JPS6396281A - 表面特性の優れたステンレス鋼板の製造法 - 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〕 本発明はステンレス−１板製造過程で不可避的に生じる
表面Ｃｒ欠乏層による、常温での耐食性の劣化を防止し
、特に燃焼雰囲気中での赤さび発生の抑制効果をもつ表
面を有するステンレス鋼板の製造法に関する。

〔従来の技術〕

現在のステンレス鋼板の製造工程では、冷間圧延後の焼
鈍時に形成されるＣｒ’ｌＱ度の高い酸化物は、次工程
のアルカリ溶融塩浸漬および硝酸等による酸洗処理を用
いて除去されるが、酸化物直下に形成されるＣｒ欠乏層
は大部分除去されることなく製品板表面に残存している
。このＣｒ欠乏層が表面に残存すると常温での耐食性を
劣化させるばかりでなく、特に燃焼雰囲気中での赤さび
と称する赤褐色の鉄系酸化物ノジュールが著しく発生す
る。例えば、石油ストーブの燃焼筒、温風暖房器の燃焼
室等に上記のごと＜Ｃｒ欠乏層が表面に残存するステン
レス鋼板部材を使用すると、直ちに赤さびが発生し、美
観を損なうばかりでなく、ふく耐重が変化し燃焼効率を
低下する。さらに使用を続けると赤さびが成長し、それ
による肉Ｊ’ＷＭ少が生じる。

燃焼雰囲気中での赤さびの発注を抑制するために、従来
はＣｒｆＱ度を増加し、あるいは赤さびの発生を抑制す
る効果をもつＳｔ、＾β等を多量に添加してきた。また
特公昭５６−４７９２９号公報では、残存するＣｒ欠乏
層を表面研削手段によって除去し、赤さびの発生を防止
することを提案している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、Ｓｉ、Ａｆｆ等を添加する方法は、鋼材
の製造性、加工性を悪化させ、さらにコストの上昇を招
くため好ましい方法とは言えず、またＳｉ。

ＡＩを十分添加しても鋼板の表面仕上げによっては赤さ
びが発生する場合がある。特公昭５６−４７９２９号公
報が提案している表面研削手段による表面仕上げ法は、
仕上げ前の表面が非常に平坦で、Ｃｒ欠乏層が局所的に
も残存しないよう１−分にしかも均一に研削が行われな
ければならない。しかし実際のステンレス鋼板には大小
の凹凸が必ず存在し、さらには板厚の不均一、波打ち、
きす等が存在するため、生産現場で均一に研削しＣ「欠
乏層を完全に除去することは困難で、局所的にＣｒ欠乏
層が残存した箇所では赤さびが発生し、成長する。

本発明は残存するＣ「欠乏層を除去する際のかかる問題
点を解決するもので、燃焼雰囲気中で赤さびが発生せず
、かつ常温での耐食性の良好な優れた表面特性を有する
ステンレス錦１板の開発を目的とする。このために酸化
性を有する酸を用いて特有な条件にて溶剤することによ
り、かかるＣｒ欠乏層を均一に除去することを特徴とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は下記をその要旨とするものである。即ち、 ｌ）ステンレス鋼板の表層部に存在するＣｒ欠乏層を酸
化性の酸を１　ｆ！ｉまたは２種以上を含む酸液を用い
、浸漬あるいは電解にて下記の条件で溶削除去すること
を特徴とする特許 ンレス鋼板の製造法である。

溶削速度Ｘ　（μｍ／　ｓｅｃ）　、溶削時間Ｙ　（ｓ
ｅｅ）とした場合、 １／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘとする。

但しＸ≦０．５（μｍ／ｓｅｃ）、　Ｙ≦１０００　（
ｓｅｃ）とする。

又、２）ステンレス鋼板の表層部に存在するＣｒ欠乏層
を酸化性の酸を１種または２種以」二を含むＭ液を用い
、浸漬あるいは電解に゛Ｃ下記の条件で溶削除去した後
、表面に生じた酸洗ピット等の最小な凹凸を研磨除去ず
ることを特徴とずる表面特性の｛ｎれたステンレス鋼板
の製造法である。

溶削速度Ｘ（ｌ！ｍ／ｓｅｃ）、溶削時間Ｙ　（ｓｅｃ
）とした場合、 １／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘとする。

但しＸ≦０．５（　μｍ／　ｓｅｃ）　、　Ｙ≦１００
０　（ｓｅｃ）とする。

又、３）前記２）に記載されている研磨が、ペーパー研
出、ベル１一研磨、またはグラインダー研磨である前記
２）に記載の表面特性の優れたステンレス鋼板の製造法
である。

〔作　用〕 以下に本発明の作用について説明する。第１図に焼鈍後
のステンレス鋼板表面近傍のＣｒＱＱ度を示す。横軸は
Ａを表面とする仮の厚さ方向の距離である。焼鈍中の酸
化によって表面にＣｒ濃度の高い酸化物が生じ（第１図
Ａ−ｒ３間）、その直下の第ｌ図Ｂ　−　Ｃ間でＣｒ？
Ｗ度が母材に比べ低下する。焼鈍後の酸洗により表面酸
化物は除去されるが、直下のＣｒ濃度の低い層は、通常
の生産工程では大部分表面に残存する。この表面に残存
するＣｒＣ度の低い層を以下、Ｃｒ欠乏層と記述する。

本発明では上記［目的を達成するため、このＣｒ欠乏層
が表面に残存する各種成分系のステンレス鋼板を用いて
、溶削条件を変化させ、実験、研究を行った。その結果
、ある溶削条件で表面のＣｒ欠乏層を除去すると、燃焼
雰囲気中での赤さびの発生を著しく抑制できることが見
出された。

その溶剤方法とは、例えば硝酸、クロム酸等の酸化性の
酸を１種あるいは２種以上含む酸液を用い、浸漬あるい
は電解にてＣｒが欠乏する金属層を溶削除去する方法で
ある。溶剤条件は、鋼種、酸液の種類、装置、電解の場
合は電流密度等より一義的に決まる溶剤速度をＸ（μｍ
／５ｅｃ）とし、溶剤時間をＹ　（ｓｅｅ）とした場合
、下記の範囲とする。

ただしＸ≦０．５　（、ｌＪｍ／５ｅｃ）、　Ｙ≦１０
００（ｓｅｃ）とする。

１／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘ 酸素分圧が低く、露点の高い燃焼雰囲気中では、ステン
レス鋼表面にＣｒ？５度の高い緻密な保護性酸化皮膜が
均一に形成されず、保護性のない欠陥部より、１ン８Ｃ
度の高い（Ｆｅ、　Ｃｒ）　ｚｏ：ｌあるいはＦｅｚＯ
，、がノジュール状に発生し、この酸化物は保護性がな
いため急速に成長し赤さびとなる。この現象はＣｒの表
面への拡散が遅く、上記の酸化反応の速度が大きい６０
０〜７００℃で顕著に起こる。この赤さびの発生を抑制
する効果がある元素としてＣｒ。

Ｓｉ、ｌｉｌ等があるが、重要なのは上記成分の母材濃
度ではなく、表面近傍での濃度である。従って表面のＣ
ｒｆＷ度が低下していると著しく赤さび発生の抑制効果
は低下するため、ステンレス鋼板表面に残存するＣ「欠
乏層を除去しなければならない。さらに燃焼雰囲気中で
Ｃｒ　ｆ３度の高い緻密な保護性酸化皮膜が形成するた
めには、表面近傍のＣｒＣ度のみならず、燃焼雰囲気中
にさらされる前のステンレス鋼板の表面状態、特に常温
の表面に存在する不動態皮膜の健全性が重要となる。従
って不動態皮膜の健全性を向上させ、強固にする酸化性
の酸を１種または２種以上含む酸液を用いて溶剤しなけ
ればならない。一方、不動態皮膜の健全性を劣化させ、
局所的に破壊するＣ１イオンを多く含む酸液での溶剤は
不利である。ステンレス鋼板表面の不動態皮膜に局所的
な欠陥が多く存在すると、その後燃焼雰囲気中におい”
Ｃ１均一な保護性酸化皮膜が形成されず、保護性のない
箇所より赤さびが発生する。

また、ステンレス鋼表面に残存するＣｒ欠乏層を上述の
溶剤方法にて除去することにより、燃焼雰囲気中での赤
さびの発生を抑制できるのみならず、常温での耐食性も
向−ヒする。第２図にその様子を示す。これは通常の生
産工程で作製した１３Ｃｒ鋼板を濃度５０ｇ／ｌの硝酸
溶液中で電解していき随時電解を中断し７本溶液中での
交流インピーダンス（１１１ｚ）を測定した結果である
。縦軸の交流インピーダンスは腐食抵抗に相当するごと
がら、Ｃｒ欠乏層を除去していくとともに本溶液中での
耐量性が向上していくことが判る。

第３図の斜線部に前述の溶剤条件の範囲を示す。

図中の横軸に溶剤速度Ｘ、４１軸に溶剤時間Ｙを示す。

Ｙ＜１／Ｘでは溶剤ロ不足でＣｒ欠乏層は完全に除去す
ることができない。またＹ＞５／Ｘでは溶剤量過多で、
Ｃｒ欠乏層は除去されるが、酸液によるピット、肌荒れ
が大きくなり、粗悪な不動態皮膜が局所的に形成され、
赤さび発生に対する抑制力が低下する。Ｘ　＞　０．５
では溶剤速度が大きすぎるため、均一に溶剤できず、局
所的にＣｒ欠乏層が残存する。さらにＹ＞１０００では
処理時間が長すぎるため生産効率が悪く不適当である。

従って溶剤条件は、ｌ／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘとし、Ｘ５０．
５（／Ｚｍ／５ｅｃＬ　　Ｙ≦１０００（ｓｅｃ）　　
とする。

なお、上述の方法により溶剤を行う場合、酸洗によって
極微小なピット、凹凸等が生じる場合がある。このよう
な場合に、例えば不完全燃Ｖｔ雰囲気など酸素分圧がさ
らに低い、雰囲気温度の低い過酷な燃焼雰囲気中では、
２００．＋ｔｍ程度以下の微小な赤さびが牛しる。この
微小な赤さびの発生を抑制するためにＣｒ欠乏Ｊσを溶
削除去した後、酸洗によっ°（生じた微小なピット、凹
凸を研磨除去することが有効であり、す［磨−■一段と
しては、ペーパー研磨、ベルト研磨、グラーＣンダー研
磨が適当である。

上記のごとくステンレス鋼板製造過程で不可避的に生じ
る表面Ｃｒ欠乏層を上述の方法にて溶剤するごとにより
、燃焼雰囲気中で赤さびを発生しない優れた表面をイ１
−するステンＬ・ス鋼緻を製造することが可能で、さら
に本発明のｔす進法にて表面にＣｒ欠乏層の残存しない
、かつ不動態皮膜の健全性の高い表面を作ることができ
、常温での耐食性も向−ヒする。

〔実施例〕

以下に各種ステンレス鋼板について本発明を適用した実
施例を示す。供試材の化学３、■成（重■％）を第１表
に示す。これらは市販のステンレス鋼板または通常の製
造工程で作られたステンレス鋼板である。板厚は０．４
〜２．０關で、いずれも通常工程にて焼鈍・酸洗を施し
たものである。

また溶剤に用いた酸液の組成（ｇ／／）と溶剤条件を第
２表に示す。

実施例−１ に記の供試材のうら汎用性の高い５ＩＩＳ／１３０（Ａ
−１）と５ｕｓ３０４　（Ａ−７）を用いて、第２表に
示ずｒｌ−１から１ｌ−ｆｉまでの酸液、溶剤条件で溶
剤を行った後、純水で洗浄し、自然乾燥した。この後直
らに各試験片を灯油撚ｖＬ雰囲気中で２４時間保持し、
赤さびの発生の有無を調べた。この時の雰囲気温度は７
５　（］　”（：であった。第４図はその結果を示した
もので、×、囚は目視で赤さびの発生が確、認出来るも
の、△、ムは１０倍の拡大鏡でわずかに赤さび第２表　
酸液の組成Ｃｇ／ｌ）と溶剤条件の発生が６゛信認でき
るもの、Ｏ２・は赤さびの発生が確認できなかったもの
である０図中の×△○は５ＵＳ４３０、ＩｇＡ・は５Ｉ
ＪＳ３０４　テ（７）結果を示し、図中Ｒ−１，Ｂ−２
，８−３，Ｂ−４，Ｂ−５，Ｂ−（ｉは第２表に示す各
溶剤条件である。第４図で斜線の範囲が本発明の範囲で
ある。なお溶剤速度はｉｒＬ位時開時間りの重置変化を
母材の密度より換算したものである。この図より斜線部
で示す範囲内で溶剤を行えば、赤さびの発生を抑止する
ことができることが判る。

実施例−２ 第１表に掲げた供試材の内、＾−１，Ａ−７を除いた材
料については酸液１１−１　（ＩＩＮＯｉ−ＨＦ）を用
い、また八−１，Ａ−４，Ａ−７の供試材については酸
液Ｂ−７を用いてそれぞれ溶剤を行い、純水で洗浄、自
然乾燥した後、自動車エンジン排気ガス雰囲気中で２４
時間保持し、赤さびの発生の有無を調べた。その結果を
示したものが第３表で、×は目視で赤さびの発生が確認
できるもの、△は１０倍の拡大鏡でわづかに赤さびの発
生が確認できるもの、○は赤さびの発生が確認できなか
ったもので、各条件で２回くり返し行った結果である。

第３表の枠内に※があるのが本発明の実施例であり、枠
内に※がないのは比較例である。

第３表より各種ステンレス鋼板でも本発明の方法で溶剤
を行えば、赤さびの発生が抑えられることが判る。又本
発明外の、酸化性の酸を含まないＢ−７の酸液を用いる
場合には、全く効果が現れなかった。

実施例−３ 第１表に掲げる５ＵＳ４３Ｑと５ＵＳ３０４を使用し、
第２表中で示すＢ−１で示す酸液、条件で溶剤を行い、
純水で洗浄、自然乾燥した試験片と、同様の条件で溶剤
を行い、その後＃６００のエメリー紙で表面を１回研磨
した試験片と、同様の条件で溶剤したものを、表面にシ
ョツトブラストを１０秒施した試験片を用意し、灯油燃
焼雰囲気（やや不完全燃焼雰囲気に設定した）で２４時
間酸化試験を行い、赤さびの発生の有無を調べた。この
時の雰囲気温度は６５０℃であった。その結果を示した
ものが第４表で、各条件で３回くり返した結果を示した
。

第４表　赤さび発生におよぼす溶剤後処理の効果○：赤
さびなし、△：微小赤さび発生、×：赤さび発馬評価基
準は実施例−２で行った時と同じである。

この結果からより厳しい雰囲気中では、表面を研磨する
ことにより微小赤さびの発生を抑止できることがわかる
。なお表面の凹凸を大きくするショツトブラスト処理は
赤さびの発４Ｌを抑制せず、むしろ助長する。

〔発明の効果〕

上述の如（ステンレス鋼板製造過程で不可避的に生じる
表面Ｃｒ欠乏層を酸化性の酸を１種または２種以上含む
酸液を用い、浸漬あるいは電解で特有な条件にて溶剤す
ることにより、燃焼雰囲気中で赤さびの発生しない、し
かも常温での耐食性がより良好な優れた表面を有するス
テンレス鋼板を製造することができ工業上有用な効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼鈍後のステンレス鋼板表面近傍のＣｒ淵度を
表面から板の厚さ方向の距離に対して図式的に示す説明
図、第２図は溶剤時間と交流インピーダンス（腐食１氏
抗）の関係を示す線図、第３図は本発明の溶剤条件を示
す説明図、第４図は実施例−１で記載する酸化試験後の
赤さび発生の有無を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステンレス鋼板の表層部に存在するＣｒ欠乏層を酸
   化性の酸を１種または２種以上を含む酸液を用い、浸漬
   あるいは電解にて下記の条件で溶削除去することを特徴
   とする表面特性の優れたステンレス鋼板の製造法。 溶削速度Ｘ（μｍ／ｓｅｃ）、溶剤時間Ｙ（ｓｅｃ）と
   した場合、 １／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘとする。 但しＸ≦０．５（μｍ／ｓｅｃ）、Ｙ≦１０００（ｓｅ
   ｃ）とする。 ２）ステンレス鋼板の表層部に存在するＣｒ欠乏層を酸
   化性の酸を１種または２種以上を含む酸液を用い、浸漬
   あるいは電解にて下記の条件で溶削除去した後、表面に
   生じた酸洗ピット等の微小な凹凸を研磨除去することを
   特徴とする表面特性の優れたステンレス鋼板の製造法。 溶削速度Ｘ（μｍ／ｓｅｃ）、溶削時間Ｙ（ｓｅｃ）と
   した場合、 １／Ｘ≦Ｙ≦５／Ｘとする。 但しＸ≦０．５（μｍ／ｓｅｃ）、Ｙ≦１０００（ｓｅ
   ｃ）とする。 ３）特許請求の範囲第２項に記載されている研磨は、ペ
   ーパー研磨、ベルト研磨、またはグラインダー研磨であ
   る特許請求の範囲第２項に記載の表面特性に優れたステ
   ンレス鋼板の製造法。