JP3585505B2

JP3585505B2 - 耐海水性・耐生物付着性に優れるＦｅ−Ｃｒ合金

Info

Publication number: JP3585505B2
Application number: JP13688192A
Authority: JP
Inventors: 哲大和田; 樫房夫冨; 沢好弘矢; 藤康加; 澤光幸藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JPH05331599A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は耐海水性・耐生物付着性に優れる新規なＦｅ−Ｃｒ合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＦｅ−Ｃｒ合金は耐食性に優れた材料として知られているが、例えば発電所等の冷却水として海水を用いてる際の冷却水配管などの部材に用いる場合、部材への海水生物の付着が問題となるので付着を防止する提案が種々なされている。
【０００３】
例えば、特開平０２−２３２３４４号公報ではＣｒ含量２５．０〜３０．０重量％のＦｅ−Ｃｒ系合金であって、特にＭｏを特定量含有せしめた耐生物付着性および耐海水性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記で提案された合金は海水生物の付着性の改良がなされているが、Ｍｏを含有するため高価であるだけでなく、なおイ貝等の付着防止能が不十分であり、海水生物の付着の防止に関して更なる改善が求められていた。即ち、本発明は耐海水性・耐生物付着性（これらを耐海水生物付着性と記すこともある。）がより改善されたＦｅ−Ｃｒ合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、通常Ｆｅ−Ｃｒ合金に不純物として存在している、Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓなどの不純物を１００ｐｐｍ以下に低減し、Ｐｂ，Ｂｉなどを特定量含有せしめることにより耐海水性・耐生物付着性が著しく改善されること、更にＣｕ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂから選択される一種以上を特定量含有せしめたＦｅ−Ｃｒ合金は一層海水中での生物付着抑制効果に優れることを知見し、本発明を完成するに至った。なおその際Ｍｏ含量がたとえば０．０６重量％以下程度の不可避的不純物量であってもよく、あるいはＡｌ含量が不可避的不純物量であってもよい。即ち、本発明によれば、Ｃｒ含量が５〜６０重量％であり、不純物としてのＣ，Ｎ，Ｐ，ＯおよびＳの合計量が１００ｐｐｍ以下であり、かつＰｂまたは／およびＢｉを下記式（１）を満たすような範囲で含み、残部が鉄および不可避的不純物であることを特徴とする耐海水性・耐生物付着性に優れるＦｅ−Ｃｒ合金が提供され、更に好ましい本発明の態様として、上記Ｆｅ−Ｃｒ合金において、Ｃｕ，Ｓｎ，ＡｓおよびＳｂから選択される１種以上を、下記式（２）を満たすように含有するＦｅ−Ｃｒ合金が提供され、上記本発明の目的が達成される。
０．００１重量％≦Ｐｂ＋Ｂｉ≦１．０重量％…………………（１）
０．０３重量％≦Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ≦２．０重量％……（２）
【０００６】
【作用】
以下、耐海水生物付着性におよぼす要因に関して説明する。
図１は、Ｆｅ−Ｃｒ−０．１％Ｂｉ合金に関して耐海水腐食性とＣｒ含量および（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｓ）量との関係を示すグラフであり、このグラフによると（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｓ）量を１００ｐｐｍ以下とし、Ｃｒ含量を５重量％以上とすることにより、後述の実施例において記載される方法で測定されたすきま腐食量が著しく減少することが明らかである。一般に海水による腐食が生じると腐食した部分に海水生物が付着しやすくなる。従って耐海水腐食性の向上は、耐海水生物付着性の改善にとって不可欠である。
【０００７】
図２はＦｅ−３０％Ｃｒ合金（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｓ＝６２ｐｐｍ）に関して、（Ｐｂ＋Ｂｉ）量と海水生物付着量との関係を示すグラフであり、（Ｐｂ＋Ｂｉ）量が０．００１重量％以上となると生物付着量が低下し、海水生物の付着の抑制効果が発現することが明らかにされている。
なお、生物付着量の試験方法は実施例に記載されている。
【０００８】
図３はＦｅ−３６％Ｃｒ−０．０１％Ｐｂ−０．０１％Ｂｉ合金（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｓ＝５０ｐｐｍ）に関して、（Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ）量と生物付着量との関係を示すグラフであり、上記の量が０．０３重量％以上となると、Ｐｂおよび／またはＢｉの特定量の含有と相乗して生物付着量が低下すること、すなわち、海水生物の付着の抑制効果が相乗的に発現することが明らかにされている。
【０００９】
【構成】
以下、本発明の構成を詳述するが、本発明のより好ましい態様およびそれに基づく利点が明らかとなろう。
【００１０】
Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓ：これらの元素の合計量は１００ｐｐｍ以下、好ましくは８０ｐｐｍ以下である。このようにすることにより本発明の合金の海水中での耐食性が向上し、結果として耐海水生物付着性が改善される。しかも耐海水腐食性の維持に必要なＣｒ量を従来より大巾に低減できる。
【００１１】
Ｃｒ：Ｃｒ含量は５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％である。
上記範囲の値であることにより、上記のＣ，Ｎ，Ｐ，ＯおよびＳの合計量の条件と結合して優れた耐海水腐食性を発現する。しかも従来のＦｅ−Ｃｒ合金と同等の耐海水腐食性を発現するためのＣｒ含量は著しく少なくて済むので経済的である。過剰にＣｒを含有すると合金の製造性が低下する。
【００１２】
Ｐｂ，Ｂｉ：これらの元素はフジツボ等の海水生物の付着を抑制する効果を示し、これらの元素の含有量は、単独または複合して下記式（１）、好ましくは式（１）´を満たす。
０．００１重量％≦Ｐｂ＋Ｂｉ≦１．０重量％…………………（１）
０．０１重量％≦Ｐｂ＋Ｂｉ≦０．５重量％…………………（１）´
上記範囲であることにより、前記のＣ，Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓの合計量の条件およびＣｒ含量の条件と結合して優れた海水生物付着抑制効果を発現する。しかしながら、過剰の含有は合金の熱間加工性や耐食性などの性質が低下する。
【００１３】
Ｃｕ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ：これらの元素は、含有しなくても良いが、好ましくは下記式（２）、より好ましくは式（２）´を充足するように含有することにより前記の条件と相乗して著しく耐海水生物付着性に優れたＦｅ−Ｃｒ合金が得られる。
０．０３重量％≦Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ≦２．０重量％……（２）
０．１重量％≦Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ≦１．０重量％……（２）´
しかしながら、これらの元素の過剰の含有は、合金の製造性、特に熱間加工性および合金の表面品質が低下する。
【００１４】
以上の条件を充足する本発明のＦｅ−Ｃｒ合金は耐海水生物付着性に著しく優れ、特に海水温度が比較的高い海域で冷却水として海水を取りこむ発電所の冷却水配管系の用途に好適に用いられる。
【００１５】
本発明のＦｅ−Ｃｒ合金は原料として、超高純度電解鉄、電解Ｃｒ、更には下記の元素を用いて製造することができる。
Ｐｂ：電解鉛Ｂｉ：ゾーンメルト法精製ビスマスＣｕ：電解銅Ｓｎ：電解錫Ａｓ：酸化物還元法精製砒素Ｓｂ：ゾーンメルト法精製アンチモンいずれの原料も主たる不純物は酸素であり、この酸素を除去するために１０^−５ｔｏｒｒ、望ましくは１０^−７ｔｏｒｒよりも高い超高真空下で溶解、鋳造することにより本発明のＦｅ−Ｃｒ合金を製造することができる。
【００１６】
【実施例】
表１に示す成分範囲の供試材を１００ｋｇ高周波誘導加熱超高真空溶製炉にて作製した。これらの供試材を鋳造、切削、熱間圧延を行った後、焼鈍、冷間圧延を行って２．０ｍｍ^ｔの鋼板を製造した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
【表３】

【００２０】
【表４】

【００２１】
しかるのちに、これらの材料から二つのすきま腐食試験片（試験片Ａ：２^ｔ ×１５×２５ｍｍ、試験片Ｂ：２^ｔ ×２５×４０ｍｍ）および生物付着試験片（試験片Ｃ：２^ｔ ×２５×４０ｍｍ）を切り出し、海水中耐すきま腐食性ならびに耐生物付着性をしらべた。結果を表２に示す。なお試験方法は下記の通りである。
【００２２】
生物付着試験
試験片Ｃを生海水中（実海水温度下）に１年間浸漬した後、付着した生物（イ貝、カラス貝、フジツボ類等）をスクレーパーにて剥ぎおとしてその付着重量をしらべた。
【００２３】
海水中耐すきま腐食試験
図４の如くに、上記の試験片Ａおよび試験片Ｂをチタン製ボルトおよびナット（テフロン製ワッシャー使用）により合体し、生海水（室温、曝気下）中に１年間浸漬した後、クエン酸アンモニウムで除錆して、重量減少量を測定した。
【００２４】

なお、表２で評価は以下のように行った。
【００２５】
生物付着試験
生物付着量（ｍｇ）
◎ ２５未満
○ ２５〜５０未満
△ ５０〜７５未満
× ７５〜１００未満
×× １００以上
【００２６】
すきま腐食試験
腐食減量（ｍｇ）
◎ ５未満
○ ５〜１０未満
△ １０〜２０未満
× ２０〜３０未満
×× ３０以上
【００２７】
この結果から明らかなように、Ｆｅ−Ｃｒ系合金（５≦Ｃｒ≦６０）で、Ｓ，Ｐ，Ｏ，ＮおよびＣの含有量を合計で１００ｐｐｍ以下とし、かつＰｂ，Ｂｉを単独ないし複合で０．００１重量％≦Ｐｂ＋Ｂｉ≦１．０重量％含むことで耐食性および耐海水生物付着性に優れる合金が得られることがわかる。また、上の成分系に加えて、さらにＣｕ，Ｓｎ，ＡｓおよびＳｂの１種以上を０．０３重量％≦Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ≦２．０重量％の範囲で含むことで一層耐海水腐食性および耐海水生物付着性に優れる合金が得られることが明らかである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の新規Ｆｅ−Ｃｒ合金は、耐海水生物付着性において著しく優れ、特に海水温度が比較的高く、海水生物が繁殖し易い環境での冷却水配管の用途に好ましく用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃｒ含量および（Ｃ＋Ｎ＋Ｐ＋Ｏ＋Ｓ）量と耐海水腐食性の関係を示すグラフである。
【図２】（Ｐｂ＋Ｓｉ）量と生物付着量の関係を示すグラフである。
【図３】（Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ）量と生物付着量の関係を示すグラフである。
【図４】海水中の耐すきま腐食試験に用いた試験片の合体の様子を示す概念図である。

Claims

Ｃｒ含量が５〜６０重量％であり、不純物としてのＣ，Ｎ，Ｐ，ＯおよびＳの合計量が１００ｐｐｍ以下であり、かつＰｂまたは／およびＢｉを下記式（１）を満たすような範囲で含み、残部が鉄および不可避的不純物であることを特徴とする耐海水性・耐生物付着性に優れるＦｅ−Ｃｒ合金。
０．００１重量％≦Ｐｂ＋Ｂｉ≦１．０重量％…………………（１）
更にＣｕ，Ｓｎ，ＡｓおよびＳｂから選択される１種以上を含有し、その含有量が下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のＦｅ−Ｃｒ合金。０．０３重量％≦Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ａｓ＋Ｓｂ≦２．０重量％……（２）
超高純度原料を１０^-5torrの超高真空下で溶解・鋳造して得られた請求項１または２に記載のＦｅ−Ｃｒ合金。