JPH1161376A - 黒色ステンレス鋼板及びその製造方法 - Google Patents
黒色ステンレス鋼板及びその製造方法Info
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- JPH1161376A JPH1161376A JP21665297A JP21665297A JPH1161376A JP H1161376 A JPH1161376 A JP H1161376A JP 21665297 A JP21665297 A JP 21665297A JP 21665297 A JP21665297 A JP 21665297A JP H1161376 A JPH1161376 A JP H1161376A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステンレス鋼板製造ラインの焼鈍工程を利用
できる酸化処理により、黒色の色調を付与したステンレ
ス鋼を得る。 【構成】 この黒色ステンレス鋼板は、Ｍｎ：０．０４
〜０．５０％，Ｔｉ：０．０５〜２．００％及びＡｌ：
０．０４〜１．００％を含むステンレス鋼板を素材と
し、少なくとも表層及び内層の二層構造をもつ厚み７０
００Å以上の酸化皮膜が素材表面に形成されている。表
層は素材のマトリックス濃度レベルに比較して５倍以上
のＭｎ及びＴｉを酸化物として含み、内層はマトリック
ス濃度レベルに比較して７倍以上のＴｉ及び６倍以上の
Ａｌを酸化物として含む。露点が＋２０℃以上の酸化性
雰囲気中で最高到達温度を１０００℃以上とし、９７５
℃以上の温度から最高到達温度までの温度域で２５秒以
上加熱する酸化処理をステンレス鋼板に施すことにより
製造される。
できる酸化処理により、黒色の色調を付与したステンレ
ス鋼を得る。 【構成】 この黒色ステンレス鋼板は、Ｍｎ：０．０４
〜０．５０％，Ｔｉ：０．０５〜２．００％及びＡｌ：
０．０４〜１．００％を含むステンレス鋼板を素材と
し、少なくとも表層及び内層の二層構造をもつ厚み７０
００Å以上の酸化皮膜が素材表面に形成されている。表
層は素材のマトリックス濃度レベルに比較して５倍以上
のＭｎ及びＴｉを酸化物として含み、内層はマトリック
ス濃度レベルに比較して７倍以上のＴｉ及び６倍以上の
Ａｌを酸化物として含む。露点が＋２０℃以上の酸化性
雰囲気中で最高到達温度を１０００℃以上とし、９７５
℃以上の温度から最高到達温度までの温度域で２５秒以
上加熱する酸化処理をステンレス鋼板に施すことにより
製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、屋根材，外装材，内装
材等の建材や家電製品のケーシング，排ガス部材等とし
て好適な黒色ステンレス鋼板及びその製造方法に関す
る。
材等の建材や家電製品のケーシング，排ガス部材等とし
て好適な黒色ステンレス鋼板及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼板は、耐食性，加工性，意
匠性等に優れていることから、内装材，外装材，浴槽エ
プロン，厨房機器等の部材として広範な用途で使用され
ている。ステンレス鋼板の使用形態としては、無垢のま
までの使用，着色処理やめっき等の表面処理を施しての
使用等がある。無垢のままでステンレス鋼板を使用する
場合には、基本的にステンレス鋼無垢材がもつ光沢のあ
る銀白色の地肌が活かされるように、２Ｂ，ヘアライン
仕上げ，ダル仕上げ，エンボス仕上げ等が採用されてい
る。しかし、意匠に対する好みが多様化している最近で
は、各種処理によって着色されたステンレス鋼に対する
ニーズが高くなってきている。なかでも、黒色系の色調
をつけたステンレス鋼は、内装材，外装材等の建材用途
を始め、家電製品用部材や自動車等の排ガス部材等で、
意匠性の高い材料として好まれている。
匠性等に優れていることから、内装材，外装材，浴槽エ
プロン，厨房機器等の部材として広範な用途で使用され
ている。ステンレス鋼板の使用形態としては、無垢のま
までの使用，着色処理やめっき等の表面処理を施しての
使用等がある。無垢のままでステンレス鋼板を使用する
場合には、基本的にステンレス鋼無垢材がもつ光沢のあ
る銀白色の地肌が活かされるように、２Ｂ，ヘアライン
仕上げ，ダル仕上げ，エンボス仕上げ等が採用されてい
る。しかし、意匠に対する好みが多様化している最近で
は、各種処理によって着色されたステンレス鋼に対する
ニーズが高くなってきている。なかでも、黒色系の色調
をつけたステンレス鋼は、内装材，外装材等の建材用途
を始め、家電製品用部材や自動車等の排ガス部材等で、
意匠性の高い材料として好まれている。
【０００３】ステンレス鋼の着色処理には、化学発色処
理法，酸化処理法，塗装処理法等がある。化学発色処理
や塗装処理は、一旦原板を製造した後で表面処理を施す
ため、コスト高にならざるを得ない。化学発色処理で
は、高濃度のクロム酸，硫酸等の薬品を使用することか
ら、廃液処理にかかる負担が大きくなる。これに対し、
酸化処理法は、加熱によってステンレス鋼板の表面に酸
化皮膜を生成させることによりステンレス鋼板を着色す
る方法である。そのため、工程数を増やす必要なく、ま
た化学発色処理のように廃液の発生や廃液処理の負担が
なく、通常の製造工程の一つである焼鈍工程を利用して
ステンレス鋼板を着色できる。したがって、酸化処理法
は、製造コスト及び環境保全の面から優れた着色処理法
であるといえる。
理法，酸化処理法，塗装処理法等がある。化学発色処理
や塗装処理は、一旦原板を製造した後で表面処理を施す
ため、コスト高にならざるを得ない。化学発色処理で
は、高濃度のクロム酸，硫酸等の薬品を使用することか
ら、廃液処理にかかる負担が大きくなる。これに対し、
酸化処理法は、加熱によってステンレス鋼板の表面に酸
化皮膜を生成させることによりステンレス鋼板を着色す
る方法である。そのため、工程数を増やす必要なく、ま
た化学発色処理のように廃液の発生や廃液処理の負担が
なく、通常の製造工程の一つである焼鈍工程を利用して
ステンレス鋼板を着色できる。したがって、酸化処理法
は、製造コスト及び環境保全の面から優れた着色処理法
であるといえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】酸化処理でステンレス
鋼板を黒色化するためには、一般に長時間加熱により厚
い酸化皮膜を形成することが要求される。酸化皮膜が薄
いと、光の干渉によって赤やゴールドが混じった濁りの
ある黒色になり易い。しかも、長時間加熱は、エネルギ
ーを多量に消費することは勿論、場合によってはステン
レス鋼素地の再結晶を過剰に促進させ、結晶粒を粗大化
させる原因となる。その結果、ステンレス鋼の機械的強
度や加工性が低下する虞れもある。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、酸化皮膜に
酸化物として含まれる金属元素を調整することにより、
黒色性の良好な酸化皮膜をもつステンレス鋼板を短時間
加熱で得ることを目的とする。
鋼板を黒色化するためには、一般に長時間加熱により厚
い酸化皮膜を形成することが要求される。酸化皮膜が薄
いと、光の干渉によって赤やゴールドが混じった濁りの
ある黒色になり易い。しかも、長時間加熱は、エネルギ
ーを多量に消費することは勿論、場合によってはステン
レス鋼素地の再結晶を過剰に促進させ、結晶粒を粗大化
させる原因となる。その結果、ステンレス鋼の機械的強
度や加工性が低下する虞れもある。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、酸化皮膜に
酸化物として含まれる金属元素を調整することにより、
黒色性の良好な酸化皮膜をもつステンレス鋼板を短時間
加熱で得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の黒色ステンレス
鋼板は、その目的を達成するため、Ｍｎ：０．０４〜
０．５０質量％，Ｔｉ：０．０５〜２．００質量％及び
Ａｌ：０．０４〜１．００質量％を含むステンレス鋼板
を素材とし、少なくとも表層及び内層の二層構造をもつ
厚み７０００Å以上の酸化皮膜が素材表面に形成されて
おり、前記表層は素材のマトリックス濃度レベルに比較
して５倍以上のＭｎ及びＴｉを酸化物として含み、前記
内層はマトリックス濃度レベルに比較して７倍以上のＴ
ｉ及び６倍以上のＡｌを酸化物として含むことを特徴と
する。この黒色ステンレス鋼板は、露点が＋２０℃以上
の酸化性雰囲気中で最高到達温度を１０００℃以上と
し、９７５℃以上の温度から最高到達温度までの温度域
で２５秒以上加熱する酸化処理をステンレス鋼板に施す
ことを特徴とする。
鋼板は、その目的を達成するため、Ｍｎ：０．０４〜
０．５０質量％，Ｔｉ：０．０５〜２．００質量％及び
Ａｌ：０．０４〜１．００質量％を含むステンレス鋼板
を素材とし、少なくとも表層及び内層の二層構造をもつ
厚み７０００Å以上の酸化皮膜が素材表面に形成されて
おり、前記表層は素材のマトリックス濃度レベルに比較
して５倍以上のＭｎ及びＴｉを酸化物として含み、前記
内層はマトリックス濃度レベルに比較して７倍以上のＴ
ｉ及び６倍以上のＡｌを酸化物として含むことを特徴と
する。この黒色ステンレス鋼板は、露点が＋２０℃以上
の酸化性雰囲気中で最高到達温度を１０００℃以上と
し、９７５℃以上の温度から最高到達温度までの温度域
で２５秒以上加熱する酸化処理をステンレス鋼板に施す
ことを特徴とする。
【０００６】
【実施の形態】ステンレス鋼を高温で酸化すると、クロ
ムの酸化物を主とする酸化皮膜が形成され着色される。
酸化処理で付与される色調は、酸化皮膜の厚み及び構造
に大きく影響される。酸化皮膜の構造と酸化処理後の色
調との関係を調査・研究した結果、酸化物として含まれ
る金属元素の濃化度が特定された少なくとも二層構造の
酸化皮膜が形成されるとき、黒色系の色調がステンレス
鋼に付与されることを解明した。二層構造の酸化皮膜と
黒色系の色調付与との関係は、次のように推察される。
すなわち、物質が黒色となってみえるときは一般的に物
質から反射する光が非常に少ない場合である。本発明に
従った二層構造の酸化皮膜は、単相構造の酸化皮膜に比
較して入射した光が酸化皮膜中を透過し、酸化皮膜／素
地の界面で反射された後、再び酸化皮膜中を透過して皮
膜外に放出される前に層界面で繰返し反射される割合が
多くなる。その結果、放出される光が少なくなり、黒色
の色調になる。また、皮膜を構成する酸化物の種類が多
いため、物質固有の吸収し易い波長域も広がる。具体的
には、Ｃｒの酸化物のみの場合に比較してＭｎ，Ｔｉ，
Ａｌ等の酸化物が存在するため、吸収可能な波長域が広
がることも黒色の色調が付与される原因の一つである。
ムの酸化物を主とする酸化皮膜が形成され着色される。
酸化処理で付与される色調は、酸化皮膜の厚み及び構造
に大きく影響される。酸化皮膜の構造と酸化処理後の色
調との関係を調査・研究した結果、酸化物として含まれ
る金属元素の濃化度が特定された少なくとも二層構造の
酸化皮膜が形成されるとき、黒色系の色調がステンレス
鋼に付与されることを解明した。二層構造の酸化皮膜と
黒色系の色調付与との関係は、次のように推察される。
すなわち、物質が黒色となってみえるときは一般的に物
質から反射する光が非常に少ない場合である。本発明に
従った二層構造の酸化皮膜は、単相構造の酸化皮膜に比
較して入射した光が酸化皮膜中を透過し、酸化皮膜／素
地の界面で反射された後、再び酸化皮膜中を透過して皮
膜外に放出される前に層界面で繰返し反射される割合が
多くなる。その結果、放出される光が少なくなり、黒色
の色調になる。また、皮膜を構成する酸化物の種類が多
いため、物質固有の吸収し易い波長域も広がる。具体的
には、Ｃｒの酸化物のみの場合に比較してＭｎ，Ｔｉ，
Ａｌ等の酸化物が存在するため、吸収可能な波長域が広
がることも黒色の色調が付与される原因の一つである。
【０００７】なかでも、マトリックス濃度レベルに比較
して５倍以上のＭｎ，５倍以上のＴｉを酸化物として含
む表層及び７倍以上のＴｉ，６倍以上のＡｌを酸化物と
して含む内層の二層構造をもつ厚み７０００Å以上の酸
化皮膜が素材表面に形成されるとき、ＪＩＳ Ｚ８７２
２に準拠したＤ−０法による色調測定で明度指数Ｌ*が
５５以下，クロマネティクス指数ａ* ，ｂ* がそれぞれ
−７≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７の範囲にある黒色系の
色調となることが判った。以下の説明では、これらの値
を黒色の目標色調とする。このような黒色系の色調を酸
化処理で得るためには、Ｍｎ：０．０４〜０．５０質量
％，Ｔｉ：０．０５〜２．００質量％及びＡｌ：０．０
４〜１．００質量％を含むステンレス鋼板を素材として
使用することが必要である。
して５倍以上のＭｎ，５倍以上のＴｉを酸化物として含
む表層及び７倍以上のＴｉ，６倍以上のＡｌを酸化物と
して含む内層の二層構造をもつ厚み７０００Å以上の酸
化皮膜が素材表面に形成されるとき、ＪＩＳ Ｚ８７２
２に準拠したＤ−０法による色調測定で明度指数Ｌ*が
５５以下，クロマネティクス指数ａ* ，ｂ* がそれぞれ
−７≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７の範囲にある黒色系の
色調となることが判った。以下の説明では、これらの値
を黒色の目標色調とする。このような黒色系の色調を酸
化処理で得るためには、Ｍｎ：０．０４〜０．５０質量
％，Ｔｉ：０．０５〜２．００質量％及びＡｌ：０．０
４〜１．００質量％を含むステンレス鋼板を素材として
使用することが必要である。
【０００８】酸化皮膜に酸化物として含まれるＭｎは、
酸化処理で生成する酸化皮膜の最も表層側に濃化する。
本発明者等の調査・研究によると、最表層部におけるマ
ンガン酸化物の濃化が大きいほど黒色化が促進されてい
ることが判った。黒色の目標色調を付与するためには、
マトリックスに０．０４質量％以上のＭｎが含まれ、こ
のマトリックス濃度の５倍以上にＭｎが酸化皮膜の表層
に濃化されていることが必要とされる。しかし、ステン
レス鋼に多量のＭｎが含まれると、鋼中のＳと結合し、
孔食や発銹の起点となる非金属介在物を形成し、母材の
耐食性を低下させる。そのため、本発明では、Ｍｎの有
害な影響がでないように、Ｍｎ含有量の上限を０．５０
質量％に設定した。
酸化処理で生成する酸化皮膜の最も表層側に濃化する。
本発明者等の調査・研究によると、最表層部におけるマ
ンガン酸化物の濃化が大きいほど黒色化が促進されてい
ることが判った。黒色の目標色調を付与するためには、
マトリックスに０．０４質量％以上のＭｎが含まれ、こ
のマトリックス濃度の５倍以上にＭｎが酸化皮膜の表層
に濃化されていることが必要とされる。しかし、ステン
レス鋼に多量のＭｎが含まれると、鋼中のＳと結合し、
孔食や発銹の起点となる非金属介在物を形成し、母材の
耐食性を低下させる。そのため、本発明では、Ｍｎの有
害な影響がでないように、Ｍｎ含有量の上限を０．５０
質量％に設定した。
【０００９】Ｔｉの酸化物は、酸化皮膜の表層及び内層
の両方に濃化する。黒色性に及ぼすチタン酸化物の作用
・効果を確保するためには、マトリックスのＴｉ含有量
を０．０５質量％以上とし、表層でマトリックス濃度の
５倍以上，内層でマトリックス濃度の７倍以上に酸化物
としてのＴｉを濃化させることが必要である。しかし、
ステンレス鋼に多量のＴｉが含まれると、ステンレス鋼
表面に疵が発生し易くなり、また鋳造スラブの靭性低下
等によって製造性が悪くなる。そこで、本発明において
は、Ｔｉの有害な影響がでないように、Ｔｉ含有量の上
限を２．００質量％に設定した。
の両方に濃化する。黒色性に及ぼすチタン酸化物の作用
・効果を確保するためには、マトリックスのＴｉ含有量
を０．０５質量％以上とし、表層でマトリックス濃度の
５倍以上，内層でマトリックス濃度の７倍以上に酸化物
としてのＴｉを濃化させることが必要である。しかし、
ステンレス鋼に多量のＴｉが含まれると、ステンレス鋼
表面に疵が発生し易くなり、また鋳造スラブの靭性低下
等によって製造性が悪くなる。そこで、本発明において
は、Ｔｉの有害な影響がでないように、Ｔｉ含有量の上
限を２．００質量％に設定した。
【００１０】Ａｌの酸化物は、酸化皮膜の内層に濃化す
る。黒色化の効果を発揮させるためには、マトリックス
のＡｌ含有量を０．０４質量％以上とし、マトリックス
濃度の６倍以上にＡｌが酸化皮膜の内層に濃化されてい
ることが必要とされる。しかし、ステンレス鋼に多量の
Ａｌが含まれると、Ｔｉと同様に表面疵が発生し易くな
る。そこで、本発明においては、Ａｌ含有量の上限を
０．５０質量％に設定した。本発明が対象とするステン
レス鋼は、Ｍｎ，Ｔｉ，Ａｌを含むことを必須とする
が、これら元素以外に黒色性を損なうことなく耐食性や
加工性の向上に有効な合金成分を含むこともできる。
る。黒色化の効果を発揮させるためには、マトリックス
のＡｌ含有量を０．０４質量％以上とし、マトリックス
濃度の６倍以上にＡｌが酸化皮膜の内層に濃化されてい
ることが必要とされる。しかし、ステンレス鋼に多量の
Ａｌが含まれると、Ｔｉと同様に表面疵が発生し易くな
る。そこで、本発明においては、Ａｌ含有量の上限を
０．５０質量％に設定した。本発明が対象とするステン
レス鋼は、Ｍｎ，Ｔｉ，Ａｌを含むことを必須とする
が、これら元素以外に黒色性を損なうことなく耐食性や
加工性の向上に有効な合金成分を含むこともできる。
【００１１】このように内層及び表層の金属酸化物濃度
が規制された酸化皮膜を７０００Å以上の厚みでステン
レス鋼表面に形成するとき、多層構造に起因する黒色系
の色調が発現する。酸化皮膜の厚みが７０００Åに満た
ないと、酸化皮膜の表面で反射した光と酸化皮膜／素地
の界面で反射した光が干渉し、ゴールド，赤紫等の色調
が発現する。また、黒色系の色調が付与される場合にあ
っても、色ムラが生じ易くなる。酸化皮膜の黒色化は、
酸化処理条件に大きく影響される。酸化処理に使用され
る雰囲気としては、黒色化を促進させる上で露点が高い
ほど好ましい。すなわち、雰囲気の水蒸気濃度が高いほ
ど添加元素の酸化が進行する。本発明者等の調査・研究
によれば、雰囲気の露点が＋２０℃以上となるように水
蒸気を含むとき、黒色の目標色調が短時間に得られるこ
とが判った。雰囲気に含まれる酸素濃度は、水蒸気濃度
に比較すると黒色化に及ぼす影響が小さく、露点が＋２
０℃以上の雰囲気では２％以上の酸素が存在すればよ
い。
が規制された酸化皮膜を７０００Å以上の厚みでステン
レス鋼表面に形成するとき、多層構造に起因する黒色系
の色調が発現する。酸化皮膜の厚みが７０００Åに満た
ないと、酸化皮膜の表面で反射した光と酸化皮膜／素地
の界面で反射した光が干渉し、ゴールド，赤紫等の色調
が発現する。また、黒色系の色調が付与される場合にあ
っても、色ムラが生じ易くなる。酸化皮膜の黒色化は、
酸化処理条件に大きく影響される。酸化処理に使用され
る雰囲気としては、黒色化を促進させる上で露点が高い
ほど好ましい。すなわち、雰囲気の水蒸気濃度が高いほ
ど添加元素の酸化が進行する。本発明者等の調査・研究
によれば、雰囲気の露点が＋２０℃以上となるように水
蒸気を含むとき、黒色の目標色調が短時間に得られるこ
とが判った。雰囲気に含まれる酸素濃度は、水蒸気濃度
に比較すると黒色化に及ぼす影響が小さく、露点が＋２
０℃以上の雰囲気では２％以上の酸素が存在すればよ
い。
【００１２】また、黒色化に及ぼす加熱条件の影響を調
査したところ、９７５℃以上の温度域で黒色化が大きく
促進されることが判った。しかし、酸化処理時の最高到
達温度が１０００℃に達しないと、必要とする黒色の色
調を得るために長時間の加熱が必要となる。最高到達温
度が高いほど短時間で黒色の色調を得ることができる
が、過度に高い最高到達温度では結晶粒が粗大化し、ス
テンレス鋼の加工性が劣化する傾向がみられる。したが
って、最高到達温度は１１５０℃以下にすることが好ま
しい。
査したところ、９７５℃以上の温度域で黒色化が大きく
促進されることが判った。しかし、酸化処理時の最高到
達温度が１０００℃に達しないと、必要とする黒色の色
調を得るために長時間の加熱が必要となる。最高到達温
度が高いほど短時間で黒色の色調を得ることができる
が、過度に高い最高到達温度では結晶粒が粗大化し、ス
テンレス鋼の加工性が劣化する傾向がみられる。したが
って、最高到達温度は１１５０℃以下にすることが好ま
しい。
【００１３】このように露点が＋２０℃以上に調整され
た雰囲気で９７５℃〜最高到達温度の温度域で２５秒以
上の加熱処理をステンレス鋼板に施すことにより、酸化
物としてＭｎ，Ｔｉが濃化された表層及びＴｉ，Ａｌが
濃化された内層の二層構造をもつ厚み７０００Å以上の
酸化皮膜がステンレス鋼板の表面に形成される。なお、
加熱時間は、生産能率を考慮して１８０秒以内とするこ
とが好ましい。生成した酸化皮膜は、明度指数Ｌ* ５５
以下，クロマネティクス指数ａ* ，ｂ* がそれぞれ−７
≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７の範囲にある黒色系の色調
を呈する。この酸化処理は、通常のステンレス鋼板製造
ラインに組み込まれている焼鈍工程で実施することがで
きるため、工程数を増やすことなく、黒色ステンレス鋼
板が製造される。得られた黒色ステンレス鋼板は、意匠
性に優れた表面の色調を活用して内装材，外装材，屋根
材等の建築用材料や、家電製品，事務機器等のケーシン
グや部品等として使用される。また、マフラー等の自動
車用排ガス部材用途では、溶接管の素材としても使用さ
れる。なお、本発明で黒色化されるステンレス鋼板の原
板としては、圧延材や酸洗材以外に研磨，ダル目柄圧延
等によって意匠性を付与した材料も使用できる。
た雰囲気で９７５℃〜最高到達温度の温度域で２５秒以
上の加熱処理をステンレス鋼板に施すことにより、酸化
物としてＭｎ，Ｔｉが濃化された表層及びＴｉ，Ａｌが
濃化された内層の二層構造をもつ厚み７０００Å以上の
酸化皮膜がステンレス鋼板の表面に形成される。なお、
加熱時間は、生産能率を考慮して１８０秒以内とするこ
とが好ましい。生成した酸化皮膜は、明度指数Ｌ* ５５
以下，クロマネティクス指数ａ* ，ｂ* がそれぞれ−７
≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７の範囲にある黒色系の色調
を呈する。この酸化処理は、通常のステンレス鋼板製造
ラインに組み込まれている焼鈍工程で実施することがで
きるため、工程数を増やすことなく、黒色ステンレス鋼
板が製造される。得られた黒色ステンレス鋼板は、意匠
性に優れた表面の色調を活用して内装材，外装材，屋根
材等の建築用材料や、家電製品，事務機器等のケーシン
グや部品等として使用される。また、マフラー等の自動
車用排ガス部材用途では、溶接管の素材としても使用さ
れる。なお、本発明で黒色化されるステンレス鋼板の原
板としては、圧延材や酸洗材以外に研磨，ダル目柄圧延
等によって意匠性を付与した材料も使用できる。
【００１４】
実施例１：ステンレス鋼成分が黒色化に及ぼす影響の調
査 表１に示すようにＭｎ，Ｔｉ，Ａｌの含有量をそれぞれ
変化させたステンレス鋼を溶製し、熱延，冷延工程を経
て板厚０．５ｍｍの冷延板を製造した。得られた各冷延
板から試験片を切り出し、５％Ｏ2 ，９５％Ｎ2 の組成
をもち露点が＋４０℃の混合ガス雰囲気中で最高到達温
度を１０００℃として、９７５℃から１０００℃までの
加熱時間を１５０秒に設定して試験片を加熱酸化した。
査 表１に示すようにＭｎ，Ｔｉ，Ａｌの含有量をそれぞれ
変化させたステンレス鋼を溶製し、熱延，冷延工程を経
て板厚０．５ｍｍの冷延板を製造した。得られた各冷延
板から試験片を切り出し、５％Ｏ2 ，９５％Ｎ2 の組成
をもち露点が＋４０℃の混合ガス雰囲気中で最高到達温
度を１０００℃として、９７５℃から１０００℃までの
加熱時間を１５０秒に設定して試験片を加熱酸化した。
【００１５】
【００１６】酸化処理で黒色化された各試験片の色調を
ＪＩＳ Ｚ８７２２のＤ−０法で測定した。測定結果を
示す表２にみられるように、本発明で規定した範囲でＭ
ｎ，Ｔｉ及びＡｌを含むステンレス鋼では、何れもＬ*
≦５５，−７≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７であり、目標
とする黒色表面が得られた。これに対し、Ｍｎ，Ｔｉ及
びＡｌの含有量が本発明で規定した範囲を外れるステン
レス鋼では、明度が高く、且つ青味，黄味，赤味等の混
じった色調であり、黒色化が不良であった。
ＪＩＳ Ｚ８７２２のＤ−０法で測定した。測定結果を
示す表２にみられるように、本発明で規定した範囲でＭ
ｎ，Ｔｉ及びＡｌを含むステンレス鋼では、何れもＬ*
≦５５，−７≦ａ* ≦７，−７≦ｂ* ≦７であり、目標
とする黒色表面が得られた。これに対し、Ｍｎ，Ｔｉ及
びＡｌの含有量が本発明で規定した範囲を外れるステン
レス鋼では、明度が高く、且つ青味，黄味，赤味等の混
じった色調であり、黒色化が不良であった。
【００１７】また、酸化処理された鋼種Ｋの試験片につ
いて、表面に形成された酸化皮膜をグロー放電発光分析
法で分析したところ、図１に示すように、各合金元素が
厚み方向に濃度分布していた。図１の分析結果から、ス
テンレス鋼表面に形成された酸化皮膜Ｌは、図２に示す
ようにクロム酸化物を主とする層Ｌ1 の上下に、Ｍｎ，
Ｔｉの酸化物を主とする表層Ｌ2 及びＴｉ，Ａｌの酸化
物を主とする内層Ｌ3が形成された複層構造をもつこと
が判る。また、スパッタリング時間から換算した酸化皮
膜の厚みは、７０００Å以上となっていた。比較のた
め、鋼種Ａを同様に酸化処理して、表面に形成された酸
化皮膜を分析した。この場合には、図３に示すようにＣ
ｒの濃化が検出されただけであった。したがって、酸化
皮膜は、図４に示すようにクロム酸化物を主とする単相
構造になっているものと推察される。
いて、表面に形成された酸化皮膜をグロー放電発光分析
法で分析したところ、図１に示すように、各合金元素が
厚み方向に濃度分布していた。図１の分析結果から、ス
テンレス鋼表面に形成された酸化皮膜Ｌは、図２に示す
ようにクロム酸化物を主とする層Ｌ1 の上下に、Ｍｎ，
Ｔｉの酸化物を主とする表層Ｌ2 及びＴｉ，Ａｌの酸化
物を主とする内層Ｌ3が形成された複層構造をもつこと
が判る。また、スパッタリング時間から換算した酸化皮
膜の厚みは、７０００Å以上となっていた。比較のた
め、鋼種Ａを同様に酸化処理して、表面に形成された酸
化皮膜を分析した。この場合には、図３に示すようにＣ
ｒの濃化が検出されただけであった。したがって、酸化
皮膜は、図４に示すようにクロム酸化物を主とする単相
構造になっているものと推察される。
【００１８】
【００１９】実施例２：酸化処理条件が酸化皮膜の特性
及び黒色化に及ぼす影響の調査 表１に掲げた鋼種Ｋの板厚０．５ｍｍの冷延板を用い
て、酸化皮膜の特性及び黒色化に及ぼす酸化処理条件の
影響を調査した。酸化皮膜の特性及び膜厚は、グロー放
電分光分析法で測定した。表３の測定結果にみられるよ
うに、露点が＋２０℃以上の雰囲気で最高到達温度を１
０００℃以上に設定し、９７５℃以上の温度から最高到
達温度までの温度域での加熱時間を２５秒以上に設定し
た加熱処理を施した試験番号４〜９では、何れも厚み７
０００Å以上の酸化皮膜が形成されていた。生成した酸
化皮膜は、素材基準でＭｎが５倍以上，Ｔｉが５倍以上
に酸化物として濃化された表層と、Ｔｉが７倍以上，Ａ
ｌが６倍以上に酸化物として濃化された内層をもち、目
標とする黒色の色調を呈していた。これに対し、最高到
達温度が９７５℃と低い試験番号１，雰囲気の露点が±
０℃と低い試験番号２，加熱時間が２０秒と短い試験番
号３では、生成した酸化皮膜が薄く、赤みがかった黒色
系の表面であった。
及び黒色化に及ぼす影響の調査 表１に掲げた鋼種Ｋの板厚０．５ｍｍの冷延板を用い
て、酸化皮膜の特性及び黒色化に及ぼす酸化処理条件の
影響を調査した。酸化皮膜の特性及び膜厚は、グロー放
電分光分析法で測定した。表３の測定結果にみられるよ
うに、露点が＋２０℃以上の雰囲気で最高到達温度を１
０００℃以上に設定し、９７５℃以上の温度から最高到
達温度までの温度域での加熱時間を２５秒以上に設定し
た加熱処理を施した試験番号４〜９では、何れも厚み７
０００Å以上の酸化皮膜が形成されていた。生成した酸
化皮膜は、素材基準でＭｎが５倍以上，Ｔｉが５倍以上
に酸化物として濃化された表層と、Ｔｉが７倍以上，Ａ
ｌが６倍以上に酸化物として濃化された内層をもち、目
標とする黒色の色調を呈していた。これに対し、最高到
達温度が９７５℃と低い試験番号１，雰囲気の露点が±
０℃と低い試験番号２，加熱時間が２０秒と短い試験番
号３では、生成した酸化皮膜が薄く、赤みがかった黒色
系の表面であった。
【００２０】
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、Ｍ
ｎ，Ｔｉの濃化度が規制された表層とＴｉ，Ａｌの濃化
度が規制された内層の少なくとも二層構造をもつ酸化皮
膜をステンレス鋼板の表面に形成させており、この酸化
皮膜によって良好な黒色性がステンレス鋼板に付与され
る。また、酸化処理によって黒色性が付与されるため、
従来の化学発色や塗装に比較して工程数を増加させるこ
となく、高生産性で黒色ステンレス鋼板が製造される。
このようにして得られた黒色ステンレス鋼板は、意匠性
に優れた黒色表面を活用して、屋根材，外装材，内装材
等の建築用材料を始めとして家電製品のケーシング，部
品や排ガス部材等の広範な用途で使用される。
ｎ，Ｔｉの濃化度が規制された表層とＴｉ，Ａｌの濃化
度が規制された内層の少なくとも二層構造をもつ酸化皮
膜をステンレス鋼板の表面に形成させており、この酸化
皮膜によって良好な黒色性がステンレス鋼板に付与され
る。また、酸化処理によって黒色性が付与されるため、
従来の化学発色や塗装に比較して工程数を増加させるこ
となく、高生産性で黒色ステンレス鋼板が製造される。
このようにして得られた黒色ステンレス鋼板は、意匠性
に優れた黒色表面を活用して、屋根材，外装材，内装材
等の建築用材料を始めとして家電製品のケーシング，部
品や排ガス部材等の広範な用途で使用される。
【図１】 鋼種Ｋのステンレス鋼板の表面に生成した酸
化皮膜をグロー放電発光分析した結果を示すグラフ
化皮膜をグロー放電発光分析した結果を示すグラフ
【図２】 同酸化皮膜の構造を示す模式図
【図３】 鋼種Ａのステンレス鋼板表面に生成した酸化
皮膜をグロー放電発光分析した結果を示すグラフ
皮膜をグロー放電発光分析した結果を示すグラフ
【図４】 同酸化皮膜の構造を示す模式図
Ｌ：酸化皮膜 Ｌ1 ：Ｃｒ酸化物を主とする層 Ｌ2 ：Ｍｎ，Ｔｉの酸化物を主とする表層 Ｌ3 ：Ｔｉ，Ａｌの酸化物を主とする内層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白山 和 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｍｎ：０．０４〜０．５０質量％，Ｔ
ｉ：０．０５〜２．００質量％及びＡｌ：０．０４〜
１．００質量％を含むステンレス鋼板を素材とし、少な
くとも表層及び内層の二層構造をもつ厚み７０００Å以
上の酸化皮膜が素材表面に形成されており、前記表層は
素材のマトリックス濃度レベルに比較して５倍以上のＭ
ｎ及びＴｉを酸化物として含み、前記内層はマトリック
ス濃度レベルに比較して７倍以上のＴｉ及び６倍以上の
Ａｌを酸化物として含むことを特徴とする黒色ステンレ
ス鋼板。 - 【請求項２】 Ｍｎ：０．０４〜０．５０質量％，Ｔ
ｉ：０．０５〜２．００質量％及びＡｌ：０．０４〜
１．００質量％を含むステンレス鋼板に、露点が＋２０
℃以上の酸化性雰囲気中で最高到達温度を１０００℃以
上とし、９７５℃以上の温度から最高到達温度までの温
度域で２５秒以上加熱する酸化処理を施すことを特徴と
する黒色ステンレス鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21665297A JPH1161376A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 黒色ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21665297A JPH1161376A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 黒色ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161376A true JPH1161376A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16691815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21665297A Pending JPH1161376A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 黒色ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1161376A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005248191A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐焼き付き性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
| JP2005248190A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐焼き付き性に優れた自動車排気系部品用フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
| JP6041177B1 (ja) * | 2016-04-15 | 2016-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 |
| JP6307188B1 (ja) * | 2017-02-23 | 2018-04-04 | 日新製鋼株式会社 | 黒色フェライト系ステンレス鋼板 |
| JP2019178392A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 黒色ステンレス鋼板およびその製造方法 |
| US10865782B2 (en) | 2015-09-07 | 2020-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Refrigerant compressor and refrigeration device including refrigerant compressor |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21665297A patent/JPH1161376A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005248191A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐焼き付き性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
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| WO2018155075A1 (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 日新製鋼株式会社 | 黒色フェライト系ステンレス鋼板 |
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| KR20190121761A (ko) | 2017-02-23 | 2019-10-28 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 흑색 페라이트계 스테인리스 강판 |
| JP6307188B1 (ja) * | 2017-02-23 | 2018-04-04 | 日新製鋼株式会社 | 黒色フェライト系ステンレス鋼板 |
| CN110312815B (zh) * | 2017-02-23 | 2021-05-25 | 日铁不锈钢株式会社 | 黑色铁素体类不锈钢板 |
| US11326236B2 (en) | 2017-02-23 | 2022-05-10 | Nippon Steel Stainless Steel Corporation | Black ferrite-based stainless steel sheet |
| JP2019178392A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 黒色ステンレス鋼板およびその製造方法 |
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