表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法
【課題】塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境において、二相ステンレス鋼の耐食性を高め、腐食損傷を未然に防止又は回避若しくは遅延することが可能な、表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法を提供する。
【解決手段】二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相１を凸部４とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部３深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部３に亜鉛末を含む塗膜８が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼である。更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜８で被覆されている。二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することにより、製造することができる。
【解決手段】二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相１を凸部４とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部３深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部３に亜鉛末を含む塗膜８が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼である。更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜８で被覆されている。二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することにより、製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海水、塩水など、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性の水溶液環境で使用される、耐食性に優れた表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境、例えば、海水、塩水、河川水などの自然水に接するゲート、堰、配管類や、醤油、味噌などの食品製造設備に使用される機器には耐食性が要求される。従来から、腐食環境の塩濃度や温度、ｐＨなどの条件に合わせて、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金およびＴｉなどが使い分けられている。
【０００３】
通常、機器類は、例えば、配管の締結部のすきま部や溶接欠陥あるいは付着物など、少なからず潜在的なすきま構造を有しており、機器類にステンレス鋼を使用した場合は、すきま構造が塩化物によって腐食損傷を受けることが懸念される。そのため、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性、特に、ｐＨ５．０〜９．０の水溶液環境で使用される機器類には、一般的に、ＮｉやＭｏを多量に含んだオーステナイト系ステンレス鋼、高Ｃｒ含有、更には高Ｍｏ含有のフェライト系ステンレス鋼が適用されている。
【０００４】
しかし、近年、Ｎｉ資源、Ｍｏ資源の枯渇化、鋼材価格の高騰を背景に、省資源化への要求が高まっている。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、Ｎｉの含有量が少なく、金属組織がフェライト相とオーステナイト相とからなる二相ステンレス鋼の適用が検討されつつある。しかし、機器類が使用される環境によっては、耐食性が不十分な場合もある。
【０００５】
通常、厳しい腐食環境では、ステンレス鋼は裸材で使用されるか、電気防食が施されている。しかし、ステンレス鋼の表面にジンクリッチプライマーなどを塗布し、犠牲防食を施すことは少なく、これまでに、通常よりも亜鉛量を減少させて、剥離を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−５４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境において、二相ステンレス鋼の耐食性を高め、腐食損傷を未然に防止又は回避若しくは遅延することが可能な、表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境として、代表的な人工海水を用いて、亜鉛末を含む塗膜を形成するためにジンクリッチプライマーを塗布した二相ステンレス鋼の腐食試験を行った。その結果、通常の二相ステンレス鋼の表面に、そのまま、ジンクリッチプライマーを塗布した場合に比べて、予め表面に凹部を形成させてジンクリッチプライマーを塗布すると、犠牲防食の効果が持続する期間が長くなることがわかった。
【０００９】
これは、凹部の内部に存在する亜鉛末を含む塗膜が、人工海水に曝された際に剥離し難くなったためであると考えられる。本発明者は、更に検討を進め、二相ステンレス鋼の表面に加工歪みを付与せずに凹部を形成すると耐食性が向上することを見出した。そして、本発明者は、化学的な方法でフェライト相を優先溶解させて、表面から突出するオーステナイト相を残し、その間に凹部を形成させることに成功した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、その要旨は以下の通りである。
（１）二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相を凸部とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部に亜鉛末を含む塗膜が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼。
（２）更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜で被覆されていることを特徴とする上記（１）に記載の表面処理二相ステンレス鋼。
（３）二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境で使用される二相ステンレス鋼の耐食性維持を高め、腐食損傷を未然に防止あるいは回避若しくは遅延することができる。そして、本発明によれば、多量のＮｉ、更にはＭｏを含むオーステナイト系ステンレス鋼や、多量のＣｒ、更にはＭｏを含むフェライト系ステンレス鋼に比べて、安価な二相ステンレス鋼の適用が可能になり、機器類の製造コストを削減することができる。また、二相ステンレス鋼を裸材で使用する場合に比べて、腐食損傷の発生を大幅に遅らせることができ、かつ、一定の耐食性を持続し、定期的に補修を施すことで腐食損傷を回避できることから、メンテナンスの費用を従来よりも削減することができる。このように、本発明は、産業上の貢献が極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の表面処理二相ステンレス鋼の表面の形態を説明する図であり、（ａ）は表面が亜鉛末を含む塗料で被覆された例であり、（ｂ）は表面にオーステナイト相凸部を露出させた例である。
【図２】フェライトが優先溶解された二相ステンレス鋼の表面の形態を説明する図であり、（ａ）は圧延面を優先溶解させた例、（ｂ）は圧延方向に垂直な面を優先溶解させた例である。
【図３】光学深さの測定方法を説明する図である。
【図４】試験片の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
二相ステンレス鋼の表面に亜鉛末を含む塗料、例えば、ジンクリッチプライマーなどの犠牲防食塗料を塗布する場合、剥離を防ぐために、表面に凹凸を形成することが好ましい。しかし、一般に、ブラスト処理では表層に加工歪が導入され、また、ブラスト材が残留することがあり、耐食性や加工性などの劣化が懸念される。そこで、本発明者は、二相ステンレス鋼の耐食性や加工性などを損なわないように、化学的な処理によって表面に凹凸を形成する方法を検討した。
【００１３】
二相ステンレス鋼の金属組織は、ＣｒやＭｏなどのフェライト安定化元素が濃化したフェライト相（以下、α相と表記することがある。）と、Ｎｉなどのオーステナイト安定化元素が濃化したオーステナイト相（以下、γ相と表記することがある。）とからなる。本発明者は、種々の組成の二相ステンレス鋼から、試験片を作製して、種々の酸溶液に浸漬し、表面の状態を観察した。
【００１４】
その結果、１〜５％の塩化物イオンを含み、硫酸濃度が２０〜４０％、温度が４０〜６０℃の硫酸溶液に二相ステンレス鋼を３０〜６０分間浸漬すると、α相がγ相よりも顕著に優先溶解することがわかった。図２（ａ）に、圧延面９のα相２を優先溶解させ、γ相１からなる凸部４を形成した二相ステンレス鋼の断面の形態を模式的に示す。図の上側が圧延面９（表面５）である。
【００１５】
図２（ａ）に示したように、α相２が優先溶解した二相ステンレス鋼の表面では、残存するγ相１が突出して凸部４となり凹凸を形成している。凹部３の深さは、塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度によって制御することができる。また、凹部３の形態は、三次元的なα相組織とγ相組織の平均分布状態に依存するため、優先溶解させる面によって変化する。例えば、図２（ｂ）に示すように、圧延方向と垂直な面（Ｃ断面１０）を優先溶解させると、γ相１からなる凸部４は、幅方向に比べて深さ方向に長い形状となる。
【００１６】
次に、α相を優先溶解させた二相ステンレス鋼の表面に亜鉛末を含む塗料（含亜鉛末塗料とも称する。）を塗布したところ、図１（ａ）に示すように、内部に亜鉛末を含む塗膜（含亜鉛末塗膜８）が存在する凹部４を有する表面処理二相ステンレス鋼が得られることがわかった。なお、含亜鉛末塗料を塗布しただけでは、必ずしも全ての凹部に含亜鉛末塗膜が入らないものの、α相を優先溶解させない場合に比べて、犠牲防食の効果が失われるまでの時間を延長することができた。
【００１７】
また、含亜鉛末塗料を塗布し、乾燥させた後、研磨を施すと、図１（ｂ）に示すように、表面にγ相１が露出して表面に金属光沢が見られ、該塗料を塗布しない通常の二相ステンレス鋼に比べると、防食効果が優れていることがわかった。一方、含亜鉛末塗料を塗布した後、冷間圧延を施すと、凹部に該塗料が押し込まれ、内部に含亜鉛末塗膜が存在する凹部が増加し、長期に亘って犠牲防食の効果が持続することがわかった。
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。鋼成分における％は質量％を意味する。
【００１９】
二相ステンレス鋼は、２０〜３０％のＣｒ、１〜１０％のＮｉ、必要に応じて、１〜５％のＭｏを含有し、金属組織がフェライト相（α相）及びオーステナイト相（γ相）からなり、オーステナイト・フェライト系とも称される。本発明では、フェライト相を優先的に溶解させ、残存したオーステナイト相との間に凹凸部を形成させることが特徴であるため、二相ステンレス鋼であれば、市販されているものを始めとして、何れも使用することが可能である。例えば、ＪＩＳ規格の鋼材であるＳＵＳ３２９Ｊ１（Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦１．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：３．００〜６．００％、Ｃｒ：２３．００〜２８．００％、Ｍｏ：１．００〜３．００％）、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．００％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：４．５０〜６．５０％、Ｃｒ：２１．００〜２４．００％、Ｍｏ：２．５０〜３．５０％、Ｎ：０．０８〜０．２０％）、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦１．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：５．５０〜７．５０％、Ｃｒ：２４．００〜２６．００％、Ｍｏ：２．５０〜３．５０％、Ｎ：０．０８〜０．３０％）は、何れも好適に使用することができる。
【００２０】
同様にＡＳＴＭ規格のＵＮＳ Ｓ３１８０３（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．００％、Ｐ≦０．０３０％、Ｓ≦０．０２０％、Ｎｉ：４．５〜６．５％、Ｃｒ：２１．０〜２３．０％、Ｍｏ：２．５〜３．５％、Ｎ：０．０８〜０．２０％）、ＵＮＳ Ｓ３２３０４（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：３．０〜５．５％、Ｃｒ：２１．５〜２４．５％、Ｍｏ：０．０５〜０．６０％、Ｎ：０．０５〜０．２０％、Ｃｕ：０．０５〜０６０％）、ＵＮＳ Ｓ３２７５０（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦０．８０％、Ｍｎ≦１．２０％、Ｐ≦０．０３５％、Ｓ≦０．０２０％、Ｎｉ：６．０〜８．０％、Ｃｒ：２４．０〜２６．０％、Ｍｏ：３．０〜５．０％、Ｎ：０．２４〜０．３２％、Ｃｕ≦０．５０％）、ＵＮＳ Ｓ３２３０１（Ｃ≦０．０４０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ：４．００〜６．００％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：１．３５〜１．７０％、Ｃｒ：２１．０〜２２．０％、Ｍｏ：０．１０〜０．８０％、Ｎ：０．２０〜０．２５％、Ｃｕ：０．１０〜０８０％）、その他の二相ステンレス鋼も好適に使用することができる。
【００２１】
また、耐食性、密着性のために十分な凹部面積を確保する目的から、フェライト相とオーステナイト相の割合をそれぞれ３０〜７０体積％に調整することが望ましい。
【００２２】
二相ステンレス鋼は、金属組織がα相２及びγ相１からなり、本発明の表面処理二相ステンレス鋼では、図１、２に示したように、凸部４をγ相１とする凹凸が形成され、γ相１の間に凹部３が形成されている。凹部３は、二相ステンレス鋼のフェライト相２を優先溶解させて、形成することができる。また、凹部３の深さは、フェライト相２を優先溶解させる条件、即ち、塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度、浸漬時間によって調整することが可能である。
【００２３】
図１に示すような、二相ステンレス鋼の表面の凹部３の内部に入り込んだ含亜鉛末塗膜８は、流出し難いため、凹凸がない場合に比べて長期間、犠牲防食の効果を発現させることができる。耐食性を向上させるには、オーステナイト相の表面にも含亜鉛末塗膜を形成させ、二相ステンレス鋼の表面全体を該塗膜で被覆することが好ましい（図１（ａ））。また、二相ステンレス鋼の表面の全面を含亜鉛末塗膜で被覆する際には、凹部の内部に含亜鉛末塗膜が入り込んで、密着性が向上し、耐食性が向上する。
【００２４】
一方、二相ステンレス鋼の表面に凸部４として突出したγ相１を露出させる場合（図１（ｂ））、凹部３内に存在する含亜鉛塗膜８によって、犠牲防食効果を得ることができる。例えば、含亜鉛末塗料を塗布した後、研磨すると、二相ステンレス鋼の表面に突出したγ相が露出し、金属光沢を有する表面を得ることができる。
【００２５】
亜鉛末を含む塗料は、ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント、機能性プライマー等、犠牲防食の効果が得られるように十分な量、具体的には５０％以上、好ましくは７０％以上の亜鉛粉末を配合した塗料である。本発明では、防錆顔料として亜鉛末を５０％以上、好ましくは７０％以上を含み、塗膜形成要素として、アルキルシリケート系展色材を用いた無機系の含亜鉛末塗料、エポキシ樹脂系展色剤を用いた有機系の含亜鉛末塗料を用いることができる。例えば、ＪＩＳ Ｋ ５５５２に準拠した市販のジンクリッチプライマー、ＪＩＳ Ｋ ５５５３に準拠した市販のジンクリッチペイントの他、亜鉛末を５０％以上含む機能性プライマーなどを使用することが可能である。
【００２６】
なお、二相ステンレス鋼の表面に形成された全ての凹部の内部に亜鉛末を含む塗膜が存在している必要はない。しかし、密着性や犠牲防食の効果を高めるには、含亜鉛末塗膜が内部に存在する凹部を増加させることが好ましい。そのため、二相ステンレス鋼の凹部を深くすること、含亜鉛末塗料に含まれる亜鉛粒子の平均粒径が小さいことが好ましい。
【００２７】
凹部の深さは、内部に含亜鉛末塗膜を入り込ませるため、１０μｍ以上であることが好ましく、更に好ましくは、１５μｍ以上である。凹部は深いほど好ましいが、凹部の深さの上限はフェライト相の深さ方向の長さによって決まる。これは、上記の溶液に浸漬してフェライト相を優先溶解させて、フェライト相が完全に溶解してオーステナイト相に到達すると、優先溶解が進展しなくなるためである。
【００２８】
図２（ａ）に示すように圧延面９を優先溶解させる場合、フェライト相の板厚方向の長さ、即ちフェライト相の厚みが深さ方向の長さの上限となる。市販の二相ステンレス鋼を使用する場合、フェライト相の厚みは３０μｍ程度である。また、フェライト相の優先溶解が進みすぎると、オーステナイト相の周囲が溶解して表面から脱落することがあるため、凹部の深さの上限は３０μｍ以下が好ましい。
【００２９】
凹部の深さは、光学顕微鏡を用いて焦点深度法により測定する。図３に示すように、凹部３の深さＤは、鋼表面において、何ら腐食の痕跡が観られない面（表面５）を基準にして測定する。即ち、光学顕微鏡で、α相が優先的に溶解した部位の底６の部分に焦点を合わせ、焦点深度の平均値から求めた光学深さを、凹部深さＤとする。
【００３０】
本発明者は、種々の二相ステンレス鋼のα相とγ相の相間隔を板厚方向（Ｚ方向）、圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）について調査した。その結果、いずれの二相ステンレス鋼もγ相の間隔が凹部の深さと同等であり、１０〜３０μｍであるという知見を得た。含亜鉛末塗料を塗布する場合、亜鉛粒子の平均粒径がγ相の間隔と同等以下であると、凹部の内部に入り込み易くなる。したがって、含亜鉛末塗料中に含まれる亜鉛粒子の平均粒径は、３０μｍ以下が好ましい。
【００３１】
なお、含亜鉛末塗料に含まれる亜鉛粒子の平均粒径が大きい場合は、凹部の内部に含亜鉛末塗膜を入り込ませるために、含亜鉛末塗料を塗布した後、冷間加工を施してもよい。ただし、表面に過剰な加工歪みが導入されないように、冷間圧延を施すことが好ましい。含亜鉛末塗膜が存在するγ相間の凹部を増加させるには、冷間圧延の圧下率を０．５％以上にすることが好ましい。一方、加工性などを確保するためには、冷間圧延の圧下率を５％以下にすることが好ましい。
【００３２】
次に、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させる方法について説明する。本発明者は塩化物イオンを含む硫酸に種々の二相ステンレス鋼を浸漬し、腐食形態を検討し、以下の条件を決定した。溶液含有量の％は質量％を意味する。
【００３３】
硫酸濃度が２０％未満であると、腐食速度が非常に緩慢になり、実質的に表面に凹凸が発生しない。一方、硫酸濃度が４０％を超えると、腐食の進展が速くなり、二相ステンレス鋼の表面が著しく荒れる。また、溶液の温度が４０℃未満であると、硫酸濃度が低すぎる場合と同様、腐食速度が遅くなる。一方、溶液の温度が６０℃を超えると、硫酸濃度が高すぎる場合と同様、二相ステンレス鋼の表面が著しく荒れる。
【００３４】
また、硫酸濃度が２０〜４０％であっても、塩化物イオンを含まない場合や、硫酸に含まれる塩化物イオンが１％未満であると、α相の優先溶解が生じない。一方、硫酸に含まれる塩化物イオンが５％を超えると、α相の優先溶解が局部的に進展し過ぎて、γ相の脱落が発生する。したがって、二相ステンレス鋼のフェライト相の優先溶解に使用する溶液は、塩化物イオンを１〜５％、硫酸濃度を２０〜４０％、温度を４０〜６０℃とする。塩化物イオン濃度を調整するために使用する塩化物の種類は、特に限定されるものではなく、例えばＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＣｌ，ＣａＣｌ2，ＭｇＣｌ2，ＳｒＣｌ2などを用いることができる。
【００３５】
フェライト相の優先溶解によって二相ステンレス鋼の表面に形成される凹部の深さは、上記の溶液中に二相ステンレス鋼を浸漬する時間を長くすることによって増大する。浸漬時間を３０分以上にすると、十分な凹凸を有する表面を確保することができ、凹部の深さを１０μｍ以上にすることができる。一方、浸漬時間が長くなると、γ相の脱落が生じる。均質な凹凸表面を維持するには、浸漬時間を６０分以下にすることが好ましい。
【００３６】
上記の溶液に浸漬した後、フェライト相の優先溶解を停止し、汚れを除去するために、水洗する。含亜鉛末塗料を塗布する際に、二相ステンレス鋼の表面が水に濡れていると、含亜鉛末塗膜の密着性が低下することがあるため、水洗後は、乾燥させる。含亜鉛末塗料は、刷毛塗り等で塗布してもよく、スプレー等で散布してもよい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例によって、更に説明する。以下に示す実施例は、本発明の実施可能性、適用性及び効果を明確にするものであり、本発明の適用範囲は、以下の条件例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、本発明は種々適用可能である。
【００３８】
表１に示す市販の二相ステンレス鋼の鋼板から、図４に示すように、幅Ｗ、長さＬ、厚みｔが、２５Ｗ×２５Ｌ×４ｔｍｍの試験片７を採取した。試験片７の全面を湿式エメリー研磨紙にて４００番まで研磨し、脱脂洗浄後、乾燥させて、種々の塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度の溶液に浸漬した。塩化物としてＮａＣｌを用いた。その後、図３に示したように、鋼表面の腐食の痕跡が観られない面（表面５）を基準にして、α相が優先的に溶解した部位の底６との焦点深度を光学顕微鏡によって測定し、２０箇所の測定値の平均値を凹部深さとして求めた。ただし、γ相の脱落が認められた試験片、表面が著しく荒れる試験片では、凹部深さを求めていない。
【００３９】
【表１】
【００４０】
更に、二相ステンレス鋼の表面にＪＩＳ Ｋ ５５５２に準拠した、８０％の亜鉛末を含むジンクリッチプライマー（日本ペイント株式会社製、ニッペジンキー１０００Ｐ：登録商標）を塗布し、一部の試験片には、１％の冷間圧延を施した。また、同様に、５５％の亜鉛末を含む機能性プライマー（日本ペイント株式会社製、ニッペセラモＳＷ：登録商標）を塗布した試験片も作成した。その後、各条件の試験片を、半分はそのまま、残りは表面を研磨してγ相を露出させ、複合サイクル試験による発銹性試験を実施した。表２の「耐食性の評価」欄に「全面被覆」と記載したものがそのままの試験片であり、「研磨」と記載したものが表面を研磨してγ相を露出させたものである。
【００４１】
複合サイクル試験の１サイクルは、始め３５℃で４時間、鋼表面に人工海水を噴霧後、６０℃、相対湿度３０％以下の雰囲気で２時間放置後、５０℃で相対湿度９５％に２時間の条件とした。裸鋼において発銹するまでのサイクル数を「基準サイクル数」とした。耐食性の評価は、全面を湿式エメリー研磨紙にて４００番まで研磨し、脱脂洗浄後、乾燥させて、そのままジンクリッチプライマー、機能性プライマーで被覆した試験片（全面被覆）、及び、γ相が露出するまで研磨した試験片（研磨）において、発銹するまでのサイクル数を評価し、それぞれ、基準サイクル数と比較として相対的に評価した。
【００４２】
即ち、基準サイクル数に対して、１．５倍未満のサイクル数は「×」、１．５倍〜２倍未満のサイクル数は「△」、２倍以上のサイクル数は「○」とした。表２に、ジンクリッチプライマーを使用した結果を「ジンクリッチ」と記載した欄に示し、機能性プライマーを使用した結果を「機能性」と記載した欄に示す。両者において同等の結果が得られた。
【００４３】
【表２】
【００４４】
本発明の表面処理二相ステンレス鋼は、通常の二相ステンレス鋼に亜鉛末を含む塗料を塗布したものに比べて、良好な耐食性を示す。一方、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させた溶液の、塩化物イオン又は硫酸濃度が低すぎる場合、温度が低すぎる場合、溶液に浸漬する時間が短すぎる場合は、十分な凹部が形成されず、耐食性の向上効果が小さい。また、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させた溶液の、硫酸濃度が高すぎる場合、温度が高すぎる場合は二相ステンレス鋼表面が著しく荒れ、また、塩化物イオン濃度が高過ぎる場合、溶液に浸漬する時間が長すぎる場合は、γ相が脱落し、耐食性の向上効果が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、従来の二相ステンレス鋼よりも優れた耐食性を有する表面処理二相ステンレス鋼であり、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性の水溶液環境で使用される機器類、例えば、貯蔵、製造タンク類、輸送パイプ、配管類、バルブ類などの材料に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１ オーステナイト相（γ相）
２ フェライト相（α相）
３ 凹部
４ 凸部
５ 表面
６ 底
７ 試験片
８ 含亜鉛末塗膜
９ 圧延面
１０ Ｃ断面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海水、塩水など、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性の水溶液環境で使用される、耐食性に優れた表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境、例えば、海水、塩水、河川水などの自然水に接するゲート、堰、配管類や、醤油、味噌などの食品製造設備に使用される機器には耐食性が要求される。従来から、腐食環境の塩濃度や温度、ｐＨなどの条件に合わせて、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金およびＴｉなどが使い分けられている。
【０００３】
通常、機器類は、例えば、配管の締結部のすきま部や溶接欠陥あるいは付着物など、少なからず潜在的なすきま構造を有しており、機器類にステンレス鋼を使用した場合は、すきま構造が塩化物によって腐食損傷を受けることが懸念される。そのため、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性、特に、ｐＨ５．０〜９．０の水溶液環境で使用される機器類には、一般的に、ＮｉやＭｏを多量に含んだオーステナイト系ステンレス鋼、高Ｃｒ含有、更には高Ｍｏ含有のフェライト系ステンレス鋼が適用されている。
【０００４】
しかし、近年、Ｎｉ資源、Ｍｏ資源の枯渇化、鋼材価格の高騰を背景に、省資源化への要求が高まっている。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて、Ｎｉの含有量が少なく、金属組織がフェライト相とオーステナイト相とからなる二相ステンレス鋼の適用が検討されつつある。しかし、機器類が使用される環境によっては、耐食性が不十分な場合もある。
【０００５】
通常、厳しい腐食環境では、ステンレス鋼は裸材で使用されるか、電気防食が施されている。しかし、ステンレス鋼の表面にジンクリッチプライマーなどを塗布し、犠牲防食を施すことは少なく、これまでに、通常よりも亜鉛量を減少させて、剥離を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−５４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境において、二相ステンレス鋼の耐食性を高め、腐食損傷を未然に防止又は回避若しくは遅延することが可能な、表面処理二相ステンレス鋼及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境として、代表的な人工海水を用いて、亜鉛末を含む塗膜を形成するためにジンクリッチプライマーを塗布した二相ステンレス鋼の腐食試験を行った。その結果、通常の二相ステンレス鋼の表面に、そのまま、ジンクリッチプライマーを塗布した場合に比べて、予め表面に凹部を形成させてジンクリッチプライマーを塗布すると、犠牲防食の効果が持続する期間が長くなることがわかった。
【０００９】
これは、凹部の内部に存在する亜鉛末を含む塗膜が、人工海水に曝された際に剥離し難くなったためであると考えられる。本発明者は、更に検討を進め、二相ステンレス鋼の表面に加工歪みを付与せずに凹部を形成すると耐食性が向上することを見出した。そして、本発明者は、化学的な方法でフェライト相を優先溶解させて、表面から突出するオーステナイト相を残し、その間に凹部を形成させることに成功した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、その要旨は以下の通りである。
（１）二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相を凸部とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部に亜鉛末を含む塗膜が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼。
（２）更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜で被覆されていることを特徴とする上記（１）に記載の表面処理二相ステンレス鋼。
（３）二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５．０〜９．０）の水溶液環境で使用される二相ステンレス鋼の耐食性維持を高め、腐食損傷を未然に防止あるいは回避若しくは遅延することができる。そして、本発明によれば、多量のＮｉ、更にはＭｏを含むオーステナイト系ステンレス鋼や、多量のＣｒ、更にはＭｏを含むフェライト系ステンレス鋼に比べて、安価な二相ステンレス鋼の適用が可能になり、機器類の製造コストを削減することができる。また、二相ステンレス鋼を裸材で使用する場合に比べて、腐食損傷の発生を大幅に遅らせることができ、かつ、一定の耐食性を持続し、定期的に補修を施すことで腐食損傷を回避できることから、メンテナンスの費用を従来よりも削減することができる。このように、本発明は、産業上の貢献が極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の表面処理二相ステンレス鋼の表面の形態を説明する図であり、（ａ）は表面が亜鉛末を含む塗料で被覆された例であり、（ｂ）は表面にオーステナイト相凸部を露出させた例である。
【図２】フェライトが優先溶解された二相ステンレス鋼の表面の形態を説明する図であり、（ａ）は圧延面を優先溶解させた例、（ｂ）は圧延方向に垂直な面を優先溶解させた例である。
【図３】光学深さの測定方法を説明する図である。
【図４】試験片の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
二相ステンレス鋼の表面に亜鉛末を含む塗料、例えば、ジンクリッチプライマーなどの犠牲防食塗料を塗布する場合、剥離を防ぐために、表面に凹凸を形成することが好ましい。しかし、一般に、ブラスト処理では表層に加工歪が導入され、また、ブラスト材が残留することがあり、耐食性や加工性などの劣化が懸念される。そこで、本発明者は、二相ステンレス鋼の耐食性や加工性などを損なわないように、化学的な処理によって表面に凹凸を形成する方法を検討した。
【００１３】
二相ステンレス鋼の金属組織は、ＣｒやＭｏなどのフェライト安定化元素が濃化したフェライト相（以下、α相と表記することがある。）と、Ｎｉなどのオーステナイト安定化元素が濃化したオーステナイト相（以下、γ相と表記することがある。）とからなる。本発明者は、種々の組成の二相ステンレス鋼から、試験片を作製して、種々の酸溶液に浸漬し、表面の状態を観察した。
【００１４】
その結果、１〜５％の塩化物イオンを含み、硫酸濃度が２０〜４０％、温度が４０〜６０℃の硫酸溶液に二相ステンレス鋼を３０〜６０分間浸漬すると、α相がγ相よりも顕著に優先溶解することがわかった。図２（ａ）に、圧延面９のα相２を優先溶解させ、γ相１からなる凸部４を形成した二相ステンレス鋼の断面の形態を模式的に示す。図の上側が圧延面９（表面５）である。
【００１５】
図２（ａ）に示したように、α相２が優先溶解した二相ステンレス鋼の表面では、残存するγ相１が突出して凸部４となり凹凸を形成している。凹部３の深さは、塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度によって制御することができる。また、凹部３の形態は、三次元的なα相組織とγ相組織の平均分布状態に依存するため、優先溶解させる面によって変化する。例えば、図２（ｂ）に示すように、圧延方向と垂直な面（Ｃ断面１０）を優先溶解させると、γ相１からなる凸部４は、幅方向に比べて深さ方向に長い形状となる。
【００１６】
次に、α相を優先溶解させた二相ステンレス鋼の表面に亜鉛末を含む塗料（含亜鉛末塗料とも称する。）を塗布したところ、図１（ａ）に示すように、内部に亜鉛末を含む塗膜（含亜鉛末塗膜８）が存在する凹部４を有する表面処理二相ステンレス鋼が得られることがわかった。なお、含亜鉛末塗料を塗布しただけでは、必ずしも全ての凹部に含亜鉛末塗膜が入らないものの、α相を優先溶解させない場合に比べて、犠牲防食の効果が失われるまでの時間を延長することができた。
【００１７】
また、含亜鉛末塗料を塗布し、乾燥させた後、研磨を施すと、図１（ｂ）に示すように、表面にγ相１が露出して表面に金属光沢が見られ、該塗料を塗布しない通常の二相ステンレス鋼に比べると、防食効果が優れていることがわかった。一方、含亜鉛末塗料を塗布した後、冷間圧延を施すと、凹部に該塗料が押し込まれ、内部に含亜鉛末塗膜が存在する凹部が増加し、長期に亘って犠牲防食の効果が持続することがわかった。
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。鋼成分における％は質量％を意味する。
【００１９】
二相ステンレス鋼は、２０〜３０％のＣｒ、１〜１０％のＮｉ、必要に応じて、１〜５％のＭｏを含有し、金属組織がフェライト相（α相）及びオーステナイト相（γ相）からなり、オーステナイト・フェライト系とも称される。本発明では、フェライト相を優先的に溶解させ、残存したオーステナイト相との間に凹凸部を形成させることが特徴であるため、二相ステンレス鋼であれば、市販されているものを始めとして、何れも使用することが可能である。例えば、ＪＩＳ規格の鋼材であるＳＵＳ３２９Ｊ１（Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦１．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：３．００〜６．００％、Ｃｒ：２３．００〜２８．００％、Ｍｏ：１．００〜３．００％）、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．００％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：４．５０〜６．５０％、Ｃｒ：２１．００〜２４．００％、Ｍｏ：２．５０〜３．５０％、Ｎ：０．０８〜０．２０％）、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦１．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：５．５０〜７．５０％、Ｃｒ：２４．００〜２６．００％、Ｍｏ：２．５０〜３．５０％、Ｎ：０．０８〜０．３０％）は、何れも好適に使用することができる。
【００２０】
同様にＡＳＴＭ規格のＵＮＳ Ｓ３１８０３（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．００％、Ｐ≦０．０３０％、Ｓ≦０．０２０％、Ｎｉ：４．５〜６．５％、Ｃｒ：２１．０〜２３．０％、Ｍｏ：２．５〜３．５％、Ｎ：０．０８〜０．２０％）、ＵＮＳ Ｓ３２３０４（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ≦２．５０％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：３．０〜５．５％、Ｃｒ：２１．５〜２４．５％、Ｍｏ：０．０５〜０．６０％、Ｎ：０．０５〜０．２０％、Ｃｕ：０．０５〜０６０％）、ＵＮＳ Ｓ３２７５０（Ｃ≦０．０３０％、Ｓｉ≦０．８０％、Ｍｎ≦１．２０％、Ｐ≦０．０３５％、Ｓ≦０．０２０％、Ｎｉ：６．０〜８．０％、Ｃｒ：２４．０〜２６．０％、Ｍｏ：３．０〜５．０％、Ｎ：０．２４〜０．３２％、Ｃｕ≦０．５０％）、ＵＮＳ Ｓ３２３０１（Ｃ≦０．０４０％、Ｓｉ≦１．００％、Ｍｎ：４．００〜６．００％、Ｐ≦０．０４０％、Ｓ≦０．０３０％、Ｎｉ：１．３５〜１．７０％、Ｃｒ：２１．０〜２２．０％、Ｍｏ：０．１０〜０．８０％、Ｎ：０．２０〜０．２５％、Ｃｕ：０．１０〜０８０％）、その他の二相ステンレス鋼も好適に使用することができる。
【００２１】
また、耐食性、密着性のために十分な凹部面積を確保する目的から、フェライト相とオーステナイト相の割合をそれぞれ３０〜７０体積％に調整することが望ましい。
【００２２】
二相ステンレス鋼は、金属組織がα相２及びγ相１からなり、本発明の表面処理二相ステンレス鋼では、図１、２に示したように、凸部４をγ相１とする凹凸が形成され、γ相１の間に凹部３が形成されている。凹部３は、二相ステンレス鋼のフェライト相２を優先溶解させて、形成することができる。また、凹部３の深さは、フェライト相２を優先溶解させる条件、即ち、塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度、浸漬時間によって調整することが可能である。
【００２３】
図１に示すような、二相ステンレス鋼の表面の凹部３の内部に入り込んだ含亜鉛末塗膜８は、流出し難いため、凹凸がない場合に比べて長期間、犠牲防食の効果を発現させることができる。耐食性を向上させるには、オーステナイト相の表面にも含亜鉛末塗膜を形成させ、二相ステンレス鋼の表面全体を該塗膜で被覆することが好ましい（図１（ａ））。また、二相ステンレス鋼の表面の全面を含亜鉛末塗膜で被覆する際には、凹部の内部に含亜鉛末塗膜が入り込んで、密着性が向上し、耐食性が向上する。
【００２４】
一方、二相ステンレス鋼の表面に凸部４として突出したγ相１を露出させる場合（図１（ｂ））、凹部３内に存在する含亜鉛塗膜８によって、犠牲防食効果を得ることができる。例えば、含亜鉛末塗料を塗布した後、研磨すると、二相ステンレス鋼の表面に突出したγ相が露出し、金属光沢を有する表面を得ることができる。
【００２５】
亜鉛末を含む塗料は、ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント、機能性プライマー等、犠牲防食の効果が得られるように十分な量、具体的には５０％以上、好ましくは７０％以上の亜鉛粉末を配合した塗料である。本発明では、防錆顔料として亜鉛末を５０％以上、好ましくは７０％以上を含み、塗膜形成要素として、アルキルシリケート系展色材を用いた無機系の含亜鉛末塗料、エポキシ樹脂系展色剤を用いた有機系の含亜鉛末塗料を用いることができる。例えば、ＪＩＳ Ｋ ５５５２に準拠した市販のジンクリッチプライマー、ＪＩＳ Ｋ ５５５３に準拠した市販のジンクリッチペイントの他、亜鉛末を５０％以上含む機能性プライマーなどを使用することが可能である。
【００２６】
なお、二相ステンレス鋼の表面に形成された全ての凹部の内部に亜鉛末を含む塗膜が存在している必要はない。しかし、密着性や犠牲防食の効果を高めるには、含亜鉛末塗膜が内部に存在する凹部を増加させることが好ましい。そのため、二相ステンレス鋼の凹部を深くすること、含亜鉛末塗料に含まれる亜鉛粒子の平均粒径が小さいことが好ましい。
【００２７】
凹部の深さは、内部に含亜鉛末塗膜を入り込ませるため、１０μｍ以上であることが好ましく、更に好ましくは、１５μｍ以上である。凹部は深いほど好ましいが、凹部の深さの上限はフェライト相の深さ方向の長さによって決まる。これは、上記の溶液に浸漬してフェライト相を優先溶解させて、フェライト相が完全に溶解してオーステナイト相に到達すると、優先溶解が進展しなくなるためである。
【００２８】
図２（ａ）に示すように圧延面９を優先溶解させる場合、フェライト相の板厚方向の長さ、即ちフェライト相の厚みが深さ方向の長さの上限となる。市販の二相ステンレス鋼を使用する場合、フェライト相の厚みは３０μｍ程度である。また、フェライト相の優先溶解が進みすぎると、オーステナイト相の周囲が溶解して表面から脱落することがあるため、凹部の深さの上限は３０μｍ以下が好ましい。
【００２９】
凹部の深さは、光学顕微鏡を用いて焦点深度法により測定する。図３に示すように、凹部３の深さＤは、鋼表面において、何ら腐食の痕跡が観られない面（表面５）を基準にして測定する。即ち、光学顕微鏡で、α相が優先的に溶解した部位の底６の部分に焦点を合わせ、焦点深度の平均値から求めた光学深さを、凹部深さＤとする。
【００３０】
本発明者は、種々の二相ステンレス鋼のα相とγ相の相間隔を板厚方向（Ｚ方向）、圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）について調査した。その結果、いずれの二相ステンレス鋼もγ相の間隔が凹部の深さと同等であり、１０〜３０μｍであるという知見を得た。含亜鉛末塗料を塗布する場合、亜鉛粒子の平均粒径がγ相の間隔と同等以下であると、凹部の内部に入り込み易くなる。したがって、含亜鉛末塗料中に含まれる亜鉛粒子の平均粒径は、３０μｍ以下が好ましい。
【００３１】
なお、含亜鉛末塗料に含まれる亜鉛粒子の平均粒径が大きい場合は、凹部の内部に含亜鉛末塗膜を入り込ませるために、含亜鉛末塗料を塗布した後、冷間加工を施してもよい。ただし、表面に過剰な加工歪みが導入されないように、冷間圧延を施すことが好ましい。含亜鉛末塗膜が存在するγ相間の凹部を増加させるには、冷間圧延の圧下率を０．５％以上にすることが好ましい。一方、加工性などを確保するためには、冷間圧延の圧下率を５％以下にすることが好ましい。
【００３２】
次に、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させる方法について説明する。本発明者は塩化物イオンを含む硫酸に種々の二相ステンレス鋼を浸漬し、腐食形態を検討し、以下の条件を決定した。溶液含有量の％は質量％を意味する。
【００３３】
硫酸濃度が２０％未満であると、腐食速度が非常に緩慢になり、実質的に表面に凹凸が発生しない。一方、硫酸濃度が４０％を超えると、腐食の進展が速くなり、二相ステンレス鋼の表面が著しく荒れる。また、溶液の温度が４０℃未満であると、硫酸濃度が低すぎる場合と同様、腐食速度が遅くなる。一方、溶液の温度が６０℃を超えると、硫酸濃度が高すぎる場合と同様、二相ステンレス鋼の表面が著しく荒れる。
【００３４】
また、硫酸濃度が２０〜４０％であっても、塩化物イオンを含まない場合や、硫酸に含まれる塩化物イオンが１％未満であると、α相の優先溶解が生じない。一方、硫酸に含まれる塩化物イオンが５％を超えると、α相の優先溶解が局部的に進展し過ぎて、γ相の脱落が発生する。したがって、二相ステンレス鋼のフェライト相の優先溶解に使用する溶液は、塩化物イオンを１〜５％、硫酸濃度を２０〜４０％、温度を４０〜６０℃とする。塩化物イオン濃度を調整するために使用する塩化物の種類は、特に限定されるものではなく、例えばＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＣｌ，ＣａＣｌ2，ＭｇＣｌ2，ＳｒＣｌ2などを用いることができる。
【００３５】
フェライト相の優先溶解によって二相ステンレス鋼の表面に形成される凹部の深さは、上記の溶液中に二相ステンレス鋼を浸漬する時間を長くすることによって増大する。浸漬時間を３０分以上にすると、十分な凹凸を有する表面を確保することができ、凹部の深さを１０μｍ以上にすることができる。一方、浸漬時間が長くなると、γ相の脱落が生じる。均質な凹凸表面を維持するには、浸漬時間を６０分以下にすることが好ましい。
【００３６】
上記の溶液に浸漬した後、フェライト相の優先溶解を停止し、汚れを除去するために、水洗する。含亜鉛末塗料を塗布する際に、二相ステンレス鋼の表面が水に濡れていると、含亜鉛末塗膜の密着性が低下することがあるため、水洗後は、乾燥させる。含亜鉛末塗料は、刷毛塗り等で塗布してもよく、スプレー等で散布してもよい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例によって、更に説明する。以下に示す実施例は、本発明の実施可能性、適用性及び効果を明確にするものであり、本発明の適用範囲は、以下の条件例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、本発明は種々適用可能である。
【００３８】
表１に示す市販の二相ステンレス鋼の鋼板から、図４に示すように、幅Ｗ、長さＬ、厚みｔが、２５Ｗ×２５Ｌ×４ｔｍｍの試験片７を採取した。試験片７の全面を湿式エメリー研磨紙にて４００番まで研磨し、脱脂洗浄後、乾燥させて、種々の塩化物イオン濃度、硫酸濃度、温度の溶液に浸漬した。塩化物としてＮａＣｌを用いた。その後、図３に示したように、鋼表面の腐食の痕跡が観られない面（表面５）を基準にして、α相が優先的に溶解した部位の底６との焦点深度を光学顕微鏡によって測定し、２０箇所の測定値の平均値を凹部深さとして求めた。ただし、γ相の脱落が認められた試験片、表面が著しく荒れる試験片では、凹部深さを求めていない。
【００３９】
【表１】
【００４０】
更に、二相ステンレス鋼の表面にＪＩＳ Ｋ ５５５２に準拠した、８０％の亜鉛末を含むジンクリッチプライマー（日本ペイント株式会社製、ニッペジンキー１０００Ｐ：登録商標）を塗布し、一部の試験片には、１％の冷間圧延を施した。また、同様に、５５％の亜鉛末を含む機能性プライマー（日本ペイント株式会社製、ニッペセラモＳＷ：登録商標）を塗布した試験片も作成した。その後、各条件の試験片を、半分はそのまま、残りは表面を研磨してγ相を露出させ、複合サイクル試験による発銹性試験を実施した。表２の「耐食性の評価」欄に「全面被覆」と記載したものがそのままの試験片であり、「研磨」と記載したものが表面を研磨してγ相を露出させたものである。
【００４１】
複合サイクル試験の１サイクルは、始め３５℃で４時間、鋼表面に人工海水を噴霧後、６０℃、相対湿度３０％以下の雰囲気で２時間放置後、５０℃で相対湿度９５％に２時間の条件とした。裸鋼において発銹するまでのサイクル数を「基準サイクル数」とした。耐食性の評価は、全面を湿式エメリー研磨紙にて４００番まで研磨し、脱脂洗浄後、乾燥させて、そのままジンクリッチプライマー、機能性プライマーで被覆した試験片（全面被覆）、及び、γ相が露出するまで研磨した試験片（研磨）において、発銹するまでのサイクル数を評価し、それぞれ、基準サイクル数と比較として相対的に評価した。
【００４２】
即ち、基準サイクル数に対して、１．５倍未満のサイクル数は「×」、１．５倍〜２倍未満のサイクル数は「△」、２倍以上のサイクル数は「○」とした。表２に、ジンクリッチプライマーを使用した結果を「ジンクリッチ」と記載した欄に示し、機能性プライマーを使用した結果を「機能性」と記載した欄に示す。両者において同等の結果が得られた。
【００４３】
【表２】
【００４４】
本発明の表面処理二相ステンレス鋼は、通常の二相ステンレス鋼に亜鉛末を含む塗料を塗布したものに比べて、良好な耐食性を示す。一方、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させた溶液の、塩化物イオン又は硫酸濃度が低すぎる場合、温度が低すぎる場合、溶液に浸漬する時間が短すぎる場合は、十分な凹部が形成されず、耐食性の向上効果が小さい。また、二相ステンレス鋼のフェライト相を優先溶解させた溶液の、硫酸濃度が高すぎる場合、温度が高すぎる場合は二相ステンレス鋼表面が著しく荒れ、また、塩化物イオン濃度が高過ぎる場合、溶液に浸漬する時間が長すぎる場合は、γ相が脱落し、耐食性の向上効果が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、従来の二相ステンレス鋼よりも優れた耐食性を有する表面処理二相ステンレス鋼であり、塩化物イオンを含む、弱酸性から弱アルカリ性の水溶液環境で使用される機器類、例えば、貯蔵、製造タンク類、輸送パイプ、配管類、バルブ類などの材料に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１ オーステナイト相（γ相）
２ フェライト相（α相）
３ 凹部
４ 凸部
５ 表面
６ 底
７ 試験片
８ 含亜鉛末塗膜
９ 圧延面
１０ Ｃ断面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相を凸部とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部に亜鉛末を含む塗膜が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼。
【請求項２】
更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理二相ステンレス鋼。
【請求項３】
二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１】
二相ステンレス鋼の表面に、オーステナイト相を凸部とする凹凸を有し、該オーステナイト相間の凹部深さが１０μｍ以上であり、且つ凹部に亜鉛末を含む塗膜が存在することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼。
【請求項２】
更に、前記オーステナイト相の表面が亜鉛末を含む塗膜で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理二相ステンレス鋼。
【請求項３】
二相ステンレス鋼を、塩化物イオン濃度が１〜５％、硫酸濃度が２０〜４０％であり、温度が４０〜６０℃である溶液に、３０〜６０分間浸漬し、フェライト相を優先溶解させた後、水洗及び乾燥して、亜鉛末を含む塗料を塗布又は散布することを特徴とする表面処理二相ステンレス鋼の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０７２９５（Ｐ２０１２−２０７２９５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５８９４（Ｐ２０１１−７５８９４）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５０３３７８４２０）新日鐵住金ステンレス株式会社 (247)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５０３３７８４２０）新日鐵住金ステンレス株式会社 (247)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]