JP2024009485A - ステンレス鋼の耐食性向上処理方法 - Google Patents
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
(1)基材(母材金属)
ステンレス鋼SUS304の市販の板材(50.0×50.0×3.0mm)である。
上記の板材2枚を開先なしでTIG溶接でつなぎ合わせた複数の試験片を作成した。
溶接は、片側のみである。
溶接棒には、TG-S308(株式会社神戸製鋼所製)を用いた。
各試験片をファイバーレーザーCLX-100(PCL株式会社製)にて、
出力100W、レンズf=160、レーザー繰り返し周波数100kHz、走査速度4000mm/secに設定して、100nsのパルス幅でスポット径dpが80~120μm程度のレーザーパルスを10回照射することにより、表1に示す各試料(No.1-4)を得た。照射エネルギー密度は、625J/cm2である。なお、一部の試料は、比較のために基材のままとして、表面改質を行わなかった。
表1に示す各試料(No.1-4)を用いて、「ステンレス鋼の孔食電位測定方法」(JISG0577)に基く耐食試験を次のように行った。
各試料(No.1-4)に係る試験片の研磨はしない。
表1、図4、図5、図6、図7から明らかなように、ステンレス鋼およびその溶接部をパルスレーザーによる表面改質を行うことにより、その耐食性が著しく向上することがわかった。
パルスレーザーによる表面改質を行った試料No.1の最表面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果と分析結果の概要を図8に示す。
非晶質のFe-Cr-Oxideであり、位置b、c、dにおける分析結果が非晶質のFe-Cr-Oxideであり、非晶質の不動態であることを示している。位置g、lにおけるEDS分析結果が位置bにおけるEDS分析結果に順じ、位置h、mにおけるEDS分析結果が位置cにおけるEDS分析結果に順じることから、約10nmの厚み不動態皮膜層になっている。
本発明に係るステンレス鋼の耐食性向上処理方法は、上記パルスレーザー照射工程において、溶接によりつなぎ合わされた上記ステンレス鋼の溶接部の表面にアブレーションを発生させ、上記溶接部の表面を溶融・超急冷することで、上記不動態被膜を再生するものとすることができる。
Claims (11)
- ステンレス鋼からなる改質対象物の表面に大気中において短パルス幅のパルスレーザーを照射して、上記改質対象物の表面にアブレーションを発生させることにより、上記改質対象物の表面の孔食開始点を除去するパルスレーザー照射工程を有し、
上記パルスレーザー照射工程において、大気中においてパルスレーザーを照射しつつその照射域を移動させて、上記改質対象物の表面の孔食開始点が除去された表面改質部の領域を形成することを特徴とするステンレス鋼の耐食性向上処理方法。 - 上記改質対象物の表面に照射するパルスレーザーのパルス幅は10~500nsであり、上記パルスレーザーの照射エネルギー密度は10~2000J/cm2であることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- 上記改質対象物の表面に照射するパルスレーザーのパルス幅は50~400nsであり、上記パルスレーザーの照射エネルギー密度は20~800J/cm2であることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- 上記パルスレーザーの照射域は、直径0.05~0.3mmであることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- 上記パルスレーザーの照射域をオーバーラップさせるように、上記パルスレーザーの照射域を移動させることを特徴とする請求項4記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- 上記改質対象物は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項4記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- 上記ステンレス鋼からなる改質対象物の局部腐食を生じ得る部位の表面に大気中においてパルスレーザーを照射することにより、上記表面の孔食開始点が除去された表面改質部の領域を形成することを特徴とする請求項4記載のステンレス鋼の耐食性向上処理方法。
- ステンレス鋼からなる基部と、
大気中におけるパルスレーザーの照射によるアブレーションにより上記基部の表面の孔食開始点が除去された表面改質部と
を備えることを特徴とする高耐食性ステンレス鋼。 - 上記表面改質部は、上記大気中におけるパルスレーザーの照射によるアブレーションにより再生された不動態被膜を有することを特徴とする請求項8記載の高耐食性ステンレス鋼。
- 上記基部は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の高耐食性ステンレス鋼。
- 上記表面改質部は、少なくとも局部腐食を生じ得る部位に形成されていることを特徴とする請求項10に記載の高耐食性ステンレス鋼。
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