JPS6137974A - 耐蝕性に優れるステンレス鋼の着色処理方法 - Google Patents

耐蝕性に優れるステンレス鋼の着色処理方法

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JPS6137974A
JPS6137974A JP15905584A JP15905584A JPS6137974A JP S6137974 A JPS6137974 A JP S6137974A JP 15905584 A JP15905584 A JP 15905584A JP 15905584 A JP15905584 A JP 15905584A JP S6137974 A JPS6137974 A JP S6137974A
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堀岡 勝彦
Yuichi Ishiguro
雄一 石黒
Rikio Nemoto
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    • 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
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    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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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】 C産業上の利用分野) 本発明は、ステンレス鋼の着色処理方法に関し、特に本
発明はステンレス鋼の表面に着色された酸化皮膜の耐蝕
性を向上させるステンレス鋼の着色処理方法に関するも
のである。
(従来の技wi) 着色ステンレス鋼は建材、浴槽エプロン、屋根材、装飾
材などに広く使用されており、このような着色ステンレ
ス鋼を製造する方法、すなわちステンレス鋼の着色処理
方法が種々知られているが、これらの方法の多くは英国
特許第275761号に示された技術に基いており、ク
ロム酸と硫酸とを混合してなる強酸化性水溶液にステン
レス鋼を浸漬して該鋼の表面に酸化皮膜を形成させる方
法である。この方法によるステンレス鋼の表面の色は酸
化皮膜の厚さとステンレス鋼基地との間における光の干
渉により生ずる色である。しかしながら、この方法は危
険な溶液を用いる点および着色処理に要するコストが高
いという点において欠点がある。
ところで、例えば特開昭58−181873号によりス
テンレス鋼を大気中で加熱するとステンレス鋼の表面が
着色されることは知られている。ステンレス鋼を大気中
で加熱すると、ステンレス鋼を構歳する金属原子がイオ
ン化されて電子を放出する。
これらイオン化した金属原子は表面に拡散し、電子と結
合した大気中の酸素と金属イオンとが結合1−て酸化皮
膜が形成される。この皮膜の色は溶液中で形成される酸
化皮膜の色と同じく、干渉色のいわゆるテンパーカラー
である。大気中で加熱する方法によれば、加熱温度とス
テンレス鋼の表面仕上げ状態によって色調が敏感に変化
する。しかしそれぞれのステンレス鋼の表面状態と加熱
条件との関係を把握した上で処理すれば、危険な溶液を
使用することなしに着色することのできる安価な方法で
ある。このように加熱によって得られた酸化皮膜はステ
ンレス鋼がもともと有する緻密な不働態皮膜とは異なり
、一般に多孔性であり、耐蝕性に乏しいという欠点があ
るので、加熱によるステンレス鋼の着色処理は広く実用
に供されてはいなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記従来知られたステンレス鋼の着色処理方
法の有する問題点および欠点を除去、改善することので
きるステンレス鋼の着色処理方法を提供することを目的
とするものであり、特許請求の範囲記載の方法を提供す
ることによって前記目的を達成することができる。すな
わち本発明は、ステンレス鋼を大気中で加熱して、該鋼
の表面に酸化皮膜を形成させる工程と、前記工程で処理
されたステンレス鋼を硝酸水溶液中に浸漬する工程とか
らなるステンレス鋼の着色処理方法に関する。
(問題点を解決するための手段) 次に本発明の詳細な説明する。
本発明によれば、対象とするステンレス鋼はオーステナ
イト系、フェライト系、マルテンサイト系などいずれの
ステンレス鋼でもよく、なかでもオーステナイト系ステ
ンレス鋼に本発明方法を適用すると安定した色調が得ら
れる。また上記諸ステンレス鋼より製作した帯、板、パ
イプ、鯖片状粒およびその他の加工物に本発明方法を適
用することができる。
ステンレス製品に本発明方法を適用するに当つて、処理
されるステンレス鋼自体の光沢が色調に反映するので、
特に鮮やかな色調が望まれるときには鏡面研磨、パフ研
磨、ヘアーライン仕上げ(この仕上げはHL仕上げとも
呼ばれている)。
光輝焼鈍仕上げを用いることが好適である。
本発明によれば、大気中で加熱する温度は400〜80
0Cにすることにより鋼の表面に酸化皮膜を形成させて
着色させることができる。この場合、他の条件が同一で
あれば、加熱温度が高くなるに伴い表面に形成される酸
化皮膜は厚くなり、干渉色の各種の色調が得られる。す
なわち400〜450Cの領域の加熱では金色が、50
0〜600Cの領域の加熱では金色と赤色の混合色が、
800Cでは青色がそれぞれ出現する。なお、加熱温度
が400 Cより低いと酸化皮膜の成長速度が遅いため
、着色するに至るまでの厚さの酸化皮膜が形成されたい
か、または形成されるにしても長時間が必要であるので
、連続処理を行うには不適当である。一方、800Cよ
り高い温度に加熱すると酸化皮膜の密着力が劣り、安定
した色調が得られない。従って本発明によれば加熱温度
は400〜800Cの範囲内にすることが好適である。
ところで、金色、金色と赤色の混合色、および青色を得
るための加熱東件は温度の他にステンレス鋼が所望の色
調となる温度に到達する時間(昇温時間)と前記温度に
保持する時間(保持時間)を考慮しなければ力らない。
昇温時間と保持時間が色調変化に及ぼす影響を検討した
結果、所望温度に至るまで毎秒1〜30Cで昇温し、前
記温度に10分間以内保持すればいずれの色調において
も色差のないことすなわち色調に再現性のあることが明
らかになった。従って目的とする色調にステンレス鋼を
着色する高い温度に保持した加熱炉を用いて、ステンレ
ス鋼がその中を通過する間に所望の温度に達するような
速度で移動させることにより、短時間で着色処理を連続
して行うことができる。
JIS G’5077に規定されるステンレス鋼の孔触
発生電位測定法に準じて測定される孔触発生電位を40
0〜800Cに加熱した着色ステンレス鋼について測定
した結果、加熱前のステンレス鋼のそれにくらべて前記
孔軸発生電位は低く、かつ加熱流度が高いほどこの電位
は低くなり耐蝕性は劣化することが判った。また加熱処
理前のSUS 430゜304、316.321.30
2B等の孔軸発生電位の高低の順位は加熱処理後も変ら
ないが、いずれも加熱処理前のそれぞれのステンレス鋼
に比して低くナル。
この理由は、加熱処理前のステンレス鋼は表面に緻密な
不働態皮膜が形成されているため腐蝕に対する抵抗を示
すが、加熱処理により形成される酸化皮膜は多孔性であ
るという欠陥を含んでいるため耐蝕性が劣化しているも
のと考えられる。
本発明者らは前記加熱処理したステンレス鋼の表面に形
成された酸化皮膜の耐蝕性を向上させるため種々研究し
た。
まず最初には多孔性皮膜の孔を電解処理して埋める方法
について研究したが、皮膜自体が電解処理によって剥離
しゃすぐなることが判った。上記方法のほかに皮膜中に
耐蝕性に効果のある元素であるCrを多孔中に析出させ
るためクロム酸溶液中に浸漬したが、所望の耐蝕性のあ
る酸化皮膜は得られなかった。次に前記クロム酸溶液中
に硝酸を添加して実験を試みたところ、クロム酸濃度が
硝酸濃度に比し高い場合には酸化皮膜の耐蝕性にばらつ
きがみられた。よってクロム酸濃度を逐次低下させたと
ころ前記耐蝕性のばらつきが少なくなることを見い出し
た。
本発明者らは加熱処理して酸化皮膜を形成させたステン
レス鋼をクロム酸を含まない硝酸のみの水溶液に浸漬し
たところ、加熱処理前のステンレス鋼を上記水溶液に浸
漬した場合の孔蝕発生電位よりもその電位が上昇して耐
蝕性が向上することを新規に知見した。
前記硝酸水溶液の濃度は20〜50重量%、溶液湿度は
20〜50C1浸漬時間は5〜30分間が好適である。
本発明によれば、硝酸濃度は20重皿%未満では耐蝕性
の向上が認められないか、または向上が認められるまで
の時間が長くなり、一方50重量%より高いと酸化皮膜
の溶解が進行する。 従って硝酸濃度は20〜50重量
%の範囲が好適である。
浸漬流度は20C未満では効果を認めるのに長時間を要
し、一方50Cを越えると酸化皮膜の溶解が進行する。
従って20〜50Cの温度範囲が好ましい。また浸漬時
間は5分間以上が必要であり、好ましい硝酸濃度のとき
には大体10分間でよい。
本発明において、硝酸により耐蝕性が向上する理由は十
分明らかではないが、酸化皮膜の表面を分析したところ
によると、加熱して形成された酸化皮膜の表面は耐蝕性
のあるクロム分が低く、耐蝕性の低い鉄分が多くなって
いるが、硝酸処理後には逆に表面にクロム分が富化して
おり鉄分が低くなっていることから、硝酸処理すること
によって酸化皮膜の表面の鉄分が溶解した残りの酸化物
形態が変化して耐蝕性が向上すると考えられる。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例1 供試材として板厚0.5 mのSUS 304と板厚1
.0關のSUS 316鏡面仕上材および板厚0.5 
sIIノ5US4302B材を大気中で、400C1分
間加熱して形成した金色のステンレス鋼を各種濃度、温
度の硝酸溶液に10分間浸漬した後、孔蝕発生電位を測
定した結果を第1表に示す。
比較例として硝酸処理なしの結果および着色をしない未
処理のものの結果を併せて示す。また上記8US 30
4について硝酸処理条件と孔蝕発生電位の関係を図に示
す。
加熱して着色したステンレス鋼を硝酸処理すると着色し
たままのものに比べ孔軸発生電位が高く、耐蝕性の向上
が認められた。またSUS 304は、硝酸濃度20〜
40重量%の範囲では温度が高くなるに伴ない耐蝕性の
向上す墨傾向が認められ、特に硝酸濃度30〜40重量
%、湿度40〜50 cで着色をしない未処理の8US
 304と同等の耐蝕性を示す。
笛1裏 孔軸発生電位測定結果 実施例2 SUS 304のパフ研磨仕上パイプ及びHL仕上バイ
ブ(22φX 1.2 t X 4000 t¥n)を
800Cの温度に管理した門型加熱炉で4〜5m/mi
Hの速度で連続処理して再現性のある金色に着色し、こ
れを濃度40wt%、40Cの硝酸溶液に10分間浸漬
した後、JIS Z 2731に規定する塩水噴霧試験
を1000時間行なった。比較例として加熱の捷\で硝
酸処理を施さないパイプの実験結果を合わせて第2表に
示す。
第2表 第2表に示すように、本発明方法によれば8U8304
のパフ仕上パイプおよびHL仕上パイプのいずれも比較
例の硝酸処理をしないものと異なり発銹しないことが判
った。
(/コ) 実施例3 1規定濃度の硝弗酸溶液で洗浄したSUS 430鱗片
状粒を450Cで1分間加熱して金色に着色したもの及
び800Cで1分間加熱して青色に着色したものを濃度
3Qwt%、40Cの硝酸溶液に10分間浸漬した後、
JIS Z 2731に規定する塩水噴霧試験を300
時間行なった。比較例として加熱したままで硝酸処理を
しない鱗片状粒の実験結果を合わせて第3表に示す。
第3表 同表から判るように、本発明方法によれば加熱温度45
01:’ 、 800 t:’のものでも全く発銹しな
いが、比較例のものは上記両加熱濡度で処理したものは
いずれも発銹した。
Itり ) (発明の効果) 以上の実施例からも明らかな通り、本発明方法は、従来
の加熱によるステンレス鋼の着色処理の方法において欠
点だった耐蝕性を、硝酸による後処理で向上させて門扉
、高欄、フェンス、モニュメント、装飾品等に着色ステ
ンレスの普及を図る上で価値あるものである。
【図面の簡単な説明】
図は8U8.304について各浸漬温度における硝酸濃
度と孔軸発生電位との関係を示す図である。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 理 人 弁理士   村  1) 政  油量  
 弁理士   秦  野  拓  也(/ダ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ステンレス鋼を大気中で加熱して、該鋼の表面に酸
    化皮膜を形成させる工程と、前記工程で処理されたステ
    ンレス鋼を硝酸水溶液中に浸漬する工程とを有する耐蝕
    性に優れるステンレス鋼の着色処理方法。 2、ステンレス鋼を大気中で400〜800℃で加熱す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記酸化皮膜が形成されたステンレス鋼を濃度20
    〜50重量%、温度20〜50℃の硝酸水溶液に5〜3
    0分間浸漬することを特徴とする特許請求の範囲第1あ
    るいは2項記載の方法。
JP15905584A 1984-07-31 1984-07-31 耐蝕性に優れるステンレス鋼の着色処理方法 Granted JPS6137974A (ja)

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