JPS6027751B2 - 銅被覆ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オーステナィト系ステンレス鋼の表面に、節
被覆層を形成する方法に関するものである。

本発明の目的とするところは、先ず耐食性及び密着性が
よく、又半田付け性がよく、色彩が豊かで、かつ熱及び
電気の伝導性がよいオーステナィト系ステンレス鋼を得
ることにある。

又、更に本発明の目的とするところは、次に掲げる従来
のオーステナィト系ステンレス鋼に銅被覆層をする方法
を改善するにある。

従来、ステンレス鋼に銅被覆をする方法としては、電気
メッキ法、無電酸化学メッキ法、真空メッキ法及び圧援
法等が知られている。

しかし、電気メッキ法及び無電解化学メッキ法は、耐食
性及び密着性を兼備したメッキを得ることが困難である
し、真空メッキ法は、その装置の設備費が嵩むほか、大
きなメッキ品を得ることが困難である。又、圧援法は、
そのクラッド材の打抜き又は切断等により製品を作るた
め、その打抜き面等にステンレスの素地が露出し、全面
に銅被覆の必要な製品を得ることができないし、又、圧
薮法によって得られる製品の形状にも限界がある。又、
従来、オーステナィト系ステンレス鋼に銅被覆をする方
法としては、特公昭４５一１３６８７号「銅鍍金を施し
たオーステナィト系ステンレス鋼板の熱処理方法」が知
られている。

この方法は「銅鍍金を施したオーステナィト系ステンレ
ス鋼板を、非酸化性雰囲気中で１，０９０〜１，１２０
００の温度範囲で短時間光輝焼ナマシを行なうことによ
り、銅鍍金層と前記ステンレス鋼板素地との間に合金層
を形成させることを特徴とする」ものである。しかし、
この方法では、鍍金後に加工を施すため、前記圧薮法と
同様に、切断面等にステンレス鋼の素地が露出し、全面
に銅被覆の必要な製品を得ることができない。又、従来
、鋼被覆鋼の製造方法として、米国特許第３，３１１，
４９３号「銅で被覆した鋼の製法」が知られている。

この方法は、「鉄基金属表面に２〜１の重量％の酸化第
１銅と残部が塩化第１銅の混合物で被覆し、その後約１
，１００ｑｏ、１分以内、水素雰囲気中で該被覆母材を
加熱し、更にその後７００ｏｏ以下急冷して、少なくと
も片面に７．５仏以上の厚さで密着力がありかつ耐食性
のある銅被覆を施す方法」であるが、この方法では、水
素雰囲気中で１，１００℃もの高温で銅化合物を還元し
、かつ銅を析出溶融させて、母材内に拡散浸透させてい
る。しかし、加熱が水素雰囲気中で行なわれかつその加
熱が２，３段階に分かれて施されているため、設備が大
きくなり、熱エネルギーが嵩む欠点がある。その上、前
記従来法と異なり、母材がステンレス鋼ではなくて、ア
ルミニウムである場合の鋼被覆法も知られている。

例えば、樽公昭４３−８１６１号「アルミニウム又はア
ルミニウム合金からなる母材にピンホール皆無の合金層
を形成する方法」がある。この方法は、「母材であるア
ルミニウム又はアルミニウム合金の表面にハイドロカー
ボンの内、粘着性のあるものを薄く塗装する第１工程と
、第１工程終了のものの表面にハロゲン化金属の微粉末
を散布付着する第２工程と・第２工程を経たもの炉中に
おいてハロゲン侍言ノレミニウムの昇華現象が起る温度
以上に加熱した後、放熱する第３工程との結合を特徴と
する」ものである。この技術思想は、アルミニウム母材
の表面に固体の状態の塩化第１銅を付着させた後、大気
中で加熱して置換反応をさせて、銅をアルミニウム母材
内に拡散浸透させ、合金層を形成せしめて密着性のよい
銅被覆層を形成しようとするものである。しかし、本発
明者等が詠いここの技術思想を、オーステナィト系ステ
ンレス鋼を母村とする場合に応用してみたが、密着性の
よい鋼被覆届を得ることができなかった。そこで、種々
研究を重ねた結果、オーステナィト系ステンレス鋼と塩
化銅とを非酸化性雰囲気中で置換反応させると、密着性
のよい銅被覆層が得られることを発見した。

本発明は、この発見に基づいてなされたものである。即
ち、その要旨とするところは、オーステナィト系ステン
レス鋼の表面に、塩化鋼を付着させた後、非酸化性雰囲
気中で４５０〜７００℃に加熱することを特徴とする銅
被覆ステンレス鋼の製造方法である。本発明における母
材は、オーステナイト系ステンレス鋼である。

又、母材は、鋼材に限らず、該鋼材を加工してできた半
製品でもよいし、又、母材又は半製品等の全表面に限ら
ず、製品の用途に応じてその１部分だけに本発明方法を
施してもよい。又、本発明方法における塩化銅の付着方
法としては、次に例示する方法を用いることができる。

■ 溶融塩化鋼の格に沈めた後引揚げることによって母
材表面に塩化鋼を薄く付着さしめる方法。■ 塩化鋼を
アルコールとこねてペースト状となし、これを塗布する
方法。

■ ハイドロカーボンの内、粘着性のあるもの又は脂環
式アルコールを母材表に薄く塗装し、その表面に塩化鋼
粉末を散布付着する方法。

■ 塩化鋼粉末を固形パラフィンと緑練した後、固化し
た状態で保存されていたものを加温塗布する方法。

■ 疎水性溶剤と脂肪族無極性ポリマーからなる分散液
に塩化鋼粉を分散させた液を塗布する方法。

本発明方法における加熱温度の範囲は、前記母材と銅と
の置換反応が起きる４５び０以上であり、最高７０ぴ０
までである。

この７０ぴＣを越えると密着性が低下することが実験で
確認された。その実験内容を次に説明する。

５０×５０×１燭のオーステナィト系ステンレス鋼片（
ＪＩＳＳＵＳ３０４）を母材とし、該母材を通常の硫酸
水溶液で洗絶し、これを取出して乾燥した。

この前処理が済んだ母材の表面にワセリンを薄く塗布し
た後、塩化第１鋼の結晶微粉末を散布密着し、次いで、
母材を傾けて余分な塩化第１銅の結晶微粉末を排除し、
次いで、該母材をアルゴンガスで置換された非酸化性雰
囲気中で、かつ温度を４５０〜７５ぴ０に変えた炉内に
、それぞれ５分間保持した。その後、これを取出し、該
母材を常温まで冷却した後、表面の残積を水洗除却した
。該母材に電気鋼メッキを厚さ２０仏施した。該母材を
３００℃の炉内にそれぞれ４０分間保持した後水冷した
。該各母材の鋼被覆層のフクレの数を調査した。その結
果を第１図に示す。第１図は、横軸に銅被覆するときの
加熱温度をとり、縦錘に該母材の片側の表面に生じたフ
クレの数をとったもので、加熱温度が７００℃を越える
と、フクレの数が極端に増加していることがわかる。こ
のことから、本発明方法における加熱温度の最高を７０
０ｑｏに定めた。又、本発明方法における雰囲気は、非
酸化性雰囲気であれば、アルゴン等の希ガス中でも、又
窒素ガス中でもよい。オーステナィト系ステンレス鋼に
塩化鋼を付着させた後、大気中で加熱して、前記の如く
密着性のよい銅被覆層を得ることができないし、前記米
国特許の如き還元性雰囲気中で銅の融点以上に加熱する
のを要するものとは異なる。又、本発明方法において、
前記により加熱された母材を炉から取出し、水洗するか
、風冷後ブラシで残簿を取除く等の洗糠をする。

本発明方法によれば、従来の電気メッキ法と異なり、耐
食性及び密着性を兼備した銅被覆鋼が得られる。

又、従来の真空メッキ法と異なり、装置の設備費が嵩ま
ないし、大きな銅被覆品でも容易に得ることができる。
又、従来の氏薮法と異なり既に成形されたものの全表面
に銅被覆をすることもできるし、又、任意な形状の製品
にもすることができる。又、本発明方法によれば、非酸
化性雰囲気中で置換反応を起こせるために、オーステナ
ィト系ステンレス鋼に対して耐食性のよい銅被覆層が得
られる。

銅が耐食性において極めて優れており、大気中に曝露さ
れて長期に及んでも、その表面が美麗な緑青を呈してい
て、腐食がその内部に進行しないことは、古来から認識
されているところで、この優れた機能をオーステナィト
系ステンレス鋼の表面に賦与して、オーステナィト系ス
テンレス鋼の機械的強度が保持されたままト該ステンレ
ス鋼が腐食する環境に対しても、抜群の耐食性を示す製
品を得ることができる。この耐食性についての実験内容
を次に説明する。５０×５０×１側のオーステナィト系
ステンレス鋼片（ＪＩＳＳＵＳ３０４）を母材として、
前記同様の方法で、該表面に約３仏の銅被覆層を施し、
又、更に前記同様電気銅〆ッキを２０仏施した該母材の
耐食性を調査した。

耐食性のテストは、該母材に対して連続１２０時間塩水
噴霧を施して行なった。その結果を第２図に示す。第２
図は、横軸に鋼被覆するときの加熱温度をとり、縦軸に
該母材の片側の表面に生じたフクレ及びピンホールの数
をとったもので、加熱温度が前記４５０〜７００ｑｏの
範囲内では、フクレ及びピンホールの数は僅少でかつ大
差がないことがわかる。この実験の結果から、本発明方
法で得られた銅被覆層を有するオーステナィト系ステン
レス鋼は、潮風に曝される海岸の屋根等の材料として使
用できる耐食性を有することが確認された。又、本発明
方法をオーステナイト系ステンレス鋼の全表面に施すの
ではなく、その１部分に施した場合、ステンレス鋼の素
地がそのまま表面に出ている部分と銅被覆部分との境界
では、電位差が僅少であるため、局部電池作用による腐
食が殆んど起らない。

従って、本発明方法は、製品の用途によって銅の特性と
ステンレス鋼の特性とを各部分に有する部分被覆品を製
造することもできる。又、本発明方法による銅被覆層の
厚さは、約３仏であるが、必要に応じて銅、クローム、
ニッケル等の電気メッキの下地材として密着性のよい銅
被覆層を提供することができる。又、本発明方法によっ
て鋼被覆されたオーステナイト系ステンレス鋼は、ステ
ンレス鋼の欠陥の１つである接合性に関して福音をもた
らすものである。

即ち、ステンレス鋼を簡単に接合する方法として半田付
け接合が行なわれているが、従来はステンレス鋼を蔽っ
ている不動態皮膜により半田のヌレ性が悪く、母村素地
面が清浄であっても、著しく困難を伴ない、半田付けが
容易に行なえないものであった。しかるに、本発明方法
によって銅被覆を施したステンレス鋼においては、銅被
覆層を介して半田付けをすると、半田のヌレ性が極めて
よく、接着作業を著しく簡略化することができ、迅速な
半田付け作業が可能となり、接合強度も高く両接合材を
完全に接着することができる。又、オーステナィト系ス
テンレス鋼は、銅に比べて熱伝導率は約１／２ふ電気伝
導率は約１／５と小さく、その上オーステナィト系ステ
ンレス鋼は、表面が酸化皮膜で蔽われていて接触抵抗も
大きいことが知られている。しかし、本発明方法等によ
って銅被覆を施されたステンレス鋼は、前記鋼の特性を
も有することとなって、熱伝導率、電気伝導率が大きく
なり、又接触抵抗も小さなものに改善される。従って、
本発明方法によって得られた銅被覆鋼は伝熱材料及び電
気材料に使用することができる。又、本発明方法は、前
記米国特許の銅被覆鋼の製造方法におけるが如く加熱を
水素雰囲気中で行なうまでもなく、非酸化性雰囲気中で
よい。

即ち本発明方法は、水素によって還元作用を起させる必
要がないばかりでなく、ガスの取扱いも簡単で危険性が
ない。又、本発明方法は、前記米国特許の製法に比べて
、１度の加熱で足り、かつ前記特公昭４５−１３６８７
号公報技術及び前記米国特許の製法異なり、低温で処理
できるため、省エネルギーになり、経済性が向上する。

本発明方法によって得られた製品は、その保有する耐食
性、密着性、接合性、色彩性等の特性に応じて、屋根、
パネル等の建築材料、鍋釜等の鹿房器具、石油工業・合
成化学工業等各種工業の装置及び部品の材料、電気電子
部品、熱交換器、室内装飾品、美術品等多くの用途に供
することができきるほか、被覆鋼の潤滑作用を利用して
ステンレス鋼の加工性を高めることもできる。

次に、本発明方法をその１，２の実施例について説明す
る。

第１実施例 ５０×５０×１側のオーステナィト系ステンレス鋼片（
ＪＩＳＳＵＳ３０４）を母材とし、該母材を通常の硝弗
酸の格に浸濃した後、これを取出し水洗して乾燥せしめ
た。

この前処理が済んだ母村の表面にワセリンを薄く塗布し
た後、酸化第１節の結晶微粉末を散布密着し、次いで、
母材を懐けるか、或いは空気を吹付けて余分な塩化第１
銅の結晶微粉末を排除し、次いで、該母村をアルゴンガ
スで置換された非酸化性雰囲気中で、かつ５００℃の炉
内に５分間保持した。その後、これを取出し、該母材を
常温まで冷却した後、表面の残澄を水洗除去した。その
結果、その表面がピンホール皆無の約３ムの鋼被覆層で
蔽われたオーステナィト系ステンレス鋼を得た。第３図
は、本実施例方法によって得られた鋼片の断面の顕微鏡
写真であって、この写真によって銅被覆層２が、母材１
の表面に均一に形成されていることがよくわかる。上記
のようにして得られた銅被覆ステンレス鋼片及びこの表
面に緑青を発生させたものは、従来のステンレス鋼の金
属光沢及びステンレス鋼に着色を施したものでは充分出
せなかった銅色及び緑青を出すことができ、ステンレス
鋼製品の色彩を豊富にすることができた。又、上記のよ
うにして得られた銅被覆ステンレス鋼片に対して、一般
に電気機器の半田付けに普通使用されているやり入り半
田（ＪＩＳＣ２５１２）によって、銅線を半田付けした
ところ、よい半田付け性を示した。

第２実施例 ５０×５０×１肌のオーステナィト系ステンレス鋼片（
ＪＩＳＳＵＳ３１７）を母材とし、該母材の表面を研摩
後、硫酸水溶液で洗糠し、これを取出して乾燥した。

この前処理が済んだ母材の表面に疎水性溶剤トリクロヱ
タンと分子量２，５００のポリブテンの分散液に塩化第
１銅を加えた塗布液を２００ｃｃ／での割合で均一に塗
布し、風乾後、窒素ガスで置換された６００℃の炉の中
に４分間保持した後、取出して水洗した。その結果、第
１実施例の場合と同様に約３仏の銅被覆層で蔽われたオ
ーステナィト系ステンレス鋼が得られた。このようにし
て得られた銅被覆鋼片に通常の電気鋼メッキを２０ム施
した。

該母材を３００℃の炉内に４び分間保持した後、水冷し
た。その被覆層を調査したが、フクレは皆無であった。
又、前記鋼被覆された鋼片に対して連続１２畑時間塩水
頃霧を施して、その表面を調査したが、フクレもピンホ
ールも認められなかった。本発明方法は、上記実施例に
限定されることなく、本願特許請求の範囲に記載の要旨
に反しない限り付加変更をなし得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法によって得られた鋼片に関するもので
、第１図は、密着性試験結果を示すグラフ、第２図は耐
食性試験結果を示すグラフ、第３図は顕微鏡写真である
。 １：母材、２：鋼被覆層、３：顕微鏡観察のための銀〆
ツキ層。 第３図 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オーステナイト系ステンレス鋼の表面に銅被覆層を
   形成する方法において、該鋼の表面に、塩化銅を付着さ
   せた後、非酸化性雰囲気中で４５０〜７００℃に加熱す
   ることを特徴とする銅被覆ステンレス鋼の製造方法。