(57)【要約】【課題】  ステンレス鋼のＮｏ．１表面（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）に生じた傷や加工痕などの表面不良部を、不良のない表面と同等の色調とざらざら感に、迅速かつ簡便に回復したり、光沢を有するステンレス鋼表面にＮｏ．１表面を形成したりすることが可能なブラスト梨地形成材と、それを用いたブラスティング方法を提供する。【解決手段】  ガラスビーズとアルミナサンドとガーネットサンドを質量比で、それぞれ３０〜４２％、２０〜３０％、２８〜５０％の比率で混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍである梨地形成材を用いて、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を形成する。処理に用いる装置としては、噴射に用いる圧縮空気の圧力により処理表面に噴射した梨地形成材を、回収する機能を備えた回収式エアブラスト装置が使用可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を形成することを特徴とする、ステンレス鋼の表面形成方法。
【請求項２】
３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍであることを特徴とする、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を形成するブラスト梨地形成材。
【請求項３】
３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍである梨地形成材を用いて、ステンレス鋼の梨地処理が施されていない部分をブラスティング処理し、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の外観を形成することを特徴とする、ステンレス鋼の表面形成方法。
【請求項４】
３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍであることを特徴とする、ステンレス鋼の梨地処理が施されていない部分に、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の外観を形成するブラスト梨地形成材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ステンレス鋼の表面に梨地を形成する方法と、それに用いる材料に関するもので、特にブラスティング処理により、ステンレス鋼の表面不良部に、ステンレス鋼のＮｏ．１表面の外観を形成する方法に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】  ステンレス鋼材には板・帯・管・棒・線などの形状があり、熱間圧延と冷間圧廷の製造方法に分かれ、圧延後にそれぞれの品種に適した表面に仕上げ、用途により使い分けられている。建設や設備関連で多く使用されるステンレス鋼の表面仕上げには、熱間圧延後、熱処理、酸洗により、銀白色で光沢のないざらざらの表面に仕上げられる、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４に規定されたＮｏ．１材や、冷間圧延後、熱処理、酸洗により、灰色でやや光沢がある滑らかな表面に仕上げられる、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４に規定されたＮｏ．２Ｂ材などがある。いずれも耐食性に優れ、ステンレス特有の表面を備えており、商品価値が高い。【０００３】  しかし、このステンレス鋼材は輸送や加工中に外面に傷がつき、本来全面が一様であるべき表面の、梨地の一部が失われることがある。そのため、そのまま使用することができなくなり、さらに商品価値が損なわれるという問題が生ずる。また、ステンレス鋼材に限らず、金属を用いた製品の製造工程においては、溶接などを必要とすることがあり、それによっても梨地表面が損なわれる。【０００４】  このような傷を消すには、バフ研磨などで傷を目立たなくする他、溶接部などのバフ研磨で処理しきれないよう部分は、グラインダなどで研削した後、研磨を行う方法が行われる。しかし、何れの方法によっても、梨地表面を回復することは不可能であり、元来の表面の外観とは大きく異なるため、全体としては外観不良となる。またブラスティング処理により、梨地表面を再生することも可能であるが、従来のブラスティング処理では、処理した部分と処理していない部分との間に、微妙な色調や光沢の相違が生じるという問題があった。【０００５】  また、特許文献１には、ステンレス鋼の溶接加工により溶接加工面に生成した酸化スケールを除去する方法として、酸洗処理が有効であることが開示されているが、廃水処理のコストの点で改善の余地がある。【０００６】  また、特許文献２には、ブラスト梨地形成材として、ガラスビーズとアルミナサンドの混合物を用い、それらの混合比と粒度を最適化することにより、ステンレス鋼のＮｏ．１表面の外観を再現する技術が開示されている。しかし、ここに開示されている技術も処理後の外観の点で、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１０７０４５号公報
【特許文献２】特開２００９−０２３０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明の課題は、ステンレス鋼のＮｏ．１表面に生じた傷や加工痕などの表面不良部を、不良のない表面と同等の色調とざらざら感に、迅速かつ簡便に回復したり、光沢を有するステンレス鋼表面にＮｏ．１表面を形成したりすることが可能なブラスト梨地形成材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、前記の課題に鑑み、ブラスト梨地形成材の組成を鋭意検討した結果なされたものである。【００１０】  本発明は、３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を形成することを特徴とする、ステンレス鋼の表面形成方法である。【００１１】  また、本発明は、３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍであることを特徴とする、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を形成するブラスト梨地形成材である。【００１２】  また、本発明は、３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍである梨地形成材を用いて、ステンレス鋼の梨地処理が施されていない部分をブラスティング処理し、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の外観を形成することを特徴とする、ステンレス鋼の表面形成方法である。【００１３】  また、本発明は、３０〜４２質量％のガラスビーズと、２０〜３０質量％のアルミナサンドと、２８〜５０質量％のガーネットサンドとを、合計量が１００質量％となるように混合してなり、粒度が１０５〜２１０μｍであることを特徴とする、ステンレス鋼の梨地処理が施されていない部分に、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４による）表面の外観を形成するブラスト梨地形成材である。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、傷や加工痕により外観不良となった、ステンレス鋼のＮｏ．１表面に、迅速かつ簡便に、不良のない部分と同等の色調とざらざら感を形成することができる。また、本発明は、グラインダ研削やバフ研磨を施して滑らかになった表面部にも、同等の外観を形成することができる。さらに、表面に光沢があるステンレス鋼を、Ｎｏ．１表面にする場合にも、本発明の表面形成方法及びブラスト梨地形成材を適用できる。【００１５】  本発明においては、従来のガラスビーズとアルミナサンドに加えガーネットサンドも用いている。ガーネットは２価の金属と３価の金属を含むケイ酸塩鉱物で、硬度が高いことから、その粉末は研磨材として用いられている。ブラスティング処理は、処理の対象となる材料よりも硬度が高い粉末粒子を対象物の表面に高速で衝突させて、対象物表面に粒子の形状にほぼ対応した形状を有する微細な凹部を形成する処理なので、粉末粒子の硬度が仕上がり面の外観に影響を及ぼすと考えられる。硬度を評価するための尺度としては、モース硬度と、ビッカース硬度があるが、この場合は、硬度測定の特徴から、ビッカース硬度が適していると考えられる。【００１６】  ガラスとアルミナとガーネットのビッカース硬度は、それぞれ５００〜５５０、２１００〜２３００、１０００〜１２００であり、ガーネットは、ガラスとアルミナの中間のビッカース硬度を備えている。同じ大きさの粒子を同じ速度で処理対象物に衝突させると、それによって形成される凹部の大きさや深さは、粒子のビッカース硬度に依存すると考えられ、ガラス、アルミナ、ガーネットを適切な比率で配合することにより、従来よりも迅速かつ簡便にＮｏ．１表面が得られると解される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本発明に係るブラスト梨地形成材を用いて、ステンレス鋼の表面にＮｏ．１表面を形成する回収式エアブラストの一例の断面を示す図。
【図２】  ブラスト梨地形成材の成分の混合比と処理対象面の表面粗さの測定値との関係をプロットしたグラフ。
【図３】  ブラスト梨地形成材の粒度と処理対象面の表面粗さの測定値との関係をプロットしたグラフ。
【図４】  処理後の試料の外観をブラスト梨地形成材の組成の三元図に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明においては、サンドブラスト装置を用いてブラスティング処理を行うことが可能であるが、作業現場で施工可能な小型で安価なブラスト装置や回収式エアブラスト装置にも使用可能である。
【００１９】  図１は、本発明に係るブラスト梨地形成材を用いて、ステンレス鋼の表面にＮｏ．１表面を形成する、回収式エアブラストの一例の断面を示す図である。この例では、図示しないブラスト梨地形成材の貯留槽から、ブラスト梨地形成材吸入ホース３を介して、ブラスト梨地形成材を、ブラスト梨地形成材吸入口２に吸入し、図示しないエアコンプレッサーから、圧縮空気導入ホース６を介して、圧縮空気導入口４、ベンチュリー管５の順に、圧縮空気を導入し、噴射口１から処理対象面９に対してブラスト梨地形成材粒子１０を衝突させる。
【００２０】  処理対象面９に衝突した後のブラスト梨地形成材粒子１０は、圧縮空気の圧力で、ブラスト梨地形成材回収開口部７とブラスト梨地形成材回収ホース８を経由して、ブラスト梨地形成材の貯留槽に戻される。噴射口１と処理対象面９との間は、柔軟性もしくは可撓性を備えたゴムなどからなるノズルキャップ１１により閉空間となっているので、ブラスト梨地形成材は外部に漏れることが極めて少なく、リサイクル使用が可能である。
【００２１】  まず、ここでは、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドの質量による混合比の最適範囲を検証するため、それぞれを表１に示した混合比、つまり、ガラスビーズとアルミナサンドを３：２の混合比で含む混合材と、ガーネットサンドとを、４：６、５：５、６：４、７：３、８：２の混合比となるように秤量し、外観が均一になるまで混合して、５種類のブラスト梨地形成材を調製した。処理対象の試料として、Ｎｏ．１表面のステンレス鋼の表面に、一部に表面粗さ（算術平均粗さ；Ｒａ）が４．７２９μｍとなる傷を付けた試料を調製した。なお、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドの粒度は、ＡＳＴＭで規格化されている１４０メッシュ、目開きが１０５μｍの篩と、８０メッシュ、目開きが１７７μｍの篩を用いた分級により、１０５μｍ〜１７７μｍとした。
【００２２】  また、比較のために、従来多用されてきた、ガラスビーズとアルミナサンドについても同様に分級し、それぞれを表２に示した混合比で秤量し、均一に混合した、５種類のブラスト梨地形成材も調製した。
【００２３】  前記のブラスト梨地形成材を、図１に示した回収式エアブラストを用い、処理対象の試料に、空気圧を０．３ＭＰａとして、５秒間噴射した。ブラスティング処理後、それぞれの試料の表面粗さを、アメテックテーラーホブソン製のＰＧＩ  １２５０Ａを用いて測定した。なお、同じ空気圧であれば、ブラスト梨地形成材が、処理対象面９に衝突する速度は、図１における噴射口１の内径、つまりｄに依存すると考えられるので、ここでは、ｄ＝６ｍｍとした。
【００２４】  ブラスティング処理後の試料の表面粗さの測定値と、目視による外観評価の結果を、前記の表１、表２に示した。表１、表２の外観評価の欄に記した、記号は、「○」がＮｏ．１と同等、「△」がやや不良、「×」が不良であることを示す。また、図２には、ブラスト梨地形成材の混合比と表面粗さの測定値との関係をプロットしたグラフを示す。なおここでは、横軸として、ガラスビーズとアルミナサンドの合計量をＡ、ガーネットサンドの量をＢとした、混合比Ａ：Ｂを用いている。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】  これらの結果より、表面粗さが４．０μｍ以上の試料は、Ｎｏ．１表面と同等の外観を呈し、ガラスビーズとアルミナサンドとガーネットサンドを質量比で、３：２：５〜４．２：２．８：３の比率で混合したブラスト梨地形成材は、Ｎｏ．１表面を形成する機能が顕著であり、従来のガラスビーズとアルミナサンドからなるブラスト梨地形成材よりも優れていることが明らかである。
【００２８】  次に、表面粗さの、ブラスト梨地形成材の粒度への依存性を検証するために、前記と同様に、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドのそれぞれを、７４〜１２５μｍ、８８〜１４９μｍ、１０５〜１７７μｍ、１２５〜２１０μｍ、１４９〜２５０μｍの粒度に分級し、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドの混合比が、３．６：２．４：４．０となるように秤量して、均一になるまで混合したブラスト梨地形成材を用いて、同様のブラスティング処理と、処理後の試料の表面粗さの測定を行った。その測定値と外観評価を表３に、ブラスト梨地形成材の粒度と表面粗さの測定値との関係を図３に示した。
【００２９】
【表３】
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【００３０】  表３と図３に示した結果から、混合比を、３．６：２．４：４．０とした、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドからなるブラスト梨地形成材を用いた場合の適切な粒度範囲は、１０５〜２１０μｍであることが明らかである。
【００３１】  ここまでは、ガラスビーズとアルミナサンドの混合比を質量比で３：２に固定した場合について、説明したが、さらにブラスト梨地形成材の適当な組成を検証するために、ガラスビーズとアルミナサンドの混合比を変えて、前記と同様のブラスティング処理を行い、表面粗さの測定と外観の評価を行った。
【００３２】  表４には、ガラスビーズ、アルミナサンド、ガーネットサンドの混合比と、それらのブラスト梨地形成材を用いてブランスティング処理した試料の評価結果を示す。また、図４は、処理後の試料の外観を、表２に示した結果と併せて、ブラスト梨地形成材の組成の三元図に示したものである。
【００３３】
【表４】
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【００３４】  図４において、破線で囲み、ハッチングを施した領域には、ブラスティング処理後の試料が、Ｎｏ．１表面の外観を呈した、ブラスト梨地形成材の組成が含まれている。従って、本発明のブラスト梨地形成材の最適の組成は、ガラスビーズが３０〜４２質量％、アルミナサンドが２０〜３０質量％、ガーネットサンドが２８〜５０質量％である。
【００３５】  なお、ここまでに説明したブラスティング処理は、圧縮空気導入口４に圧縮空気を供給するコンプレッサの圧力を０．３ＭＰａとして、５秒間行ったが、コンプレッサの圧力を増加すると、処理時間の短縮が可能である。本発明者らの検討によれば、例えば、コンプレッサの圧力を１．０ＭＰａにすると、所要の表面外観とするには、ブラスト梨地形成材を噴射する時間が、約１秒で済むという結果が得られている。
【００３６】  しかしながら、ブラスト梨地形成材を噴射する時間が、１．０ＭＰａで２秒を超えると処理対象の表面が黒ずみ、周囲との外観の差異が生じてしまうことがある。つまり噴射を高圧で行うと、工程時間の短縮になるが、処理時間の許容幅が小さくなって、手作業でのコントロールが困難になるという欠点が顕著になる。これに対し、０．２〜０．７ＭＰａの圧力範囲では、３〜６秒間のブラステイング処理により、識別できるような外観の差が生じることは少ない。
【００３７】  また、ブラスト梨地形成材粒子１０の処理対象面への衝突速度は、前記のように噴射口１の内径；ｄにも依存すると考えられ、実際に本発明者が行った検討結果によれば、本発明のブラスト梨地形成材を、図１に示した回収式エアブラストに適用した場合においては、ｄが５ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲が、Ｎｏ．１表面を形成するための、最適なコンプレッサの圧力や噴射時間の設定がより容易であった。
【００３８】  以上に説明したように、本発明によれば、光沢を有するステンレス鋼の表面にＮｏ．１表面を形成したり、Ｎｏ．１表面のステンレス鋼に生じた、傷や加工痕などの表面不良部を、不良のない表面と同等の色調とざらざら感に、迅速かつ簡便に回復したりする、ブラスト梨地形成方法と、それに用いるブラスト梨地形成材を提供できる。なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】１  ・・・  噴射口      ２  ・・・  ブラスト梨地形成材吸入口
３  ・・・  ブラスト梨地形成材吸入ホース
４  ・・・  圧縮空気導入口      ５  ・・・  ベンチュリー管
６  ・・・  圧縮空気導入ホース
７  ・・・  ブラスト梨地形成材回収開口部
８  ・・・  ブラスト梨地形成材回収ホース
９  ・・・  処理対象面
１０  ・・・  ブラスト梨地形成材粒子
１１  ・・・  ノズルキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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