JPS6187877A - ステンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法 - Google Patents
ステンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法Info
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- JPS6187877A JPS6187877A JP20799984A JP20799984A JPS6187877A JP S6187877 A JPS6187877 A JP S6187877A JP 20799984 A JP20799984 A JP 20799984A JP 20799984 A JP20799984 A JP 20799984A JP S6187877 A JPS6187877 A JP S6187877A
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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。
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）
本発明は耐高温酸化性のすぐれた酸化物皮膜をステンレ
ス鋼表面に形成する方法に関するものである。
ス鋼表面に形成する方法に関するものである。
（従来の技術）
ステンレス鋼は、これまで耐食性材料として多用されて
きたが、最近ではそのすぐれた耐高温酸化性によって耐
熱材料としての用途が次第に拡大されてきている。
きたが、最近ではそのすぐれた耐高温酸化性によって耐
熱材料としての用途が次第に拡大されてきている。
しかしながら、耐熱材料のさらされる環境は生年厳しく
なっておシ、それに伴ないステンレス鋼の耐高温酸化性
の向上に対する要求も次第に厳しくなってきている。
なっておシ、それに伴ないステンレス鋼の耐高温酸化性
の向上に対する要求も次第に厳しくなってきている。
従来、ステンレス鋼の耐高温酸化性を向上させる方法と
しては、例えば特公昭５５−４１２９０号公報に開示さ
れているように合金中のＡＩ！や８１の含有量を増加さ
せることが一般的であった。
しては、例えば特公昭５５−４１２９０号公報に開示さ
れているように合金中のＡＩ！や８１の含有量を増加さ
せることが一般的であった。
しかし、この方法では伸びやエリクセン値などで表わさ
れる材料の機械的性質が低下する場合があるため、機械
的性質を損うことなく耐高温酸化性を向上させる方法の
開発が強く望まれていた。
れる材料の機械的性質が低下する場合があるため、機械
的性質を損うことなく耐高温酸化性を向上させる方法の
開発が強く望まれていた。
そのような対策の１つとして、ステンレス鋼の表面特性
を改質する方法が知られている。
を改質する方法が知られている。
耐高温酸化性を向上させる目的でステンレス鋼表面にＡ
ｌ２Ｏ３皮膜を形成させる方法としては、すでに特公昭
５６−４９９９３号公報および特公昭５４−２７８３２
号公報記載のものが公知であるが、前者はＡｔ粉を主成
分とする顔料、ペースト、塗料等を塗布することを特徴
とするものであり、後者は重リン酸アルミニウムを０．
０１４以上含有する水溶液中において処理するものであ
る。
ｌ２Ｏ３皮膜を形成させる方法としては、すでに特公昭
５６−４９９９３号公報および特公昭５４−２７８３２
号公報記載のものが公知であるが、前者はＡｔ粉を主成
分とする顔料、ペースト、塗料等を塗布することを特徴
とするものであり、後者は重リン酸アルミニウムを０．
０１４以上含有する水溶液中において処理するものであ
る。
また、特公昭５４−２７８３３号公報には金属酸化物ゾ
ルの非水溶液を利用するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金の異常
酸化防止法が開示されている。
ルの非水溶液を利用するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金の異常
酸化防止法が開示されている。
しかしながら、本発明がＳＵＳ ３０４鋼や５Ｕ８４３
０鋼に代表される汎用ステンレス鋼に対して企図された
ものであるのに対し、特公昭５４−２７８３３号公報記
載の方法はＡＩ量の高いＦｅ−Ｃｒ−ＡＡ！系合金に特
有の異常酸化を防止するために利用される方法であるし
、処理方法も異なりている。
０鋼に代表される汎用ステンレス鋼に対して企図された
ものであるのに対し、特公昭５４−２７８３３号公報記
載の方法はＡＩ量の高いＦｅ−Ｃｒ−ＡＡ！系合金に特
有の異常酸化を防止するために利用される方法であるし
、処理方法も異なりている。
（発明が解決しようとする問題点）
すなわち、本発明はフェライト系もしくはオーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面に、耐高温酸化性のすぐれた酸
化物皮膜を形成する新規な表面処理法を提供するもので
ある。
ト系ステンレス鋼の表面に、耐高温酸化性のすぐれた酸
化物皮膜を形成する新規な表面処理法を提供するもので
ある。
（問題点を解決するための手段・作用）本発明は、ステ
ンレス鋼の表面に％ Ａｎ ＃ Ｓｔ ｅＺｒＮ” ＊
Ｃｏ ｅ ＹおよびＣｅのアルコキシドの１種または
２種以上゛を０．０１重量係以上含むアルコール溶液に
微量の酸を添加した溶液を塗布することを特徴とするス
テンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法である。
ンレス鋼の表面に％ Ａｎ ＃ Ｓｔ ｅＺｒＮ” ＊
Ｃｏ ｅ ＹおよびＣｅのアルコキシドの１種または
２種以上゛を０．０１重量係以上含むアルコール溶液に
微量の酸を添加した溶液を塗布することを特徴とするス
テンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法である。
本発明の最も特徴とするところはＡｊ！、Ｓｉ、Ｚｒ。
ＴｌｙＣｏ、ＹおよびＣｅのアルコキシドの１種または
２種以上を含むアルコール溶液に微量の酸を添加した溶
液を塗布する点である。
２種以上を含むアルコール溶液に微量の酸を添加した溶
液を塗布する点である。
金属アルコキシドを含むアルコール溶液に酸を添加する
と、アルコール溶液の−が低下し、金属アルコキシドの
一部が加水分解し、含水酸化物々いしはオキシ水酸化物
の微粒コロイドゾルを生成する。
と、アルコール溶液の−が低下し、金属アルコキシドの
一部が加水分解し、含水酸化物々いしはオキシ水酸化物
の微粒コロイドゾルを生成する。
なお、この微粒コロイドゾルの一部は凝集して多少ｒル
的な状態にまで変化しており、これにより皮膜の密着性
が向上するものと考えられる。
的な状態にまで変化しており、これにより皮膜の密着性
が向上するものと考えられる。
すなわち、本発明において塗布される溶液は金属アルコ
キシド、金属酸化物ゾル、および比較的低分子量の金属
酸化物ダルから成る混合溶液でちり、特公昭５４−２７
８３３号公報に記載されているようなアルコール溶媒中
に単に金属酸化物ゾルを分散させた溶液とは異なってい
る。
キシド、金属酸化物ゾル、および比較的低分子量の金属
酸化物ダルから成る混合溶液でちり、特公昭５４−２７
８３３号公報に記載されているようなアルコール溶媒中
に単に金属酸化物ゾルを分散させた溶液とは異なってい
る。
金属アルコキシドを含むアルコール溶液に添加される酸
としては、より微細人コロイドを生成できるという点で
、多価アニオンを含まないＨＣ／などが好ましいが、Ｈ
２ＳＯ４＊ Ｈ３ＰＯ４などでもよい。
としては、より微細人コロイドを生成できるという点で
、多価アニオンを含まないＨＣ／などが好ましいが、Ｈ
２ＳＯ４＊ Ｈ３ＰＯ４などでもよい。
本発明で使用するＡｎ、Ｓｌ 、Ｚｒ、Ｔｌ ｎｃＯ２
ＹおよびＣｏのアルコキシドとは、例えばアルミニウム
エトキシド、エチルシリケート、ジルコニウムエトキシ
ド、ブチルチタネート、イツトリウムエトキシドおよび
セリウムエトキシドなどの化合物であり、ステンレス鋼
の表面に酸化物皮膜を均一に生成させるためには金属ア
ルコキシドをアルコール溶媒により希釈して使用する。
ＹおよびＣｏのアルコキシドとは、例えばアルミニウム
エトキシド、エチルシリケート、ジルコニウムエトキシ
ド、ブチルチタネート、イツトリウムエトキシドおよび
セリウムエトキシドなどの化合物であり、ステンレス鋼
の表面に酸化物皮膜を均一に生成させるためには金属ア
ルコキシドをアルコール溶媒により希釈して使用する。
アルコール溶媒としては、金属アルコキシドを分散させ
て安定に保持することができればよいので、特に制限は
ないが、メタノール、エタノール、ブタノールなどの低
級アルコールで十分であり、経済的にも好ましいもので
ある。
て安定に保持することができればよいので、特に制限は
ないが、メタノール、エタノール、ブタノールなどの低
級アルコールで十分であり、経済的にも好ましいもので
ある。
金属アルコキシドの濃度は、ステンレス鋼の表面に一様
な耐酸化性皮膜を形成するために０．０１重量係以上は
必要であり、０．０１重量幅未満では耐酸化性を維持す
るには不充分である。またあまり高濃度にしても経済的
に不利となるにか、高濃度圧するとかえって皮膜が均一
に形成されない場合もあるので１０重量４穆度まででよ
いう本発明の方法により、ステンレス鋼の表面に密着性
の良好な耐酸化性皮膜を一様に形成するためには、アル
コキシドを０．０１重量憾以上含むアルコール溶液に微
量の酸を添加した溶液をステンレス鋼に塗布した後、乾
燥を行ない、さらに４００〜１２００℃に加熱すること
が好ましい。
な耐酸化性皮膜を形成するために０．０１重量係以上は
必要であり、０．０１重量幅未満では耐酸化性を維持す
るには不充分である。またあまり高濃度にしても経済的
に不利となるにか、高濃度圧するとかえって皮膜が均一
に形成されない場合もあるので１０重量４穆度まででよ
いう本発明の方法により、ステンレス鋼の表面に密着性
の良好な耐酸化性皮膜を一様に形成するためには、アル
コキシドを０．０１重量憾以上含むアルコール溶液に微
量の酸を添加した溶液をステンレス鋼に塗布した後、乾
燥を行ない、さらに４００〜１２００℃に加熱すること
が好ましい。
なお、加熱処理後にもステンレス鋼自体の持つ金属光沢
を保持させるには、金属アルコキシドの濃度を低くし、
光輝焼鈍の場合のように還元性雰囲気中で加熱処理を行
なうようにすればよい。
を保持させるには、金属アルコキシドの濃度を低くし、
光輝焼鈍の場合のように還元性雰囲気中で加熱処理を行
なうようにすればよい。
ただし、加熱処理の際の雰囲気中の酸素分圧は耐高温酸
化性皮膜を構成する酸化物の解離圧より高いことが望ま
しい。
化性皮膜を構成する酸化物の解離圧より高いことが望ま
しい。
本発明の方法は５ＵＳ４３０ 、５ＵＳ３０４などのフ
ェライト系、オーステナイト系のステンレス鋼に適用す
ることができ、耐酸化性を向上させることができる。
ェライト系、オーステナイト系のステンレス鋼に適用す
ることができ、耐酸化性を向上させることができる。
本発明を適用するステンレス鋼の成分を具体的に説明す
れば、ステンレス鋼であるのでＣｒ １１．０〜２６．
０４を基本として含み、オーステナイト系ステンレス鋼
ではさらにＮｉ６．Ｏ〜２２．０４を含んでいる。
れば、ステンレス鋼であるのでＣｒ １１．０〜２６．
０４を基本として含み、オーステナイト系ステンレス鋼
ではさらにＮｉ６．Ｏ〜２２．０４を含んでいる。
その他の基本的な成分としてはＣ０１１５係以下、Ｓ１
３．０１以下、Ｍｎ ２．０ ％以下とし、必要に応じ
て、Ａ／ １．０％以下、ＮＯ，２５１以下、Ｍｏ １
４ｒ以下で添加し、ＴＩ 、Ｚｒ＋Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ＋Ｃ
ｅも少量添加することができる。
３．０１以下、Ｍｎ ２．０ ％以下とし、必要に応じ
て、Ａ／ １．０％以下、ＮＯ，２５１以下、Ｍｏ １
４ｒ以下で添加し、ＴＩ 、Ｚｒ＋Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ＋Ｃ
ｅも少量添加することができる。
ＣｒおよびＮｌはステンレス鋼としての基本的な元素で
あり、通常のフェライト系ステンレス鋼では１１．０〜
２６．０１のＣｒを、鋼種によってはさらに０．５４以
下のＮ１が含まれている。またオーステナイト系ステン
レス鋼ではＣｒ１１．０〜２６．０１とＮｉ６．Ｏ〜２
２．Ｏチを含有する。
あり、通常のフェライト系ステンレス鋼では１１．０〜
２６．０１のＣｒを、鋼種によってはさらに０．５４以
下のＮ１が含まれている。またオーステナイト系ステン
レス鋼ではＣｒ１１．０〜２６．０１とＮｉ６．Ｏ〜２
２．Ｏチを含有する。
Ｃ、Ｍｎ 、 ＮおよびＭｏ はいずれもステンレス鋼
の耐高温酸化性を低下させる元素であるため、その添加
量が多くなると本発明の方法によっても、耐酸化性の向
上はそれほど期待できないので、元素によっても異なる
がＣ０，１５１以下、Ｍｎ２．０４以下、ＮＯ，２５％
以下およびＭｏ１．０％以下とすることが望ましい。
の耐高温酸化性を低下させる元素であるため、その添加
量が多くなると本発明の方法によっても、耐酸化性の向
上はそれほど期待できないので、元素によっても異なる
がＣ０，１５１以下、Ｍｎ２．０４以下、ＮＯ，２５％
以下およびＭｏ１．０％以下とすることが望ましい。
８１ 、ＡＩ、Ｔｌ 、ｚｒ 、Ｎｂ ＋Ｔａ 、Ｙお
よびＣｅは、脱酸剤、介在物の形態制御や、機械的特性
の改善のためにステンレス鋼に添加されるが、これらの
元素はいずれもステンレス鋼の耐酸化性を向上させる元
素であシ、これらが多量に添加されたステンレス鋼では
素材自体の耐酸化性が向上し、本発明の方法を適用する
ことは不要である。このようなステンレス鋼に本発明の
方法を適用することは得られる特性に比して経済的には
不利となる。
よびＣｅは、脱酸剤、介在物の形態制御や、機械的特性
の改善のためにステンレス鋼に添加されるが、これらの
元素はいずれもステンレス鋼の耐酸化性を向上させる元
素であシ、これらが多量に添加されたステンレス鋼では
素材自体の耐酸化性が向上し、本発明の方法を適用する
ことは不要である。このようなステンレス鋼に本発明の
方法を適用することは得られる特性に比して経済的には
不利となる。
そのためこれらの元素では、Ｓｉ３．０％、ＡＡ！ １
．０壬、ＴＩおよびＺｒ合計で２．０％、ＮｂおよびＴ
＆合計でｉ、ｏ憾、ｙおよびＣｅ合計で１．０係を上限
とする。
．０壬、ＴＩおよびＺｒ合計で２．０％、ＮｂおよびＴ
＆合計でｉ、ｏ憾、ｙおよびＣｅ合計で１．０係を上限
とする。
また、ＰおよびＳについては、特に限定するものではな
く、通常のステンレス鋼に含まれる０、０４係以下のＰ
、０．０３係以下のＳ量では耐高温酸化性に影響しない
ため、本発明の方法を適用するうえで問題となることは
ない。
く、通常のステンレス鋼に含まれる０、０４係以下のＰ
、０．０３係以下のＳ量では耐高温酸化性に影響しない
ため、本発明の方法を適用するうえで問題となることは
ない。
以下に本発明を実施例によシ説明する。
（実施例）
実施例１
第１表に示す化学組成を有する商用ステンレス鋼の０．
５ ｖｍ厚の冷延材を２０Ｘ３０ｍの大きさに切断し、
アセトンで脱脂後第２表に示した各種の表面処理を施し
た。
５ ｖｍ厚の冷延材を２０Ｘ３０ｍの大きさに切断し、
アセトンで脱脂後第２表に示した各種の表面処理を施し
た。
なお、塗布用の金属アルコキシド溶液は次のように調製
した。
した。
数１０ｅ４の濃度の金属アルコキシドのエタノール溶液
（原液） １００ ｃｃにその１／１０体積の水、さら
に酸水溶液を加え良く攪拌する。４時間以上おいて酸化
物コロイドを良く析出させた後メタノールで希釈する。
（原液） １００ ｃｃにその１／１０体積の水、さら
に酸水溶液を加え良く攪拌する。４時間以上おいて酸化
物コロイドを良く析出させた後メタノールで希釈する。
第２表において金属アルコキシドの濃度はメタノールで
希釈された溶液に対する添加濃度（重量幅）、酸の濃度
は添加前の値（重量幅）、そして酸の添加量は原液ｘｏ
ｏｃｃあたりの値（Ｃりである。
希釈された溶液に対する添加濃度（重量幅）、酸の濃度
は添加前の値（重量幅）、そして酸の添加量は原液ｘｏ
ｏｃｃあたりの値（Ｃりである。
表面処理された試片を第２表に記載した条件で、連続酸
化し、酸化前後の重量変化を測定した。
化し、酸化前後の重量変化を測定した。
それらの結果をまとめて第３表に示す。第３表かられか
るように、本発明の表面処理を施した試料は鋼種によら
ず極めて良好な耐酸化性を示した。
るように、本発明の表面処理を施した試料は鋼種によら
ず極めて良好な耐酸化性を示した。
これに対して、表面処理を施さない試料（試料＆７およ
び１０）、および金属アルコキシド濃度がｏ、ｏｉｓに
満たない試料（試料Ｓ６および２２）は耐酸化性が悪か
った。
び１０）、および金属アルコキシド濃度がｏ、ｏｉｓに
満たない試料（試料Ｓ６および２２）は耐酸化性が悪か
った。
実施例２
真空溶解により溶製した鋼塊を熱延、焼鈍した後、冷延
により厚さ１．０ｆｉの薄板とし、仕上焼鈍を行なった
。酸洗により表面の酸化スケールを除去した後％２０Ｘ
３０１ｍ１１の大きさに切断してアセトンで脱脂し、第
２表に示した各種の表面処理を施した。
により厚さ１．０ｆｉの薄板とし、仕上焼鈍を行なった
。酸洗により表面の酸化スケールを除去した後％２０Ｘ
３０１ｍ１１の大きさに切断してアセトンで脱脂し、第
２表に示した各種の表面処理を施した。
表面処理された試片を高温酸化試験に供し、酸化前後の
重量変化を測定した。
重量変化を測定した。
供試材の化学成分および試験結果を第４表および第５表
に示す。
に示す。
第５表から明らかなように、５ＵＳ４３０鋼やＳＵＳ
３０４鋼を基本として、耐酸化性を向上させる元素を多
量に添加しないステンレス鋼でも耐高温酸化性を著しく
向上させることがわかる。
３０４鋼を基本として、耐酸化性を向上させる元素を多
量に添加しないステンレス鋼でも耐高温酸化性を著しく
向上させることがわかる。
（発明の効果）
本発明による表面処理をステンレス鋼に施こすことによ
り、素材の機械的性質を変えることなく、耐酸化性を向
上することができ、従来耐酸化性が低いとされて来たＳ
ＵＳ ３０４ 、 ＳＵＳ ４３０のような汎用ステン
レス鋼の一層の有効利用を可能とするものである。
り、素材の機械的性質を変えることなく、耐酸化性を向
上することができ、従来耐酸化性が低いとされて来たＳ
ＵＳ ３０４ 、 ＳＵＳ ４３０のような汎用ステン
レス鋼の一層の有効利用を可能とするものである。
Claims (1)
- フェライト系もしくはオーステナイト系ステンレス鋼の
表面に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、ＹおよびＣｅ
のアルコキシドの１種または２種以上を０．０１重量％
以上含むアルコール溶液に微量の酸を添加した溶液を塗
布することを特徴とするステンレス鋼への耐高温酸化性
皮膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20799984A JPS6187877A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | ステンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20799984A JPS6187877A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | ステンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6187877A true JPS6187877A (ja) | 1986-05-06 |
| JPS6247948B2 JPS6247948B2 (ja) | 1987-10-12 |
Family
ID=16548997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20799984A Granted JPS6187877A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | ステンレス鋼への耐高温酸化性皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6187877A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016060965A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | チャイナ スティール コーポレーションＣｈｉｎａ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 耐高温酸化の塗裝鋼板、及びそのホットスタンプ成形方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103834901A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-06-04 | 威斯科高新技术有限公司 | 金属产品的表面处理方法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP20799984A patent/JPS6187877A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016060965A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | チャイナ スティール コーポレーションＣｈｉｎａ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 耐高温酸化の塗裝鋼板、及びそのホットスタンプ成形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6247948B2 (ja) | 1987-10-12 |
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