JP2002105661A - ステンレス鋼基材およびその製造方法 - Google Patents
ステンレス鋼基材およびその製造方法Info
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- JP2002105661A JP2002105661A JP2000299712A JP2000299712A JP2002105661A JP 2002105661 A JP2002105661 A JP 2002105661A JP 2000299712 A JP2000299712 A JP 2000299712A JP 2000299712 A JP2000299712 A JP 2000299712A JP 2002105661 A JP2002105661 A JP 2002105661A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 親水性の高い、また撥水性が高くかつ耐久性
のあるステンレス鋼基材およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ステンレス鋼基材１の表面にアルミニウ
ム水和酸化物層２を形成するものである。このステンレ
ス鋼基材１は、７０℃以上の温度に加熱した弱アルカリ
性水溶液中に、アルミニウムもしくはアルミニウム合金
を溶解してステンレス鋼板を水溶液中に浸漬し、基材表
面にアルミニウム水和酸化物層２を形成して製造する。
のあるステンレス鋼基材およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ステンレス鋼基材１の表面にアルミニウ
ム水和酸化物層２を形成するものである。このステンレ
ス鋼基材１は、７０℃以上の温度に加熱した弱アルカリ
性水溶液中に、アルミニウムもしくはアルミニウム合金
を溶解してステンレス鋼板を水溶液中に浸漬し、基材表
面にアルミニウム水和酸化物層２を形成して製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面に機能性を付
与したステンレス鋼基材およびその製造方法に関する。
与したステンレス鋼基材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にステンレス鋼基材は、優れた強度
と耐食性を有している。そのため種々の分野に用いられ
ている。しかし、ステンレス鋼基材は水に対する接触角
が約８０度であり、水に対する濡れ性が悪く、表面全体
が濡れることはない。そのため流下液膜を形成するステ
ンレス鋼製の熱交換器の場合、熱交換器を構成する伝熱
管表面を改良して水との濡れ性を良くして伝熱性能を向
上させている。このように濡れ性を改良させることより
種々の機能性の向上を図ることができるため、ステンレ
ス鋼基材表面の濡れ性改良に関して、種々の方法が提案
されている。たとえば特開平１１―２７９７０６号公報
記載の方法では、ステンレス鋼板の組成を変えて親水性
の向上を図っている。
と耐食性を有している。そのため種々の分野に用いられ
ている。しかし、ステンレス鋼基材は水に対する接触角
が約８０度であり、水に対する濡れ性が悪く、表面全体
が濡れることはない。そのため流下液膜を形成するステ
ンレス鋼製の熱交換器の場合、熱交換器を構成する伝熱
管表面を改良して水との濡れ性を良くして伝熱性能を向
上させている。このように濡れ性を改良させることより
種々の機能性の向上を図ることができるため、ステンレ
ス鋼基材表面の濡れ性改良に関して、種々の方法が提案
されている。たとえば特開平１１―２７９７０６号公報
記載の方法では、ステンレス鋼板の組成を変えて親水性
の向上を図っている。
【０００３】また他の機能性向上方法として、特開２０
００―０８１２１４号公報に記載の方法があり、これは
ステンレス鋼板の表面に酸化膜あるいはシリカコート膜
を形成し、この膜上にフルオロアルキル基とシロキサン
結合を有する非粘着膜を設けた材料をオーブンレンジに
適用して、表面の汚れの防止を図っている。
００―０８１２１４号公報に記載の方法があり、これは
ステンレス鋼板の表面に酸化膜あるいはシリカコート膜
を形成し、この膜上にフルオロアルキル基とシロキサン
結合を有する非粘着膜を設けた材料をオーブンレンジに
適用して、表面の汚れの防止を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記提案された方法の
うち、特開平１１―２７９０６号公報記載の方法におい
ては、ステンレス鋼板の組成およびその表面の形態に凹
凸の付与を行なって親水性の改良を図っている。しかし
ながら、この方法においても水に対する濡れ性は、接触
角で５７度から７９度程度であって未処理ステンレスと
比較して幾分は改良されてはいるが、親水性は必ずしも
満足のいくものではない。
うち、特開平１１―２７９０６号公報記載の方法におい
ては、ステンレス鋼板の組成およびその表面の形態に凹
凸の付与を行なって親水性の改良を図っている。しかし
ながら、この方法においても水に対する濡れ性は、接触
角で５７度から７９度程度であって未処理ステンレスと
比較して幾分は改良されてはいるが、親水性は必ずしも
満足のいくものではない。
【０００５】また特開２０００―０８１２１４号公報記
載の方法では、オーブンレンジの特性として汚れ防止機
能とは別に、熱反射性能を損なうことのない被膜が要求
されている。そのためには、水酸基を持つ被膜を適用す
るに当たって薄膜化することが必要になる。この方法で
は、水酸基を有する被膜としてシリカコートを施してお
り、その被膜の厚さを上記理由により１μｍ以下、好ま
しくは０．１〜０．５μｍを提案している。また汚れを
容易にぬぐうことができるように、被膜表面を平滑化し
ている。このようにして被膜の水との接触角は１００度
以上になり、水を良く弾くと記載されている。
載の方法では、オーブンレンジの特性として汚れ防止機
能とは別に、熱反射性能を損なうことのない被膜が要求
されている。そのためには、水酸基を持つ被膜を適用す
るに当たって薄膜化することが必要になる。この方法で
は、水酸基を有する被膜としてシリカコートを施してお
り、その被膜の厚さを上記理由により１μｍ以下、好ま
しくは０．１〜０．５μｍを提案している。また汚れを
容易にぬぐうことができるように、被膜表面を平滑化し
ている。このようにして被膜の水との接触角は１００度
以上になり、水を良く弾くと記載されている。
【０００６】しかし、酸化膜あるいはシリカコート膜に
フルオロアルキル基とシロキサン結合させた場合、酸化
膜あるいはシリカコート膜は０．１〜０．５μｍと薄膜
であることから、表面に存在する水酸基が少くない。こ
のため、フルオロアルキルシラン被膜の付着力は弱く、
耐久性が乏しい。また、被膜形態は平滑化していること
から水との接触角は１００度程度と低く、撥水機能とし
て十分とは言えない。
フルオロアルキル基とシロキサン結合させた場合、酸化
膜あるいはシリカコート膜は０．１〜０．５μｍと薄膜
であることから、表面に存在する水酸基が少くない。こ
のため、フルオロアルキルシラン被膜の付着力は弱く、
耐久性が乏しい。また、被膜形態は平滑化していること
から水との接触角は１００度程度と低く、撥水機能とし
て十分とは言えない。
【０００７】本発明の目的は、ステンレス鋼基材表面に
耐久性のある超親水性被膜を有するステンレス鋼基材お
よびその製造方法を提供することにある。
耐久性のある超親水性被膜を有するステンレス鋼基材お
よびその製造方法を提供することにある。
【０００８】また本発明は、耐久性のある超撥水性被膜
を有するステンレス鋼基材およびその製造方法を提供す
ることにある。
を有するステンレス鋼基材およびその製造方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のステンレス鋼基材に係る発明の構成は、表
面にアルミニウム水和酸化物層を形成するものである。
に、本発明のステンレス鋼基材に係る発明の構成は、表
面にアルミニウム水和酸化物層を形成するものである。
【００１０】上記目的を達成するために、本発明のステ
ンレス鋼基材の製造方法に係る発明の構成は、加熱した
アルカリ性水溶液中に、アルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金を溶解してステンレス鋼を前記水溶液中に浸漬
し、このステンレス鋼基材表面にアルミニウム水和酸化
物層を形成するものである。
ンレス鋼基材の製造方法に係る発明の構成は、加熱した
アルカリ性水溶液中に、アルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金を溶解してステンレス鋼を前記水溶液中に浸漬
し、このステンレス鋼基材表面にアルミニウム水和酸化
物層を形成するものである。
【００１１】詳しくは、アルカリ性水溶液を７０℃以上
の温度に加熱するものである。
の温度に加熱するものである。
【００１２】また、アルカリ性水溶液として、炭酸ナト
リウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蓚酸ナトリ
ウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水の
いずれか一種もしくは二種以上を組み合わせて利用する
ものである。
リウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蓚酸ナトリ
ウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水の
いずれか一種もしくは二種以上を組み合わせて利用する
ものである。
【００１３】上記目的を達成するために、本発明のステ
ンレス鋼基材に係る他の発明の構成は、表面にアルミニ
ウム水和酸化物層を形成したステンレス鋼基材表面に、
さらにパーフルオロアルキルシラン基もしくはアルキル
シラン基を有する被膜を形成するものである。
ンレス鋼基材に係る他の発明の構成は、表面にアルミニ
ウム水和酸化物層を形成したステンレス鋼基材表面に、
さらにパーフルオロアルキルシラン基もしくはアルキル
シラン基を有する被膜を形成するものである。
【００１４】上記目的を達成するために、本発明のステ
ンレス鋼基材の製造方法に係る他の発明の構成は、表面
にアルミニウム水和酸化物層を形成したステンレス鋼基
材を、パーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物も
しくはアルキルアルコキシシラン化合物の溶液中に浸漬
し、加熱処理を行なうことにより、パーフルオロアルキ
ルシラン基もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形
成するものである。
ンレス鋼基材の製造方法に係る他の発明の構成は、表面
にアルミニウム水和酸化物層を形成したステンレス鋼基
材を、パーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物も
しくはアルキルアルコキシシラン化合物の溶液中に浸漬
し、加熱処理を行なうことにより、パーフルオロアルキ
ルシラン基もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形
成するものである。
【００１５】上記目的を達成するために、本発明のステ
ンレス鋼基材の製造方法に係るさらに他の発明の構成
は、表面にアルミニウム水和酸化物層を形成したステン
レス鋼基材を、パーフルオロアルキルアルコキシシラン
化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物の気相
中に暴露することによりパーフルオロアルキルシラン基
もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形成するもの
である。
ンレス鋼基材の製造方法に係るさらに他の発明の構成
は、表面にアルミニウム水和酸化物層を形成したステン
レス鋼基材を、パーフルオロアルキルアルコキシシラン
化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物の気相
中に暴露することによりパーフルオロアルキルシラン基
もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形成するもの
である。
【００１６】
【発明の実施の形態】具体的実施例を説明するに先立っ
て、まず本発明の基本的な考えを説明する。
て、まず本発明の基本的な考えを説明する。
【００１７】ステンレス鋼基材は、その表面に微細凹凸
構造を形成し、かつ水酸基を有するアルミニウム水和酸
化物層を形成することにより、超親水性を示すようにな
る。
構造を形成し、かつ水酸基を有するアルミニウム水和酸
化物層を形成することにより、超親水性を示すようにな
る。
【００１８】アルミニウム水和酸化物層の形成は次のよ
うにして行う。まず、弱アルカリ水溶液の温度を70℃以
上に加熱し、その水溶液中にアルミニウム（Ａｌ）もし
くはアルミニウム合金（Ａ１１００系，Ａ５０５２系な
ど）を投入して水溶液中にアルミニウムを溶解する。そ
の後、ステンレス鋼基材を所定時間浸漬する。弱アルカ
リ水溶液中に溶解していたアルミニウムはアルミニウム
水和酸化物となり、このアルミニウム水和酸化物層が浸
漬したステンレス鋼基材表面に析出して形成される。
うにして行う。まず、弱アルカリ水溶液の温度を70℃以
上に加熱し、その水溶液中にアルミニウム（Ａｌ）もし
くはアルミニウム合金（Ａ１１００系，Ａ５０５２系な
ど）を投入して水溶液中にアルミニウムを溶解する。そ
の後、ステンレス鋼基材を所定時間浸漬する。弱アルカ
リ水溶液中に溶解していたアルミニウムはアルミニウム
水和酸化物となり、このアルミニウム水和酸化物層が浸
漬したステンレス鋼基材表面に析出して形成される。
【００１９】弱アルカリ水溶液の温度は、７０℃以上に
することが好ましい。温度が７０℃未満の弱アルカリ水
溶液では溶解するアルミニウムの量が少ない。アルミニ
ウムの量が少ないとステンレス鋼基材表面に析出するア
ルミニウム水和酸化物の成長も遅くなり、そのため長時
間を要してしまう。また、投入されたアルミニウムの表
面にも時間の経過とともにアルミニウム水和酸化物が形
成され、アルミニウムの溶出が阻害されてしまう。その
ため弱アルカリ水溶液の温度としては７０℃以上が好ま
しい。
することが好ましい。温度が７０℃未満の弱アルカリ水
溶液では溶解するアルミニウムの量が少ない。アルミニ
ウムの量が少ないとステンレス鋼基材表面に析出するア
ルミニウム水和酸化物の成長も遅くなり、そのため長時
間を要してしまう。また、投入されたアルミニウムの表
面にも時間の経過とともにアルミニウム水和酸化物が形
成され、アルミニウムの溶出が阻害されてしまう。その
ため弱アルカリ水溶液の温度としては７０℃以上が好ま
しい。
【００２０】図１に、ステンレス鋼基材表面に形成され
たアルミニウム水和酸化物の表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）にて観察した写真（図面代用）を示す。形成
条件としては、温度９８℃の２％炭酸ナトリウム水溶液
中に、ＳＵＳ３０４の板を３０分間浸漬したものであ
る。図から明らかなように、表面にサブミクロン程度の
大きさの花弁状の微細凹凸を有するアルミニウム水和酸
化物層が認められる。このアルミニウム水和酸化物層の
表面に水滴を滴下させると、水滴は表面に直ちに拡散し
て超親水性を示す。また、ステンレス鋼基材とアルミニ
ウム水和酸化物との密着性は非常に強いので容易に剥離
せず、耐久性のある被膜が形成される。
たアルミニウム水和酸化物の表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）にて観察した写真（図面代用）を示す。形成
条件としては、温度９８℃の２％炭酸ナトリウム水溶液
中に、ＳＵＳ３０４の板を３０分間浸漬したものであ
る。図から明らかなように、表面にサブミクロン程度の
大きさの花弁状の微細凹凸を有するアルミニウム水和酸
化物層が認められる。このアルミニウム水和酸化物層の
表面に水滴を滴下させると、水滴は表面に直ちに拡散し
て超親水性を示す。また、ステンレス鋼基材とアルミニ
ウム水和酸化物との密着性は非常に強いので容易に剥離
せず、耐久性のある被膜が形成される。
【００２１】次に、末端基に表面エネルギの小さいＣＦ
３基もしくはＣＨ３基等の官能基を有するパーフルオロ
アルキルアルコキシシラン化合物もしくはアルキルアル
コキシシラン化合物を、イソプロピルアルコールもしく
はパーフルオロカーボン溶液に溶解させ、この溶液中
に、アルミニウム水和酸化物の被膜を形成したステンレ
ス鋼基材を浸漬し、その後加熱すると、アルミニウム水
和酸化物とパーフルオロアルキルアルコキシシラン化合
物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物とがシロキ
サン結合して、最外表面にＣＦ３基もしくはＣＨ３基の
配向した被膜が形成される。
３基もしくはＣＨ３基等の官能基を有するパーフルオロ
アルキルアルコキシシラン化合物もしくはアルキルアル
コキシシラン化合物を、イソプロピルアルコールもしく
はパーフルオロカーボン溶液に溶解させ、この溶液中
に、アルミニウム水和酸化物の被膜を形成したステンレ
ス鋼基材を浸漬し、その後加熱すると、アルミニウム水
和酸化物とパーフルオロアルキルアルコキシシラン化合
物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物とがシロキ
サン結合して、最外表面にＣＦ３基もしくはＣＨ３基の
配向した被膜が形成される。
【００２２】また、アルミニウム水和酸化物表面にアル
キルシラン被膜を形成する他の方法として次の方法があ
る。
キルシラン被膜を形成する他の方法として次の方法があ
る。
【００２３】パーフルオロアルキルアルコキシシラン化
合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物を加熱
（たとえば１８０℃）して気化させ、その雰囲気中にア
ルミニウム水和酸化物を形成したステンレス鋼基材を暴
露させる方法によっても形成することもできる。この方
法によれば、溶媒を使用することなく、また気化したパ
ーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物もしくはア
ルキルアルコキシシラン化合物の気体が複雑な形状の深
部まで進入するので、複雑形状のステンレス鋼基材にお
いても深部まで均一に被膜を形成することができる。
合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物を加熱
（たとえば１８０℃）して気化させ、その雰囲気中にア
ルミニウム水和酸化物を形成したステンレス鋼基材を暴
露させる方法によっても形成することもできる。この方
法によれば、溶媒を使用することなく、また気化したパ
ーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物もしくはア
ルキルアルコキシシラン化合物の気体が複雑な形状の深
部まで進入するので、複雑形状のステンレス鋼基材にお
いても深部まで均一に被膜を形成することができる。
【００２４】図２は、ステンレス鋼基材表面のパーフル
オロアルキルシラン被膜の模式構造を示す。
オロアルキルシラン被膜の模式構造を示す。
【００２５】この被膜は、上述したように表面エネルギ
の小さなＣＨ３基やＣＨ３基が最外表面に配向している
こと、かつアルミニウム水和酸化物の微細凹凸構造の相
乗作用により、水滴を滴下させると表面から水滴は弾か
れて超撥水性を示す。水滴の接触角は１７３度であっ
た。また、アルキルシラン被膜はアルミニウム水和酸化
物と化学結合をし、ステンレス鋼基材上のアルミニウム
水和酸化物は、図１からも明らかなように、微細凹凸構
造をしているため、ＢＥＴ法（Ｂｒｕｎａｕｅｒ Ｅｍ
ｍｅｔｔ ａｎｄＴｅｌｌｅｒ法）によって測定すると
表面積は３．８ｍ2／ｇと極めて大きくなった。さらに
水酸基の量も多く、このためアルキルシラン被膜の密度
が増加し、被膜の耐久性は極めて高くなる。
の小さなＣＨ３基やＣＨ３基が最外表面に配向している
こと、かつアルミニウム水和酸化物の微細凹凸構造の相
乗作用により、水滴を滴下させると表面から水滴は弾か
れて超撥水性を示す。水滴の接触角は１７３度であっ
た。また、アルキルシラン被膜はアルミニウム水和酸化
物と化学結合をし、ステンレス鋼基材上のアルミニウム
水和酸化物は、図１からも明らかなように、微細凹凸構
造をしているため、ＢＥＴ法（Ｂｒｕｎａｕｅｒ Ｅｍ
ｍｅｔｔ ａｎｄＴｅｌｌｅｒ法）によって測定すると
表面積は３．８ｍ2／ｇと極めて大きくなった。さらに
水酸基の量も多く、このためアルキルシラン被膜の密度
が増加し、被膜の耐久性は極めて高くなる。
【００２６】次に、本発明の具体的実施例を図３を参照
して説明する。
して説明する。
【００２７】（実施例１）８リットルの容器に２重量％
の炭酸ナトリウム水溶液６リットルを入れ、温度９８℃
で加熱した。この炭酸ナトリウム水溶液に、１４０ｇの
アルミニウム（Ａ１０５０系）を投入する。５分経過後
に、試験片であるＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼基材
（幅：２５mm、長さ：５０mm、厚さ：１ｍｍ）を、上記
溶液中に所定時間浸漬する。試験片を引き上げた後、水
洗によって表面に付着している炭酸ナトリウム水溶液を
除去したこの結果、試験片表面には析出物が観察され
た。その表面に、１μリットルの量の水滴を落下させて
３０秒後の接触角および水の広がり状況を測定し、被膜
の親水性を観察した。その結果を図3に示す。同図は、
横軸に浸漬時間（ｍｉｎ）、縦軸に水滴の広がり径（ｍ
ｍ）を示し、水滴の広がり径すなわち親水性は浸漬時間
とともに大きくなることがわかる。浸漬時間４０ｍｉｎ
で水滴の広がり径はほぼサチレートする。
の炭酸ナトリウム水溶液６リットルを入れ、温度９８℃
で加熱した。この炭酸ナトリウム水溶液に、１４０ｇの
アルミニウム（Ａ１０５０系）を投入する。５分経過後
に、試験片であるＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼基材
（幅：２５mm、長さ：５０mm、厚さ：１ｍｍ）を、上記
溶液中に所定時間浸漬する。試験片を引き上げた後、水
洗によって表面に付着している炭酸ナトリウム水溶液を
除去したこの結果、試験片表面には析出物が観察され
た。その表面に、１μリットルの量の水滴を落下させて
３０秒後の接触角および水の広がり状況を測定し、被膜
の親水性を観察した。その結果を図3に示す。同図は、
横軸に浸漬時間（ｍｉｎ）、縦軸に水滴の広がり径（ｍ
ｍ）を示し、水滴の広がり径すなわち親水性は浸漬時間
とともに大きくなることがわかる。浸漬時間４０ｍｉｎ
で水滴の広がり径はほぼサチレートする。
【００２８】弱アルカリ水溶液をつくる化合物として、
上記炭酸ナトリウム〔Ｎａ2ＣＯ3〕以外にも、炭酸水素
ナトリウム〔ＮａＨＣＯ3〕、炭酸アンモニウム〔（Ｎ
Ｈ4） 2ＣＯ3〕、蓚酸ナトリウム〔Ｎａ2Ｃ2Ｏ4〕、アン
モニア〔ＮＨ3〕などを用いてステンレス鋼基材に同様
の処理を施したところ、親水性の良好な被膜を形成する
ことができた。
上記炭酸ナトリウム〔Ｎａ2ＣＯ3〕以外にも、炭酸水素
ナトリウム〔ＮａＨＣＯ3〕、炭酸アンモニウム〔（Ｎ
Ｈ4） 2ＣＯ3〕、蓚酸ナトリウム〔Ｎａ2Ｃ2Ｏ4〕、アン
モニア〔ＮＨ3〕などを用いてステンレス鋼基材に同様
の処理を施したところ、親水性の良好な被膜を形成する
ことができた。
【００２９】アルミニウム材として、その他にＡ１１０
０系、Ａ５０５２系を用いて同様にステンレス鋼基材の
処理を行ったところ、析出時間に若干の差は生じたが、
アルミニウム水和酸化物層を形成することができた。
０系、Ａ５０５２系を用いて同様にステンレス鋼基材の
処理を行ったところ、析出時間に若干の差は生じたが、
アルミニウム水和酸化物層を形成することができた。
【００３０】（実施例２）実施例１と同様な条件下で、
浸漬時間を30分として、ＳＵＳ３１６Ｌの試験片表面に
アルミニウム水和酸化物層を形成した。その後、パーフ
ルオロアルキルアルコキシシラン化合物の一つであるで
ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を
３リットルの容器内に１ｇを入れて上記試験片を設置
し、加熱炉で１８０℃に５分間、加熱、気化させ、試験
片と反応させた。反応後、試験片を取り出して水との接
触角を測定したところ、１７３度となり高い撥水性を示
した。この被膜表面に滴下した水滴は、試験片の少しの
傾斜によっても転がり落ちた。
浸漬時間を30分として、ＳＵＳ３１６Ｌの試験片表面に
アルミニウム水和酸化物層を形成した。その後、パーフ
ルオロアルキルアルコキシシラン化合物の一つであるで
ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を
３リットルの容器内に１ｇを入れて上記試験片を設置
し、加熱炉で１８０℃に５分間、加熱、気化させ、試験
片と反応させた。反応後、試験片を取り出して水との接
触角を測定したところ、１７３度となり高い撥水性を示
した。この被膜表面に滴下した水滴は、試験片の少しの
傾斜によっても転がり落ちた。
【００３１】またアルキルアルコキシシラン化合物の一
つとして、ＣＨ３（ＣＨ５）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を3
重量％となるようにイソプロピルアルコール溶媒に溶解
した溶液に、上記条件下で作成したアルミニウム水和酸
化物の形成されたＳＵＳ３１６Ｌ試験片を３０分間浸漬
し、その後取り出して１７０℃で２０分間加熱した。接
触角は１７１度となり、高い撥水性を示した。
つとして、ＣＨ３（ＣＨ５）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を3
重量％となるようにイソプロピルアルコール溶媒に溶解
した溶液に、上記条件下で作成したアルミニウム水和酸
化物の形成されたＳＵＳ３１６Ｌ試験片を３０分間浸漬
し、その後取り出して１７０℃で２０分間加熱した。接
触角は１７１度となり、高い撥水性を示した。
【００３２】なお、加熱温度は概ね１５０ないし２００
℃が好ましい。１５０℃以下であると、アルコキシシラ
ン化合物〔Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕からシロキサン〔Ｓｉ
Ｏ〕への熱分解がおこり難い。また、２００℃以上で
は、ＣＨ３（ＣＨ５）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３がＣＨ３
（ＣＨ５）５Ｓｉと（ＯＣＨ３）とに分解する。
℃が好ましい。１５０℃以下であると、アルコキシシラ
ン化合物〔Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕からシロキサン〔Ｓｉ
Ｏ〕への熱分解がおこり難い。また、２００℃以上で
は、ＣＨ３（ＣＨ５）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３がＣＨ３
（ＣＨ５）５Ｓｉと（ＯＣＨ３）とに分解する。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、表面に微細凹凸を有
し、かつ水酸基を有するアルミニウム水和酸化物層を形
成させるので、親水性の高いかつ耐久性のある被膜を有
するステンレス鋼基材およびその製造方法が得られる。
また、上記被膜表面に、パーフルオロアルキルアルコキ
シシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合
物を化学結合させることにより、付着強度、付着密度の
高い、末端にＣＨ３基もしくはＣＦ３基の官能基を有す
るパーフルオロアルキルシラン被膜もしくはアルキルシ
ラン被膜が形成されるので、耐久性がありかつ超撥水性
を有するステンレス鋼基材およびその製造方法が得られ
る。
し、かつ水酸基を有するアルミニウム水和酸化物層を形
成させるので、親水性の高いかつ耐久性のある被膜を有
するステンレス鋼基材およびその製造方法が得られる。
また、上記被膜表面に、パーフルオロアルキルアルコキ
シシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合
物を化学結合させることにより、付着強度、付着密度の
高い、末端にＣＨ３基もしくはＣＦ３基の官能基を有す
るパーフルオロアルキルシラン被膜もしくはアルキルシ
ラン被膜が形成されるので、耐久性がありかつ超撥水性
を有するステンレス鋼基材およびその製造方法が得られ
る。
【図１】本発明のステンレス鋼基材表面に形成されたア
ルミニウム水和酸化物のＳＥＭ観察による写真（図面代
用）である。
ルミニウム水和酸化物のＳＥＭ観察による写真（図面代
用）である。
【図２】本発明のステンレス鋼基材表面のパーフルオロ
アルキルシラン被膜の模式構造図である。
アルキルシラン被膜の模式構造図である。
【図３】本発明のステンレス鋼基材の製造方法におけ
る、浸漬時間と水の広がり径との関係グラフである。
る、浸漬時間と水の広がり径との関係グラフである。
１…ステンレス鋼基材 ２…アルミニウム水和酸化物 ３…パーフルオロアルキルシラン被膜
Claims (7)
- 【請求項１】表面にアルミニウム水和酸化物層を形成す
ることを特徴とするステンレス鋼基材。 - 【請求項２】加熱したアルカリ性水溶液中に、アルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金を溶解してステンレス鋼
を前記水溶液中に浸漬し、このステンレス鋼基材表面に
アルミニウム水和酸化物層を形成することを特徴とする
ステンレス鋼基材の製造方法。 - 【請求項３】アルカリ性水溶液を７０℃以上の温度に加
熱することを特徴とする請求項２記載のステンレス鋼基
材の製造方法。 - 【請求項４】アルカリ性水溶液として、炭酸ナトリウム
水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蓚酸ナトリウム水
溶液、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水のいずれ
か一種もしくは二種以上を組み合わせて利用することを
特徴とする請求項２に記載の機能性ステンレス鋼基材の
製造方法。 - 【請求項５】表面にアルミニウム水和酸化物層を形成し
たステンレス鋼基材上に、パーフルオロアルキルシラン
基もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形成するこ
とを特徴とするステンレス鋼基材。 - 【請求項６】表面にアルミニウム水和酸化物層を形成し
たステンレス鋼基材を、パーフルオロアルキルアルコキ
シシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合
物の溶液中に浸漬し、加熱処理を行なうことにより、パ
ーフルオロアルキルシラン基もしくはアルキルシラン基
を有する被膜を形成することを特徴とするステンレス鋼
基材の製造方法。 - 【請求項７】表面にアルミニウム水和酸化物層を形成し
たステンレス鋼基材を、パーフルオロアルキルアルコキ
シシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合
物の気相中に暴露することによりパーフルオロアルキル
シラン基もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形成
することを特徴とするステンレス鋼基材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000299712A JP2002105661A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ステンレス鋼基材およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000299712A JP2002105661A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ステンレス鋼基材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105661A true JP2002105661A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18781484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000299712A Pending JP2002105661A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ステンレス鋼基材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002105661A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012223757A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Creating Nano Technologies Inc | 防汚フィルムの常圧蒸着法 |
| JP2013001936A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Adeka Corp | 無電解めっきの前処理方法 |
| JP2015220099A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | Tdk株式会社 | 全固体リチウムイオン二次電池 |
| WO2018143356A1 (ja) | 2017-02-02 | 2018-08-09 | 日立化成株式会社 | 撥水処理剤、撥水構造体及びその製造方法 |
| KR20190113787A (ko) | 2017-02-02 | 2019-10-08 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 발수 파우더 |
| CN114733737A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-12 | 河南科技大学 | 一种复合涂层及其制备方法 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000299712A patent/JP2002105661A/ja active Pending
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