JPH0682363A - ステンレス鋼酸洗材の耐食性評価方法 - Google Patents

ステンレス鋼酸洗材の耐食性評価方法

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JPH0682363A
JPH0682363A JP4259004A JP25900492A JPH0682363A JP H0682363 A JPH0682363 A JP H0682363A JP 4259004 A JP4259004 A JP 4259004A JP 25900492 A JP25900492 A JP 25900492A JP H0682363 A JPH0682363 A JP H0682363A
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JP
Japan
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stainless steel
corrosion resistance
concentration
pickling
concn
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JP4259004A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kitani
滋 木谷
Yoshio Hayashi
美生 林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸洗工程を経たステンレス鋼材の耐食性(酸
洗の程度)を迅速・的確に把握するための、耐食性評価
方法を確立する。 【構成】 “表面のSi濃度”或いは“表面のSi濃度と地
金中Si濃度との比”を指標としてステンレス鋼材の耐食
性評価を行う。即ち、酸洗工程を経たステンレス鋼材の
“表面のSi濃度”又は“表面のSi濃度と地金中Si濃度と
の比”の小さいものを良耐食性とし、その濃度値或いは
濃度の比に応じた耐食性評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、酸洗工程を経たステ
ンレス鋼材の“酸洗の程度(即ち耐食性)”を迅速・的
確に把握するための、ステンレス鋼酸洗材の耐食性評価
方法に関するものである。
【0002】
【従来技術とその課題】一般に、JISに規格される2
B仕様のステンレス鋼板の如く“焼鈍の後酸洗によって
表面が仕上げられるステンレス鋼材”は、酸洗時間等の
酸洗条件が不適当であると、焼鈍により生じた酸化スケ
−ルが表面に残存して耐食性の劣化を招く。また、例え
酸化スケ−ルは除去されても、その酸化スケ−ルの下に
あるCr欠乏層(Crが優先的に酸化してスケ−ル中へ移行
したことにより生じたCr濃度の低い金属層)の除去が不
十分であると、やはりステンレス鋼材本来の耐食性が発
揮されないことも知られている。一方、酸洗条件が厳し
過ぎる場合には、過酸洗のために肌荒れした表面になる
だけでなく、貴重な資源(ステンレス鋼,酸,エネルギ
−)を浪費することになる。
【0003】従って、ステンレス鋼焼鈍・酸洗材では、
過不足なく酸洗を行うことが品質,コストの両面から望
まれるわけであるが、これまでこの酸洗の程度を迅速・
的確に判定する方法が確立されていなかった。
【0004】勿論、酸洗工程を経て製造されたステンレ
ス鋼材を実験室に持ち込み、この実験室で表面粗さ,光
沢,耐食性を調べれば酸洗の過不足は判定できるが、こ
れでは時間と手間がかかり過ぎて製造現場の要求に直ち
に応じることはできない。
【0005】このようなことから、本発明が目的とした
のは、酸洗工程を経たステンレス鋼材の「酸洗の仕上が
り程度」、即ち「そのステンレス鋼本来の耐食性が保証
される程度に酸洗が行われているかどうか」を簡便,迅
速に、かつ的確に判定できる方法を確立することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく様々な観点に立って鋭意研究を重ねた結
果、「ステンレス鋼材表面のSi濃度と酸洗仕上がり程度
(即ち耐食性)は非常に良く相関しており、 鋼材表面の
Si濃度を検出することによって酸洗仕上がり程度(耐食
性)が的確に把握できる」との新しい知見を得ることが
できた。
【0007】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたものであり、「“表面のSi濃度”或いは“表面のSi
濃度と地金中Si濃度との比”を指標としてステンレス鋼
材の耐食性評価を行う点」に大きな特徴を有している。
【0008】以下に、上記耐食性評価原理を詳述する。
【作用】即ち、ステンレス鋼材を製造する際には、冷間
圧延された鋼材を焼鈍によって軟化する工程が良く行わ
れる。例えば、SUS304の場合であれば、炭化水素
系ガスの燃焼雰囲気中において1100〜1150℃程
度の温度で1〜数分間加熱するのが一般的な方法であ
る。ところが、この過程でステンレス鋼材表面に酸化ス
ケ−ルが生成すると同時に、前述したようにそのスケ−
ルの下(地金側)にCr濃度が低い金属層が生じる。
【0009】そして、このCr欠乏層部位を詳細に調査す
ると、この層は地金と比較して明らかにSiが濃化した金
属層(以降、 単に“Si濃化層”と呼ぶ)となっているこ
とが分かる。
【0010】つまり、図1は、SUS304焼鈍材の表
面部における化学組成の“深さ方向の変化”をSIMS
(二次イオン質量分析法)により調査した結果を示して
いるが、この図1からも、最表面から約 0.5μm深さま
での間にCr,Mn,Feの酸化物を主成分とする酸化スケ−
ルが存在し(酸化スケ−ル側からの酸素の拡散は粒内よ
り粒界の方が進みやすいため、 SiO2 等の酸化物の形成
は実際には粒界に沿って深く侵入した形になっていると
推測されるが、 SIMSによる分析では測定面積全体の
平均値として現れる)、その下に厚さ約 1.5μm程度の
Si濃化層が存在していることが認められる。
【0011】このようなステンレス鋼焼鈍材を、常法通
り、中性塩電解法(ルスナ−法)と硝ふっ酸浸漬法によ
って脱スケ−ル・酸洗すると、まずルスナ−法により酸
化物層の主としてCrやMnの酸化物が溶解し、その後硝ふ
っ酸によりSi濃化層が溶解する。
【0012】ここで重要なことは、本発明者等が実験に
より確認したことであるが、「硝ふっ酸によるSi濃化層
の溶解が不十分であると孔食等の局部腐食が起こりやす
く、そのステンレス鋼本来の耐食性が保証できない」こ
とである。しかも、前記実験によって、このSi濃化層の
溶解程度はステンレス鋼材表面のSi濃度測定値と良く相
関する上、該ステンレス鋼材表面のSi濃度とステンレス
鋼材の耐食性とは非常に相関性が強く、Si濃度が低くな
ると相応して耐食性が向上するので、表面のSi濃度はス
テンレス鋼材の耐食性を評価する上での十分な指標にな
ることも確かめられた。
【0013】この理由は、おそらく、表面酸化スケ−ル
側からの酸素の拡散によってSiO2等の酸化物が生じ、
このためその近傍で金属組織の局部的欠陥や組成的不均
一が発生して孔食等の局部腐食の起点になるためと推測
される。そして、酸洗の進行と共に前記Si濃化層が除去
されて局部腐食の起点が減少し、十分な酸洗が行われる
と局部腐食の起点も無くなるので、ステンレス鋼材の耐
食性が向上するものと考えられる。
【0014】なお、本発明法において、ステンレス鋼材
表面のSi濃度の測定法としては格別な制限はなく、前記
のSIMS,酸で溶解してその酸を湿式分析する方法,
酸で溶解してその酸を誘導結合プラズマで発光分析する
方法、或いはSEM(走査型電子顕微鏡とEDX(エネ
ルギ−分散分析装置)の併用法等の採用も可能である
が、迅速かつ安価に分析・測定できるという観点から蛍
光X線分析法を採用するのが好ましい。つまり、蛍光X
線分析法は a) 非破壊分析法であるため、酸洗後の製品を現場でそ
のままチェック分析できる, b) 高真空を必要としないので、鋼帯を連続焼鈍酸洗す
る製造ラインにおいてオンライン分析できる, c) 分析所要時間が短い, 等の長所を有しており、これらの長所を生かしてオンラ
イン分析を行うことで健全な製品の高能率生産を可能に
できるからである。勿論、オンライン分析を行うには測
定部に幾つかの工夫が必要であるが、例えば、なるべく
鋼帯の距離や二次X線検出器の距離を一定に保ったまま
で一次X線管球を鋼帯面に近づけるようにすれば的確な
分析は可能となる。
【0015】なお、Si濃度の分析結果を別途分析したそ
のステンレス鋼材の地金中Si濃度値と比較するようにす
れば表面のSi濃化の程度をより細かく判定でき、そのた
めこの“表面のSi濃度と地金中Si濃度との比”を指標に
することで耐食性の評価を一層的確に行うことができ
る。
【0016】そして、“Si濃度の分析”やこれを基に導
き出される“表面のSi濃度と地金中Si濃度との比の算
出”は、好ましくは前述したようにオンラインでコンピ
ュ−タ−制御により実施し、同時に耐食性評価も行っ
て、その結果を酸洗条件の調整を行うための情報として
酸洗工程へフィ−ドバックすれば、ステンレス鋼酸洗材
の品質向上や品質維持、更には生産コスト低減に大いに
役立てることができる。
【0017】次いで、本発明を実施例によって更に具体
的に説明する。
【実施例】まず、SUS304冷間圧延鋼板(板厚:0.5
mm)にプロパンガス燃焼雰囲気中で1100℃×1.5min
の焼鈍を施し、これを供試材とした。次に、上記供試材
より50mm×100mmの試験片を切り出し、下記条件の
“ルスナ−法”と“硝ふっ酸浸漬”とにより脱スケ−ル
及び酸洗を行った後、下記条件の "蛍光X線分析", "発
銹試験" 及び "孔食電位の測定" を実施した。
【0018】ルスナ−法条件 80℃の20%Na2SO4 中にて、電流密度80 mA/cm2
2秒間の陽極電解と1秒間の陰極電解の繰り返しで交番
電解する。硝ふっ酸浸漬条件 50℃の8%HNO3-0.7%HF水溶液に浸漬する。
【0019】蛍光X線分析条件 島津製作所製のX線カントメ−タ「VXQ-150型」を使
用した。X線管は米国MACHLETT社製の「OEG75H−
2A型」を用い、管電圧40 kV,管電流60 mAで測
定した。なお、Siの検出器はNeイグザトロンである。
【0020】発銹試験条件 人工海水液をスプレ−噴霧して試験片に一定量付着させ
た後、赤外線ランプ照射して乾燥させる(但し、 乾燥後
の人工海水塩の付着量が 0.5±0.05mg/cm2となるように
調整)。続いて、これを恒温恒湿槽(温度30℃,相対湿
度50%)に入れ3日間保持して発銹させ、水洗・乾燥後
に発銹の程度をJIS H8502に規定されるレイティン
グナンバ−により評価(0〜10の数字の大きい方が発銹
は少ない)。
【0021】孔食電位の調査条件 JIS G0577に準拠し、30℃の3.5%NaCl水溶液中で
測定。但し、試験片の不働態化処理や測定前の研磨は行
わず、酸洗肌のままで測定した。また、測定は各条件に
つき2回繰り返した。
【0022】上記試験結果を表1に示す。なお、表1に
は、ルスナ−法の処理時間が48秒のみの例を示した
が、これは48秒の処理によって酸化スケ−ルの溶解が
完了し、それ以上処理時間を長くしても何も溶解しない
ことが別途行った実験により確認されたからである。
【0023】
【表1】
【0024】表1に示される結果から明らかなように、
硝ふっ酸浸漬時間が長くなるにつれて蛍光X線分析によ
るSiの定量分析値が小さくなり、30秒以降は0.55%に
なった(ここで、 この供試材のSi含有率は0.55%である
ことを別途行った湿式分析法によって確認済である)。
これは、硝ふっ酸浸漬を行わない(浸漬時間0sec.)も
のは、焼鈍によって生成したSi濃化層が表面に存在して
いるのでこのSi濃化層の溶解が起こり、そのためSi分析
値が次第に低下して行って完全にSi濃化層が溶解すると
地金のSi含有率と同じ0.55%になるものと考えられる。
【0025】なお、言うまでもないことであるが、表1
のSiの蛍光X線分析値は、ステンレス鋼板表面から或る
程度の深さまでのSiの平均含有率を示しており、最表面
のSi含有率は更に高い筈である。勿論、この“深さ”が
浅いほど精度の良い検出ができる訳であるが、今回行っ
た蛍光X線の分析条件でも十分にSi濃度の深さ方向の変
化は検出できた。
【0026】さて、発銹試験のレイティングナンバ−は
硝ふっ酸浸漬時間が長くなると大きな値となり、発銹が
減少することを示しているが、これはステンレス鋼板表
面のSi濃度の低下傾向と非常に良く一致している。ま
た、孔食電位は硝ふっ酸浸漬時間が長くなると貴な値と
なり、孔食が起こりにくくなることを示していて、これ
もステンレス鋼板表面のSi濃度の低下傾向に良く相応し
ている。
【0027】これらの結果からも、蛍光X線分析による
ステンレス鋼板表面のSi分析値は耐銹性及び耐孔食性と
の相関性が強く、十分に耐食性評価の指標となり得るこ
とを確認できる。
【0028】ところで、表1に示される結果は、Siの分
析値とは逆にCrの分析値は硝ふっ酸浸漬時間が長くなる
につれて大きくなる傾向を示しており、この増加傾向も
ステンレス鋼板の耐銹性及び耐孔食性と相関性のあるこ
とが分かることから、SUS304の場合には焼鈍・酸
洗ステンレス鋼材表面のCr濃度も耐食性評価の指標にな
り得ることを窺わせるものと言える。ただ、Siの方が表
面への濃化度が大きいことからして、耐食性の指標とし
てはやはりSi濃度の方が優れていることは言うまでもな
い。
【0029】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、酸洗工程を経たステンレス鋼材の耐食性を簡便に、
しかも迅速,的確に判定することが可能となり、ステン
レス鋼材の酸洗をより的確に実施するための道が開かれ
るなど、産業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SUS304焼鈍材の表面部における化学組成
の“深さ方向の変化”を二次イオン質量分析法により調
査した結果を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 “表面のSi濃度”を指標としてステンレ
    ス鋼材の耐食性を評価することを特徴とする、ステンレ
    ス鋼酸洗材の耐食性評価方法。
  2. 【請求項2】 “表面のSi濃度と地金中Si濃度との比”
    を指標としてステンレス鋼材の耐食性を評価することを
    特徴とする、ステンレス鋼酸洗材の耐食性評価方法。
  3. 【請求項3】 “表面のSi濃度”が蛍光X線分析法で検
    出された値である、請求項1又は2に記載のステンレス
    鋼酸洗材の耐食性検査方法。
JP4259004A 1992-09-02 1992-09-02 ステンレス鋼酸洗材の耐食性評価方法 Pending JPH0682363A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016218022A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 国立研究開発法人物質・材料研究機構 酸化物の耐食性評価方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016218022A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 国立研究開発法人物質・材料研究機構 酸化物の耐食性評価方法

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