JP4129440B2 - 耐候性に優れた鋼材およびその製造方法 - Google Patents
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(表面処理層組成)
本発明鋼材の鉄系表面処理層の組成は、Cu、Ni、Tiの一種または二種以上を合計で1 〜30質量%含み、残部がFeおよび不純物からなるものとする。
また、上記鉄系表面処理層の厚みは5 μm 以上とする。鉄系表面処理層の厚みは5 μm 未満では、特に前記塩化物環境下での、迅速に耐食性に優れる緻密で安定な鉄錆となる、錆の形成促進効果や、それ自体の鋼材表面における耐食性向上効果が無い。本発明鋼材の鉄系表面処理層の厚みは、腐食環境や母材の耐食性、要求される耐食性、などに応じて決めれば良く、特に上限は無いが、不必要に厚くする必要はなく、200 μm 程度を上限とする。
本発明における鉄系表面処理層を形成するためには、鋼材の表面に、Cu、Ni、Tiの一種または二種以上を1 〜30質量%含む、平均粒径が1 〜100 μm の鉄粉=鉄系粉末を塗布した後、500 〜1100℃の温度で熱処理を施す。
本発明の適用鋼材としては、前記したような従来の耐候性鋼材も適用可能であるが、本発明の鉄系表面処理層のCu、Ni、Tiなどの合金元素を含むような耐候性鋼材を用いることが好ましい。
Cは、鋼の構造材用途としての390 〜630N/mm2級、乃至それ以上の要求強度を確保するための必須の元素であるが、0.15%を越えて含有量されると、鋼の溶接性や裸耐候性を劣化させる。したがって、C含有量は0.15%以下の、前記要求強度を確保できる量とする。
Siは溶鋼の脱酸や固溶強化のために必須の元素であり、また緻密な「安定錆層」の形成を促進し、裸耐候性などの耐食性を向上させる効果も有する。しかし、0.10%未満ではこれらの効果が不十分であり、逆に1.0 %を超えると、溶接性が低下する。したがって、Si含有量は0.10〜1.0 %の範囲とする。
Mnは、Cに替わり390 〜630N/mm2級、乃至それ以上のの強度確保のための必須の元素であるが、2.5 %を越えて含有量されると、MnS が鋼中に多量に生成して、裸耐候性などの耐食性劣化を招くおそれがある。したがって、Mn含有量は2.5 %以下の範囲とする。
Cu、Ni、Tiは、前記した鉄系表面処理層内のCu、Ni、Tiと同様に、あるいは、これらと共同して、鋼材使用中の表面腐食や熱処理などよる意図的な処理によって、鋼材の表面に濃化し、ここで鉄と合金化、あるいは鉄と共存(混在)した際に、特に前記塩化物環境下での、迅速に耐食性に優れる緻密で安定な鉄錆形成の一層の促進効果を有する。このため、好ましくは一種または二種以上を、選択的に含有させる。
P、Cr、Sは、本発明の鉄系表面処理層の、耐食性に優れる緻密で安定な鉄錆形成の促進効果を阻害する。また、Crは、溶解時にpHを下げる作用があり、腐食 (アノード) 先端部の溶液pHを下げ、腐食先端部での腐食を促進する作用がある。更に、Sは、腐食の起点となるFeS 、MnS が鋼中に多量に生成して、裸耐候性などの耐食性劣化を招くおそれがある。このため、P、Cr、Sは、上記上限値以下の極力少ない含有量とすることが好ましい。
表1に示す組成の各鋼板から切り出した試験片(6mmt×70mmw ×150mml)に、ショットブラスト加工を施し、供試材とした。
Claims (5)
- Cu、Ni、Tiの一種または二種以上を合計で1 〜30質量%含み、平均粒径が1 〜100 μm の鉄系粉末を鋼材の表面に塗布した後、500 〜1100℃の温度で熱処理を施して形成した表面処理層であって、Cu、Ni、Tiの一種または二種以上を合計で1 〜30質量%含み、残部がFeおよび不純物からなる表面処理層を、鋼材の表面に5 μm 以上の厚みで有することを特徴とする耐候性に優れた鋼材。
- 前記鋼材が、質量%にて、C:0.15%以下、Si:0.10〜1.0 %、Mn:2.5 %以下を含有し、更に、Cu:0.05〜3.0 %、Ni:0.05〜3.0 %、Ti:0.01〜1.0 %の一種または二種以上を含み、かつ、P:0.03%未満、Cr:0.05%未満、S:0.02%以下に規制し、残部Feおよび不可避的不純物からなるものである請求項1に記載の耐候性に優れた鋼材。
- 前記鋼材が、更に、質量%にて、Ca:0.0001〜0.005%、Al:0.05〜0.50%、Mg:0.0001〜0.005%、ミッシュメタル:0.0001〜0.005%、Mo:3.0%以下(但し0%の場合を含まず)、Nb:0.05%以下(但し0%の場合を含まず)、V:0.1%以下(但し0%の場合を含まず)、B:0.005%以下(但し0%の場合を含まず)、Zr:0.1%以下(但し0%の場合を含まず)の一種または二種以上を含む請求項2に記載の耐候性に優れた鋼材。
- 前記鋼材の表面に塗布する鉄系粉末がCu、NiおよびTiを含み、鋼材の表面処理層が、Cu、NiおよびTiを合計で11.2〜30質量%含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の耐候性に優れた鋼材。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の耐候性に優れた鋼材を製造する方法であって、鋼材の表面に、Cu、Ni、Tiの一種または二種以上を合計で1 〜30質量%含み、平均粒径が1 〜100 μm の鉄系粉末を塗布した後、500 〜1100℃の温度で熱処理を施すことを特徴とする耐候性に優れた鋼材の製造方法。
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