JPH10226873A - 耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材およびその製造方法 - Google Patents
耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材およびその製造方法Info
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- JPH10226873A JPH10226873A JP3201897A JP3201897A JPH10226873A JP H10226873 A JPH10226873 A JP H10226873A JP 3201897 A JP3201897 A JP 3201897A JP 3201897 A JP3201897 A JP 3201897A JP H10226873 A JPH10226873 A JP H10226873A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一般鋼を母材として簡単な設備によって低コ
ストで製造することが可能な耐候性に優れかつ適用範囲
を拡大し得て経済性に富むＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼
材の提供。 【解決手段】 一般鋼材１１の片面又は両面に、めっき
処理して成るＣｕめっき層２と熱拡散処理して成るＦｅ
−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３とが前記面側から順に一体となっ
て形成された耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理
鋼材。低炭素等の限定条件が問われない一般鋼材１１の
片面又は両面に厚さ１〜１０μのＣｕめっき層２を施
し、その上に厚さ１〜４μのＦｅめっき層４を施し、そ
の上に厚さ０．１〜２μのＣｒめっき層５を施し、その
上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっき層６を施して多層め
っき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属元
素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆｅ
めっき層４とＣｒめっき層５とＮｉめっき層６とを相互
に拡散させてＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材が製造され
る。
ストで製造することが可能な耐候性に優れかつ適用範囲
を拡大し得て経済性に富むＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼
材の提供。 【解決手段】 一般鋼材１１の片面又は両面に、めっき
処理して成るＣｕめっき層２と熱拡散処理して成るＦｅ
−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３とが前記面側から順に一体となっ
て形成された耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理
鋼材。低炭素等の限定条件が問われない一般鋼材１１の
片面又は両面に厚さ１〜１０μのＣｕめっき層２を施
し、その上に厚さ１〜４μのＦｅめっき層４を施し、そ
の上に厚さ０．１〜２μのＣｒめっき層５を施し、その
上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっき層６を施して多層め
っき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属元
素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆｅ
めっき層４とＣｒめっき層５とＮｉめっき層６とを相互
に拡散させてＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材が製造され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海浜工業地帯の如
き厳しい腐食環境下で使用される建築物外装材などの鋼
材として好適な耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処
理鋼材および該処理鋼材の製造方法に関する。
き厳しい腐食環境下で使用される建築物外装材などの鋼
材として好適な耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処
理鋼材および該処理鋼材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ合金に関する
先行技術が特開平 7− 62484号公報（第１従来例）に、
また、耐候性に優れたＣｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材に関する
先行技術が特開平 7−310166号公報（第２従来例）にそ
れぞれ挙示されている。
先行技術が特開平 7− 62484号公報（第１従来例）に、
また、耐候性に優れたＣｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材に関する
先行技術が特開平 7−310166号公報（第２従来例）にそ
れぞれ挙示されている。
【０００３】上記第１従来例は、Ｃｒ含有量が３〜６０
重量％であり、不純物としてのＣ，Ｎ，Ｐ，ＯおよびＳ
の合計量が１００重量ｐｐｍ以下であり、かつＭｏを
０．０５重量％以上０．５重量％未満含有し、残部Ｆｅ
および不可避的不純物よりなるＦｅ−Ｃｒ合金であり、
一方、上記第２従来例は、Ｃ含有量が０．００３重量％
以下の極低炭素鋼板の片面若しくは両面に厚さ０．１〜
１μｍのＣｒめっき層が形成され、さらにＣｒめっき層
上に厚さ１〜８μｍのＮｉめっき層が形成された２層め
っき鋼板を熱処理して、Ｃｒめっき層とＮｉめっき層と
を相互に拡散させたＣｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材に関するも
のである。
重量％であり、不純物としてのＣ，Ｎ，Ｐ，ＯおよびＳ
の合計量が１００重量ｐｐｍ以下であり、かつＭｏを
０．０５重量％以上０．５重量％未満含有し、残部Ｆｅ
および不可避的不純物よりなるＦｅ−Ｃｒ合金であり、
一方、上記第２従来例は、Ｃ含有量が０．００３重量％
以下の極低炭素鋼板の片面若しくは両面に厚さ０．１〜
１μｍのＣｒめっき層が形成され、さらにＣｒめっき層
上に厚さ１〜８μｍのＮｉめっき層が形成された２層め
っき鋼板を熱処理して、Ｃｒめっき層とＮｉめっき層と
を相互に拡散させたＣｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材に関するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】第１従来例は、一般の
硬鋼材とは明らかに区別される低炭素鋼板であること、
また、当該公報中の段落番号〔００１９〕の項において
「Ｆｅ−Ｃｒ合金の製造方法として超高純度の電解鉄と
電解クロム他の原料を１０-5Ｔｏｒｒ．以上の超高真空
中で溶融・鋳造する」旨の記載があること、の点から製
造に特殊な設備が要求されるので、コストアップは免れ
なく、また、捻回試験等による材料の機械的性質も一般
鋼のそれとは異なったものとなり、従って、汎用品とは
程遠い特殊な合金である。
硬鋼材とは明らかに区別される低炭素鋼板であること、
また、当該公報中の段落番号〔００１９〕の項において
「Ｆｅ−Ｃｒ合金の製造方法として超高純度の電解鉄と
電解クロム他の原料を１０-5Ｔｏｒｒ．以上の超高真空
中で溶融・鋳造する」旨の記載があること、の点から製
造に特殊な設備が要求されるので、コストアップは免れ
なく、また、捻回試験等による材料の機械的性質も一般
鋼のそれとは異なったものとなり、従って、汎用品とは
程遠い特殊な合金である。
【０００５】一方、第２従来例は、鋼板の上にＣｒめっ
き、Ｎｉめっきを行い熱拡散している。このため、母材
からの炭素の拡散が原因となって加工性及び耐蝕性の悪
いＦｅ−Ｃｒ炭化物の生成を抑えることができないこと
から、母材が極低炭素鋼、Ｎｂ添加鋼に限定されて適用
範囲が狭い問題がある。また、Ｃｒの選択酸化により加
工性の悪い酸化皮膜が生成するのを抑えるため、熱拡散
は非酸化性雰囲気、還元性雰囲気、水素雰囲気で行って
おり、設備コスト及び製品コストが高くつく問題があ
る。
き、Ｎｉめっきを行い熱拡散している。このため、母材
からの炭素の拡散が原因となって加工性及び耐蝕性の悪
いＦｅ−Ｃｒ炭化物の生成を抑えることができないこと
から、母材が極低炭素鋼、Ｎｂ添加鋼に限定されて適用
範囲が狭い問題がある。また、Ｃｒの選択酸化により加
工性の悪い酸化皮膜が生成するのを抑えるため、熱拡散
は非酸化性雰囲気、還元性雰囲気、水素雰囲気で行って
おり、設備コスト及び製品コストが高くつく問題があ
る。
【０００６】このような両例に対して本発明は、鋼材の
上にＣｕめっきを施し、次いでＦｅめっき、Ｃｒめっ
き、Ｎｉめっきを行った後、大気雰囲気中で熱拡散する
ことにより、耐候性に優れた拡散層を表面に持ち、そし
て機械的性質は母材としての一般鋼板のままを保持する
材料を製造することができるため、Ｆｅめっき、Ｃｒめ
っきは通常のめっき方式と変わらなくで問題がないし、
熱拡散も通常の設備で、大気圧、大気雰囲気下で行える
ので、コスト面で有利である。また、本発明では、Ｆｅ
めっきの場合の電析鉄には炭素が含まれていないこと、
母材の鋼板からの炭素の拡散を遮断するためにＣｕめっ
きを行っていることから、母材の炭素含有量には何ら影
響されることなくＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層形成のための
熱拡散が可能となり、あらゆる鋼材に対して適応できる
汎用的特徴を発揮する。
上にＣｕめっきを施し、次いでＦｅめっき、Ｃｒめっ
き、Ｎｉめっきを行った後、大気雰囲気中で熱拡散する
ことにより、耐候性に優れた拡散層を表面に持ち、そし
て機械的性質は母材としての一般鋼板のままを保持する
材料を製造することができるため、Ｆｅめっき、Ｃｒめ
っきは通常のめっき方式と変わらなくで問題がないし、
熱拡散も通常の設備で、大気圧、大気雰囲気下で行える
ので、コスト面で有利である。また、本発明では、Ｆｅ
めっきの場合の電析鉄には炭素が含まれていないこと、
母材の鋼板からの炭素の拡散を遮断するためにＣｕめっ
きを行っていることから、母材の炭素含有量には何ら影
響されることなくＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層形成のための
熱拡散が可能となり、あらゆる鋼材に対して適応できる
汎用的特徴を発揮する。
【０００７】従って、本発明の目的は、一般鋼を母材と
して簡単な設備によって低コストで製造することが可能
な耐候性に優れかつ適用範囲を拡大し得て経済性に富む
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材を提供することにある。
して簡単な設備によって低コストで製造することが可能
な耐候性に優れかつ適用範囲を拡大し得て経済性に富む
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、請求項１に係る発明は、一般鋼材の片面又は両面
に、めっき処理して成るＣｕめっき層と熱拡散処理して
成るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層とが前記面側から順に一体
となって形成されてなることを特徴とする耐候性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材である。
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、請求項１に係る発明は、一般鋼材の片面又は両面
に、めっき処理して成るＣｕめっき層と熱拡散処理して
成るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層とが前記面側から順に一体
となって形成されてなることを特徴とする耐候性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材である。
【０００９】また、請求項２の発明は、低炭素等の限定
条件が問われない一般鋼材の片面又は両面に厚さ１〜１
０μのＣｕめっきを施し、このＣｕめっき層上に厚さ１
〜４μのＦｅめっきを施し、このＦｅめっき層上に厚さ
０．１〜２μのＣｒめっきを施し、さらにこのＣｒめっ
き層上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっきを施して多層め
っき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属元
素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆｅ
めっき層とＣｒめっき層とＮｉめっき層とを相互に拡散
させることを特徴とする耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ拡散処理鋼材の製造方法である。
条件が問われない一般鋼材の片面又は両面に厚さ１〜１
０μのＣｕめっきを施し、このＣｕめっき層上に厚さ１
〜４μのＦｅめっきを施し、このＦｅめっき層上に厚さ
０．１〜２μのＣｒめっきを施し、さらにこのＣｒめっ
き層上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっきを施して多層め
っき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属元
素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆｅ
めっき層とＣｒめっき層とＮｉめっき層とを相互に拡散
させることを特徴とする耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ拡散処理鋼材の製造方法である。
【００１０】また、請求項３の発明は、低炭素等の限定
条件が問われない一般鋼材の片面又は両面に厚さ１〜１
０μのＣｕめっきを施し、このＣｕめっき層上に厚さ
０．１〜２μのＣｒめっきを施し、このＣｒめっき層上
に厚さ１〜４μのＦｅめっきを施し、さらにこのＦｅめ
っき層上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっきを施して多層
めっき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属
元素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆ
ｅめっき層とＣｒめっき層とＮｉめっき層とを相互に拡
散させることを特徴とする耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ拡散処理鋼材の製造方法である。
条件が問われない一般鋼材の片面又は両面に厚さ１〜１
０μのＣｕめっきを施し、このＣｕめっき層上に厚さ
０．１〜２μのＣｒめっきを施し、このＣｒめっき層上
に厚さ１〜４μのＦｅめっきを施し、さらにこのＦｅめ
っき層上に厚さ０．５〜４μのＮｉめっきを施して多層
めっき鋼材を形成し、この多層めっき鋼材をそれら金属
元素の熱拡散に適した温度で熱処理することにより、Ｆ
ｅめっき層とＣｒめっき層とＮｉめっき層とを相互に拡
散させることを特徴とする耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ拡散処理鋼材の製造方法である。
【００１１】また、請求項４の発明は、前項又は前々項
の発明に関して、Ｆｅめっき層とＣｒめっき層とＮｉめ
っき層とを相互に拡散させるための前記熱処理が、大気
雰囲気下において６００〜８５０℃、好ましくは７５０
〜８３０℃の温度範囲下で、かつ、３時間前後の処理時
間で行われることを特徴とする。
の発明に関して、Ｆｅめっき層とＣｒめっき層とＮｉめ
っき層とを相互に拡散させるための前記熱処理が、大気
雰囲気下において６００〜８５０℃、好ましくは７５０
〜８３０℃の温度範囲下で、かつ、３時間前後の処理時
間で行われることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形
態に係る鋼材はＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材であって
図１（イ）に示されるように、一般鋼で実現される母材
１と、該母材１の表面に形成されたＣｕめっき層２と、
該Ｃｕめっき層２の表面に形成されたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
合金層３とから成る。
て添付図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形
態に係る鋼材はＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材であって
図１（イ）に示されるように、一般鋼で実現される母材
１と、該母材１の表面に形成されたＣｕめっき層２と、
該Ｃｕめっき層２の表面に形成されたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
合金層３とから成る。
【００１３】上記母材１としては、低炭素等の限定条件
が問われない一般鋼材を適用することが可能であって、
具体例を挙げると下記〔表１〕に示される化学成分を有
するいわゆる硬鋼材（８０Ｃ）が用いられる。勿論、本
発明においては炭素含有量が前記具体例と異なる他の鋼
材を用いても差し支えないことは言うまでもない。
が問われない一般鋼材を適用することが可能であって、
具体例を挙げると下記〔表１〕に示される化学成分を有
するいわゆる硬鋼材（８０Ｃ）が用いられる。勿論、本
発明においては炭素含有量が前記具体例と異なる他の鋼
材を用いても差し支えないことは言うまでもない。
【００１４】
【表１】
【００１５】このようなＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３を持
ったＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材を製造するには、以
下述べるように４段階のめっき工程とこれに続く熱拡散
工程とを経由させるものであって、その第１の製造方法
は、母材１の片面又は両面に対して、第１段階のめっき
工程で所定の厚さのＣｕめっき層２を施し、第２段階の
めっき工程で前記Ｃｕめっき層２上に所定の厚さのＦｅ
めっき層４を施し、第３段階のめっき工程で前記Ｆｅめ
っき層４上に所定の厚さのＣｒめっき層５を施し、第４
段階のめっき工程で前記Ｃｒめっき層５上に所定の厚さ
のＮｉめっき層６を施して多層めっき鋼材を形成した
後、この多層めっき鋼材をそれら金属元素によって決ま
る所定の温度で熱処理することにより、Ｆｅめっき層４
とＣｒめっき層５とＮｉめっき層６とを相互に拡散させ
てＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３をＣｕめっき層２の上に形
成させることができるのである。
ったＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材を製造するには、以
下述べるように４段階のめっき工程とこれに続く熱拡散
工程とを経由させるものであって、その第１の製造方法
は、母材１の片面又は両面に対して、第１段階のめっき
工程で所定の厚さのＣｕめっき層２を施し、第２段階の
めっき工程で前記Ｃｕめっき層２上に所定の厚さのＦｅ
めっき層４を施し、第３段階のめっき工程で前記Ｆｅめ
っき層４上に所定の厚さのＣｒめっき層５を施し、第４
段階のめっき工程で前記Ｃｒめっき層５上に所定の厚さ
のＮｉめっき層６を施して多層めっき鋼材を形成した
後、この多層めっき鋼材をそれら金属元素によって決ま
る所定の温度で熱処理することにより、Ｆｅめっき層４
とＣｒめっき層５とＮｉめっき層６とを相互に拡散させ
てＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３をＣｕめっき層２の上に形
成させることができるのである。
【００１６】また、第２の製造方法は、母材１の片面又
は両面に対して、第１段階のめっき工程で所定の厚さの
Ｃｕめっき層２を施し、第２段階のめっき工程で前記Ｃ
ｕめっき層２上に所定の厚さのＣｒめっき層５を施し、
第３段階のめっき工程で前記Ｃｒめっき層５上に所定の
厚さのＦｅめっき層４を施し、第４段階のめっき工程で
前記Ｆｅめっき層４上に所定の厚さのＮｉめっき層６を
施して多層めっき鋼材を形成した後、第１の製造方法の
場合と同様に、この多層めっき鋼材をそれら金属元素に
よって決まる所定の温度で熱処理することによって、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３をＣｕめっき層２の上に形成さ
せるものである。
は両面に対して、第１段階のめっき工程で所定の厚さの
Ｃｕめっき層２を施し、第２段階のめっき工程で前記Ｃ
ｕめっき層２上に所定の厚さのＣｒめっき層５を施し、
第３段階のめっき工程で前記Ｃｒめっき層５上に所定の
厚さのＦｅめっき層４を施し、第４段階のめっき工程で
前記Ｆｅめっき層４上に所定の厚さのＮｉめっき層６を
施して多層めっき鋼材を形成した後、第１の製造方法の
場合と同様に、この多層めっき鋼材をそれら金属元素に
よって決まる所定の温度で熱処理することによって、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層３をＣｕめっき層２の上に形成さ
せるものである。
【００１７】この製造法の場合における熱拡散のための
熱処理は、図１に示す通り、大気雰囲気中でそれら金属
元素の熱拡散に適した温度下で行うものであり、同図
（ロ）に比較例として示した前記第２従来例の製造工程
が低酸素濃度雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で熱拡
散処理を行っているのとは明らかに相違する。
熱処理は、図１に示す通り、大気雰囲気中でそれら金属
元素の熱拡散に適した温度下で行うものであり、同図
（ロ）に比較例として示した前記第２従来例の製造工程
が低酸素濃度雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で熱拡
散処理を行っているのとは明らかに相違する。
【００１８】なお、母材１の表面に４段階のめっき処理
を行わせるに際しては、母材１にアルカリ電解脱脂、硫
酸電解洗浄を施した後、塩酸浸漬による活性化処理を行
い、メッキを行う。各々のめっき浴組成・条件は下記表
２〜表５に例示する通りであって、例えばＣｕめっきの
場合、表２中に記載される何れの浴を用いても差し支え
ない。
を行わせるに際しては、母材１にアルカリ電解脱脂、硫
酸電解洗浄を施した後、塩酸浸漬による活性化処理を行
い、メッキを行う。各々のめっき浴組成・条件は下記表
２〜表５に例示する通りであって、例えばＣｕめっきの
場合、表２中に記載される何れの浴を用いても差し支え
ない。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】ここで、めっきの順序としては、母材１か
ら拡散しようとする炭素を遮断するために、Ｃｕめっき
を最初に行う必要がある。その後のＣｒめっき、Ｆｅめ
っきおよびＮｉめっきの順序は特に問わないが、Ｆｅめ
っきはめっき状態のままでは殊に錆び易いところから、
最上層とすることは不向きである。次にＣｕめっき皮膜
はＦｅめっき液に溶出しやすいこと、Ｃｒめっきは電流
効率が悪いので一般の電気めっきに較べて大電流を要す
るために下地のめっき特にＦｅを侵しやすいこと、の以
上の理由に鑑みれば、即ち、Ｃｒめっきを行った後にＦ
ｅめっきを行うことが望ましい。Ｆｅめっきの発錆防止
のため、Ｎｉめっきを行い熱拡散するまでの間保護して
おく必要がある。
ら拡散しようとする炭素を遮断するために、Ｃｕめっき
を最初に行う必要がある。その後のＣｒめっき、Ｆｅめ
っきおよびＮｉめっきの順序は特に問わないが、Ｆｅめ
っきはめっき状態のままでは殊に錆び易いところから、
最上層とすることは不向きである。次にＣｕめっき皮膜
はＦｅめっき液に溶出しやすいこと、Ｃｒめっきは電流
効率が悪いので一般の電気めっきに較べて大電流を要す
るために下地のめっき特にＦｅを侵しやすいこと、の以
上の理由に鑑みれば、即ち、Ｃｒめっきを行った後にＦ
ｅめっきを行うことが望ましい。Ｆｅめっきの発錆防止
のため、Ｎｉめっきを行い熱拡散するまでの間保護して
おく必要がある。
【００２４】なお、Ｎｉめっきを最上層に行わないと、
他の元素との拡散速度の差によるカーケンドール孔と呼
ばれる加工性の悪いボイド（間隙）ができやすくなる。
以上の理由からめっきの順序は、Ｃｕめっき、Ｃｒめっ
き、Ｆｅめっき、Ｎｉめっきとするのが望ましい。
他の元素との拡散速度の差によるカーケンドール孔と呼
ばれる加工性の悪いボイド（間隙）ができやすくなる。
以上の理由からめっきの順序は、Ｃｕめっき、Ｃｒめっ
き、Ｆｅめっき、Ｎｉめっきとするのが望ましい。
【００２５】前述するようにＣｕめっきは、熱拡散時に
母材１から拡散してくる炭素を遮断し、拡散層内にＦｅ
−Ｃｒ炭化物が生成するのを防ぐために行っており、従
って、この目的を達成するためには、めっき厚さは最低
１μ以上を必要とする。但し、厚めっきを行うと密着性
の悪化、コストアップ並びに加工性の悪化につながるた
め、１０μ以下が望ましい。以上２点を考慮すると、め
っき厚さは１〜４μが望ましい。
母材１から拡散してくる炭素を遮断し、拡散層内にＦｅ
−Ｃｒ炭化物が生成するのを防ぐために行っており、従
って、この目的を達成するためには、めっき厚さは最低
１μ以上を必要とする。但し、厚めっきを行うと密着性
の悪化、コストアップ並びに加工性の悪化につながるた
め、１０μ以下が望ましい。以上２点を考慮すると、め
っき厚さは１〜４μが望ましい。
【００２６】Ｆｅめっきは、内部応力の高いめっきであ
るため、厚めっきを行うと下地との密着性が悪くなり、
剥離を生じてしまう虞れがある。また、完全拡散せずに
未拡散のＦｅめっき層が残ると耐蝕性が悪くなる。この
ようなことから、めっき厚さは４μ以下が望ましい。但
し、薄すぎると膜厚制御が難しくなり、工業的生産には
不適当である。以上の理由から、Ｆｅめっきの厚さは１
〜４μが望ましい。
るため、厚めっきを行うと下地との密着性が悪くなり、
剥離を生じてしまう虞れがある。また、完全拡散せずに
未拡散のＦｅめっき層が残ると耐蝕性が悪くなる。この
ようなことから、めっき厚さは４μ以下が望ましい。但
し、薄すぎると膜厚制御が難しくなり、工業的生産には
不適当である。以上の理由から、Ｆｅめっきの厚さは１
〜４μが望ましい。
【００２７】Ｃｒめっきは厚くした場合、元々電流効率
が悪いめっきであるためコストアップになること、クラ
ックができやすくなること、完全拡散せずに加工性の悪
い未拡散層が残りやすいことなどが問題として挙げられ
る。従ってこれらの理由からめっき厚さは４μ以下が望
ましい。一方、薄すぎると生成する拡散層のＣｒ含有量
が少なくなり、耐蝕性が悪くなる。以上の理由からＣｒ
めっきの厚さは０．５〜４μが望ましい。
が悪いめっきであるためコストアップになること、クラ
ックができやすくなること、完全拡散せずに加工性の悪
い未拡散層が残りやすいことなどが問題として挙げられ
る。従ってこれらの理由からめっき厚さは４μ以下が望
ましい。一方、薄すぎると生成する拡散層のＣｒ含有量
が少なくなり、耐蝕性が悪くなる。以上の理由からＣｒ
めっきの厚さは０．５〜４μが望ましい。
【００２８】また、熱拡散の際、Ｃｒの選択酸化による
表面への濃化が起きることによって、加工性の悪いＣｒ
酸化物が生成する。このＣｒ酸化物の生成を抑制するた
めには、最上層のＮｉめっきは厚さ０．５μ以上を必要
とする。しかし厚すぎるとＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの拡散速度
の差により、拡散層内にカーケンドール孔と呼ばれる間
隙が生じて、加工性が著しく悪化する。従って、最上層
のＮｉめっきの厚さは２〜４μが望ましい。
表面への濃化が起きることによって、加工性の悪いＣｒ
酸化物が生成する。このＣｒ酸化物の生成を抑制するた
めには、最上層のＮｉめっきは厚さ０．５μ以上を必要
とする。しかし厚すぎるとＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの拡散速度
の差により、拡散層内にカーケンドール孔と呼ばれる間
隙が生じて、加工性が著しく悪化する。従って、最上層
のＮｉめっきの厚さは２〜４μが望ましい。
【００２９】熱拡散に関して、Ｆｅ−Ｃｒ合金のＣｒ含
有量と熱処理温度との関係が示される相状態図である図
２を参照し更に詳細に説明すると、Ｆｅ−Ｃｒの熱拡散
の場合は、図２におけるα域での拡散速度の方が、γ域
のそれより１０2 倍程度速いことが従来より知られてい
る。熱処理に際して短時間で拡散させるためには、拡散
温度はα域内でできるだけ高い温度が有利であることは
言うまでもない。従って、拡散温度は大気雰囲気下にお
いて６００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８３０℃の
温度範囲であることが望ましい。
有量と熱処理温度との関係が示される相状態図である図
２を参照し更に詳細に説明すると、Ｆｅ−Ｃｒの熱拡散
の場合は、図２におけるα域での拡散速度の方が、γ域
のそれより１０2 倍程度速いことが従来より知られてい
る。熱処理に際して短時間で拡散させるためには、拡散
温度はα域内でできるだけ高い温度が有利であることは
言うまでもない。従って、拡散温度は大気雰囲気下にお
いて６００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８３０℃の
温度範囲であることが望ましい。
【００３０】一方、拡散のための熱処理時間について
は、本発明の実施形態に係る拡散処理鋼材の熱処理時間
経過による断面組成の状態変化が拡大示される図３及び
図４を参照して、１〜２時間では図３（イ）、（ロ）に
示すように、ボイド（間隙）及び微小なクラックの発生
が多く見られ、これによる加工性及び耐蝕性の悪化が予
想される。一方、３時間前後では図３（ハ）に示される
ように、ボイド（間隙）及び微小なクラックが著しく少
なくなっており、さらに、３時間を超過し４、８、１６
時間の各時間（図４（イ）、（ロ）、（ハ）参照）で
は、生成した拡散層と下地母材との膨張率の違いによる
剥離が生じていることが窺われ、これによる加工性の悪
化が予想される。これらのことから、熱拡散時間は、３
時間前後が望ましい。
は、本発明の実施形態に係る拡散処理鋼材の熱処理時間
経過による断面組成の状態変化が拡大示される図３及び
図４を参照して、１〜２時間では図３（イ）、（ロ）に
示すように、ボイド（間隙）及び微小なクラックの発生
が多く見られ、これによる加工性及び耐蝕性の悪化が予
想される。一方、３時間前後では図３（ハ）に示される
ように、ボイド（間隙）及び微小なクラックが著しく少
なくなっており、さらに、３時間を超過し４、８、１６
時間の各時間（図４（イ）、（ロ）、（ハ）参照）で
は、生成した拡散層と下地母材との膨張率の違いによる
剥離が生じていることが窺われ、これによる加工性の悪
化が予想される。これらのことから、熱拡散時間は、３
時間前後が望ましい。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明の実施例に係る拡散処理鋼材として、〔表１〕に示
した鋼材（硬鋼線（０．８０wt％Ｃ））を母材に用い
て、その表面に４μのＣｕめっき層、１μのＣｒめっき
層、２μのＦｅめっき層、２μのＮｉめっき層を順に生
成させた後、熱拡散処理して拡散処理鋼を製作した。そ
の場合、実際に熱拡散時間を１、２、３、４、８、１６
時間と変えて拡散を行なわせたもの６種類を製作して、
塩水噴霧試験によって耐蝕性のテストを行なった。この
場合、表面を＃１５００エメリー紙で研磨した後、ＪＩ
Ｓ Ｚ２３７１塩水噴霧試験法（サンプル水平置き）に
準拠した方法で行ない、規定時間経過後の発錆の有無を
目視評価した。その結果は下記〔表７〕に示す通りであ
る。
発明の実施例に係る拡散処理鋼材として、〔表１〕に示
した鋼材（硬鋼線（０．８０wt％Ｃ））を母材に用い
て、その表面に４μのＣｕめっき層、１μのＣｒめっき
層、２μのＦｅめっき層、２μのＮｉめっき層を順に生
成させた後、熱拡散処理して拡散処理鋼を製作した。そ
の場合、実際に熱拡散時間を１、２、３、４、８、１６
時間と変えて拡散を行なわせたもの６種類を製作して、
塩水噴霧試験によって耐蝕性のテストを行なった。この
場合、表面を＃１５００エメリー紙で研磨した後、ＪＩ
Ｓ Ｚ２３７１塩水噴霧試験法（サンプル水平置き）に
準拠した方法で行ない、規定時間経過後の発錆の有無を
目視評価した。その結果は下記〔表７〕に示す通りであ
る。
【００３２】また、本発明の実施例に係る拡散処理鋼材
として、〔表１〕に示した鋼材（硬鋼線（８０Ｃ））を
母材に用いて、下記〔表６〕に示される条件でめっきを
行った後、大気圧、大気雰囲気下で８１０℃、３時間の
熱拡散を行わせ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を生成させた
ものを、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の４種の試験体について製
作した。なお、比較例の試験体としては、前記第２従来
例に示されている条件（めっき膜厚の組み合わせ）で最
適と言われている条件に基づき上記４試験体と同じ条件
によってめっき及び熱拡散して製作したものを挙げた。
として、〔表１〕に示した鋼材（硬鋼線（８０Ｃ））を
母材に用いて、下記〔表６〕に示される条件でめっきを
行った後、大気圧、大気雰囲気下で８１０℃、３時間の
熱拡散を行わせ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を生成させた
ものを、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の４種の試験体について製
作した。なお、比較例の試験体としては、前記第２従来
例に示されている条件（めっき膜厚の組み合わせ）で最
適と言われている条件に基づき上記４試験体と同じ条件
によってめっき及び熱拡散して製作したものを挙げた。
【００３３】これらの各試験体について耐蝕性の評価を
行なったが、その際の試験方法は、段落番号〔００３
１〕の前々項において説明した塩水噴霧試験の方法と同
じで、表面を＃１５００エメリー紙で研磨した後、ＪＩ
Ｓ Ｚ２３７１塩水噴霧試験法に準拠した方法で行な
い、規定時間経過後の発錆の有無を目視により評価し
た。その結果は、下記〔表８〕に示す通りである。
行なったが、その際の試験方法は、段落番号〔００３
１〕の前々項において説明した塩水噴霧試験の方法と同
じで、表面を＃１５００エメリー紙で研磨した後、ＪＩ
Ｓ Ｚ２３７１塩水噴霧試験法に準拠した方法で行な
い、規定時間経過後の発錆の有無を目視により評価し
た。その結果は、下記〔表８〕に示す通りである。
【００３４】
【表６】
【００３５】
【表７】
【００３６】
【表８】
【００３７】〔表７〕の結果から明らかな通り、拡散時
間に関しては３時間前後が望ましく、また、各実施例に
ついての耐蝕性は、〔表７〕の結果から明らかなように
比較例に較べて時間で倍以上に向上していて、本発明に
よれば、良好なＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層が形成されてい
ることが実験的にも立証される。
間に関しては３時間前後が望ましく、また、各実施例に
ついての耐蝕性は、〔表７〕の結果から明らかなように
比較例に較べて時間で倍以上に向上していて、本発明に
よれば、良好なＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層が形成されてい
ることが実験的にも立証される。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、一般鋼を母材として使用できるので、
製造対象が広範であり、しかも機械的性質は鋼（母材）
のままであるところから実際上の適用範囲が拡大される
利点がある。また、熱拡散も通常の設備、大気圧、大気
雰囲気下で可能であるから、生産設備及び製品の大幅な
コストダウンが図れる。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、一般鋼を母材として使用できるので、
製造対象が広範であり、しかも機械的性質は鋼（母材）
のままであるところから実際上の適用範囲が拡大される
利点がある。また、熱拡散も通常の設備、大気圧、大気
雰囲気下で可能であるから、生産設備及び製品の大幅な
コストダウンが図れる。
【００３９】さらにまた、本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡
散処理鋼材は、耐候性はもとより加工性に優れるため、
腐食環境の厳しい地域での建築外装材等に好適に使用す
ることができる。
散処理鋼材は、耐候性はもとより加工性に優れるため、
腐食環境の厳しい地域での建築外装材等に好適に使用す
ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る拡散処理鋼材の製造
工程を従来の拡散処理鋼材のそれと比較して示す模式図
である。
工程を従来の拡散処理鋼材のそれと比較して示す模式図
である。
【図２】Ｆｅ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量と熱処理温度との
関係を示す相状態図である。
関係を示す相状態図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る拡散処理鋼材の熱処
理時間経過による断面組成の状態変化が拡大示される図
面代用写真である。
理時間経過による断面組成の状態変化が拡大示される図
面代用写真である。
【図４】本発明の実施の形態に係る拡散処理鋼材の熱処
理時間経過による断面組成の状態変化が拡大示される図
面代用写真である。
理時間経過による断面組成の状態変化が拡大示される図
面代用写真である。
１…母材、 ２…Ｃｕめっき
層、３…Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層、 ４…Ｆｅめっ
き層、５…Ｃｒめっき層、 ６…Ｎｉめ
っき層、
層、３…Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層、 ４…Ｆｅめっ
き層、５…Ｃｒめっき層、 ６…Ｎｉめ
っき層、
Claims (4)
- 【請求項１】 一般鋼材の片面又は両面に、めっき処理
して成るＣｕめっき層と熱拡散処理して成るＦｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ合金層とが前記面側から順に一体となって形成さ
れてなることを特徴とする耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ拡散処理鋼材。 - 【請求項２】 低炭素等の限定条件が問われない一般鋼
材の片面又は両面に厚さ１〜１０μのＣｕめっきを施
し、このＣｕめっき層上に厚さ１〜４μのＦｅめっきを
施し、このＦｅめっき層上に厚さ０．１〜２μのＣｒめ
っきを施し、さらにこのＣｒめっき層上に厚さ０．５〜
４μのＮｉめっきを施して多層めっき鋼材を形成し、こ
の多層めっき鋼材をそれら金属元素の熱拡散に適した温
度で熱処理することにより、Ｆｅめっき層とＣｒめっき
層とＮｉめっき層とを相互に拡散させることを特徴とす
る耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材の製造
方法。 - 【請求項３】 低炭素等の限定条件が問われない一般鋼
材の片面又は両面に厚さ１〜１０μのＣｕめっきを施
し、このＣｕめっき層上に厚さ０．１〜２μのＣｒめっ
きを施し、このＣｒめっき層上に厚さ１〜４μのＦｅめ
っきを施し、さらにこのＦｅめっき層上に厚さ０．５〜
４μのＮｉめっきを施して多層めっき鋼材を形成し、こ
の多層めっき鋼材をそれら金属元素の熱拡散に適した温
度で熱処理することにより、Ｆｅめっき層とＣｒめっき
層とＮｉめっき層とを相互に拡散させることを特徴とす
る耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材の製造
方法。 - 【請求項４】 Ｆｅめっき層とＣｒめっき層とＮｉめっ
き層とを相互に拡散させるための前記熱処理が、大気雰
囲気下において６００〜８５０℃、好ましくは７５０〜
８３０℃の温度範囲下で、かつ、３時間前後の処理時間
で行われる請求項２または３に記載の耐候性に優れたＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201897A JPH10226873A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201897A JPH10226873A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226873A true JPH10226873A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12347130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201897A Withdrawn JPH10226873A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 耐候性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ拡散処理鋼材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10226873A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010113502A1 (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 新日本製鐵株式会社 | 非水電解質を用いた二次電池の金属外装ケース用素材及び金属外装ケース、二次電池、金属外装ケース用素材の製造方法 |
| US8557397B2 (en) * | 2011-12-29 | 2013-10-15 | Arcanum Alloy Design Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| US8628861B2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-01-14 | Arcanum Alloy Design Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| US8790790B2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-07-29 | Arcanum Alloy Design, Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| WO2016104981A3 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-09-22 | 주식회사 포스코 | Fe-P-Cr 합금 박판 및 그 제조방법 |
| US10876198B2 (en) | 2015-02-10 | 2020-12-29 | Arcanum Alloys, Inc. | Methods and systems for slurry coating |
| CN113388832A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-14 | 浙江大学 | 一种具有高硬导电表面的铜基复合材料及其激光增材制造方法 |
| US11261516B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-03-01 | Public Joint Stock Company “Severstal” | Methods and systems for coating a steel substrate |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP3201897A patent/JPH10226873A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010113502A1 (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 新日本製鐵株式会社 | 非水電解質を用いた二次電池の金属外装ケース用素材及び金属外装ケース、二次電池、金属外装ケース用素材の製造方法 |
| US8557397B2 (en) * | 2011-12-29 | 2013-10-15 | Arcanum Alloy Design Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| US8628861B2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-01-14 | Arcanum Alloy Design Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| US8784997B2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-07-22 | Arcanum Alloy Design, Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| US8790790B2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-07-29 | Arcanum Alloy Design, Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| WO2016104981A3 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-09-22 | 주식회사 포스코 | Fe-P-Cr 합금 박판 및 그 제조방법 |
| US10563316B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-02-18 | Posco | Fe—P—Cr alloy thin plate and method for manufacturing same |
| US10876198B2 (en) | 2015-02-10 | 2020-12-29 | Arcanum Alloys, Inc. | Methods and systems for slurry coating |
| US11261516B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-03-01 | Public Joint Stock Company “Severstal” | Methods and systems for coating a steel substrate |
| CN113388832A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-14 | 浙江大学 | 一种具有高硬导电表面的铜基复合材料及其激光增材制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |