JPH03111583A

JPH03111583A - 無機質被覆ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH03111583A
Application number: JP25119389A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Hamada; 糾濱田; Shuji Yamada; 修司山田; Masahiko Hatsushiro; 初代　正彦; Masami Yonehara; 雅美米原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-05-13

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〕この発明は、無機質被覆ステンレス鋼に関する〔従来の
技術〕優れた母材の耐食性、耐候性、機械的性質に加えて、下
地との密着性が良好で、耐食性、耐候性、耐摩耗性、耐
熱衝撃性、耐機械的衝撃力に優れた厚いセラミクス皮膜
を有するステンレス鋼は、肌ざわりが良く、美麗、清掃
し易いなどの利点を併わせもっため、内外装壁面パネル
、柱カバー尾根材などの内外装建築材、浴槽、流し台、
便器、表札、郵便受け、照明器具等各種家庭用器具など
の利用分野が考えられる。

ステンレス鋼表面の無機物質被覆法としては、従来、化
学的着色法として溶融塩法、硫化法、酸性黒色酸化法、
アルカリ性黒色着色法、酸性電解着色法、アルカリ性電
解着色法などがあり、特に黒着色はカメラ部品、光学部
品、電気器械、精密機械および建物金具に利用されてい
た。しかし、これらの方法では、形成された皮膜の下地
との密着性が充分でなく、また、膜厚がせいぜい１μｍ
と薄いため、耐摩耗性が悪く機械的衝撃に弱かった。最
近は、カラーステンレスが普及し、このものは、耐食性
、耐候性、皮膜の美しさに優れているが、皮膜厚さが０
．３ｐ以下と薄く機械的衝撃に弱いという欠点があった
。

ステンレス鋼表面に直接、無機塗料を塗布したり、セラ
ミクスの溶射やスパッタにより皮膜形成する方法もある
が、下地との密着性が悪く剥離し易い欠点があった。

上述の処理法においては、さらに、脱脂や酸洗など充分
な下地処理が必要であり煩雑であるため、従来、工業上
の応用が限定され前記利用分野への適用が困難であると
言う問題もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ステンレス鋼表面に直接に塗布形成した無機質塗膜の剥
離の問題を解決し、あわせて耐摩耗性、耐機械的衝撃力
を向上させるには、無ａ質塗膜を下地に密着性良くかつ
厚く付着させる必要がある。そのためには、塗布する無
機物質とのなじみが良く、適度に凹凸があり、かつステ
ンレス鋼と密着性良く結合したセラミクス皮膜をあらが
しめステンレス鋼表面に形成させておく必要がある。ま
た、セラミクス層の形成にあたって酸洗やブラスト処理
など下地処理の手間が省けることも、コスト的に重要な
課題である。

この発明は、下地処理を必要とせず、ステンレス鋼との
密着性に優れた厚い無機質塗膜を有し、耐食性、耐候性
、耐摩耗性、耐機械的衝撃力に優れた美麗な無機質被覆
ステンレス鋼の提供を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかる無機質被覆
ステンレス鋼は、表面にアルミナを析出させてなるステ
ンレス鋼の上に無機質塗膜を形成してなるものである。

この発明にかかる無機質被覆ステンレス鋼は、例えば、
つぎのようにして作る。すなわち、Ａｌを含むステンレ
ス鋼を下地処理せず大気中高温で焼成することによつて
、第１図にみるように、ステンレス鋼母材１表面に、密
着性良く、厚さが例えば０．５〜１０−５表面凸部高さ
が例えば０．５　ｔｎａ以上のアルミナ皮膜２を析出形
成させるようにする。そして、→キ゛？；、このアルミ
ナ皮膜２となじみが良くて密着性良く結合する無機物質
を、例えば２−以上の厚みで塗布すると、ステンレス鋼
母材工との密着性に極めて優れた、例えば２．５−以上
の厚みの無機質塗膜３をステンレス鋼母材１表面に形成
させることができるのである。

この発明を以下に詳しく説明すると、アルミナ皮膜が表
面に析出形成されるステンレス鋼の組成は、例えば、次
の■〜■に示される。

■　Ｃ：０．０２５重量％以下Ｎ：０．０２重量％以下Ｓｉ：０．７重量％以下Ｃｒ：１０〜４０重量％Ａ１７２〜７重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物から
なるステンレス鋼。

■　上記■にＴｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ
、Ｇｄのうちのいずれが１種または２種以上を０．０５
〜１．０重量％含むステンレス鋼。

ステンレス鋼の組成が上記のように構成される理由は、
以下のとおりである。

ＣＴＣは、高温でＣｒと反応してＣｒ炭化物を形成し合
金を脆化させる。また、ｃｏあるいはＣ０２ガスとなり
アルミナ皮膜を破壊する。さらに、希土類元素と容易に
反応して、後述する希土類元素の効果を低下させる。こ
れらのことがら、Ｃは０．０２５重量％以下が望ましい
。

ＮＵＮは、合金の靭性を低下させ、また高温加熱中にＣ
ｒと反応してＣｒ窒化物となり、合金の脆化を起こす原
因となりうる。このため、Ｎは０゜０２重量％以下が望
ましい。

Ｓｉ　：Ｓｉは、高温酸化中にＳｉｎ、となり、アルミ
ナ皮膜に混入して皮膜の緻密性を損なう。

このことから、Ｓｉは０．７重量％以下とすることが望
ましい。

（：ｒ　：　Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金において、Ｃｒは
、緻密で表面に均一なアルミナ皮膜を形成させるための
必須元素である。１０重重量未満では、アルミナ皮膜が
形成されず、他方、Ｃｒｆｌの増加とともに合金の脆化
の傾向が強くなるので、上限は４０重量％である。

Ａｌ　：Ａｌは、高温酸化処理により合金表面にアルミ
ナ皮膜を形成させるために不可欠な元素である。特に、
緻密で均一な皮膜を形成させるためには、２重量％以上
の含有が必要であり、このため、下限値は２重量％であ
る。Ａ］含有量の増加はアルミナ皮膜の形成に有利であ
るが、７重量％を越えると合金の加工性が著しく低下す
るので、７重量％が上限である。

Ｔｉ　：Ｔｉは、合金中に０１０５重量％以上含有され
ている場合、適当の熱処理により微細な金属間化合物を
形成して合金の強靭化に役立つが、１゜０重量％を越え
るとアルミナ皮膜の密着性や緻密性を損なう恐れがある
ので、１．０重量％以下が望ましい。

Ｚｒ、　Ｙ、　Ｈｆ、　Ｃｅ、　Ｌａ、　Ｎｄ、　Ｇｄ
　：これらの希土類元素は、アルミナ皮膜に混入して皮
膜の脆さを改善するとともに、皮膜直下の合金内に内部
酸化物粒子として分散して皮膜の密着性を著しく向上さ
せる。これらの効果が発揮されるには、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ
、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｇｄの１種または２種以上が少な
くとも０．０５重重量必要であり、それ故、下限値は０
．０５重量％である。他方、１６０重量重量越えて含有
すると合金の加工性が急激に低下するので、上限は１．
０重量％である。

これらのステンレス鋼を、大気中あるいは酸素雰囲気中
、８００℃〜１２５０℃で焼成すると、焼成温度ならび
に時間に依存して容易に全面均一に厚み０．５〜１０Ｊ
ｒｍのアルミナ皮膜が析出形成される。例えば、大気中
１０００℃、１時間焼成により１趨厚、同１２００℃、
３時間焼成により５−厚、表面凸部高さが０．５−以上
のアルミナ皮膜が形成される。焼成温度が１２５０℃で
は、より短時間で５−厚のアルミナ皮膜が形成されるが
、全面均一なアルミナ皮膜を得るには０．５時間は必要
である。なお、８００℃未満では酸化膜の成長が不均一
となる傾向がある。

このアルミナ皮膜は、下地のステンレス鋼中のＡｌが高
温で表面に拡散し酸化して形成されたものであるから、
下地との密着性が極めて優れている。

塗布する無機塗料としては、従来公知のアルカリ金属珪
酸塩系、縮合金属リン酸塩系、コロイダルシリカ系等の
無機塗料が挙げられる。

塗布厚みは、特に限定するものではないが、望ましくは
ｌＯ〜１００μｍ程度である。膜厚が極端に薄すぎると
、耐機械的衝撃性、被膜の密着性などが劣るようになり
、好ましくない。他方、膜厚が極端に厚すぎると、塗膜
の乾燥や焼付は時に発泡が生じ易く、外観不良や塗膜密
着性低下の原因となる。

塗布方法は、一般に、刷毛塗り、スプレー塗装、ローラ
塗り、浸漬方法など、通常の方法が採用される。塗布後
の乾燥は、用いる溶剤の種類にもよるが、普通は、予備
乾燥時、本乾燥時とも、３００℃以下、１時間以内程度
で充分である。

得られた無機質塗膜の表面には、適度な凹凸があるのが
普通で、ナイロンバフ等により表面磨き仕上げを行うと
、光沢のある表面を得ることができる。

〔実　施　例〕

−実施例１− 前記■記載の組成の市ＵｉｓＵＨ２１ステンレス鋼（１
１０ＸＩ　ＯＯＸｌｍｌ）を下地処理無しで、大気中、
１２００℃、３時間焼成すると、第１図に示すように、
ステンレス泪母材１の表面に、厚さが５μｍ、表面凸部
高さが０．５　ｔｎｎ以上のアルミナ皮膜２が析出形成
される。アルミナ皮膜が形成された、このステンレス鋼
を、８０℃、１０分間以上プレヒート（表面温度約６３
℃）した状態で市販の無機塗料（関西ペイント社製）を
２００　ｇ／ｄの割合でスプレー塗装した。さらに、８
０℃で５分間以上予備乾燥し、２００℃で１０分間さら
に２７０℃で１０分間の本乾燥を続けて行い、アルミナ
被膜の上に厚み４２〜４４Ｉ！ｍの光沢のある無機質塗
膜を形成した。

得られた無機質皮膜の密着性、耐衝撃性および外観を比
較するため、酸洗処理した市販５Ｏ３３０４に、上記と
同様の上記無機質塗膜をスプレー塗布形成した無機質被
覆ステンレス鋼（比較例）を作って、上記各特性の試験
を行った。結果を第１表に示す。表から分かるように、
この発明の組成を有するステンレス鋼で、かつ表面に無
機質塗膜を有するものは、化学処理酸化クロム皮膜の密
着性に優れ、また硬（美しい外観を示している。

一実施例２− 前記■記載の組成のステンレス鋼を母材として、実施例
１と同様に無機質塗膜形成を行った結果は、実施例１と
ほぼ同様の特性を得た。

〔発明の効果〕

この発明によれば、下地処理無しで、密着性が良く、か
つ耐摩耗性、耐機械的衝撃力に優れた無機質被覆ステン
レス鋼を得ることができる。無機質塗膜は、厚く、また
高強度であるため、耐食性、耐候性、耐熱衝撃性に優れ
、美麗であり、肌ざわりが良いため、内外装建材や各種
家庭用器具など、産業玉料する所が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる無機質被覆ステンレス鋼の
横断面図である。 ■・・・ステンレス鋼母材　２・・・アルミナ皮膜　３
・・・無機質塗膜

Claims

【特許請求の範囲】１　表面にアルミナを析出させたステンレス鋼の上に無
機質塗膜を形成してなる無機質被覆ステンレス鋼。２　ステンレス鋼が、Ｃ：０．０２５重量％以下Ｎ：０．０２重量％以下Ｓｉ：０．７重量％以下Ｃｒ：１０〜４０重量％Ａｌ：２〜７重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物から
なるものである請求項１記載の無機質被覆ステンレス鋼
。３　ステンレス鋼が、Ｃ：０．０２５重量％以下Ｎ：０．０２重量％以下Ｓｉ：０．７重量％以下Ｃｒ：１０〜４０重量％Ａｌ：２〜７重量％およびＴｉ，Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｇｄ
のうちの少なくとも１種を０．０５〜１．０重量％含み
、残部Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物からなる請
求項１記載の無機質被覆ステンレス鋼。