JPH06146011A - Austenite stainless steel material and its manufacture - Google Patents

Austenite stainless steel material and its manufacture

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JPH06146011A
JPH06146011A JP29521992A JP29521992A JPH06146011A JP H06146011 A JPH06146011 A JP H06146011A JP 29521992 A JP29521992 A JP 29521992A JP 29521992 A JP29521992 A JP 29521992A JP H06146011 A JPH06146011 A JP H06146011A
Authority
JP
Japan
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stainless steel
steel
oxide
oxidation resistance
austenitic stainless
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29521992A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Nishiyama
佳孝 西山
Yoshio Taruya
芳男 樽谷
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06146011A publication Critical patent/JPH06146011A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide are austenite stainless steel which has superior oxidation resistance and high-temperature mechanical strength and also has basic characteristics and advantages of austenite stainless steel as they are and is superior in high-temperature electric conductivity and its manufacture. CONSTITUTION:The surface of an austenite stainless steel plate containing 10-30% Cr and 10-60% Ni is coated with an Ni layer or an oxide layer is formed by a plasma treatment as necessary, then the surface is coated with a conductive oxide to improve the electric conductivity and oxidation resistance in a high-temperature oxidative atmosphere. Further, an annealing treatment wherein the plate is held at 400-1,200 deg.C temperatures for >=1 second in a nonoxidative atmosphere whose dewing point is -15 to -60 deg.C may be carried out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば400 ℃以上の高
温環境で優れた耐酸化性と電気伝導性を有し、セラミッ
クスなど熱膨張率の小さい材料との整合性が良好なオー
ステナイト系ステンレス鋼材とその製造法に関する。
The present invention relates to an austenitic stainless steel having excellent oxidation resistance and electrical conductivity in a high temperature environment of, for example, 400 ° C. or higher and having good compatibility with a material having a small coefficient of thermal expansion such as ceramics. Steel and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】21世紀における石油資源枯渇と大気汚染
を含めた環境問題より、次世代の電力供給源として石炭
改質ガスが利用できる燃料電池が脚光を浴び始めてい
る。燃料電池は起電力を発生する電解質によって、リン
酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型などの種類があり、
運転温度も異なっている。運転温度が650 ℃である溶融
炭酸塩型、1000℃である固体電解質型ともに燃料電池製
造コストの低減と長寿命化を図ることが今後の実用化を
考える上で極めて重要な開発課題となっており、安価で
高性能な金属材料が求められている。
2. Description of the Related Art Due to environmental problems including depletion of petroleum resources and air pollution in the 21st century, fuel cells that can use coal reformed gas as a next-generation power supply source have come into the limelight. There are various types of fuel cells, such as phosphoric acid type, molten carbonate type, and solid electrolyte type, depending on the electrolyte that generates electromotive force.
The operating temperature is also different. For both the molten carbonate type with an operating temperature of 650 ° C and the solid electrolyte type with an operating temperature of 1000 ° C, reducing fuel cell manufacturing costs and extending their lifespan are extremely important development issues for future practical application. Therefore, inexpensive and high-performance metallic materials are required.

【0003】特に、燃料電池構成も含め開発がこれから
ともいえる固体電解質型では、実験室規模で検討されて
いるインターコネクタや波型支持層等の構成部材が電気
伝導性を有する極めて高価なセラミクスであることもあ
って、それに代えて用いられる安価な高性能金属材料の
開発が強く求められている。さて、このような固体電解
質型燃料電池のインターコネクタや波型支持層等の構成
部材としてステンレス鋼を適用しようとする場合には、
1000℃という極めて過酷な酸化性環境での耐酸化性と高
温での電気伝導性の確保においてこれまでのステンレス
鋼とは一線を画する性能を付与することが必要となる。
Particularly, in the solid electrolyte type, which can be said to be developed including the fuel cell structure, the constituent members such as the interconnector and the corrugated support layer, which have been studied in a laboratory scale, are extremely expensive ceramics having electric conductivity. Therefore, there is a strong demand for the development of inexpensive high-performance metal materials that can be used instead. Now, when applying stainless steel as a constituent member such as an interconnector or a corrugated support layer of such a solid oxide fuel cell,
It is necessary to give the stainless steel a performance that distinguishes it from conventional stainless steels in securing the oxidation resistance in the extremely harsh oxidizing environment of 1000 ° C and the electrical conductivity at high temperature.

【0004】ところで、従来より高温で用いられる部品
材料、例えば自動車用排気マニホールド、自動車排気ガ
ス改質触媒担体、熱交換器の部材、加熱炉の部材、暖房
用機器の燃焼部材等には、比較的安価な材料としてフェ
ライト系ステンレス鋼がある。例えば、自動車用排気マ
ニホールドには、SUH409等の12%Cr系ステンレス鋼、N
b 、Cu 含有の17%Cr系フェライトステンレス鋼、ある
いは同系統の19%Cr系フェライトステンレス鋼などが用
いられている。また自動車排気ガス改質触媒担体用とし
て、CaあるいはREM を添加した20%Cr -5 %Al系フェラ
イトステンレス鋼箔が用いられている。ストーブの燃焼
部材には、2.5 %Si含有の18%Cr 系フェライトステン
レス鋼などが多用されていることも、周知の事実であ
る。
By the way, in comparison with conventional component materials used at high temperatures, such as automobile exhaust manifolds, automobile exhaust gas reforming catalyst carriers, heat exchanger members, heating furnace members, heating device combustion members, etc. Ferritic stainless steel is an inexpensive material. For example, for exhaust manifolds for automobiles, 12% Cr-based stainless steel such as SUH409, N
b, Cu-containing 17% Cr-based ferritic stainless steel, or the same system of 19% Cr-based ferritic stainless steel is used. In addition, 20% Cr-5% Al-based ferritic stainless steel foil with Ca or REM added is used for automobile exhaust gas reforming catalyst carriers. It is also well known that 18% Cr-based ferritic stainless steel containing 2.5% Si is often used for the combustion member of the stove.

【0005】オーステナイト系では、SUS 310Sを代表と
する25Cr−20Ni系、インコロイ800として知られる21Cr
−32.5Ni系、さらにSiを添加したSUSXM15J1 等があり、
それぞれ、使用目的に応じて利用されている。一般に、
ステンレス鋼の高温での耐酸化性を確保するためには、
12%以上のCr添加、0.5 %以上のSiあるいはA1添
加なとが行なわれている。これらの合金元素の添加によ
り、高温酸化性雰囲気での使用中に鋼表面にSiO2、A12O
3 あるいはCr2O3 主体の酸化スケールが生成し、それ以
上の酸化の進行が著しく抑制される。
In the austenitic type, 25Cr-20Ni typified by SUS 310S and 21Cr known as Incoloy 800
−32.5Ni series, SUSXM15J1 with Si added, etc.
Each is used according to the purpose of use. In general,
To ensure the oxidation resistance of stainless steel at high temperatures,
12% or more of Cr is added, and 0.5% or more of Si or A1 is not added. Due to the addition of these alloying elements, SiO 2 and A1 2 O are formed on the steel surface during use in a high temperature oxidizing atmosphere.
Oxide scale mainly composed of 3 or Cr 2 O 3 is generated, and further progress of oxidation is significantly suppressed.

【0006】また、鋼中の硫化物をMnS より安定な硫化
物として固定することを目的に、Y、La等のREM 添加が
行なわれている。これらの元素を0.001 %越えて、好ま
しくは0.008 %程度添加することにより、表面露出硫化
物周囲での局所的な異常酸化が抑制され、酸化スケール
の密着性が改善されることで耐酸化性が強化されるので
ある。
Further, REM addition of Y, La, etc. is carried out for the purpose of fixing sulfide in steel as sulfide more stable than MnS. By adding more than 0.001% of these elements, preferably about 0.008%, local abnormal oxidation around the surface-exposed sulfide is suppressed, and the adhesion of oxide scale is improved, so that the oxidation resistance is improved. It will be strengthened.

【0007】このように耐酸化性については、鋼中に適
正量のA1、Si等の耐酸化性改善元素を添加することによ
り、ある程度は耐酸化性を改善することが可能である
が、その際に鋼表面に生成する酸化スケールは、高温で
の電気伝導性を著しく低下させるため、高温での電気伝
導性の確保のための工夫を行うことが必要である。特
に、1000℃を越える条件での耐酸化性改善に最も望まし
いA12O3 皮膜は絶縁性酸化物であり、1000℃付近では10
-6S/cm程度の導電率しか有していない。一方、P型半
導体であって1000℃での電気伝導性が約2×10-3S/cm
と比較的良好であるCr2O3 は、スケール成長速度が速
く、一定時間におけるスケール厚さはA12O3 に比し格段
に厚くなる。したがって、Cr2O3 酸化スケールの場合に
は、導電性を確保しつつ、耐酸化性を向上させる必要が
ある。
As for the oxidation resistance, it is possible to improve the oxidation resistance to some extent by adding an appropriate amount of the oxidation resistance improving elements such as A1 and Si to the steel. Oxide scale formed on the steel surface at that time significantly lowers the electric conductivity at high temperature, and therefore it is necessary to devise a method for ensuring the electric conductivity at high temperature. In particular, the A1 2 O 3 film that is most desirable for improving the oxidation resistance under conditions exceeding 1000 ° C is an insulating oxide.
It has only a conductivity of about -6 S / cm. On the other hand, it is a P-type semiconductor and has an electric conductivity of about 2 × 10 −3 S / cm at 1000 ° C.
Cr 2 O 3, which is relatively good, has a fast scale growth rate, and the scale thickness at a certain time is significantly thicker than A 1 2 O 3 . Therefore, in the case of Cr 2 O 3 oxide scale, it is necessary to improve the oxidation resistance while ensuring the conductivity.

【0008】また、燃料電池の構成部材としての使用を
考えた場合には、高温での機械的強度を必要とする。長
時間の使用において、材料が変形してしまうことは安定
な電気の取り出しが行われなくなるだけでなく、電池本
体破損にもつながる。1000℃での機械的強度はフェライ
ト系で1.5kgf/mm2、オーステナイト系で8.5kgf/mm2であ
る。
Further, when considering use as a constituent member of a fuel cell, mechanical strength at high temperature is required. Deformation of the material after long-term use not only prevents stable electricity extraction but also damages the battery body. Mechanical strength at 1000 ° C. is 1.5 kgf / mm 2 in ferritic is 8.5 kgf / mm 2 in austenitic.

【0009】さらに、電解質を構成するセラミクスとの
熱膨張差が大きいと電解質を破損することが容易に予想
される。Fe−Cr系のフェライト系ステンレス鋼の1000℃
付近での熱膨張率は約13×10-6/ ℃程度、Fe−Cr−Ni系
オーステナイトステンレス鋼では約20×10-6/ ℃程度で
あり、電解質を構成するセラミックスの10×10-6/ ℃に
比べ大きく、電池本体破損の要因とさる恐れがある。望
ましくは、電解質を構成するセラミックスと同程度の熱
膨張率であることがよい。さて、上記のような耐酸化性
改善元素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼にお
いて、その基本的な特徴を損なうことなく、高温での電
気伝導性を確保することができれば、実用および便益性
の点で極めて大きな利益が期待される。
Further, if the difference in thermal expansion from the ceramics constituting the electrolyte is large, it is easily expected that the electrolyte will be damaged. 1000 ℃ of Fe-Cr ferritic stainless steel
The coefficient of thermal expansion in the vicinity is about 13 × 10 -6 / ℃, about 20 × 10 -6 / ℃ for Fe-Cr-Ni austenitic stainless steel, 10 × 10 -6 of the ceramic that constitutes the electrolyte. It is larger than / ℃ and may cause damage to the battery. Desirably, the coefficient of thermal expansion is about the same as that of the ceramic constituting the electrolyte. Now, in the austenitic stainless steel containing the above-mentioned oxidation resistance improving element, without impairing its basic characteristics, if it is possible to ensure the electrical conductivity at high temperature, in terms of practicality and convenience A huge profit is expected.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐酸
化性ならびに高温での機械的強度に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼の基本的な特性、利点をそのまま備
え、しかも高温での電気伝導性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼とその製造法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide the basic characteristics and advantages of austenitic stainless steel excellent in oxidation resistance and mechanical strength at high temperature as they are, and to have electrical conductivity at high temperature. To provide an excellent austenitic stainless steel and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高温で優
れた耐酸化性と良好な電気伝導性を有する材料開発をめ
ざし検討を行ってきたが、次のような知見を得た。 オーステナイト系ステンレス鋼中に耐酸化性改善のた
めの合金元素としてCr、A1、Si等を添加すると高温酸化
進行速度の点より900 ℃以上での使用がある程度可能と
なるが、酸化スケールの成長に伴い高温での電気伝導性
が低下する。特に、1000℃を越えて適用される場合に
は、耐酸化性確保の点よりA1を3 %以上添加することが
最も有効であるが、A1添加により鋼表面に絶縁性のA12O
3 皮膜が生成するため電気伝導性の低下が著しい。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted studies for the purpose of developing a material having excellent oxidation resistance and good electric conductivity at high temperatures, and have obtained the following findings. When Cr, A1, Si, etc. are added to austenitic stainless steel as an alloying element to improve oxidation resistance, it can be used at 900 ° C or higher to some extent from the viewpoint of high temperature oxidation progress rate. Along with this, the electrical conductivity at high temperature decreases. In particular, when applied beyond 1000 ° C. is is most effective to add the A1 from the point of view of oxidation resistance secured at least 3%, A1 A1 2 O insulating the steel surface by adding
3 As a film is formed, the electrical conductivity is significantly reduced.

【0012】高A1添加のオーステナイト系ステンレス
鋼を固体電解質型燃料電池のインターコネクタ等の部位
に適用した場合には、電気抵抗が高くなるため電池特性
が経時的に大きく低下する可能性がある。 鋼中の成分を適正化することにより使用時の酸化スケ
ール組成を変化させて電気伝導性を改善することはある
程度は可能であるが、その場合、材料が曝される環境に
よって生成する酸化スケールが変化することより、実用
的でない。そこで、以上のような知見と考察を基に、本
発明者らは、種々の方法による耐酸化性向上と高温での
電気電導性の改善を検討し、下記の知見を得て、本発明
に至った。
When a high A1 added austenitic stainless steel is applied to a portion such as an interconnector of a solid oxide fuel cell, the electric resistance becomes high and the cell characteristics may be greatly deteriorated with time. It is possible, to some extent, to improve the electrical conductivity by changing the oxide scale composition during use by optimizing the components in the steel, but in that case, the oxide scale produced by the environment to which the material is exposed More practical than changing. Therefore, based on the above knowledge and consideration, the present inventors have studied the improvement of oxidation resistance and the improvement of electrical conductivity at high temperature by various methods, and have obtained the following knowledge to provide the present invention. I arrived.

【0013】(1)従来、燃料電池用インターコネクタ
には、耐酸化性と良好な電気伝導性と、電解質を構成す
る導電性セラミックスと同程度の熱膨張を有する極めて
高価な導電性セラミックスなどが用いられている。 (2)Crを10%以上含有するステンレス鋼は、850 ℃を
越え、950 ℃の温度領域においても優れた耐酸化性を損
なうことなく、長時間の適用が可能である。燃料電池要
インターコネクタ材として有望である。
(1) Conventionally, an interconnector for a fuel cell is made of an extremely expensive conductive ceramic having oxidation resistance, good electrical conductivity, and thermal expansion comparable to that of the conductive ceramic constituting the electrolyte. It is used. (2) Stainless steel containing 10% or more of Cr can be applied for a long time without exceeding its excellent oxidation resistance even in the temperature range of over 850 ° C and 950 ° C. It is promising as an interconnector material for fuel cells.

【0014】(3)上記成分にさらにNiを10%以上含有
するオーステナイト系ステンレス鋼は1000℃近傍の高温
環境においても十分な機械的強度を有している。 (4)高温で良好な耐酸化性を有する鋼材の表面に、蒸
着もしくはプラズマ溶射などの方法により導電性酸化物
を被覆することで高温酸化雰囲気中で鋼材表面への酸素
の到達が遅くなり一層耐酸化性が優れるとともに、良好
な電気伝導性が得られる。
(3) The austenitic stainless steel containing 10% or more of Ni in addition to the above components has sufficient mechanical strength even in a high temperature environment near 1000 ° C. (4) By covering the surface of a steel material having good oxidation resistance at high temperature with a conductive oxide by a method such as vapor deposition or plasma spraying, oxygen reaches the surface of the steel material in a high temperature oxidizing atmosphere more slowly It has excellent oxidation resistance and good electrical conductivity.

【0015】(5)鋼材の表面に導電性酸化物を被覆す
る前に、中間層としてNiを被覆することで、被覆時の導
電性酸化物の密着性が改善されると同時に、鋼材と酸化
物との熱膨張の差の緩和という役目をする。 (6)被覆処理前に、鋼材表面にプラズマ化した雰囲気
中で低温プラズマ処理することで、最表層にCrもしくは
A1を含有しCr酸化物を主体とする酸化物層を生成させる
ことができる。このようにして生成させた酸化物層のう
えに導電性酸化物の被覆を設けることで耐酸化性を一層
改善できるとともに、蒸着もしくはプラズマ溶射膜の密
着性をも改善することが可能である。
(5) By coating Ni as an intermediate layer before coating the surface of the steel material with the conductive oxide, the adhesion of the conductive oxide at the time of coating is improved, and at the same time the steel material and the oxide are oxidized. It plays the role of alleviating the difference in thermal expansion from the product. (6) Prior to the coating treatment, low-temperature plasma treatment is performed on the surface of the steel material in an atmosphere in which plasma is generated.
It is possible to form an oxide layer containing A1 and mainly composed of Cr oxide. By providing a coating of a conductive oxide on the oxide layer thus produced, it is possible to further improve the oxidation resistance and also improve the adhesion of the vapor-deposited or plasma sprayed film.

【0016】ここに、本発明は、重量%で、Cr:10〜30
%、Ni:10〜60%含有し、表面に導電性酸化物を被覆し
たことを特徴とする高温酸化雰囲気中で電気伝導性に優
れた耐酸化性オーステナイト系ステンレス鋼材である。
また、別の面からは、本発明は、重量%で、Cr :10〜
30%、Ni:10〜60%含有する鋼板表面にNi層を被覆し、
次いで該Ni層の上に導電性酸化物を被覆することを特徴
とする高温酸化雰囲気中で電気伝導性に優れた酸化性オ
ーステナイト系ステンレス鋼材の製造法である。
In the present invention, the weight ratio of Cr is 10 to 30.
%, Ni: 10 to 60%, and the surface thereof is coated with a conductive oxide, which is an oxidation resistant austenitic stainless steel material excellent in electrical conductivity in a high temperature oxidizing atmosphere.
From another aspect, the present invention provides Cr: 10 to 10% by weight.
30%, Ni: 10-60% contained steel plate surface coated with Ni layer,
Then, a conductive oxide is coated on the Ni layer, which is a method for producing an oxidizable austenitic stainless steel material having excellent electric conductivity in a high temperature oxidizing atmosphere.

【0017】さらに別の面からは、本発明は、重量%
で、Cr :10〜30%、Ni:10〜60%含有する鋼板表面へ
低温プラズマ処理により酸化物層を生成させ、次いで該
酸化物層の上に導電性酸化物を被覆することを特徴とす
る高温酸化雰囲気中で電気伝導性に優れた耐酸化性オー
ステナイト系ステンレス鋼材の製造法である。好適態様
によれば、前記導電性酸化物を被覆してから、さらに、
露点温度が−15〜−60℃である非酸化性雰囲気で400 〜
1200℃の温度に1 秒以上保持する熱処理を行ってもよ
い。
In yet another aspect, the present invention provides a weight percent.
Then, an oxide layer is formed on the surface of a steel sheet containing Cr: 10 to 30% and Ni: 10 to 60% by low temperature plasma treatment, and then a conductive oxide is coated on the oxide layer. It is a method for producing an oxidation resistant austenitic stainless steel material having excellent electrical conductivity in a high temperature oxidizing atmosphere. According to a preferred aspect, after coating the conductive oxide,
400 ~ in a non-oxidizing atmosphere with a dew point temperature of -15 to -60 ℃
You may perform the heat processing hold | maintained at the temperature of 1200 degreeC for 1 second or more.

【0018】なお、上記の「オーステナイト系ステンレ
ス鋼材」とは、オーステナイト系ステンレス鋼で構成さ
れた部材一般を指称し、具体的には板材、棒材、管材、
箔材などが例示される。
The above-mentioned "austenitic stainless steel material" refers to general members made of austenitic stainless steel, specifically, plate materials, bar materials, pipe materials,
Examples include foil materials.

【0019】[0019]

【作用】次に、本発明を上記範囲に限定した理由を説明
する。 Cr:本発明が処理の対象とするのは、つまり母材とする
のはオーステナイト系ステンレス鋼であって、Cr: 10〜
30%、Ni:10 〜60%を含有するものであれば特に制限は
ない。つまり、本発明にあっては対象としてオーステナ
イト系ステンレス鋼を選んだのであって、所望によって
行う低温プラズマ処理あるいはNi被覆によって表面にCr
またはAlを含有したCr酸化物を主体とする酸化物層を形
成できればよい。そのために、本発明にあってはCr: 10
〜30%、Ni:10 〜60%に制限するのである。
Next, the reason why the present invention is limited to the above range will be described. Cr: The subject of the present invention is to treat, that is, the base material is austenitic stainless steel, Cr: 10 ~
There is no particular limitation as long as it contains 30% and Ni: 10 to 60%. That is, in the present invention, the austenitic stainless steel was selected as the target, and the surface was treated with Cr by the low temperature plasma treatment or Ni coating as desired.
Alternatively, it is sufficient that an oxide layer mainly containing Cr oxide containing Al can be formed. Therefore, in the present invention, Cr: 10
It is limited to ~ 30%, Ni: 10 to 60%.

【0020】したがって、CrはA1とともに高温での耐酸
化性を得るのに必要な基本的な元素である。本発明にお
いては、下限を10%、上限を30%とする。これは、400
℃を越えてCr2O3 主体の酸化スケールを生成するのに10
%以上のCrが必要であるからである。一方、30%を越え
て添加しても耐酸化性の向上がみられないばかりでな
く、オーステナイト相を維持することが困難になり、ま
たσ脆性や475 ℃脆性に特に敏感になり、板の成形性、
加工性に悪影響を及ぼす。
Therefore, Cr is a basic element necessary for obtaining oxidation resistance at high temperature together with A1. In the present invention, the lower limit is 10% and the upper limit is 30%. This is 400
10 to produce Cr 2 O 3 -based oxide scales above ℃
This is because Cr of more than% is required. On the other hand, addition of more than 30% does not not only improve the oxidation resistance, but also makes it difficult to maintain the austenite phase, and is particularly sensitive to σ embrittlement and 475 ° C embrittlement. Formability,
It adversely affects workability.

【0021】Ni: Niはオーステナイト鋼の基本的性質
を与える重要な元素である。10.0%未満ではオーステナ
イト組織を維持することが難しくなる。一方、60%を超
えるものはもはやコスト的に実用化し難いものになる。
上限を60%とする。
Ni: Ni is an important element that gives the basic properties of austenitic steel. If it is less than 10.0%, it becomes difficult to maintain the austenite structure. On the other hand, if it exceeds 60%, it will be difficult to put it into practical use in terms of cost.
The upper limit is 60%.

【0022】導電性酸化物:本発明において被覆材とし
て用いる導電性酸化物は、例えば固体電解質型燃料電池
にみられるような高温酸化雰囲気においてもすぐれた耐
酸化性および電気伝導性を保持するものであれば特に制
限はないが、その好適態様によれば、いずれも酸素イオ
ン伝導性酸化物もしくは混合伝導性酸化物である、本発
明においてはYSZ 、LaCrO3、LaCoO3、La1-x Srx CrO3
La1-x Srx MnO3、La1- xCrx CoO3およびこれらの混合
物、さらには複合の酸化物等を用いた。
Conductive oxide: The conductive oxide used as the coating material in the present invention has excellent oxidation resistance and electrical conductivity even in a high temperature oxidizing atmosphere as found in, for example, a solid oxide fuel cell. If it is not particularly limited as long as it is, according to its preferred embodiment, both are oxygen ion conductive oxides or mixed conductive oxides, in the present invention YSZ, LaCrO 3 , LaCoO 3 , La 1-x Sr. x CrO 3 ,
La 1-x Sr x MnO 3 , La 1-x Cr x CoO 3, a mixture thereof, and a complex oxide were used.

【0023】次に、本発明において用いるこれらの導電
性酸化物について若干の説明を加える。YSZは蛍石型構
造を持つZrO2に、低原子価酸化物Y2O3を固溶することで
蛍石型の立方晶が高温から常温まで安定に存在し得る導
電性セラミックスである。この蛍石型固溶体は酸素イオ
ンが最密充填でないことと、アルカリ土類や希土類原子
等との置換固溶範囲が広く酸素原子位置に存在する空孔
濃度が高くなり大きな酸素イオン伝導性を示す。
Next, some explanation will be made on these conductive oxides used in the present invention. YSZ is a conductive ceramic in which low-valent oxide Y 2 O 3 is solid-solved in ZrO 2 having a fluorite structure so that a fluorite-type cubic crystal can exist stably from high temperature to room temperature. This fluorite type solid solution shows that oxygen ions are not the closest packing, and that the substitutional solid solution range with alkaline earth or rare earth atoms is wide and the vacancy concentration at the oxygen atom position is high and the oxygen ion conductivity is large. .

【0024】一方、ABO3で示される酸化物は、ペロブス
カイト型酸化物と呼ばれる酸化物であり、酸素イオンと
電子または正孔が移動することで混合イオン伝導性を示
す。被覆方法としては、好ましくは蒸着あるいはプラズ
マ溶射法であるが、本発明で言う上記の導電性酸化物を
被覆できるものであれば、それ以外の塗布熱分解法によ
って行ってもよい。したがって、本発明において用いる
被覆方法は、特に制限を受けないが、以下、以下蒸着法
およびプラズマ溶射法についてその好適態様を説明す
る。
On the other hand, the oxide represented by ABO 3 is an oxide called a perovskite type oxide, and exhibits mixed ion conductivity by the movement of oxygen ions and electrons or holes. The coating method is preferably a vapor deposition method or a plasma spraying method, but any coating thermal decomposition method may be used as long as it can coat the above-mentioned conductive oxide in the present invention. Therefore, the coating method used in the present invention is not particularly limited, but preferred embodiments of the vapor deposition method and the plasma spraying method will be described below.

【0025】蒸着法は、それ自体すでに公知であって、
処理操作は慣用のものであってよいが、適正な酸化物組
成となるよう処理条件毎に合金成分と雰囲気の酸素ポテ
ンシャルを適正化する必要がある。溶射法はそれ自体す
でに公知のものを利用すればよい。溶射膜の緻密生から
すれば、減圧下でのプラズマ溶射が望ましいが、膜形成
時の粉末が母材に衝突するときの衝撃が大きく、機械的
応力の発生が起こり、粉末の結晶構造の破壊に至る。こ
のため、本発明の好適態様では大気圧下でのプラズマ溶
射を用いた。
The vapor deposition method is already known per se,
The treatment operation may be a conventional one, but it is necessary to optimize the alloying components and the oxygen potential of the atmosphere for each treatment condition so as to obtain a proper oxide composition. As the thermal spraying method, one already known per se may be used. Plasma spraying under reduced pressure is desirable from the viewpoint of the denseness of the sprayed film, but the impact of the powder colliding with the base material during film formation is large and mechanical stress occurs, which destroys the crystal structure of the powder. Leading to. Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, plasma spraying under atmospheric pressure was used.

【0026】なお、溶射の場合、被覆処理前にブラスト
処理を行うことにより、残留応力の緩和による細粒化お
よび被覆材の母材との密着性向上に極めて効果がある。
必要に応じてこの処理を行う。かかる蒸着、溶射法によ
る酸化物層の被覆に先立って、一種の予備処理としてNi
皮膜の形成、低温プラズマ処理を行ってもよい。
In the case of thermal spraying, the blasting treatment before the coating treatment is extremely effective in reducing the residual stress to reduce the grain size and improve the adhesion of the coating material to the base material.
This process is performed as needed. Prior to coating the oxide layer by such vapor deposition or thermal spraying method, Ni was used as a kind of pretreatment.
Formation of a film and low temperature plasma treatment may be performed.

【0027】蒸着層、溶射層の厚さ等についても目的に
応じて適宜定めればよく、特に制限はないが、好ましく
は、蒸着層は10μm 以下、溶射層は100 μm 以下とす
る。このように母材と導電性酸化物の間にNi層を形成す
ることにより密着性の改善が期待される。特にその方法
を限定しない。本発明では蒸着法を用いたが電気メッ
キ、溶融メッキあるいはプラズマ溶射によって被覆した
場合にもその基本的特性を損なうことはない。
The thickness of the vapor-deposited layer and the thermal sprayed layer may be appropriately determined according to the purpose and is not particularly limited, but preferably the vapor-deposited layer is 10 μm or less and the thermal sprayed layer is 100 μm or less. By forming the Ni layer between the base material and the conductive oxide in this way, it is expected that the adhesion will be improved. The method is not particularly limited. Although the vapor deposition method is used in the present invention, its basic characteristics are not impaired even when it is coated by electroplating, hot dipping or plasma spraying.

【0028】この低温プラズマ処理は、例えばオーステ
ナイト系ステンレス鋼を室温または室温を超え450 ℃以
下に予熱した状態で0 〜−500Vのバイアス電圧をかけて
イオンボンバード処理することを言う。その予熱温度
を、熱的な拡散による高温酸化が顕著となる450 ℃以下
とした。また、バイアス電圧は、0 〜−500Vする。バイ
アス電圧が大きすぎるとプラズマ化した原子が表面をた
たく度合いが強くなり低温プラズマ処理効果が低下す
る。また、処理時のチャンバー内に空気あるいは酸素を
微量導入すると、低温プラズマ処理時に、鋼板表面に特
定元素が濃化し酸化される挙動がみられる。特定元素で
構成される酸化皮膜は耐酸化性と溶射皮膜の密着性改善
に効果があるため、必要に応じて行う。
The low-temperature plasma treatment is, for example, an austenitic stainless steel which is subjected to an ion bombardment treatment by applying a bias voltage of 0 to -500 V in a state where it is preheated to room temperature or higher than room temperature and 450 ° C. or lower. The preheating temperature was set to 450 ° C. or lower at which high temperature oxidation due to thermal diffusion became remarkable. The bias voltage is 0 to -500V. When the bias voltage is too large, the degree to which the atoms turned into plasma hit the surface becomes strong and the low-temperature plasma treatment effect decreases. In addition, when a small amount of air or oxygen is introduced into the chamber during the treatment, there is a behavior that a specific element is concentrated and oxidized on the surface of the steel sheet during the low temperature plasma treatment. The oxide film composed of a specific element is effective in improving the oxidation resistance and the adhesiveness of the sprayed film, and therefore is performed as necessary.

【0029】導電性酸化物被覆後の熱処理は、必要に応
じて、露点−15〜−60℃である非酸化性雰囲気で400 〜
1200℃の温度に1秒以上保持することによって行う。そ
の処理温度を400 〜1200℃とするのは400 ℃未満では熱
的な拡散が起こらず、1200℃超では本発明鋼の成分範囲
であるオーステナイト系ステンレス鋼は、相互拡散によ
る低融点の化合物を生成してしまう。また、このような
燃鈍処理を行うに当たって炉内の雰囲気は極めて重要で
ある。Ar、N2、H2等を主体とする非酸化性雰囲気あるい
は減圧雰囲気で露点が−15〜−60℃に維持されることは
必要である。
The heat treatment after coating with the conductive oxide is, if necessary, 400 to 400 in a non-oxidizing atmosphere having a dew point of -15 to -60 ° C.
It is performed by keeping the temperature at 1200 ° C for 1 second or more. The treatment temperature of 400 to 1200 ° C does not cause thermal diffusion below 400 ° C, and above 1200 ° C, the austenitic stainless steel, which is the component range of the steel of the present invention, has a low melting point compound due to mutual diffusion. Will be generated. Further, the atmosphere in the furnace is extremely important in performing such an annealing treatment. It is necessary to maintain the dew point at −15 to −60 ° C. in a non-oxidizing atmosphere mainly containing Ar, N 2 , H 2 or the like or a reduced pressure atmosphere.

【0030】本発明が適用されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼の組成は上述のような組成を有するかぎり特に
制限はされないが、実用的観点からは、より特定的に
は、本発明にかかるオーステナイト系ステンレス鋼は、
重量%で、C :0.0001〜0.10%、N :0.0001〜0.10%、
S :0.0001〜0.0020%、Cr:10.00 〜30.00 %、Ni:1
0.00 〜60.00 %、A1:0.001 〜2.0 %、Si:0.01〜6.0
%、Mn:0.01%〜3.00%、P :0.03%以下、TiまたはN
bの1または2種を合計でC +N 量の4 倍以上、3.0 %
以下、必要に応じCe、La等の希土類元素(REM) または、
Y 、Caの内の1種または2種以上を0.20%以下、さらに
必要により、Mo:0.01〜10.0% その他、鋼中にCuを0.8 %以下含有し、残部Feおよび不
可避的不純物からなる鋼組成を有するオーステナイト系
ステンレス鋼である。
The composition of the austenitic stainless steel to which the present invention is applied is not particularly limited as long as it has the above composition, but from a practical point of view, more specifically, the austenitic stainless steel according to the present invention is Is
% By weight, C: 0.0001 to 0.10%, N: 0.0001 to 0.10%,
S: 0.0001 to 0.0020%, Cr: 10.00 to 30.00%, Ni: 1
0.00 to 60.00%, A1: 0.001 to 2.0%, Si: 0.01 to 6.0
%, Mn: 0.01% to 3.00%, P: 0.03% or less, Ti or N
1 or 2 of b in total is more than 4 times the amount of C + N, 3.0%
Below, if necessary, rare earth elements (REM) such as Ce, La, or
One or two or more of Y and Ca is 0.20% or less, and if necessary, Mo: 0.01 to 10.0%, and a steel composition containing 0.8% or less of Cu in the steel and the balance Fe and unavoidable impurities. Is an austenitic stainless steel.

【0031】さらにA1主体の酸化物の生成を図る場合に
適用できる本発明にかかるオーステナイト系ステンレス
鋼は、重量%で、C :0.0001〜0.10%、N :0.0001〜0.
10%、S :0.0001〜0.0020%、Cr:10.00 〜30.00 %、
Ni:10.00 〜60.00 %、A1:2.00〜6.00%、Si:0.01〜
6.00%、Mn:0.01%〜3.00%、P :0.03%以下、Tiまた
はNbの1種または2種を合計でC +N 量の4 倍以上、3.
0 %以下、必要に応じCe、La等の希土類元素(REM) また
は、Y 、Caの内の1種または2種以上を0.20%以下、さ
らに必要により、Mo:0.01〜10.0% その他、鋼中にCuを0.8 %以下含有し、残部Feおよび不
可避的不純物から成る鋼組成を有するオーステナイト系
ステンレス鋼である。
Further, the austenitic stainless steel according to the present invention which can be applied to the production of oxides mainly containing A1 is, by weight%, C: 0.0001 to 0.10%, N: 0.0001 to 0.
10%, S: 0.0001 to 0.0020%, Cr: 10.00 to 30.00%,
Ni: 10.00 to 60.00%, A1: 2.00 to 6.00%, Si: 0.01 to
6.00%, Mn: 0.01% to 3.00%, P: 0.03% or less, one or two of Ti or Nb in total of 4 times or more the amount of C + N, 3.
0% or less, if necessary, rare earth elements (REM) such as Ce, La, etc., or one or more of Y, Ca, 0.20% or less, and if necessary, Mo: 0.01 to 10.0% Other, in steel Is an austenitic stainless steel containing 0.8% or less of Cu and having a balance of Fe and inevitable impurities.

【0032】ここに、本発明はこのような鋼組成によっ
て制限されるものではないが、好適例として鋼組成を上
述のように限定した理由を説明する。 C :C は、常温での靱性を著しく低下させる元素である
とともに、高温での適用時に、あるいは溶接熱影響部に
おいてCr23C6型の炭化物を形成して、Crによる耐酸化性
の向上効果を著しく減ずる影響を有する。また、スケー
ル剥離をもたらすため低い方が好ましく上限を0.10%と
した。ただし、機械的強度を重視する場合は、上限近く
まで含有させることもある。下限は実用上0.0001%とし
た。
Although the present invention is not limited to such a steel composition, the reason why the steel composition is limited as described above will be described as a suitable example. C: C is an element that significantly reduces the toughness at room temperature, and when used at high temperatures or in the heat-affected zone of the weld, forms Cr 23 C 6 type carbides, which improves the oxidation resistance of Cr. Has the effect of significantly reducing In addition, it is preferable that the lower limit is 0.10% because it causes scale peeling. However, when importance is attached to mechanical strength, it may be contained up to near the upper limit. The lower limit is practically set to 0.0001%.

【0033】A1 A1は本発明鋼において重要な基本元素である。A1を主体
とする酸化物 (全酸化物中の金属Alの含有率が最も多い
酸化物) を生成する場合は均一なスケールを形成させる
ために2.0 %以上が必要である。しかしながら6.0 %を
越えて添加すると常温での靱性低下が極めて顕著となる
ため、上限を6.0 %とする。ただし、Cr2O3 、CrFe2O4
等のCrを主体とする酸化物を生成する場合は、0.001 〜
2.0 %に制限する。
A1 A1 is an important basic element in the steel of the present invention. When forming an oxide mainly composed of A1 (oxide having the highest content of metallic Al in all oxides), 2.0% or more is required to form a uniform scale. However, if it is added in excess of 6.0%, the toughness at room temperature will be significantly reduced, so the upper limit is made 6.0%. However, Cr 2 O 3 , CrFe 2 O 4
When producing oxides mainly composed of Cr, such as 0.001 ~
Limit to 2.0%.

【0034】Si:Siは脱酸元素でありその効果を確かに
するには0.1 %以上が必要である。Cr主体の酸化物生成
時においては耐酸化性改善元素として作用するが、A1主
体の酸化物生成の場合には耐酸化性改善に対するSiの効
果が顕著でなくなることおよび靱性低下の問題から上限
を6.0 %とする。
Si: Si is a deoxidizing element and 0.1% or more is necessary to ensure its effect. It acts as an oxidation resistance improving element during the formation of Cr-based oxides, but in the case of A1-based oxide formation, the effect of Si for improving the oxidation resistance is not significant and the upper limit is set due to the problem of toughness reduction. 6.0%

【0035】N:Nは、C と同様、常温での靱性を著し
く低下させる元素である。また、鋼中のCr、A1と結合し
窒化物を形成することでCr、Alによる高温での耐酸化性
低下をもたらす悪影響がある。上限を0.10%とする。鋼
中のC 、N の悪影響を減ずる目的より、CrあるいはA1よ
りもC 、N との親和力の強いTi、Nb安定化元素を添加す
る。常温での靱性を改善しつつ、高温での耐酸化性を改
善するには、望ましい添加量がある。鋼中のC 、N を固
定するには、鋼中のC+N(%)にたいして4 倍以上の
TiあるいはNbが必要である。また、過剰なTi、Nb添加も
金属間化合物の析出により靱性の低下をもたらすため上
限をTi+Nb(%)で3.00%とする。
N: N, like C, is an element that significantly reduces toughness at room temperature. Further, by forming a nitride by combining with Cr and A1 in the steel, there is an adverse effect that Cr and Al reduce the oxidation resistance at high temperature. The upper limit is 0.10%. For the purpose of reducing the adverse effects of C and N in steel, Ti and Nb stabilizing elements with a stronger affinity for C and N than Cr or A1 are added. In order to improve the toughness at room temperature and the oxidation resistance at high temperature, there is a desirable amount of addition. In order to fix C and N in steel, C + N (%) in steel must be more than 4 times
Ti or Nb is required. In addition, since excessive addition of Ti and Nb also causes deterioration of toughness due to precipitation of intermetallic compounds, the upper limit is set to 3.00% for Ti + Nb (%).

【0036】S :S は上限を0.002 %に規制するととも
に、必要に応じMnより高温でより安定な硫化物を形成す
るCe、La、Y 等の希土類元素または、Ca等を添加するこ
とで固定化する。これらの効果を高める目的より、鋼中
のO濃度は低い方がよい。このことは、これらの添加元
素が酸化物を作りやすく、鋼中のS 固定元素として機能
する以前に酸化物として消費され、有効量が減少するた
めである。鋼中のS +O (%)値は低い方が好ましい
が、S +O (%)≦0.008 、さらに望ましくはS +O
(%)≦0.005 が必要である。
S: The upper limit of S is regulated to 0.002%, and if necessary, it is fixed by adding a rare earth element such as Ce, La, or Y, which forms a more stable sulfide at a temperature higher than Mn, or Ca. Turn into. For the purpose of enhancing these effects, the O concentration in steel is preferably low. This is because these additive elements tend to form oxides and are consumed as oxides before they function as S-fixing elements in steel, reducing the effective amount. Lower S + O (%) value in steel is preferable, but S + O (%) ≤ 0.008, more preferably S + O
(%) ≤ 0.005 is required.

【0037】Mo:Moは高温での強度確保あるいは耐食性
確保のために添加することがある。ただし、靱性低下の
問題のため上限を10.0%とする。 Mn:Mnは、高温での強度確保のために添加することがあ
る。また、オーステナイト相安定化にも有効である。0.
01〜3.00%程度の含有が望ましい。
Mo: Mo may be added to secure strength at high temperature or to secure corrosion resistance. However, the upper limit is set to 10.0% due to the problem of reduced toughness. Mn: Mn may be added to secure strength at high temperatures. It is also effective for stabilizing the austenite phase. 0.
It is desirable that the content is 01 to 3.00%.

【0038】P :P は積極的に添加しない。原則的に不
純物である。0.03%以下含有する。 La、Ce、Y 、Ca:これらは、上述したように、鋼中のS
固定化元素である。鋼中の酸素とも親和力が強く酸化物
としても消費されるが、過剰添加は粗大酸化物の生成に
より逆に耐酸化性に悪影響を及ぼすことから、総量0.20
%以下の範囲で必要に応じ添加する。
P: P is not positively added. In principle, it is an impurity. Contains 0.03% or less. La, Ce, Y, Ca: These are S in steel as described above.
It is an immobilizing element. Although it has a strong affinity with oxygen in steel and is also consumed as an oxide, excessive addition adversely affects the oxidation resistance due to the formation of coarse oxide.
If necessary, it is added within the range of not more than%.

【0039】Cu:鋼中のCuは母材の耐食性を改善する場
合がある。不純物として0.8 %以下で含有されれば悪影
響はない。次に具体例をもって本発明の作用効果をさら
に説明する。
Cu: Cu in steel may improve the corrosion resistance of the base material. If it is contained as an impurity in 0.8% or less, there is no adverse effect. Next, the effects of the present invention will be further described with reference to specific examples.

【0040】[0040]

【実施例】【Example】

(実施例1)表1に示される組成を持つ鋼No.1〜14を真空
溶解炉にて溶製し、鋳造、熱間圧延、冷間圧延を施して
板厚1mmとする。このように製造された各種鋼板を蒸着
もしくは溶射基板として用い、有機溶剤で脱脂洗浄した
後、蒸着もしくは溶射によって導電性酸化物を表2に示
す量だけ被覆した。
(Example 1) Steel Nos. 1 to 14 having the compositions shown in Table 1 are melted in a vacuum melting furnace and cast, hot-rolled and cold-rolled to a plate thickness of 1 mm. The various steel plates thus produced were used as vapor deposition or thermal spray substrates, degreased and washed with an organic solvent, and then coated with the conductive oxide in the amounts shown in Table 2 by vapor deposition or thermal spray.

【0041】蒸着は電子ビーム法を用い、真空槽内の真
空度1×10-3〜10-5torrで行った。酸素ポテンシャルは
真空槽中の分圧調整および、または残留水分によった。
溶射は減圧プラズマ方式により、アーク電圧25V、アー
ク電流 400Aで行った。また、作動ガスはArもしくはAr
とN2+H2の混合ガスを用いた。このようにして得られた
鋼板から各種試験材を切り出し、大気中1000℃連続加熱
による酸化試験を行った。
The vapor deposition was carried out using an electron beam method at a degree of vacuum in the vacuum chamber of 1 × 10 −3 to 10 −5 torr. The oxygen potential depends on the partial pressure adjustment in the vacuum chamber and / or the residual water content.
The thermal spraying was performed by a reduced pressure plasma system with an arc voltage of 25 V and an arc current of 400 A. The working gas is Ar or Ar.
And a mixed gas of N 2 + H 2 was used. Various test materials were cut out from the steel plate thus obtained and subjected to an oxidation test by continuous heating at 1000 ° C. in the atmosphere.

【0042】表1の鋼種のうち蒸着によりLaCrO3を被覆
した本発明鋼No.1〜11および比較鋼No.13 の1000℃での
酸化増量の経時変化(mg/cm2)を図1に示す。本発明鋼
のうち本発明鋼No.1、6 の被覆方法、被覆物質および被
覆層厚の処理条件と、大気中1000℃での引張り試験によ
る強度、ならびに1000℃×1000hr酸化後の増量変化の結
果を表2にまとめて示す。なお、酸化試験では、スケー
ル剥離を含めた酸化後の酸化増量の大小をもって耐酸化
性を評価した。
FIG. 1 shows the changes with time (in mg / cm 2 ) of the increase in oxidation at 1000 ° C. of the steels No. 1 to 11 of the present invention and the comparative steel No. 13 coated with LaCrO 3 by vapor deposition among the steel types shown in Table 1. Show. Among the present invention steels, the present invention steel Nos. 1 and 6, the coating method, the coating material and the treatment conditions of the coating layer thickness, the strength by the tensile test at 1000 ° C. in the atmosphere, and the increase change after oxidation at 1000 ° C. × 1000 hr The results are summarized in Table 2. In addition, in the oxidation test, the oxidation resistance was evaluated based on the magnitude of the increase in the amount of oxidation after the oxidation including scale peeling.

【0043】図2は、蒸着によりLaCrO3、LaSrCrO3、La
CoO3、Al2O3 などの種々の被覆した本発明鋼No.1の大気
中1000℃×1000hr酸化後の電気抵抗の結果を示すグラフ
である。測定は鋼板の厚さ方向で行い結果は面積抵抗
(Ω・cm2)に換算した。図1に示す酸化増量の経時変化
から、本発明が示す適正化学成分を有する各鋼種は耐酸
化性に優れていることがわかる。また、表2より本発明
鋼であるオーステナイト系ステンレス鋼は1000℃付近の
高温環境においてもフェライト系ステンレス鋼であるN
o.12 と比較して十分な強度を有している。また、導電
性酸化物を被覆したものは、被覆無しの鋼より耐酸化性
が良好である。図2に示す抵抗測定の結果から、導電性
酸化物の被覆処理により導電性は極めて向上しているの
が分かる。
FIG. 2 shows that LaCrO 3 , LaSrCrO 3 and La were deposited by vapor deposition.
3 is a graph showing the results of electric resistance of various kinds of steel No. 1 of the present invention coated with CoO 3 , Al 2 O 3 and the like after oxidation at 1000 ° C. for 1000 hours in the atmosphere. The measurement was performed in the thickness direction of the steel sheet, and the result was converted to sheet resistance (Ω · cm 2 ). From the change over time in the amount of increased oxidation shown in FIG. 1, it can be seen that each steel type having the proper chemical composition shown in the present invention has excellent oxidation resistance. Further, from Table 2, the austenitic stainless steel of the present invention is a ferritic stainless steel N even in a high temperature environment around 1000 ° C.
It has sufficient strength compared to o.12. Also, those coated with a conductive oxide have better oxidation resistance than steel without coating. From the result of resistance measurement shown in FIG. 2, it can be seen that the conductivity is extremely improved by the coating treatment with the conductive oxide.

【0044】(実施例2)実施例1で用いた本発明鋼No.
1、6 のオーステナイト系ステンレス鋼板に対し、表3
に示す条件でNi層を被覆した。このようにして得られた
本発明鋼No.1の鋼板について酸化試験を行った。図3に
大気中1000℃×30min 加熱−10min 冷却の繰り返し酸化
試験時の酸化増量の結果をグラフで示す。母材と導電性
酸化物層の間にNi層を介在させることにより、より密着
性に優れた鋼板となることが分かる。
(Example 2) Steel No. of the present invention used in Example 1
For austenitic stainless steel sheets 1 and 6, Table 3
The Ni layer was coated under the conditions shown in. An oxidation test was conducted on the steel sheet of Steel No. 1 of the present invention thus obtained. FIG. 3 is a graph showing the results of the increase in the amount of oxidation during the repeated oxidation test of 1000 ° C. × 30 min heating and −10 min cooling in the atmosphere. It can be seen that by interposing the Ni layer between the base material and the conductive oxide layer, a steel sheet with more excellent adhesion can be obtained.

【0045】(実施例3)実施例2で用いた本発明鋼No.
1、6 のオーステナイト系ステンレス鋼板を、表4 に示
す条件で低温プラズマ処理、酸化物被覆後の熱処理、あ
るいはブラスト処理を施した。このようにして得られた
鋼No.1の鋼板について酸化試験を行った。図4 に大気中
1000℃加熱時の酸化増量の経時変化の結果をグラフで示
す。低温プラズマ処理のうち特に酸素もしくは空気を導
入した場合に、より耐酸化性が向上しているのが分か
る。これは、適正な低温プラズマ条件では鋼板表面にCr
主体の酸化物、あるいはA1を含有するCr主体の酸化物が
緻密に生成するからである。
(Example 3) Steel No. of the present invention used in Example 2
The austenitic stainless steel sheets 1 and 6 were subjected to low temperature plasma treatment, heat treatment after oxide coating, or blast treatment under the conditions shown in Table 4. An oxidation test was conducted on the steel plate of Steel No. 1 thus obtained. In the air
The graph shows the results of the time course of the increase in the amount of oxidation when heated at 1000 ° C. It can be seen that the oxidation resistance is further improved particularly when oxygen or air is introduced in the low temperature plasma treatment. This is due to the presence of Cr on the steel plate surface under proper low temperature plasma conditions.
This is because the main oxide or the main oxide of Cr containing A1 is densely formed.

【0046】さらに、被覆後に熱処理を施すことで、耐
酸化性が一段と向上する。熱的拡散を伴う高温熱処理に
より、酸化物スケールが緻密になるためと考えられる。
特に、体気圧下でのプラズマ溶射で被覆された酸化物は
気孔が多く酸素の侵入を容易にするので、熱処理により
気孔を封じることは極めて有効である。本発明によれ
ば、LaCrO3、LaMnO3等導電性セラミックスをフェライト
系ステンレス鋼に被覆することにより、500 〜1000℃の
温度範囲で、例えばLaMnO3、YSZに近い膨張率を有する
ようになり、セラミックとの整合性は良好となる。
Furthermore, by performing heat treatment after coating, the oxidation resistance is further improved. It is considered that the oxide scale becomes dense due to the high temperature heat treatment accompanied by thermal diffusion.
In particular, since oxides coated by plasma spraying under body pressure have many pores and facilitate the ingress of oxygen, it is extremely effective to seal the pores by heat treatment. According to the present invention, by covering the LaCrO 3, LaMnO 3 such as a conductive ceramic ferritic stainless steel, in the temperature range of 500 to 1000 ° C., takes on the example LaMnO 3, expansion coefficient close to YSZ, Good compatibility with ceramics.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高温での機械的強度を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼に導電性酸化物を被覆することで耐酸化性を犠
牲にすることなく高温での電気伝導性が確保され、さら
にそのようにして得られた鋼材は熱膨張率の小さいセラ
ミックスとの整合性も良いことから、燃料電池の構成部
材としての有用性を発揮する。
As described above, according to the present invention, by coating an austenitic stainless steel having mechanical strength at high temperature with a conductive oxide, high temperature can be achieved without sacrificing oxidation resistance. Since the electric conductivity of the steel is secured, and the steel material thus obtained has good compatibility with ceramics having a small coefficient of thermal expansion, it is useful as a constituent member of a fuel cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1において得られた材料の耐酸化性を示
すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the oxidation resistance of the material obtained in Example 1.

【図2】各導電性酸化物を被覆した材料の電気伝導性を
示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the electric conductivity of a material coated with each conductive oxide.

【図3】実施例2 において得られた材料の密着性に対す
る中間材としてのNi層の効果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the effect of a Ni layer as an intermediate material on the adhesion of the material obtained in Example 2.

【図4】実施例3 における低温プラズマ処理および被覆
後の熱処理を施した材料の耐酸化性を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing the oxidation resistance of a material that has been subjected to a low temperature plasma treatment and a heat treatment after coating in Example 3.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で、Cr:10〜30%、Ni:10〜60%
含有し、表面に導電性酸化物を被覆したことを特徴とす
る高温酸化雰囲気中で電気伝導性に優れた耐酸化性オー
ステナイト系ステンレス鋼材。
1. By weight%, Cr: 10 to 30%, Ni: 10 to 60%
An oxidation-resistant austenitic stainless steel material having excellent electrical conductivity in a high-temperature oxidizing atmosphere, characterized by containing a conductive oxide on the surface.
【請求項2】 重量%で、Cr:10〜30%、Ni:10〜60%
含有する鋼板表面にNi層を被覆し、次いで該Ni層の上に
導電性酸化物を被覆することを特徴とする高温酸化雰囲
気中で電気伝導性に優れた酸化性オーステナイト系ステ
ンレス鋼材の製造法。
2. By weight, Cr: 10 to 30%, Ni: 10 to 60%
A method for producing an oxidizable austenitic stainless steel material excellent in electrical conductivity in a high temperature oxidizing atmosphere, characterized by coating a Ni layer on the surface of a steel sheet containing it, and then coating a conductive oxide on the Ni layer .
【請求項3】 重量%で、Cr:10〜30%、Ni:10〜60%
含有する鋼板表面へ低温プラズマ処理により酸化物層を
生成させ、次いで該酸化物層の上に導電性酸化物を被覆
することを特徴とする請求項2記載の高温酸化雰囲気中
で電気伝導性に優れた耐酸化性オーステナイト系ステン
レス鋼材の製造法。
3. By weight%, Cr: 10 to 30%, Ni: 10 to 60%
An electrically conductive oxide is formed in a high temperature oxidizing atmosphere according to claim 2, wherein an oxide layer is formed on the surface of the steel sheet containing the same by a low temperature plasma treatment, and then a conductive oxide is coated on the oxide layer. Excellent oxidation resistance A method for manufacturing austenitic stainless steel.
【請求項4】 前記導電性酸化物を被覆してから、さら
に、露点温度が−15〜−60℃である非酸化性雰囲気で40
0 〜1200℃の温度に1 秒以上保持することを特徴とする
請求項2または3記載の高温酸化雰囲気中で電気伝導性
に優れた耐酸化性オーステナイト系ステンレス鋼材の製
造法。
4. After the conductive oxide is coated, the conductive oxide is further applied in a non-oxidizing atmosphere having a dew point temperature of −15 to −60 ° C.
The method for producing an oxidation-resistant austenitic stainless steel material excellent in electrical conductivity in a high temperature oxidizing atmosphere according to claim 2 or 3, characterized in that the temperature is maintained at 0 to 1200 ° C for 1 second or more.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008522037A (en) * 2004-11-30 2008-06-26 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Strip products that form perovskite or spinel surface coatings for electrical contacts
KR101121697B1 (en) * 2003-12-24 2012-02-28 재단법인 포항산업과학연구원 Method for Manufacturing Separator of Solid Oxide Fuel Cell
EP3009589A1 (en) * 2014-10-13 2016-04-20 Technoform Glass Insulation Holding GmbH Spacer for insulating glazing units having a metal layer with enhanced adhesion properties
JP2017503071A (en) * 2013-12-13 2017-01-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Surface treatment method and apparatus treated thereby
WO2018074743A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 한국과학기술원 High-strength fe-cr-ni-al multiplex stainless steel and manufacturing method therefor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121697B1 (en) * 2003-12-24 2012-02-28 재단법인 포항산업과학연구원 Method for Manufacturing Separator of Solid Oxide Fuel Cell
JP2008522037A (en) * 2004-11-30 2008-06-26 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Strip products that form perovskite or spinel surface coatings for electrical contacts
JP2017503071A (en) * 2013-12-13 2017-01-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Surface treatment method and apparatus treated thereby
US10138434B2 (en) 2013-12-13 2018-11-27 General Electric Company Surface treatment method and device treated thereby
EP3009589A1 (en) * 2014-10-13 2016-04-20 Technoform Glass Insulation Holding GmbH Spacer for insulating glazing units having a metal layer with enhanced adhesion properties
WO2018074743A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 한국과학기술원 High-strength fe-cr-ni-al multiplex stainless steel and manufacturing method therefor
US11649517B2 (en) 2016-10-21 2023-05-16 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength Fe—Cr—Ni—Al multiplex stainless steel and manufacturing method therefor

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