JPH1024379A

JPH1024379A - 鉛複合鋼板

Info

Publication number: JPH1024379A
Application number: JP17802196A
Authority: JP
Inventors: Junichi Morita; 順一森田; Yasuhiro Kobayashi; 康弘小林; Takamitsu Baba; 隆充馬場
Original assignee: YAMAKI KOGYO KK
Current assignee: YAMAKI KOGYO KK
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性と耐久性に優れる鉛複合鋼板を提供す
る。【解決手段】高クロムフェライト系のステンレス鋼板
１の表面に鉛板を冷延圧接することによって鉛層２を形
成する。鉛層２やオーステナイト系のステンレス鋼板よ
りも熱膨張率の小さい高クロムフェライト系のステンレ
ス鋼板１を用いることによって、温度変化による鉛層２
の膨張・伸縮を十分に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋根材などの各種
建築用部材やタンク、配管、容器などに利用され、耐食
性や耐候性に優れると共に長期間に亘って安定して屋外
で使用することができる鉛複合鋼板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より防音性向上や放射線遮蔽性向上
等の理由から屋根材などの建築用部材として鉛板を用い
ることがおこなわれているが、鉛は熱膨張係数が２９．
１×１０^-6／℃であって熱膨張係数が高く温度変化によ
る膨張・収縮が大きいので、鉛板単独で屋根材等の建築
用部材を形成すると、温度変化による膨張で応力が生じ
て建築用部材の耐久性が低くなるという問題があり、従
って鉛板単独で形成される屋根材は短尺の屋根にしか施
工することができないものであった。

【０００３】また鉛板単独で屋根材を形成すると、その
裏面に生じる結露によって腐食が起こりやすいという問
題があった。結露は蒸留水であって鉛は蒸留水に徐々に
溶解するので、鉛板単独で形成される屋根材には結露に
よる腐食が生じるのである。また通常鉛板はその周囲に
炭酸ガス（空気）が十分に存在するならば、塩基性炭酸
鉛の保護皮膜を表面に生成するので、この保護皮膜によ
って結露等の腐食が防止されるが、屋根の構成は機密性
が高いので、鉛板の屋根材が安定な化合物を生成するの
に足りる十分な炭酸ガスが存在しておらず、従って、鉛
板単独で形成される屋根材には結露による腐食が生じる
のである。

【０００４】そこで普通鋼板の表面に鉛板を冷延圧接す
ることによって、普通鋼板の表面に鉛層を形成した鉛複
合鋼板を屋根材などの建築用部材として用いることがお
こなわれている(J.E.Bowers and C.J.Goodwin,JOURNAL
OF THE INSTITUTE OF METALS,1970,Vol.98,p8)。一般的
に複合材の熱膨張（熱膨張挙動）は個々の材料界面の接
着力が十分であれば、ヤング率の大きな材料に支配され
ることになる。普通鋼板と鉛板のヤング率はそれぞれ２
１０００ｋｇ／ｍｍ²、１４０ｋｇ／ｍｍ²であり、ま
た普通鋼板の熱膨張係数は１２．０×１０^-6／℃である
ので、鉛複合鋼板の熱膨張は普通鋼板の特性に支配され
ることになる。つまり界面の接合強度が十分な鉛複合鋼
板は、鉛板よりも熱膨張係数の小さい普通鋼板と鉛板と
を複合して形成されるので、温度変化による鉛層の膨張
・収縮を普通鋼板で抑制することができ、鉛板単独より
も耐久性を高く、普通鋼板なみにすることができるのも
のである。

【０００５】しかし普通鋼板の耐食性はそれほど高くな
いので、この鉛複合鋼板を屋根材として用いても、その
裏面に生じる結露によって腐食が起こりやすいという問
題は解決されないままであった。そこで普通鋼板の代わ
りに耐食性の高いステンレス鋼板を用いて鉛複合鋼板を
形成し、これを屋根材などの建築用部材として使用する
ことがおこなわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし耐食性の高いス
テンレス鋼板の中には、ニッケルを含有するオーステナ
イト系のステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）のよう
な熱膨張係数が鉛板の熱膨張係数の６０％程度（１７．
３×１０^-6／℃）と普通鋼板よりも高いものがあって、
このような熱膨張係数の高いステンレス鋼板を用いて形
成される鉛複合鋼板は、温度変化による鉛層の膨張・伸
縮を十分に抑制することができないので、膨張により生
じる応力によって耐久性が低下するという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、耐食性と耐久性に優れる鉛複合鋼板を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の鉛複合鋼板は、高クロムフェライト系のステンレス鋼
板１の表面に鉛板を冷延圧接することによって鉛層２を
形成して成ることを特徴とするものである。本発明にお
いて高クロムフェライト系のステンレス鋼板１とは、ク
ロムの含有量が１６〜３０％（重量比）のフェライト系
のステンレス鋼板のことをいう。

【０００９】また本発明の請求項２に記載の鉛複合鋼板
は、モリブデンの含有量が０．５〜２．０％（重量比）
の高クロムフェライト系のステンレス鋼板１を用いるこ
とを特徴とするものであり、鉛複合鋼板の裏面側の耐食
性をさらに向上させることができるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。高クロムフェライト系のステンレス鋼板１として
は、クロムの含有量が１６〜３０％（重量比）であっ
て、普通鋼板や鉛板よりも耐食性が高く熱膨張係数が鉛
板の４５％以下のものであれば使用することができる。
ステンレス鋼板１のクロムの含有量が１６％未満であれ
ば、本発明の鉛複合鋼板の耐食性を高くすることができ
ず、またステンレス鋼板１のクロムの含有量が３０％を
超えても、本発明の鉛複合鋼板の耐食性や耐久性に大き
な変化はなく、経済的に不利となる恐れがある。

【００１１】高クロムフェライト系のステンレス鋼板の
代表としてＹＵＳ４３６Ｓ（新日本製鐡株式会社の規格
のステンレス鋼板）を例に挙げると、その熱膨張係数は
１１．９×１０^-6／℃であり、またその化学成分は、Ｃ
が０．０２５％以下、Ｓｉが０．７５％以下、Ｍｎが
０．０４０％以下、Ｐが０．０４０％以下、Ｓが０．０
３０％以下、Ｃｒが１６．００〜１９．００％、Ｍｏが
１．００〜１．５０％、残部がＦｅである。ちなみに、
汎用のオーステナイト系のステンレス鋼板の代表として
ＳＵＳ３０４を例に挙げると、その熱膨張係数は１７．
３×１０^-6／℃であり、またその化学成分は、Ｃが０．
０８％以下、Ｓｉが１．００％以下、Ｍｎが２．００％
以下、Ｐが０．０４０％以下、Ｓが０．０３０％以下、
Ｃｒが１８．００〜２０．００％、Ｎｉが８．００〜１
０．５０％、残部がＦｅである。

【００１２】上記ステンレス鋼板の厚みは０．３〜１．
５ｍｍに設定するのが好ましい。ステンレス鋼板の厚み
が０．３ｍｍ未満であれば、本発明の鉛複合鋼板の剛性
が不足して屋根材等の建築用部材としての機能を発揮す
ることができない恐れがあり、またステンレス鋼板の厚
みが１．５ｍｍを超えてもメリットはなく、経済的に不
利となる恐れがある。

【００１３】また本発明の鉛複合鋼板の耐食性をさらに
向上させるために、０．５〜２．０％（重量比）、好ま
しくは１．０〜１．５％のモリブデン（Ｍｏ）を含有す
る耐食性の高い高クロムフェライト系のステンレス鋼板
を使用することができる。モリブデンの含有量が０．５
％未満の高クロムフェライト系のステンレス鋼板を用い
ても、モリブデンを含有しない高クロムフェライト系の
ステンレス鋼板を用いた場合に比べて、鉛複合鋼板の耐
食性をさらに向上させることができず、またモリブデン
の含有量が２．０％を超える高クロムフェライト系のス
テンレス鋼板を用いても、鉛複合鋼板の耐食性に大きな
変化はなく経済的に不利となる恐れがある。

【００１４】上記高クロムフェライト系のステンレス鋼
板１の表面には、鉛板（コイル状のものも含む）を冷間
で圧延接合して、いわゆる冷延圧接して鉛層２を形成す
る。冷延圧接の際に鉛板にかける圧力は１．０〜２．０
トン／１０ｍｍ、冷延圧接の際の鉛板とステンレス鋼板
１の温度は常温にそれぞれ設定することができる。ステ
ンレス鋼板１の表面や鉛板の裏面には接合（密着）の阻
害となる汚れや酸化膜が存在しないことが重要であり、
このような接合阻害要因は物理的手段で除去するように
する。また鉛板の冷間での圧延率は特に限定されない
が、圧延時に界面で新生面が絶えず現れ、ステンレス鋼
板１と鉛板（鉛層２）とが強固に結合される必要があ
る。

【００１５】そこで圧下力、圧延ロール径、圧延速度等
により鉛板の冷間圧延率の適正範囲は異なるが、鉛板は
ステンレス鋼板１に比して柔らかい材料であるために実
際にはステンレス鋼板１は圧延されず、見掛け上、鉛板
のみが延ばされる条件で十分に密着が確保され、実際に
は鉛板自身が３０％望ましくは５０％を超える圧延率で
あれば十分な接合密着力が確保される。

【００１６】鉛層２の厚みは０．１〜１．２ｍｍに設定
するのが好ましい。鉛層２の厚みが０．１ｍｍ未満であ
れば、本発明の鉛複合鋼板の加工工程（製造工程や取付
工程）での摩擦傷によるステンレス鋼板１が露出する恐
れがあり、また鉛層２の厚みが１．２ｍｍを超えると重
くなるばかりであって、メリットはない。このようにし
て図１に示すような本発明の鉛複合鋼板が形成される
が、この鉛複合鋼板は鉛層２の裏面に耐食性の高いステ
ンレス鋼板１を設けて形成してあるので、裏面側の耐食
性が優れたものとなるのである。また高クロムフェライ
ト系のステンレス鋼板１は鉛層２やオーステナイト系の
ステンレス鋼板よりも熱膨張係数が小さいので、温度変
化による鉛層２の膨張・収縮をステンレス鋼板１で十分
に抑制することができ、鉛層２の膨張による応力が生じ
ないようにすることができるものである。

【００１７】また高クロムフェライト系のステンレス鋼
板は、オーステナイト系のステンレス鋼板よりも再結晶
温度が低く、連続焼鈍が可能である等の理由により、成
分によってはゼンジマーミルで冷延しないでタンデム圧
延機を使用して製造可能となり、このようなステンレス
鋼板を本発明の鉛複合鋼板に利用することにより、素材
コストを低減することができる。また本発明の鉛複合鋼
板は、オーステナイト系のステンレス鋼板を用いた鉛複
合鋼板よりも加工性が優れているので、加工がたやすく
なるものである。

【００１８】尚、図１にはステンレス鋼板１の片面のみ
に鉛層２を形成するようにしたが、本発明の使用上に問
題がなければステンレス鋼板１の両面に鉛層２を形成す
るようにしてもよい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。（実施例１）高クロムフェライト系のステンレス鋼板１
としては、表１に示すような化学成分のＳＵＳ４３０
（０．７ｍｍ厚、板幅２００ｍｍのコイル）を用いた。
このステンレス鋼板１の表面に二段冷間圧延機（ロール
径３００ｍｍ）を用いて鋳造鉛板（コイル状）を冷延圧
接して厚さ０．３ｍｍの鉛層２を形成し、図１に示すよ
うな鉛複合鋼板を作成した。尚、圧延荷重は１．５トン
／１０ｍｍとし、冷延圧接の際の鉛板及びステンレス鋼
板１の温度は常温とした。

【００２０】（実施例２）高クロムフェライト系のステ
ンレス鋼板１として、表１に示すような化学成分のＹＵ
Ｓ４３６Ｓ（新日本製鐡株式会社製）を用いた以外は上
記実施例１と同様にして鉛複合鋼板を作成した。（実施例３）高クロムフェライト系のステンレス鋼板１
として、表１に示すような化学成分のＳＵＳ４４４（新
日本製鐡株式会社製）を用いた以外は上記実施例１と同
様にして鉛複合鋼板を作成した。

【００２１】（実施例４）高クロムフェライト系のステ
ンレス鋼板１として、表１に示すような化学成分のＹＵ
Ｓ２２０（新日本製鐡株式会社製）を用いた以外は上記
実施例１と同様にして鉛複合鋼板を作成した。（実施例５）高クロムフェライト系のステンレス鋼板１
として、表１に示すような化学成分のＳＵＳ４４７Ｊ１
を用いた以外は上記実施例１と同様にして鉛複合鋼板を
作成した。

【００２２】（比較例１）上記実施例１における高クロ
ムフェライト系のステンレス鋼板１の代わりに、表１に
示すような化学成分のオーステナイト系のステンレス鋼
板（ＳＵＳ３０４）を用いた以外は、上記実施例１と同
様にして鉛複合鋼板を作成した。（比較例２）上記実施例１における高クロムフェライト
系のステンレス鋼板１の代わりに、表１に示すような化
学成分のクロムフェライト系のステンレス鋼板（ＳＵＳ
４０９）を用いた以外は上記実施例１と同様にして鉛複
合鋼板を作成した。

【００２３】（比較例３）上記実施例１における高クロ
ムフェライト系のステンレス鋼板１の代わりに、表１に
示すような化学成分のクロムフェライト系のステンレス
鋼板（ＳＵＳ４１０Ｌ）を用いた以外は上記実施例１と
同様にして鉛複合鋼板を作成した。（比較例４）上記実施例１における高クロムフェライト
系のステンレス鋼板１の代わりに、表１に示すような化
学成分のクロムフェライト系のステンレス鋼板を用いた
以外は上記実施例１と同様にして鉛複合鋼板を作成し
た。

【００２４】（比較例５）上記実施例１における高クロ
ムフェライト系のステンレス鋼板１の代わりに、化学成
分が表１に示すようなクロムフェライト系のステンレス
鋼板を用いた以外は上記実施例１と同様にして鉛複合鋼
板を作成した。（比較例６）上記実施例１における高クロムフェライト
系のステンレス鋼板１の代わりに、普通鋼板を用いた以
外は、上記実施例１と同様にして鉛複合鋼板を作成し
た。

【００２５】このようにして得られた実施例１乃至５及
び比較例１乃至６を以下の試験で評価した。（１）冷熱サイクル試験上記実施例１乃至５及び比較例１乃至６で大きさ５０ｍ
ｍ×１５０ｍｍの試料片を作成し、電気ヒーター上で放
置することによる加熱と扇風機による冷却を繰り返しお
こなった。この冷熱サイクル試験の１サイクル／時間
は、１２５℃を２５分間維持、次に２５℃まで５分間で
冷却、次に２５℃を２５分間維持、次に１２５℃まで５
分間で昇温であり、このサイクルを９０００サイクル実
施した後の鉛層の表面を観察した。上記温度は試料片の
実際の温度である。結果を表２に示す。

【００２６】尚、表２中の「○」は試験終了後の鉛層の
表面を顕微鏡で観察しても、何らの異常も認められなか
ったことを示す。また「×」は倍率５０倍の顕微鏡で観
察すると、鉛の結晶粒界に沿って各所に長さ１００μｍ
以下、幅２０μｍ程度のクラックの発生が認められたこ
とを示す。（２）耐食性試験（ａ）塩水噴霧試験による耐銹性比較ＪＩＳＺ２３７１の条件下で、上記実施例１乃至５
及び比較例１乃至６の裏面（ステンレス鋼板１側の面あ
るいは普通鋼板側の面）に、３５℃、５％濃度の食塩水
を噴霧し、１６８時間経過した後の実施例１乃至５及び
比較例１乃至６の裏面の状態を観察した。

【００２７】（ｂ）改良型塩水噴霧試験による耐銹性比
較上記（ａ）における食塩水の代わりに、５重量％の濃度
の食塩水と、０．２重量％の濃度の過酸化水素水（Ｈ₂
Ｏ₂）の混合水溶液を用いた以外は、上記（ａ）と同様
にした。（ｃ）ＣＡＳＳ試験による耐銹性比較ＪＩＳＤ０２０１の条件下で、上記実施例１乃至５
及び比較例１乃至６の裏面（ステンレス鋼板１側の面あ
るいは普通鋼板側の面）に、２５℃で、５重量％の濃度
の食塩水と、０．２６ｇ／リットルの濃度の塩化第二銅
水溶液と、０．２重量％の濃度の酢酸水溶液の混合水溶
液を噴霧し、４８時間経過した後の実施例１乃至５及び
比較例１乃至６の裏面の状態を観察した。結果を表２に
示す。

【００２８】尚、表２中の「１」は鉛複合鋼板の裏面に
赤銹、瘤状銹が発生したことを示す。また「２」は鉛複
合鋼板の裏面の一部に赤銹が発生したことを示す。
「３」は鉛複合鋼板の裏面にしみ状銹、流れ銹が全面に
薄く認められたことを示す。「４」は鉛複合鋼板の裏面
の一部に点状銹が発生したことを示す。「５」は鉛複合
鋼板の裏面にしみ状銹あるいは点状銹の発生が全く認め
られなかったことを示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、上記（１）の試
験において実施例１乃至５では、普通鋼板を用いた比較
例４と同様に鉛層２に何らの異常は認められなかった
が、オーステナイト系ステンレス鋼板を用いた比較例１
では鉛層２にクラックの発生が認められた。つまり実施
例１乃至５の鉛複合鋼板では、高クロムフェライト系の
ステンレス鋼板１によって鉛層２の温度変化による膨張
が抑えられるので、鉛層２にクラックなどの異常が発生
しないものと考えられる。尚、純鉛板（厚み１．０ｍ
ｍ）に上記（１）の試験を施すと、倍率１０倍のルーペ
で観察した場合、幅１００μｍ程度のクラックが粒界に
連続して網目状に発生していた。

【００３２】また上記（２）の（ａ）（ｂ）（ｃ）の試
験において、普通鋼板を用いた比較例４では耐食性が非
常に低いものであった。またクロムの含有量が１１％の
比較例２とクロムの含有量が１２％の比較例３及びクロ
ムの含有量が１７％の実施例１を対比すると、穏やかな
腐食環境（上記（２）の（ａ）のような単純な塩水噴霧
試験や、実環境における田園地帯等）では、実施例１と
比較例２、３の耐食性には大きな差は見られなかった
が、さらに強い腐食環境（上記（２）の（ｂ）（ｃ））
では、実施例１の方が比較例２、３よりも耐食性が優れ
ていた。これは実施例１の裏面にクロムの含有量が多い
高クロムフェライト系ステンレス鋼板を用いたためであ
ると考えられる。

【００３３】また上記（２）の（ｂ）（ｃ）の強い腐食
環境での耐食性試験において、モリブデンを０．８〜
２．０％含有する高クロムフェライト系ステンレス鋼板
を用いた実施例２乃至５は、同量のモリブデンを含有す
るクロムの含有量が低いフェライト系ステンレス鋼板を
用いた比較例４、５よりも、耐食性を高くすることがで
きる。これは実施例２乃至５の裏面にクロムやモリブデ
ンの含有量が多い高クロムフェライト系ステンレス鋼板
を用いたためであると考えられる。

【００３４】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に記載の
発明は、高クロムフェライト系のステンレス鋼板の表面
に鉛板を冷延圧接することによって鉛層を形成するの
で、鉛層の裏面に耐食性の高いステンレス鋼板を設ける
ことによって、裏面側の耐食性が優れたものとなるので
ある。また本発明は鉛層よりも熱膨張係数の小さい高ク
ロムフェライト系のステンレス鋼板を用いることによっ
て、温度変化による鉛層の膨張・伸縮を十分に抑制する
ことができ、温度変化による応力の発生を防止して耐久
性が優れたものとすることができるのである。

【００３５】このように耐食性及び耐久性の優れる本発
明の鉛複合鋼板は、鉛層の劣化が遅くなるので、屋根材
として好適に用いられ、特に長尺の屋根に施工される屋
根材を形成する際に好適に用いられるものである。また
本発明の請求項２に記載の発明は、モリブデンの含有量
が０．５〜２．０％の高クロムフェライト系のステンレ
ス鋼板を用いるので、モリブデンの含有量が０．５％未
満の高クロムフェライト系のステンレス鋼板を用いるよ
りも耐食性を向上させることができ、屋根材として好適
に用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ステンレス鋼板２鉛層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高クロムフェライト系のステンレス鋼板
の表面に鉛板を冷延圧接することによって鉛層を形成し
て成ることを特徴とする鉛複合鋼板。
【請求項２】モリブデンの含有量が０．５〜２．０％
の高クロムフェライト系のステンレス鋼板を用いること
を特徴とする請求項１に記載の鉛複合鋼板。