JP3007172B2 - 耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板及びその製造方法 - Google Patents

耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板及びその製造方法

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JP3007172B2
JP3007172B2 JP3015941A JP1594191A JP3007172B2 JP 3007172 B2 JP3007172 B2 JP 3007172B2 JP 3015941 A JP3015941 A JP 3015941A JP 1594191 A JP1594191 A JP 1594191A JP 3007172 B2 JP3007172 B2 JP 3007172B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性,耐久性等に優
れたフェライト系ステンレス鋼を始めとするFe−Cr
系合金に制振性を付与した粒界拡散型制振鋼板及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】防音,防振等の機能を備えた制振性材料
は、古くから研究されており、各種材料が開発されてい
る。たとえば、Mg,Zr,Al,Cu,Zn等の非鉄
金属を単独で或いは複合させた制振材料や、粘弾性樹脂
を挟み込んだ複合型制振鋼板等が知られている。
【0003】また、オーステナイト系ステンレス鋼を鋭
敏化処理した後で粒界を腐食することにより制振性を付
与した材料(特開昭53−45636号公報参照)や、
高温長時間の熱処理によって結晶粒界を酸化し粒界に亀
裂を発生させることによって制振性を付与した材料(特
公平2−34720号公報参照)等も開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非鉄金
属を基材とする制振材料では、強度,加工性,耐食性,
価格等の点で問題がある。また、複合型制振鋼板では、
加工によって接着部が剥離し易いため、加工に難点があ
る。しかも、複合型制振鋼板を腐食環境で使用すると
き、隙間腐食が発生し易く、耐久性に劣るものとなる。
【0005】他方、結晶粒界を鋭敏化処理した後で腐食
させたものは、使用時に結晶粒界の腐食が進行し易く、
耐食性,耐久性に問題がある。また、使用可能な材料が
高価なオーステナイト系ステンレス鋼に限られるという
欠点もある。更に、結晶粒界を酸化することにより制振
性を付与したものでは、酸化に長時間の熱処理が必要と
されると共に、形成した亀裂部を起点として腐食が進行
し易い欠点をもっている。
【0006】本発明は、このような問題を解消するため
に案出されたものであり、Fe−Cr系合金の表面に被
覆したZn層を基質の粒界に拡散させることにより、強
度や加工性を損なうことなく、制振性及び耐食性に優れ
た制振鋼板を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の粒界拡散型制振
鋼板は、その目的を達成するため、表面がZn層で被覆
されたFe−Cr系合金鋼板を加熱均熱処理することに
よって、Fe−Cr系合金の粒界にZnが拡散している
ことを特徴とする。
【0008】Zn層は、目付け量10〜300g/m2
で基質表面に形成することが好ましい。また、Zn層の
上に更にクロメート皮膜或いは燐酸塩皮膜を形成すると
き、耐食性等の一層の向上が図られる。更に、この上に
有機質の塗膜を形成しても良い。
【0009】また、この制振鋼板は、Fe−Cr系合金
の鋼板表面をZn層で被覆した後、550〜650℃で
均熱処理することによりZnをFe−Cr系合金の粒界
に拡散させることにより製造される。このとき、Znを
拡散させた鋼板に、5〜300mg/m2 のクロメート
処理或いは0.2〜10g/m2 の燐酸塩処理を施して
もよい。
【0010】
【作用】本発明者等は、強度や加工性を損なうことな
く、比較的安価でしかも耐食性に優れた制振鋼板の研究
及び開発を進めて来た。その結果、Crを含有するフェ
ライト系ステンレス鋼等のFe−Cr系合金の表面にZ
nを被覆した後、550〜650℃で熱処理を施すと
き、Zn層が基質の粒界に優先的に拡散することを解明
した。そして、Znが拡散されたFe−Cr系合金は、
優れた制振性を呈することを見い出した。また、拡散処
理後に表面に残存するZn層の防食作用によって、優れ
た耐食性が得られる。
【0011】すなわち、本発明は、Zn被覆後に加熱拡
散処理を施すことで、優れた制振性を得ると共に、優れ
た耐食性及び耐久性を付与するものである。加熱拡散処
理によって結晶粒界にZnとステンレス鋼との合金層が
形成され、この合金層が制振性に寄与しているものと考
えられるが、そのメカニズムは不明である。また、この
上にクロメート処理や燐酸塩処理等を施すとき、耐食性
及び耐久性が一層向上すると共に、塗装性も良くなる。
【0012】Fe−Cr系合金鋼板の表面に形成される
Zn層の目付け量は、必要とする粒界拡散深さ,拡散処
理後に表面に残存させるZn被覆量に応じて調整され
る。均熱処理は、550〜650℃の範囲で必要とする
拡散深さが得られるまで行われる。Zn層の目付け量や
均熱処理条件等に関する技術的意義は、クロメート処理
及び燐酸塩処理の条件と共に、後述する実施例で説明す
る。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。溶解炉で溶製,精練された溶鋼を造塊,分塊後、熱
間圧延,冷間圧延更に焼鈍工程等を経て被覆用原板を製
造した。鋼種としては、たとえば11.5Cr鋼,1
6.5Cr鋼等を使用した。この原板に対して電気めっ
き及び溶融めっきによってZn層を形成した。しかし、
Zn被覆は、電気めっき,溶融めっき,蒸着めっき,溶
射,圧接等の種々の方法を採用することができる。何れ
の方法で形成したZn層にあっても、加熱拡散処理によ
りZnが粒界に拡散される。
【0014】電気めっきによりZn層を形成するとき、
めっきされる原板を次の条件で前処理し、原板表面を清
浄化及び活性化した。
【0015】
【表1】 次いで、表2に示す条件で電気Znめっきを施した。
【0016】
【表2】
【0017】Znめっきされた鋼板を、温度400〜8
00℃に60分間保持して均熱処理を施した。図1は、
11.5Cr鋼に目付け量30g/m2 でZnめっきし
た鋼板について、熱処理温度を変えて拡散処理を行った
ときの熱処理温度と表面からの粒界拡散深さとの関係を
表したものである。また、図2のa〜cは、それぞれ温
度500℃,600℃及び700℃で60分間処理した
試料について、表面の断面組織を示す顕微鏡写真であ
る。
【0018】図1及び図2aから明らかなように、熱処
理温度が550℃未満のときには、顕著な粒界拡散がみ
られない。また、650℃を超える熱処理温度では、Z
nは粒界拡散せず、表面から均一な拡散が進行する。こ
のことから、粒界拡散に必要な熱処理温度を550〜6
50℃の範囲に維持することが必要であることが判る。
【0019】また、熱処理温度を一定値600℃に保
ち、均熱時間を種々変えて、均熱時間が粒界拡散深さに
与える影響を調べた。その結果、粒界拡散は、図3に示
すように均熱時間が長くなるほど、基質深く進行するこ
とが判った。また、ZnめっきCr鋼板に所定の粒界拡
散を行わせるためには、最低10分間以上の均熱が必要
であった。
【0020】次いで、600℃で均熱処理されたZnめ
っきCr鋼板の制振特性を調査した。その結果、制振特
性の損失係数は、図4に示すように均熱時間によって変
わり、1分以上の均熱によって損失係数が急激に大きく
なっていることが判った。なお、損失係数は、共振法に
より測定した値で示している。図4から明らかなよう
に、均熱時間が短く10分間以下になると、損失係数が
低く、十分な制振性が得られていないことが判る。これ
は、短時間の均熱のため、粒界拡散が不十分な状態であ
ることを示している。
【0021】また、Zn層の目付け量が制振特性に与え
る影響を次のようにして調べた。試験片としては、種々
の目付け量でZnめっきを施したCr鋼を使用し、この
試験片を600℃で60分間均熱処理することによりZ
nを粒界に拡散させた。Znの目付け量が5g/m2
少ないとき、粒界拡散が明確に進行せず、図5に示すよ
うに損失係数も向上していない。この目付け量が10g
/m2 以上になると、損失係数の曲線が急激に立ち上が
り、優れた制振特性を呈することが判る。
【0022】表3は、Znめっき後に600℃,60分
の均熱処理を施した本発明鋼板の耐食性を、粒界腐食型
制振鋼板及び粒界酸化型制振鋼板と比較して表したもの
である。発銹の評価は、次の条件で塩水噴霧,乾燥及び
湿潤を繰り返す塩乾湿複合サイクル条件で50サイクル
試験した後の腐食状況を基にして判定した。なお、表3
における耐食性評価の欄で、×印は腐食が検出されたこ
と、△印は僅かな腐食が検出されたこと、○印は腐食が
検出されなかったことをそれぞれ示す。 塩乾湿複合サイクル条件 塩水噴霧:3.5%NaClを15分間噴霧 乾燥 :温度60℃,相対湿度20〜30%の雰囲気
で1時間 湿潤 :温度50℃,相対湿度90〜95%の雰囲気
で3時間
【0023】
【表3】
【0024】本発明の粒界拡散型制振鋼板は、表3から
明らかなように、従来の粒界腐食型或いは粒界酸化型の
制振鋼板に比較して耐食性に優れている。また、基質に
含まれるCrの含有量が多くなるほど、またZnの目付
け量が10g/m2 を超えて多くなるほど、耐食性が一
層向上している。
【0025】Znの粒界拡散が行われた鋼板に対し、必
要に応じてクロメート処理或いは燐酸塩処理、更に塗装
等を施す。それぞれの処理に際し、表4に示した条件を
採用した。
【0026】
【表4】
【0027】これら表面処理及び塗装が施された鋼板を
同様な塩乾湿複合サイクル試験に供し、クロメート処
理,燐酸塩処理,塗装等が耐食性に与える影響を調査し
た。試験結果を、表5に示す。 (以下、このページ余白)
【0028】
【表5】
【0029】表5から明らかなように、クロメート処理
及び燐酸塩処理したものにあっては、白錆の発生が抑制
され、耐久性が向上していることが判る。また、塗装後
にクロスカットした部分及び切断面部の耐食性を調べた
ところ、本発明例の粒界拡散型制振鋼板の方が優れた耐
食性を呈していた。
【0030】表6は、600℃で所定の温度に加熱して
Znを粒界拡散させた制振鋼板の機械的特性を、素材で
ある11.5Cr鋼,16.5Cr鋼と対比して示す。
表6から明らかなように、得られた制振鋼板は、素材に
比較して強度及び延びで僅かな低下がみられるだけで、
十分な加工性を有していることが判る。
【0031】
【表6】
【0032】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の粒界拡
散型制振鋼板は、Fe−Cr系合金に被覆したZn層を
基質の粒界に拡散させているので、素材の強度や加工性
を損なわずに、優れた制振性及び耐食性を呈する。しか
も、比較的低温の均熱処理によってZnの粒界拡散が行
われるので、容易且つ安価に製造することができる。こ
の粒界拡散型制振鋼板は、優れた耐食性を活用し、平野
や山間部はもとより、騒音公害で問題となっている工業
地帯や塩害に晒される海岸地帯に隣接する住宅の屋根材
や外装材として、騒音を発する家電製品の外装材とし
て、或いは海水や海塩粒子が混入する海岸設備の外装材
等として幅広い分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 粒界拡散深さに及ぼす加熱温度の影響を表し
たグラフ。
【図2】 加熱温度に対応したZnの粒界拡散状態を表
す写真。
【図3】 粒界拡散深さに及ぼす均熱時間の影響を表し
たグラフ。
【図4】 均熱時間と損失係数との関係を表したグラ
フ。
【図5】 Znの目付け量と損失係数との関係を表した
グラフ。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面がZn層で被覆されたFe−Cr系
    合金鋼板を加熱拡散熱処理することにより、Fe−Cr
    系合金の粒界にZnが拡散していることを特徴とする耐
    食性に優れた粒界拡散型制振鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のZn層が目付け量10〜
    300g/m2 で設けられていることを特徴とする耐食
    性に優れた粒界拡散型制振鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のZn層の上に、更
    にクロメート皮膜或いは燐酸塩皮膜が形成されているこ
    とを特徴とする耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板。
  4. 【請求項4】 Fe−Cr系合金の鋼板表面をZn層で
    被覆した後、550〜650℃で均熱処理することによ
    りZnをFe−Cr系合金の粒界に拡散させることを特
    徴とする耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のZnを拡散させた鋼板
    に、5〜300mg/m2 のクロメート処理或いは0.
    2〜10g/m2 の燐酸塩処理を施すことを特徴とする
    耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のクロメート処理或いは燐
    酸塩処理に続いて、有機質塗膜を鋼板表面に形成するこ
    とを特徴とする耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板の製
    造方法。
JP3015941A 1991-01-14 1991-01-14 耐食性に優れた粒界拡散型制振鋼板及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3007172B2 (ja)

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