(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する前記酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する前記酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上であり、前記酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、前記酸化皮膜の厚さが１００．０〜２００．０Åであり、前記酸化皮膜の最表面のＣｒ濃度がカチオン分率で０．１５〜０．５０であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
【請求項４】
更に、以下の群より選択される１種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
第１群：質量％で、Ａｌ：１．０％以下。
第２群：質量％で、
Ｔｉ：０．０１〜０．４０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．４０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜１．０％、
Ｔａ：０．００１〜０．１０％、
Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、
Ｓｂ：０．００１〜０．５０％、及び
Ｇａ：０．００１〜０．５０％から選択される１種以上。
第３群：質量％で、
Ｂ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％、及び
ＲＥＭ：０．００１〜０．１０％から選択される１種以上。
【請求項５】
前記のＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＮのうちいずれか１種以上のそれぞれの含有量が、質量％で、以下の範囲を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
Ｎｉ：１．０〜３．５％、
Ｃｒ：２１．０〜２４．０％、
Ｍｏ：０．３〜３．０％、
Ｃｕ：０．１〜１．５％、
Ｎ：０．０５〜０．３０％。
【請求項６】
オゾン浄水槽、オゾン浄水場の配管、オゾン浄水場のフランジ、オゾン下水処理槽、オゾン下水処理場の配管、又はオゾン下水処理場のフランジに用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン含有水用ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、上水、下水の水処理にオゾンガスを用いるような環境で利用されるオゾン含有水用二相ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
二相系（フェライト・オーステナイト系）ステンレス鋼（以下、二相ステンレス鋼、ともいう。）は、その水環境における優れた耐食性から、水処理施設のタンク、配管、また水道水や工業用水の貯水タンクに利用されている。
近年、水道水の安全性や排水に対する環境負荷の低減に対する要求の高まりから、水の殺菌、漂白、脱臭の用途でオゾンガスが使われるようになっている。オゾンは、非常に高い殺菌力、漂白力、脱臭力を持ち、従来使われてきた濾過処理、凝集処理、塩素処理では困難な品質の高い水を作ることができる。
【０００３】
しかしながら、オゾンの高い殺菌力はステンレス鋼を腐食させる力を持つ。水中には溶存酸素、残留塩素などの酸化剤が存在し、これら酸化剤の種類、量によって水中における電位が決まる。ステンレス鋼はその合金成分、組織などによって、使用出来得る限界の電位が存在する。この限界の電位は、ＪＩＳで規定された「ステンレス鋼の孔食電位測定方法」（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７）により測定することができる。この孔食電位が使用環境での電位と比べ、低ければ孔食が発生する可能性がある。
【０００４】
オゾンが水中に溶存すると、この電位を高くすることが知られている。このように、オゾンを含有する水中は、ステンレス鋼にとって過酷な腐食環境であると言える。
そのため、近年では、ステンレス鋼においてオゾン含有水中での耐食性を向上させるために、様々な検討がされている。
【０００５】
特許文献１、特許文献２、特許文献３は、ステンレス鋼に、ＡｌとＳｉの合計、またはＡｌ単独を、１〜６％の量で添加することで耐オゾン含有水性が向上されたステンレス鋼やその製造方法を提案している。
【０００６】
特許文献４は、表面皮膜にＴｉを含有させることで耐オゾン含有超純水性が向上されたフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提案している。
【０００７】
特許文献５、特許文献６は、ステンレス鋼表面に鉄系酸化物を形成させることで耐オゾン含有純水性が向上されたステンレス鋼およびその製造方法を提案している。
【０００８】
このように、これまでに、鋼板表面に耐オゾン含有水性（オゾン含有水に対する耐食性）を有する表面皮膜を形成させることで、オゾン含有水中における耐食性に優れたステンレス鋼を提供する技術は提案されている。
【０００９】
一方、オゾンによってステンレス鋼の表面皮膜の構成を変化させることでステンレス鋼の耐食性を向上させる従来技術がある。
例えば特許文献７では、オゾンガスを含有させた酸液（酸性の溶液）中に浸漬することで、表面皮膜のＣｒを濃化させ、ステンレス鋼の耐食性を向上させる技術を提案している。
【００１０】
また特許文献８、特許文献９では、高濃度オゾンガスや湿潤オゾンガスに曝すことでステンレス鋼の耐食性を向上させる技術を提案している。
【００１１】
しかしながら、特許文献１〜６に記載の従来技術では、鋼板表面に耐オゾン含有水性を有する表面皮膜を形成させることで、オゾン含有水中における耐食性を向上させていた。しかしながら、この表面皮膜は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉなどを含有し、かつ塩化物イオンを含有した水中においては、腐食を抑制する効果を持たない。
また、特許文献７の方法では、オゾン含有水中で使用する前に、オゾン含有酸液中に浸漬する必要があり、製造コストが高くなる。また、酸液を取り扱う際の安全性や、処理後の廃液の問題も生じる。
さらに、特許文献８の方法では、オゾン含有水中で使用する前に、高濃度のオゾンガスや湿潤オゾンガスに曝す必要があり、製造コストが高くなる。また、オゾンガスを取り扱う際の安全性や、処理後の排ガスの問題が生じる。また、特許文献７、８の方法では表面皮膜にＣｒが濃化せず、オゾン含有水中で十分な耐食性を得ることが出来ない。
【００１２】
このように、従来の技術でステンレス鋼を製造しても、塩化物イオンを含むオゾン含有水中では、適正な耐食性を確保することが困難であるとともに、製造コスト、安全性、環境問題等でも課題が山積している。このため、耐食性を確保しつつも、経済性、環境面に配慮されたオゾン含有水用のステンレス鋼の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３９８５３７２号公報
【特許文献２】特許第３２５７４９２号公報
【特許文献３】特許第３５９６２３４号公報
【特許文献４】特開平１０-２８０１２３号公報
【特許文献５】特開平１０-８８３１５号公報
【特許文献６】特許第２９７１７７６号公報
【特許文献７】特開２００１-４９４７３号公報
【特許文献８】特開平８-８５８６２号公報
【特許文献９】特開２００９-８４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、取り扱いおよび廃棄が困難な酸液（酸性の溶液）やオゾンガスを用いる耐食性を改善する処理を行うことが無く、塩化物イオンを含むオゾン含有水中で優れた耐食性を有する二相ステンレス鋼を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、下記の要件を有する。
【００１６】
（１）質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する前記酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
（２）質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する前記酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上であり、前記酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
（３）質量％で、
Ｃ：０．１％以下、
Ｓｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｎ：０．０１〜８．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：２０．０〜３０．０％、
Ｍｏ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、及び
Ｎ：０．０５〜０．８％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面に酸化皮膜を有し、前記酸化皮膜の厚さが１００．０〜２００．０Åであり、前記酸化皮膜の最表面のＣｒ濃度がカチオン分率で０．１５〜０．５０であることを特徴とするオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
（４）更に、以下の群より選択される１種以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
第１群：質量％で、Ａｌ：１．０％以下。
第２群：質量％で、
Ｔｉ：０．０１〜０．４０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．４０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜１．０％、
Ｔａ：０．００１〜０．１０％、
Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、
Ｓｂ：０．００１〜０．５０％、及び
Ｇａ：０．００１〜０．５０％から選択される１種以上。
第３群：質量％で、
Ｂ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％、及び
ＲＥＭ：０．００１〜０．１０％から選択される１種以上。
（５）前記のＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＮのうちいずれか１種以上のそれぞれの含有量が、質量％で、以下の範囲を満たすことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
Ｎｉ：１．０〜３．５％、
Ｃｒ：２１．０〜２４．０％、
Ｍｏ：０．３〜３．０％、
Ｃｕ：０．１〜１．５％、
Ｎ：０．０５〜０．３０％。
（６）オゾン浄水槽、オゾン浄水場の配管、オゾン浄水場のフランジ、オゾン下水処理槽、オゾン下水処理場の配管、又はオゾン下水処理場のフランジに用いられることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のオゾン含有水用二相ステンレス鋼。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、酸液やオゾンガスを用いて耐食性を改善する処理を施すことなく、塩化物イオンを含むオゾン含有水中でも優れた耐食性を有する二相ステンレス鋼を提供できる。
また、本発明の一態様に係るオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、オゾン含有水中の自然電位が高い。このため、孔食電位が低い従来の二相ステンレス鋼はオゾン含有水環境への適用が困難であったが、本発明の一態様によれば、この従来の問題を解決し、オゾン含有水環境下で優れた耐食性を発揮する二相ステンレス鋼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】オゾン含有水へ浸漬後の酸化表層のＣｒカチオン分率と孔食電位（Ｖｃ’）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態の二相ステンレス鋼の一実施形態について詳述する。
本実施形態では、オゾン含有水による処理が施されていない状態の二相ステンレス鋼の表面に存在する酸化皮膜を第１の酸化皮膜と言う。オゾン含有水による処理で形成された酸化皮膜を第２の酸化皮膜と言う。オゾン含有水による処理が施されると、第１の酸化皮膜は、第２の酸化皮膜となる。なお、第１の酸化皮膜は、大気中で形成された皮膜であり、一般的には、第１の酸化皮膜は、不動態皮膜又は大気酸化皮膜と呼ばれる。
【００２０】
本発明者らは、まず、オゾン含有水環境下での二相ステンレス鋼の耐食性および、オゾン含有水環境下で鋼表面に形成される表面皮膜（第２の酸化皮膜）の性状について鋭意調査した。その結果、以下の条件でオゾン含有水に二相ステンレス鋼を浸漬すると、浸漬した後の二相ステンレス鋼の孔食電位が向上することを明らかにした。
（浸漬条件）
まず、水温が５〜８０℃とされ、かつ溶存オゾン濃度が０．０５〜０．５０ｍｇ／Ｌとされたオゾン含有水に二相ステンレス鋼を１〜１００時間浸漬する（前処理）。次いで、水温が５〜８０℃とされ、かつ溶存オゾン濃度が０．５０〜２．００ｍｇ／Ｌとされたオゾン含有水に二相ステンレス鋼を２４〜２００時間浸漬する（本処理）。
なお、「水温が５〜８０℃とされ、かつ溶存オゾン濃度が０．５０〜２．００ｍｇ／Ｌとされたオゾン含有水」とは、一般的なオゾン含有水環境を想定してオゾン濃度が調整されたオゾン含有水である。つまり、実際にステンレス鋼を適用するようなオゾン含有水環境よりもオゾン濃度の低いオゾン含有水に二相ステンレス鋼を浸漬して予め前処理を施す。次いで実際のオゾン含有水環境と同等のオゾン濃度を有するオゾン含有水に二相ステンレス鋼を浸漬させる。これにより、孔食電位を向上させることができる。この孔食電位が向上する効果は、オゾン含有水中に浸漬された二相ステンレス鋼の第２の酸化皮膜が厚膜化する（皮膜の厚さが厚くなる）とともに、この第２の酸化皮膜の表層に一定以上のＣｒ濃化（一定の量以上のＣｒが濃化すること）が生じるためであると考えられる。
【００２１】
また本発明者らは、上記の効果を発現する条件をさらに検討した結果、以下の事項を見出した。上述した条件の前処理と本処理を行うと、二相ステンレス鋼の表面には、１００．０〜２００．０Åの厚さの第２の酸化被膜が形成され、かつ第２の酸化皮膜の最表面のＣｒ濃度をカチオン分率で０．１５〜０．５０とすることができることが明らかになった。
前処理を行っていない二相ステンレス鋼を、溶存オゾン濃度が０．５０〜２．００ｍｇ／Ｌのオゾン含有水に浸漬する場合（前処理を行わずに本処理のみ行う場合）、オゾン含有水の作用（酸化力）によって急速に二相ステンレス鋼の第２の酸化皮膜が厚膜化してしまう。この第２の酸化皮膜の厚膜化が急速に進むと、母材中のＣｒが第２の酸化皮膜まで十分に拡散できない。これにより、Ｃｒの含有量が少なく耐食性の低い第２の酸化皮膜が形成される。一方、前処理を行うと、次の本処理にて、オゾン含有水の浸漬による第２の酸化皮膜の形成が緩やかに進行する。このため、厚膜化と皮膜中へのＣｒ濃化が同時に実現され、耐食性の高い第２の酸化皮膜が形成される。
なお、前処理におけるオゾン含有水の溶存オゾン濃度が０．０５ｍｇ／Ｌより低い場合、前処理による酸化皮膜の変化が生じず、後処理で２００Åを超える厚膜化が生じる。また、第２の酸化皮膜中へのＣｒ濃化が十分に行われない。このため、耐食性の低い第２の酸化皮膜が形成される。
【００２２】
従来の知見では、酸性水溶液中でなければ耐食性が向上する効果は無かったが、本実施形態の二相ステンレス鋼は中性水溶液中でも耐食性が向上する。これは、以下の理由によると考えられる。先ず前処理において、実際のオゾン含有水環境よりも低濃度の溶存オゾンを含む水溶液中に二相ステンレス鋼を浸漬する。この際、本質的不働態域と呼ばれる電位域に二相ステンレス鋼が保持されることで、緻密な不働態皮膜が形成される。その後、実際のオゾン含有水環境と同等の高濃度の溶存オゾンを含む水溶液中に二相ステンレス鋼を浸漬する。この際、より高電位域に二相ステンレス鋼が保持されることで、第２の酸化皮膜が１００．０Å以上に厚膜化して第２の酸化皮膜の保護性が高まるためと考えられる。
【００２３】
また、通常、前処理を行わずに本処理のみ行う場合、前述したように、Ｃｒの含有量が少なく耐食性の低い第２の酸化皮膜が形成される。しかしながら、以下の要件（１），（２）を満たす二相ステンレス鋼であれば、前処理を行わなくとも、本処理のみ行うことによって、１００．０Å以上に厚膜化した第２の酸化皮膜がオゾン含有水中で形成され、オゾン含有水中で耐食性を発揮することを明らかにした。
（要件）
（１）母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する第１の酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上である。
（２）第１の酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下である。
ここで、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭは、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）で測定された母材中のカチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｕの量（原子％）の比である。
第１の酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦは、ＡＥＳ法で測定された第１の酸化皮膜の厚さ方向の元素の濃度プロファイルにおけるＣｕのカチオン分率の最大値である。Ｃｕのカチオン分率は、ＡＥＳ法で測定されたカチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｕの量（原子％）の比である。
第１の酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値は、ＡＥＳ法で測定された第１の酸化皮膜の厚さ方向の元素の濃度プロファイルにおけるＳｉのカチオン分率の最大値である。Ｓｉのカチオン分率は、ＡＥＳ法で測定されたカチオン元素の合計量（原子％）に対するＳｉの量（原子％）の比である。
上記要件（１）または（１）と（２）を同時に満たす二相ステンレス鋼の第１の酸化皮膜には、Ｃｕが濃化している。これにより、本処理の０．５０〜２．００ｍｇ／Ｌのオゾン含有水中において第２の酸化皮膜の形成が緩やかに進行し、第２の酸化皮膜中にＣｒが濃化する。このため、目的とする第２の酸化皮膜が形成される。
本実施形態の二相ステンレス鋼は、上述した知見に基づいて得られた。
【００２４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、オゾン含有水による処理が施されていない状態の二相ステンレス鋼に係る。
本実施形態の二相ステンレス鋼は、母材と、母材の表面に設けられた第１の酸化皮膜とを具備する。
本実施形態の二相ステンレス鋼（母材）の金属組織は、主にフェライト相およびオーステナイト相の２相からなる。
まず、本実施形態の二相ステンレス鋼の全体における各成分元素の量の限定範囲とその理由について説明する。なお、鋼の成分を示す％については、特に断らない限り質量％を意味する。
【００２５】
Ｃ：Ｃは、ステンレス鋼の耐食性を確保するため、Ｃ量を０．１％以下に制限する。０．１％を超えてＣを含有させると、Ｃｒ炭化物が生成して、耐食性が劣化する。一方で、Ｃは、二相組織を構成するオーステナイトを形成する元素である。このため、Ｃ量の下限値は、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。Ｃ量の上限値は、好ましくは０．０８％以下であり、より好ましくは０．０５％以下である。
【００２６】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸のため０．０１％以上の量で添加する。Ｓｉ量の下限値は、好ましくは０．１％以上であり、より好ましくは０．３％以上である。しかしながら、５．０％を超えてＳｉを添加すると、σ相の析出が促進される。そのため、Ｓｉ量の上限を５．０％に限定する。Ｓｉ量の上限値は、好ましくは２．０％以下であり、より好ましくは０．６％以下である。
【００２７】
Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸材および二相組織にするためのオーステナイト安定化元素として、０．０１％以上添加する。Ｍｎ量の下限値は、好ましくは０．１％以上であり、より好ましくは１．５％以上である。しかしながら、８．０％を超えてＭｎを添加すると耐食性が劣化する。そのため、Ｍｎ量の上限を８．０％に限定する。Ｍｎ量の上限値は、好ましくは５．０％以下であり、より好ましくは４．０％以下である。
【００２８】
Ｐ：Ｐは熱間加工性および靭性を劣化させるため、Ｐ量を０．１％以下に制限する。Ｐ量は、好ましくは０．０５％以下であり、より好ましくは０．０３５％以下である。
【００２９】
Ｓ：Ｓは熱間加工性、靭性および耐食性を劣化させるため、Ｓ量を０．０５％以下に制限する。Ｓ量は、好ましくは０．０１％以下であり、より好ましくは０．００１％以下である。
【００３０】
Ｎｉ：Ｎｉは、腐食が生じた際の腐食進展を抑制する効果と、二相組織にするためのオーステナイト安定化元素としての効果を有する。Ｎｉ量が１．０％未満では、十分な耐食性を得ることが出来ず、更に組織がフェライト単相となる。Ｎｉ量が１０．０％を超えると、耐食性の効果は飽和するとともに、組織がオーステナイト単相となる。またＮｉの使用量が増加して鋼板が高価格となる。よって、Ｎｉ量を１．０〜１０．０％の範囲にする必要がある。Ｎｉ量の下限値は、好ましくは１．０％以上であり、より好ましくは１．５％以上である。Ｎｉ量の上限値は、好ましくは６．０％以下であり、より好ましくは３．５％以下である。
【００３１】
Ｃｒ：Ｃｒ量が２０．０％未満の場合、十分な耐食性を得ることが出来ない。Ｃｒ量が３０．０％を超えると、σ相の析出が多くなり、耐食性、熱間製造性が劣化する。従ってＣｒ量を２０．０〜３０．０％の範囲にする必要がある。Ｃｒ量の下限値は、好ましくは２０．５％以上であり、より好ましくは２０．８％以上である。Ｃｒ量の上限値は、好ましくは２６．０％以下であり、より好ましくは２４．０％以下である。
【００３２】
Ｍｏ：Ｍｏは耐食性を向上させる元素であり、０．１％以上の添加で効果が発揮する。６．０％以下であればＭｏを含有してもよいが、Ｍｏ量が５．０％を超えると、熱間加工時にσ相が析出し易くなる。このため、Ｍｏ量の下限値は、０．１％以上であり、好ましくは０．３％以上である。Ｍｏ量の上限値は、６．０％以下であり、好ましくは３．０％以下であり、より好ましくは１．０％以下である。
【００３３】
Ｃｕ：０．０１％以上のＣｕを添加すると、腐食が生じた際の腐食進展を抑制する効果が得られる。また、酸洗条件を制御した場合、二相ステンレス鋼の表面の第１の酸化皮膜にＣｕが濃化する。これにより、オゾン水に浸漬する本処理を施すと、耐食性の高い第２の酸化皮膜が形成される。５．０％以下の量であればＣｕを含有してもよい。Ｃｕ量が３．０％を超えると、鋳造時に割れが発生し易くなる。また、Ｃｕ量を０．０５％以上にすると、酸洗条件を制御した場合に二相ステンレス鋼の表面の第１の酸化皮膜にＣｕが濃化し易くなる。このため、Ｃｕ量の下限値は、０．０１％以上であり、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１％以上である。Ｃｕ量の上限値は、５．０％以下であり、好ましくは３．０％以下であり、より好ましくは１．５％以下である。
【００３４】
Ｎ：０．０５％以上のＮを添加すると、耐食性が向上し、Ｎは耐食性を高める有効な元素である。０．８０％以下であればＮを含有してもよい。０．６０％超のＮを含有させると、鋳造時に気泡が発生し易くなる。このため、Ｎ量の下限値は、０．０５％以上であり、好ましくは０．１０％以上であり、より好ましくは０．１２％以上である。Ｎ量の上限値は、０．８０％以下であり、好ましくは０．６０％以下であり、更に好ましくは０．３０％以下であり、最も好ましくは０．２０％以下である。
【００３５】
本実施形態においては、前述の元素に加えて、鋼の諸特性を調整する目的で、以下の合金元素が含有されていてもよい。
【００３６】
Ａｌ：Ａｌは脱酸元素として有用であるが、加工性を劣化させるため多量に含有させるべきではない。Ａｌ量の上限を１．０％に制限するのがよい。Ａｌ量の好ましい範囲は、０．５％以下である。
【００３７】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｇａは、耐食性を向上する元素であり、以下の範囲で１種または２種以上含有してもよい。
Ｔｉ：０．０１〜０．４０％、Ｎｂ：０．０１〜０．４０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜１．０％、Ｓｎ：０．００１〜０．５０％、Ｓｂ：０．００１〜０．５０％、Ｇａ：０．００１〜０．５０％。
【００３８】
Ｔｉ、Ｎｂ：ＴｉおよびＮｂは、Ｃ、Ｎを炭窒化物として固定して耐食性、特に粒界腐食を抑制する作用を有する。このため、ＴｉとＮｂの一方又は両方を含有させてもよい。しかし、過剰に含有させても効果は飽和するため、ＴｉとＮｂの各々の含有量の上限を０．４０％とする。ここにおいて、ＴｉとＮｂの少なくとも一方の含有量が０．０１％以上であれば、効果を発揮することができる。なお、Ｔｉ、Ｎｂの適正な含有量としては、ＴｉとＮｂの合計量がＣとＮの合計含有量の５倍量以上かつ３０倍量以下がよい。好ましくは、ＴｉとＮｂの合計含有量が、ＣとＮの合計含有量の１０倍以上、２５倍以下とするのがよい。
【００３９】
Ｖ、Ｗ：Ｖ、Ｗは、耐食性、特に耐すき間腐食性を改善するため、必要に応じて含有してもよい。ただし、ＶやＷの過度の量の添加は、加工性を低下させ、かつ耐食性を向上させる効果も飽和するため、Ｖ、Ｗのそれぞれの量の下限を０．０１％とし、Ｖ量の上限を０．５０％とし、Ｗ量の上限を１．０％とする。Ｖ量の下限値は、好ましくは０．０４％以上であり、Ｖ量の上限値は、好ましくは０．３０％以下である。Ｗ量の下限値は、好ましくは０．０４％以上であり、Ｗ量の上限値は、好ましくは０．５０％以下である。
【００４０】
Ｔａ：Ｔａは、介在物の改質により耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて含有してもよい。０．００１％以上のＴａの添加によって、効果が発揮されるため、Ｔａ量の下限を０．００１％以上とする。Ｔａ量が０．１０％超の場合、常温延性の低下や靭性の低下を招くため、Ｔａ量の上限は、好ましくは０．１０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。少量のＴａ量で効果を発現させる場合には、Ｔａ量を０．０２０％以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ｓｎ、Ｓｂ：微量のＳｎ又はＳｂを含有させると、耐食性が向上する。このため、Ｓｎ，Ｓｂは、耐食性を向上させるのに有用な元素であり、廉価性を損なわない範囲で含有させる。Ｓｎ又はＳｂの量が０．００１％未満では、耐食性を向上させる効果は発現されず、Ｓｎ又はＳｂの量が０．５０％を超えると、コスト増が顕在化すると共に加工性も低下するので、Ｓｎ、Ｓｂのそれぞれの量の適正範囲を０．００１〜０．５０％とする。Ｓｎ、Ｓｂのそれぞれの量の下限値は、好ましくは０．０１％以上であり、Ｓｎ、Ｓｂのそれぞれの量の上限値は、好ましくは０．３０％以下である。
【００４２】
Ｇａ：Ｇａは、耐食性および加工性向上に寄与する元素であり、０．００１〜０．５０％の範囲で含有させることができる。Ｇａ量の下限値は、好ましくは０．０１５％以上であり、Ｇａ量の上限値は、好ましくは０．３０％以下である。
【００４３】
Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは、熱間加工性を改善する元素であり、その目的で１種または２種以上添加してもよい。Ｂ、Ｃａ、Ｍｇの効果は０．０００２％以上の量で発現することから、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の下限を０．０００２％とする。ＲＥＭの場合は、下限を０．００１％以上とする。
しかしながら、いずれも過剰な量の添加は、逆に熱間加工性を低下するため、その含有量の上下限を次のように設定することが好ましい。すなわち、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量は０．０００２〜０．００５０％であり、ＲＥＭの量は０．００１〜０．１０％である。
Ｂ、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の下限値は、好ましくは０．０００５％以上である。Ｂ、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の上限値は、好ましくは０．００１５％以下である。ＲＥＭ量の下限値は、好ましくは０．００５％以上であり、ＲＥＭ量の上限値は、好ましくは０．０３０％以下である。
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。単独で添加してもよいし、混合物であってもよい。ＲＥＭ量は、これら元素の合計量である。
【００４４】
本実施形態の鋼鈑は、上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物であるが、以上説明した各元素の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る二相ステンレス鋼の第１の酸化皮膜について説明する。
母材の表面に設けられた第１の酸化皮膜は、以下の要件（１）または（１）と（２）を同時に満たす。
（１）母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する第１の酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上である。
（２）第１の酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下である。
前述したように、第１の酸化皮膜には、Ｃｕが濃化している。
オゾン含有水に本実施形態の二相ステンレス鋼を浸漬すると、第１の酸化皮膜は第２の酸化皮膜となる。オゾン含有水中では、第２の酸化皮膜が厚膜化すると共に母材中のＣｒが第２の酸化皮膜に濃化する。この第２の酸化皮膜の厚膜化とＣｒ濃化は、オゾンとＦｅ、Ｃｒとの反応による。Ｃｕが第１の酸化皮膜に多く存在すると、オゾンとＣｕとの反応が進むため、相対的にオゾンとＦｅ、Ｃｒとの反応が抑制される。このため、第１の酸化皮膜にＣｕが濃化していると、オゾン含有水に二相ステンレス鋼を浸漬した際の酸化皮膜の急速な改質を抑制することができる。
従って、本実施形態の二相ステンレス鋼に対して、後述するオゾン含有水を用いた本処理を施すと、オゾン含有水による酸化皮膜の急速な改質が抑制され、欠陥が少なく、表面にＣｒが濃化した第２の酸化皮膜が形成される。すなわち、第２の酸化皮膜の形成が緩やかに進行し、第２の酸化皮膜中にＣｒが濃化する。このため、前処理を施さずに本処理のみにより、目的とする第２の酸化皮膜が形成され、後述する第２の実施形態の二相ステンレス鋼が得られる。
第１の酸化皮膜中にＣｕが濃化すると、前述したようにオゾン含有水による酸化皮膜の急速な改質を抑制させる。しかし、第１の酸化皮膜中にＣｕが濃化しすぎると、オゾン含有水による第２の酸化皮膜の厚膜化が生じ難くなる。従って、要件（１）の母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭに対する第１の酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦの比ＣｕＦ／ＣｕＭの下限値は、１．５以上であり、好ましくは２．０以上である。比ＣｕＦ／ＣｕＭの上限値は、好ましくは８．０以下であり、より好ましくは６．０以下である。
また、第１の酸化皮膜中にＣｕが濃化し、更に酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下となると、酸化皮膜中のＣｕの効果で第２の酸化皮膜が適正な厚さになることに加え、第２の酸化皮膜中のＣｒ濃度が高くなり、より耐食性の高い酸化皮膜が形成される。これは、第１の酸化皮膜のＳｉが低くなることで、第２の酸化皮膜が形成される際に母材からＣｒが拡散し易くなるためである。
【００４６】
次に、本実施形態に係る二相ステンレス鋼の製造方法について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼は、基本的にはステンレス鋼を製造する一般的な工程を適用して製造される。例えば、電気炉で上記の化学組成を有する溶鋼とし、ＡＯＤ炉やＶＯＤ炉などで精練する。連続鋳造法又は造塊法で鋼片とし、次いで、熱間圧延、熱延板の焼鈍（溶体化熱処理）を施す。薄板を製造する場合（例えば、３ｍｍ程度の厚さの鋼板）には、前述の溶体化熱処理後に、冷間圧延を施し、次いで、再度焼鈍（溶体化熱処理）を施す。これにより薄板が製造される。
焼鈍の後に、以下の条件で酸洗を施す。
水温が３０〜８０℃とされ、かつ以下の条件を満たす硝ふっ酸溶液（酸洗液）に、薄板を１５〜１２０秒間浸漬する。
（硝ふっ酸溶液の条件）
硝酸２０〜１２０ｇ／Ｌ及びふっ酸１０〜８０ｇ／Ｌを含有する。
全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．６５〜０．７５である。
次いで、薄板を水洗し、乾燥させる。
【００４７】
硝ふっ酸溶液（酸洗液）中の硝酸の濃度を高くする。具体的には、全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）下限値を０．６５以上とする。これによって、酸洗によるＣｕの優先溶解（Ｃｕが優先的に溶解すること）が抑制される。このため、第１の酸化皮膜中のＣｕ濃度の低下を抑えることができる。
硝ふっ酸溶液（酸洗液）中の硝酸の濃度が高すぎると、酸洗後の二相ステンレス鋼の表面が荒れる。このため、全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量の比（ＲＰＳ）の上限値を０．７５以下とする。
全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量の比（ＲＰＳ）の下限値は、好ましくは０．６７以上であり、より好ましくは０．６８以上である。全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量の比（ＲＰＳ）の上限値は、好ましくは０．７２以下である。
酸洗を１５〜１２０秒間の短時間で行うことによって、酸洗で生じたスケール直下のＣｒ欠乏層とＳｉ濃化層を溶解させる。Ｃｒ欠乏層の下部（鋼板の厚さ方向において鋼板中心に近い側）に生じたＣｕ濃化層のみを残存させることができる。
以上により、要件（１），（２）を満たす第１の酸化皮膜が形成される。
【００４８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、オゾン含有水による処理が施された状態の二相ステンレス鋼に係る。
本実施形態の二相ステンレス鋼は、母材と、母材の表面に設けられた第２の酸化皮膜とを具備する。
本実施形態の二相ステンレス鋼（母材）の金属組織は、主にフェライト相およびオーステナイト相の２相からなる。
本実施形態（第２の実施形態）の二相ステンレス鋼の全体の化学組成は、第１の実施形態の化学組成と同一であるため、詳細の説明を省略する。
【００４９】
本実施形態に係る二相ステンレス鋼の第２の酸化皮膜について説明する。
母材の表面に設けられた第２の酸化皮膜は、１００．０〜２００．０Åの厚さを有し、かつ最表面のＣｒ濃度がカチオン分率で０．１５〜０．５０である。
ここで、最表面のＣｒ濃度（カチオン分率）は、ＡＥＳ法で測定された第２の酸化皮膜の最表面におけるカチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｒの量（原子％）の比である。
第２の酸化皮膜の厚さが１００．０Å未満であると、第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率を確保できず、鋼の孔食電位が低下する。その結果、耐食性が劣化してしまう。第２の酸化皮膜の厚さが厚いほど、安定した耐食性が得られる。しかし、第２の酸化被膜の厚さが２００．０Å超であると、第２の酸化皮膜に欠陥が多数形成されてしまい、十分な耐食性が発揮されない。第２の酸化皮膜の厚さの下限値は、１００．０Å以上であり、好ましくは１０５．０Å以上であり、更に好ましくは１１０．０Å以上である。第２の酸化皮膜の厚さの上限値は、２００．０Å以下であり、好ましくは１８０．０Å以下であり、更に好ましくは１６０．０Å以下である。
第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率が０．１５未満では、二相ステンレス鋼の孔食電位が低下する。その結果、耐食性が劣化してしまう。そのため、第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率を０．１５以上に限定する。
第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率が高いほど、より優れた耐食性を発揮する。しかし、第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率を０．５０超にするには、二相ステンレス鋼を浸漬させるオゾン含有水のｐＨを２．５以下の酸性にする必要がある。この場合、処理後のオゾン含有水をどのように処分するかの課題が生じる。本実施形態は、中性のオゾン含有水で処理することを特徴としているため、第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率の下限値を０．１５以上とし、第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率の上限値を０．５０以下とする。第２の酸化皮膜の最表面のＣｒカチオン分率の上限値は、好ましくは０．３０以下であり、更に好ましくは０．２５以下である。
【００５０】
次に、本実施形態に係る二相ステンレス鋼の製造方法について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼は、以下の２つの方法（Ａ），（Ｂ）のいずれかにより製造される。
（Ａ）本実施形態の化学組成を有する二相ステンレス鋼に対して、以下の前処理及び本処理を施す。
（Ｂ）第１の実施形態の二相ステンレス鋼に対して、以下の本処理を施す。
（前処理）水温が５〜８０℃とされ、かつ溶存オゾン濃度が０．０５〜０．５０ｍｇ／Ｌとされたオゾン含有水に二相ステンレス鋼を１〜１００時間浸漬する。
（本処理）水温が５〜８０℃とされ、かつ溶存オゾン濃度が０．５０〜２．００ｍｇ／Ｌとされたオゾン含有水に二相ステンレス鋼を２４〜２００時間浸漬する。
なお、オゾン含有水の水温の下限は、好ましくは１０℃以上であり、さらに好ましくは２０℃以上である。オゾン含有水の水温の上限は、好ましくは５０℃以下であり、さらに好ましくは４０℃以下である。
【００５１】
上記方法（Ａ）にて前処理及び本処理が施される二相ステンレス鋼は、基本的にはステンレス鋼を製造する一般的な工程を適用して製造される。例えば、電気炉で上記の化学組成を有する溶鋼とし、ＡＯＤ炉やＶＯＤ炉などで精練する。連続鋳造法又は造塊法で鋼片とし、次いで、熱間圧延、熱延板の焼鈍（溶体化熱処理）を施す。薄板を製造する場合（例えば、３ｍｍ程度の厚さの鋼板）には、前述の溶体化熱処理後に、冷間圧延を施し、次いで、再度焼鈍（溶体化熱処理）を施す。これにより薄板が製造される。焼鈍の後には酸洗を施してもよい。
前処理において、二相ステンレス鋼を低濃度の溶存オゾンの水溶液中に浸漬させ、本質的不働態域と呼ばれる電位域に二相ステンレス鋼を保持する。これにより、緻密な不働態皮膜が形成される。その後、本処理において、二相ステンレス鋼を高濃度の溶存オゾンの水溶液中に浸漬させ、二相ステンレス鋼をより高電位域に保持する。これにより第２の酸化皮膜を１００．０Å以上に厚膜化する。これら２工程を行うことが重要である。
【００５２】
上記方法（Ｂ）では、第１の実施形態で説明したように、本処理において、オゾン含有水による酸化皮膜の急速な改質が抑制され、欠陥が少なく、表面にＣｒが濃化した第２の酸化皮膜が形成される。
【実施例】
【００５３】
以下に、本発明の効果を確認するため、以下の実施例を行った。なお、本実施例は本発明の一実施例を示すものであり、本発明は、以下の構成に限定されない。本発明は、本発明の要件を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得る。
なお、表中の下線は本実施形態の範囲から外れているものを示す。
【００５４】
表１，２に示す化学成分を有するステンレス鋼を真空誘導溶解炉にて溶製し、鋳造した。その後、１２００℃に均熱し、次いで熱間鍛造した。厚さ６ｍｍまで熱間圧延し、焼鈍・酸洗を施した。その後、厚さ１ｍｍまで冷間圧延し、更に焼鈍・酸洗を施した。以上により二相ステンレス鋼板を製造した。
酸洗は、以下の条件で行った。
まず、以下の硝ふっ酸溶液Ａ〜Ｃを用意した。
硝ふっ酸溶液Ａ：硝酸７５ｇ／Ｌ及びふっ酸５０ｇ／Ｌを含有した。全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．６０であった。
硝ふっ酸溶液Ｂ：硝酸１１５ｇ／Ｌ及びふっ酸５０ｇ／Ｌを含有した。全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．７０であった。
硝ふっ酸溶液Ｃ：硝酸２００ｇ／Ｌ及びふっ酸５０ｇ／Ｌを含有した。全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．８０であった。
水温が５０℃とされた硝ふっ酸溶液Ａ〜Ｃのいずれかに鋼板を浸漬した。
浸漬時間は１０秒、２０秒、３０秒、５０秒、１００秒、１８０秒、又は２４０秒とした。
ここで、ＲＰＳが０．７０の硝ふっ酸溶液Ｂに浸漬し、かつ浸漬時間が２０秒、５０秒、又は１００秒である条件は、第１の実施形態に記載の酸洗の条件に相当する。それ以外の条件は、第１の実施形態に記載の酸洗の条件には相当しない。
得られた二相ステンレス鋼鈑（発明例Ｎｏ．１〜３５、比較例Ｎｏ．１〜１２）に対して、以下の方法に従ってオゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）を行った。
【００５５】
オゾン含有水への浸漬処理は、以下の条件で行った（表７）。
条件Ａ：水温が３０±２℃（２８〜３２℃）に制御され、かつ溶存オゾン濃度が０．１ｍｇ／Ｌのオゾン含有水に、二相ステンレス鋼板を４８時間浸漬（前処理）した。次いで、水温が３０±２℃（２８〜３２℃）に制御され、かつ溶存オゾン濃度が１．０ｍｇ／Ｌのオゾン含有水に、二相ステンレス鋼板を１６８時間浸漬（本処理）した。
溶存オゾン濃度の影響を評価するため、比較として、以下の条件Ｂ〜Ｄでも浸漬処理を行った。
条件Ｂ：前処理における溶存オゾン濃度を０．０１ｍｇ／Ｌとした以外は、条件Ａと同じ条件であった。
条件Ｃ：前処理における溶存オゾン濃度を１．０ｍｇ／Ｌとした以外は、条件Ａと同じ条件であった。
条件Ｄ：前処理を行わず、かつ本処理の時間が１６９時間であること以外は、条件Ａと同じ条件であった。
条件Ｃでは、前処理における溶存オゾン濃度と本処理における溶存オゾン濃度が１．０ｍｇ／Ｌである。このため、条件Ｃでは、溶存オゾン濃度が１．０ｍｇ／Ｌのオゾン含有水に、二相ステンレス鋼板を２１６時間（＝４８＋１６８時間）浸漬することになり、条件Ｃは、本処理のみを２１６時間行う条件であるとも言える。
条件Ｂ，Ｃは、第２の実施形態のオゾン含有水による前処理の条件を満たしていない。条件Ｄでは、前処理を行わず、第２の実施形態の条件で本処理のみを行う。
【００５６】
酸洗後の二相ステンレス鋼板の分析を以下の方法により行った。
酸洗後の二相ステンレス鋼鈑を、鋼板表面に加工および化学処理を施さずに、分析装置に入る形状に切断した。次いで、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）にて第１の酸化皮膜及び母材を分析した。最表面からＡｒガスでスパッタしながら深さ方向（厚さ方向）の元素の濃度プロファイルを測定した。ここで、最表面とは、スパッタリングを行っていない第１の酸化皮膜の表面のことである。
第１の酸化皮膜の厚さは、最表面からＯ（酸素）がピーク値の半値になる位置までの距離とした。第１の酸化皮膜の厚さよりも深い地点での元素の濃度を母材中の元素の濃度とした。
母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭは、母材となる深さでの測定結果において、検出元素のうち、カチオン元素の合計量を１とした場合のＣｕの分率として求めた。すなわち、母材中のＣｕのカチオン分率ＣｕＭは、母材中のカチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｕの量（原子％）の比である。
第１の酸化皮膜中のＣｕのカチオン分率の最大値ＣｕＦは、第１の酸化皮膜の厚さ方向の元素の濃度プロファイルにおけるＣｕのカチオン分率の最大値として求めた。Ｃｕのカチオン分率は、カチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｕの量（原子％）の比である。
第１の酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値は、第１の酸化皮膜の厚さ方向の元素の濃度プロファイルにおけるＳｉのカチオン分率の最大値として求めた。Ｓｉのカチオン分率は、カチオン元素の合計量（原子％）に対するＳｉの量（原子％）の比である。
【００５７】
オゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）後の二相ステンレス鋼鈑の特性評価は、次の方法に従った。
第２の酸化皮膜の分析：これは、前述のオゾン含有水への浸漬処理で生じた第２の酸化皮膜の性状を調査するために行った。
まず、オゾン含有水への浸漬処理後の二相ステンレス鋼鈑を、鋼板表面に加工および化学処理を施さずに、分析装置に入る形状に切断した。次いで、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）にて第２の酸化皮膜を分析した。最表面からＡｒガスでスパッタしながら深さ方向（厚さ方向）の元素の濃度プロファイルを測定した。そして、第２の酸化皮膜の厚さと最表面のＣｒ濃度を分析した。ここで、最表面とは、スパッタリングを行っていない第２の酸化皮膜の表面のことである。
第２の酸化皮膜の厚さは、最表面からＯ（酸素）がピーク値の半値になる位置までの距離とした。
最表面のＣｒ濃度は、最表面での測定結果において、検出元素のうち、カチオン元素の合計量を１とした場合のＣｒの分率（最表面のＣｒカチオン分率）として求めた。すなわち、最表面のＣｒ濃度（カチオン分率）は、最表面におけるカチオン元素の合計量（原子％）に対するＣｒの量（原子％）の比である。
【００５８】
孔食電位試験：これは、オゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）後の二相ステンレス鋼鈑の耐孔食性を評価するために行った。
試験方法はＪＩＳ  Ｇ０５７７に規定された方法で、ＮａＣｌの濃度が３．５％、温度が３０℃の条件で試験を行い、１００Ａ・ｃｍ−２を超える電位を孔食電位とした。なお、孔食電位試験に用いた試料に関して、鋼板表面に加工および化学処理を施さず、素材のまま、すなわちオゾン含有水に浸漬された後の状態のままの表面で、直前研磨なども行わず測定に供した。
【００５９】
第１，２の酸化皮膜の分析および孔食電位試験の結果を表３〜６、図１に示す。表５，６に記載の孔食電位試験の結果は、標準水素電極（ＳＨＥ：standard hydrogen electrode）に対する電位である。図１は、横軸を第２の酸化被膜の厚さ（Å）とし、縦軸を最表面のＣｒカチオン分率とし、オゾン含有水へ浸漬（オゾン含有水による処理）後の最表面のＣｒカチオン分率と孔食電位（Ｖｃ’）の関係を示すグラフである。
本発明例はいずれも第２の酸化皮膜の厚さ（皮膜厚さ）が１００．０〜２００．０Åであり、かつ最表面のＣｒカチオン分率が０．１５以上であり、Ｖｃ’が０．４０Ｖ  ｖｓ．ＳＨＥ以上と良好な耐食性を示した。
一方、第２の酸化皮膜の厚さが２００Åを超え、最表面のＣｒカチオン分率が０．１５未満の場合、孔食電位（Ｖｃ’）が０．４０Ｖ  ｖｓ．ＳＨＥ未満となり、耐食性が不十分であった。
Ｓの含有量が第１，２の実施形態の範囲よりも多い比較例Ｎｏ．５は、第２の酸化皮膜の厚さは１００．０〜２００．０Åの範囲内であり、かつ最表面のＣｒカチオン分率は０．１５以上であった。しかし、鋼中に多量のＭｎＳが存在した。このＭｎＳは腐食の起点となるため、孔食電位（Ｖｃ’）が０．４０Ｖ  ｖｓ．ＳＨＥ未満となり、耐食性が不十分であった。
【００６０】
第１の実施形態の条件で酸洗が施されず、かつ前処理における溶存オゾン濃度が０．０５ｍｇ／Ｌ未満と低い場合（比較例Ｎｏ．６）は、本処理での皮膜の厚膜化が過剰であり、これによって孔食電位の向上もみられず、耐食性が不十分であった。
第１の実施形態の条件で酸洗が施されず、かつ前処理における溶存オゾン濃度が０．５０ｍｇ／Ｌ超と高い場合（比較例Ｎｏ．７）は、皮膜の厚膜化が過剰であり、孔食電位の向上はみられず、耐食性が不十分であった。
【００６１】
発明例Ｎｏ．３２〜４０では、第１の実施形態に記載の条件で酸洗が行われた。発明例Ｎｏ．３２〜３７では、酸洗後の第１の酸化皮膜中のＣｕ濃化を示すＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上である。また、発明例Ｎｏ．３８〜４０では、酸洗後の第１の酸化皮膜中のＣｕ濃化を示すＣｕＦ／ＣｕＭが１．５以上であり、かつ第１の酸化皮膜中のＳｉのカチオン分率の最大値が０．０２以下であった。このため、第２の実施形態に記載の条件でオゾン含有水による本処理のみを行うと（条件Ｄ）、第２の酸化皮膜の厚さは１００．０〜２００．０Åとなり、かつ第２の酸化皮膜の最表面のＣｒ濃度はカチオン分率で０．１５〜０．５０となった。その結果、孔食電位（Ｖｃ’）が０．４０  ｖｓ．ＳＨＥ以上であり、十分な耐食性を示した。なお、発明例Ｎｏ．３８〜４０では、第１の酸化皮膜中にＣｕが濃化するとともに、第１の酸化皮膜中のＳｉ濃度が低く、第２の酸化皮膜中のＣｒ濃度が高くなり、オゾン水浸漬後の孔食電位が発明例Ｎｏ．３２〜３５より高い。
【００６２】
比較例Ｎｏ．６〜８，１０〜１２は、第１，２の実施形態の組成に係る要件を満たしている。この比較例Ｎｏ．６〜８，１０〜１２のうち、酸洗条件において、全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．６５未満の場合（比較例Ｎｏ．６，７，１０，１１）や、酸洗時間が１５〜１２０秒の範囲外の場合（比較例Ｎｏ．６〜８，１０）、第１の酸化皮膜のＣｕＦ／ＣｕＭが１．５未満であった。このように、組成が第１，２の実施形態の要件を満たしていても、第１の実施形態の条件で酸洗されていない場合、第１の実施形態の要件を満たす第１の酸化皮膜は形成されなかった。
比較例Ｎｏ．８，１０〜１２では、第２の実施形態の条件でオゾン含有水による処理が行われなかった。このため、オゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）後の耐食性も不十分であった。このように、組成が第１，２の実施形態の要件を満たしていても、第２の実施形態の条件で製造されていない場合、第２の実施形態の要件を満たす第２の酸化皮膜は形成されず、優れた耐食性は得られなかった。
【００６３】
Ｃｒの含有量が第１，２の実施形態の範囲よりも少ない比較例Ｎｏ．９は、第１の実施形態の条件で酸洗が施された。酸洗条件が適正であっても、Ｃｒ量が少ないため、第１の酸化皮膜のＣｕＦ／ＣｕＭが１．５未満となった。比較例Ｎｏ．９では、第２の実施形態の条件でオゾン含有水による処理が行われなかった。このため、オゾン含有水による処理後の耐食性も不十分であった。
【００６４】
全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．６５未満であり、かつ酸洗時間が１０秒と短すぎる場合（比較例Ｎｏ．１０）、第１の酸化皮膜のＣｕＦ／ＣｕＭが８．０超となり、第１の酸化皮膜へのＣｕ濃化が過剰であった。比較例Ｎｏ．１０では、条件Ｄ（前処理なし）でオゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）を行った。その結果、第２の酸化皮膜の厚さが１００．０Å未満となり、耐食性が不十分であった。
酸洗条件において、全酸洗液（硝ふっ酸溶液）の重量（ｇ）に対する硝ふっ酸溶液中の硝酸の重量（ｇ）の比（ＲＰＳ）が０．７５を超える場合（比較例Ｎｏ．１２）、第１の酸化皮膜のＣｕＦ／ＣｕＭが１．５未満となり、第１の酸化皮膜へのＣｕ濃化が不十分であった。比較例Ｎｏ．１２では、条件Ｄ（前処理なし）でオゾン含有水への浸漬処理（オゾン含有水による処理）を行った。第１の実施形態の要件を満たす第１の酸化皮膜を有していなかったため、第２の酸化皮膜の厚さが２００．０Å超となり、耐食性が不十分であった。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
【表２】
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【００６７】
【表３】
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【００６８】
【表４】
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【００６９】
【表５】
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【００７０】
【表６】
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【００７１】
【表７】
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【産業上の利用可能性】
【００７２】
第２の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、塩化物イオンを含むオゾン含有水に対して優れた耐食性を有する。このため、第２の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、オゾン処理を有する浄水処理、下水処理等の施設の材料として適用可能である。具体的には、第２の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、オゾン浄水槽、オゾン浄水場の配管、オゾン浄水場のフランジ、オゾン下水処理槽、オゾン下水処理場の配管、又はオゾン下水処理場のフランジに好適に用いられる。
第１の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼をオゾン含有水に浸漬すること（オゾン含有水による処理を施すこと）によって、第２の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼が得られる。このため、第１の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼は、第２の実施形態のオゾン含有水用二相ステンレス鋼の製造工程に好適に用いられる。
【図１】
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