JPS6037190B2 - 銅被覆ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

銅被覆ステンレス鋼の製造方法

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JPS6037190B2
JPS6037190B2 JP10425078A JP10425078A JPS6037190B2 JP S6037190 B2 JPS6037190 B2 JP S6037190B2 JP 10425078 A JP10425078 A JP 10425078A JP 10425078 A JP10425078 A JP 10425078A JP S6037190 B2 JPS6037190 B2 JP S6037190B2
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copper
stainless steel
steel
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coated
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是彦 小島
国夫 田崎
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Aichi Steel Corp
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Aichi Steel Corp
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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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オーステナィト系ステンレス鋼の表面に銅被
覆層を形成する方法に関するものである。
本発明の目的とするところは、先ず耐食性及び密着性が
よく、又半田付け性がよく、かつ色彩が豊かで、熱及び
電気の伝導性がよいオーステナィト系ステンレス鋼を得
るにある。
又、更に本発明の目的とするところは、次に掲げる従来
のオーステナィト系ステンレス鋼に銅被覆をする方法に
改善するにある。
従来、ステンレス鋼に銅被覆をする方法としては、電気
メッキ法、無電解化学メッキ法、真空メッキ法及び圧鞍
法等が知られている。
しかし、電気メッキ法及び無電解化学メッキ法は、耐食
性及び密着性を兼備したメッキを得ることが困難である
し、真空メッキ法は、その装贋の設備費が嵩むほか、大
きなメッキ品を得ることが困難である。又、圧後法は、
そのクラツド材の打抜き又は切断等により製品を作るた
め、その打抜き面等にステンレス鋼の素地が露出し、全
表面に銅被覆の必要な製品を得ることができないし、又
、圧接法によって得られる製品形状には限界がある。又
、従来、溶融塩化銅俗に鋼材を浸潰して銅被覆鋼を製造
する方法については、米国特許第3,311,493号
「銅被覆鋼の製造法」の第2クレームにおいて、「鉄基
金属の表面を清浄にした後、該金属表面に2〜1の重量
%の酸化第1銅と残部塩化第1銅からなる約450℃の
溶融塩混合物で被覆し、しかる後、約1,100o○、
1分以内、水素雰囲気中で該被覆母材を加熱し、最後に
700qo以下に急冷して銅被覆鋼を製造する方法」が
開示されている。
しかし、この方法は、設備が大きくなり、かつ熱エネル
ギーが嵩み経済性が悪い欠点がある。又、母材がステン
レス鋼ではなくて、アルミニウムである場合のものとし
て、特公昭49−43064号「金属浸透アルミ複合材
の製造法」が知られている。
この方法は、「アルミニウムまたはその合金を350〜
600ooに保持された加熱炉またはハロゲン化金属を
溶融したソルトバス中に浸潰して迅速に金属を浸透させ
た金属浸透アルミ複合材の製造方法」である。しかし、
この技術をオーステナィト系ステンレス鋼の表面に銅被
覆層を形成する方法に応用しても、銅の析出が不充分で
母材表面に形成される銅被覆層が不均一でかつ薄くて使
用できなし・ものしか得られなかった。そこで種々検討
の結果、溶融塩化鋼の格に、銅を過剰に含ませ、これに
ステンレス鋼を浸簿することにより密着性のよい銅被覆
ステンレス鋼が得られることを発見した。
本発明は、この発見に基づいてなされたものである。本
発明方法における母村は、オーステナイト系ステンレス
鋼である。鋼材に限らず、該鋼材を加工してできた半製
品でもよいし、又、母材又は半製品等の全表面に限らず
、製品の用途に応じてその1部分だけに本発明方法を施
してもよい。又、前記熔融塩化鋼の格には、銅を過剰に
含んでいることを要する。市販の塩化銅だけを溶融させ
た格では、銅の析出が不充分であるため、銅被覆層が不
均一でかつ薄いものしか得られなかったが、銅を過剰に
含ませた溶融塩化銅の浴とした場合は、均一でかつ密着
性のよい銅被覆層が得られたからである。過剰に銅を含
有する溶融塩化鋼俗においては、次式に示すようにCu
(1十x)CIが存在して均一でかつ密着性の良い銅被
覆層が得られると考えられる。XCu+CuCI→Cu
(1十X)CI m但し、0.1Zx〉0従って、溶
融塩化銅の浴中に、銅を過剰に含ませる方法としては、
例えば、銅粉又は銅塊を添加したり、塩化鋼俗の糟自体
を鋼製のものとして、これから銅を溶出させて銅を過剰
にすることができる。
又、アルミニウムを添加して、溶融塩化銅の裕中の塩化
鋼と反応させて結果的に浴中の銅を過剰にさせたりする
方法がある。この場合は、次式で析出した銅が上記{1
}式に従ってCu(1十x)CIとなり、銅粉などを添
加した場合と同じ結果になる。山十3CuCI→3Cu
+AIC13 {2}ここで、xの上限を0.1とし
た理由は、溶融塩化鋼俗に対する銅の溶解度が約10%
であるからである。
かかる溶融塩化鋼の俗は、450〜700oCの温度範
囲であることを要する。
この場合、最低温度を45000に限定したのは、溶融
塩化鋼が前記母材と置換反応するに必要な温度の下限値
であり、又、最高温度を70000に限定したのは、こ
の70000を越えると密着性の悪い鋼被覆層しか得ら
れなかったからである。その実験内容を次に説明する。
50×50×1側のオーステナイト系ステンレス鋼片(
JISSUS304)を母村として、該母材を通常の硫
酸水溶液で洗練し、これを取出して乾燥せしめた。
この前処理が済んだ母材を塩化銅500のこ対して鋼粉
25夕を添加しかつ温度を450〜75000に変えた
槽内にそれぞれ5分間浸潰した。その後これを取出し該
母材を常温まで冷却した後、表面の残澄を水洗除去した
。該母材に電気銅〆ッキを厚さ20A施した。該母材を
3000Cの炉内にそれぞれ40分間保持した後、水冷
した。その各母材の銅被覆層のフクレの数を調査した。
その結果を第1図に示す。第1図は機軸に銅被覆すると
きの熔融塩化鋼の温度をとり、縦軸に該母材の片側の表
面に生じたフクレの数をとったもので、溶融塩化銅の温
度が700oCを越えるとフクレの数が極端に増加して
いることがわかる。このことから本発明方法における溶
融塩化鋼の最高温度を70000に限定した。又、本発
明方法において、前記浸潰された母村を格から取出し、
水洗するか、風冷後ブラシで残澄を取除く等の洗縦を行
なう。
本発明方法によれば、従来の電気メッキ法と異なり、耐
食性及び密着性を兼備した銅被覆鋼が得られるし、又、
従釆の真空メッキ法と異なり、装置の設備費が嵩まない
し、大きな銅被覆品も容易に得られるし、又、従来の圧
接法と異なり、既に成形されたものの全面に銅被覆を施
すこともできるし、又任意な形状の製品が得られる。
又、本発明方法によれば、銅を過剰に含んだ塩浴中で置
換反応をさせるから、オーステナィト系ステンレス鋼に
対して耐食・性のよい銅被覆層が得られる。
銅が耐食性において極めて優れており、大気中に曝露さ
れて長期に及んでも、その表面が美麗な緑青を呈してい
て、腐食がその内部に進行しないことは古来から認識さ
れているところで、この優れた機能を、オーステナィト
系ステンレス鋼の表面に賦与して、オーステナィト系ス
テンレス鋼の機械的強度が保持されたまま、該ステンレ
ス鋼が腐食する環境に対しても抜群の耐食性を示す製品
を得ることができる。この耐食性についての実験内容を
次に説明する。
50×50×1肌のオーステナィト系ステンレス鋼片(
JISSUS304)を母村として、前記同様の方法で
、該表面に約3仏の銅被覆層を施し、又、更に前記同様
電気鋼メッキを20仏施した該母材の耐食性を調査した
耐食性のテストは、該母村に対して連続120時間塩水
噂霧を施して行なった。その結果を第2図に示す。第2
図は、機軸に銅被覆するときの加熱温度をとり、縦軸に
該母材の片側の表面に生じたフクレ及びピンホールの数
をとったもので、加熱温度が前記450〜700qoの
範囲では、フクレ及びピンホールの数は僅少でかつ大差
がないことがわかる。この結果、本発明方法で得られた
銅被覆層を有するオーステナイト系ステンレス鋼は、潮
風に曝される海岸の屋根等の材料として使用できる耐食
性を有することが確認された。又、本発明方法をオース
テナィト系ステンレス鋼の全表面に施すのではなく、そ
の一部に施した場合、ステンレス鋼と素地がそのまま表
面に出ている部分と、銅被覆の部分との境界では、電位
差が僅少であるため、局部電池作用により腐食は殆んど
起らない。
従って、本発明方法は、製品の用途によって銅の特性と
ステンレス鋼の特性とを各部分に有する部分被覆品を製
造することもできる。本発明方法による銅被覆層の厚さ
は、約3一であるが、必要に応じて銅、クローム、ニッ
ケル等の電気メッキの下地村として霧着性のよい銅被覆
層を提供することができる。
又、本発明方法によって銅被覆されたオーステナィト系
ステンレス鋼は、ステンレス鋼の欠陥の1つである接合
性に関して福音をもたらすものである。
即ち、ステンレス鋼を簡単に接合する方法として半田付
け接合が行なわれているが、従来はステンレス鋼を蔽っ
ている不動態皮膜により半田のヌレ性が悪く、母材素地
面が清浄であっても、著しい困難を伴い、半田付けが容
易に行なえないものであった。しかるに、本発明方法に
よって銅被覆を施したステンレス鋼においては、銅被覆
層を介して半田付けをすると、半田のヌレ性が極めてよ
く、接着作業を著しく簡略化することができ、迅速な半
田付け作業が可能となり、接合強度も高く両接合材を完
全に接着することができる。オーステナィト系ステンレ
ス鋼は、銅に比べて熱伝導率は約1/25電気伝導率は
約1/5と小さくその上、オーステナィト系ステンレス
鋼は、表面が酸化皮膜で蔽われていて接触抵抗も大きい
ことが知られている。しかし、本発明方法等によって銅
被覆を施されたステンレス鋼は、前記鋼の特性をも有す
ることとなって、熱及び電気の伝導率が大きくなり、又
接触抵抗も小さなものに改善される。従って、本発明方
法によって得られた銅被覆鋼は伝熱材料及び電気材料に
使用することができる。又、本発明方法は、前記米国特
許の銅被覆鋼の製法とは異なり、溶融塩化鋼の浴に浸債
することのみで銅被覆鋼を得ることができ、次工程以降
において浸透させろを要しない。
従って、設備が小さくて足りるし、省ヱネルギーになり
、経済性が向上する。又、本発明方法は、前記特公昭4
9一43064号「金属浸透アルミ複合材の製造法」に
準じた製法とは異なり、銅を過剰に含んだ溶融塩化鋼の
浴に浸債せしめるため、銅の析出が充分で、母材表面に
形成される鋼被覆層が均一でかつ厚さが約3山の実用で
きる製品が得られる。
本発明方法によって得られた製品は、その保有する耐食
性、密着性、接合性、色彩性等の特性に応じて、屋根、
パネル等の建築材料、鍋釜等の厨房器具、石油工業・合
成化学工業等各種工業の装置及び部品の材料、電気電子
部品、熱交換器、室内装飾品、美術品等多くの用途に供
することができるほか、被覆銅の潤滑作用を利用してス
テンレス鋼の加工性を高めることもできる。次に、本発
明方法をその1,2の実施例に基づいて説明する。
第1実施例 50×50×1肋のオーステナィト系ステンレス鋼片(
JISSUS304)を母材とし、該母材を通常の硝弗
酸の格に浸潰した後、これを取出しスケールを落すと共
に、乾燥せしめた。
この前処理が済んだ母村を、塩化鋼500のこ対して銅
粉25夕を添加しかつ50000に加熱された塩化銅の
格に5分間浸潰した。この後、これを取出し、該母材を
常温まで冷却した後、表面の残澄を水洗除去したところ
、母材表面が約3山の銅被覆層で蔽われたオーステナィ
ト系ステンレス鋼が得られた。第3図は、この得られた
鋼片の断面の顕微鏡写真であって、これによって銅被覆
層2が、母材1の表面に均一に形成されていることがわ
かる。上記のようにして得られた鋼被覆ステンレス鋼片
及びこの表面に緑青を発生させたものは、従来のステン
レス鋼の金属光沢及びこの鋼に着色を施したものでは充
分出せなかった銅色及び緑青を出すことができ、ステン
レス鋼製品の色彩を豊富にすることができた。
又、上記鋼被覆鋼片に対して、一般に電気機器の半田付
けに普通使用されているやに入り半田(JIS C 2
512)によって、銅線を半田付けしたところ、よい半
田付け性を示した。
第2実施例 100×5仇舷のオーステナィト系ステンレス鋼の丸榛
片(JISSUS317)の表面を旋削した後、該母材
を、塩化鋼500のこ対してアルミニウム(JISAI
060)の切削屑を10タ添加して充分反応させかつ6
00ooに加熱された塩化銅の格に5分間浸潰した。
その後、取付し該母村を常温まで冷却した後、表面の残
澄を水洗したところ、表面が約3山の節被覆層で蔽われ
たオーステナィト系ステンレス鋼が得られた。このよう
にして得られた擬被覆鋼片に通常の電気鋼メッキを施し
たところ、前記銅被覆層の上に密着性のよい銅の電気メ
ッキ層を得ることができた。
この鋼片に塩水頃霧試験を施して、その表面を調査した
が、フクレもピンホールも認められなかつた。本発明方
法は、上記実施例に限定されることなく、本願特許請求
の範囲に記載されている要旨に反しない限り、付加変更
をなし得るものであって例えば、溶融塩化鋼の俗の上部
雰囲気が大気であっても、非酸化性ガスであっても本発
明方法に含まれるものであった。
【図面の簡単な説明】 図面は本発明方法によって得られた鋼片に関するもので
、第1図は、密着性試験結果を示すグラフ、第2図は耐
食性試験結果を示すグラフ、第3図は顕微鏡写真である
。 1:母材、2:鋼被覆層、3:顕微鏡観察のための銀〆
ッキ層。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 オーステナイト系ステンレス鋼の表面に銅被覆層を
    形成する方法において、銅を過剰に含みかつ450〜7
    00℃の溶融塩化銅の浴に、該鋼を浸漬することを特徴
    とする銅被覆ステンレス鋼の製造方法。
JP10425078A 1978-08-25 1978-08-25 銅被覆ステンレス鋼の製造方法 Expired JPS6037190B2 (ja)

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