JPH024996A - 耐食性に優れたステンレス鋼 - 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） 本発明は建築部材としての屋根材や外板材および装置機
器の外装材として、優れた耐発錆性と防眩性および塗装
性をそなえ、また耐隙間腐食性を必要とする温水機器用
部材や熱交換器用部材および構造用部材などに用いられ
るステンレス鋼板に関するものである。

（従来技術とその問題点） ステンレス鋼は普通鋼に比べ高価であるが、腐食性や耐
久性に非常に優れていることから、近年あらゆる分野で
幅広く使用され、特に屋根材や外板材として、利用が急
激に増加し始めてきた。しかし、ステンレス鋼は表面性
状が優れており、滑らかで光沢があるため、屋根材や外
板材に使用した場合、太陽光線や自動車のライト等の光
を反射し、その反射光線を受ける側にとっては非常に迷
惑となり１問題となっている。

このことから、ステンレス鋼の表面の光沢を悪くし防眩
性を上げるため、ステンレス鋼の表面を強酸（ＨＣＩ、
ｌ（Ｎ　Ｏ、、）ＩＦなど）の水溶液で溶解して表面を
粗にしたり、研磨や圧印などで凹凸を付けるなどの表面
処理を施すことが行われている。

一方、ステンレス鋼は一般環境においては優れた耐発錆
性を示す。しかし、海岸付近やその隣接地帯など、塩分
を含んだ大気が存在するような厳しい環境においては、
ステンレス鋼といえども容易に発錆し腐食してしまう。

僅な発錆であっても赤錆は、ステンレス鋼としての美感
をそこねる。

一般に、ステンレス鋼の表面での発錆はその表面状態に
よって発錆の程度が大きく異なる。表面を強酸で腐食し
たり、研磨目や凹凸をつけるなど。

表面の性状を粗くしたものは、容易に発錆するようにな
り、ステンレスを使用する側では大きな問題になってし
まう。このように、防眩性を改良すれば、耐発錆性は劣
化し、防眩性と発錆性とは相反する特性である。そのた
め、より高級なステンレス鋼、あるいはさらに高価なＴ
ｉなどが用いられるようになっＣきている。

このような高級なステンレス鋼やさらに高価なＴｉなど
を用いることなく、比較的安価な鋼であって、防眩性と
耐発錆性を兼ねそなえた優れた耐候性材料の開発が望ま
れている。

また、従来より温水器用材として、ステンレス鋼が用い
られている。電気温水器や温水ボイラーあるいは熱交プ
レートなどを造り上げていくときに、必ずフランジやパ
イプおよびプレートなどの接合部では、必ず隙間が形成
されている。このような隙間が存在するような部位では
ステンレス鋼といえども容易に隙間腐食を起こすことが
あり、ひいては漏水事故となる。このような漏水事故を
防止するために、ＡＩやＭｇなどを温水機器などの内部
に装着して犠牲防食したり、電気的に電位を掛けた電気
防食をおこなったりして用いられている。

一方、屋根材や外板材としての構造用部材にもステンレ
ス鋼が使用されている。このような構造物においても必
ず隙間が形成され、海塩粒子が飛来するような地域で用
いられると、この接合部の隙間から発錆し問題となって
いる。

最近、前述の防食缶体から無防食缶体を備えた温水機器
へと需要が変化して来ている。そのため耐隙間腐食性に
優れたステンレス鋼の開発が要求されてきた。また構造
用部材としても耐隙間腐食性の改善要求があった。そこ
で、耐隙間腐食性に優れたステンレス鋼の研究がなされ
ている。これらの研究は素地の耐食性を向上することが
主眼とされ、添加元素や成分組成の面から各社で進めら
れている。その結果、ＭＯなどの高価な元素を用いるよ
うになり、素地の耐隙間腐食性は改善されてきたが、非
常に高価なステンレス鋼となってしまう。このような高
価な元素を用いることなく、従来より使用されている比
較的安価なステンレス鋼を用い、耐ｒａＩＳｌｆｆ腐食
性に優れた温水機器用材料や構造物用材料としての開発
が望まれている。

（問題解決に関する知見） 本発明は、従来の安価なステンレス鋼では十分に補えな
かった耐発錆性、耐隙間腐食性などの耐食性を向上させ
、さらに防眩性、塗装性もそなえたステンレス鋼を開発
することを課題とし、課題解決に関し、ステンレス鋼の
表面にＺｎおよびＺｎを主成分としＮｉおよびＣｏの１
種または２種を含む合金電気めっきを目付量０．５〜２
０ｇ１ｒｄ施すことにより、さらにクロメート処理およ
び／またはリン酸化成処理することにより、問題解決の
知見を得た。

（発明の構成） 本発明は、ステンレス鋼の表面に、日付量が０．５〜２
０ｇ／ｒｒｌ’のＺｎあるいはＺｎを主成分としＮｉお
よびＣｏの７種または２種を含む合金電気めっき層を有
することを特徴とする、優れた防眩性および耐発錆性を
有するステンレス鋼板を提供する。

本発明はまた。前記ステンレス鋼板であってさらにクロ
メート被膜を有するステンレス鋼板を提供する。

本発明はまた、前記ステンレス鋼板であってさらにリン
酸化成被膜を有するステンレス鋼板を提供する。

（発明の具体的な開示） 以下に本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１表に５ＵＳ４１０Ｓステンレス鋼の無垢材で種々表
面仕上げした素材と５ＵＳ４１０Ｓステンレス鋼の鏡面
仕上げ材に既知の方法でＺｎ、Ｚｎ−Ｎｉ、　Ｚｎ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ、Ｚｎ−Ｃｏめっきしためっき材の表面光沢度
の測定結果を示す。この結果より、無垢の製品材や防眩
処理材と比較して、めっき材の光沢度は小さくなり、防
眩性に優れていることがわかる。

第１表無垢材とめっき材の表面光沢度 第２表に５ＵＳ４１０Ｓステンレス鋼の鏡面仕上げ材に
めっきしたときの目付量と表面光沢度の測定結果を示す
。この結果から分かるようにめっき目付量が０．２ｇ／
ｄ以上になると、表面光沢度は減少し始め防眩性は良く
なってゆくのが分かる。また、めっき目付量が２０ｇ／
ｒｒｒ以上になっても表面光沢度はあまり減少しなくな
り、めっき目付量２０ｇ１ｒｄ　あれば、防眩性は十分
得られることが分かる。

第２表　めっき目付量と表面光沢度 （めっき目付量は約１０　ｇ　／ｍｒ）（鏡面仕上げ材
に純Ｚｎめっきした） 第３表に５ＵＳ４１０Ｓステンレス鋼２Ｂ仕上げ材に既
知の方法でＺｎめっき、Ｚｎ−Ｎｉ、　Ｚｎ−Ｃｏ、　
Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｏ合金めっきを施したもの、既知の方法
でＺｎめっきとクロメート処理を施したもの、既知の方
法でＺｎめっきとリン酸化成処理を施した鋼板のめっき
の目付量と発錆状態および塗装性の関係やクロメート処
理材およびリン酸処理材の発錆状態および塗装性の関係
を示す。この結果より、めっき目付量が０、．５ｇ１ｒ
ｄ以下の場合は発錆が見られ、めっきによる防食効果は
小さい。０．５ｇ／ｒｒｆ以上になると、めっき目付量
が多くなるほど発錆性は良くなっている。めっき目付量
が２０ｇ／ｒｆ以上のめっきを施してもその効果は期待
できるが、厚めつきすることは過剰防食となり、経済的
にも製造性の面でもマイナス面が多くなる。

（めっき素材は５ＵＳ４１０Ｓ−２Ｂ仕上げ材）クロメ
ート処理を施すことにより、耐発錆性はさらに向上し、
リン酸化成処理によって塗装性は著しく改善されている
ことが分かる。

これらの結果より明らかなように、本発明はステンレス
鋼にめっき目付量が０．５〜２０ｇｒ／　ｒｒ？の薄い
Ｚｎの単独あるいは、Ｚｎを主成分としたＮｉおよび／
またはＣｏの合金の電気めっきを施すことにより、優れ
た防眩性と耐発錆性および塗装性を兼ねそなえたステン
レス鋼板が提供される。

実験に用いためっき浴組成およびめっき条件を第４表に
示す。第５表にめっき前処理条件を示す。

めっきは全て硫酸系の浴で行ない、めっき目付量はめっ
き時間を制御して調整した。クロメート処理は第６表に
示した方法で行ない、リン酸処理は第７表の条件で行な
った。

第４表　めっき浴組成Ｃｇ／Ｑ）およびめっき条件第５
表　前処理条件 表面光沢度はＪＩＳ−２８７４１に準じて素材およびＺ
ｎめっき材の表面の光沢度を測定し防眩性を評価した。

発錆の評価は塩水噴霧試験と迅速環境サイクル試験で行
なった。塩水噴霧試験はＪＩＳ−２２３７１に準じて行
ない、４００時間の塩水噴霧試験後の発錆率を求め評価
した。迅速環境サイクル試験は、人工海水噴霧（塩付着
量＝０．０５■／ｄ）→湿潤（３０℃×６０ｍ１ｎ、　
：湿度＝８０％）→乾燥（４０℃Ｘ３０ｍ１ｎ、　：湿
度＝５０％）→水洗（シャワー：　１０ｍ１ｎ、）−＋
乾燥（４０″’ｃｘ８０ｍｉｎ、　：湿度＝３５％）を
１サイクルとした方法で行ない、１２０サイクル試験後
の発錆率で評価した。

塗装性はエポキシリアミド樹脂塗料を５．５μｍ塗布し
乾燥後、１ｍｍの基盤目の疵を１（！ＩＩ＋角はど付け
、その上へセロテープを張付は剥がすときに塗料がセロ
テープについて剥がれてくる小片の数を求め評価した。

第１図に種々のステンレス鋼を用い、ステンレス無垢材
第１図（ａ）とＺｎめっきステンレス（日付量：約５　
ｇ／＋ｄ）鋼板第１図（ｂ）についての隙間腐食試験結
果を示す。これらの結果より、無垢材と比較し、Ｚｎめ
っき材は耐隙間腐食性が著しく改善されていることが分
かる。

第２図に５ＵＳ３０４にＺｎめっきした鋼板のＺｎめっ
き目付量と隙間腐食減量の関係について調査した結果を
示す。この結果により、Ｚｎめっき目付量が多くなるほ
ど隙間腐食減量は少なくなっており耐隙間腐食性は改善
されてゆくのが分かる。Ｚｎめっき目付量が０．５ｇ／
ｄ以上になると、耐隙間腐食性の顕著な改善が見られる
。

第３図に５ＵＳ４１０ＳにＺｎめっきした鋼板のＺｎめ
っき目付量と隙間腐食減量の関係およびＺｎめっきにク
ロメート処理した影響、またＺｎを主成分としＮｊおよ
びＣｏの１種または２種を含む合金めっきの影響につい
て調査した結果を示す。第２図の５ＵＳ３０４の結果と
同じように、Ｚｎめっき目付量が多くなるほど隙間腐食
減量は少なくなっており、耐隙間腐食性は改善されてゆ
くのが分かる。Ｚｎめっき目付量が２０ｇ／ｄ以上にな
ると、さらに耐隙間腐食性の向上は期待できるが、厚め
つきすることは過剰防食となり、経済的にも製造性の面
でもマイナス面が多くなる。

すなわち、第２図と第３図の結果から見ると、耐隙間腐
食性や経済的な面から見て、適切なＺｎめっき目付量の
範囲は０．５〜２０ｇ／ｒｒｒの範囲であることが分か
る。

一方、第３図に示すようにＺｎめっき材にクロメート処
理を施すと耐隙間腐食性が改善される。またＺｎ主成分
としＮｉおよびＣＯの１種または２種を含む合金めっき
鋼板も優れた耐隙間腐食性を示した。

これらの結果により明らかなように、本発明はステンレ
ス鋼にめっき目付量０．５〜２０ｇ／％の薄いＺｎの単
独電気めっきあるいは、Ｚｎめっき材にクロメート処理
を施すことによりまたＺｎを主成分としＮ１およびＣｏ
の１種または２種を含む合金めっきを施すことにより、
優れた耐隙間腐食性をそなえたステンレス鋼板を提供す
るものである。

実験に用いためっき浴組成およびめっき条件を第４表に
示す６第５表にめっき前処理条件を示す。

めっきはすべて硫酸系の浴で行ない、めっき目付量はめ
っき時間を制御して調整した。クロメート処理は第６表
に示した方法で行なった。

隙間腐食試験は第４図に示すような、テフロンの平ワツ
シヤ隙間治具を用い、隙間の締め付けトルクは２０ｋｇ
ｆ−■で行なった。試験は浸漬試験で３．５％ＮａＣ１
，８０℃の溶液に２０日浸漬して行ない、試験後の腐食
減量を求めて評価した。

（発明の効果） 本発明のステンレス鋼板は薄いめっき量で、耐食性およ
び防眩性、塗装性に優れしかも比較的安価な鋼板である
。本発明のステンレス鋼板は海塩粒子が飛来するような
環境における住宅建材での屋根材や外板材および電化製
品の外装材など、あるいは屋内外での一般的な構造部材
の全てに使用でき、また、電気温水器や温水ボイラー、
太陽熱基板等の温水機器用部材や熱交換器部材として使
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は種々のステンレス鋼無垢材の隙間腐食減
量の結果を示す図、第１図（ｂ）は種々のステンレス鋼
に目付量約５ｇ／ｎ−ｒのＺｎめっきを施したステンレ
ス鋼板の隙間腐食減量の結果を示す図、第２図は、５Ｕ
Ｓ３０４にＺｎめっきした鋼板のＺｎめっき目付量と隙
間腐食減量との関係を示す図、第３図は、５ＵＳ４１０
ＳにＺｎめっきした鋼板のＺｎめっき目付量と隙間腐食
減量との関係およびＺｎめっきにクロムメート処理した
影響まはＺｎを主成分とじＮｉオよびＣｏの１種または
２種を含む合金めっきした影響を示す図、第４図は隙間
腐食試験の方法を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステンレス鋼の表面に、目付量が０．５〜２０ｇ／
   ｍ＾２のＺｎあるいはＺｎを主成分としＮｉおよびＣｏ
   の１種または２種を含む合金電気めっき層を有すること
   を特徴とする、優れた防眩性および耐発錆性を有するス
   テンレス鋼板。 ２、請求項１項のステンレス鋼板であって、さらにクロ
   メート被膜を有することを特徴とするステンレス鋼板。 ３、請求項１項のステンレス鋼板であって、さらにリン
   酸化成被膜を有することを特徴とするステンレス鋼板。 ４、請求項１項のステンレス鋼板であって、耐隙間腐食
   性を有するステンレス鋼板。 ５、請求項１項のステンレス鋼板であって、さらにクロ
   メート処理を施すことにより、さらに優れた耐隙間腐食
   性を有するステンレス鋼板。