JPH0234764A - 耐食性に優れた遠赤外線放射体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐食性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス
鋼遠赤外線放射体に関するもので、遠赤外線を利用、す
る暖房機器や乾燥・加熱装置として利用される。

［従来の技術〕 高嶋廣夫著「遠赤外線の利用技術とその応用例」　（応
用技術出版１９８６年）に述べられているように、遠赤
外線は人の体内深く浸透する特性により暖房装置に用い
られたり、塗料や食品などの有機物質に高効率で吸収さ
れ、迅速に加熱できる特けにより、塗料乾燥や食品加熱
に用いられている。

ＺｒＯ２，ＡＲ２０３，５ｉ０２、Ｔ　ｉ　Ｏ２などの
金属酸化物は加熱時に高効率で遠赤外線を放射するため
、一般に、これらの酸化物を主体としたセラミックスや
、これらの酸化物を金属基板にコーティングしたものが
遠赤外線放射体として用いられている。

しかし、セラミックス製の放射体は壊れやすいことや大
型のものを製造できないなどの問題があり、また、上記
のようなコーティングしたものはコーテイング物質が剥
離しやすいことや高価であるなどの問題があった。

これに対して、特公昭５９−７７８９にはＮｉＣｒ合金
、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金を高温酸化さ
せて表面にクロムを主体とする男色酸化皮膜を有する熱
輻射材料が示されており、特公昭５９−２８９５９では
ステンレス鋼を７００℃以上で高温酸化処理して膜厚１
−１０μｍの酸化皮膜を形成させた赤外線ヒータが開示
され、特公昭６０−１９１４では耐熱合金インコロイを
８００℃以上で高温酸化処理した赤外線放射ヒータが記
載されており、特開昭５５−６４３３ではステンレス鋼
の表面粗度を１−１ｏμｍに荒らした後、湿式で酸化皮
膜を形成させた放熱体が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ これらのステンレス鋼放射体は遠赤外線放射性に優れ、
酸化皮膜の剥離もないが、耐食性に劣る欠点があった。

例えば、塗料乾燥や食品加熱の場合、その加熱対象物か
ら多量の水蒸気が発生し、高温多湿雰囲気になる６通常
これらの加熱炉は一日の操業が終了すると停止冷却され
、雰囲気中の水蒸気がステンレス鋼中放射体表面に結露
する。この加熱−結露の繰り返しを受け、放射体は短期
間で発銹してしまう０発銹が進むと銹が剥離して食品、
布地などの加熱対象物に付着し、製品を損なうため、こ
の加熱炉は使用できなくなる。

本発明はこのような問題を解消した遠赤外線放射体およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明者らは上述したステンレス鋼放射体の耐食性の低
さを改善するため研究を行い、Ｆｅ−（２０〜３５％）
　Ｃｒ　−（０，５〜５．０％）Ｍｏステンレス鋼板の
表面に特定の条件の高温酸化により酸化皮膜を形成させ
ることにより遠赤外線放射特性と耐食性に優れた遠赤外
線放射体を製造し得ることを見出した。

本発明に用いるＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼は、成分
を下記のように限定すること、および下記のような高温
酸化処理を行うことにより、優れた耐食性を呈する。１
旦し１ｗＡ成分そのものは従来知られているものである
。

Ｓ　ｉ　： Ｓｌは高温の耐酸化性を向上させ、高温酸化処理を容易
にするが、母材及び溶接部の延性を著しく阻害するので
、３．０重量％以下に限定する。

■ｎ： Ｍｎは母材及び溶接部の靭性を劣化させ、かつ高温で耐
酸化性を損なうので、３．０重量％以下に限定する。

Ｃｒ： Ｃｒはステンレス鋼の必須元素であり、２０重量％未満
では本発明用途に必要な耐食性がなくなる。またＣｒか
３５重量％を超えると、鋼が脆くなり、放射体に加工で
きなくなるので２０重１％以上３５重量％以下に限定す
る。

ＭＯ＝ Ｍｏは本発明の必須元素であり、０．５重量％未満では
高温酸化処理後の耐食性が不足し、５．０重量％を超え
ると鋼が脆くなり、鋼板の製造が困難となるため、０．
５重量％以上５．０重量％以下に限定する。

一般にＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼にはけ材および溶
接部の靭性や耐酸化性を向上させる目的で０．５重量％
までのＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒを添加したり、酸化皮膜の耐剥
離性を向上させる目的で０．３重１％までのＹ、Ｃｅ、
Ｌａ、Ｎｄなどの希土頚元素を添加したりするが、これ
らの元素を添加したＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼も本
発明に好適である。

酸化処理温度： ９００℃未満では鋼中のＣｒ拡散速度が遅く、鋼量表面
のＣｒが酸化物として抜けてい（量に対し、鋼中心部か
らのＣｒ拡散補充量が少なく、最表面に厚さ数十μｍに
渡って、Ｃｒ濃度の低い層が形成され耐食性がなくなる
。９００℃以上にするとＣｒ拡散速度が速くなり、この
脱Ｃｒ層は形成されず十分な耐食性を示す。しかし１２
００℃を超えると放射体素材の高温変形が激しくなり放
射体として用いられなくなるため、９００　℃以上１２
００℃以下とした。

酸化処理時間： 本発明の放射体で十分な遠赤外線放射特性を得るために
は重量で示して０．２０　ｍ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’以上
の酸化皮膜を有する必要があり、そのためには、■　９
００℃以上１１００℃未満の場合：温度をＴ　（”Ｃ）
　、時間をｔ（ｍｉｎ）とじてｔ≧　１４２．５−０．
１２５７ ■　１１００℃以上１２００℃以下の場合＝５分間以上 保持することが必要である。この場合、酸化性雰囲気は
通常の大気のみならず、酸素を富化させた０２−Ｘ　（
ＸはＮ２、Ａｒ、Ｈｅ等の非酸化性ガス）ａ合雰囲気や
、０２−Ｈ２０−Ｘ混合雰囲気、あるいは燃焼ガス自体
も本発明に好適である。

酸化皮膜は０．２　ｍ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ”とし、０．
５〜２．０ｍ　ｇ　／　Ｃばが最適であるが１０ｍｇ／
ｃｒｎ”を越える値では剥離しやすくなる。

また鋼板の遠赤外線の放射面積を増やすために、表面粗
度を大きくすることは有効であり、ブラスト処理やダル
圧延を行ったＦｅ−Ｃｒ−Ｍ。

ステンレス鋼も好適である。

〔実施例１ 実施例１ 第１表に化学組成を示す市販の３０Ｃｒ２Ｍａｍ（！１
４番号番号、２６Ｃｒ４Ｍｏ鋼（ｗ４番番号）、１８Ｃ
ｒ２Ｍｏｉ４　（鋼番号Ｄ）、５Ｏ３４３０（！ｇ番号
Ｅ）、５ＵＳ３０４　（鋼番号Ｆ）、インコロイ（鋼番
号Ｇ）の１．０　ｍ　ｍ厚の焼鈍−酸洗坂および実験室
で溶製し圧延により１．０　ｍ　ｍの鋼板にした後、焼
鈍−酸洗した３０Ｃｒ１Ｍ。

鋼（鋼番号Ｃ）　、２５Ｃｒｌｌ　（ｊｊｉ番号Ｈ）を
供試した。

これらのステンレス鋼板を１０ｃｍ角に剪断し、第２表
に示す処理（試料番号２．５．１２に行わず。）と大気
雰囲気中での高温酸化処理を行った後、触計弐表面粗さ
測定器（ＪＩＳ　　ＢＯ６５１）で中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）（ＪＩＳ　　Ｂ１２Ｏ３）を測定した。

また、供試板は酸化処理前後に重１測定し、単位表面積
当りの酸化増量を求め、その数字を３．３倍にしたもの
を酸化皮膜層とした。これは、各試料の酸化皮膜をエッ
クス線分析したところ、酸化皮膜はほぼＣｒ２Ｏ３から
なり、Ｃｒ２０３１０２モル重量比＝３．３であること
による。

次に、これらの試験片を４００℃に加熱し、波長５〜１
５μｍの遠赤外線放射強度を測定し、同一温度の黒体放
射との比（放射率）の平均を求め、これを遠赤外線放射
率とした。これらの数値を第２表に併せて示す。

３０Ｃｒ２Ｍｏｍを用いながら、酸化温度が８５０℃と
低い試１１６および酸化時間が１０００℃で１０分間と
短い試料７は、酸化皮１１ｉｊｉｉが０．１ｍ　ｇ　／
　ｃ　ｒｎ’と少ないため放射率は０．５と低かった。

他の試料すべて実用上必要な０．７以上の放射率を示し
た。特にブラスト処理、ダル圧延で表面を粗した試料は
０．８以上と良好であった。特に希土類元素（Ｃｅ、Ｌ
ａ、Ｎｄの混合物）をｏ、　ｉ重量％添加して酸化皮膜
の耐剥離性を向上させた３０Ｃｒ１Ｍｏｍ（ｊ１４番号
番号を用いた試料５は１２００℃の高温で酸化処理を行
うことができ短時間で製造することができた。

次に耐食性を調べるため、すべての試料に対し、塩水噴
霧試験（ＪＩＳ　　２２３７１）を４時間行った。その
結果を第２表に示した。本発明例１〜５には全く発銹が
認められなかったのに対し、３０　Ｃｒ　２　Ｍ　ｏ　
ｊｌｉを用いながら酸化温度が８５０℃と低かった試料
６、Ｃｒが１８重量％と低い１８Ｃｒ２Ｍｏ鋼を用いた
試料８とインコロイを用いた試料１１には一部発錆が見
られ、５ＵＳ４３０．５ＵＳ３０４．２５Ｃｒｊｌｌを
用いた試料９．ｌ０１１２は全面に発錆が見られた。

このように本実施例による遠赤外線放射体は優れた放射
特性を示すと共に従来材に比較して優れた耐食性を有す
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステン
レス鋼は、遠赤外線放射率が高く、耐食性に優れており
、本発明方法によればこのような遠赤外線放射体を安価
に量産することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃｒ：２０〜３５重量％ Ｍｏ：０．５〜５．０重量％ Ｍｎ：３．０重量％以下 Ｓｉ：３．０重量％以下 を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼の表面に０．
   ２ｍｇ／ｃｍ＾２以上の酸化皮膜を有することを特徴と
   する耐食性に優れた遠赤外線放射体。 ２　Ｃｒ：２０〜３５重量％ Ｍｏ：０．５〜５．０重量％ Ｍｎ：３．０重量％以下 Ｓｉ：３．０重量％以下 を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼板を酸化性雰
   囲気中に下記保持時間以上保持 し、表面に重量で０．２ｍｇ／ｃｍ＾２以上の厚みの酸
   化皮膜を生成させることを特徴とする耐食性に優れた遠
   赤外線放射体の製造方法。 ａ）９００℃以上１１００℃未満の場合： ｔ≧１４２．５−０．１２５Ｔ ただし、ｔ：保持時間（分） Ｔ：温度（℃） ｂ）１１００℃以上１２００℃以下の場合： 保持時間５分間以上