JP3499361B2 - 防眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板 - Google Patents

防眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、屋根や壁などの建
築建材用外装材、鉄道車両等の輸送機器の外板など、湿
潤大気環境で使用される防眩性と耐食性を兼ね備えたス
テンレス鋼板に関するものである。 【0002】 【従来の技術】ステンレス鋼板を屋根や壁材として使用
する場合、ダルロールによる圧延を行い表面に数μmの
凹凸を付与し、防眩性を向上させる例が多い。一般的
に、表面粗さを増すほど、光の正反射成分が減るため防
眩性が向上する。しかし、屋外での使用では、小さな凹
凸の存在により粉塵や海塩粒子が付着しやすくなると共
に、凹部は強加工を受けるため不働態皮膜を弱く、かつ
凹部は結露が生じやすいなどの理由で、粗度を高めるほ
ど屋外での耐食性は極端に低下することが知られてい
る。 【0003】この現象は、防眩性と耐食性を共に必要と
する建材などの外装材開発の障害となっている。特開平
5−163557号公報では、孔食の起点がダルロール
による圧延時に発生するダル凸部の倒れ込みであるとし
て、ステンレス鋼の化学組成をCr+3Mo=26〜4
0%とし、かつダル加工面の倒れ込みを10個/mm2
下にする防眩性と耐食性を両立する技術が開示されてい
る。しかし、ダルロールによる圧延時に倒れ込みを抑制
するには、圧延スピードや圧延率(ダル転写率)の低減
を必要とし、生産性を低下させコストアップの原因とな
る。さらに、この公開公報の実施例にも示されているよ
うに、圧延条件を変えても倒れ込みを完全に無くすこと
は不可能であり、この技術のみで、さび発生を完全に抑
制することは不可能である。 【0004】この観点から、特開平5−163528号
公報、特開平5−163587号公報および特開平5−
163588号公報には、ダルロールでの圧延時の倒れ
込み部分を酸洗で溶解除去し、次いで酸洗溶解により耐
食性が低下した不働態皮膜を強化するために酸化性の酸
に浸漬する技術が開示されている。しかし、これら技術
によるとダル圧延後に少なくとも新たに数工程加える必
要があり、大幅なコスト増加は避けられない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】以上にように、単に倒
れ込みを酸洗除去しただけでは、酸洗により金属が溶解
するためかえって不働態の耐食性を弱めてしまうため、
倒れ込み除去後に特別な不働態化工程を付与する必要が
ある。現在までのところ、特別な製造工程を付加するこ
となく、単純に凹凸を付与する工程のみで防眩性を確保
し、かつ耐食性も優れたステンレス鋼板を提供する技術
は未だ開発されていない。そこで、本発明は、特別な酸
洗処理などを付加することなく製造することが可能な防
眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板の提供を目的
とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者は、凹凸を付与
しても、凹凸(倒れ込みも含めて)が孔食の基点となら
ないステンレス鋼板を開発するために、凹凸を付与した
ステンレス鋼板の化学成分と耐食性との関係を系統的に
研究し、以下の全く新しい事実を得た。従来から多数
行われてきた高耐食性ステンレス鋼の化学成分範囲を決
定するための研究は、湿式や乾式の研磨仕上げでの評価
結果である。「鉄と鋼」(第63巻、日本鉄鋼協会発行、
574〜584ページ、1977年)に述べられている
ように、このような研磨試験片で孔食発生の基点の大部
分はMnSなどの硫化物系の介在物であり、本発明が問
題としている数μmの凹凸自体が腐食の基点となる場合
とは全く異なる。ダルロールで凹凸を転写したステン
レス鋼板の耐さび性は、Cr、MoのみならずNiとC
uによって決まる。防眩性向上効果が顕著な、算術平
均粗さ(Ra)で2.8μm以上の粗さの場合、Niや
Cuを添加することでステンレス鋼板のさび発生が顕著
に抑制される。 【0007】本発明は、上記知見によってなされたもの
であって、その要旨とするところは下記の通りである。
すなわち、重量%で、 C :0.10%以下、 Si:1.0%以
下、 Mn:1.0%以下、 P :0.09%
以下、 S :0.01%以下、 Cr:20%以上
40%以下、 Mo:0.5%以上6.0%以下、 Cr+Mo:2
4.5%以上、 N :0.1%以下、 Nb:0.01%
以上0.8%以下、 Ti:0.01%以上0.8%以下、Al:0.008
%以上1.0%以下、 さらに、 Ni:0.1%以上25%以下、 Cu:0.01%
以上3%以下のうち1種類以上を含有し、残部Feおよ
び不可避不純物とからなる鋼板であって、表面粗度が算
術平均粗さ(Ra)で2.8μm以上であることを特徴
とした防眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板であ
る。 【0008】 【発明の実施の形態】以下に、本発明鋼板を構成する成
分範囲と表面粗さの限定理由について詳細に説明する。
Cは、過度に含有すると鋼板の靭性を損なうと共に、製
造過程でCr炭化物を形成し耐食性が低下する。このた
め、0.10%以下に限定した。Siは、脱酸剤として
添加するが過度に添加すると加工性を害する。そこで、
添加量の上限を1.0%とした。 【0009】Mnは、脱酸や脱硫作用があり鋼材の熱間
加工性を改善する。しかし、多量に添加してもコスト上
昇に見合った熱間加工性改善効果を期待できないばかり
か、硬さが増し加工性を害するため、1.0%以下に限
定した。Pは、多量に存在すると鋼板の耐食性を阻害す
るため、0.09%以下とした。Sは、おもに可溶性の
MnSを形成することで耐食性を害する。そこで、0.
01%以下とした。 【0010】Crは、耐食性を確保するために必須な元
素である。屋外において、さび発生を抑制するには、2
0%以上添加する必要がある。しかし、40%を越えて
添加すると、鋼板の耐食性は極めて向上するものの靭性
と加工性が損なわれる。したがって、Crは20%以上
40%以下に限定した。Moも、耐食性を確保するため
に必須な元素であるが、0.5%未満ではさび発生を抑
制することができない。しかし、6%を越えて添加する
と耐食性は著しく良好になるが熱間加工性と害すると共
にMo自体が高価なため鋼板のコスト増加につながる。
したがって、Moは0.5%以上6%以下とした。Cr
とMoは複合添加する必要である。凹凸部からのさび発
生を抑制するためには、重量%でCr+Moで現される
指標が24.5%以上となりように添加する必要があ
る。 【0011】Nは、耐食性を向上させる作用があるが、
過度に添加すると鋼板の靭性を低下させる。そこで、
0.1%以下とした。NbとTiは、CやNを固定しC
r炭窒化物の形成を抑制し耐食性向上に有効である。共
に、含有量が0.01%未満ではその効果が小さく、
0.8%を越えて添加すると靭性を損なう。そこで、N
bとTiは0.01%以上0.8%以下とした。Al
は、脱酸作用があり鋼板の熱間加工性を改善する。0.
008%以下ではその作用が弱い。しかし、1.0%を
越えて添加すると機械的性質を低下させる。そこで、
0.008%以上1.0%以下とした。 【0012】本発明鋼板では、上記成分以外に、Ni、
Cuのうち1種以上を含有させる。Niは、凹凸を付与
したステンレス鋼板の耐食性を確保するために重要な元
素であり、0.1%以上添加する必要がある。Niは、
添加量を増しても機械的な性質などを低下させることが
ないため、コスト的に許容できるまで添加量を増やすこ
とができるが、25%を越えて添加しても耐候性向上効
果は飽和し逆にコスト増加のみを招き、Ni添加よりも
電解処理などによる不働態皮膜改質の方がコスト的に有
利になる。そこで、Niは0.1%以上25%以下に限
定した。一般の海浜環境用途では、Ni添加によるコス
ト増加と必要な耐食性性能との関係から、Niは5%以
下とすることが望ましい。Cuは、Niと同様に凹凸の
ある場合に鋼板の耐食性を向上させる作用がある。さび
発生を抑制するためには、0.01%以上添加する必要
があるが3%を越えて添加すると機械的性質や酸洗性を
損なう。そこで、Cuは0.01%以上3%以下添加す
るものとした。 【0013】上記成分からなる本発明鋼板の表面は、算
術平均粗さ(Ra)で2.8μm以上とした。算術平均
粗さ(Ra)を増すと、鋼板表面での光の正反射成分が
低減し、外装材として必要な防眩性を確保することがで
きる。外装材として必要な防眩性を確保するためには、
算術平均粗さが2.8μm以上必要である。また、本鋼
板は酸洗等による被膜処理ではなく鋼中成分に基づき耐
食性を確保しているため、算術平均粗さには特に上限が
ない。従来技術が上限として規定しているRaが10.
0μmを超える範囲においても充分実用に耐える耐食性
を有する。 【0014】ステンレス鋼の化学成分に限った場合、従
来にも上記成分範囲のステンレス鋼は大量に製造され屋
外で使用された実績もあるが、上述した適正成分範囲が
不明であったため、ダルロールによる圧延などで防眩性
を高めた際に、比較的耐食性に劣るものしか製造するこ
とができなかった。 【0015】 【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。 (実施例1)表1に示す化学組成の鋼を真空溶解し、熱
間圧延により厚さ4mmの鋼板とし、1150℃×30mi
n の熱処理を施した。その後、酸洗でスケールを除去
し、冷間圧延して1mm厚さの鋼板とした。この鋼板を露
点−45℃以下の水素−窒素混合ガス中で1100℃で
焼鈍し、その後、ダルロールおよび研磨ロールを用い
て、算術平均粗さの異なる鋼板を得た。 【0016】はじめに、鋼板表面の算術平均粗さと防眩
性との関係を調査した。防眩性は、入射角45度の光沢
度(GS45°)によって評価した。GS45°が65
%以上を不良(×印)、GS45°が65%未満を良好
(○印)とした。このGS45°=65%という値は、
ステンレス鋼板のようなシルバー色の金属肌に対して、
人間が眩しさを感じるかどうかの境である。 【0017】次に、厚さ1mm、幅50mm、長さ100mm
の試験片を用い、沖縄県南部の海岸から50mの大気暴
露試験場で1年間耐食性を調査した。暴露は、南向き
(海の方向とも一致)で地面に対して30度の傾斜を付
けて行った。さび発生の程度は、画像解析装置でさび発
生面積率を計測し評価した。画像解析装置では、人間が
感じないほどの、かすかなシミも計測できるため、画像
解析でのさび発生面積率が0.5%以下のものをさび発
生なし(○印)、0.5%を越えたものをさび発生(×
印)と評価した。 【0018】防眩性とさび発生有無の評価結果を表2に
示す。表1,2から明らかなように、本発明による鋼板
(番号5,6,8,9)は、算術平均粗さがたとえ大き
くとも耐食性が良好であり、防眩性も良いことが分か
る。番号1〜3は、NiやCuを含有しない鋼板であっ
て、粗さが増すとさびが発生することが分かる。番号1
は、さびは発生しないが防眩性に劣る。Niを添加した
4〜6、Cuを添加した番号7〜9では、粗さが増して
もさびが発生することはない。NiとCuは数μmの凹
凸を起点とするさび発生を効果的に抑制することが分か
る。しかし、Raの小さい番号4と7は防眩性に劣る。 【0019】 【表1】【0020】 【表2】 【0021】(実施例2)実施例1より凹凸を起点とす
るさび発生の抑制には、NiとCuの添加が極めて有効
であることが分かった。そこで、次に、凹凸起因のさび
発生を抑えるために必要なCrとMoの添加範囲を調べ
た。実施例1と全く同じ方法で、第3表に示す鋼板を作
製し、同じく1年間の大気暴露試験を行い、さび発生の
有無を調べた。この場合には、鋼板表面の算術平均粗さ
は2.8〜3.5μmの間に制御した。図1は、このよ
うにして得た、さび発生有無の限界Cr−Mo量を示し
たものである。この図より、重量%で、Crを20%以
上、Moを0.5%以上の添加において、Cr+Moで
現される指標を24.5%以上とすることで、さび発生
を完全に抑制できることが分かる。 【0022】 【表3】【0023】 【表4】 【0024】 【発明の効果】本発明によれば、防眩性を付与するため
には例えばダルロール圧延で鋼板表面にさび発生起点と
して働く2.8μm以上の算術平均粗さの凹凸を形成し
た場合にも、ステンレス鋼成分として、NiやCuを1
種以上添加し、なおかつCr+Moの添加量を限定する
ことによって、屋外において長期にわたる耐食性を確保
できる鋼板を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】 【図1】Niを約0.3%Cuを約0.03%添加し、
表面の算術平均粗さを2.8〜3.5μmの間に制御し
た際に、さび発生を完全に抑制するために必要なCrと
Moの量的な関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:1.0%以下、 P :0.09%以下、 S :0.01%以下、 Cr:20%以上40%以下、 Mo:0.5%以上6.0%以下、 Cr+Mo:24.5%以上、 N :0.1%以下、 Nb:0.01%以上0.8%以下、 Ti:0.01%以上0.8%以下、 Al:0.008%以上1.0%以下、 さらに、 Ni:0.1%以上25%以下、 Cu:0.01%以上3%以下のうち1種類以上を含有
    し、残部Feおよび不可避不純物とからなる鋼板であっ
    て、表面粗度が算術平均粗さ(Ra)で2.8μm以上
    であることを特徴とした防眩性と耐食性を兼ね備えたス
    テンレス鋼板。
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KR101830561B1 (ko) * 2014-03-20 2018-02-20 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
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