム酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣｒＯ₄）となるの
で、これを水洗して除去すればスケールの緻密さは失わ
れ、鉄を主成分とする酸洗の容易な酸化スケールに変化
する。

【０００５】Ｃｒ₂Ｏ₃＋２ＮａＯＨ→２ＮａＣｒＯ₂＋Ｈ₂Ｏ・・・・（１）２ＮａＣｒＯ₂＋３ＮａＮＯ₃＋２ＮａＯＨ →２Ｎａ₂ＣｒＯ₄＋３ＮａＮＯ₂＋Ｈ₂Ｏ・・・・（２）溶融アルカリ塩浴の組成に関しては、例えば米国特許Ｎ
ｏ．２４５８６６１号公報には、硝酸塩：水酸化物：塩
化物の重量比が１．０：１．５〜３．０：０．１〜０．
５の溶融アルカリ塩が開示されている。

【０００６】また、特公昭４５−１８００１号公報には
重量％で、硝酸ナトリウム９〜１５％、塩化ナトリウム
５〜１５％、水酸化カリウム８〜２０％、水酸化ナトリ
ウム５０〜７８％の溶融アルカリ塩が開示されている。

【０００７】さらに、特公昭６２−６１１１３号公報に
は重量％で、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの１種また
は２種が５〜４０％、過マンガン酸カリウムと過マンガ
ン酸ナトリウムの１種または２種が０．５〜１０％であ
り、必要に応じて塩化ナトリウムを５〜１５％、水酸化
カリウムを５〜２０％を含み、残部が水酸化ナトリウム
および不純物からなる高Ｃｒステンレス鋼用溶融アルカ
リ塩浴が開示されている。

【０００８】ステンレス鋼は、一般にＣｒを１１％以上
含有する鋼であり、最も多く使用されるのが１８％Ｃｒ
−８％Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼である。最近
では、無塗装の屋根材としてのステンレス鋼板の需要が
多くなっており、この用途にはＣｒを２０〜３０％程度
含有する高Ｃｒフェライト系ステンレス鋼が多く用いら
れている。

【０００９】ステンレス鋼板を無塗装の屋根材として使
用する場合の問題点は、耐銹性と防眩性（ぼうげんせ
い）である。前者は海から飛来した海塩粒子の付着等に
よって引き起こされる発銹の問題であり、これはステン
レス鋼のＣｒ含有率を２０〜３０％程度に高め、Ｍｏを
２〜５％程度含有させることによってほぼ防止できる。

【００１０】一方、後者は屋根面で反射した太陽光線が
目に眩しいという問題であり、これを防止または軽減す
るためには屋根材表面での光の乱反射をなるべく多くし
て、特定方向への集中的な反射を少なくするのが有効な
手段である。

【００１１】一般的な防眩方法として、特開平５−１６
３５８８号公報などに開示されているような、微細な凹
凸を付与した冷間圧延ロールを用いて圧延することによ
り鋼板表面の粗度を大きくする方法がある。

【００１２】しかし、この方法では、圧延ロールの表面
が徐々に磨耗するため、圧延量が増すにつれて鋼板表面
の粗度が低下するという問題がある。また、この方法で
は、鋼板表面に比較的大きな凹凸を付与することは容易
であるが、光の乱反射を多くして白色度を高める作用を
する極微細な凹凸を付与することはできないので、屋根
材としての防眩性が十分に得られない。

【００１３】ステンレス鋼表面に極微細な凹凸を付与し
て防眩性を高める手段としては、酸洗によって表面を肌
荒れさせる方法が考えられるが、一般に高Ｃｒステンレ
ス鋼は耐酸性が優れるため肌荒れが起こりにくい。ま
た、強いて肌荒れを起こすために強い酸洗条件を適用す
ると、不均一な肌荒れが起きて、光沢むらが発生すると
いう問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、Ｃｒ
を１９％以上含有する高クロムステンレス鋼板に優れた
防眩性を安価に付与することができる表面処理方法を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】高Ｃｒステンレス鋼板の
表面仕上げ方法に係わる本発明の要旨は以下の通りであ
る。

【００１６】（１）Ｃｒを１９質量％以上含有するステ
ンレス鋼板を、硝酸ナトリウムに換算して０．５〜８質
量％の硝酸塩を含有する溶融アルカリ塩浴に浸漬した
後、酸洗する高Ｃｒステンレス鋼板の表面仕上げ方法。

【００１７】（２）Ｃｒを１９質量％以上含有するステ
ンレス鋼板を、硝酸ナトリウムに換算して０．５〜４０
質量％の硝酸塩、およびふっ化ナトリウムに換算して１
〜２０質量％のふっ化物を含有する溶融アルカリ塩浴に
浸漬した後、酸洗する高Ｃｒステンレス鋼板の表面仕上
げ方法。

【００１８】本発明者らは、溶融アルカリ塩浴を用いて
ステンレス鋼板に優れた防眩性を付与する方法を開発す
るため、溶融アルカリ塩浴中におけるステンレス鋼板の
溶解挙動を詳細に調べた結果、以下の知見を得て本発明
を完成するに至った。

【００１９】ａ）ステンレス鋼板のＣｒ含有率が１９質
量％以上の高Ｃｒステンレス鋼板を、溶融アルカリ塩浴
に浸漬すると、前述の（１）および（２）式による酸化
スケールの溶解反応以外に金属地金も溶解される。

【００２０】ｂ）この金属地金の溶解反応は、一般に使
用されている組成の溶融アルカリ塩浴を用いると局所的
に起こり、激しく侵食される部位とほとんど侵食されな
い部位ができるため、光沢むらが発生する。

【００２１】ｃ）このような局所的な激しい侵食は、溶
融アルカリ塩浴中の硝酸塩含有率を従来よりかなり低め
の０．５〜８質量％とすることによって防止でき、かつ
均一で適度な溶解反応となり、高Ｃｒステンレス鋼板表
面に極微細な凹凸が付与され、防眩性の優れた表面が得
られる。

【００２２】ｄ）硝酸塩含有率が硝酸ナトリウムに換算
して０．５〜４０質量％と高くても、溶融アルカリ塩浴
中にふっ化物を共存させることによって、局所的な激し
い侵食は防止され、均一で防眩性の優れた表面が容易に
得られる。

【００２３】ｅ）溶融アルカリ塩浴中における高Ｃｒス
テンレス鋼板の溶解反応は、浴中の硝酸塩濃度が高いほ
ど速まるので、硝酸塩濃度を高め、ふっ化物を添加した
溶融アルカリ塩浴を使用することによって、処理時間を
短縮することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の表面仕上げ方法で規定し
た各条件について説明する。なお、ステンレス鋼の化学
組成、溶融アルカリ塩の組成および酸洗液における％表
示は総て質量％である。１）ステンレス鋼板本発明の表面仕上げ方法の対象となるステンレス鋼板
は、Ｃｒを１９％以上含有する高Ｃｒステンレス鋼板で
ある。

【００２５】通常の溶融アルカリ塩（硝酸塩を１０〜４
０％含有）に浸漬すると、スケール直下の地金までもが
不均一に侵食され光沢むらが発生し、好ましい防眩性が
得られない１９％以上のＣｒを含有するステンレス鋼板
が対象となる。Ｃｒが１９％未満では、光沢むらが発生
しないので本発明の表面仕上げ方法の適用外とした。

【００２６】Ｃｒ以外の成分は特に限定されないが、特
にＮｉを含有しないフェライト系ステンレス鋼板が好適
である。

【００２７】２）硝酸ナトリウムに換算して０．５〜８
％の硝酸塩を含有する溶融アルカリ塩浴本発明の方法では２種類の溶融アルカリ塩浴を用いるこ
とができる。一つは、ふっ化物を含まない溶融アルカリ
塩浴であり、この場合には溶融アルカリ塩浴中の硝酸塩
の濃度を硝酸ナトリウムに換算して０．５〜８％とす
る。他の一つは、ふっ化物を含む溶融アルカリ塩浴で、
これについては下記３）で述べる。

【００２８】硝酸塩の濃度が上記０．５〜８％の範囲よ
り低い場合には脱スケールが不十分になりやすく、高い
場合には溶融アルカリ塩浴中で局部的な激しい溶解がお
こり、光沢むらが発生しやすい。望ましい濃度は１〜５
％である。

【００２９】硝酸塩以外の成分としては、水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等のアルカリが必須であり、この
ほかに塩化ナトリウムや塩化カリウム等の塩化物、硫酸
ナトリウムや硫酸カリウム等の硫酸塩、あるいは炭酸ナ
トリウムや炭酸カリウム等の炭酸塩がナトリウム塩に換
算して０．５〜２０％程度含まれてもよい。

【００３０】また、酸化力の強い過マンガン酸ナトリウ
ムや過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸塩がナトリ
ウム塩に換算して０．５〜８％、亜硝酸ナトリウムや亜
硝酸カリウム等の亜硝酸塩がナトリウム塩に換算して１
〜１６％共存してもよいが、この場合にはそれらの濃度
に応じて硝酸塩の濃度を低めることが光沢むら発生防止
のために望ましい。

【００３１】すなわち、過マンガン酸塩や亜硝酸塩が共
存する場合には、ナトリウム塩に換算して、硝酸塩の量
（質量％）＋過マンガン酸塩の量（質量％）＋亜硝酸塩
の量（質量％）×０．５の値が０．５〜８の範囲になる
ことが望ましい。

【００３２】３）硝酸ナトリウムに換算して０．５〜４
０％の硝酸塩、およびふっ化ナトリウムに換算して１〜
２０％のふっ化物を含有する溶融アルカリ塩浴本発明の方法で用いることのできる他の一つの溶融アル
カリ塩浴は、ふっ化ナトリウムやふっ化カリウム等のふ
っ化物をナトリウム塩に換算して１〜２０％含有するも
のであり、この場合には溶融アルカリ塩浴中の硝酸塩の
濃度を硝酸ナトリウムに換算して０．５〜４０％、さら
に望ましくは１〜３０％とする必要がある。

【００３３】硝酸塩の濃度がこの範囲より低い場合に
は、脱スケールが不十分になりやすく、高い場合には溶
融アルカリ塩浴中での局部的な激しい溶解のため、光沢
むらが発生しやすい。

【００３４】硝酸塩以外の成分としては、水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等のアルカリが必須であり、この
ほかに塩化ナトリウムや塩化カリウム等の塩化物、硫酸
ナトリウムや硫酸カリウム等の硫酸塩、あるいは炭酸ナ
トリウムや炭酸カリウム等の炭酸塩がナトリウム塩に換
算して０．５〜２０％程度含まれてもよい。

【００３５】また、酸化力の強い過マンガン酸ナトリウ
ムや過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸塩がナトリ
ウム塩に換算して０．５〜２０％、亜硝酸ナトリウムや
亜硝酸カリウム等の亜硝酸塩がナトリウム塩に換算して
１〜４０％共存してもよいが、この場合にはそれらの濃
度に応じて硝酸塩の濃度を低めることが光沢むら発生防
止のために望ましい。

【００３６】すなわち、過マンガン酸塩や亜硝酸塩が共
存する場合には、ナトリウム塩に換算して、硝酸塩の量
（質量％）＋過マンガン酸塩の量（質量％）＋亜硝酸塩
の量（質量％）×０．５の値が０．５〜４０の範囲にな
ることが望ましい。

【００３７】なお、溶融アルカリ塩浴中にふっ化物を含
有する場合に、酸化力の強い硝酸塩、過マンガン酸塩お
よび亜硝酸塩の合計が高濃度（最大４０％）まで許容さ
れるのは、これらの強酸化性物質による局部的な激しい
侵食作用がふっ化物によって抑制されるためと推測され
る。

【００３８】溶融アルカリ塩浴の温度は特に厳密に限定
されないが、４５０〜５５０℃程度が推奨される。これ
より温度が低い場合には、脱スケールが不十分になりや
すく、高い場合には浴成分の分解による脱スケール能力
低下や浴槽の腐食が進行しやすい。

【００３９】また、溶融アルカリ塩浴への浸漬時間も特
に厳密には限定されないが、通常、２〜３０秒間程度が
適当である。これより浸漬時間が短いと脱スケールが不
十分になりやすく、長いと光沢むらが発生しやすい。

【００４０】４）溶融アルカリ塩浴への浸漬処理後の酸
洗溶融アルカリ塩浴への浸漬処理後の酸化スケールは、鉄
を主成分とする残存スケールとなっており、この残存ス
ケールとその直下のクロム欠乏金属層を除去するために
酸洗をおこなう。

【００４１】地金金属を溶解して肌荒れを発生させるよ
うな強い酸洗条件は好ましくない。したがって、具体的
な酸洗条件は厳密に規定されるものではないが、例えば
温度が２０〜６０℃の５〜１５％ＨＮＯ₃＋０．５〜３
％ＨＦ水溶液に１０〜６０秒間浸漬する方法、および３
０〜６０℃の５〜２０％ＨＮＯ₃中で２０〜１２０秒間
交番電解する方法等が推奨される。

【００４２】上記の溶融アルカリ塩浴処理や酸洗処理
は、ステンレス鋼板が切り板であっても鋼帯であっても
適用できるが、特に後者の場合には、従来のステンレス
鋼帯の連続焼鈍酸洗ライン（ＡＰライン）が利用できる
ので、新たな設備開発や設備投資が省略でき、防眩性の
優れた高Ｃｒステンレス鋼板が安価に製造できる。

【００４３】

【実施例】表１に示す５種類の化学組成のステンレス鋼
の冷延鋼帯（板厚０．４〜０．５ｍｍ）から、幅５０ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、電気炉で表１
に示す１０００〜１１３０℃の温度で９０秒間焼鈍し
た。常温まで冷却後、試験片の重量を測定して、表２〜
表４に示す組成および温度の１１種類の溶融アルカリ塩
浴中に３０秒間浸漬した後、水洗して付着した溶融アル
カリ塩を溶解、除去した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】次に、５０℃の硝ふっ酸酸洗液（１０％
ＨＮＯ₃−２％ＨＦ水溶液）中に試験片を６０秒間浸漬
した後水洗し、乾燥した。再び試験片の重量を測定した
後、光沢計を用いてＪＩＳＺ８７４１-1997に規定の
鏡面光沢度（入射角２０度）を測定した。

【００４９】また、分光光度計を用いて試験片の表面色
を測定し、ＪＩＳＺ８７１５−１９９１の規定に従
って白色度を計算した。

【００５０】さらに、試験片表面の光沢むらの程度を目
視観察によって５段階に評価した。なお、評価基準は、
１：光沢むら全く無し、２：わずかに光沢むらあり、
３：少し光沢むらあり、４：かなり光沢むらあり、５：
著しい光沢むらあり、とした。試験前後の試験片の重量
差から溶解減量を求めた。比較のために、溶融アルカリ
塩浴処理をおこなわず、代わりに中性塩電解処理をおこ
ない、その他の条件は上記と全く同じ条件で処理した試
験片についても、同じ調査を行った。

【００５１】なお、表１の供試材のうち、ｅのみは本発
明で規定する化学組成の範囲をはずれた比較材であり、
表２の硝酸塩およびふっ化物はそれぞれ、硝酸ナトリウ
ムおよびふっ化ナトリウムに換算した全量の含有率を示
す。

【００５２】表２〜表４からわかるように、本発明の対
象となる供試材（表１の記号ａ〜ｄ）を溶融アルカリ塩
浴処理するに際して、溶融アルカリ塩浴中にふっ化物を
含まず、硝酸塩が０．５〜８％の範囲に入るものを使用
した場合（記号Ｂ〜Ｅ）には、比較的光沢度が小さくて
白色度が大きく、光沢むらは全く発生しなかった。

【００５３】また、溶融アルカリ塩浴中にふっ化物を含
み、硝酸塩が０．５〜４０％の範囲に入るものを使用し
た場合（記号Ｈ〜Ｊ）も、比較的光沢度が小さくて白色
度が大きく、光沢むらは全く発生しなかった。

【００５４】これに対して、硝酸塩の含有率が０．５％
未満の溶融アルカリ塩浴を用いた場合（記号Ａおよび
Ｇ）は、脱スケールが不十分となり、白色度が著しく小
さく、かなり〜著しい光沢むらが発生した。また、ふっ
化物を含まず、硝酸塩含有率が８％を超える場合（記号
Ｆ）およびふっ化物を含み、硝酸塩含有率が４０％を超
える場合（記号Ｋ）には著しい光沢むらが発生した。

【００５５】溶融アルカリ塩浴処理の代わりに中性塩電
解処理を行った場合（記号Ｌ）は、光沢むらは発生しな
かったが、光沢度が大きく白色度の小さい表面となり、
防眩性が不十分であった。

【００５６】なお、Ｃｒ含有が本発明で規定する下限に
満たない比較例の供試材ｅは、溶融アルカリ塩浴中の硝
酸塩が０．５％以上であれば脱スケールが可能であり、
硝酸塩含有率およびふっ化物の有無にかかわらずほぼ一
定の光沢および白色度の表面が得られた。

【００５７】

【発明の効果】本発明の表面仕上げ方法によれば、近
年、屋根材等の用途に需要が増大している、Ｃｒを１９
％以上含有する高クロムステンレス鋼板の防眩性を低コ
ストで高めることが可能となり、その工業的効果は大き
い。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｒを１９質量％以上含有するステンレス
鋼板を、硝酸ナトリウムに換算して０．５〜８質量％の
硝酸塩を含有する溶融アルカリ塩浴に浸漬した後、酸洗
することを特徴とする高Ｃｒステンレス鋼板の表面仕上
げ方法。
【請求項２】Ｃｒを１９質量％以上含有するステンレス
鋼板を、硝酸ナトリウムに換算して０．５〜４０質量％
の硝酸塩、およびふっ化ナトリウムに換算して１〜２０
質量％のふっ化物を含有する溶融アルカリ塩浴に浸漬し
た後、酸洗することを特徴とする高Ｃｒステンレス鋼板
の表面仕上げ方法。