JPS6350498A - ステンレス鋼の耐食性改善方法 - Google Patents

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〉 この発明は、２Ｂ仕様材やＢＡ処理材等の如き金属光沢
を有したステンレス鋼の表面を電気化学的に調整し、そ
の耐食性を向上させる方法に関するものである。

〈背景技術〉 現在、各方面に幅広く使用されているステンレス鋼板は
、一般的には所望板厚にまで冷間圧延した冷延板を加熱
炉で焼鈍して製造されている。

ところが、通常、焼鈍雰囲気には多量の“０２”や“燃
料の燃焼によって生じたＨｚＯ”が含まれているので焼
鈍後のステンレス鋼表面は厚い酸化スケールに覆われて
しまい、そのため焼鈍終了後に溶融塩浴処理と酸洗とに
よりステンレス鋼表面の酸化スケールを除去する工程が
必須となっていた。しかし一方で、このようなスケール
除去処理を施すとステンレス鋼が有する特有の表面光沢
が損なわれてしまい、ステンレス鋼材に期待されている
金属的外観が得られなくなってしまうと言う問題もあっ
た。

そこで、ステンレス鋼特有の優れた金属光沢を保持した
材料が必要な場合には２Ｂ仕様やＢＡ処理等の手段が採
用されている。

上記２Ｂ仕様は、酸洗後のステンレス鋼板を再度調質圧
延して表面光沢を付与する処理であるが、この場合でも
酸洗を十分に行ってスケール除去を完全ならしめようと
するとステンレス鋼表面の荒れが目立つようになり、ｆ
ｌ質圧延によっても十分な光沢が得られなくなる。その
ため、光沢をより重視するときには酸洗を属目に実施す
ることもあると言われているが、この場合には所謂“ク
ロム欠乏Ｎ（焼鈍時のクロムの優先酸化によって生じた
耐食性劣化層）”が十分に除去し切れないので鋼材の耐
食性が不満足なものとなる恐れがあった。

他方、ＢＡ（光輝焼鈍）処理は“焼鈍”をアンモニア分
解ガス（Ｈｚ　：　Ｎｔ＝　３　：　１　）等の不活性
ガス中で実施する方法であり、酸化スケールが生成しな
いので酸洗が不要となって優れた表面光沢を維持した製
品がそのままで得られるものである。

しかし、厳密に見れば上記不活性雰囲気中にも微量のＨ
，Ｏや０２は存在しており、このため焼鈍時に極く薄い
酸化膜がステンレス鋼表面に形成されるのを防止するこ
とはできない（ステンレス鋼を構成する成分の中ではＳ
ｔ、　Ｍｎ、　Ｃｒ等が比較的酸化し易いため成形され
る酸化膜の中にはこれらの元素が多く含まれるが、焼鈍
条件によっては雰囲気中のＮ２ガスと反応して窒化物が
できる場合もあると言われている）。このようなりＡ処
理によってステンレス鋼表面に生成した表面皮膜は焼鈍
時の温度２時間、雰囲気ガス組成等により性質が大きく
異なり、所謂不働態皮膜のように保護性の強いものがで
きる場合もあれば、逆に非常に保護性が弱く、むしろス
テンレス鋼表面の不働態化を妨げるような皮膜を形成す
る場合もある。従って、ステンレスｆｉＢＡ材の耐食性
はＢＡ条件によって大きく異なるのが普通であるが、Ｂ
Ａ条件と耐食性との関係は未だ十分に解明されていない
のが現状である。

上述の如く、市販のステンレスｆｉ１２Ｂ仕様材やＢＡ
処理材のように表面光沢の優れたステンレス鋼は、同じ
鋼種或いは同じ表面仕様のものであっても製造工程の微
妙な差により耐食性はかなり人きく異なるものであり、
しかも表面には比較的耐食性に劣る層が多かれ少なかれ
存在する。もっとも・これらの材料の最表面は大気中の
０□等の作用によって不働態化しているため一応はステ
ンレス鋼としての耐食性を保っているが、何らかの理由
（例えば疵付きや酸の付着等）によって前記最表面が除
去されると、孔食等の局部腐食により発錆することが多
くなる。なお、これらの材料を硝酸等の酸化性の酸に浸
漬しても不働態皮膜（酸化膜）は強化されるが、この場
合でもクロム欠乏層はなかなか除去されないため耐孔食
性はあまり改善されない。

勿論、これら市販の２Ｂ仕様材やＢＡ処理材を“硝酸と
フッ化水素酸との混合水溶液”で酸洗し、表面の耐食性
が劣る部分を完全に除去すれば地金本来の優れた耐食性
を得ることは可能であるが、この場合には表面の光沢が
なくなって鏡面仕様材としての商品価値は失われてしま
う。

このようなことから、ステンレスｆｉＢＡ処理材の耐食
性改善手段として、材料を硝酸等の水溶液中で陽極電解
又は交番電流電解した後、更に必要に応じて酸化性酸（
硝酸等）に浸漬して不働態化処理する方法も提案された
（特開昭５４−１４２１４０号、特開昭５４−１４２１
４２号、特開昭５９−６３９８号、特開昭５９−２３８
８２号等）。

しかしながら、これらの方法は、何れも被処理ステンレ
ス鋼材にリード線を直接接続し電流を通じて行う電解処
理によって耐食性を向上させようとするものであり、実
験的なビーカーテストにおいては容易に実施することが
可能かも知れないが、例えば連続鋼帯を工業的規模で処
理しようとする場合には移動する鋼帯に電流を通じるた
めの特別な工夫が必要である上、ややもするとスパーク
疵が発生する恐れがあって（移動する被処理物に直接電
気を接続するとスパークが生じ易い）、表面外観に格別
な気配りが必要な上記“金属光沢を有するステンレス鋼
材”の処理手段としては決して好ましいものではなかっ
た。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、上述のような観点から、例え処理対象材が
連続的に走行する調帯のようなものでも、或いは極（小
さな単品であったとしても、表面にスパーク疵等のよう
な欠陥を発生させる懸念なく簡単容易に実施できるとこ
ろの“金属光沢を有するステンレス鋼の耐食性改善方法
”を提供すべくなされた本発明者等の研究によって完成
されたものであり、 例えば第１図に示すように、金属光沢を有するステンレ
ス鋼１を電解質水溶液２に浸漬すると共に、その近傍に
位置せしめた電極３の作用によって前記ステンレス鋼表
面に正と負の電荷の局在化を生せしめることにより、被
処理ステンレス１ｉｊｌｌに直接的に電流を通じること
なくその表面に保護性の強い、しかも光沢に影響を与え
ることのない酸化皮膜を形成せしめて耐食性を改善する
点、に特徴を有するものである。

つまり、電解質水溶液２の中に浸漬した金属光沢を有す
るステンレス鋼１に例えばｊＬ　ニＴｒ　電した電極３
を近づけると、ステンレス鋼１の対向面に正の電荷が集
まって局在化しく静電誘導作用）、Ｍｅ＋２０Ｈ−−＋
　　ＭｅＯ＋Ｈ，Ｏ＋２ｅ−（ｉ）（金属）　　　　　
（金属酸化物） 或いは 等の反応によってステンレス鋼１の表面に保護性が強く
かつ金属光沢を害することのないＣｒリッチで緻密な金
属酸化膜（不働態皮膜）が生成し、ステンレス鋼１の耐
食性を十分に向上する。また、２Ｂ仕様材やＢＡ処理材
の表面には素地よりもクロム含有量の少ない耐食性に劣
る層（クロム欠乏層）が存在することがあるが、この場
合に前記処理（電解質中で電極を近づける処理）を行う
と正の電荷が局在した側では Ｍｅ　　４　　Ｍ”　　＋　　ｎｅ−・・・（３）の反
応によってＦｏが溶解すると同時に、Ｃｒが上記（１）
式或いは（２）式の反応により酸化物となってＣｒリッ
チの緻密な酸化膜（不働態皮膜）が形成される・なお・
このとき負の電荷が局在しているところでは ２Ｈ”　＋２ｅ　　−＊　　Ｈ，”・（４）なる反応が
起きて水素ガスが生じ、もしも酸化スケール等が存在し
ているようなものではその剥離が促進される。

このように、この発明の方法では、静電誘導作用によっ
て生じた電荷がステンレス鋼表面の溶解、酸化、若しく
は還元を促進して速やかに金属光沢を有するステンレス
鋼の耐食性を向上させるので、例え僅かなりロム欠乏層
が存在していたとしても十分に耐食性に優れた表面状態
を得ることができる。

以上の説明からも明らかなように、ステンレス鋼の不働
態皮膜生成のためには正の電荷が有効な作用〔前記（１
）式、（２）式又は（３）式の反応を促進する〕をする
のに対して負の電荷は直接的に有効な働きをしないが、
静電誘導の場合にはある部分に電荷が集まれば別の部分
には必ず負の電荷が集まるので、これを効率良く行うた
めには、第２図に示すように正と負の電極を相対して接
近させるのも良い。

また、このとき電極の電位を経時変化させることは処理
材表面の処理効果を均一化する上で好ましいことである
。そして、電極電位の経時変化は“交番電圧を加える（
交流電流を使用する）”ことによって容易に実現される
が、その波形は通常の正弦波のみではなく矩形波や三角
波等をも適用することができ、また周波数も５０〜６０
Ｈｚに限られるものではなく、例えば１〜３００　Ｈｚ
等においても十分な効果が得られることからみて格別に
制限されるものではない。

なお、電極の電位を変化させずに電極近傍に被処理材を
連続的に通過させても、上記と同様に処理効果の均一化
を図ることができる。

この発明の方法で使用する電解質水溶液としては硝酸又
は硝酸塩を含む水溶液（硝酸イオンを含む水溶液）が価
格面からみても好適であるが、例えば酸化力のあるクロ
ム酸イオン（ＣｒＯ４”−）や重クロム酸イオン（Ｃｒ
、Ｏ，”）等を含むものを採用するのも良い。

ところで、この発明に係る処理は「電解酸洗」に類似し
ているようにも見えるが、電解酸洗では大きな電流を流
して前記（３）式及び（４）式の反応を主として行わし
めることが欠かせないので、当然被処理材の表面は肌荒
れして光沢が失われる。これに対してこの発明に係る処
理では、被処理材が酸化スケールの無い光沢のあるステ
ンレス鋼であり、前記（１）式又は（２）式の反応で金
属の酸化を行わしめて不働態皮膜を形成させるもので、
電解酸洗とは全く異なるものである。この場合、前記（
３）式の反応により金属の溶解が起きるか、或いは前記
（１）式又は（２）式の反応により酸化が起きるかは負
電荷の強さく量）、電極と被処理材との距離、電解質濃
度或いは電極の電気抵抗等に依存するが、これらのコン
トロールによって（具体的には電解質濃度を比較的薄く
し、電極として比較的電気抵抗の大きいものを用いて電
位をより正側に持って行けば前記（３）式の溶解が抑え
られて（１）式の酸化反応が促進される）表面にＣｒ含
有率が高く、保護性の強い酸化皮膜が生じる。

この発明の方法にて連続鋼帯を工業的規模で処理するに
は、例えば第３〜５図のような装置を使用すれば良い。

即ち、第３図は２枚の電極板４，４に交番電圧を印加し
、その間を連続綱帯５が通過するように構成された例で
ある。また第４図は極性の異なる電極板が別の槽に配置
された構成のものを示していて、電流ロスが無く処理効
率が極めて良いものである。そして、第５図は極性の異
なる電極板を横に並べたものの例であるが、これは電流
効率に劣るが設備費が安くて済むものである。

上記説明からも、この発明の方法では被処理材に直接リ
ード線等を接触させて電流を供給する必要が無いのでス
パークを発生する恐れは無く、従ってスパーク疵による
外観不良品を懸念する必要の無いことが明らかであろう
。

続いて、この発明の効果を実施例により具体的に説明す
る。

〈実施例〉 第６図に示す如くに、５ＬＩＳ　４３０ステンレス鋼（
１６，５χＣｒフエライト系ステンレス鋼）のＢＡ処理
材から切り出した試験片６を挟んで２枚の電極板（陽極
酸化したチタンに特殊コーティングしたもの）４．４を
配置しく各電極板と試験片面との距離：３ｆｌ）、これ
らを浴温５０℃の１０％ＨＮＯ。

水溶液７に浸漬した。

次いで、上記電極４，４に５０Ｈｚの交番電流を１０〜
６０秒間印加した後試験片を取り出し、水洗・乾燥して
からその光沢保持率： と耐食性とを調査した。

得られた結果を処理条件の一部と共に第１表に示す。

第１表に示される結果からも明らかなように、この発明
の処理によってステンレス鋼の耐食性が表面光沢の低下
を殆ど来さずに著しく改善されることか分かる。また、
該処理によって光沢がやや低下した場合でも、その後に
軽度の調質圧延を施すのみで十分に光沢を回復すること
ができることも明瞭である。

なお、この実施例ではＳＵＳ　４３０ステンレス鋼のＢ
Ａ処理材に対する処理例だけを示したが、この発明の方
法の適用材はこれに限られるものではなく、鋼種や光沢
処理の種別を問わずに適用できることは言うまでもない
。

以上に説明した如（、この発明によれば、２Ｂ仕様材や
ＢＡ処理材等の如き金属光沢を有したステンレス網の耐
食性を、該金属光沢を劣化させることなくかつ表面にス
パーク疵等の欠陥を生じさせることなく顕著に改善する
ことができ、ステンレス鋼の適用分野が一層拡大される
など、産業上極めて有用な効果がもたらされるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の処理時に起きる
“静電誘導作用による被処理材表面の電荷分布”を説明
した概略模式図、 第３図、第４図及び第５図は、それぞれ連続鋼帯に工業
的規模で本発明に係る方法を適用する場合の仕様装置例
を示す概略模式図、 第６図は、実施例で採用したビーカーテストの手法を説
明する概略模式図である。 図面において、 ｌ・・・ステンレス鋼、　２・・・電解質水溶液、３・
・・電極、　　　　　４・・・電極板、５・・・連続鋼
帯、　　　６・・・試験片、７・・・１０％ＨＮ　Ｏ！
水溶液。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属光沢を有するステンレス鋼を電解質水溶液に
   浸漬すると共に、その近傍に位置せしめた電極の作用に
   より前記ステンレス鋼表面に正と負の電荷の局在化を生
   ぜしめて保護酸化皮膜を形成することを特徴とする、金
   属光沢を有したステンレス鋼の耐食性改善方法。
2. （２）電解質水溶液が硝酸又は硝酸塩を含む水溶液であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の金属光沢を有したステ
   ンレス鋼の耐食性改善方法。
3. （３）電極電位を経時変化させる、特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の金属光沢を有したステンレス鋼の耐
   食性改善方法。
4. （４）電極電位を経時変化させることなく、電極近傍に
   ステンレス鋼を連続的に通過させる、特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の金属光沢を有したステンレス鋼の
   耐食性改善方法。