JPH06200383A - ステンレス鋼ほうろう及び高ニッケル合金鋼ほうろうの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素地金属としてＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１
６、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３２０等のステンレス鋼だ
けではなく、インコネル６００等の高ニッケル合金鋼に
も、簡単な手段によって優れた密着性をもつほうろう掛
けが出来る方法を提供する。 【構成】 ステンレス鋼又は高ニッケル合金鋼の表面に
うわぐすりを極薄くくすり掛けして、焼成後の厚みが２
０μｍ以下で且つ不連続に仕上げた下ぐすり層を形成
し、次いで２回目以降の施釉焼成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、素地金属としてＳＵＳ
３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３２０
等のステンレス鋼を使用するステンレス鋼ほうろうだけ
ではなく、素地金属として高ニッケル合金鋼を使用した
高ニッケル合金鋼ほうろうにもそのまま適用できるが、
以下の説明は素地金属としてステンレス鋼を使用した場
合について説明する。本発明は建築材料、厨房用器具、
浴槽、化学工場用配管等のほうろう掛けされたステンレ
ス製品に係わるもので、特別な前処理を必要とせず、し
かもステンレス鋼表面に優れた密着性を有するステンレ
ス鋼ほうろうの製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼は錆難く耐食性に富み、永
くその輝きを失わないので、建築用外壁、台所製品、浴
槽、洗面ボール、車両等の多くの分野で利用されてい
る。しかし、ステンレス鋼はその長所と共に、異種金属
の接触により起こるもらい錆や、すきま腐食が起こり易
く、また汚れが非常に付き易いこと、海水等の塩素イオ
ンに侵され易いこと、自由な着色ができない等の欠点を
有している。そこでステンレス鋼の持つ特性を一層助長
すると同時に、これらの欠点を除く方法として、従来よ
りステンレス鋼のほうろう掛けが種々検討されてきた
が、未だ充分満足すべきものが得られていないのが現状
である。

【０００３】一般にほうろうでは、うわぐすりと素地金
属とが強固に密着するためには、素地金属がうわぐすり
の焼成温度で充分に酸化されることが不可欠とされてい
る。ステンレス鋼は通常の鉄ほうろう用うわぐすりの焼
成温度では、かなり安定で、うわぐすりが素地と反応し
得る程充分な酸化が進まないため、ステンレス鋼ほうろ
うでは良好な密着が得られないと考えられていた。

【０００４】このため、ステンレス鋼とうわぐすりとの
良好な密着を得るための手段としてステンレス鋼表面
を機械的あるいは化学的に粗面化する方法、うわぐす
りを構成するフリットにステンレス鋼の酸化を助長或い
は侵食する特殊な金属酸化物を導入する方法、焼成雰
囲気を還元雰囲気にしてステンレス鋼表面の酸化クロム
層の不動態化を抑制する方法が検討されてきた。

【０００５】の方法としては、例えばステンレス鋼表
面に凹部の粗さが２〜３０μｍの凹凸模様を機械的また
は化学的手段で設けることによって、ステンレス鋼とう
わぐすりの密着をより確実にすることが開示されている
が（特公昭５２−１７２９号）、工業的に２〜３０μｍ
の凹面の粗さを形成する手段及び、それを確認すること
は著しく困難である。また、予めステンレス鋼を酸化性
雰囲気中で加熱し、表面に酸化皮膜を生成せしめ、つい
で２価のニッケルイオンを含む水溶液中に浸漬して酸化
被膜にニッケルイオンを均等に付着させて、ステンレス
鋼とうわぐすりの密着を高める方法が開示されているが
（特公昭５５−３０５８８号）、この方法ではステンレ
ス鋼の前処理に２工程を必要とする点で問題がある。ほ
うろう工業界で一般的に採用されているサンドブラス
ト、ショットブラスト、化学エッチング法等による単な
る粗面化手段では、充分な密着が得られないことは言う
までもない。

【０００６】の方法としては、鉛を含む比較的低温焼
成可能なフリット成分に１〜３重量％の三酸化モリブデ
ンを導入する方法があるが（特公昭５５−１４８１９
号）、この方法はステンレス鋼に直接一回だけ透明なう
わぐすりを焼き付けて、ステンレス鋼特有の金属光沢模
様を透視する工芸的なほうろう製品を得るものでそのフ
リット組成も極めて特定されたものである。更に、フッ
素成分を含まない硼珪酸を主体とするガラスに５〜３０
重量％のＦｅ₂ Ｏ₃ を導入することによって、ステンレ
ス鋼に対して密着性を高めたほうろうフリットが開示さ
れているが、（特開昭５２−８１０号）、この方法では
フリットの製造時に多量のＦｅ₂ Ｏ₃ を導入するため、
ガラス溶融炉や窯の汚染が著しく、フリット製造上非常
に不経済である上、フリット中に含まれる多量のＦｅ₂
Ｏ₃ 成分のため、２〜３回の繰り返し焼成によってガラ
スマトリックス中にＦｅ₂ Ｏ₃ が析出し、うわぐすりが
失透し易く密着が不安定となる欠点がある。

【０００７】の方法としては、炉内の空気を窒素ガス
で置換し、次いで窒素ガスを水素ガスで置換した後、引
き続いて水素ガスを流入させながらくすり掛けしたステ
ンレス鋼板を焼成するか、金属粉末や有機化合物或いは
還元性無機化合物等の還元剤をミル添加したうわぐすり
を使用する方法が開示されているが（特公昭６４−８７
１２）、前者は特殊な雰囲気炉を使用するため工業的な
量産には不適当であり、後者はほうろう焼成中にガスを
発生して平滑な釉面を得にくいという欠点がある。以上
述べたように、ステンレス鋼ほうろうは未だ完成された
技術とはいえず、一層の改良が望まれる技術分野であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来法の問題点を改善するもので、非常に簡単な手段
による優れた密着性を持つステンレス鋼ほうろうの製造
方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステンレス鋼
または高ニッケル合金鋼の表面にうわぐすりを極薄くく
すり掛けして、焼成後の厚みが２０μｍ以下で且つ不連
続に仕上げた下ぐすり層を形成することを特徴とするス
テンレス鋼ほうろう及び高ニッケル合金鋼ほうろうの製
造方法である。

【００１０】

【作用】本発明のステンレス鋼ほうろうの製造方法で
は、通常のミル引き配合で作成されたうわぐすりを、ス
テンレス鋼表面に極薄く（焼成後の膜厚が２０μｍ以下
で、且つ不連続に仕上げた下ぐすり層を形成するよう
に）施釉して焼成した後、通常の膜厚みでくすり掛けし
て焼成することによって、優れた密着性を有するステン
レス鋼ほうろうを得ることができるので、ステンレス鋼
は脱脂以外の特別の前処理を必要としない。また、粉体
静電くすり掛けを利用すれば油の付いたままのステンレ
ス鋼に施釉できるので、前処理が不要である。本発明に
おいては、最初に施釉するうわぐすりの厚みを極薄くす
る事が重要である。最初に施釉するうわぐすりは、焼成
後の膜厚みが２０μｍ以下となり且つうわぐすりが連続
して光沢のある仕上がりにならないで不連続に仕上げた
下ぐすり層を形成することが必要がある。従って最初の
焼成で得られるステンレス鋼の表面は、艶消し暗褐色の
表面状態となる。

【００１１】ステンレス鋼とうわぐすりとの密着では、
ステンレス鋼を構成する鉄、クロム、ニッケル等の元素
が焼成中に酸化され、うわぐすりの粘性の低下に伴い、
これら酸化物がうわぐすり中にとけ込むことで密着反応
が進行すると考えられている。また、特公昭６４−８７
１２では、ステンレス鋼表面で不動態化した酸化クロム
がステンレス鋼の酸化を抑制するために、うわぐすり中
にとけ込む速度を著しく低下させているという考えが開
示されている。本発明の密着機構について、本願発明者
らが種々検討を加えた結果、ステンレス鋼表面にうわぐ
すりを極薄く施釉して焼成することにより、ステンレス
鋼表面での酸化クロムの不動態化を抑制し、良好な密着
が得られ、また、不連続に仕上げた下ぐすり層の形成す
る微小の凹凸も、ほうろうの密着に寄与しているのでは
ないかと考えられる。

【００１２】

【実施例１】市販の鉄ほうろう用チタン乳白フリットを
使用して、表１に示すミル引き配合でミル引きし、うわ
ぐすりを得た。 得られたうわぐすりを、油を除去したＳＵＳ３０４のテ
ストピース（厚み０．７５ｍｍ、１００Ｘ１５０ｍｍ）
の片面に約１ｇ（焼成後のうわぐすり厚み約１５μｍ）
ドライ気味にスプレー掛けし、乾燥後８００℃で３分間
焼成した。テストピースが充分に冷えてから、同じうわ
ぐすりを約５ｇウェット状態でスプレー掛けし、乾燥後
同じ条件で焼成した。焼成後のうわぐすり表面は非常に
平滑であり、ＡＳＴＭの密着試験機で密着を評価したと
ころ９０％の密着を示した。また、うわぐすりの剥離し
た部分は黒灰色の艶消し状態であり、非常に強固な密着
状態であることが確認された。油除去の方法としては５
５０℃での空焼き法、脱脂剤使用による湿式法の両方を
試みたが、焼成後の釉面はいずれも平滑で、密着性も良
好であった。

【００１３】

【実施例２】実施例１で使用したのと同じチタン乳白フ
リットを、粉体静電くすり掛けができるように、乾式粉
砕したフリットパウダーを使用して以下の実験を行っ
た。油のついたままのＳＵＳ３０４のテストピース（サ
イズは実施例１と同じ）に、上記フリットパウダーを粉
体静電くすり掛けした。この時の施釉量は０．５ｇであ
った。施釉状態は、テストピースの全体に薄く粉が付着
している程度であった。このテストピースを７８０℃で
２分３０秒焼成した。テストピースが充分に冷却した
後、同じフリットパウダーを粉体静電くすり掛けにより
約４ｇ施釉し、７８０℃で２分３０秒焼成した。得られ
たテストピースの釉面は平滑であり、ＡＳＴＭの密着試
験機で密着を評価したところ９５％であった。また、う
わぐすりの剥離した部分は黒灰色の艶消し状であり、強
固な密着状態であることが確認された。

【００１４】

【実施例３】実施例２で作成したフリットパウダーを、
油のついたままのＳＵＳ３０４のテストピース（サイズ
は実施例１と同じ）に、薄く（約０．５ｇ）粉体静電く
すり掛けし、７８０℃で２分３０秒焼成した。テストピ
ースが充分に冷えてから、実施例１で使用したうわぐす
りを約５ｇ湿式スプレー掛けした後、乾燥して、８００
℃で３分間焼成した。得られたテストピースの釉面は平
滑であり、ＡＳＴＭの密着試験機で密着を評価したとこ
ろ９８％であった。また、うわぐすりの剥離した部分は
黒灰色の艶消し状であり、強固な密着状態であることが
確認された。

【００１５】

【実施例４】実施例１で作成したうわぐすりを使用して
最初にくすり掛けするうわぐすりの厚みを変えて以下の
実験を行った。脱脂処理をしたＳＵＳ３０４のテストピ
ース（サイズは実施例１と同じ）に、施釉量が１ｇ、２
ｇ、３ｇとなるように、上記うわぐすりをスプレー施釉
した。施釉後乾燥して８００℃で３分間焼成した。この
ときブランクとしてうわぐすりを施釉していないテスト
ピースも焼成した。テストピースが充分に冷えてから、
同じうわぐすりを約５ｇスプレー施釉し、乾燥後８００
℃で３分間焼成した。また、全体のくすり厚みが同じに
なるように最初の施釉量が１ｇのものには５ｇ、２ｇの
ものには４ｇ、３ｇのものには３ｇ、何も施釉していな
いものには６ｇという具合に施釉量を変化させた試験も
行った。以上の試験結果を表２と表３に示す。この結果
から最初の施釉量が１ｇの、焼成後の下ぐすり層が厚み
２０μｍ以下でかつ不連続に仕上げられている時に良好
な密着が得られることがわかる。また、１回目のくすり
掛けにおいて、くすり掛けの不均一による局部的な厚掛
けも密着不良となることが、試験の過程において確認さ
れた。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【実施例５】実施例１で作成したうわぐすりを使用して
ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２０、インコ
ネル６００のテストピース（サイズは実施例１と同じ）
に、脱脂後、片面に約１ｇをドライ気味にスピレー掛け
し、８００〜８５０℃で３分間焼成した。テストピース
が充分に冷えてから、同じうわぐすりを約５ｇ湿式スプ
レー掛けし、乾燥後、８００℃で３分間焼成した。得ら
れたテストピースの釉面は平滑であり、ＡＳＴＭの密着
試験機で密着を評価したところいずれも９０％以上であ
った。又、同時に１回目の焼成時にうわぐすりを掛けず
に８００〜８５０℃で空焼きをし、テストピースが充分
に冷えてから、同様に同じうわぐすりを約５ｇ湿式スプ
レー掛けし、乾燥後、８００℃で３分間焼成を行った。
得られたテストピースをＡＳＴＭの密着試験機で密着を
評価したところいずれも０％であった。以上の試験結果
を表４及び表５に示す。以上の結果より本発明の素地金
属の適用範囲はステンレス鋼だけでなく、インコネル６
００等の高ニッケル合金鋼のほうろう掛けにも適用でき
ることが確認された。

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】

【発明の効果】本発明のごとく、最初にうわぐすりを極
薄く施釉・焼成したステンレス鋼に、普通のうわぐすり
を施釉・焼成するステンレス鋼ほうろうの製造方法によ
れば、特殊な前処理、特殊なうわぐすりを必要とせず
に、平滑表面を持ち、優れた密着性を示す製品を得るこ
とができる。このことは、ほうろう製造工程が非常にシ
ンプルになるばかりでなく、特殊な鉛含有フリット使用
による公害の心配もない。また、通常のうわぐすりを使
用できるので、鉄ほうろうと同様に表面状態の良好な平
滑表面のステンレス鋼ほうろうを得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼ほうろう及び高ニッケル合
   金鋼ほうろうの製造において、鋼の表面にうわぐすりを
   極めて薄くくすり掛けして、焼成後の厚みが２０μｍ以
   下で且つ不連続に仕上げた下ぐすり層を形成することを
   特徴とする、ステンレス鋼ほうろう及び高ニッケル合金
   鋼ほうろうの製造方法。