JP5989297B2 - ニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
Crを18〜30%、
Ti及びCuをそれらの合計量で0.1〜1.0%、
Moを3%以下、並びに
Nを0.9〜1.5%含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
ICP発光分析によってNb及びAlが検出されず、
Niを非含有であるニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法であって、
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti及びCuをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、ICP発光分析によってNb及びAlが検出されず、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、一旦真空に吸引してO2及びH2Oを除去した加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むによって得られたものである、ニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法を提供するものである。
また本発明は、化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti、Nb及びAlをそれらの合計量で0.1〜1.0%、
Moを3%以下、並びに
Nを0.9〜1.5%含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
ICP発光分析によってCuが検出されず、
Niを非含有であるニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法であって、
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti、Nb及びAlをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、ICP発光分析によってCuが検出されず、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、一旦真空に吸引してO2及びH2Oを除去した加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むによって得られたものである、ニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法を提供するものである。
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti及びCuをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法を提供するものである。
また本発明は、前記のステンレス鋼の好適な製造方法として、
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti、Nb及びAlをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法を提供するものである。
(a)Crを18〜30%、好ましくは20〜24%
(b)Ti、Nb、Al及びCuからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(以下、これらの元素を「添加元素」とも言う。)をそれらの合計量で0.1〜1%、好ましくは0.2〜0.5%
(c)Nを0.5〜1.5%、好ましくは0.9〜1.2%
(a’)Crを18〜30%、好ましくは20〜24%
(b’)Ti、Nb、Al及びCuからなる群より選ばれる少なくとも1種の添加元素をそれらの合計量で0.1〜1%、好ましくは0.2〜0.5%
フェライト鋼Aとして、表1に示す組成の薄板を用いた。薄板の厚みは0.8mm、サイズは50mm×50mmであった。このフェライト鋼はSUS444相当材として市販されているものである。真空加熱装置内にこのフェライト鋼を載置した。この加熱装置は、チャンバー内に複数本の水冷式冷却管からなる熱交換器が備えられたものであった。
フェライトステンレス鋼Bとして、表2に示す組成の薄板を用いた。薄板の厚みは0.8mm、サイズは50mm×50mmであった。このフェライト鋼はSUS445J2相当材として市販されているものである。これ以外は実施例1と同様にしてオーステナイト鋼Bを得た。
各実施例で得られたオーステナイト鋼の耐食性を評価する目的で、JIS G0577「ステンレス鋼の孔電位測定方法」に準拠した孔食電位の測定を行った。試料は測定前に耐水研磨紙#600で研磨を行った後、アセトン洗浄、硝酸による不動態化処理を行った。測定前に1cm2の電極面を確保し、それ以外をエポキシ樹脂によってコートした。乾燥後試験面を再度#600の耐水研磨紙で研磨し、試料を電解槽内にセットした。試験溶液として5.5%塩化ナトリウム水溶液を用いた。電位掃引速度は20mV/minに設定した。測定は80℃で行った。その結果を図2に示す。同図には、比較品としてのSUS316の測定結果も併せて記載されている。
各実施例で得られたオーステナイト鋼の耐食性を評価する目的で、JIS G0587に準拠した塩化第二鉄腐食試験も行った。
各実施例で得られたオーステナイト鋼を、幅20mm、長さ30mmの板状試験片に加工した。試験片を塩化第二鉄水溶液に24時間浸漬し、浸漬前後の質量変化を測定した。塩化第二鉄水溶液は、0.05mol/lのHCl水溶液に、FeCl3・6H2Oを溶解することによって調製した。Feの濃度は6%に設定した。試験は35℃、50℃及び80℃で行った。その結果を図3に示す。同図には、比較品としてのSUS304、SUS316及びSUS430の測定結果も併せて記載されている。比較品の測定は35℃及び50℃のみで行った(ただしSUS316を除く)。
各実施例で得られたオーステナイト鋼の電気伝導性を評価する目的で、JIS K7194に準拠した4探針法の体積抵抗率を測定した。その結果を以下の表3に示す。同表には、比較品としてのSUS304及びSUS430の測定結果も併せて記載されている。測定は、80mm×80mm×0.8mmの薄板における各隅部及び中心部の合計5カ所で行った。それらの平均値を算出し、体積抵抗率の値とした。
本発明のオーステナイト鋼を燃料電池のセパレータとして用いた場合の性能を評価した。燃料電池として、英和株式会社の「標準セル発電キット(PEFC用)」を用いた。そのセパレータとして、実施例2で原料として用いたフェライトB鋼の薄板(厚さ0.8mm)の一面に、窒素吸収処理前に、深さ0.5mm、幅0.5mm、長さ46mmの溝が一方向に52本並ぶように切削加工し、その後、実施例2と同様の条件で窒素吸収処理を施したものを用いた。このオーステナイト鋼は、実施例1と同様の手法によってオーステナイト相を有することが確認された。また、その化学組成は、実施例2のオーステナイト鋼Bと同じであった。燃料電池のアノードには水素、カソードには空気を流通させた。供給量は、水素については300ml/min(nor)、空気については900ml/min(nor)とした。運転温度は80℃であった。この燃料電池を運転して、電圧と電流密度との関係を測定した。その結果を図4に示す。同図には、比較品として実施例2で用いたフェライト鋼B及びフェライト鋼Bに厚さ3μmの金めっきを施したものを用いた場合の結果も併せて記載されている。
Claims (2)
- 化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti及びCuをそれらの合計量で0.1〜1.0%、
Moを3%以下、並びに
Nを0.9〜1.5%含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
ICP発光分析によってNb及びAlが検出されず、
Niを非含有であるニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法であって、
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti及びCuをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、ICP発光分析によってNb及びAlが検出されず、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、一旦真空に吸引してO2及びH2Oを除去した加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法。 - 化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti、Nb及びAlをそれらの合計量で0.1〜1.0%、
Moを3%以下、並びに
Nを0.9〜1.5%含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
ICP発光分析によってCuが検出されず、
Niを非含有であるニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法であって、
化学成分組成(単位:質量%)として、
Crを18〜30%、
Ti、Nb及びAlをそれらの合計量で0.1〜1.0%、並びに
Moを3%以下含み、
残部がFe及び不可避不純物からなり、ICP発光分析によってCuが検出されず、Niを非含有であるフェライトステンレス鋼を、一旦真空に吸引してO2及びH2Oを除去した加熱炉内において、1100〜1250℃の窒素ガス雰囲気中で加熱し、該フェライトステンレス鋼に窒素を吸収させた後、窒素が吸収された該材料を急冷して該フェライトステンレス鋼の一部又は全体をオーステナイト化する工程を含むニッケルフリーオーステナイトステンレス鋼の製造方法。
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