JPH0364404A

JPH0364404A - ステンレス鋼のクラッド用材料

Info

Publication number: JPH0364404A
Application number: JP1199919A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Morishige; 森重　徳男; Kenji Hirano; 賢治平野; Kiyobumi Ishikawa; 清文石川; Shuji Furuya; 古屋　修治
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1991-03-19
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2819635B2

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ｊ本発明は、ステンレス鋼表面にレーザ照射に基づいてク
ラッド層を形成して、耐食性を改善する場合に使用され
るクラット用材料に関するしのである。

「従来の技術」ステンレス鋼は、一般に建造物、橋梁、原子力発電プラ
ント、化学プラント等に多用されており、大気中におい
て、空気中の酸素と組織中のクロムとが反応してステン
レス鋼の表面に薄いクロム酸化物の不働態化被膜が形成
されることに基づいて、本質的に良好な耐食性を行して
いるが、ステンレス鋼が硫化水素、塩素イオン、溶存酸
素高温水等の腐食性流体に接触する場合は、ステンレス
鋼の表面に孔食や腐食による割れが発生し易い。

従来、ステンレス鋼の表面の腐食性が問題視される場合
は、酸等を使用して不働態化被膜を強化することによっ
てこれに対処することが考えられている。

「発明が解決しようとする課題」しかし、酸等を使用してステンレス鋼の不働態化被膜を
強化した場合であっても、ステンレス鋼が腐食性流体に
接触している条件が取り除かれない限り、腐食現象が次
第に進行することを避けることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ステンレ
ス鋼が本来有している不働態化被膜による耐食性に、ク
ラッド層による良好な耐食性を付加するためのクラッド
用材料を提供するものである。

「課題を解決するための手段　」かかる課題を解決するための３つの手段を提案しており
、第１の手段は、ステンレス鋼表面にクロム系複合利か
らなる金属粉末とバインダとの混合塗料を塗布して、レ
ーザ照射によって焼成することによりクラッド層を形成
するためのものであるが、前記金属粉末の成分がＣｒ：２０〜６０重量％Ｎｉ：３０〜７０重量％Ｍｏ：残部の混合体であることを特徴とするステンレス鋼のクラッ
ド用材料としている。

第２の手段は、第１の手段に付加して金属粉末の成分がＣｒ：２０〜６０重量％Ｎｉ：２０〜６０重量％Ｍｏ：２０重量％以下Ｆｅ　　残部の混合体であることを特徴とするステンレス鋼のクラッ
ド用制料としている。

第３の手段は、第１の手段または第２の手段に付加して
、バインダの成分がＣ・２０〜５０重量％へ〇２０３・４０重量％以下ＳｉＯ２　・　１０〜６０重量％ ■４　　　　２重量％以下の混合体で弗ることを特徴とするステンレス鋼のクラッ
ド用材料としている。

「作用　−１ステンレス鋼表面に金属粉末とバインダとの混合塗料を
塗布して塗膜を形成し、この塗膜をレーザ照射により焼
成してクラッド層を形成するのであるが、この場合にあ
って、塗膜を構成しているＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等は、レー
ザ照射により溶解して、ステンレス鋼母祠の一部の溶解
部分と混ざって相互に希釈され、クラッド層の組成は、
金属粉末及びステンレス鋼の組成の中間的なものとなり
、生成されたクラッド層は、ステンレス鋼単独の場合と
比較して著しく耐食性が向」ニし、かつ、割れ等の発生
を抑制することができる。そして、Ｃｒ。

Ｎｉ１．：Ｍｏを適量加えることにより、孔食による腐
食の発生を防止する。

また、Ｃｒ　、Ｎｉ　ＳＭｏ　１．：Ｆｃを適量加える
ことにより、上記の作用、ステンレス鋼単独を上回る耐
食性の向上、孔食による腐食の防止に加え、ステンレス
鋼表面へのぬれ性が良好なものとなって、クラッド層の
仕上がり表面が平坦なものとなる。

さらに、バインダの中にＣを付加することにＪこり、塗
膜を黒色としてレーザビームの反射を少なくして焼成効
率を向上させ、かつ、５ｉｎ２を適量配合することによ
り塗膜の耐熱外向上を図って、金属粉末をステンレス鋼
表面に付着させた状態を維持しながら、むらの少ない焼
成を行なうことを可能とするものである。

「実施例ｊ第１図は、本発明に係るステンレス鋼のクラッド用材料
を使用して、ステンレス鋼表面にクラッド層を形成する
作業工程例を示しており、図中において、符号りはレー
ザビーム、１はステンレス鋼、２は塗膜、３はクラッド
層である。

ステンレス鋼（板または管）Ｉの表面（管の場合は内面
等）に、製造時あるいはその後の力ｌ工に基づく傷等の
凹凸が残されている場合は、機械加工や表面研磨加工等
によって、例えば仕上げ記号程度の精度（１６５〜６Ｓ
）の平滑な状態に整面加工を施し、表面平滑化したステ
ンレス鋼ｌについて、表面平滑化工程で付着した油脂骨
、酸化スケール等を有機溶剤または酸洗い等により除去
しておく。

ただし、脱脂工程後には、処理したステンレス鋼１が再
び大気中に放置されるために、ステンレス鋼１の平滑化
表面が空気中の酸素に接触することに上って、平滑化表
面に薄い不働態化被膜が自然に形成されることになる。

後述するクラッド層３を形成するための主材料として、
クロム系複合材の金属粉末を用意する。

該クロム系複合材の配合比は、例えば第１表に示すよう
に設定され、該粉末の平均粒径は、例えば４０μｍとす
る。

第、１表（金属粉末の配合例）また、金属粉末を保持するためのバインダと１２て、有
機溶剤系の耐熱塗料等を用意ずろ。このバインダに要求
される性能は、レーザビームの照射時に蒸発または分解
してクラシト層３の中に残存しないことと、レーザビー
ムから若干離間した位置において金属粉末を処理母料（
ステンレス鋼）の表面に保持する耐熱性を有することで
ある。また、素材の水素割れを防止するために、水素成
分が少ないものがよく、例えば第２表のように設定した
黒色ペイントを使用する。

第２表（バインダの配合例）これらクロム系複合材からなる金属粉末及びバインダの
混合塗料を、ステンレス鋼１の表面に塗布し、自然乾燥
または強制乾燥させる等により、塗膜２を形成する。こ
の場合の塗膜２の厚さは、例えば５００μｍ程度とし、
そして、塗膜２は、２５０℃程度まで金属粉末をステン
レス鋼１の表面に付着状態に保持する前述した耐熱性を
有するものが使用される。

第１図に示すように、塗膜２を例えばＹＡＧレーザを利
用したレーザビームしによって大気中雰囲気で加熱して
塗膜２を溶解させ、第１図の矢印（Ａ）で示すように、
レーザビームＬを進行させ一ることによって、塗膜２の焼成を順次行ない、その後、
レーザビームＬの後方に位置する溶融部分が固化状態と
なることによってクラッド層３が形成される。

そして、ＹＡＧレーザによる焼成処理は、例えば出力６
００Ｗ、スポット直径０　、８〜２　、５ｍｍ、レーザ
移動速度０．２〜１．０　ｍ／分、１回のビート幅１〜
２．０　ｍ＋ｎ、大気中雰囲気での焼成とされる。

この場合にあって、塗膜２が黒色状態であると（つまり
、第２表で示し７たバインダにカーホンブラックを適量
配合しておくと）、塗膜２の表面におけるレーザビーム
エフの反射を抑制［７て、熱効率の向上を図ることがで
きる。かつ、バインダの中に、第２表に示すように、Ｓ
＋Ｏ７を適量配合させておくと、塗膜２の高温時にお（
Ｊる付着性が向」−し、レーザビームしによる焼成熱が
ステンレス鋼１に伝達されて徐々に高温化される場合に
、前述の第１表の金属粉末を例えば２５０℃程度までス
テンレス鋼１の表面に付着させた状態の推持を行なって
、金属粉末をステンレス鋼Ｉの表面に均に付着させたま
ま、焼成してクラッド層３とすることにより、焼成作業
性の向上を図ることができる。

また、レーザビームＬによって、塗膜２とともに、ステ
ンレス鋼ｌの母材の一部が溶解されて、塗膜２とステン
レス鋼１の母材との両構成制料が溶融状態となることに
より、その溶融部分で相互に混ざり合う現象が生じ、溶
融部分は、主とし、て金属粉末とステンレス鋼ｌとの中
間的な組成を示すものとなる。したがって、溶融部分が
固化すると、第３表に示すようなりラッド層３が形成さ
れることになる。

第３表（クラッド層の成分比）塗膜２の厚さが５００μｍ程度とである場合に、レーザ
ビームＬの焼成によって生成されたクラッド層３は、厚
さが約２５０μｍとなり、金属粉末の配合比によりクラ
ッド層の組成成分比が変化した。

このような組成成分を有するクラッドステンレス鋼は、
クラッド層３に割れ等の不具合点のない平゛滑表面を有
するものが得られた。

特に、第１表における配合■及び配合■のものは、クラ
ッド層３の表面仕上がり状態が良好であり、これは、Ｆ
ｅを適量加えることによって、ステンレス鯛ｌの表面へ
のぬれ性が改良されたものと考えられる。

〈腐食試験例〉また、耐食性を実証するために、厚さ５ｍｍの５ＵＳ３
０４板の表面及び３５ｍｍ口径の５ＵＳ３０４管の内面
に、試料＃１ないし試料＃１５の金属粉末を使用して、
前述の塗膜５００μｍを形成してレーザで焼成すること
により、組成成分の異なるクラッドステンレス鋼を作威
し、これらクラッド１ステンレス鋼をＮａ１ｌの濃度が５％で、かつ硫酸を加
えてｐＨ−＝１に調整した沸騰状態の溶液に、３３時間
浸漬する実験を行なったところ、第４表に示す結果が得
られた。

第４表（腐食実験結果）ｌまただし、第４表の判定欄において、〆は激し、い腐食が
認められたもの、△は軽微な腐食が認められたもの、○
は腐食の形跡が認められなかったものを示している。

なお、ステンレス鋼の母１１’（ＳＵＳ３０４）そのも
のでクラッド層を形成しなかった無処理素材を同様に実
験したところ、激しい腐食を生じた。

これらの腐食試験結果から、第４表に示す試料＃１０な
いし試料＃１５の金属粉末を使用して形成されたクラッ
ド層３は、割れの発生が認められず、かつ、耐食性の点
でも優れた結果を示すことが確認された。

なお、処理対象表面がステンレス鋼管の内面である場合
は、ＹＡＧレーザを利用することにより、光ファイバに
よるレーザビームの照射が可能なため、例えば内径３５
ｍｍ程度の小口径管に対しても適用することができる。

「発明の効果ｊ以上説明したように、本発明におけるステンレス鋼のク
ラッド用材料によれば、これを使用し２て、ステンレス
鋼表面にレーザ照射によってクラッド層を形成すると、
ステンレス鋼の表面にクロム量の大きなりラット層が形
成されること等に基づいて、ステンレス鋼が本来有して
いる耐食性をさらに改良して、顕著な耐食性を付４Ｆす
ることができ、また、混合塗料による塗膜をレーザビー
ムによって焼成するという簡単な手法よって行なわれる
ので、ステンレス鋼の耐食性を必要とする表面に容易に
実施することができる等の優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るステンレス鋼のクラッド用材料を
使用してステンレス鋼表面にクラッド層を形成する作業
工程例を示す断面図である。１・・・ステンレス鋼、２・　・塗膜、３・・・・クラッド層。

Claims

【特許請求の範囲】ｉ．ステンレス鋼表面にクロム系複合材からなる金属粉
末とバインダとの混合塗料を塗布して、レーザ照射によ
って焼成することによりクラッド層を形成するためのク
ラッド用材料であって、前記金属粉末の成分がＣｒ：２０〜６０重量％Ｎｉ：３０〜７０重量％Ｍｏ：残部の混合体であることを特徴とするステンレス鋼のクラッ
ド用材料。ｉｉ．金属粉末の成分がＣｒ：２０〜６０重量％Ｎｉ：２０〜６０重量％Ｍｏ：２０重量％以下Ｆｅ：残部の混合体であることを特徴とする請求項ｉのステンレス
鋼のクラッド用材料。ｉｉｉ．バインダの成分がＣ：２０〜５０重量％Ａｌ＿２Ｏ＿３：４０重量％以下ＳｉＯ＿２：１０〜６０重量％Ｈ：２重量％以下の混合体であることを特徴とする請求項ｉまたはｉｉの
ステンレス鋼のクラッド用材料。