JPH0119471B2 - - Google Patents

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JPH0119471B2
JPH0119471B2 JP59159055A JP15905584A JPH0119471B2 JP H0119471 B2 JPH0119471 B2 JP H0119471B2 JP 59159055 A JP59159055 A JP 59159055A JP 15905584 A JP15905584 A JP 15905584A JP H0119471 B2 JPH0119471 B2 JP H0119471B2
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Japan
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stainless steel
nitric acid
oxide film
heating
corrosion resistance
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JP59159055A
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JPS6137974A (ja
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Katsuhiko Horioka
Juichi Ishiguro
Rikio Nemoto
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Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80After-treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、ステンレス鋼の着色処理方法に関
し、特に本発明はステンレス鋼の表面に着色され
た酸化皮膜の耐蝕性を向上させるステンレス鋼の
着色処理方法に関するものである。 (従来の技術) 着色ステンレス鋼は建材、浴槽エプロン、屋根
材、装飾材などに広く使用されており、このよう
な着色ステンレス鋼を製造する方法、すなわちス
テンレス鋼の着色処理方法が種々知られている
が、これらの方法の多くは英国特許第275761号に
示された技術に基いており、クロム酸と硫酸とを
混合してなる強酸化性水溶液にステンレス鋼を浸
漬して該鋼の表面に酸化皮膜を形成させる方法で
ある。この方法によるステンレス鋼の表面の色は
酸化皮膜の厚さとステンレス鋼基地との間におけ
る光の干渉により生ずる色である。しかしなが
ら、この方法は危険な溶液を用いる点および着色
処理に要するコストが高いという点において欠点
がある。 ところで、例えば特開昭58−181873号によりス
テンレス鋼を大気中で加熱するとステンレス鋼の
表面が着色されることは知られている。ステンレ
ス鋼を大気中で加熱すると、ステンレス鋼を構成
する金属原子がイオン化されて電子を放出する。
これらイオン化した金属原子は表面に拡散し、電
子と結合した大気中の酸素と金属イオンとが結合
して酸化皮膜が形成される。この皮膜の色は溶液
中で形成される酸化皮膜の色と同じく、干渉色の
いわゆるテンパーカラーである。大気中で加熱す
る方法によれば、加熱温度とステンレス鋼の表面
仕上げ状態によつて色調が敏感に変化する。しか
しそれぞれのステンレス鋼の表面状態と加熱条件
との関係を把握した上で処理すれば、危険な溶液
を使用することなしに着色することのできる安価
な方法である。このように加熱によつて得られた
酸化皮膜はステンレス鋼がもともと有する緻密な
不働態皮膜とは異なり、一般に多孔性であり、耐
蝕性に乏しいという欠点があるので、加熱による
ステンレス鋼の着色処理は広く実用に供されては
いなかつた。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記従来知られたステンレス鋼の着
色処理方法の有する問題点および欠点を除去、改
善することのできるステンレス鋼の着色処理方法
を提供することを目的とするものであり、特許請
求の範囲記載の方法を提供することによつて前記
目的を達成することができる。すなわち本発明
は、ステンレス鋼を大気中で加熱して、該鋼の表
面に酸化皮膜を形成させる工程と、前記工程で処
理されたステンレス鋼を硝酸水溶液中に浸漬する
工程とからなるステンレス鋼の着色処理方法に関
する。 (問題点を解決するための手段) 次に本発明を詳細に説明する。 本発明によれば、対象とするステンレス鋼はオ
ーステナイト系、フエライト系、マルテンサイト
系などいずれのステンレス鋼でもよく、なかでも
オーステナイト系ステンレス鋼に本発明方法を適
用すると安定した色調が得られる。また上記諸ス
テンレス鋼より製作した帯、板、パイプ、鱗片状
粒およびその他の加工物に本発明方法を適用する
ことができる。 ステンレス製品に本発明方法を適用するに当つ
て、処理されるステンレス鋼自体の光沢が色調に
反映するので、特に鮮やかな色調が望まれるとき
には鏡面研磨、バフ研磨、ヘアーライン仕上げ
(この仕上げはHL仕上げとも呼ばれている)、光
輝焼鈍仕上げを用いることが好適である。 本発明によれば、大気中で加熱する温度は400
〜800℃にすることにより鋼の表面に酸化皮膜を
形成させて着色させることができる。この場合、
他の条件が同一であれば、加熱温度が高くなるに
伴い表面に形成される酸化皮膜は厚くなり、干渉
色の各種の色調が得られる。すなわち400〜450℃
の領域の加熱では金色が、500〜600℃の領域の加
熱では金色と赤色の混合色が、800℃では青色が
それぞれ出現する。なお、加熱温度が400℃より
低いと酸化皮膜の成長速度が遅いため、着色する
に至るまでの厚さの酸化皮膜が形成されないか、
または形成されるにしても長時間が必要であるの
で、連続処理を行うには不適当である。一方、
800℃より高い温度に加熱すると酸化皮膜の密着
力が劣り、安定した色調が得られない。従つて本
発明によれば加熱温度は400〜800℃の範囲内にす
ることが好適である。 ところで、金色、金色と赤色の混合色、および
青色を得るための加熱条件は温度の他にステンレ
ス鋼が所望の色調となる温度に到達する時間(昇
温時間)と前記温度に保持する時間(保持時間)
を考慮しなければならない。昇温時間と保持時間
が色調変化に及ぼす影響を検討した結果、所望温
度に至るまで毎秒1〜30℃で昇温し、前記温度に
10分間以内保持すればいずれの色調においても色
差のないことすなわち色調に再現性のあることが
明らかになつた。従つて目的とする色調にステン
レス鋼を着色する高い温度に保持した加熱炉を用
いて、ステンレス鋼がその中を通過する間に所望
の温度に達するような速度で移動させることによ
り、短時間で着色処理を連続して行うことができ
る。 JIS G5077に規定されるステンレス鋼の孔蝕発
生電位測定法に準じて測定される孔蝕発生電位を
400〜800℃に加熱した着色ステンレス鋼について
測定した結果、加熱前のステンレス鋼のそれにく
らべて前記孔蝕発生電位は低く、かつ加熱温度が
高いほどこの電位は低くなり耐蝕性は劣化するこ
とが判つた。また加熱処理前のSUS430、304、
316、321、302B等の孔蝕発生電位の高低の順位
は加熱処理後も変らないが、いずれも加熱処理前
のそれぞれのステンレス鋼に比して低くなる。こ
の理由は、加熱処理前のステンレス鋼は表面に緻
密な不働態皮膜が形成されているため腐蝕に対す
る抵抗を示すが、加熱処理により形成される酸化
皮膜は多孔性であるという欠陥を含んでいるため
耐蝕性が劣化しているものと考えられる。 本発明者らは前記加熱処理したステンレス鋼の
表面に形成された酸化皮膜の耐蝕性を向上させる
ため種々研究した。 まず最初には多孔性皮膜の孔を電解処理して埋
める方法について研究したが、皮膜自体が電解処
理によつて剥離しやすくなることが判つた。上記
方法のほかに皮膜中に耐蝕性に効果のなる元素で
あるCrを多孔中に析出させるためクロム酸溶液
中に浸漬したが、所望の耐蝕性のある酸化皮膜は
得られなかつた。次に前記クロム酸溶液中に硝酸
を添加して実験を試みたところ、クロム酸濃度が
硝酸濃度に比し高い場合には酸化皮膜の耐蝕性に
ばらつきがみられた。よつてクロム酸濃度を逐次
低下させたところ前記耐蝕性のばらつきが少なく
なることを見い出した。 本発明者らは加熱処理して酸化皮膜を形成させ
たステンレス鋼をクロム酸を含まない硝酸のみの
水溶液に浸漬したところ、加熱処理前のステンレ
ス鋼を上記水溶液に浸漬した場合の孔蝕発生電位
よりもその電位が上昇して耐蝕性が向上すること
を新規に知見した。 前記硝酸水溶液の濃度は20〜50重量%、溶液温
度は20〜50℃、浸漬時間は5〜30分間が好適であ
る。 本発明によれば、硝酸濃度は20重量%未満では
耐蝕性の向上が認められないか、または向上が認
められるまでの時間が長くなり、一方50重量%よ
り高いと酸化皮膜の溶解が進行する。従つて硝酸
濃度は20〜50重量%の範囲が好適である。浸漬温
度は20℃未満では効果を認めるのに長時間を要
し、一方50℃を起えると酸化皮膜の溶解が進行す
る。従つて20〜50℃の温度範囲が好ましい。また
浸漬時間は5分間以上が必要であり、好ましい硝
酸濃度のときには大体10分間でよい。 本発明において、硝酸により耐蝕性が向上する
理由は十分明らかではないが、酸化皮膜の表面を
分析したところによると、加熱して形成された酸
化皮膜の表面は耐蝕性のあるクロム分が低く、耐
蝕性の低い鉄分が多くなつているが、硝酸処理後
には逆に表面にクロム分が富化しており鉄分が低
くなつていることから、硝酸処理することによつ
て酸化皮膜の表面の鉄分が溶解した酸りの酸化物
形態が変化して耐蝕性が向上すると考えられる。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 1 供試材として板厚0.5mmのSUS304と板厚1.0mm
のSUS316鏡面仕上材および板厚0.5mmのSUS430
2B材を大気中で、400℃1分間加熱して形成した
金色のステンレス鋼を各種濃度、温度の硝酸溶液
に10分間浸漬した後、孔蝕発生電位を測定した結
果を第1表に示す。 比較例として硝酸処理なしの結果および着色を
しない未処理のものの結果を併せて示す。また上
記SUS304について硝酸処理条件と孔蝕発生電位
の関係を図に示す。 加熱して着色したステンレス鋼を硝酸処理する
と着色したままのものに比べ孔蝕発生電位が高
く、耐蝕性の向上が認められた。またSUS304
は、硝酸濃度20〜40重量%の範囲では温度が高く
なるに伴ない耐蝕性の向上する傾向が認められ、
特に硝酸濃度30〜40重量%、温度40〜50℃で着色
をしない未処理のSUS304と同等の耐蝕性を示
す。
【表】 実施例 2 SUS304のバフ研磨仕上パイプ及びHL仕上パ
イプ(22φ×1.2t×4000m/m)を800℃の温度
に管理した門型加熱炉で4〜5m/minの速度で
連続処理して再現性のある金色に着色し、これを
濃度40wt%、40℃の硝酸溶液に10分間浸漬した
後、JIS Z2731に規定する塩水噴霧試験を1000時
間行なつた。比較例として加熱のまゝで硝酸処理
を施さないパイプの実験結果を合わせて第2表に
示す。
【表】 第2表に示すように、本発明方法によれば
SUS304のバフ仕上パイプおよびHL仕上パイプ
のいずれも比較例の硝酸処理をしないものと異な
り発銹しないことが判つた。 実施例 3 1規定濃度の硝弗酸溶液で洗浄したSUS430鱗
片状粒を450℃で1分間加熱して金色に着色した
もの及び800℃で1分間加熱して青色に着色した
ものを濃度30wt%、40℃の硝酸溶液に10分間浸
漬した後、JIS Z2731に規定する塩水噴霧試験を
300時間行なつた。比較例として加熱したままで
硝酸処理をしない鱗片状粒の実験結果を合わせて
第3表に示す。
【表】 同表から判るように、本発明方法によれば加熱
温度450℃、800℃のものでも全く発銹しないが、
比較例のものは上記両加熱温度で処理したものは
いずれも発銹した。 (発明の効果) 以上の実施例からも明らかな通り、本発明方法
は、従来の加熱によるステンレス鋼の着色処理の
方法において欠点だつた耐蝕性を、硝酸による後
処理で向上させて門扉、高欄、フエンス、モニユ
メント、装飾品等に着色ステンレスの普及を図る
上で価値あるものである。
【図面の簡単な説明】
図はSUS304について各浸漬温度における硝酸
濃度と孔蝕発生電位との関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステンレス鋼を大気中で加熱して、該鋼の表
    面に酸化皮膜を形成させる工程と、前記工程で処
    理されたステンレス鋼を硝酸水溶液中に浸漬する
    工程とを有する耐蝕性に優れるステンレス鋼の着
    色処理方法。 2 ステンレス鋼を大気中で400〜800℃で加熱す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 3 前記酸化皮膜が形成されたステンレス鋼を濃
    度20〜50重量%、温度20〜50℃の硝酸水溶液に5
    〜30分間浸漬することを特徴とする特許請求の範
    囲第1あるいは2項記載の方法。
JP15905584A 1984-07-31 1984-07-31 耐蝕性に優れるステンレス鋼の着色処理方法 Granted JPS6137974A (ja)

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JPS6137974A JPS6137974A (ja) 1986-02-22
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