(57)【要約】Ｃ：０．００１〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜１０．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０６０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．１０重量％、Ｎｉ：３．５０〜２８．００重量％、Ｃｒ：１６．００〜２６．００重量％、および、Ｏ：０．０８重量％以下を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．６０〜１．０（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であるステンレス鋼。
2009150885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．００１〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜１０．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０６０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．１０重量％、Ｎｉ：３．５０〜２８．００重量％、Ｃｒ：１６．００〜２６．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０８重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．６０〜１．２（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であるステンレス鋼。
【請求項２】
さらに、Ａｌ：２．００重量％以下、Ｍｏ：７．００重量％以下、Ｃｕ：４．００重量％以下、および、Ｎ：０．３０重量％以下含有している、請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
Ｃ：０．００１〜０．０８重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜２．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０４５重量％、Ｓ：０．０００１〜０．０３０重量％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０重量％、Ｃｒ：１８．００〜２０．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０６重量％を含有しているステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．７０〜１．２（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）である、請求項１または２に記載のステンレス鋼。
【請求項４】
ＧＤＳ分析におけるＯの元素濃度分布の半価幅がステンレス鋼の表面から２０〜１００ｎｍである、請求項１〜３のいずれかに記載のステンレス鋼。
【請求項５】
Ｃ：０．００１〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜１０．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０６０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．１０重量％、Ｎｉ：３．５０〜２８．００重量％、Ｃｒ：１６．００〜２６．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０８重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、ＧＤＳ分析におけるＯの元素濃度分布の半価幅がステンレス鋼の表面から２０〜１００ｎｍであるステンレス鋼。
【請求項６】
Ｃ：０．００１〜０．２０重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０重量％、Ｍｎ：０．０１〜１．５０重量％、Ｐ：０．００１〜０．０４０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．０３０重量％、Ｃｒ：１０．５０〜２７．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０５重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．２０〜０．６０（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であるステンレス鋼。
【請求項７】
さらに、Ａｌ：４．００重量％以下、および、Ｔｉ：０．７５重量％以下を含有している、請求項６に記載のステンレス鋼。
【請求項８】
Ｃ：０．００１〜０．０３０重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、および、Ｃｒ：１０．５０〜１１．７５重量％を含有している、請求項６または７に記載のステンレス鋼。
【請求項９】
耐発銹性と耐食性に優れた、請求項１〜８のいずれかに記載のステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼およびステンレス鋼の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、Ｈ型鋼、コラム、角パイプ、フラットバー等の鋼材はその表面に極めて粗い表面（酸洗肌）、微小表面欠陥層、溶接変形部等を有する。この表面を建材等要求により光沢仕上げ、ヘヤーライン仕上げ等を行うには、前記鋼材の表面を研磨する必要がある。
例えば鋼材を装飾用に加工するためには、当該鋼材の表面研磨が行われるが、精密な寸法までは要求されない。すなわち、このような表面研磨においては、製造時に避けられないうねりやトラフ等は残したまま、酸洗肌や微小表面欠陥層を取り除くための表面光沢生成が行われていることが多い。
当該表面光沢生成として、例えば砥石研削、機械研削、全面不織布低電流密度電解研磨（全面を不織布で覆われた電解研磨用ヘッドを用い、低い電流密度の状態下で行われる電解研磨）等が用いられており、全面不織布低電流密度電解研磨については、日立造船技法第４２巻第３号第１５〜第２２頁（非特許文献１）に具体的に記載されている。
しかしながら、全面不織布低電流密度電解研磨では、電流密度が低い（例えば、０．０５〜５Ａ／ｃｍ２）ため、研磨力が弱く大きな減面処理が行えない上に、研磨の速度が極めて遅く、その結果、多大なコストがかかっていた。他方、研磨ヘッドの全面を不織布で覆う全面不織布電解研磨を高電流密度（例えば５〜１００Ａ／ｃｍ２）で行うと水素ガスや、溶出金属イオンが大量に発生し、これらを直ちに排除して電解研磨を継続して行うことができない、という問題もある。
そこで、研磨速度等の研磨効率を高く維持しながら、継続的に電解研磨が行える方法として、ヘッド台座と回転軸とを有する回転減面ヘッドであって、前記ヘッド台座の下面に、２以上の電極部、砥石部、および、任意に設けられるフレキシブル砥粒ユニット部が配置されていることを特徴とする、回転減面ヘッドを用いた電解減面方法であって、前記電極部と被減面材との間に電解液を流しながら、前記電極部に電圧を印加して電解減面を行うことを特徴とする電解減面方法が発明された（国際公開公報第２００５／０００５１２号パンフレット（特許文献１））。
しかしながら、当該方法で電解減面された方法を用いても、表面に形成される酸化被膜が十分な厚みを有さず、耐発銹性および耐食性が不十分な場合があった。
【発明の開示】
【０００３】
上記の状況の下、たとえば、酸化被膜が十分な厚さを有するステンレス鋼が求められている。また、たとえば、耐発銹性および耐食性の高いステンレス鋼が求められている。
本発明者等は、比較的厚い酸化被膜が形成されるステンレス鋼の表面処理方法を見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。本発明は以下のようなステンレス鋼およびステンレス鋼の表面処理方法等を提供する。
［１］  Ｃ：０．００１〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜１０．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０６０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．１０重量％、Ｎｉ：３．５０〜２８．００重量％、Ｃｒ：１６．００〜２６．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０８重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．６０〜１．２（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であるステンレス鋼。
［２］  さらに、Ａｌ：２．００重量％以下、Ｍｏ：７．００重量％以下、Ｃｕ：４．００重量％以下、および、Ｎ：０．３０重量％以下含有している、［１］に記載のステンレス鋼。
［３］  Ｃ：０．００１〜０．０８重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜２．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０４５重量％、Ｓ：０．０００１〜０．０３０重量％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０重量％、Ｃｒ：１８．００〜２０．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０６重量％を含有しているステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．７０〜１．２（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）である、［１］または［２］に記載のステンレス鋼。
［４］  ＧＤＳ分析におけるＯの元素濃度分布の半価幅がステンレス鋼の表面から２０〜１００ｎｍである、［１］〜［３］のいずれかに記載のステンレス鋼。
［５］  Ｃ：０．００１〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、Ｍｎ：０．０１〜１０．００重量％、Ｐ：０．００１〜０．０６０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．１０重量％、Ｎｉ：３．５０〜２８．００重量％、Ｃｒ：１６．００〜２６．００重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０８重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、ＧＤＳ分析におけるＯの元素濃度分布の半価幅がステンレス鋼の表面から２０〜１００ｎｍであるステンレス鋼。
［６］  Ｃ：０．００１〜０．２０重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．５０重量％、Ｍｎ：０．０１〜１．５０重量％、Ｐ：０．００１〜０．０４０重量％、Ｓ：０．０００１〜０．０３０重量％、Ｃｒ：１０．５０〜２７．０重量％、および、Ｏ：０．００１〜０．０５重量％を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなるステンレス鋼であって、表面の孔食電位Ｖｃ’１００が０．２０〜０．６０（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であるステンレス鋼。
［７］  さらに、Ａｌ：４．００重量％以下、および、Ｔｉ：０．７５重量％以下を含有している、［６］に記載のステンレス鋼。
［８］  Ｃ：０．００１〜０．０３０重量％、Ｓｉ：０．０１〜１．００重量％、および、Ｃｒ：１０．５０〜１１．７５重量％を含有している、［６］または［７］に記載のステンレス鋼。
［９］  耐発銹性と耐食性に優れた、［１］〜［８］のいずれかに記載のステンレス鋼。
本明細書中、「残部がＦｅと不可避的不純物とからなる」とは、ステンレス鋼の残部にＦｅ以外にアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素および遷移金属などが少量含有されることを意味し、また、Ａｌを４．００重量％以下、Ｍｏを７．００重量％以下、Ｃｕを４．００重量％以下、Ｎを０．３０重量％以下、および、Ｔｉを０．７５重量％以下の範囲で含有してもよい。
ここで、減面とは被減面材（減面させる対象物）の表面を減らすことを意味し、具体的には研磨または研削を意味するものである。すなわち、回転減面ヘッドとは研磨ヘッドまたは研削ヘッドを、減面装置とは研磨装置または研削装置を、減面方法とは研磨方法または研削方法を意味するものである。
本発明の好ましい態様に係るステンレス鋼の表面処理方法を用いると、ステンレス鋼に比較的厚い酸化被膜を形成することができる。
また、本発明の好ましい態様に係るステンレス鋼は、高い耐発銹性と耐食性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１Ａは、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド斜視図である。
図１Ｂは、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッドの底面を示す概念図である。
図１Ｃは、図１ＢのＡ−Ａ線断面図である。
図２Ａは、電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド斜視図である。
図２Ｂは、電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッドの底面を示す概念図である。
図２Ｃは、図２ＢのＢ−Ｂ線断面図である。
図３は、減面装置を示す全体図である。
図４は、回転減面ヘッドを用いてステンレス鋼を減面する際の電極の作用を示す概念図である。
図５は、回転減面ヘッドを用いてステンレス鋼を減面する際のフレキシブル砥粒ユニットの作用を示す概念図である。
図６Ａは、ステンレス鋼と向き合う様子を示した電解砥粒減面用ローラーの斜視図である。
図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
図７Ａは、回転砥粒ベルトまたは回転フレキシブル砥粒ユニットベルトによる電解減面処理を示す模式図である。
図７Ｂは、回転砥石または回転フレキシブル砥粒ユニットによる電解減面処理を示す模式図である。
図８Ａは、ディフレクターローラーとガイドローラーとを用いた電解減面処理を示す模式図である。
図８Ｂは、ディフレクターローラーとガイドローラーとを用いた電解減面処理を示す模式図である。
図９は、実施例１で表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼１における、ＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分析結果である。
図１０は、比較例１で表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼１における、ＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分析結果である。
【符号の説明】
【０００５】
１  減面装置
２  電解砥粒減面用回転減面ヘッド
２１０  電解砥粒減面用回転減面ヘッド
２２０  電解砥粒減面用回転減面ヘッド
２１  ヘッド台座
２２  回転軸
２３  管部
２４  液溜部
２５  電極
２６  砥石
２７  フレキシブル砥粒ユニット
２７１  弾性体
２７２  減面布
４  電解液供給部
５  通電部
６  絶縁カップリング
７  ヘッド回転モータ
８  昇降装置
９  ステンレス鋼
３００  電解砥粒減面用ローラー
３１０  回転砥粒ベルトまたは回転フレキシブル砥粒ユニットベルト
３２０  回転砥石または回転フレキシブル砥粒ユニット
４１０  ディフレクターローラー
４２０  ガイドローラー
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係るステンレス鋼およびステンレス鋼の表面処理方法について説明する。ただし、本発明は発明を実施するための最良の形態の記載に限定されるものではない。
本発明の表面処理は、たとえば、電解砥粒減面用回転減面ヘッド、電解砥粒減面用ローラーを用いた電解減面処理によって行うことができる。
１  電解砥粒減面用回転減面ヘッドを用いた電解減面処理
１．１  電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド
まず、図１Ａ〜図１Ｃを用いて、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０について説明する。図１Ａは回転減面ヘッド２１０の斜視図、図１Ｂは回転減面ヘッド２１０の底面を示す概念図、図１Ｃは図１ＢのＡ−Ａ線断面図である。
図１Ａ〜図１Ｃにおいて、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０は、ヘッド台座２１、回転軸２２、および、ヘッド台座に設けられた電極２５ａ〜２５ｆと、砥石２６ａ〜２６ｆとを有する。回転軸２２は中空の構造であり、電解液を通すための管部２３を有する。また、ヘッド台座２１と回転軸２２とは一体成型されている。
図１Ｂが示すとおり、底面が円形のヘッド台座２１上の円周に沿って電極２５および砥石２６が順に配置され、その中央部には凹状の液溜部２４が設けられている。管部２３に流れてきた電解液が液溜部２４に流れるように、液溜部２４は管部２３とは連通している。通常、電極２５および砥石２６のセットをこの順に配置し、当該セットを複数回繰り返すように、ヘッド台座２１上の円周部の全体を覆うように配置される。
図１Ｃは図１ＢのＡ−Ａ線断面図である。図１Ｃにおいて、説明のために、ステンレス鋼９が回転減面ヘッド２と向き合う様子を示した。
図１Ｃは、電極２５、砥石２６のヘッド台座２１への取付状態、およびステンレス鋼との位置関係を示すものである。したがって、図１Ｃにはステンレス鋼９も一緒に図示する。
図１Ｃに示すように、電極２５および砥石２６は、砥石２６の下面（ステンレス鋼９に向き合う面）がステンレス鋼９に近く、電極２５の下面がステンレス鋼９と接触しないように配置される。なお、当該配置は減面していないときの状態を示すものである。
ここで、６つの電極２５ａ〜２５ｆは、通電時の電流密度を一定に保つためにそれぞれ同じ高さになるように配置されることが好ましい。また砥石２６ａ〜２６ｆは、減面精度を一定にするために、それぞれ同じ高さになるように配置されることが好ましい。
このように、砥石２６を電極２５よりも高く配置することにより、電極２５とステンレス鋼（非図示）との間に所定の距離を保つことができ、電解砥粒減面中に発生し得る電極とステンレス鋼（非図示）との間のスパークを防止すると共に電解液の流路を確保することができる。
電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０で用いられる電極２５としては、電解砥粒減面で用いられるものであれば特に限定されないが、たとえば、ステンレス等を用いることができる。また、電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０で用いられる砥石２６としては、一般に市販されている通常の砥石が用いられる。また、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０で用いられる砥石２６は弾性砥石であることが好ましい。
当該回転減面ヘッド２１０を用いることによって、特に０．１ｍｍ以下のトラフを効率よく減面することができる。
１．２  電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド
次に、図２Ａ〜図２Ｃを用いて、電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２２０について説明する。図２Ａは回転減面ヘッド２２０の斜視図、図２Ｂは回転減面ヘッド２２０の底面を示す概念図、図２Ｃは図２ＢのＢ−Ｂ線断面図である。
図２Ａ〜図２Ｃにおいて、回転減面ヘッド２２０は、ヘッド台座２１、回転軸２２、および、ヘッド台座に設けられた電極２５ａ〜２５ｆと、砥石２６ａ〜２６ｆと、フレキシブル砥粒ユニット２７ａ〜２７ｆを有する。回転軸２２は中空の構造であり、電解液を通すための管部２３を有する。また、ヘッド台座２１と回転軸２２とは一体成型されている。
図２Ｂが示すとおり、底面が円形のヘッド台座２１上の円周に沿って電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７が順に配置され、その中央部には凹状の液溜部２４が設けられている。管部２３に流れてきた電解液が液溜部２４に流れるように、液溜部２４は管部２３とは連通している。通常、電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７のセットをこの順に配置し、当該セットを複数回繰り返すように、ヘッド台座２１上の円周部の全体を覆うように配置される。なお、電極部、砥石部およびフレキシブル砥粒ユニット部の配置順は問わない。
図２Ｃは図２ＢのＢ−Ｂ線断面図である。図２Ｃにおいて、説明のために、ステンレス鋼９が回転減面ヘッド２２０と向き合う様子を示した。
図１Ｃと同様に、図２Ｃは、電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７のヘッド台座２１への取付状態、およびステンレス鋼との位置関係を示すものである。
図２Ｃに示すように、電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７は、フレキシブル砥粒ユニット２７の下面（ステンレス鋼９に向き合う面）が最もステンレス鋼９に近く、それについで砥石２６の下面がステンレス鋼９に近く、電極２５の下面がステンレス鋼９と最も遠くなるように配置される。換言すれば、ヘッド台座２１の下面（ステンレス鋼９に向き合う面）から、フレキシブル砥粒ユニット２７、砥石２６、電極２５の順に下方向（ステンレス鋼９の方向）に突出するように電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７が配置される。なお、当該配置は減面していないときの状態を示すものである。
また、回転減面ヘッド２２０の特徴の１つは、電解砥粒減面を行う面を構成する部材として、電極部と砥石部に加えてフレキシブル砥粒ユニット部を用いることにある。ここで用いられるフレキシブル砥粒ユニット部は、弾性を有するために、ステンレス鋼の表面の凹凸とくに凹部の減面を効率的に行うことができる。そこで、フレキシブル砥粒ユニット２７としては、たとえば、発泡ゴム等の弾性体２７１に減面布２７２を貼り付けたユニットである。
特に言及しない限り、ヘッド台座２１、回転軸２２、管部２３、液溜部２４、電極２５ａ〜２５ｆ、砥石２６ａ〜２６ｆは、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２１０の構成と同様である。
１．３  電解砥粒減面装置および電解砥粒減面処理
次に、図３および図４に基づいて、電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部が配置されている電解砥粒減面用回転減面ヘッド２２０を用いた電解砥粒減面装置およびそれを用いた電解砥粒減面処理を説明する。
図３は、減面装置１を示す全体図である。図４に示すように、減面装置１は主に、回転減面ヘッド２２０、電解液供給部４、通電部５、絶縁カップリング６、ヘッド回転モータ７および昇降装置８を有する。
電解液供給部４は、電解液に所定の圧力を加えて、回転減面ヘッド２２０に電解液を供給する手段である。これによって、図４に示すように回転減面ヘッド２２０の回転軸２２を通じて液溜部２４に電解液が供給される。電解液としては、例えば、硝酸ソーダ水溶液、硫酸ソーダ水溶液等を用いることができる。
また通電部５によって、回転減面ヘッド２２０の電極２５とステンレス鋼９との間に電位差を生じさせ、それらの間を流れる電解液に所定の電流密度の電流が流れる。絶縁カップリング６は、電流漏洩防止のための手段である。また、ヘッド回転モータ７の回転力が回転減面ヘッド２２０に伝わるように、両者は直接的または間接的に連結されている。
ステンレス鋼９は回転減面ヘッド２２０の下方に対面するように置かれ、昇降装置８によって回転した回転減面ヘッド２２０をステンレス鋼９に所定の圧力で押圧し、ステンレス鋼が電解砥粒減面される。
次に、図４および図５を用いて、回転減面ヘッド２２０を有する電解砥粒減面装置１によるステンレス鋼９の電解砥粒減面処理を説明する。
回転している回転減面ヘッド２２０が昇降装置８によって下降し、ステンレス鋼９に所定の圧力で接触させることによって、電解砥粒減面処理が行われる。
上述のとおり、回転減面ヘッド２２０の底面には、電極２５、砥石２６およびフレキシブル砥粒ユニット２７が設けられそれら３つの部分によって減面が行われる。
ステンレス鋼板をプラス極に、減面ヘッドの電極をマイナス極として電解砥粒減面処理を行うが、この際に電極（マイナス極）で発生するガスは、減面ヘッドの回転による遠心力と、液溜部２４から外方向への液流とによって、系外に排出されて、減面処理を継続的に行うことができる。
以下、電解砥粒減面処理について上記３つの部位に分けて説明する。
１．３．１  電極
図４は、回転減面ヘッド２２０の中心軸（回転軸）と電極２５を含む面とを切断面とした断面図の一部であり、回転減面ヘッド２２０を用いてステンレス鋼９を減面する際の電極２５の作用を示す概念図である。
図４に示された矢印は電解液の流れる様子を示している。すなわち回転減面ヘッド２２０が取り付けられる減面装置１の電解液供給部４から供給された電解液が、回転軸２２中の管部２３を通って凹状の液溜部２４に供給されるように、管部２３と液溜部２４とが連通している。液溜部２４に供給された電解液は、電解液供給部４で印加される圧力と遠心力によって、所定の流速で電極２５とステンレス鋼９との間の間隙を流れる。前記流速は、電極２５の表面やステンレス鋼９の表面から生成される水素や電解排出物を直ちに排除されるように、５〜１０ｍ／秒であることが好ましく、６〜７ｍ／秒であることがさらに好ましい。
また、たとえば電極２５に陰圧を、ステンレス鋼９に陽圧を印加することによって、電極２５とステンレス鋼９との間の電解液における電流密度が５〜４０Ａ／ｃｍ２となるように電流が流れる。前記電流密度は、１０〜２０Ａ／ｃｍ２であることがさらに好ましい。この電流によって電極２５の表面から水素が発生し、ステンレス鋼９の表面からは電解溶出物が生成されるが、これらの水素や電解溶出物は電解液と一緒に排出される。
１．３．２  砥石
上述のとおり、ヘッド台座２１に配置された砥石２６は電極２５よりもステンレス鋼９に近接するように配置されている。ここで、砥石２６は圧力によって変形しにくいため、減面の際に、昇降装置８によってステンレス鋼９に圧力を加えられても、電極２５とステンレス鋼９との間に所定の距離を保つことができ、電解砥粒減面中のスパークを防止すると共に電解液の流路を確保することができる。また、砥石２６として、一定の弾性を有する砥石を用いることもできる。
１．３．３  フレキシブル砥粒ユニット
フレキシブル砥粒ユニットとは、所定の弾力性を有しながら擦過作用を有するユニットを意味する。フレキシブル砥粒ユニットは、例えば、所定の弾力性を有する発泡ゴムに擦過作用を有する研磨布を貼り付けて作成される。
図５は、回転減面ヘッド２２０の中心軸（回転軸）とフレキシブル砥粒ユニット２７を含む面とを切断面とした断面図の一部であり、回転減面ヘッド２２０を用いてステンレス鋼９を減面する際のフレキシブル砥粒ユニット２７の作用を示す概念図である。具体的には、フレキシブル砥粒ユニット２７が昇降装置８からの圧力により圧縮変形され、ステンレス鋼９に接触している様子を示している。
フレキシブル砥粒ユニット２７を用いることによって、ステンレス鋼の凹部を擦過して減面処理することが可能になる。その結果、回転減面ヘッド２２０は砥石２６に加えてフレキシブル砥粒ユニット２７を有するため、ステンレス鋼９の表面にある凸部と凹部を同時に電解砥粒減面することができる。
また、回転減面ヘッド２２０の底部全面に不織布で覆い、電解砥粒減面処理を行うことも可能である。
２  電解砥粒減面用ローラーを用いた電解減面処理
２．１  電解砥粒減面用ローラー
（１）電極部と砥石部とが配置されている電解砥粒減面用ローラー
図６Ａと図６Ｂを用いて、電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用ローラーについて説明する。
図６Ａはステンレス鋼と向き合う様子を示した電解砥粒減面用ローラー３００の斜視図である。電極部と砥石部が配置されている電解砥粒減面用ローラー３００は円柱形状または円筒形状が好ましいが、これらの形状に特に限定されるものではない。
電解砥粒減面用ローラー３００には、電極２５と砥石２６とが配置されており、これらはそれぞれ１以上配置されておれば、配置されている個数は問わない。
また、電極２５と砥石２６は、図６Ａに示すように、螺旋状に交互に配置されていると、むらなく電解減面処理が行われ、ステンレス鋼９も滑らかに走行しやすくなるため好ましいが、このような配置に限定されるものではない。
図６Ｂは図６ＡのＣ−Ｃ線断面図であり、電極２５、砥石２６の電解砥粒減面用ローラー３００への取付状態を示す。なお、説明の便宜上、図６Ｂはステンレス鋼９も示し、ステンレス鋼と電解砥粒減面用ローラー３００とが接触するときの位置関係も示す。
図６Ｂが示すように、電極２５および砥石２６は、砥石２６の下面（ステンレス鋼９に向き合う面）がステンレス鋼９に近く、電極２５の下面がステンレス鋼９と接触しないように配置される。
電解砥粒減面用回転減面ヘッドと同様に、電極２５とステンレス鋼９との距離を保ち、それによって両者の間のスパーク発生を防止して電解液の流路を確保等するために、電極２５は、通電時の電流密度を一定に保つように配置されることが好ましい。また砥石２６は、減面精度を一定にするために、同じ高さになるように配置されることが好ましい。
電解砥粒減面用ローラー３００に用いられる電極２５としては、電解砥粒減面で用いられるものであれば特に限定されないが、たとえば、ステンレス等を用いることができる。また、電解砥粒減面用ローラー３００に用いられる砥石２６としては、一般に市販されている通常の砥石が用いられるが、弾性砥石が特に好ましい。
（２）電極部と砥石部とフレキシブル砥粒ユニット部とが配置されている電解砥粒減面用ローラー
電解砥粒減面用ローラー３００には電極部と砥石部に加えてさらにフレキシブル砥粒ユニット部を設けることができる（非図示）。フレキシブル砥粒ユニット部としては、たとえば、発泡ゴム等の弾性体に減面布を貼り付けたユニットが挙げられる。
電解砥粒減面用ローラー３００には、電極２５と砥石２６と共にフレキシブル砥粒ユニット部も螺旋状に配置されることが好ましい。なお、電極と砥石とフレキシブル砥粒ユニット部が配置される順序は特に限定されない。
電極、砥石およびフレキシブル砥粒ユニットは、フレキシブル砥粒ユニットの下面（ステンレス鋼に向き合う面）が最もステンレス鋼に近く、それについで砥石２６の下面がステンレス鋼９に近く、電極２５の下面がステンレス鋼９と最も遠くなるように配置されるのが好ましい。
２．２  電解砥粒減面処理
図６Ａに示すとおり、一定方向に走行するステンレス鋼９の上方に電解砥粒減面用ローラー３００を配置する。
電解砥粒減面用ローラー３００を用いた電解減面処理において、電極２５とステンレス鋼９との間に電解液が供給される。用いられる電解液は、電解砥粒減面用回転減面ヘッドによる減面処理の場合と同様である。
電極２５とステンレス鋼９との間に電解液が存在する状態で、電解砥粒減面用ローラー３００はステンレス鋼９の走行方向とは逆方向または同じ方向に回転しながら、所定の圧力でステンレス鋼９に押圧されることによって、電解減面処理がなされる。
２．３．１  電極
電極の材質は特に限定されないが、ステンレス製であることが好ましい。電極２５とステンレス鋼９との空隙には電解液が存在すれば充分であり、たとえば、当該空隙に電解液が連続的に供給されてもよいし、当該空隙が電解液に浸漬される状態に置かれてもよい。
また、電極２５とステンレス鋼９との間に電圧が印加されることによって、電解液に生じる電流密度は、電解砥粒減面用回転減面ヘッドによる減面処理の場合と同様である。
２．３．２  砥石
上述のとおり、電解砥粒減面用ローラー３００に配置された砥石２６は電極２５よりもステンレス鋼９に近接するように配置されている。ここで、砥石２６は圧力によって変形しにくいため、減面処理の際に、ステンレス鋼９に圧力を加えられても、電極２５とステンレス鋼９との間に所定の距離を保つことができ、電解砥粒減面中のスパークを防止すると共に電解液の流路を確保することができる。また、砥石２６として、一定の弾性を有する砥石を用いることもできる。
２．３．３  フレキシブル砥粒ユニット
フレキシブル砥粒ユニットは、例えば、所定の弾力性を有する発泡ゴムに擦過作用を有する研磨布を貼り付けて作成される。
フレキシブル砥粒ユニットが下方向に押圧されることによって圧縮変形され、ステンレス鋼９に接触する。これによって、ステンレス鋼の凹部を擦過して減面処理することが可能になる。その結果、砥石に加えてフレキシブル砥粒ユニットを有する電解砥粒減面用ローラー３００は、ステンレス鋼９の表面にある凸部と凹部をも同時に電解砥粒減面することができる。
また、電解砥粒減面用ローラー３００の曲面全面に不織布で覆い、電解砥粒減面処理を行うことも可能である。
３  擦過と電解を別々に行う電解減面処理
上述の通り、電解減面処理は、電極部や砥石部を有する電解砥粒減面用回転減面ヘッドや電解砥粒減面用ローラー等の１つの部材で行うことができるが、電解を電極で、擦過を砥石やフレキシブル砥粒ユニットで、それぞれ別々に行ってもよい。すなわち、電解減面処理は、たとえば、砥石による擦過を回転砥石または回転砥粒ベルトを用いて行い、フレキシブル砥粒ユニットによる擦過を回転フレキシブル砥粒ユニットまたは回転フレキシブル砥粒ユニットベルトを用いて行い、電解を電極を用いて行うことによって、達成されてもよい。その具体例としては、（１）回転フレキシブル砥粒ユニットによる擦過→（２）電極を用いた電解という順序で行われる電解減面処理、（１）回転砥石による擦過→（２）電極を用いた電解という順序で行われる電解減面処理、（１）回転砥粒ベルトによる擦過→（２）電極を用いた電解という順序で行われる電解減面処理、（１）回転フレキシブル砥粒ユニットベルトによる擦過→（２）電極を用いた電解という順序で行われる電解減面処理、またはこれらの組み合わせ等が挙げられる。
次に、図７Ａと図７Ｂを用いて、回転砥粒ベルト、回転フレキシブル砥粒ユニットベルト、回転砥石または回転フレキシブル砥粒ユニットによるステンレス鋼の擦過後に、電極とステンレス鋼との間に電解液を流しながら電極に電圧を印加する工程からなる電解減面処理を説明する。
図７Ａにおいて、３１０は回転砥粒ベルトまたは回転フレキシブル砥粒ユニットベルトを示し、これらのベルト３１０がステンレス鋼９の表面を擦過する。擦過されたステンレス鋼の表面は電極２５とステンレス鋼の間に流された電解液を通じて電圧を印加され、電解減面処理が行われる（図７Ａ）。
回転砥粒ベルトは、公知の市販品を用いることができる。
回転フレキシブル砥粒ユニットベルトは、例えば、ベルトに所定の弾力性を有する発泡ゴムを取り付け、当該発泡ゴムに擦過作用を有する研磨布を貼り付けて回転可能にした構成を有する。
図７Ｂにおいて、３２０は回転砥石または回転フレキシブル砥粒ユニットを示す。回転砥粒ベルトまたは回転フレキシブル砥粒ユニットベルト３１０に代わって、回転砥石または回転フレキシブル砥粒ユニット３２０がステンレス鋼９の表面を擦過してもよい（図７Ｂ）。
回転砥石は、通常、ローラー状の中心軸を回転輔として回転可能に軸支された砥石であって、公知の回転砥石を用いることができる。
回転フレキシブル砥粒ユニットは、例えば、所定の弾力性を有する発泡ゴムに擦過作用を有する研磨布を貼り付けて回転可能にした構成を有する。その一例としては、ローラー状の中心軸に弾力性を有する発泡ゴムを取り付け、その発泡ゴムに擦過作用を有する研磨布を貼り付けた回転フレキシブル砥粒ユニットが挙げられる。
また、回転砥粒ベルト、回転フレキシブル砥粒ユニットベルト、回転砥石、回転フレキシブル砥粒ユニット等による擦過後に現れるステンレス鋼９の新生面が、空気中の酸素によって酸化されることを防止するため、ステンレス鋼９の擦過は電解液に浸漬した状態で行われることが好ましい。
図７Ａと図７Ｂに示すとおり、回転砥粒ベルトもしくは回転フレキシブル砥粒ユニットベルト３１０による擦過、または、回転砥石もしくは回転フレキシブル砥粒ユニット３２０による擦過の直後に電解がなされるように、電極２５が配置されることが好ましい。擦過直後に現れるステンレス鋼の新生面が、空気中の酸素によって酸化されることを防止するためである。
電極の材質は特に限定されないが、ステンレス製であることが好ましい。電極２５とステンレス鋼９との空隙には電解液が連続的に供給されてもよいし、電極２５とステンレス鋼９との空隙が電解液に浸漬される状態に置かれてもよい。
また、電極２５とステンレス鋼９との間に電圧が印加されることによって、電解液に生じる電流密度は、電解砥粒減面用回転減面ヘッドによる減面処理の場合と同様である。
これらの擦過や電解はディフレクターローラー４１０とガイドローラー４２０とを用いてステンレス鋼９に張力を加えた状態で、ガイドローラー上で行われることが好ましい。これによって、回転フレキシブル砥粒ユニットベルト３１０および回転砥石３２０のステンレス鋼９に対する圧力、ならびに、電極２５とステンレス鋼９との距離を精密に制御できるようになるからである。具体的には、図８Ａに示すように、回転砥粒ベルトもしくは回転フレキシブル砥粒ユニットベルト３１０による擦過と電極２５による電解を、ステンレス鋼９に張力を加えた状態で、ガイドローラー上で行うことができる。また、図８Ｂに示すように、回転砥石もしくは回転フレキシブル砥粒ユニット３２０による擦過と電極２５による電解がステンレス鋼９に張力を加えた状態で、ガイドローラー上で行うことができる。
４  電解砥粒減面によって表面処理されたステンレス鋼
本発明の好ましい態様によれば、電解砥粒減面用回転減面ヘッドを用いた電解砥粒減面を施すことによって、ステンレス鋼の表面に耐発銹性および耐食性を有する被膜が形成される。
耐発銹性および耐食性を有する被膜は、たとえばＧＤＳ分析によって評価できる。
電解砥粒減面による表面処理によって、ステンレス鋼の表面はＯの割合が大きな被膜が形成される。
そこで、本発明の電解砥粒減面による表面処理がなされたステンレス鋼の表面をたとえばＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分布によって分析することによって、ステンレス鋼の表面に形成された耐発銹性および耐食性の被膜の厚さを評価できる。
具体的には、ＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分布において、Ｏの元素濃度が最大値の１／２となるステンレス鋼の表面からの距離（半価幅）を用いて、ステンレス鋼の表面に形成された耐食性の被膜の厚さを評価できる。耐食性の被膜が厚く形成された場合、表面から深い場所でもＯの元素濃度が高く維持される、すなわち、半価幅が大きくなる。
ＧＤＳ分析以外にも、公知の方法によって孔食電位を測定することによって、ステンレス鋼の耐発銹性および耐食性を評価することができる。
【実施例】
【０００７】
以下、実施例により、本発明の表面処理方法および当該方法で表面処理されたステンレス鋼を具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１：本発明の表面処理が施されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼］
まず、図１Ａ〜図１Ｃに示す構造を有し、以下の条件を満たす回転減面ヘッドを作製した。
減面ヘッド（電極部と砥石部を含む）
減面ヘッド直径  ２４０ｍｍ
電極銅合金製
砥石  弾性＃２４０砥石
減面ヘッド回転スピード３５０ｒｐｍ
減面ヘッドに加えられる圧力  １ｋｇ／ｃｍ２
電解液  ３０重量％濃度の硝酸ナトリウム水溶液
電解液の流速  ６ｍ／秒
電流密度  ２１Ａ／ｃｍ２
当該回転減面ヘッドが装着される減面装置の概要は、図３に開示されているとおりであった。
上記回転減面ヘッドが装着された減面装置を用いて、市販されているＳＵＳ３０４ステンレス鋼フラットバー（断面サイズ：９×１００ｍｍ）（酸性肌）を１パス研磨した。
このようにして表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼１の表面の中心線平均粗さＲａを測定したところ、０．２１μｍであった。
次に、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼１について、孔食電位の測定とＧＤＳ分析を行った。
（１）孔食電位
表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼１において、ＪＩＳ  Ｇ０５７７に従い、３．５％ＮａＣＬ溶液を３０℃に制御し、充分に脱気した後の電流密度が１００μＡ／ｃｍ２となるときの電位Ｖｃ’１００を４回測定した。
その結果は、それぞれ、０．９５２（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）、１．０７４（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）、１．０８１（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）、１．１２８（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であり、それらの電位の平均は１．０６（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であった。
（２）ＧＤＳ分析
表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼１について、ＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分析を行った。その結果は図９に示すとおりであった。
また、当該分析結果に基づき、ＧＤＳ分析におけるＯの組成分布の半価幅は、７０ｎｍであった。
［実施例２：本発明の表面処理が施された４０９Ｌステンレス鋼］
実施例１と同じ条件で、市販されている４０９Ｌステンレス鋼フラットバー（断面サイズ：９×１００ｍｍ）（酸性肌）を１パス研磨した。
このようにして表面処理された４０９Ｌステンレス鋼２について、実施例１と同様に孔食電位（Ｖｃ’１００）を測定したところ、それらの電位の平均は０．２８（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であった。
［比較例１：湿式研磨が施されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼］
実施例１で用いたＳＵＳ３０４ステンレス鋼フラットバーと同一のロットのＳＵＳ３０４ステンレス鋼フラットバーの一部を切り出し、ベルト研磨と＃６００湿式研磨を行ってフラットバーの表面を鏡面とした。
このようにして表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼３について、実施例１と同じ条件で孔食電位を３回測定した。その結果は、それぞれ、０．３５６（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）、０．４５５（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）、０．５８１（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であり、それらの電位の平均は０．４６（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であった。
また、表面処理されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼３について、ＧＤＳによる深さ方向の元素濃度分析を行った。その結果は図１０に示すとおりであった。
また、当該分析結果に基づき、ＧＤＳ分析におけるＯの組成分布の半価幅は、１５ｎｍであった。
［比較例２：焼鈍酸洗された４０９Ｌステンレス鋼］
実施例２で用いた４０９Ｌステンレス鋼と同一のロットの４０９Ｌステンレス鋼の一部を切り出し、ベルト研磨とバフ研磨を行ってステンレス鋼の表面を＃４００バフ鏡面とした。
このようにして表面処理された４０９Ｌステンレス鋼４について、実施例１と同様に孔食電位（Ｖｃ’１００）を測定したところ、それらの電位の平均は０．０７（Ｖ．  ｖｃ．  Ａｇ−ＡｇＣｌ）であった。
上記実施例１と実施例２および比較例１と比較例２の結果をまとめると以下のとおりであった。
【表１】
2009150885.tif 000003
表１に示すように、電解減面処理によって表面処理されたステンレス鋼の孔食電位は、公知の方法によって表面処理されたステンレス鋼に比べて、きわめて高く、耐食性が高いことが明らかとなった。また、ＧＤＳ分析によると、電解減面処理によって表面処理されたステンレス鋼のＯ（酸素）の半価幅は公知の方法によって表面処理されたステンレス鋼に比べてきわめて大きく、Ｏ（酸素）の含有率が高い耐食性の被膜が厚く形成されていることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明の活用法として、例えば、ステンレス製のＨ型鋼、コラム、角パイプ、フラットバー、鋼板等の製造を挙げることができる。
【図１Ａ】
2009150885.tif 000004
【図１Ｂ】
2009150885.tif 000005
【図１Ｃ】
2009150885.tif 000006
【図２Ａ】
2009150885.tif 000007
【図２Ｂ】
2009150885.tif 000008
【図２Ｃ】
2009150885.tif 000009
【図３】
2009150885.tif 000010
【図４】
2009150885.tif 000011
【図５】
2009150885.tif 000012
【図６Ａ】
2009150885.tif 000013
【図６Ｂ】
2009150885.tif 000014
【図７Ａ】
2009150885.tif 000015
【図７Ｂ】
2009150885.tif 000016
【図８Ａ】
2009150885.tif 000017
【図８Ｂ】
2009150885.tif 000018
【図９】
2009150885.tif 000019
【図１０】
2009150885.tif 000020
【国際調査報告】
2009150885.tif 000021
2009150885.tif 000022
2009150885.tif 000023
2009150885.tif 000024