JPH04350155A - ステンレス鋼の耐食性改善方法 - Google Patents
ステンレス鋼の耐食性改善方法Info
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- JPH04350155A JPH04350155A JP3174280A JP17428091A JPH04350155A JP H04350155 A JPH04350155 A JP H04350155A JP 3174280 A JP3174280 A JP 3174280A JP 17428091 A JP17428091 A JP 17428091A JP H04350155 A JPH04350155 A JP H04350155A
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- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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-
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- Metallurgy (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼の耐食性
を改善するための新規な方法に関し、特に食品用機器の
素材として好ましく利用出来るものである。
を改善するための新規な方法に関し、特に食品用機器の
素材として好ましく利用出来るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＪＩＳ Ｇ４３０３ にＳＵＳ３０４鋼
として規格されたステンレス鋼は、表１に示した化学成
分を有し耐食性材料として幅広い用途がある。このため
、イオンプレーティング法によるＴｉＮ 被覆処理用素
地金属としても汎用されている。
として規格されたステンレス鋼は、表１に示した化学成
分を有し耐食性材料として幅広い用途がある。このため
、イオンプレーティング法によるＴｉＮ 被覆処理用素
地金属としても汎用されている。
【０００３】
【表１】
【０００４】イオンプレーティング法は、周知のように
金属表面に適宜の金属、金属化合物などを所望の厚さに
被覆することが出来る。このため、素地金属を苛酷な環
境から遮断して保護することが可能であり、長期間に渡
って良好な状態での使用が可能となるので、各種用途の
機器に用いる素材の開発に盛んに利用されている。
金属表面に適宜の金属、金属化合物などを所望の厚さに
被覆することが出来る。このため、素地金属を苛酷な環
境から遮断して保護することが可能であり、長期間に渡
って良好な状態での使用が可能となるので、各種用途の
機器に用いる素材の開発に盛んに利用されている。
【０００５】しかし、上記イオンプレーティング法によ
るＴｉＮ 被覆処理は、鋼中に非金属介在物（主として
硫化物系介在物）が多い場合には、これら介在物に起因
する欠陥が生じて湿式環境下での環境遮断効果が失われ
ると云う欠点がある。したがって、本発明が意図してい
る食品用機器などのように湿式環境下で使用されること
の多い機器に用いる素材としては、素地金属を充分に保
護することが出来ないと云う問題点があり、この分野で
はイオンプレーティング法による耐食性改善は未だ実用
化されるに至っていない。
るＴｉＮ 被覆処理は、鋼中に非金属介在物（主として
硫化物系介在物）が多い場合には、これら介在物に起因
する欠陥が生じて湿式環境下での環境遮断効果が失われ
ると云う欠点がある。したがって、本発明が意図してい
る食品用機器などのように湿式環境下で使用されること
の多い機器に用いる素材としては、素地金属を充分に保
護することが出来ないと云う問題点があり、この分野で
はイオンプレーティング法による耐食性改善は未だ実用
化されるに至っていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、耐食鋼と
して汎用されているＳＵＳ３０４鋼をベースに組成を調
節し、これを素地金属としてこの表面に優れた環境遮断
効果を持つとされるＴｉＮ 皮膜をイオンプレーティン
グ法により均一に形成し、食品用機器などのように湿式
環境下で使用されることの多い機器にも用いることの出
来る、環境遮断効果に優れたＴｉＮ 被覆ステンレス鋼
の実用化を図ろうとするものである。
して汎用されているＳＵＳ３０４鋼をベースに組成を調
節し、これを素地金属としてこの表面に優れた環境遮断
効果を持つとされるＴｉＮ 皮膜をイオンプレーティン
グ法により均一に形成し、食品用機器などのように湿式
環境下で使用されることの多い機器にも用いることの出
来る、環境遮断効果に優れたＴｉＮ 被覆ステンレス鋼
の実用化を図ろうとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、Ｃ：０．０８ｗ
ｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ
％以下、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１ｗｔ％
以下、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ
％および残部がＦｅであるステンレス鋼、またはＣ：０
．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：１
．０ｗｔ以下、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．００
５ 〜０．０１０ｗｔ ％、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗ
ｔ％、Ｃｒ：１７．０ 〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．
４０ 〜０．８０ｗｔ％および残部がＦｅであり、Ｍｎ
／Ｓが１００ 以下であるステンレス鋼表面にイオンプ
レーティング法により、Ｔｉを下地処理として被覆し、
この上にＴｉＮを直接またはＴｉＣ を介して全皮膜厚
さが１〜３μｍとなるように被覆することを特徴とする
ステンレス鋼の耐食性改善方法であり、Ｃ：０．０８ｗ
ｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．７ｗｔ
％以下、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．００５ｗｔ
％以下、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７
．０ 〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０
ｗｔ％、Ｃｕ：０．３０ 〜０．５０ｗｔ％および残部
がＦｅであるステンレス鋼、またはＣ：０．０８ｗｔ％
以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．７ｗｔ％以
下、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．００５ｗｔ ％
以下、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ
％、Ｃｕ：０．１０ 〜０．３０ｗｔ％、Ｂｉ：０．０
３ 〜０．１２ｗｔ％および残部がＦｅであるステンレ
ス鋼表面にイオンプレーティング法により、Ｔｉを下地
処理として被覆し、この上にＴｉＮ を直接またはＴｉ
Ｃ を介して全皮膜厚さが１〜３μｍとなるように被覆
することを特徴とするステンレス鋼の耐食性改善方法で
ある。
課題を解決するためになされたもので、Ｃ：０．０８ｗ
ｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ
％以下、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１ｗｔ％
以下、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ
％および残部がＦｅであるステンレス鋼、またはＣ：０
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４０ 〜０．８０ｗｔ％および残部がＦｅであり、Ｍｎ
／Ｓが１００ 以下であるステンレス鋼表面にイオンプ
レーティング法により、Ｔｉを下地処理として被覆し、
この上にＴｉＮを直接またはＴｉＣ を介して全皮膜厚
さが１〜３μｍとなるように被覆することを特徴とする
ステンレス鋼の耐食性改善方法であり、Ｃ：０．０８ｗ
ｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．７ｗｔ
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がＦｅであるステンレス鋼、またはＣ：０．０８ｗｔ％
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３ 〜０．１２ｗｔ％および残部がＦｅであるステンレ
ス鋼表面にイオンプレーティング法により、Ｔｉを下地
処理として被覆し、この上にＴｉＮ を直接またはＴｉ
Ｃ を介して全皮膜厚さが１〜３μｍとなるように被覆
することを特徴とするステンレス鋼の耐食性改善方法で
ある。
【０００８】
【作用】ＭｎおよびＳは耐食性に有害な元素であり、こ
れらは極力低減（ＭｎＳ量を低減）させることが望まし
いが、ＭｎＳ量が減少すると切削性が低下すると云う問
題が一方で生じる。したがって、第１の発明ではＭｎを
１．０ ｗｔ％以下、Ｓを０．０１ｗｔ％以下とし、特
にＳが０．００５ ｗｔ％以上である場合にはＭｎとＳ
の比、Ｍｎ／Ｓが１００以下となるように調整する。そ
して、第２の発明においてはＭｎを０．７ ｗｔ％以下
、Ｓを０．００５ｗｔ ％以下に調整し、特に切削性が
要求される場合にはＢｉの添加により切削性の低下を補
う。Ｂｉは０．０３ｗｔ％未満の添加では切削性を改善
する効果が少なく、０．１２ｗｔ％を超えて添加すると
鍛造性を害することになるので、０．０３〜０．１２ｗ
ｔ％の範囲で添加する。
れらは極力低減（ＭｎＳ量を低減）させることが望まし
いが、ＭｎＳ量が減少すると切削性が低下すると云う問
題が一方で生じる。したがって、第１の発明ではＭｎを
１．０ ｗｔ％以下、Ｓを０．０１ｗｔ％以下とし、特
にＳが０．００５ ｗｔ％以上である場合にはＭｎとＳ
の比、Ｍｎ／Ｓが１００以下となるように調整する。そ
して、第２の発明においてはＭｎを０．７ ｗｔ％以下
、Ｓを０．００５ｗｔ ％以下に調整し、特に切削性が
要求される場合にはＢｉの添加により切削性の低下を補
う。Ｂｉは０．０３ｗｔ％未満の添加では切削性を改善
する効果が少なく、０．１２ｗｔ％を超えて添加すると
鍛造性を害することになるので、０．０３〜０．１２ｗ
ｔ％の範囲で添加する。
【０００９】Ｎｉはオーステナイト（γ）系ステンレス
鋼の基本元素であり、γ相を安定にする目的で添加する
。 耐食性に関しては、特に活性態域での腐食を抑制する効
果がある。また、中性塩化物溶液や非酸化性酸による腐
食に対しても顕著な改善効果があり、不動態を強化する
作用もある。このような目的でＮｉは、８．０ 〜１２
．０ｗｔ％の範囲で添加する。
鋼の基本元素であり、γ相を安定にする目的で添加する
。 耐食性に関しては、特に活性態域での腐食を抑制する効
果がある。また、中性塩化物溶液や非酸化性酸による腐
食に対しても顕著な改善効果があり、不動態を強化する
作用もある。このような目的でＮｉは、８．０ 〜１２
．０ｗｔ％の範囲で添加する。
【００１０】Ｃｒはステンレス鋼にとって必須の元素で
あり、本発明においては１７．０〜２０．０ｗｔ％の範
囲で添加する。
あり、本発明においては１７．０〜２０．０ｗｔ％の範
囲で添加する。
【００１１】Ｍｏは不動態域を拡げ、耐食性を増す元素
である。しかし、０．４０ｗｔ％未満の添加では耐食性
が改善されない場合があり、０．８０ｗｔ％を超えての
添加は耐食性を改善する効果が添加量の割りには期待出
来なくなり、結果的にコスト高を招くため本発明におけ
る０．４０〜０．８０ｗｔ％の範囲が工業的には最適の
範囲である。
である。しかし、０．４０ｗｔ％未満の添加では耐食性
が改善されない場合があり、０．８０ｗｔ％を超えての
添加は耐食性を改善する効果が添加量の割りには期待出
来なくなり、結果的にコスト高を招くため本発明におけ
る０．４０〜０．８０ｗｔ％の範囲が工業的には最適の
範囲である。
【００１２】Ｃｕの添加は、非酸化性酸に対する耐食性
を増す作用がある。この作用はＭｏとの共存で顕著に発
揮される。しかし、過剰な添加は耐有機酸腐食性を低下
させることがあるので、添加範囲を０．３０〜０．５０
ｗｔ％とすることにより各種環境下での耐食性の向上を
図ることが出来る。しかし、Ｂｉを上記のように添加し
た場合には熱間加工性を損うことがないように０．１０
〜０．３０ｗｔ％のより少ない範囲で添加する。
を増す作用がある。この作用はＭｏとの共存で顕著に発
揮される。しかし、過剰な添加は耐有機酸腐食性を低下
させることがあるので、添加範囲を０．３０〜０．５０
ｗｔ％とすることにより各種環境下での耐食性の向上を
図ることが出来る。しかし、Ｂｉを上記のように添加し
た場合には熱間加工性を損うことがないように０．１０
〜０．３０ｗｔ％のより少ない範囲で添加する。
【００１３】なお、上記以外のＣ、ＳｉおよびＰについ
てはＪＩＳにおいて定められたＳＵＳ３０４鋼の成分範
囲とする。
てはＪＩＳにおいて定められたＳＵＳ３０４鋼の成分範
囲とする。
【００１４】上記のように成分調整したステンレス鋼を
素地金属としてイオンプレーティング法により、Ｔｉを
下地処理として被覆形成し、この上にＴｉＮ を直接ま
たはＴｉＣ を介して全皮膜厚さが１〜３μｍとなるよ
うに形成すると、欠陥のない均一な環境遮断効果の大き
い皮膜が得られ、湿式環境下でも実用可能な耐食性に優
れた金属材料となる。
素地金属としてイオンプレーティング法により、Ｔｉを
下地処理として被覆形成し、この上にＴｉＮ を直接ま
たはＴｉＣ を介して全皮膜厚さが１〜３μｍとなるよ
うに形成すると、欠陥のない均一な環境遮断効果の大き
い皮膜が得られ、湿式環境下でも実用可能な耐食性に優
れた金属材料となる。
【００１５】
（実施例１）本実施例の素地金属として用いたステンレ
ス鋼の化学組成を表２に示す。試料１は比較材として用
いた市販のＳＵＳ３０４鋼であり、試料２、３および４
が請求項１に係わる本発明の素地金属用調整鋼である。 また、試料５はＭｎ／Ｓ比に着目した比較材である。
ス鋼の化学組成を表２に示す。試料１は比較材として用
いた市販のＳＵＳ３０４鋼であり、試料２、３および４
が請求項１に係わる本発明の素地金属用調整鋼である。 また、試料５はＭｎ／Ｓ比に着目した比較材である。
【００１６】
【表２】
【００１７】上記組成の試料に前処理として研磨、超音
波洗浄などを施し、この表面に処理温度３００ ℃、バ
イアス印加電圧−６０Ｖの条件でイオンプレーティング
処理を施した。イオンプレーティングは先ず下地処理と
してＴｉを被覆形成し、次にこの上にＴｉＣ を形成し
、更にこの上にＴｉＮを被覆形成して３層構成の皮膜を
形成した。このようにして形成した３層（Ｔｉ、ＴｉＣ
およびＴｉＮ ）の全皮膜厚さは表３に示す通りであ
り、本発明組成の試料２については全皮膜厚さを０．５
、２、４μｍの３通りに形成し、他の試料は全て２μ
ｍに形成した。
波洗浄などを施し、この表面に処理温度３００ ℃、バ
イアス印加電圧−６０Ｖの条件でイオンプレーティング
処理を施した。イオンプレーティングは先ず下地処理と
してＴｉを被覆形成し、次にこの上にＴｉＣ を形成し
、更にこの上にＴｉＮを被覆形成して３層構成の皮膜を
形成した。このようにして形成した３層（Ｔｉ、ＴｉＣ
およびＴｉＮ ）の全皮膜厚さは表３に示す通りであ
り、本発明組成の試料２については全皮膜厚さを０．５
、２、４μｍの３通りに形成し、他の試料は全て２μ
ｍに形成した。
【００１８】
【表３】
【００１９】−耐全面腐食性−
図１に、試料１〜５の希硫酸水溶液（７０℃、５％Ｈ２
ＳＯ４ ）中での腐食速度を示す。皮膜の厚さが２μｍ
の試料２−２は、他の何れの試料よりも腐食速度が小さ
いので、表面に形成された皮膜が充分な環境遮断効果を
有し、耐食性が充分に改善されたことが分かる。しかし
、膜厚が０．５ μｍの試料２−１では皮膜が薄過ぎる
ため、充分な環境遮断効果が得られず、耐食性を改善す
る効果がない。また、膜厚を４μｍと厚く形成した試料
２−３では、皮膜中の残留応力が大きくなるので皮膜に
割れが生じ、皮膜の一部が剥離などして耐食性は却って
劣化した。一方、本発明の他の化学組成を有する試料３
および４（Ｍｎ、Ｓ量が試料２より多い）の腐食速度は
、試料２−２のそれより大きいが、比較例である試料１
および５に比べると略半分程度であり、耐食性が顕著に
改善されていることが分かる。したがって、本発明にな
る試料２−２、３および４は活性態域での溶解抵抗が大
きく、耐食性が顕著に改善されていると云える。
ＳＯ４ ）中での腐食速度を示す。皮膜の厚さが２μｍ
の試料２−２は、他の何れの試料よりも腐食速度が小さ
いので、表面に形成された皮膜が充分な環境遮断効果を
有し、耐食性が充分に改善されたことが分かる。しかし
、膜厚が０．５ μｍの試料２−１では皮膜が薄過ぎる
ため、充分な環境遮断効果が得られず、耐食性を改善す
る効果がない。また、膜厚を４μｍと厚く形成した試料
２−３では、皮膜中の残留応力が大きくなるので皮膜に
割れが生じ、皮膜の一部が剥離などして耐食性は却って
劣化した。一方、本発明の他の化学組成を有する試料３
および４（Ｍｎ、Ｓ量が試料２より多い）の腐食速度は
、試料２−２のそれより大きいが、比較例である試料１
および５に比べると略半分程度であり、耐食性が顕著に
改善されていることが分かる。したがって、本発明にな
る試料２−２、３および４は活性態域での溶解抵抗が大
きく、耐食性が顕著に改善されていると云える。
【００２０】図２は試料１、２−２および３の希硫酸水
溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中でのアノード分極
曲線を示す説明図である。比較例の試料１には電流密度
のピークがあり、活性態溶解域のあることは明らかであ
る。一方、本発明の試料２−２および３には活性態溶解
域は全く見られない。また、不動態保持電流密度に関し
ても、試料２−２および３の方が試料１より小さいので
、試料２−２および３の不動体は試料１のそれより安定
であることが分かる。したがって、この比較試験からも
本発明の試料２−２および３は比較例の試料１より耐食
性に優れていると判断出来る。
溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中でのアノード分極
曲線を示す説明図である。比較例の試料１には電流密度
のピークがあり、活性態溶解域のあることは明らかであ
る。一方、本発明の試料２−２および３には活性態溶解
域は全く見られない。また、不動態保持電流密度に関し
ても、試料２−２および３の方が試料１より小さいので
、試料２−２および３の不動体は試料１のそれより安定
であることが分かる。したがって、この比較試験からも
本発明の試料２−２および３は比較例の試料１より耐食
性に優れていると判断出来る。
【００２１】図３は試料１、２−２および３の〔希硫酸
＋食塩〕水溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４＋１％ＮａＣ
ｌ）中での自然電位の経時変化を示したものである。比
較例である試料１の電位は、浸漬後間もなく活性態域に
まで落ち込んでしまったが、本発明の試料２−２および
３においては活性態域への電位の落ち込みは全く確認さ
れなかったので、本発明の試料２−２および３の耐食性
はこの比較試験においても比較例の試料１より優れてい
ると云える。
＋食塩〕水溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４＋１％ＮａＣ
ｌ）中での自然電位の経時変化を示したものである。比
較例である試料１の電位は、浸漬後間もなく活性態域に
まで落ち込んでしまったが、本発明の試料２−２および
３においては活性態域への電位の落ち込みは全く確認さ
れなかったので、本発明の試料２−２および３の耐食性
はこの比較試験においても比較例の試料１より優れてい
ると云える。
【００２２】以上の比較試験の結果から、本発明の試料
２−２、３および４が従来のステンレス鋼、およびＭｎ
／Ｓ比が１００ を超えている比較例より耐全面腐食性
において顕著に改善されていることは明らかである。
２−２、３および４が従来のステンレス鋼、およびＭｎ
／Ｓ比が１００ を超えている比較例より耐全面腐食性
において顕著に改善されていることは明らかである。
【００２３】−耐孔食性の改善−
図４は試料１、２−２および３の食塩水（３０℃、３％
ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である。比較例
の試料１では電流密度のピークが見られることから活性
態溶解域が出来ていたことが分かる。また、比較的低い
電位域（０．４５Ｖ付近）から電流密度が急増しており
、孔食が早くから始まっていたことが分かる。一方、本
発明の試料２−２および３では活性態溶解域は全く見ら
れず、電流密度が急増する電位も試料１よりは遥かに高
い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、耐食
性が向上していることが分かる。
ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である。比較例
の試料１では電流密度のピークが見られることから活性
態溶解域が出来ていたことが分かる。また、比較的低い
電位域（０．４５Ｖ付近）から電流密度が急増しており
、孔食が早くから始まっていたことが分かる。一方、本
発明の試料２−２および３では活性態溶解域は全く見ら
れず、電流密度が急増する電位も試料１よりは遥かに高
い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、耐食
性が向上していることが分かる。
【００２４】図５は試料２の皮膜の厚さを変えた時の食
塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極
曲線である。皮膜の厚さが０．５ μｍと薄い比較例の
試料２−１、４μｍと厚い比較例の試料２−３の両方に
電流密度のピークが観察され、これから試料２−１、２
−３共に活性態溶解域が出来ていたことは明らかである
。また、これら比較例の試料では比較的低い電位域（０
．４ Ｖ付近）から電流密度が急増しており、孔食が早
くから始まっていたことも分かる。一方、膜厚が２μｍ
である本発明の試料２−２は活性態溶解域が全く見られ
ず、電流密度の急増も試料１より遥かに高い電位まで抑
制されており、環境遮断効果に優れ、耐食性が顕著に改
善されていることが分かる。
塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極
曲線である。皮膜の厚さが０．５ μｍと薄い比較例の
試料２−１、４μｍと厚い比較例の試料２−３の両方に
電流密度のピークが観察され、これから試料２−１、２
−３共に活性態溶解域が出来ていたことは明らかである
。また、これら比較例の試料では比較的低い電位域（０
．４ Ｖ付近）から電流密度が急増しており、孔食が早
くから始まっていたことも分かる。一方、膜厚が２μｍ
である本発明の試料２−２は活性態溶解域が全く見られ
ず、電流密度の急増も試料１より遥かに高い電位まで抑
制されており、環境遮断効果に優れ、耐食性が顕著に改
善されていることが分かる。
【００２５】これは、図１に示した希硫酸水溶液（７０
℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中での腐食速度の比較試験の時
と同様、皮膜が０．５ μｍでは薄過ぎて充分な環境遮
断効果が得られず、耐食性を改善する効果がないし、皮
膜が４μｍと厚い場合には、皮膜中の残留応力が大きい
ために皮膜に割れが生じて剥離し易くなり、耐食性は却
って劣化したものである。
℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中での腐食速度の比較試験の時
と同様、皮膜が０．５ μｍでは薄過ぎて充分な環境遮
断効果が得られず、耐食性を改善する効果がないし、皮
膜が４μｍと厚い場合には、皮膜中の残留応力が大きい
ために皮膜に割れが生じて剥離し易くなり、耐食性は却
って劣化したものである。
【００２６】したがって、本比較試験においても皮膜が
２μｍの試料２−２だけが環境遮断効果に優れており、
膜厚が０．５ μｍと４μｍの試料では環境遮断効果が
不足し、耐食性を向上させる効果がないことが確認され
た。
２μｍの試料２−２だけが環境遮断効果に優れており、
膜厚が０．５ μｍと４μｍの試料では環境遮断効果が
不足し、耐食性を向上させる効果がないことが確認され
た。
【００２７】図６は試料１、４および５の食塩水（３０
℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である
。本発明の試料４では若干の活性態溶解ピークが見られ
るものの、電流密度の急増は高い電位（０．７６Ｖ付近
）まで抑制され、優れた環境遮断効果を示し、耐食性が
顕著に改善されていることが分かる。一方、Ｍｎ／Ｓが
１００ を超えている比較例の試料５では、活性態溶解
ピークが本発明の試料４は勿論のこと比較例の試料１の
それよりも高く、また電流密度の急増も同様に試料１よ
り低い電位から起こっており、孔食が早い段階から急激
に起きていたことが分かる。
℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である
。本発明の試料４では若干の活性態溶解ピークが見られ
るものの、電流密度の急増は高い電位（０．７６Ｖ付近
）まで抑制され、優れた環境遮断効果を示し、耐食性が
顕著に改善されていることが分かる。一方、Ｍｎ／Ｓが
１００ を超えている比較例の試料５では、活性態溶解
ピークが本発明の試料４は勿論のこと比較例の試料１の
それよりも高く、また電流密度の急増も同様に試料１よ
り低い電位から起こっており、孔食が早い段階から急激
に起きていたことが分かる。
【００２８】以上の比較試験のデータから、本発明の試
料２−２、３および４の耐孔食性は従来のステンレス鋼
およびＭｎ／Ｓが１００ を超えている比較例の試料よ
り顕著に改善されていることが分かる。
料２−２、３および４の耐孔食性は従来のステンレス鋼
およびＭｎ／Ｓが１００ を超えている比較例の試料よ
り顕著に改善されていることが分かる。
【００２９】（実施例２）本実施例の素地金属として用
いたステンレス鋼の化学組成を表４に示す。試料１は比
較材として用いた市販のＳＵＳ３０４鋼であり、実施例
１で用いたものと同一であり、試料６および７が請求項
２に係わる発明の素地金属用調整鋼である。
いたステンレス鋼の化学組成を表４に示す。試料１は比
較材として用いた市販のＳＵＳ３０４鋼であり、実施例
１で用いたものと同一であり、試料６および７が請求項
２に係わる発明の素地金属用調整鋼である。
【００３０】
【表４】
【００３１】上記の試料に実施例１と同様の前処理およ
びイオンプレーティング処理を施して、表５に示した膜
厚の３層（Ｔｉ、ＴｉＣ およびＴｉＮ ）皮膜を形成
した。本発明組成の試料６については０．５ 、２、４
μｍの３通りの厚さに形成し、試料７については２μｍ
の厚さに形成した。なお、比較例の試料１は実施例１の
時に作製した試料と同じものであり、試料７はＴｉＣ
を形成せず、ＴｉＮ をＴｉの上に直接形成したもので
ある。
びイオンプレーティング処理を施して、表５に示した膜
厚の３層（Ｔｉ、ＴｉＣ およびＴｉＮ ）皮膜を形成
した。本発明組成の試料６については０．５ 、２、４
μｍの３通りの厚さに形成し、試料７については２μｍ
の厚さに形成した。なお、比較例の試料１は実施例１の
時に作製した試料と同じものであり、試料７はＴｉＣ
を形成せず、ＴｉＮ をＴｉの上に直接形成したもので
ある。
【００３２】
【表５】
【００３３】−耐全面腐食性−
図７は試料１、６および７の希硫酸水溶液（７０℃、５
％Ｈ２ＳＯ４ ）中での腐食速度を示す図である。膜厚
が２μｍの試料６−２は、腐食速度が最も小さく、表面
に形成された皮膜が充分な環境遮断効果を有し、耐食性
が充分に改善されたことが分かる。しかし、膜厚が０．
５ μｍの試料６−１では膜厚が薄過ぎるため、充分な
環境遮断効果が得られず、耐食性を改善する効果がない
。また、膜厚が４μｍと厚い試料６−３も、腐食速度が
大きく耐食性に劣ることが確認された。これは、皮膜中
の残留応力が大きいために皮膜に割れが生じ、皮膜が部
分的に剥離して耐食性が劣化したものである。一方、本
発明の他の化学組成を有する試料７は、比較例の試料１
より大幅に腐食速度が小さく、本発明の前記試料６−２
に近い腐食速度であり、耐食性が顕著に改善されている
ことが分かる。したがって、本発明になる試料６−２お
よび７は、活性態域での溶解抵抗が大きく、比較例の試
料１に比べ耐食性が顕著に改善されている。
％Ｈ２ＳＯ４ ）中での腐食速度を示す図である。膜厚
が２μｍの試料６−２は、腐食速度が最も小さく、表面
に形成された皮膜が充分な環境遮断効果を有し、耐食性
が充分に改善されたことが分かる。しかし、膜厚が０．
５ μｍの試料６−１では膜厚が薄過ぎるため、充分な
環境遮断効果が得られず、耐食性を改善する効果がない
。また、膜厚が４μｍと厚い試料６−３も、腐食速度が
大きく耐食性に劣ることが確認された。これは、皮膜中
の残留応力が大きいために皮膜に割れが生じ、皮膜が部
分的に剥離して耐食性が劣化したものである。一方、本
発明の他の化学組成を有する試料７は、比較例の試料１
より大幅に腐食速度が小さく、本発明の前記試料６−２
に近い腐食速度であり、耐食性が顕著に改善されている
ことが分かる。したがって、本発明になる試料６−２お
よび７は、活性態域での溶解抵抗が大きく、比較例の試
料１に比べ耐食性が顕著に改善されている。
【００３４】図８は試料１、６−２および７の希硫酸水
溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中でのアノード分極
曲線である。比較例の試料１では図２の時と同じように
明瞭な活性態溶解域が見られるが、本発明の試料６−２
および７には活性態溶解域は全く見られない。また、不
動態保持電流密度に関しても、試料６−２および７の方
が試料１より小さいことから、試料６−２および７の不
動態は試料１のそれより安定であることが確認され、こ
のことからも試料６−２および７は耐食性に優れている
と判断出来る。
溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４ ）中でのアノード分極
曲線である。比較例の試料１では図２の時と同じように
明瞭な活性態溶解域が見られるが、本発明の試料６−２
および７には活性態溶解域は全く見られない。また、不
動態保持電流密度に関しても、試料６−２および７の方
が試料１より小さいことから、試料６−２および７の不
動態は試料１のそれより安定であることが確認され、こ
のことからも試料６−２および７は耐食性に優れている
と判断出来る。
【００３５】図９は試料１、６−２および７の〔希硫酸
＋食塩〕水溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４＋１％ＮａＣ
ｌ）中での自然電位の経時変化を示したものである。比
較例である試料１の電位は、図３の時と同様に浸漬後間
もなく活性態域にまで落ち込んでしまったが、本発明の
試料６−２および７においては不動態域に保持されたま
まその後１００ 時間経過しても電位の活性態域への落
ち込みは全く認められなかった。
＋食塩〕水溶液（３０℃、５％Ｈ２ＳＯ４＋１％ＮａＣ
ｌ）中での自然電位の経時変化を示したものである。比
較例である試料１の電位は、図３の時と同様に浸漬後間
もなく活性態域にまで落ち込んでしまったが、本発明の
試料６−２および７においては不動態域に保持されたま
まその後１００ 時間経過しても電位の活性態域への落
ち込みは全く認められなかった。
【００３６】以上の試験結果から、本発明の試料６−２
および７は耐全面腐食性に対して優れた特性を有すると
判定出来る。
および７は耐全面腐食性に対して優れた特性を有すると
判定出来る。
【００３７】−耐孔食性の改善−
図１０は試料１、６−２および７の食塩水（３０℃、３
％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である。この
場合の試料１も、電流密度のピークが見られることから
活性態溶解域が出来ていたことは明らかであり、また比
較的低い電位域（０．４５Ｖ付近）から電流密度が急増
しており、孔食が早くから始まっていたことが分かる。 一方、本発明の試料６−２および７では活性態溶解域は
全く見られず、電流密度の急増も試料１よりは遥かに高
い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、耐食
性が向上していることが分かる。
％ＮａＣｌ）中におけるアノード分極曲線である。この
場合の試料１も、電流密度のピークが見られることから
活性態溶解域が出来ていたことは明らかであり、また比
較的低い電位域（０．４５Ｖ付近）から電流密度が急増
しており、孔食が早くから始まっていたことが分かる。 一方、本発明の試料６−２および７では活性態溶解域は
全く見られず、電流密度の急増も試料１よりは遥かに高
い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、耐食
性が向上していることが分かる。
【００３８】図１１に試料６−１、６−２および６−３
の食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード
分極曲線を示す。試料６−１および６−３では電流密度
のピークが見られることから活性態溶解域が出来ていた
ことが分かる。また、比較的低い電位域（０．４５Ｖ付
近）から電流密度が急増しており、孔食が早くから始ま
っていたことも分かる。一方、試料６−２では活性態溶
解域は全く見られず、電流密度の急増も試料１より遥か
に高い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、
耐食性が顕著に改善されていることが分かる。
の食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中におけるアノード
分極曲線を示す。試料６−１および６−３では電流密度
のピークが見られることから活性態溶解域が出来ていた
ことが分かる。また、比較的低い電位域（０．４５Ｖ付
近）から電流密度が急増しており、孔食が早くから始ま
っていたことも分かる。一方、試料６−２では活性態溶
解域は全く見られず、電流密度の急増も試料１より遥か
に高い電位まで抑制されており、環境遮断効果に優れ、
耐食性が顕著に改善されていることが分かる。
【００３９】これは、図７に示した腐食速度の比較試験
の時と同様、膜厚が０．５ μｍでは薄過ぎて充分な環
境遮断効果が得られず、耐食性を改善する効果がないし
、膜厚が４μｍと厚い場合には、皮膜中の残留応力が大
きいために皮膜に割れが生じて剥離し易くなり、耐食性
は却って劣化したものである。
の時と同様、膜厚が０．５ μｍでは薄過ぎて充分な環
境遮断効果が得られず、耐食性を改善する効果がないし
、膜厚が４μｍと厚い場合には、皮膜中の残留応力が大
きいために皮膜に割れが生じて剥離し易くなり、耐食性
は却って劣化したものである。
【００４０】したがって、本発明の化学組成を有する試
料６においても、皮膜が２μｍの試料６−２だけが環境
遮断効果に優れており、膜厚が０．５μｍ と４μｍの
比較例の試料では環境遮断効果が不足し、耐食性を向上
させる効果がないことが確認された。
料６においても、皮膜が２μｍの試料６−２だけが環境
遮断効果に優れており、膜厚が０．５μｍ と４μｍの
比較例の試料では環境遮断効果が不足し、耐食性を向上
させる効果がないことが確認された。
【００４１】以上の比較試験のデータから、本発明の試
料６−２および７の耐孔食性は従来のステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ３０４）の比較例より大幅に改善されていることが
分かる。
料６−２および７の耐孔食性は従来のステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ３０４）の比較例より大幅に改善されていることが
分かる。
【００４２】
【効果】以上の説明から分かるように、本発明になるＴ
ｉ下地処理ＴｉＮ被覆ステンレス鋼は優れた環境遮断効
果を有しており、湿式環境下における耐食性が大幅に改
善されているため、湿式環境下で使用されることの多い
食品用機器などの素材としても好ましく利用出来るもの
である。
ｉ下地処理ＴｉＮ被覆ステンレス鋼は優れた環境遮断効
果を有しており、湿式環境下における耐食性が大幅に改
善されているため、湿式環境下で使用されることの多い
食品用機器などの素材としても好ましく利用出来るもの
である。
【図１】希硫酸水溶液（７０℃、５％ Ｈ２ＳＯ４）中
における試料１、２、３、４および５の腐食速度を示す
図である。
における試料１、２、３、４および５の腐食速度を示す
図である。
【図２】希硫酸水溶液（３０℃、５％ Ｈ２ＳＯ４）中
における試料１、２−２および３のアノード分極特性を
示す図である。
における試料１、２−２および３のアノード分極特性を
示す図である。
【図３】希硫酸＋食塩水溶液（３０℃、５％ Ｈ２ＳＯ
４＋１％ＮａＣｌ）中における試料１、２−２および３
の自然電位の経時変化を示す図である。
４＋１％ＮａＣｌ）中における試料１、２−２および３
の自然電位の経時変化を示す図である。
【図４】食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中における試
料１、２−２および３のアノード分極特性を示す図であ
る。
料１、２−２および３のアノード分極特性を示す図であ
る。
【図５】食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中における試
料２−１、２−２および２−３のアノード分極特性を示
す図である。
料２−１、２−２および２−３のアノード分極特性を示
す図である。
【図６】食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中における試
料１、４および５のアノード分極特性を示す図である。
料１、４および５のアノード分極特性を示す図である。
【図７】希硫酸水溶液（７０℃、５％ Ｈ２ＳＯ４）中
における試料１、６および７の腐食速度を示す図である
。
における試料１、６および７の腐食速度を示す図である
。
【図８】希硫酸水溶液（３０℃、５％ Ｈ２ＳＯ４）中
における試料１、６−２および７のアノード分極特性を
示す図である。
における試料１、６−２および７のアノード分極特性を
示す図である。
【図９】希硫酸＋食塩水溶液（３０℃、５％ Ｈ２ＳＯ
４＋１％ＮａＣｌ）中における試料１、６−２および７
の自然電位の経時変化を示す図である。
４＋１％ＮａＣｌ）中における試料１、６−２および７
の自然電位の経時変化を示す図である。
【図１０】食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中における
試料１、６−２および７のアノード分極特性を示す図で
ある。
試料１、６−２および７のアノード分極特性を示す図で
ある。
【図１１】食塩水（３０℃、３％ＮａＣｌ）中における
試料６−１、６−２および６−３のアノード分極特性を
示す図である。
試料６−１、６−２および６−３のアノード分極特性を
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．
０ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．０４
ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１ｗｔ％以下、Ｎｉ：８．０〜
１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０ 〜２０．０ｗｔ％、
Ｍｏ：０．４０〜０．８０ｗｔ％および残部がＦｅであ
るステンレス鋼、またはＣ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ
：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ以下、Ｐ：０．
０４ｗｔ％以下、Ｓ：０．００５ 〜０．０１０ｗｔ
％、Ｎｉ：８．０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ％
および残部がＦｅであり、Ｍｎ／Ｓが１００ 以下であ
るステンレス鋼表面にイオンプレーティング法により、
Ｔｉを下地処理として被覆し、この上にＴｉＮ を直接
またはＴｉＣ を介して全皮膜厚さが１〜３μｍとなる
ように被覆することを特徴とするステンレス鋼の耐食性
改善方法。 - 【請求項２】 Ｃ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．
０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．７ｗｔ％以下、Ｐ：０．０４
ｗｔ％以下、Ｓ：０．００５ｗｔ ％以下、Ｎｉ：８．
０〜１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０ 〜２０．０ｗｔ
％、Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ％、Ｃｕ：０．３
０ 〜０．５０ｗｔ％および残部がＦｅであるステンレ
ス鋼、またはＣ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ：０．７ｗｔ％以下、Ｐ：０．０４ｗｔ
％以下、Ｓ：０．００５ｗｔ ％以下、Ｎｉ：８．０〜
１２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１７．０ 〜２０．０ｗｔ％、
Ｍｏ：０．４０ 〜０．８０ｗｔ％、Ｃｕ：０．１０
〜０．３０ｗｔ％、Ｂｉ：０．０３ 〜０．１２ｗｔ％
および残部がＦｅであるステンレス鋼表面にイオンプレ
ーティング法により、Ｔｉを下地処理として被覆し、こ
の上にＴｉＮ を直接またはＴｉＣ を介して全皮膜厚
さが１〜３μｍとなるように被覆することを特徴とする
ステンレス鋼の耐食性改善方法。
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