JP2018053344A - Surface treatment metallic component, and heating tool - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment metallic component capable of preventing not only a color change due to oxidization even under a high temperature circumstance of 700°C or higher but also an appearance abnormality other than a color change due to an oxidation such as the cracking or whitening of a coated film, or the reduction of corrosion resistance of the base material.SOLUTION: A surface treatment metallic component having a coating layer 12 on the surface of a metallic layer 11 is characterized in that the metallic layer 11 is a stainless steel material containing aluminium, and in that the coating layer 12 includes a first layer 21 containing a silica-base compound, and a second layer 22 laminated over the first layer 21 and containing an aluminum compound.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ガスコンロ、グリル、五徳等のように加熱時に直火が触れる器具に使用される金属部材や、ヒータ部品や乾燥焼成炉、ボイラー配管等のような高温環境下において使用される金属部材において、高温による金属の酸化を防止することにより、その変色を効果的に防止することが可能な表面処理金属部材、並びにこれが使用される加熱器具に関する。   The present invention relates to a metal member used for an appliance that is exposed to a direct fire during heating, such as a gas stove, a grill, and five virtues, and a metal member used in a high-temperature environment such as a heater part, a drying and firing furnace, and boiler piping. The present invention relates to a surface-treated metal member capable of effectively preventing discoloration by preventing metal oxidation due to high temperature, and a heating apparatus in which the surface-treated metal member is used.

ステンレス鋼は、厚さ数nm〜十数nm程度の極めて薄い保護性の高い不動態皮膜を有しており、美麗な金属光沢を保ちながら優れた耐食性、耐熱性を呈する。このため従来より、ガスコンロ、グリル、五徳、ガスバーナー等のように加熱時に直火が触れる加熱器具や、ヒータ部品や乾燥焼成炉、ボイラー配管等のような高温環境下において使用される機器を構成する材料として用いられている。   Stainless steel has a very thin passive film having a very thin thickness of about several nm to several tens of nm, and exhibits excellent corrosion resistance and heat resistance while maintaining a beautiful metallic luster. For this reason, it has traditionally consisted of heating appliances that are exposed to direct flames during heating, such as gas stoves, grills, virtues, gas burners, etc., and equipment used in high-temperature environments such as heater parts, drying firing furnaces, boiler piping, etc. It is used as a material.

但し、このステンレス鋼は、上述の如き直火が触れる環境下、又は高温環境下において、その表面が変色し着色する、いわゆるテンパーカラーが発生する場合がある。このようなステンレス鋼の変色は、高温により当該ステンレス鋼が酸化して酸化物層が形成されることに基づくものである。この酸化物層の厚さが光の波長と一致する場合に、反射光が干渉して色の違いとして認知されるものである。このような酸化による変色が金属部材としてのステンレス鋼表面に現れると、外観や意匠性が急激に劣化した印象を与えてしまう。特に五徳やガスコンロ、ガスバーナー等の加熱器具は、購入時からそれほど日数が経過していないにも関わらず、直火に触れただけでこのような変色が現れてしまう場合があり、使用し尽くされて急激に古くなった印象を与えてしまう。   However, this stainless steel may generate a so-called temper color in which the surface is discolored and colored in an environment where the above-mentioned direct flame is touched or in a high temperature environment. Such discoloration of stainless steel is based on oxidation of the stainless steel due to high temperature to form an oxide layer. When the thickness of the oxide layer matches the wavelength of light, the reflected light interferes and is recognized as a color difference. When such discoloration due to oxidation appears on the surface of stainless steel as a metal member, it gives the impression that the appearance and the design are rapidly deteriorated. In particular, heaters such as Gotoku, gas stove, gas burner, etc. may appear such discoloration just by touching an open fire, even though not many days have passed since purchase. It gives the impression that it has become aged rapidly.

このため、高温環境下においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止することができる技術が従来より研究されている。先ず特許文献1には、表面にアルカリ珪酸塩皮膜を有するステンレス鋼材において、鋼素地とアルカリ珪酸塩皮膜の間に厚さ5〜100nmの反応層が介在させる技術が開示されている。この反応層を通じて、鋼材表面を覆うアルカリ珪酸塩皮膜への原子の拡散を抑制し、テンパーカラーの発生要因となるCr−Fe−O系酸化物層の生成を食い止め、変色を防止することを期待したものである。   For this reason, the technique which can prevent the discoloration based on the oxidation of stainless steel in a high temperature environment has been studied conventionally. First, Patent Document 1 discloses a technique in which a reaction layer having a thickness of 5 to 100 nm is interposed between a steel base and an alkali silicate film in a stainless steel material having an alkali silicate film on the surface. Through this reaction layer, it is expected that the diffusion of atoms to the alkali silicate film covering the steel material surface will be suppressed, the formation of Cr-Fe-O-based oxide layer that causes temper color will be prevented, and discoloration will be prevented. It is a thing.

また特許文献2には、ステンレス鋼の表面に、シリカ系化合物による酸化物層を1μm以下の厚さで被覆する技術が開示されている。このシリカ系化合物は、酸素の拡散が遅い酸化物であることから、ステンレス鋼の表面近傍において生じる酸化の進行が抑制されることで、変色を防止することを期待したものである。   Patent Document 2 discloses a technique in which a surface of stainless steel is coated with an oxide layer made of a silica-based compound with a thickness of 1 μm or less. Since this silica-based compound is an oxide with a slow diffusion of oxygen, it is expected to prevent discoloration by suppressing the progress of oxidation occurring in the vicinity of the surface of stainless steel.

また特許文献3には、ステンレス鋼の表面にポリシラザンからなる塗膜を形成させることにより、同様にステンレス鋼の表面近傍において生じる酸化の進行が抑制されることで、変色を防止することを期待したものである。   Further, Patent Document 3 is expected to prevent discoloration by forming a coating film made of polysilazane on the surface of stainless steel, thereby suppressing the progress of oxidation similarly occurring in the vicinity of the surface of stainless steel. Is.

しかしながら、特許文献1−3の開示技術によれば、確かに高温化においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止はできるものの、加熱時において700℃以上の環境にて使用されるステンレス鋼においては、酸化による変色を十分に防止することができず、また、塗膜のワレや白化等の酸化による変色以外の外観異常を抑制できないという問題点があった。   However, according to the disclosure technique of Patent Documents 1-3, although it is possible to prevent discoloration due to oxidation of stainless steel at high temperatures, in stainless steel used in an environment of 700 ° C. or higher during heating, There was a problem that discoloration due to oxidation could not be sufficiently prevented, and appearance abnormality other than discoloration due to oxidation such as cracking or whitening of the coating film could not be suppressed.

また特許文献4には、アルミナ薄膜を酸化抑制被膜に用いる技術的思想が開示されている。アルミナ薄膜は優れた成膜性、緻密性、熱安定性、電気絶縁性などを併せ持ち、確かに高温化においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止はできるものの、加熱時において700℃以上の環境にて使用されるステンレス鋼においては、酸化による変色を十分に防止することができず、耐食性を向上させることができないという問題点があった。   Patent Document 4 discloses a technical idea of using an alumina thin film as an oxidation-inhibiting film. Alumina thin film has excellent film formability, denseness, thermal stability, electrical insulation, etc., and although it can certainly prevent discoloration due to oxidation of stainless steel at high temperatures, it can be used in an environment of 700 ° C or higher when heated. However, the stainless steel used in this method cannot sufficiently prevent discoloration due to oxidation, and cannot improve the corrosion resistance.

特開2008−231551号公報JP 2008-231551A 特開2006−63427号公報JP 2006-63427 A 特開2015−44300号公報JP2015-44300A 特開2013−216760号公報JP 2013-216760 A

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、700℃以上の高温環境下においても酸化による変色を防止することが可能であり、塗膜のワレや白化等の酸化による変色以外の外観異常や基材の耐食性の低下も防止できる表面処理金属部材、並びにこれが使用される加熱器具を提供することにある   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to prevent discoloration due to oxidation even in a high temperature environment of 700 ° C. or higher. An object of the present invention is to provide a surface-treated metal member capable of preventing appearance abnormality other than discoloration due to oxidation such as cracking or whitening and deterioration of corrosion resistance of a substrate, and a heating apparatus in which the surface-treated metal member is used.

本発明者らは、上述した課題を解決するために、アルミニウムを含有するステンレス鋼材の表面にコーティング層が形成された表面処理金属部材であって、コーティング層は、シリカ系化合物を含有する第1層と、第1層の上に積層され、アルミニウム系化合物を含有する第2層とを有する表面処理金属部材、並びにこれが使用される加熱器具を発明した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors provide a surface-treated metal member in which a coating layer is formed on the surface of a stainless steel material containing aluminum, wherein the coating layer contains a silica-based compound. Invented a surface-treated metal member having a layer and a second layer laminated on the first layer and containing an aluminum compound, and a heating apparatus in which the surface-treated metal member is used.

第1発明に係る表面処理金属部材は、金属層の表面にコーティング層が形成された表面処理金属部材において、上記金属層は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材であり、上記コーティング層は、シリカ系化合物を含有する第1層と、上記第1層の上に積層され、アルミニウム系化合物を含有する第2層とを有することを特徴とする。   The surface-treated metal member according to the first invention is a surface-treated metal member in which a coating layer is formed on the surface of the metal layer, wherein the metal layer is a stainless steel material containing aluminum, and the coating layer is a silica-based compound. And a second layer that is laminated on the first layer and contains an aluminum-based compound.

第2発明に係る表面処理金属部材は、第1発明において、上記第1層は、上記シリカ系化合物としてSiO2を含有し、上記第2層は、上記アルミニウム系化合物としてAl23を含有していることを特徴とする。 In the surface-treated metal member according to the second invention, in the first invention, the first layer contains SiO 2 as the silica-based compound, and the second layer contains Al 2 O 3 as the aluminum-based compound. It is characterized by that.

第3発明に係る表面処理金属部材は、第2発明において、上記第1層は、その前駆体である塗料が結晶粒子分散液であることを特徴とする。   The surface-treated metal member according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect of the present invention, the first layer has a coating material that is a precursor thereof as a crystal particle dispersion.

第4発明に係る表面処理金属部材は、第1発明〜第3発明の何れかにおいて、上記第1層及び上記第2層は、透明性を呈することを特徴とする。   The surface-treated metal member according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first invention to the third invention, the first layer and the second layer exhibit transparency.

第5発明に係る加熱器具は、加熱される金属部材を有し、第1発明〜第4発明の何れかの表面処理金属部材が当該金属部材に使用されることを特徴とする。   A heating instrument according to a fifth aspect has a metal member to be heated, and the surface-treated metal member according to any one of the first to fourth aspects is used for the metal member.

上述した構成からなる本発明によれば、第2層を構成するアルミニウム系化合物により直火の近傍に位置することによる高温環境下において外観上の異常が生じることを防止することができる。これに加えて本発明によれば、第1層がFe元素の拡散のバリア層として機能することで、これが第2層の内部に拡散するのを防止できる。このため、アルミニウム系化合物中においてFeが酸化することによる酸化自体が起こりえない構成となっており、700℃を超える高温環境下においても、酸化による変色を防止、また腐食による変色を防止することができる。   According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to prevent an appearance abnormality from occurring in a high temperature environment due to being positioned in the vicinity of an open flame by the aluminum-based compound constituting the second layer. In addition, according to the present invention, the first layer functions as a barrier layer for the diffusion of Fe element, so that it can be prevented from diffusing into the second layer. For this reason, it has a structure in which oxidation itself due to oxidation of Fe in an aluminum-based compound cannot occur, preventing discoloration due to oxidation and preventing discoloration due to corrosion even in a high temperature environment exceeding 700 ° C. Can do.

更に本発明によれば、金属層を構成するステンレス鋼中にアルミニウムが含有してなることにより、アルミニウムが含有しないステンレスに対し本件発明の第1層、第2層を施したものや、アルミニウムが含有する耐熱ステンレスにコーティングを施さないものに比べ、700℃を超える高温環境下に長時間さらした場合に、酸化による変色を肉眼で検知できるまでの時間が著しく長時間になった。このように、酸化による変色防止の耐久性が著しく向上する作用が生まれる。   Further, according to the present invention, the stainless steel constituting the metal layer contains aluminum, so that the first layer and the second layer of the present invention are applied to stainless steel not containing aluminum, When exposed to a high temperature environment exceeding 700 ° C. for a long time, the time until the discoloration due to oxidation can be detected with the naked eye is significantly longer than that of the heat-resistant stainless steel containing no coating. In this way, the effect of significantly improving the durability of preventing discoloration due to oxidation is produced.

本発明を適用した表面処理金属部材が適用される加熱器具を示す図である。It is a figure which shows the heating appliance with which the surface treatment metal member to which this invention is applied is applied. 本発明を適用した表面処理金属部材を構成する各層について説明するための図である。It is a figure for demonstrating each layer which comprises the surface treatment metal member to which this invention is applied. ガスバーナーの表面を構成する金属部材の上層に第1層、第2層22を形成させた例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the 1st layer and the 2nd layer 22 in the upper layer of the metal member which comprises the surface of a gas burner.

以下、本発明を適用した表面処理金属部材について、図面を参照しながら詳細に説明をする。   Hereinafter, a surface-treated metal member to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

本発明を適用した表面処理金属部材は、例えば図1(a)に示すような加熱調理時において直火が触れる加熱器具としての五徳3等に使用される。五徳3は、システムキッチンにおけるガスコンロ2に用いられる。五徳3は、ガスコンロ2の周囲から中心に向けて延長される爪の如き形状で構成される場合が多く、やかんや鍋等の加熱用容器が載置される。五徳3は、ガスコンロから出火される直火の近傍に位置するため、700℃以上もの高温環境下で使用される場合が多く、直火に触れる場合には1000℃以上もの高温環境下で使用される場合が多い。   The surface-treated metal member to which the present invention is applied is used for Gotoku 3 or the like as a heating instrument that is touched by a direct fire during cooking as shown in FIG. Gotoku 3 is used for the gas stove 2 in the system kitchen. Gotoku 3 is often configured in a shape like a claw extending from the periphery of the gas stove 2 toward the center, and a heating container such as a kettle or a pan is placed thereon. Gotoku 3 is located in the vicinity of a direct fire ignited from a gas stove, so it is often used in a high temperature environment of 700 ° C or higher. When touching a direct fire, it is used in a high temperature environment of 1000 ° C or higher. There are many cases.

このような五徳3を構成する表面処理金属部材におけるB−B´断面図を図1(b)に示す。この五徳3を構成する表面処理金属部材は、その基材としての金属層11と、この金属層11の表面を覆うように被膜され積層されたコーティング層12とを備えている。   FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the surface-treated metal member constituting such virtues 3. The surface-treated metal member constituting the virtues 3 includes a metal layer 11 as a base material and a coating layer 12 that is coated and laminated so as to cover the surface of the metal layer 11.

金属層11は、例えばステンレス鋼を始めとした金属で構成されている。この金属層11は、そのステンレス鋼の中でもアルミニウムを含有してなることが必須となる。ステンレス鋼は、添加されたCrが空気中の酸素と結合することで厚さ数nm〜十数nm程度の極めて薄い保護性の高い不動態皮膜を形成させる。この不動態皮膜は、優れた耐食性、耐熱性を呈する。即ち、五徳3は、錆の発生については、この不動態皮膜が形成された金属層11により防止することができる。   The metal layer 11 is made of a metal such as stainless steel. The metal layer 11 must contain aluminum among the stainless steel. Stainless steel forms a very thin passive protective film having a thickness of about several nanometers to several tens of nanometers by adding added Cr to oxygen in the air. This passive film exhibits excellent corrosion resistance and heat resistance. That is, Gotoku 3 can prevent the occurrence of rust by the metal layer 11 on which the passive film is formed.

ちなみに、この金属層11を構成するステンレス鋼の例としては、少なくともアルミニウムを含有させたステンレス鋼等を使用するようにしてもよい。このときステンレス鋼全重量に対するアルミニウムの含有量は、特に制限されるものではないが、例えば4重量%とされていることが望ましい。   Incidentally, as an example of the stainless steel constituting the metal layer 11, a stainless steel containing at least aluminum may be used. At this time, the content of aluminum with respect to the total weight of the stainless steel is not particularly limited, but is preferably 4% by weight, for example.

コーティング層12は、図2に示すように金属層11の表面に積層される第1層21と、この第1層21の上に積層され、最表面を形成する第2層22とを有している。   As shown in FIG. 2, the coating layer 12 has a first layer 21 laminated on the surface of the metal layer 11, and a second layer 22 laminated on the first layer 21 and forming the outermost surface. ing.

第1層21は、シリカ系化合物を含有する層で構成されている。第1層21を構成するシリカ系化合物の例としては、SiとOとの結合を有する化合物であれば全てを含む概念であり、例えば、脱水縮合したシリコンテトラエトキシドや、SiO2、(ポリシラザン、シロキサン、ケイ酸塩)等である。但し、このシリカ系化合物は、これらの例に限定されるものではない。この第1層21は、透明性を呈する材料で構成されていることで、自身が被覆する金属層11の金属色を表面に積極的に現すことが可能となる。但し、第1層21は、透明性を呈する材料以外で構成されていてもよいことは勿論である。 The first layer 21 is composed of a layer containing a silica compound. Examples of the silica-based compound constituting the first layer 21 are all concepts including any compound having a bond of Si and O, such as dehydrated and condensed silicon tetraethoxide, SiO 2 , (polysilazane). Siloxane, silicate) and the like. However, this silica compound is not limited to these examples. Since the first layer 21 is made of a material exhibiting transparency, the metal color of the metal layer 11 covered by the first layer 21 can actively appear on the surface. However, it goes without saying that the first layer 21 may be made of a material other than a material exhibiting transparency.

第1層21は、主として金属層11中のFe元素が第2層22に拡散しようとする動きを抑制することが可能となる。即ち、第1層21が、このFe元素の移動に対するバリアとして働かせることが可能となり、ひいてはFe元素が第2層22に到達するのを防止できる。その結果、このFe元素が700℃以上、ひいては1000℃を超える高温環境下で酸化してしまうのを防止することができる。そして、このFe元素が酸化することによる黒点が生じるのを防止することができる。   The first layer 21 can suppress the movement of the Fe element in the metal layer 11 mainly diffusing into the second layer 22. That is, the first layer 21 can act as a barrier against the movement of the Fe element, and thus the Fe element can be prevented from reaching the second layer 22. As a result, it is possible to prevent the Fe element from being oxidized in a high temperature environment of 700 ° C. or higher, and more than 1000 ° C. And it can prevent that the black spot by the oxidation of this Fe element arises.

この第1層21の塗着量はSiO2換算値の合計で300mg/m2を超え、3000mg/m2未満で構成されていることが望ましい。但し、この第1層21はかかる塗着量により構成されている場合に限定されるものではなく、いかなる塗着量とされていてもよい。 The coating amount of the first layer 21 is preferably greater than 300 mg / m 2 and less than 3000 mg / m 2 in terms of the total SiO 2 conversion value. However, the first layer 21 is not limited to the case where the first layer 21 is constituted by such a coating amount, and may be any coating amount.

仮にこの第1層21の塗着量が300mg/m2以下である場合には、膜厚が薄すぎるため、干渉色が生じてしまい、安定した外観を維持することができない。また1200°もの温度に到達する炎に接触させると変色して黒点が生じてしまう。一方、第1層21の塗着量が3000mg/m2以上に亘り積層させた場合には、却ってこのバリア層としての第1層21の膜厚が厚すぎてしまい、金属層11の内部に含有する気体が抜けきれず、これが白濁模様として現れて外観や意匠性を低下させる原因になる。 If the coating amount of the first layer 21 is 300 mg / m 2 or less, since the film thickness is too thin, an interference color is generated and a stable appearance cannot be maintained. Further, when it is brought into contact with a flame reaching a temperature of 1200 °, the color changes and black spots are generated. On the other hand, when the coating amount of the first layer 21 is laminated over 3000 mg / m 2 or more, the film thickness of the first layer 21 as the barrier layer is too thick, and the inside of the metal layer 11 The contained gas cannot be exhausted, and this appears as a cloudy pattern, which causes a decrease in appearance and design.

第1層21のシリカ系化合物はその前駆体である塗料が結晶粒子分散液であってもよいし、非結晶の塗料から得られたものであってもよい。このシリカ系化合物の前駆体である塗料が結晶粒子分散液である場合には、金属層11中のFe元素がこの結晶を迂回するようにして移動せざるを得なくなることから、このバリア層としての第1層21を通過する上での移動量が大きくなり、ひいてはFe元素の第2層22への拡散を防止することができる。但し、第1層21のシリカ系化合物が非結晶の塗料から得られたものであっても、Fe元素の拡散を抑制することができるように作用させることができることは勿論である。   The silica-based compound of the first layer 21 may be a precursor of a coating material that is a crystal particle dispersion or may be obtained from an amorphous coating material. When the coating material that is a precursor of the silica-based compound is a crystal particle dispersion, the Fe element in the metal layer 11 must move around the crystal, so that the barrier layer This increases the amount of movement of the first element 21 when passing through the first layer 21, thereby preventing the Fe element from diffusing into the second layer 22. However, it goes without saying that even if the silica-based compound of the first layer 21 is obtained from an amorphous paint, it can act to suppress the diffusion of Fe element.

なお、第1層21と金属層11との間に他の層が介在するものであってもよい。   Note that another layer may be interposed between the first layer 21 and the metal layer 11.

第2層22は、アルミニウム系化合物を含有する層で構成されている。第2層22を構成するアルミニウム系化合物の例としては、Al23、(窒化アルミニウム、ムライト、スピネル)等である。このアルミニウム系化合物としては、望ましくは結晶状のAl23を使用するようにしてもよい。但し、このアルミニウム系化合物は、これらの例に限定されるものではない。この第2層22は、透明性を呈する材料で構成されていることで、自身が被覆する金属層11の金属色を表面に積極的に現すことが可能となる。但し、第2層22は、透明性を呈する材料以外で構成されていてもよいことは勿論である。 The second layer 22 is composed of a layer containing an aluminum compound. Examples of the aluminum-based compound constituting the second layer 22 include Al 2 O 3 , (aluminum nitride, mullite, spinel) and the like. As the aluminum-based compound, crystalline Al 2 O 3 may be desirably used. However, this aluminum compound is not limited to these examples. Since the second layer 22 is made of a material exhibiting transparency, the metal color of the metal layer 11 covered by the second layer 22 can be positively exhibited on the surface. However, it is needless to say that the second layer 22 may be composed of a material other than the material exhibiting transparency.

第2層22を構成するアルミニウム系化合物は、700℃以上、ひいては1000℃を超えるような高温域において結晶転移等が生じるものではなく、またかかる高温域において外観不良が生じることが殆ど無い。即ち、この第2層22は、直火の近傍に位置することによる高温環境下において外観上の異常が生じることは殆ど無い。これに加えて、第2層22中には、第1層21がFe元素の拡散のバリア層として機能することで、これが内部に拡散するのを防止できる。このため、アルミニウム系化合物中においてFeが酸化することによる酸化自体が起こりえない構成となっており、いわゆる酸化の変色によるテンパーカラーが発生してしまうのを防止することができる。   The aluminum-based compound constituting the second layer 22 does not cause crystal transition or the like in a high temperature range of 700 ° C. or higher and thus exceeds 1000 ° C., and hardly causes poor appearance in such a high temperature range. That is, the second layer 22 hardly causes an appearance abnormality in a high temperature environment due to being positioned in the vicinity of an open fire. In addition, in the second layer 22, the first layer 21 functions as a barrier layer for the diffusion of Fe element, so that it can be prevented from diffusing inside. For this reason, in the aluminum-based compound, oxidation itself due to oxidation of Fe cannot occur, and it is possible to prevent occurrence of temper color due to so-called oxidation discoloration.

この第2層22の塗着量は、特にアルミニウム系化合物の場合において、Al23換算値の合計で2500mg/m2未満とされていることが望ましい。但し、この第2層22はかかる塗着量により構成されている場合に限定されるものではなく、いかなる塗着量とされていてもよい。 The coating amount of the second layer 22 is desirably less than 2500 mg / m 2 in total in terms of Al 2 O 3 , particularly in the case of an aluminum compound. However, the second layer 22 is not limited to the case where the second layer 22 is constituted by such a coating amount, and may be any coating amount.

仮にこの第2層22の塗着量が2500mg/m2以上に亘り積層させた場合には、膜厚が厚すぎてしまい、上述した高温環境下においては金属層11と第2層22の線膨張係数の違いにより、当該第2層22が剥離してしまい、また塗膜割れが生じてしまう場合もある。 If the coating amount of the second layer 22 is laminated over 2500 mg / m 2 or more, the film thickness is too thick, and the line between the metal layer 11 and the second layer 22 in the high temperature environment described above. Due to the difference in the expansion coefficient, the second layer 22 may be peeled off and the coating film may be cracked.

上述した構成からなる表面処理金属部材を有する五徳3の作用について、以下説明をする。五徳3に載置した調理用容器をガスコンロ2による直火で加熱した場合、五徳3は直火の近傍に位置し、場合によっては直火が直接触れることとなる。その結果、五徳3は、1000℃を超える高温環境下に置かれることとなる。また直接直火に触れない場合においても、その直火の近傍においては700℃以上もの高温環境下におかれることとなる。   The operation of Gotoku 3 having the surface-treated metal member having the above-described configuration will be described below. When the cooking container placed on Gotoku 3 is heated by direct fire from gas stove 2, Gotoku 3 is located in the vicinity of the direct fire, and in some cases, the direct fire is directly touched. As a result, Gotoku 3 is placed in a high temperature environment exceeding 1000 ° C. Even in the case where the direct fire is not touched, it is placed in a high temperature environment of 700 ° C. or more in the vicinity of the direct fire.

かかる場合において、第2層22は、アルミニウム系化合物を介して、この700℃を超える高温環境に対する外観不良を抑制することができる。また金属層11中のFe元素がこの高温環境の下において拡散しようとするが、第1層21に向けた拡散は、これを構成するシリカ系化合物を介して抑制されることとなる。その結果、この拡散するFe元素が第1層21を通過して第2層22に入り込もうとする動きを抑え込むことが可能となる。その結果、第2層22にFe元素が入り込まないことでこれが高温環境下で酸化するのを防止することができ、変色してしまうのを防止することができる。特に金属層11を構成するステンレス鋼中にアルミニウムが含有してなることにより、アルミニウムが含有しないステンレスに対し本件発明の第1層、第2層を施したものや、アルミニウムが含有する耐熱ステンレスにコーティングを施さないものに比べ、700℃を超える高温環境下に長時間さらした場合に、酸化による変色を肉眼で検知できるまでの時間が著しく長時間になった。このように、酸化による変色防止の耐久性が著しく向上する作用が生まれる。   In such a case, the 2nd layer 22 can suppress the appearance defect with respect to this high temperature environment exceeding 700 degreeC through an aluminum-type compound. Further, the Fe element in the metal layer 11 tends to diffuse under this high temperature environment, but the diffusion toward the first layer 21 is suppressed through the silica-based compound constituting the first layer 21. As a result, it is possible to suppress the movement of the diffusing Fe element passing through the first layer 21 and entering the second layer 22. As a result, since the Fe element does not enter the second layer 22, it can be prevented from being oxidized in a high temperature environment, and discoloration can be prevented. In particular, when aluminum is contained in the stainless steel constituting the metal layer 11, the first layer and the second layer of the present invention are applied to the stainless steel not containing aluminum, or the heat-resistant stainless steel containing aluminum. When exposed to a high temperature environment exceeding 700 ° C. for a long time, the time until the discoloration due to oxidation can be detected with the naked eye is significantly longer than that without the coating. In this way, the effect of significantly improving the durability of preventing discoloration due to oxidation is produced.

なお本発明は、五徳3やグリル等のような加熱器具に適用される場合に限定されるものではなく、高温環境下において使用される金属部材であればいかなるものに適用されるものであってもよい。例えば、図3に示すようなガスバーナー5やヒータ部品、ボイラー配管等に本発明を適用するようにしてもよいことは勿論である。仮に図3に示すガスバーナーにおいても、その表面を構成する金属部材を構成する金属層11の上層に第1層21、更にその上層に第2層22が形成されている。そして、この金属層11は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材で構成されている。   In addition, this invention is not limited to the case where it applies to heating appliances, such as Gotoku 3 and a grill, It is applied to what is a metal member used in a high temperature environment, Also good. For example, it goes without saying that the present invention may be applied to a gas burner 5, a heater component, boiler piping, and the like as shown in FIG. Even in the gas burner shown in FIG. 3, the first layer 21 is formed on the upper layer of the metal layer 11 constituting the metal member constituting the surface, and the second layer 22 is further formed on the upper layer. The metal layer 11 is made of a stainless steel material containing aluminum.

また本発明は、これらに限定されるものではなく、高温に加熱される金属部材を有するいかなる器具に適用されるものであってもよい。かかる場合にはアルミニウムを含有するステンレス鋼材で構成されている当該金属部材の上層に第1層21、更にその上層に第2層22が形成されることとなる。   Moreover, this invention is not limited to these, You may apply to any instrument which has a metallic member heated to high temperature. In such a case, the first layer 21 is formed on the upper layer of the metal member made of a stainless steel material containing aluminum, and the second layer 22 is further formed on the upper layer.

以下、本発明を適用した表面処理金属部材の効果を確認するために行った実験的検証について詳細に説明をする。   Hereinafter, the experimental verification performed in order to confirm the effect of the surface treatment metal member to which this invention is applied is demonstrated in detail.

この実施例1における実験的検証においては、先ず表1に示すように複数種のサンプルを作成し、塗装後の外観、塗膜割れ、腐食度合、白化度、水鍋変色試験の有無の5項目について検証を行った。   In the experimental verification in this Example 1, first, a plurality of types of samples were prepared as shown in Table 1, and five items including appearance after coating, coating film cracking, degree of corrosion, degree of whitening, and presence / absence of water pot discoloration test. It verified about.

Figure 2018053344
Figure 2018053344

サンプルは、金属層11のみで構成し、その表面に何ら第1層21、第2層22を積層させない比較例1、2と、金属層11上に第1層21、第2層22とを2層に亘り積層させた比較例3、本発明例からなる。   The sample is composed of only the metal layer 11, and Comparative Examples 1 and 2 in which the first layer 21 and the second layer 22 are not stacked on the surface, and the first layer 21 and the second layer 22 on the metal layer 11. It consists of the comparative example 3 laminated | stacked over 2 layers, and the example of this invention.

このうち、比較例1と比較例3は、金属層11としてアルミニウムを含有しないステンレス鋼(19Cr−0.4Cu−0.4Nb−LC,N)を使用しており、比較例2と本発明例は、金属層11としてステンレス鋼全重量に対して4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼(15Cr−4Al−LC,N)を使用している。   Among these, the comparative example 1 and the comparative example 3 use the stainless steel (19Cr-0.4Cu-0.4Nb-LC, N) which does not contain aluminum as the metal layer 11, and the comparative example 2 and this invention example. Uses a stainless steel (15Cr-4Al-LC, N) containing 4% by weight of aluminum with respect to the total weight of the stainless steel as the metal layer 11.

実験において塗布した第1層21は、濃度10%、平均直径25nm以上のシリカが主体となった結晶分散液である。   The first layer 21 applied in the experiment is a crystal dispersion mainly composed of silica having a concentration of 10% and an average diameter of 25 nm or more.

また実験において塗布した第2層22は、濃度3%、平均直径200nm以上の水酸化アルミニウムナノ粒子分散液である。   The second layer 22 applied in the experiment is a dispersion of aluminum hydroxide nanoparticles having a concentration of 3% and an average diameter of 200 nm or more.

上述した各材料を単層、第1層21、第2層22に割り当てて実験的検証を行った。   Each material described above was assigned to the single layer, the first layer 21, and the second layer 22 for experimental verification.

各項目の評価方法について、先ず塗装後の外観については、塗装焼生後にJIS K5600-4-3(光源のみLED(オーム電機LEDPL48W)を使用している)に則り目視で評価を行い、外観異状が無い場合には○とし、外観異状が発見された場合には×としている。この塗装後の外観評価は、床面壁面が全て中性灰色(SCI値が47.69)の部屋にて観察位置の照度が約1100Luxである環境と、床面壁面が全て白色(SCI値が90.61)の部屋にて観察位置の照度が約2300Luxである環境の両方で行った。   As for the evaluation method of each item, the appearance after painting is first evaluated visually after paint baking, in accordance with JIS K5600-4-3 (LED only uses light source (Ohm Electric LEDPL48W)). When there is no, it is marked with ◯, and when an appearance abnormality is found, it is marked with ×. The appearance evaluation after painting was conducted in an environment where the floor wall surface was all neutral gray (SCI value 47.69) and the illuminance at the observation position was about 1100 Lux, and the floor wall surface was all white (SCI value was 90.61) was performed in both of the environments where the illuminance at the observation position was about 2300 Lux.

塗膜割れについては、塗装焼生後マイクロスコープにより450倍で拡大観察を行い、塗膜割れが無い場合には○とし、塗膜割れが発見された場合には×としている。   Regarding coating film cracking, magnified observation is performed at 450 times with a microscope after painting and baking. When there is no coating film cracking, it is indicated as “◯”, and when coating film cracking is found, it is indicated as “X”.

腐食度合は、JIS K5621 7.12耐複合サイクル防食性の試験を2サイクル行い、腐食が発生した場合を×発生しなかった場合を○とした。   The degree of corrosion was evaluated by JIS K5621 7.12 combined cycle anti-corrosion resistance test for 2 cycles.

また、白化は、直火による加熱後の各サンプルについて、JIS K5600-4-3(光源のみLED(オーム電機LEDPL48W)を使用している)に則り目視観察し、白化が発生した場合には×発生しなかった場合には○としている。この目視観察では、床面壁面が全て中性灰色(SCI値が47.69)の部屋にて行い、観察位置の照度は、約1100Luxであった。   For whitening, each sample after heating by direct flame is visually observed in accordance with JIS K5600-4-3 (LEDs are used only for the light source (Ohm Electric LEDPL48W)). When it does not occur, it is marked as “◯”. In this visual observation, the floor wall surface was all in a neutral gray (SCI value 47.69) room, and the illuminance at the observation position was about 1100 Lux.

また水鍋変色試験ついては、ステンレス鋼からなる金属層11を有する鍋(直径24cm)に2lの水を入れ、4.4kWのハイカロリーバーナーで1時間連続で加熱することを繰り返し行い、JIS K5600-4-3(光源のみLED(オーム電機LEDPL48W)を使用している)に則り変色を目視評価した。この水鍋変色試験ついては、床面壁面が全て白色(SCI値が90.61)の部屋にて行い、観察位置の照度は、約2300Luxであった。   For the water pot discoloration test, 2 liters of water was put into a pot (diameter 24 cm) having a metal layer 11 made of stainless steel, and heated continuously with a 4.4 kW high-calorie burner for 1 hour, and JIS K5600- The discoloration was visually evaluated according to 4-3 (LED only light source (ohmic LEDPL48W) is used). This water pan discoloration test was performed in a room whose floor wall surface was all white (SCI value 90.61), and the illuminance at the observation position was about 2300 Lux.

水鍋変色試験では、上述した条件の下での目視評価の結果、変色が無い場合は○、変色が少ない場合は△、変色が大きい場合には×としている。   In the water pot discoloration test, as a result of the visual evaluation under the above-mentioned conditions, it is indicated as ◯ when there is no discoloration, Δ when there is little discoloration, and × when there is a large discoloration.

なお、塗着量については、蛍光X線分析装置による定量分析を行っている。装置としては、(株)リガクの波長分散卓上型 蛍光X線分析装置(Supermini200)を使用した。   In addition, about the coating amount, the quantitative analysis by the fluorescent X ray analyzer is performed. As the apparatus, Rigaku Co., Ltd. wavelength-dispersed tabletop fluorescent X-ray analyzer (Supermini200) was used.

比較例1、2ともに塗装後の外観、塗膜割れ、白化試験は、そもそも塗膜自体が無いことから評価対象外としている。また腐食試験においては、比較例1は×であり比較例2は×であった。   In Comparative Examples 1 and 2, the appearance after coating, coating film cracking, and whitening test are not evaluated because there is no coating film in the first place. Moreover, in the corrosion test, the comparative example 1 was x and the comparative example 2 was x.

これに対して、比較例3、本発明例は、塗装後の外観、塗膜割れは共に○であり、腐食試験、白化試験ともに○であった。   On the other hand, Comparative Example 3 and Example of the present invention were both good in appearance after coating and cracks in the coating film, and good in both the corrosion test and the whitening test.

表2は、水鍋変色試験の加熱開始からの経過時間に応じた評価結果を示している。   Table 2 shows the evaluation results according to the elapsed time from the start of heating in the water pot discoloration test.

Figure 2018053344
Figure 2018053344

水鍋変色試験結果において比較例1は加熱開始から1分後において△となり、比較例2は加熱開始から1.5分後に△となった。また水鍋変色試験結果において比較例3は加熱310時間後において△となったが、本発明例は加熱開始から1300時間経過後であっても○であった。   In the water pot discoloration test results, Comparative Example 1 was Δ 1 minute after the start of heating, and Comparative Example 2 was Δ 1.5 minutes after the start of heating. In the water pot discoloration test result, Comparative Example 3 was Δ after 310 hours of heating, but the Example of the present invention was ○ even after 1300 hours had elapsed from the start of heating.

以上の実験結果から、金属層11としてアルミニウムを含有させ、またこの金属層11の上層に第1層21、第2層22を形成された本発明例のみが各種試験条件をクリアすることができることが分かった。   From the above experimental results, only the example of the present invention in which aluminum is contained as the metal layer 11 and the first layer 21 and the second layer 22 are formed above the metal layer 11 can satisfy various test conditions. I understood.

2 ガスコンロ
3 五徳
5 ガスバーナー
11 金属層
12 コーティング層
21 第1層
22 第2層
2 Gas stove 3 Gotoku 5 Gas burner 11 Metal layer 12 Coating layer 21 First layer 22 Second layer

Claims (5)

金属層の表面にコーティング層が形成された表面処理金属部材において、
上記金属層は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材であり、
上記コーティング層は、シリカ系化合物を含有する第1層と、
上記第1層の上に積層され、アルミニウム系化合物を含有する第2層とを有すること
を特徴とする表面処理金属部材。
In the surface-treated metal member in which the coating layer is formed on the surface of the metal layer,
The metal layer is a stainless steel material containing aluminum,
The coating layer includes a first layer containing a silica-based compound,
A surface-treated metal member having a second layer laminated on the first layer and containing an aluminum-based compound.
上記第1層は、上記シリカ系化合物としてSiO2を含有し、
上記第2層は、上記アルミニウム系化合物としてAl23を含有していること
を特徴とする請求項1記載の表面処理金属部材。
The first layer contains SiO 2 as the silica compound,
The surface-treated metal member according to claim 1, wherein the second layer contains Al 2 O 3 as the aluminum-based compound.
上記第1層は、その前駆体である塗料が結晶粒子分散液であること
を特徴とする請求項2記載の表面処理金属部材。
The surface-treated metal member according to claim 2, wherein the first layer includes a crystal particle dispersion liquid as a precursor.
上記第1層及び上記第2層は、透明性を呈すること
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載の表面処理金属部材。
The surface-treated metal member according to any one of claims 1 to 3, wherein the first layer and the second layer exhibit transparency.
加熱される金属部材を有し、
請求項1〜4のうち何れか1項記載の表面処理金属部材が当該金属部材に使用されることを特徴とする加熱器具。
Having a metal member to be heated,
A surface-treated metal member according to any one of claims 1 to 4 is used for the metal member.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272051A (en) * 1993-03-19 1994-09-27 Nippon Parkerizing Co Ltd Pretreating method for coating stainless steel sheet with inorganic coating material
JP2001172777A (en) * 1999-12-15 2001-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stain proof reflector
JP2012125682A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Nisshin Steel Co Ltd Coated stainless steel plate, and method of producing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272051A (en) * 1993-03-19 1994-09-27 Nippon Parkerizing Co Ltd Pretreating method for coating stainless steel sheet with inorganic coating material
JP2001172777A (en) * 1999-12-15 2001-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stain proof reflector
JP2012125682A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Nisshin Steel Co Ltd Coated stainless steel plate, and method of producing the same

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