(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト系ステンレス鋼製の金属母材の表面にＮｉめっきを施し、その上で銀めっきを施すことにより上記金属母材の表面に銀被覆層を形成して成り、６００℃以上の高温雰囲気下とされる炉おいて表面の金属質による輻射熱を利用する箇所に用いられることを特徴とする高温耐熱部材。
【請求項２】
フェライト系ステンレス鋼製の金属母材の表面にＮｉめっきを施し、その上で銀めっきを施すことにより上記金属母材の表面に銀被覆層を形成して成り、６００℃以上の高温雰囲気下とされる炉内または配管において耐酸化性を有する壁として用いられることを特徴とする高温耐熱部材。
【請求項３】
前記銀被覆層の厚さが少なくとも１μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高温耐熱部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温酸化雰囲気下において優れた耐酸化性（スケール）を有する高温耐熱部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高温雰囲気下で使用して好適な高温耐熱部材として、従来では、主に白金やパラジウムが用いられてきた。白金やパラジウムは、融点が高く、耐酸化性があり、加えて、高い電気伝導性も備えているためである。
【０００３】
また、高温下で優れた耐酸化性を発揮する他の耐熱部材として、Ｎｉ基合金やＣｏ基合金が知られている。これらＮｉ基合金やＣｏ基合金は、６００℃付近の雰囲気においては十分な耐熱性と高い電気伝導性を維持することができることから、特に、高温雰囲気中での電流供給用部材、或いは接触導通部材として広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、白金やパラジウムは極めて高価であって実用性に乏しく、また、Ｎｉ基合金やＣｏ基合金は、上記白金やパラジウムの使用に比べ安価であるが、６００℃以上の高温雰囲気下にあっては表面に酸化被膜が生じ、金属光沢が失われるという欠点があり、上記した高温雰囲気下での電気伝導性よりも高温耐熱性を重視した用途（例えば、高級感のある光沢仕上げ）には不向きであった。
【０００５】
また、従来においては、高温雰囲気下で優れた耐酸化性を有し、いつまでも美しい金属光沢を保つことができる安価で実用的な高温耐熱部材は極めて少なかった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、安価に入手することができて、しかも、高温雰囲気下で使用しても酸化物が生じ難く、いつまでも美しい表面状態を維持できる実用的な高温耐熱部材を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の高温耐熱部材は、フェライト系ステンレス鋼製の金属母材の表面にＮｉめっきを施し、その上で銀めっきを施すことにより上記金属母材の表面に銀被覆層を形成して成り、６００℃以上の高温雰囲気下とされる炉おいて表面の金属質による輻射熱を利用する箇所に用いられることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の本発明は、フェライト系ステンレス鋼製の金属母材の表面にＮｉめっきを施し、その上で銀めっきを施すことにより上記金属母材の表面に銀被覆層を形成して成り、６００℃以上の高温雰囲気下とされる炉内または配管において耐酸化性を有する壁として用いられることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載の高温耐熱部材において、前記銀被覆層の厚さが少なくとも１μｍ以上であることを特徴としている。
ここで、銀被覆層の厚さを１μｍ以上としたのは、１μｍ以下では、銀被覆した金属母材を加熱した時に十分な耐食性（耐酸化性）が得られず、高温雰囲気中で多少銀が金属母材に拡散して表面を黒く酸化させることがあるからである。
従って、銀被覆層の厚さとしては、この点を考慮して、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上とすると良く、更に銀の融点９６０℃付近の環境下で使用する場合は、銀被覆層の厚みを極力厚くすることが好ましい。
【００１０】
また、フェライト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０）は安価であり、且つ、耐酸性（硝酸等の強酸化性液に対する耐食性）を有し、銀めっきしたＮｉ基、Ｃｏ基以上に耐食性に優れる耐熱母材として使用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の高温耐熱部材１は、高融点を有するステンレス鋼を金属母材２とし、その表面に、銀めっきにより銀被覆層３を形成したものである。鋼にＣｒを添加すると耐食性が増すが、この特性を利用して多量のＣｒを含ませた鋼をステンレス鋼という。大別してＣｒ系とＮｉ−Ｃｒ系とに分けられ、Ｃｒ系ステンレス鋼にはフェライト組成で使用される１８Ｃｒ等があり、特に空気、酸化剤等への耐食性に優れるステンレス鋼として知られている。
【００１３】
本実施形態では、前記金属母材２に銀めっきを施す前に予めＮｉめっきを施してＮｉ層４を下地層として形成しておき、その上で銀めっきを施すことにより銀被覆層３を形成している。
【００１４】
本実施形態では、このＮｉ層４の厚みは特に規定しないが、Ｎｉ層４上に形成する銀被覆層３の厚さｔは少なくとも１μｍ以上としている。
これは、銀被覆層３の厚さを１μｍ以下とすると、高温雰囲気中で十分な耐食性（耐酸化性）が得られず、多少銀が金属母材に拡散して表面を黒く酸化させるという不具合が生ずるためである。よって、銀被覆層３の厚さｔは、好ましくは５μｍ以上にすると良く、更に好ましくは１０μｍ以上とすると良い。特に、この高温耐熱部材１を銀の融点９６０℃付近の環境下で使用する場合は、実用に足した形で極力厚くすることが好ましい。
【００１５】
このように、耐熱合金であるステンレス鋼を銀被覆することにより、ステンレス鋼の有する耐酸化性をより一層向上させることが可能となり、高温酸化雰囲気下において優れた耐酸化性を有する高温耐熱部材とすることができる。
【００１６】
銀めっきによる耐酸化性は金めっき、白金めっきより優れ、且つ、周知の白金やパラジウムに比べ極めて安価であり、実用的である。また、本発明の銀めっきステンレス鋼は、高温雰囲気下においても金属光沢を維持することから、表面の金属質を積極的に活用して高温雰囲気中における輻射熱への利用、例えば、炉内の内壁、外壁等の用途、或いは、プラントの配管内や配管壁等、従来には無い高温耐熱部材としての用途は極めて広いものである。
【００１７】
尚、前記Ｎｉ被覆層４および前記銀被覆層３は、めっき処理によって形成するのが一番良いが、その他の薄膜技術によって形成しても良い。
例えば、Ｎｉ層および銀被覆層の形成は、めっきの他、Ｎｉ薄膜および銀薄膜をステンレス表面にアルゴン等の不活性ガス雰囲気中において圧延ロール等により熱圧着して形成しても良い。
その他の形成方法としては、Ｎｉ層および銀層をそれぞれステンレスにスパッタリングしても良い。また、Ｎｉ粉末および銀粉末を含むペーストを用いて、スクリーン印刷等によりステンレス表面にそれぞれのペーストを塗布した後、不活性ガス雰囲気中で加熱し、固着させても良い。
【００１８】
【実施例】
次に、この発明の実施例を説明する。表１は、本発明の実施例１〜４と、比較例１〜９について耐熱性の実験を行った結果を示している。
（１）実験内容
▲１▼  実施例１〜４
実施例１は、ＳＵＳ４１０製の金属母材の表面にＮｉめっきによる下地層を形成し、さらにその上に銀めっきによる銀被覆層を形成したものである。
また、実施例２〜４は、ＳＵＳ３１６製、ＳＵＳ３０４製、ＳＵＳ４３０製のそれぞれの金属母材の表面に、実施例１と同様に、Ｎｉめっきによる下地層および銀めっきによる銀被覆層を形成したものである。
【００１９】
▲２▼  比較例１〜９
比較例１および比較例２は、ＳＵＳ３０４製およびＳＵＳ４３０製のそれぞれの金属母材の表面にＮｉめっきによる下地層を形成し、さらにその上にそれぞれ金めっきおよび白金めっきによる金被覆層を形成したものである。
また、比較例３〜９は、ＳＵＳ４１０製、ＳＵＳ３１６製、ＳＵＳ３０４製、ＳＵＳ４３０製、インコネル６００（商品名）製、インコネル６２５（商品名）製およびヘインズアロイ１８８（商品名）製の金属母材をめっきを施すことなくそのまま使用したものである。
【００２０】
▲３▼  上記金属母材の形状等
金属母材としては、縦×横×厚さが２０×４０×２ｍｍの板状の試験片を用いた。また、銀めっきは金属母材の全表面に施し、めっき厚は５μｍとした。
【００２１】
▲４▼  上記各金属母材の成分組成
ＳＵＳ４１０＝Ｃｒ：１３ｗｔ％（重量％）、Ｃ（炭素）：０．１５ｗｔ％以下、Ｓｉ（ケイ素）：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ（マンガン）：１．０ｗｔ％以下、残Ｆｅおよび不可避不純物
ＳＵＳ４３０＝Ｃｒ：１８ｗｔ％、Ｃ：０．１２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．７５ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｐ（リン）：０．０４ｗｔ％以下、Ｓ（硫黄）：０．０３ｗｔ％以下、残Ｆｅおよび不可避不純物
ＳＵＳ３０４＝Ｃｒ：１８ｗｔ％、Ｎｉ：９ｗｔ％、Ｃ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０３ｗｔ％以下、残Ｆｅおよび不可避不純物
ＳＵＳ３１６＝Ｃｒ：１８ｗｔ％、Ｎｉ：１２ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）：２ｗｔ％、Ｃ：０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０３ｗｔ％以下、残Ｆｅおよび不可避不純物
インコネル６００＝Ｃｒ：１５．５ｗｔ％、Ｆｅ：７ｗｔ％、Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、残Ｎｉおよび不可避不純物
インコネル６２５＝Ｃｒ：２１．５ｗｔ％、Ｆｅ：２．５ｗｔ％、Ｍｏ：９ｗｔ％、Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．５ｗｔ％以下、Ａｌ（アルミニウム）：０．４ｗｔ％以下、Ｔｉ（チタン）：０．４ｗｔ％以下、Ｎｂ（ニオブ）＋Ｔａ（タンタル）：３．７ｗｔ％、残Ｎｉおよび不可避不純物
ヘインズアロイ１８８＝Ｎｉ：２２ｗｔ％、Ｃｒ：２２ｗｔ％、Ｗ（タングステン）：１４．５ｗｔ％、Ｆｅ：３ｗｔ％以下、Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．３５ｗｔ％以下、Ｍｎ：１．２５ｗｔ％以下、残Ｃｏおよび不可避不純物
【００２２】
▲５▼  加熱条件、実験結果の評価方法等
７５０℃の空気雰囲気下において、５００時間保持した後に、表面状態の目視による検査、めっきの固着の程度を検査した。尚、めっきの固着の程度は、紙ヤスリによる研磨によって行った。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
（２）考察
表１に示した実験結果の通り、各金属母材にＮｉめっきを施した後、銀めっきを施した実施例１〜４は、加熱試験後においても金属光沢性にすぐれ、且つ、銀めっきの固着性に優れたものであった。すなわち、実施例１〜４は、高温耐酸化性において極めて優れた特性を有するものであることが確認できた。そして、特にフェライト系のステンレス鋼であるＳＵＳ４３０を金属母材とする実施例４のものは、めっきの固着性において、他の銀めっきしたＮｉ基、Ｃｏ基の実施例よりさらに優れたものとなった。
【００２５】
これに対して、ＳＵＳ３０４の金属母材にＮｉめっきおよび金めっきを施した比較例１、ＳＵＳ４３０の金属母材にＮｉめっきおよび白金めっきを施した比較例２は、何れも加熱試験後においては表面が黒く酸化した状態になっており、めっきの固着性においても劣っている。また、めっきを施していない比較例３〜９も同様に、表面が黒く酸化した状態になっている。
【００２６】
以上のように、Ｆｅ基合金（ステンレス鋼）の金属母材にＮｉめっきを施した後、銀めっきを施すことによって、高温酸化雰囲気下においても、各金属母材の表面の酸化を防止することができ、いつまでも美しい金属光沢を維持できることが確認できた。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼製の金属母材の表面にＮｉめっきを施し、その上で銀めっきを施すことにより上記金属母材の表面に銀被覆層を形成しているので、６００℃以上の高温酸化雰囲気下での耐熱性・耐酸化性を有する部材を提供することができる。この銀めっきステンレス鋼は、高温耐熱部材としての用途は勿論のこと、金属光沢を維持できることから、表面の金属質を積極的に活用した高温雰囲気中における輻射熱への利用等その用途は極めて広いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る高温耐熱部材の構造を示す図。
【符号の説明】
１  高温耐熱部材
２  ステンレス鋼（金属母材）
３  銀被覆層
４  Ｎｉ被覆層（Ｎｉ層）
【図１】
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