JPS60197879A - 耐食性のすぐれたステンレス鋼の製造法 - Google Patents

耐食性のすぐれたステンレス鋼の製造法

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JPS60197879A
JPS60197879A JP59053541A JP5354184A JPS60197879A JP S60197879 A JPS60197879 A JP S60197879A JP 59053541 A JP59053541 A JP 59053541A JP 5354184 A JP5354184 A JP 5354184A JP S60197879 A JPS60197879 A JP S60197879A
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JP
Japan
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stainless steel
corrosion resistance
laser
aqueous solution
metal
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Application number
JP59053541A
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English (en)
Inventor
Shigeyoshi Maeda
前田 重義
Hiroyasu Komata
小俣 裕保
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/14Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
    • C23C18/143Radiation by light, e.g. photolysis or pyrolysis

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ステンレス鋼の耐食性を改善するための製造
法に関するものである。すなわち、本発明は金属イオン
を含む水溶液に接したステンレス鋼板、W4帯などのス
テンレス鋼の表面に水溶液層を通して外部より高エネル
ギーのレーザー光を照射し、それによって引き起される
表面化学反応を利用して該ステンレス鋼表面に金属を析
出させ、ステンレス鋼の耐食性を向上せしめる方法であ
る。
(従来技術) レーザー光を鋼表面に照射し、表面を改質する方法につ
いてはすでに種々の方法が公表されている。例えば特開
昭56−11Ei888号では軟鋼表面にパルスレーザ
−を照射し1表面を活性化することによって、化成処理
性を向上する方法がある。
また、特開昭54−87884号には、レーザー・ビー
ムを透明基板を透過させてこの基板の反対側に配置した
金属源に当てることにより、金属源の金属を透明基板の
裏側に蒸着させる方法が開示されている。
(発明の目的・構成) 本発明は上記の方法と異なり、レーザー光を用いて目的
とする金属をステンレス鋼表面に直接析出せしめるもの
であり、このため析出すべき金属イオンを含む水溶液を
ステンレス鋼表面に接した状態でレーザー光を照射する
ところに特徴がある。接液方法としては浸漬、スプレー
あるいは塗布などの方法が被処理材の形状や処理プロセ
ス(連続かハツチか)に応じて適宜選択される。本発明
はレーデ−光、特にエネルギー密度の高いレーザー光を
前述のような状態でステンレス鋼に照射すると、ステン
レス鋼表面に当該金属が金属または酸化物の状態で析出
し、全く新しい表面皮膜を形成することを見い出したこ
とに基づいてなされたものであり、いわばレーザーメッ
キとでも称すべき新技術である。本発明で形成される表
面皮膜は後に詳述するように、厚さ数10A〜数100
人の薄膜であるが、このような薄い皮膜の組成は例えば
オージェ電子分光法の如き表面解析装置によって初めて
明らかにできるものである。従って本発明に到達した背
景には近年における高エネルギー密度のレーザー技術の
進歩と新しい表面分析法の出現とがあったことは見逃し
得ない。
以下に本発明について図面を用いて説明する。
第1図は、クロム系ステンレス鋼板(SUS 430゜
17% Cr )を3z硫酸ニツケル水溶液に浸漬し、
その表面にレーザー光を照射(2ジユール、照射時間2
 X 105ecX 6回)した後、引上げて水洗し、
その表面の組成をオージェ′電子分光によって測定した
結果で、比較のために無処理の5US304の表面組成
も第2図に示した。第1図かられかるようにレーザー照
射5US430では、表面から数10人の深さにわたっ
てニッケルが存在しており、その原子濃度は最表面では
約6 at、%にも達している。この値は5US304
として知られる18Cr−8N i鋼の表面のニッケル
濃度よりむしろ高い。このことは表面に関してのみ云え
ばクロム鋼をより高級なりロムニッケル鋼に変換したこ
とになり、その結果表面特性が変化し耐誘性が向上する
本方法をモリブデン酸アンモン水溶液に適用すると、約
3 at、XのMOを表面に析出せしめることができ、
コcF)Mo (7)作用によッテ、5US430 (
17Cr)の耐誘性を5US434 (17Cr−I 
M o)以上に改善することができる。
以上のように本発明は水溶液中でのレーザー照射という
極めて曲中な方法でステンレス鋼表面を高品質化するこ
とができるものであるが、図面にも示すように、影響の
及ぶ表面厚みは高々数10A〜a 100Aという限界
がある。ここに本発明の適用鋼種をステンレス鋼に限定
した理由がある。すなわち本発明は原理的には普通鋼や
その他の一般の金属に広く適用することができるが、ス
テンレス鋼において最もその効果が発揮される。ステン
レス鋼の場合、その耐食性が厚さ10〜5OAの表面層
f+J 7ai皮膜によるものであることから、本発明
のように極く表面層の地質によっても、必要な耐食性改
Rを得ることができるためである。
レーザー照射によって何故水溶液から金属イオンか析出
するか、そのメカニズムは現在のところ不明である。し
かしレーザーを照射することによって表面が瞬間的に高
温に曝らされ、鋼表面が溶融することから、推定して、
この瞬間的な表面のプラズマ状態が水溶液に作用して、
金属イオンから金属を析出せしめたものと思われる。
以−Lの説明からも明らかなように、本発明に適用され
る金属イオンを含む水溶液は特に限定される必要はない
が、ステンレス鋼の耐食性向上の観点からは、ニッケル
、クロム、コバルト、モリブデン、タングステン、チタ
ンの金属イオンもしくは金属の酸素酸イオンを含むもの
が好ましい。例えばニッケル、コバルト、クロム等では
これらの塩化物、硫酸塩、硝酸塩などが水に対する溶解
度が高いことから好ましい。またモリブデンやタングス
テンでは、モリブデン耐塩あるいはタングステン酸塩を
用いることができ、またチタンではフッ化チタン塩、珪
素では珪酸塩など水可溶性のものを用いればよい。本発
明においては、以上のように種々の金属化合物を用いる
ことができるが、水溶液中に溶解しているので、金属イ
オンを含む水溶液と表現しである。
また、本発明ではレーザー光線が水溶液を透過すること
が必要であることから、溶液を着色する場合は、特定の
波長の光を吸収することになるので、レーザー光の強度
が低下するケースを生じ注意が必要である。水溶液の金
属イオンの濃度は特に規定する必要はないが、同様な理
由で、着色溶液では金属イオンの濃度が高いと色が濃く
なることが?i通であるから、かえって金属の析出効率
が低ドする場合がある。例えばニッケル塩では濃度が高
くなると表面に析出するニッケル濃度は逆に低ドし、最
大の効率は1〜3wt%の溶液濃度で得られる。
レーザーの光源については表面層のみを励起する必要か
ら、短時間に高エネルギーを集中できるパルスレーザ−
が好ましく、ルビーレーサー。
YAGレーザ−、カラスレーザー、C02レーザーなど
を用い、Qスイッチングしてピーク値が大きく、パルス
時間幅の短いものがよい。たとえばパルスレーザ−光の
パルス時間幅が20011ISeC以下で、そのエネル
ギー富度が0.05ジュール以−Eあればよいが、勿論
目的とする表面濃度を得るためには、照射を繰返すこと
は任意である。本発明者らの実験によると、金属表面濃
度は照射エネルギーに比例して増大する。また高速で走
行する銅帯表面を連続処理するためには、パルス繰返し
周波数の高いレーザーが有効であることは云うまでもな
い。
以下に本発明の実施例を述べる。
実施例l 5US430 (17% Cr)+7)表面全研磨(1
1600) L、3zNiC12水溶液に浸漬して、ガ
ラス窓を通してルビーパルスレーザ−を照射した。照射
条件は2.0ジユール、パルス幅20X 10”’se
c、照射回数6回である。引上げて水洗乾燥後、オージ
ェ電子分光によって表面の組成を測定した。最表面の皮
膜組成は、Cr25原子X、Ni8.2原子2.酸素5
5原子% (残部Fe)からなり、5US304のNi
17)3.7原子%以上のNiを含む皮膜を得ることが
できた。
この材料の耐食性を第1表に示すように、屋外曝露試験
並びに不働態破壊時間の測定によって評価した。いずれ
の方法に於いても、レーザー照射5US430の耐食性
は通常の430に比較して著しく優れている。
実施例2 SUS430の表面研磨材を5 % N atMa鴫水
溶液に浸411^して、実施例1と同様の条件でレーザ
ー11す、射を行なった。表面のMO濃度は2.0原子
2で、5US434 (+7c r−I M o)の表
面MO濃度(0,1原−rz以下)に比べて著しくMo
の濃縮した皮1模をイ!Iた。この材料の耐食性は同じ
く第1表に示すように優れていた。
実施例3 SUS430の表面研磨材を2zオルソ珪酸ソーダ溶液
に浸漬して実施例1と同様の条件でレーザー照射を行な
い、表面に1百原子2のSlを含む皮膜を得た。この材
料の耐食性は第1表に示すように優れていた。
実施例4 SUS304 (18Cr−8N i)の表面研磨材を
5%Na。
MoO*の溶液に浸漬して実施例1と同一の条件でレー
ザー照射を行ない、8.2原子嶌のMOを名む皮膜を得
た。この材料の耐食性は5US31E! (18Cr−
1ONi−2Mo)に匹敵した。
実施例5 SUS430(7)表面研磨材tit 1 % N1c
12+ 0.1XモIJブーデン酸の溶液に浸漬し、実
施例1と同一の一件でレーザー処理し、表面組成として
Ni6.O原子駕およびMoO’、8原子2を有する皮
膜を得た。この材料の耐食性は第1表に示すように著し
く優れていた。
第 1 表 ※l海岸(木更津)に曝露(1ケ月)したときの発錆程
度を評価。
■発銹なし、Oわずかに完結、X完結大※2液薄膜電位
法による不働態皮膜破壊時間。液薄膜電位法は0.5M
NaC1水溶液を含む布を鋼面に接触させ、30〜10
0 lLの水膜を作り、その表面の電位の時間変化を測
定するもの。時間の長いものほど耐銹性良。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザー照射した5US430のオージェ電子
分光によって測定した表面濃度プロフィルである。第2
図は、市販5US304のオージェ電子分光による表面
1M度プロフィルである。 特許出願人 代理人 弁理士 矢 葺 知 之 (ほか1名) 第1図 スバ・ツタ時1’i’1(sln+ 2 40/’l/
min第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属イオンを含む水溶液に接した状態のステンレ
    ス鋼に、水溶液を通してレーザー光を照射し、ステンレ
    ス鋼表面に当該金属を析出させることを特徴とする耐食
    性のすぐれたステンレス鋼の製造法。
  2. (2)金Jriイオンを含む水溶液が、ニッケル、クロ
    ム、モリブデン、チタン、タングステンおよびシリコン
    の1種または2種以上を含む水溶液である特許請求の範
    囲第1項記戦の耐食性のすぐれたステンレス鋼の製造法
JP59053541A 1984-03-22 1984-03-22 耐食性のすぐれたステンレス鋼の製造法 Pending JPS60197879A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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