JP7404527B2 - 被覆鋼基材 - Google Patents
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Description
本発明は、鋼帯の溶融めっき処理において部品として使用される、ステンレス鋼の溶融金属腐食に対する保護を目的とした皮膜に関する。また、本発明は、その被覆ステンレス鋼の製造方法、及びその被覆ステンレス鋼を用いた溶融めっき方法に関する。
通常、鋼のルート生産では、鋼帯は溶融めっき、すなわち溶融亜鉛めっき又は溶融アルミニウムめっきによって堆積された金属皮膜で被覆される。この金属皮膜は、亜鉛、アルミニウム、ケイ素、マグネシウムの中から特に典型的に選択される元素を含む。これらの元素は、鋼帯が通る浴中で溶融される。そのために、いくつかの金属装置又は部品、例えば、スナウト、シンクロール、安定化ロール、パイプライン又はポンプエレメントは、溶融浴に直接接触している。
このような接触の間、溶融金属と浸漬した部品との間で反応が起こる。特に、Ｚｎ及び／又はＡｌは金属装置の鉄と共に金属間化合物を形成し、これが浸漬部品の脆化をもたらす。溶融金属により誘発されるこの腐食を制限するために、溶融金属と接触して使用される金属装置又は部品は、通常、ステンレス鋼で作られている。溶融金属腐食に対する耐性の向上にもかかわらず、溶融金属と接触するステンレス鋼は腐食され続け、変形、脆化及び破壊につながる。例えば、ステンレス鋼で作られたスナウトの下部は、数カ月間溶融浴に浸漬される可能性がある。この浸漬の間、溶融金属はスナウトを浸食し、これはより薄いスナウト壁厚をもたらし、高温条件と共に工具の亀裂を引き起こす。溶融金属による腐食のため、スナウトはしばしば点検、保守、交換をしなければならない。これらの定期点検、保守、交換はライン停止という犠牲を払って行われるため、溶融めっき鋼帯の製造に重大な損害を与える。
特許出願ＣＮ２０１１７２６８０号は、上フレーム及び下フレームを含む冷間圧延鋼帯亜鉛めっき浴用のスナウトを開示しており、上フレームは溶接されたステンレス鋼板で作られ、下フレームは酸化アルミニウムセラミックで作られる。
それにもかかわらず、２つの材料、すなわちステンレス鋼及び酸化アルミニウムセラミックで作られた２つの部品を含むこのスナウトを製造することは困難である。実際、酸化アルミニウムセラミックは鋳造され、スナウトの下部を形成する。酸化アルミニウムの融点は非常に高く、２０００℃付近である。このように、そのような部品を製造するためには新しい設備が必要であり、そのことはそのようなスナウトのコストに重大な影響を与える。
したがって、本発明の目的は、溶融金属腐食に対して十分に保護されたステンレス鋼基材を提供することであり、その結果、検査、保守及び交換が制限され、脆化、変形及び故障がさらに防止される。また、本発明の目的は、溶融亜鉛めっきライン及び溶融アルミニウムめっきラインにおいて現行の設備を取り替えることなく、このステンレス鋼基材を製造するための実施が容易な方法を提供することである。
この目的のために、本発明の第１の主題は、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含有する皮膜を含む被覆ステンレス鋼基材であって、該ステンレス鋼基材は重量パーセントで以下の組成、すなわち、
Ｃ≦１．２％、
Ｃｒ≧１１．０％、
Ｎｉ≧８．０％
及び純粋に任意の基準で、以下のような１種以上の元素
Ｎｂ≦６．０％、
Ｂ≦１．０％、
Ｔｉ≦３．０％、
Ｃｕ≦５．０％、
Ｃｏ≦３．０％、
Ｎ≦１．０％、
Ｖ≦３．０％、
Ｓｉ≦４．０％、
Ｍｎ≦５．０％、
Ｐ≦０．５％、
Ｓ≦０．５％、
Ｍｏ≦６．０％、
Ｃｅ≦１．０％
を含み、残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物からなる、被覆ステンレス鋼基材からなる。
Ｃ≦１．２％、
Ｃｒ≧１１．０％、
Ｎｉ≧８．０％
及び純粋に任意の基準で、以下のような１種以上の元素
Ｎｂ≦６．０％、
Ｂ≦１．０％、
Ｔｉ≦３．０％、
Ｃｕ≦５．０％、
Ｃｏ≦３．０％、
Ｎ≦１．０％、
Ｖ≦３．０％、
Ｓｉ≦４．０％、
Ｍｎ≦５．０％、
Ｐ≦０．５％、
Ｓ≦０．５％、
Ｍｏ≦６．０％、
Ｃｅ≦１．０％
を含み、残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物からなる、被覆ステンレス鋼基材からなる。
本発明による被覆ステンレス鋼基材はまた、個別に又は組み合わせて考えられる、以下に列挙される任意の特徴を有し得る。
－ ナノグラファイトの横方向サイズは１～６５μｍの間であり、
－ ナノグラファイトの幅サイズは２～１５μｍの間であり、
－ ナノグラファイトの厚さは１～１００ｎｍの間であり、
－ 皮膜中のナノグラファイトの濃度は５重量％～７０重量％の間であり、
－ 皮膜中のケイ酸ナトリウム濃度は３５重量％～７５重量％の間であり、
－ バインダーに対するナノグラファイトの重量比は０．０５～０．９の間であり、
－ 皮膜の厚さは１０～２５０μｍの間であり、
－ 皮膜はさらに粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物又はそれらの混合物を含む。
－ ナノグラファイトの横方向サイズは１～６５μｍの間であり、
－ ナノグラファイトの幅サイズは２～１５μｍの間であり、
－ ナノグラファイトの厚さは１～１００ｎｍの間であり、
－ 皮膜中のナノグラファイトの濃度は５重量％～７０重量％の間であり、
－ 皮膜中のケイ酸ナトリウム濃度は３５重量％～７５重量％の間であり、
－ バインダーに対するナノグラファイトの重量比は０．０５～０．９の間であり、
－ 皮膜の厚さは１０～２５０μｍの間であり、
－ 皮膜はさらに粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物又はそれらの混合物を含む。
本発明の第２の主題は、連続する以下のステップを含む被覆ステンレス鋼基材の製造方法からなる。
Ａ． 重量パーセントで、最大１．２％のＣ、少なくとも１１．０％のＣｒ及び少なくとも８．０％のＮｉを含み、組成の残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物であるステンレス鋼基材を提供するステップ、
Ｂ． ステンレス鋼基材の少なくとも一部へ、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む水性混合物を堆積させて、皮膜を形成するステップ、
Ｃ． 任意に、ステップＢ）で得られた皮膜を乾燥させるステップ。
Ａ． 重量パーセントで、最大１．２％のＣ、少なくとも１１．０％のＣｒ及び少なくとも８．０％のＮｉを含み、組成の残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物であるステンレス鋼基材を提供するステップ、
Ｂ． ステンレス鋼基材の少なくとも一部へ、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む水性混合物を堆積させて、皮膜を形成するステップ、
Ｃ． 任意に、ステップＢ）で得られた皮膜を乾燥させるステップ。
本発明による被覆ステンレス鋼基材の製造方法はまた、個別に又は組み合わせて考えられる、以下に列挙される任意の特徴を有し得る。
－ ステップＢ）において、皮膜の堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、又はブラシコーティングにより実施され、
－ ステップＢ）において、水性混合物は、４０～１１０ｇ／Ｌのナノグラファイト及び４０～８０ｇ／Ｌのバインダーを含み、
－ ステップＣ）において、乾燥を施す場合は、乾燥は５０～１５０℃の間の温度で実施され、
－ ステップＣ）において、乾燥を施す場合は、乾燥は５～６０分間実施される。
－ ステップＢ）において、皮膜の堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、又はブラシコーティングにより実施され、
－ ステップＢ）において、水性混合物は、４０～１１０ｇ／Ｌのナノグラファイト及び４０～８０ｇ／Ｌのバインダーを含み、
－ ステップＣ）において、乾燥を施す場合は、乾燥は５０～１５０℃の間の温度で実施され、
－ ステップＣ）において、乾燥を施す場合は、乾燥は５～６０分間実施される。
本発明の第３の主題は、少なくとも部分的に浴中に浸漬された設備の部分を含む溶融金属浴を通って鋼帯を移動させるステップを含む鋼帯を溶融めっきする方法からなり、該設備の部分の少なくとも一部は本発明による被覆ステンレス鋼基材で作られる。
本発明の第４の主題は、少なくとも部分的に浴中に浸漬された設備の部分を含む溶融金属浴を含む溶融めっき施設からなり、該設備の部分の少なくとも一部は、本発明による被覆ステンレス鋼基材で作られる。
溶融めっき施設の設備の部分は、スナウト、オーバーフロー、シンクロール、安定化ロール、ロール支持アーム、ロールフランジ、パイプライン及びポンプエレメントの中から任意に選択される。
本発明を例示するために、様々な実施形態及び非限定的な実施例の試験を、特に本発明によるナノグラファイトの通常の形状を例示する図１を参照して説明する。
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な記述から明らかになる。
以下の用語が定義される。
－ ナノグラファイトとは、グラフェンナノプレートレットから作られた炭素をベースとするナノ材料、すなわち、図１に示すプレートレット形状を有する数枚のグラフェンシートの積層体を指す。この図において、横方向のサイズはＸ軸を通るナノプレートレットの最も長い長さを意味し、厚さはＺ軸を通るナノプレートレットの高さを意味する。ナノプレートレットの幅は、Ｙ軸を通って図示される。
好ましくは、ナノグラファイトの横方向サイズは１～６５μｍの間、有利には２～１５μｍの間、より好ましくは２～１０μｍの間である。
好ましくは、ナノグラファイトの幅サイズは２～１５μｍの間である。
有利には、ナノグラファイトの厚さは１ｎｍ～１００ｎｍの間、より好ましくは１～５０ｎｍの間、より好ましくは１～１０ｎｍの間である。
グラファイトナノプレートレットはナノグラファイトの同義語である。
－ 基材とは、その上に何かを堆積させる表面を提供する材料を指す。この材料は、サイズ、寸法、形状の点で制限されない。それは特にストリップ、シート、小片、部分、要素、装置、設備の形態であり得る。それは平らでも任意の手段によって成形されていてもよい。
－ 「被覆される」とは、基材が少なくとも局所的に皮膜で被覆されていることを意味する。被覆は、例えば、溶融金属浴に浸漬される基材の領域に限定することができる。「被覆される」には、包括的に「その上に直接的に」（その間に配置される中間的な材料、要素又は空間を含まない）及び「その上に間接的に」（その間に配置される中間的な材料、要素又は空間）が含まれる。例えば、基材を被覆することは、中間的な材料／要素がその間になく、基材上に直接皮膜を施すこと、及び１つ以上の中間的な材料／要素がその間にあって、基材上に間接的に皮膜を施すことを含む。
－ 溶融めっき方法とは、皮膜が亜鉛をベースとする場合は溶融亜鉛めっき方法、皮膜がアルミニウムをベースとする場合は溶融アルミニウムめっき方法を指す。
いかなる理論にも拘束されるつもりはないが、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含むステンレス鋼の基材上の皮膜は、溶融金属の浸食に対するバリアのように作用し、Ｚｎ－Ｆｅ及び／又はＡｌ－Ｆｅ金属間化合物の生成を防止するようである。実際、本発明による皮膜は、そのグラファイト含有量のため、溶融金属浴の元素に関して濡れない。特に、ナノグラファイトは液体亜鉛及び／又はアルミニウムによって濡れないようである。このように、ナノグラファイトは非湿潤剤として作用し、ケイ酸ナトリウムはバインダー及びステンレス鋼表面への接着促進剤として作用する。ステンレス鋼表面への溶融金属元素の非接着は、耐食性の向上、基材の変形リスクの減少及び基材のより長い寿命につながる。また、ケイ酸ナトリウムを含む皮膜は、ステンレス鋼基材がさらに保護されるように、ステンレス鋼基材上に十分に接着する。それは、さらに、溶融金属の侵食及び変形にステンレス鋼基材をさらすであろう皮膜の亀裂及び皮膜の剥離のリスクを防止する。
本発明による皮膜のこれらの利点は、溶融めっきライン上で使用される全ての種類の溶融浴組成物において提供される。溶融金属浴組成は亜鉛をベースとしていてもよい。亜鉛をベースとする浴及び皮膜の例は、０．２％のＡｌ及び０．０２％のＦｅを含む亜鉛（ＨＤＧ皮膜）、５重量％のアルミニウムを含む亜鉛合金（Ｇａｌｆａｎ（Ｒ）皮膜）、５５重量％のアルミニウム、約１．５重量％のケイ素を含み、残余が亜鉛及び加工による不可避の不純物からなる亜鉛合金（Ａｌｕｚｉｎｃ（Ｒ）皮膜、Ｇａｌｖａｌｕｍｅ（Ｒ）皮膜）、０．５～２０％のアルミニウム、０．５～１０％のマグネシウムを含み、残余が亜鉛及び加工による不可避の不純物からなる亜鉛合金、アルミニウム、マグネシウム及びケイ素を含み、残余が亜鉛及び加工による不可避の不純物からなる亜鉛合金である。
溶融金属浴組成はアルミニウムをベースとしていてもよい。アルミニウムをベースとする浴及び皮膜の例は、８～１１重量％のケイ素及び２～４重量％の鉄を含み、残余がアルミニウム及び加工による不可避の不純物からなるアルミニウム合金（Ａｌｕｓｉ（Ｒ）皮膜）、アルミニウム（Ａｌｕｐｕｒ（Ｒ）皮膜）、亜鉛、マグネシウム及びケイ素を含み、残余がアルミニウム及び加工による不可避の不純物からなるアルミニウム合金である。
ステンレス鋼基材はオーステナイトステンレス鋼である。したがって、それは、少なくとも１．２重量％のＣ、少なくとも１１．０重量％のＣｒ及び少なくとも８．０重量％のＮｉを含む。
好ましくは、Ｃの量は０．５重量％以下であり、有利には０．３重量％以下である。
好ましくは、Ｃｒの量は３０重量％以下であり、より好ましくは２５重量％以下である。
好ましくは、Ｎｉの量は３０重量％以下であり、より好ましくは２５重量％以下である。
任意に、Ｎｂの量は３．０重量％以下であり、より好ましくは２．０重量％以下である。
任意に、Ｂの量は０．３重量％以下である。
任意に、Ｔｉの量は１．０重量％以下である。
任意に、Ｃｕの量は３．０重量％以下であり、より好ましくは１．０重量％以下である。
任意に、Ｃｏの量は１．０重量％以下である。
任意に、Ｎの量は０．５重量％以下である。
任意に、Ｖの量は１．０重量％以下である。
任意に、Ｓｉの量は０．５～２．５重量％の間である。
任意に、Ｍｎの量は３．０重量％以下であり、より好ましくは２．５重量％以下である。
任意に、Ｐの量は０．１重量％以下である。
任意に、Ｓの量は０．１重量％以下である。
任意に、Ｍｏの量は０．５～２．５重量％の間である。
任意に、Ｃｅの量は０．１重量％以下である。
精錬により生じる不可避の不純物として考えられるのは、主に上記の量のＰ、Ｓ及びＮである。
ステンレス鋼基材の例は、３１６及び２５３ＭＡである。
ステンレス鋼基材は、特に、少なくとも部分的に溶融金属浴に浸漬される任意の部分又は部品であってもよい。好ましくは、ステンレス鋼基材は、スナウト、オーバーフロー、シンクロール、安定化ロール、ロール支持アーム、ロールフランジ、パイプライン又はポンプエレメント又はこれらの要素の一部である。
ステンレス鋼基材は、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む皮膜で少なくとも部分的に被覆される。
皮膜中のナノグラファイトの濃度は、好ましくは乾燥皮膜の１重量％～７０重量％の間、より好ましくは５～７０重量％の間、さらにより好ましくは１０～６５重量％の間である。このような濃度は、皮膜上の溶融金属元素の非接着性と、基材への皮膜の接着性との間の良好なバランスを提供する。
好ましくは、ナノグラファイトは９５重量％を超え、有利には９９％を超えるＣを含む。
バインダーはケイ酸ナトリウムである。換言すれば、バインダーはケイ酸ナトリウムから得られる。このケイ酸ナトリウムは乾燥段階中に反応して硬いシロキサン鎖を形成する。このシロキサン鎖は、ステンレス鋼基材の表面に存在する水酸基に付着すると考えられる。また、基材上に塗布された水性混合物中に溶解したケイ酸ナトリウムは、基材表面から全ての隙間に浸透し、乾燥後、強靭でガラス質になり、このため皮膜を基材に固着させると考えられる。
ケイ酸ナトリウムとは、Ｎａ２ｘＳｉｙＯ２ｙ＋ｘ又は（Ｎａ２Ｏ）ｘ・（ＳｉＯ２）ｙ）という式をもつあらゆる化合物を指す。それは特にメタケイ酸ナトリウムＮａ２ＳｉＯ３、オルトケイ酸ナトリウムＮａ４ＳｉＯ４、ピロケイ酸ナトリウムＮａ６Ｓｉ２Ｏ７、Ｎａ２Ｓｉ３Ｏ７であり得る。
皮膜中のケイ酸ナトリウムの濃度は、好ましくは乾燥皮膜の３５重量％～９５重量％の間、より好ましくは３５重量％～７５重量％の間である。このような濃度は、皮膜上の溶融金属元素の非接着性と、基材への皮膜の接着性との間の良好なバランスを提供する。
本発明の１つの変形例によると、皮膜はさらに、特にその熱安定性及び／又はその摩耗抵抗を改善するために添加剤を含む。このような添加剤は、粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物及びそれらの混合物から選択することができる。粘土の例としては、グリーンモンモリロナイト粘土及びホワイトカオリン粘土がある。炭化物の例は炭化珪素及び炭化タングステンである。
添加剤を加える場合、乾燥皮膜中のそれらの濃度は４０重量％まで可能であり、好ましくは１０～４０重量％の間、より好ましくは１５～３５重量％の間に含まれる。グリーンモンモリロナイトを添加する場合、グラフェン重量含量とグリーンモンモリロナイト重量含量との間の比は、０．２～０．８の間に含まれることが好ましい。
本発明の１つの変形例によれば、皮膜は、ナノグラファイト、ケイ酸ナトリウムをベースとするバインダー、粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物及びそれらの混合物の中で選択される任意の添加剤からなる。
好ましくは、皮膜の乾燥厚さは１０～２５０μｍの間である。より好ましくは、皮膜の乾燥厚さは１１０～１５０μｍの間である。例えば、皮膜の厚さは１０～１００μｍの間又は１００～２５０μｍの間である。
好ましくは、皮膜は、界面活性剤、アルコール、ケイ酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、フッ化アルミニウム、硫酸銅、塩化リチウム及び硫酸マグネシウムから選択される少なくとも１つの要素を含まない。
本発明はまた、連続する以下のステップを含む、本発明による被覆ステンレス鋼基材の製造方法に関する。
Ａ． 本発明によるステンレス鋼基材を提供するステップ、
Ｂ． ステンレス鋼基材の少なくとも一部へナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む水性混合物を堆積させて、本発明による皮膜を形成するステップ、
Ｃ． 任意に、ステップＢ）で得られた被覆ステンレス鋼基材を乾燥させるステップ。
Ａ． 本発明によるステンレス鋼基材を提供するステップ、
Ｂ． ステンレス鋼基材の少なくとも一部へナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む水性混合物を堆積させて、本発明による皮膜を形成するステップ、
Ｃ． 任意に、ステップＢ）で得られた被覆ステンレス鋼基材を乾燥させるステップ。
ステップＡ）では、ステンレス鋼基材は、任意のサイズ、寸法及び形状で提供することができる。それは特にストリップ、シート、部分、部品、要素、装置、設備の形態であり得る。それは平でも、任意の手段で成形されていてもよい。
好ましくは、ステップＢ）において、皮膜の堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、又はブラシコーティングによって実施される。
有利には、ステップＢ）において、水性混合物は、４０～１１０ｇ／Ｌのナノグラファイトを含む。より好ましくは、水性混合物は、４０～６０ｇ／Ｌのナノグラファイトを含む。
有利には、ステップＢ）において、水性混合物は、４０～８０ｇ／Ｌのバインダーを含む。好ましくは、水性混合物は、５０～７０ｇ／Ｌのバインダーを含む。
ケイ酸ナトリウムは水溶液の形態で水性混合物に加えることができる。ケイ酸ナトリウムは、一般式（Ｎａ２Ｏ）ｘ（ＳｉＯ２）ｙ・ｚＨ２Ｏ、例えば、Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏ又はＮａ２Ｓｉ３Ｏ７・３Ｈ２Ｏという水和形態であることができる。
有利には、ステップＢ）において、バインダーに対するナノグラファイトの重量比は０．０５～０．９の間、好ましくは０．１～０．５の間である。
本発明の１つの変形例によれば、ステップＢ）の水性混合物はさらに添加剤、特に皮膜の熱安定性及び／又は磨耗抵抗を改善するための添加剤を含む。このような添加剤は、粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物及びそれらの混合物から選択することができる。粘土の例としては、グリーンモンモリロナイト粘土及びホワイトカオリン粘土である。炭化物の例は、炭化ケイ素及び炭化タングステンである。粘土はさらに、その塗布をさらに容易にするために、水性混合物の粘度を適応させるのに役立つ。この点で、グリーンモンモリロナイトを添加する場合、グラフェン重量含量とグリーンモンモリロナイト重量含量の間の比は、０．２～０．８の間に含まれることが好ましい。
好ましい実施形態において、皮膜は乾燥される、すなわち、ステップＣ）において、空気中の自然乾燥とは対照的に積極的に乾燥される。乾燥ステップは、水の除去がより良好に制御されるため、皮膜の接着の改善を可能にすると考えられる。好ましい実施形態では、ステップＣ）において、乾燥は、５０～１５０℃の間、好ましくは８０～１２０℃の間の温度で実施される。乾燥は強制空気で実施することができる。
有利には、ステップＣ）において、乾燥を施す場合、５～６０分間、例えば、１５～４５分間の間乾燥を行う。
別の実施形態では、乾燥ステップは実施されない。皮膜は空気中で乾燥させる。
本発明はまた、スナウト、オーバーフロー、シンクロール、安定化ロール、ロール支持アーム、パイプライン又はポンプエレメントの製造のための本発明による被覆ステンレス鋼の使用に関する。
本発明はまた、少なくとも部分的に浴中に浸漬された設備の部分を含む溶融金属浴を通って鋼帯を移動させるステップを含む鋼帯を熱溶融めっきする方法であって、該設備の部分の少なくとも一部が本発明による被覆ステンレス鋼基材で作られる方法に関する。
本発明はまた、少なくとも部分的に浴中に浸漬された装置片を含む溶融金属浴を含み、装置片の少なくとも一部が本発明によるコーティングされたステンレス鋼基材で作られる熱浸漬コーティング施設に関する。
本発明は、以後、情報のためにのみ実施された試験に基づいて説明される。それらは限定的ではない。
実施例では、重量％で以下の組成を有する鋼基材を用いた。
鋼１は３１６ステンレス鋼に対応し、鋼２は２５３ＭＡ（Ｒ）ステンレス鋼に対応する。
［実施例１：皮膜接着試験］
試験例１及び２については、横方向サイズが２～１０μｍの間、幅が２～１５μｍの間、厚さが１～１００ｎｍの間の５０ｇ／Ｌのナノグラファイト及びバインダーとして２５．６～２７．６重量％のＳｉＯ２及び７．５～８．５重量％のＮａ２Ｏを含む水溶液の形態の６０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを含む水性混合物をブラッシングすることにより、ステンレス鋼１及び２を被覆した。その後、７５℃で６０分間、熱気を含む炉内で皮膜を乾燥させた。皮膜は厚さ１３０μｍで、４５重量％のナノグラファイト及び５５重量％のバインダーを含んでいた。
試験例１及び２については、横方向サイズが２～１０μｍの間、幅が２～１５μｍの間、厚さが１～１００ｎｍの間の５０ｇ／Ｌのナノグラファイト及びバインダーとして２５．６～２７．６重量％のＳｉＯ２及び７．５～８．５重量％のＮａ２Ｏを含む水溶液の形態の６０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを含む水性混合物をブラッシングすることにより、ステンレス鋼１及び２を被覆した。その後、７５℃で６０分間、熱気を含む炉内で皮膜を乾燥させた。皮膜は厚さ１３０μｍで、４５重量％のナノグラファイト及び５５重量％のバインダーを含んでいた。
試験例３及び４については、横方向サイズが２～１０μｍの間、幅が２～１５μｍの間、厚さが１～１００ｎｍの間の５０ｇ／Ｌのナノグラファイト、１００ｇ／Ｌのグリーンモンモリロナイト粘土及びバインダーとして２５．６～２７．６重量％のＳｉＯ２及び７．５～８．５重量％のＮａ２Ｏを含む水溶液の形態の６０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを含む水性混合物をブラッシングすることにより、ステンレス鋼１及び２を被覆した。その後、７５℃で６０分間、熱気を含む炉内で皮膜を乾燥させた。皮膜は厚さ１３０μｍで、１１重量％のナノグラファイト、６９重量％のバインダー及び２０重量％のグリーンモンモリロナイト粘土を含んでいた。
試験例５及び６については、横方向サイズが２～１０μｍの間、幅が２～１５μｍの間、厚さが１～１００ｎｍの間の９０ｇ／Ｌのナノグラファイト及びバインダーとして２５．６～２７．６重量％のＳｉＯ２及び７．５～８．５重量％のＮａ２Ｏを含む水溶液の形態の６０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを含む水性混合物をブラッシングすることにより、ステンレス鋼１及び２を被覆した。その後、７５℃で６０分間、熱気を含む炉内で皮膜を乾燥させた。皮膜は１３０μｍの厚さで、６０重量％のナノグラファイト、４０重量％のバインダーを含んでいた。
試験例７及び８については、横方向サイズが５～３０μｍの間、幅が５～３０μｍの間、厚さが１～１０ｎｍの間の５０ｇ／Ｌの還元された酸化グラフェン及びバインダーとして２５．６～２７．６重量％のＳｉＯ２及び７．５～８．５重量％のＮａ２Ｏを含む水溶液の形態の６０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを含む水性混合物をブラッシングすることにより、ステンレス鋼１及び２を被覆した。その後、７５℃で６０分間、熱気を含む炉内で皮膜を乾燥させた。皮膜は１３０μｍの厚さで、４５重量％の還元された酸化グラフェン及び５５重量％のバインダーを含んでいた。
皮膜の接着性を評価するため、試験例に粘着テープを貼付した後、取り除いた。皮膜の接着性は、試験例についての目視検査により評価した。０は全ての皮膜がステンレス鋼上に残っていることを意味し、１は皮膜の一部が除去されたことを意味し、２はほとんど全ての皮膜が除去されたことを意味する。
その結果は次の表１のとおりである。
本発明による試験例は、皮膜の優れた接着性を示す。
［実施例２：浴浸漬］
試験例１～６を、０．２％のＡｌ及び０．０２％のＦｅを含む亜鉛をベースとする浴に２週間浸漬した。２週間後、非接着性の亜鉛薄膜が試験例上に存在した。亜鉛の膜は試験例から容易に剥離できた。本発明の皮膜は、全ての試験例上に依然として存在していた。亜鉛の浸食は出現しなかった。
試験例１～６を、０．２％のＡｌ及び０．０２％のＦｅを含む亜鉛をベースとする浴に２週間浸漬した。２週間後、非接着性の亜鉛薄膜が試験例上に存在した。亜鉛の膜は試験例から容易に剥離できた。本発明の皮膜は、全ての試験例上に依然として存在していた。亜鉛の浸食は出現しなかった。
本発明の試験例は、亜鉛の浸食から十分に保護された。
試験例７及び８も、１０％のＳｉ及び２．５％のＦｅを含むアルミニウムをベースとする浴に８日間浸漬した。８日後、非接着性金属薄膜が試験例上に存在した。金属膜は試験例から容易に剥離できた。本発明の皮膜は、両試験例上に依然として存在していた。アルミニウムの浸食は出現しなかった。
本発明の試験例は、アルミニウムの浸食から十分に保護された。
Claims (15)
- ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含有する皮膜を含む被覆ステンレス鋼基材であって、該ステンレス鋼基材は重量パーセントで以下の組成、すなわち、
Ｃ≦１．２％、
Ｃｒ≧１１．０％、
Ｎｉ≧８．０％
及び重量パーセントで、以下の任意の１種以上の元素
Ｎｂ≦６．０％、
Ｂ≦１．０％、
Ｔｉ≦３．０％、
Ｃｕ≦５．０％、
Ｃｏ≦３．０％、
Ｎ≦１．０％、
Ｖ≦３．０％、
Ｓｉ≦４．０％、
Ｍｎ≦５．０％、
Ｐ≦０．５％、
Ｓ≦０．５％、
Ｍｏ≦６．０％、
Ｃｅ≦１．０％
を含み、残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物からなる、被覆ステンレス鋼基材。 - 前記ナノグラファイトはナノプレートレットの形状を有し、当該ナノグラファイトの横方向のサイズは当該ナノプレートレットの最も長い長さであり、かつ、１～６５μｍの間である、請求項１に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記ナノグラファイトはナノプレートレットの形状を有し、当該ナノグラファイトの幅サイズは、当該ナノプレートレットの最も長い長さである横方向と直行する方向のサイズであり、かつ、２～１５μｍの間である、請求項１又は２に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記ナノグラファイトはナノプレートレットの形状を有し、当該ナノグラファイトの厚さは、当該ナノプレートレットの高さであり、かつ、１～１００ｎｍの間である、請求項１～３のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記皮膜中のナノグラファイトの濃度が５重量％～７０重量％の間である、請求項１～４のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記皮膜中のケイ酸ナトリウムの濃度が３５重量％～７５重量％の間である、請求項１～５のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記バインダーに対するナノグラファイトの重量比が０．０５～０．９の間である、請求項１～６のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記皮膜の厚さが１０～２５０μｍの間である、請求項１～７のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 前記皮膜が、粘土、シリカ、石英、カオリン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、チタン酸アルミニウム、炭化物又はそれらの混合物をさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材。
- 被覆ステンレス鋼基材の製造方法であって、連続する以下のステップ
Ａ． 重量パーセントで以下の組成、すなわち、
Ｃ≦１．２％、
Ｃｒ≧１１．０％、
Ｎｉ≧８．０％
及び重量パーセントで、以下の任意の１種以上の元素
Ｎｂ≦６．０％、
Ｂ≦１．０％、
Ｔｉ≦３．０％、
Ｃｕ≦５．０％、
Ｃｏ≦３．０％、
Ｎ≦１．０％、
Ｖ≦３．０％、
Ｓｉ≦４．０％、
Ｍｎ≦５．０％、
Ｐ≦０．５％、
Ｓ≦０．５％、
Ｍｏ≦６．０％、
Ｃｅ≦１．０％
を含み、組成の残余は鉄及び精錬から生じる不可避の不純物であるステンレス鋼基材を提供するステップ、
Ｂ． ステンレス鋼基材の少なくとも一部へ、ナノグラファイト及びケイ酸ナトリウムであるバインダーを含む水性混合物を堆積させて、皮膜を形成するステップ、
Ｃ． 任意に、ステップＢ）で得られた皮膜を乾燥させるステップ
を含む、方法。 - ステップＢ）において、前記水性混合物は、４０～１１０ｇ／Ｌのナノグラファイト及び４０～８０ｇ／Ｌのバインダーを含む、請求項１０に記載の方法。
- ステップＣ）において、乾燥を施す場合、乾燥は５０～１５０℃の間の温度で行われる、請求項１０又は１１に記載の方法。
- 鋼帯を溶融めっきする方法であって、浴中に少なくとも部分的に浸漬した設備の部分を含む溶融金属浴を通って鋼帯を移動させるステップを含み、前記設備の部分の少なくとも一部が請求項１～９のいずれか一項に記載の被覆ステンレス鋼基材で作られる、方法。
- 浴中に少なくとも部分的に浸漬した設備の部分を含む溶融金属浴を備えた溶融めっき施設において、前記設備の部分の少なくとも一部が請求項１～９のいずれか一項に記載の被覆ステンレス基材で作られる、施設。
- 前記設備の部分は、スナウト、オーバーフロー、シンクロール、安定化ロール、ロール支持アーム、ロールフランジ、パイプライン、及びポンプエレメントの中から選択される、請求項１４に記載の溶融めっき施設。
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