(57)【要約】【課題】フェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品に安価な不動態化処理方法を提供することで、冷間鍛造部品の耐銹性を安価に付与する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３〜０．１０％，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜１．０％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０１％以下，Ｃｒ；１０．５〜２２．０％，Ｎ：０．００３〜０．１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成された冷間鍛造品を、温度が１０〜８０℃、硝酸濃度が１０〜５０％の溶液中に、振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌の１種類以上の攪拌や振動を伴って１分間以上浸漬することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品の不動態化処理方法である。更に、必要に応じて、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００３〜０．１０％，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜１．０％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０１％以下，Ｃｒ；１０．５〜２２．０％，Ｎ：０．００３〜０．１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成された冷間鍛造品を、温度が１０〜８０℃、硝酸濃度が１０〜５０％の溶液中に、振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌の１種類以上の振動や攪拌を伴って１分間以上浸漬することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品の不動態化処理方法。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有することを特徴とする請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品の不動態化処理方法。
【請求項３】
ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７による表面の孔食電位が平均２００ｍＶ以上を有することを特徴とする耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品の不動態化処理（パシペート処理）方法に係わり、例えば、ファスナー，ねじ等の冷間鍛造部品の耐銹性を安価な方法で向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、フェライト系ステンレス鋼の冷間鍛造部品は、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼製に比べて耐銹性に劣ることから使用箇所が限定されてきた。
【０００３】
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品は、耐銹性に優れているものの、高価なＮｉが多量に添加されているばかりか、材料が硬いため、製造コストが高く、低コスト化が望まれてきた。
【０００４】
従来のフェライト系ステンレス鋼製品の不動態化処理技術に関しては、フェライト系ステンレス鋼製品をオゾンの水溶液に浸漬して不動態化させることが提案されている（特許文献１）が、特殊な装置が必要なため広く普及していない。
【０００５】
また、冷間鍛造されたねじにおいて、バレル研磨後に硝酸浸漬等の不動態化処理を施すことが提案されている（特許文献２）が、耐銹性が改善できていないのが現状である。
【０００６】
さらには、Ｃｅイオンを含む硫酸塩溶液中での不動態化処理（特許文献３）や電解研磨＋酸化・還元処理による不動態化処理（特許文献４），酸化剤を含有する溶液中での不動態化処理（特許文献５）も提案されているが、コスト・品質的な問題から普及していない。
【０００７】
以上、これまでのフェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品は、安価で有効な不動態化処理方法がないために耐銹性に劣っており、使用箇所が限定されてきた。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２―２８５２８７号公報
【特許文献２】特開平９―７２３２６号公報
【特許文献３】特開平２０００―１４４４４２号公報
【特許文献４】特開平１０―２０４５２６号公報
【特許文献５】特開平８―２６０１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、フェライト系ステンレス鋼の冷間鍛造部品に安価な不動態化処理方法を提供することで、冷間鍛造部品の耐銹性を安価に付与することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、高価なＮｉやＭｏを積極添加していない安価なフェライト系ステンレス鋼の冷間鍛造部品に、温度が１０〜８０℃、硝酸濃度が１０〜５０％の溶液中に、振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌等を伴って浸漬することで、冷間鍛造によって生じたミクロな表面バリの隙間内も不動態化でき、耐銹性を飛躍的に向上させることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．００３〜０．１０％，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜１．０％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０１％以下，Ｃｒ；１０．５〜２２．０％，Ｎ：０．００３〜０．１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成された冷間鍛造品を、温度が１０〜８０℃、硝酸濃度が１０〜５０％の溶液中に、振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌の１種類以上の振動や攪拌を伴って１分間以上浸漬することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品の不動態化処理方法である。
（２）更に、質量％で、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）記載のフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品の不動態化処理方法である。
（３）ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７による表面の孔食電位が平均２００ｍＶ以上を有することを特徴とする耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造部品である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるフェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品の安価な不動態化処理方法は、高価なＮｉをあまり含有しないにもかかわらず、オーステナイト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品並の耐銹性を付与するとともに、冷間鍛造部品の製造コストを大幅に低減する効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、先ず、本発明の請求項１記載の限定理由について説明する。
【００１４】
Ｃ，Ｎは、鋼の強度を確保するために、０．００３％以上添加する。一方、０．１０％を超えて添加すると、粗大なＣｒ炭窒化物により耐銹性ばかりか冷間鍛造性が劣化する。そのため、上限を０．１０％とする。好ましい範囲は、０．００５〜０．０３％である。
【００１５】
Ｓｉは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると冷間鍛造性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．４％である。
【００１６】
Ｍｎは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると耐銹性および冷間鍛造性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．５％である。
【００１７】
Ｐは、冷間鍛造性および耐銹性を劣化させるため、０．０４％以下に限定する。好ましくは、０．０３０％以下である。
【００１８】
Ｓは、冷間鍛造性および耐銹性を劣化させるため、０．０１％以下に限定する。好ましくは、０．００３％以下である。
【００１９】
Ｃｒは、基本的に耐食性を確保するため１０．５％以上添加するが、２２．０％を超えて添加すると冷間鍛造性が劣化する。そのため、上限を２２．０％に限定する。好ましい範囲は１６．０％〜２０．０％である。
【００２０】
一般のステンレス鋼製品の不動態化処理は、硝酸溶液の浸漬のみでよいが、ねじ等の冷間鍛造品の場合、ミクロな表面のバリによる隙間が多数生成するため、浸漬のみではミクロな隙間内の不動態化が困難となり、本発明のように振動や攪拌を伴う不動態化処理が必要となる。従って、本発明の振動や攪拌を伴う不動態化処理の効果が発揮される冷間鍛造部品に限定する。
【００２１】
不動態化処理の溶液の温度は、１０℃未満では反応量が少なく、耐銹性改善に不十分である。一方、８０℃を超えると過不動態化領域となり、逆に耐銹性が劣化する。そのため、１０〜８０℃に限定する。好ましくは、２０〜６０℃の範囲である。
【００２２】
硝酸溶液は、フェライト系ステンレス鋼の表面を不動態化させて耐銹性を改善させるのに有効であるが、硝酸濃度が１０％未満では活性溶解等に起因し、不動態化および耐銹性の改善に不十分である。一方、５０％を超えると過不動態化領域となり、逆に耐銹性が劣化する。そのため、硝酸濃度を１０〜５０％に限定する。好ましくは、１５〜４０％である。また、更に、溶液中には微量のオゾン，過酸化水素，クロム酸等の酸化促進剤も入れることもできる。
【００２３】
通常、フェライト系ステンレス鋼製品の不動態化処理は、上記の硝酸溶液に浸漬するのみで耐銹性の改善に十分であるが、フェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品では、冷間鍛造で生じたミクロな表面バリ（隙間）が存在するため、硝酸浸漬のみではミクロなバリ内の不動態化は不十分である。そのため、フェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品の耐銹性改善には、本発明の最大のポイントにもなるが、上記の硝酸溶液中に浸漬させると共に機械的な振動や攪拌（振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌等）により、ミクロなバリ内（隙間内）へも硝酸溶液を供給させ、隙間内部も不動態化させる必要がある。よって、耐銹性の確保には、振動や攪拌（振動，回転攪拌，超音波振動，溶液攪拌等）が必要となる。ここで、振動とは、容器内に冷間鍛造部品と硝酸溶液を入れて容器を０．１〜１０Ｈｚの振動数にて振動させることである。回転攪拌とは、容器を約１０〜９０°傾斜して、１０〜２００ｒｐｍの範囲で回転させることである。超音波振動とは、容器ごと超音波振動（２０〜２００ｋＨｚの超音波内で洗浄）を付与することである。溶液攪拌とは、容器内の溶液を機械的に攪拌することである。また、振動や攪拌の促進および表面バリの低減のために、研磨粉やガラスビーズ等の媒体も同時に入れることが好ましい。
【００２４】
不動態化処理時間は、１分間未満では耐銹性改善には不十分であるため、１分間以上に限定する。なお、２００分間を超えると効果が飽和するばかりか、不経済になるため、好ましくは２００分間以下がよい。好ましくは、３〜６０分である。また、不動態化処理時間とは、硝酸溶液中での振動や攪拌と浸漬を合わせた時間を言う（例えば、振動や攪拌を１０分間に加えた後に浸漬のみ１０分間の処理を施すと、不動態化処理時間は、合計２０分となる）。
【００２５】
本発明の請求項２記載の限定理由について述べる。
【００２６】
Ｎｂは、炭窒化物を形成してＣを固定することで、Ｃｒ炭窒化物の生成を抑制し、耐銹性を向上させる。そのため、必要に応じて０．１％以上添加する。しかしながら、０．８％を超えて添加すると、粗大炭窒化物が形成されるため逆に冷間加工性が劣化する。そのため、上限を０．８％に限定する。好ましい範囲は、０．２％〜０．６％である。
【００２７】
Ｔｉは、Ｎｂと同様に炭窒化物を形成してＣを固定することでＣｒ炭窒化物の生成を抑制し、耐銹性を向上させる。そのため、０．０１％以上添加する。しかしながら、０．５％を超えて添加すると、粗大炭窒化物や酸化物が形成されるため逆に冷間加工性を劣化するため、上限を０．５％に限定する。好ましい範囲は、０．０１〜０．２％である。
【００２８】
ここで、Ｎｂは粗大酸化物を形成し難いため、好ましくはＴｉよりもＮｂ単独添加の方が表面疵の観点から好ましい。
【００２９】
本発明の請求項３記載の限定理由について述べる。
【００３０】
請求項１及び請求項２で製造されたフェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品は、耐銹性に優れ、ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７による表面の孔食電位が平均２００ｍＶ以上になる。
【００３１】
この時、平均の孔食電位が約２００ｍＶ未満では、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１の１００時間の塩水噴霧試で流れ錆び発銹し、本発明の耐銹性改善の効果が明瞭ではなくなる。そのため、本発明の不動態化処理を施したＪＩＳ  Ｇ  ０５７７による表面の孔食電位が平均２００ｍＶ以上の冷間鍛造部品に限定する。
【実施例】
【００３２】
以下に本発明の実施例について説明する。
【００３３】
表１に実施例の鋼の化学組成を示す。
【００３４】
【表１】
2008266677.tif 000002
【００３５】
これら化学組成の鋼は、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造し、その鋳片をφ５．５ｍｍまで熱間の線材圧延を行った。その後、通常のフェライト系ステンレス鋼製冷間鍛造ねじの製造工程にて、８００℃焼鈍・酸洗，冷間伸線加工（φ３．８５ｍｍ）を施し、冷間鍛造と転造，バレル研磨によりプラス十字頭ねじを成形した。ここで、割れ無くプラス十字頭ねじに冷間加工できた場合を、冷間鍛造性○，割れた場合を冷間鍛造性×として評価した。
【００３６】
その後、表２、３に示す種々の条件にてパシペート処理を施し、ねじ製品とした。そして、耐銹性および孔食電位を調査した。結果を表２、３に示す。振動とは、容器にねじと溶液を入れて、０．１〜１０Ｈｚの振動数で容器を揺らすものであり、回転攪拌とは、容器にねじと溶液を入れて、容器の回転（斜め４５°傾斜して回転，１０〜２００ｒｐｍで回転）とともに攪拌を付与するものであり、超音波振動とは、溶液とねじを入れて容器ごと超音波（１０〜２００ｋＨｚの周波数）を付与するものであり、溶液攪拌とは、容器に溶液とねじを入れて、機械的に溶液を混ぜて流動させるものであり、いずれも硝酸溶液をミクロなバリの隙間内へ供給するために処理された振動や攪拌処理のことである。
【００３７】
【表２】
2008266677.tif 000003
【００３８】
【表３】
2008266677.tif 000004
【００３９】
耐銹性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１の塩水噴霧試験に従い、各条件ごと不動態化処理されたねじ製品１０本ずつに対し、１００時間の噴霧試験を実施して発銹するか否かで評価した。無発銹および僅かな点錆レベルであれば耐食性を○，流れ錆，全面発銹の場合は耐食性を×として評価した。本発明鋼の耐銹性の評価は全て○であった。
【００４０】
孔食電位は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７の測定方法に従い、ねじ頭部表面の孔食電位（Ｖｃ’１００  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＣｌ，  飽和ＫＣｌ）で評価した。本発明製品の孔食電位は２００ｍＶ以上であった。
【００４１】
一方、比較例Ｎｏ．２２〜３９では、攪拌・振動の処理を実施していないため、パシペート処理を実施しているにもかかわらず、耐銹性に劣っていた。発銹の起点は、ミクロな表面のバリであった。
【００４２】
比較例Ｎｏ．４０〜４９では、不動態化処理の硝酸濃度，温度，時間の範囲が本発明範囲から外れており、耐銹性に劣っていた。
【００４３】
比較例Ｎｏ．５０〜５８では、冷間鍛造部品の化学組成が本発明から外れており、冷間鍛造性や耐銹性，孔食電位に劣っていた。
【００４４】
以上の実施例から分かるように本発明例の優位性が明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、フェライト系ステンレス鋼製の冷間鍛造部品の安価な不動態化処理方法を提供することが可能であり、耐銹性に優れる安価な冷間鍛造部品の用途として、産業上極めて有用である。