JP4070253B2

JP4070253B2 - 防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JP4070253B2
Application number: JP10291396A
Authority: JP
Inventors: 直人小野; 潮雄中田; 敏和西村; 豊彦柿原; 信行平谷; 豊岸田
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: JPH09291382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋根、壁等の外装材において防眩性、耐銹性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋根・壁等の外装用ステンレス鋼建材としてはＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のオーステナイト系ステンレス鋼板が使用されてきたが、ウォーターフロント開発の活性化に伴い臨海地区では耐銹性が必ずしも十分でなく、長尺の屋根では熱膨張・収縮による疲労の問題から耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が望まれている。
【０００３】
また、ステンレス鋼建材の特性としては耐銹性と共に、意匠性の問題がある。意匠性としては屋根や壁等に使用される場合、近年、特に防眩性の要求が高まっている。一般に建材に使用されるステンレス鋼板の表面仕上げは焼鈍・酸洗材（２Ｄ）、それにダル仕上げを施した材料や、光輝焼鈍材（ＢＡ）にダル仕上げしたものが防眩性の点から使用されているが、フェライト系ステンレス鋼板の酸洗材はＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼に比較して防眩性が劣る。これは、オーステナイト系ステンレス鋼板の硝弗酸酸洗材が粒界浸食溝等のミクロ凹凸による光の散乱により乳白色で且つ光沢が低くなるのに比較し、フェライト系ステンレス鋼板、特に、高Ｃｒ，Ｍｏかつ安定化元素Ｎｂ，Ｔｉ等を添加した鋼は耐粒界腐食性を高めているため、粒界浸食溝が焼鈍・酸洗で形成できず、それらのミクロな凹凸による防眩性の低下が難しいためである。
一方、光輝焼鈍材にダル仕上げをしたものは、焼鈍後も冷延ままの素地が残るために、ダル仕上げをしても金属光沢が残り、防眩性の観点から望ましくない。
【０００４】
これまで、防眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板としては、特開平５−１６３５５７号公報や特開平６−３４６１９６号公報があるが、いずれも防眩性はダル圧延等により付与し、耐食性はダル加工面の倒れ込みを焼鈍・酸洗で回避することや成分を規定し不動態皮膜で確保する方法であり、防眩性を向上するためにダル圧延前の素材の防眩性を積極的に向上させることはしていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するもので、屋根、壁等の外装用建材において、高耐銹性フェライト系ステンレス鋼板の防眩性を改善することを目的とするものである。
【０００６】
本発明者らは高耐銹性フェライト系ステンレス鋼板の防眩性を改善する方法について種々研究した結果、
重量％として、
Ｃ ≦０．０２％、Ｎ ≦０．０２％、
Ｃｒ：２１．５〜３１．０％、Ｍｏ：０．３〜４．０％、
Ｔｉ：０．１０〜０．３０％、Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、
Ｃｒ＋１．７Ｍｏ≧２４．０％
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板を光沢度ＧＳ４５が１００％以下でＧＳ４５／Ｌ * ≦１．３を満足するように、酸化性雰囲気で１０００〜１１００℃で焼鈍し、続いてソルト処理し、続いてＨＦ：７０〜１００ｇ／ｌ（リットル）、ＨＮＯ₃：１００〜１５０ｇ／ｌ、Ｆｅイオン：２５〜４０ｇ／ｌの硝弗酸の混合液中、５０〜６０℃で浸漬酸洗を施すことを特徴とする防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を見いだし、
さらに、上記の方法に加え、Ｒａ＝１．０〜１０．０μｍにダル仕上げされたロールで圧下率１〜３％の調質圧延をすることを特徴とする防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板の製造方法を見いだした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高Ｃｒ，Ｍｏフェライト系ステンレス鋼板の防眩性、耐銹性について研究した結果、以下の知見を得た。
防眩性および表面微細構造を種々研究した結果、まず防眩性向上には光沢度ＧＳ４５の低下が重要であり、さらに白っぽい色調（Ｌ* 大）が好まれることが分かった。さらに、微細構造との関係を見ると、表面に焼鈍・酸洗による高さ数十nm、径が１μｍ前後の微細な凹凸が形成される表面が防眩性向上に重要であることを明らかにし、その微細凹凸と光学的関係を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により解析した結果、図１に示すように、その可視光域３５０〜７５０nm波長規模の起伏が見られる表面が防眩性に優れ、図２に示すように、その可視光域３５０〜７５０nm波長成分のスペクトル密度ＰとＧＳ４５／Ｌ* に相関がある。つまり、鏡面反射率を示す光沢度ＧＳ４５と拡散反射率を示す明度Ｌ* の比が小さいほど、防眩性は良好であり、可視光波長域程度の起伏が多く、特に光沢度ＧＳ４５を１００％以下にするには、Ｌ* が７０〜７５程度であることから、ＧＳ４５／Ｌ* ≦１．３が必要であり、それを得るには、ｌｏｇ₁₀Ｐ≧２．１にすれば達成できることを究明した。
【０００８】
次に、防眩性表面の製造方法において、その基材として使用されるフェライト系ステンレス鋼板の合金成分を限定した理由について説明する。
ＣおよびＮは溶接部の耐粒界腐食性を劣化させる元素であり低い方が望ましいがＴｉおよびＮｂの添加により無害化し得る。しかしながら、Ｃ，Ｎ量の増加により、Ｔｉ，Ｎｂを高める必要があり、また、特にＣｒ，Ｍｏの高いフェライト系ステンレス鋼板では、Ｃ，Ｎは靭性を劣化させ、製造性を悪化させることから、Ｃ量は０．０２％以下、Ｎ量は０．０２％以下とした。
【０００９】
ＣｒおよびＭｏは、海塩粒子などに含まれる塩素イオンに対する耐孔食性を高めて耐銹性を向上させるのに有効な元素であり、これらの量を高めるほど耐銹性が向上する。図３に示すように、ＳＵＳ３１６以上の耐銹性を得るには、耐孔食指数ＰＩ（Ｃｒ＋１．７Ｍｏ）が２４以上必要である。Ｃｒ、Ｍｏ量はＣｒ：２１．５〜３１．０％、Ｍｏ：０．３〜４．０％においてＰＩ≧２４を満足する範囲とした。
【００１０】
ＴｉおよびＮｂは溶接熱影響部のクロム炭化物の生成による粒界腐食を防止するため添加するが、Ｔｉは不動態皮膜中への濃縮効果により耐銹性を高めること、更に非金属介在物がＮｂのみの場合にはＭｎＳ等の腐食の起点となりやすい介在物となるが、Ｔｉを０．１０％以上添加することによって化学的な安定なＴｉ系介在物となる反面、過剰の添加は製品表面に疵を生じ易くなることから、これらを総合してＴｉ量は０．１０〜０．３０％とした。Ｎｂは耐粒界腐食性を高めるとともに、適量添加により靭性を改善するため０．１５％以上添加するが、過度の添加はその効果が飽和すること、かつ高価となることから０．１５〜０．５０％とした。
【００１１】
次に、防眩性表面製造条件として、２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−０．２０Ｎｂ−０．１５Ｔｉ材の冷延板を用いて焼鈍時の焼鈍温度、ソルト処理後の酸液の濃度について検討した。同時に耐銹性についても検討を行った。
焼鈍温度については図４に示すように大気中１０００℃未満の焼鈍では生成されるスケール厚さが薄く、焼鈍、ソルト処理後、ＨＦ：８０ｇ／ｌ、ＨＮＯ₃：１３０ｇ／ｌ、Ｆｅイオン：３０ｇ／ｌ、５０℃、６０秒硝弗酸混合酸液中で酸洗しても冷延時の表面凹凸が残り、ｌｏｇ₁₀＜２．１であった。一方、１０００℃以上ではスケールの生成厚さの増加により、硝弗酸の混合酸液中で酸洗したものは表面に高さが３００nm程度、径が１μｍ程度の微小な凹凸が形成され、ｌｏｇ₁₀Ｐ≧２．１の防眩性に優れた表面が得られた。また、焼鈍温度を１１００℃以上にすると、その後の酸洗においてスケール直下に生成したＣｒ欠乏層が酸洗において溶削されず、耐食性を損なうため焼鈍温度の上限を１１００℃とした。
【００１２】
次に、酸洗材の防眩性を高めるため、光沢度を低下させるには、硝弗酸酸洗の酸洗液濃度に最適な範囲があること、酸洗濃度によりＣｒ欠乏層による耐食性に変化があることを見い出した。ｌｏｇ₁₀Ｐ≧２．１および改良型塩水噴霧試験による耐銹性が母材と同等以上になる範囲は図５に示すようにＨＦ：７０〜１００ｇ／ｌ、ＨＮＯ₃：１００〜１５０ｇ／ｌの範囲である。
【００１３】
酸洗液中のＦｅイオン濃度については、図６に示すように、Ｆｅイオン濃度の増加と共に、酸洗時の溶削量は低下し、Ｆｅイオン濃度４０ｇ／ｌを超えるとＣｒ欠乏層の溶削ができず、耐銹性が劣化することから、上限を４０ｇ／ｌとした。また、下限は、特に酸洗時間の長くなった場合、肌荒れにより表面品位を落とすことから２５ｇ／ｌとした。
【００１４】
酸洗温度は、図７に示すように、ＨＦ／ＨＮＯ₃＝７０／１００ｇ／ｌでは、５０℃未満では、ｌｏｇ₁₀Ｐ＜２．１であると共に酸洗時の溶削量不足から、耐銹性が劣ること、６０℃より高い温度では、返ってｌｏｇ₁₀Ｐが低くなってしまうことから、５０〜６０℃で酸洗することが好ましい。
【００１５】
焼鈍・酸洗後の調質圧延は、Ｒａ＝１．０〜１０．０μｍにダル仕上げされたロールで、圧下率１〜３％で調質圧延することにより、光沢度が低下されるが、圧下率を高めると、強度が高くなり、加工性が劣ることから、圧下率はダルの転写が可能な１〜２％が望ましい。
【００１６】
【実施例１】
本発明を実施例に基づいて説明する。
２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−０．２０Ｎｂ−０．１５Ｔｉ材の１．２mm厚の冷間圧延板を以下の条件で焼鈍・酸洗し、光沢、色調、肌荒れ、スケール残り等の表面品位と孔食電位、改良型塩水噴霧試験により耐食性、耐銹性について調査した。

【００１７】
表１は本発明の製造方法（No．１〜１０）と比較の製造方法と防眩性、表面品位、耐食性、耐銹性の評価結果を示したものである。
本発明の製造方法No．１〜１０は、ｌｏｇ₁₀Ｐ≧２．１、光沢度ＧＳ４５が１００％以下であり、色調もＬ* が７２〜７６、ａ，ｂは±１．０以内で肌荒れも無く耐食性、耐銹性も母材並であった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【実施例２】
前記実施例１の本発明の製造方法により製造した材料を、ショットブラスト処理によりＲａ＝１．０〜１０．０μｍにダル加工された圧延ロールで、圧下率１〜３％で圧延された材料の光沢度、色調を表２に示す。焼鈍酸洗後の光沢度ＧＳ４５が５０％前後の光沢の低い材料はダル圧延によりやや光沢度が上昇し、一方、焼鈍酸洗後の光沢度ＧＳ４５が６０〜１００のものは圧延により光沢度はやや低下する。また、色調はダル圧延前後で大きな変化はない。
【００２０】
【表２】

【００２１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、建材等の外装材において高耐銹性フェライト系ステンレス鋼板の耐銹性を損なうことなく、防眩性を向上させることが可能となり、工業的な利益は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェライト系ステンレス鋼板の表面凹凸分布と可視光域での凹凸分布を示す図。
【図２】可視光域３５０〜７５０nm波長成分のスペクトル密度ＰとＧＳ４５／Ｌ* の関係を示す図。
【図３】フェライト系ステンレス鋼の成分と耐食性の関係を示す図。
【図４】２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ鋼板の焼鈍温度と酸洗後の可視光域３５０〜７５０nm波長成分のスペクトル密度Ｐの関係を示す図。
【図５】２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ鋼板の硝弗酸酸洗後のｌｏｇ₁₀Ｐ≧２．１と母材と同等の耐銹性が得られる酸洗濃度範囲を示す図。
【図６】２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ鋼板の硝弗酸液中のＦｅイオン濃度と表面性状、耐銹性の関係を示す図。
【図７】２２．５Ｃｒ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ鋼板の硝弗酸液温度と可視光域３５０〜７５０nm波長成分のスペクトル密度Ｐの関係を示す図。

Claims

重量％として、
Ｃ ≦０．０２％、
Ｎ ≦０．０２％、
Ｃｒ：２１．５〜３１．０％、
Ｍｏ：０．３〜４．０％、
Ｔｉ：０．１０〜０．３０％、
Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、
Ｃｒ＋１．７Ｍｏ≧２４．０％
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板を光沢度ＧＳ４５が１００％以下でＧＳ４５／Ｌ * ≦１．３を満足するように、酸化性雰囲気で１０００〜１１００℃で焼鈍し、続いてソルト処理し、続いてＨＦ：７０〜１００ｇ／ｌ、ＨＮＯ₃：１００〜１５０ｇ／ｌ、Ｆｅイオン：２５〜４０ｇ／ｌの硝弗酸の混合液中、５０〜６０℃で浸漬酸洗を施すことを特徴とする防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
請求項１による製造方法に引続き、Ｒａ＝１．０〜１０．０μｍにダル仕上げされたロールで、圧下率１〜３％の調質圧延を行うことを特徴とする防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
重量％として、
Ｃ ≦０．０２％、
Ｎ ≦０．０２％、
Ｃｒ：２１．５〜３１．０％、
Ｍｏ：０．３〜４．０％、
Ｔｉ：０．１０〜０．３０％、
Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、
Ｃｒ＋１．７Ｍｏ≧２４．０％
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板を光沢度ＧＳ４５が１００％以下でＧＳ４５／Ｌ * ≦１．３を満足するように、酸化性雰囲気で１０００〜１１００℃で焼鈍し、続いてソルト処理し、続いてＨＦ：７０〜１００ｇ／ｌ、ＨＮＯ ₃ ：１００〜１５０ｇ／ｌ、Ｆｅイオン：２５〜４０ｇ／ｌの硝弗酸の混合液中、５０〜６０℃で浸漬酸洗を施すことを特徴とする防眩性に優れた高耐銹フェライト系ステンレス鋼板。