特表 2022-525915 ステンレス鋼表面上の安定なマンガノクロマイトスピネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-20

(54)【発明の名称】ステンレス鋼表面上の安定なマンガノクロマイトスピネル

(51)【国際特許分類】

   C23C 8/18 20060101AFI20220513BHJP

【ＦＩ】

C23C8/18

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021556412

(86)(22)【出願日】2020-03-12

(85)【翻訳文提出日】2021-09-17

(86)【国際出願番号】 IB2020052252

(87)【国際公開番号】W WO2020188426

(87)【国際公開日】2020-09-24

(31)【優先権主張番号】3037315

(32)【優先日】2019-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CA

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513269848

【氏名又は名称】ノヴァ ケミカルズ（アンテルナショナル）ソシエテ アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マー、エヴァン

(72)【発明者】

【氏名】リュール、アレン

(72)【発明者】

【氏名】スタング、クリスタ

(57)【要約】

本発明は、鋼又はステンレス鋼基材上の外層を処理する方法である。より具体的には、本開示は、鋼又はステンレス鋼の最も外側の表面におけるマンガノクロマイトスピネル（Ｃｒ_２ＭｎＯ_４）の量を増加させる方法を提供する。本開示は、鋼又はステンレス鋼基材上の外面を、蒸気及び空気又は合成空気（酸素と窒素やアルゴンなどの他の不活性ガスとの組合せ）の雰囲気にさらし、その基材を＋７．０～１４．０ｋＶの静電荷にさらすことによって、鋼又はステンレス鋼基材上の外面の処理を準備するプロセスを提供することを目的とする。本開示はまた、コーティングされた基材を提供することを目的とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステンレス鋼基材の表面のマグノクロマイト含量を高める方法であって、２００℃～７５０℃の温度で５０～８０重量％の蒸気と２０～５０重量％の空気とを含む処理雰囲気に前記表面をさらしながら、前記基材に＋７．０～＋１４．０ｋＶの静電荷を印加することによって、前記ステンレス鋼基材の表面上に混合金属酸化物を形成する、方法。

【請求項2】

前記処理雰囲気の成分が、０．０５～０．１０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の空気量、０．５～１．０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の蒸気量；及び０．５５～１．１０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の全流量で投与される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基材が、前記基材中のクロムの最小含量が１５重量％以上であることを条件として、炭素鋼から、又は鍛造ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼及びＨＰ、ＨＴ、ＨＵ、ＨＷ及びＨＸステンレス鋼、耐熱鋼、並びにニッケル系合金から選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

処理後、前記処理された基材の前記表面が、２μｍ以上の厚さを有する、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記処理された基材の前記表面が、９．８～２０．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、１０．４～４３．３重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び０～２２．３重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記基材上の正の静電荷が、＋７．０～＋１４．０ｋＶである、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記処理された基材上の前記処理された表面が、前記処理された基材の７０％以上を覆う、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記処理が、７００℃～７５０℃の温度で行われる、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記処理された基材の前記処理された表面が、９．０～１１．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、４０．０～４４．０重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び２２．０～２２．５重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含み、当該成分の合計は１００重量％になる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記基材上の正の静電荷が、＋９．０～＋１０．０ｋＶである、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記処理された基材の前記処理された表面の厚さが、２μｍ～５μｍである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記基材が、１３～５０重量％のＣｒ、２０～５０重量％のＮｉを含み、残りが実質的にＦｅである、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記基材が、約５０～７０重量％のＮｉ、約１０～２０重量％のＣｒ、約１０～２０重量％のＣｏ、及び約５～９重量％のＦｅ及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記基材が、４０～６５重量％のＣｏ、１５～２０重量％のＣｒ、１３～２０重量％のＮｉ、４重量％未満のＦｅ、最大２０重量％のＷ、及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

少なくとも１つの表面上に処理された表面を有するステンレス鋼基材であって、当該処理された表面は、２μｍ以上の厚さを有し、２６．１～６９．６重量％の式Ｃｒ_０．１０Ｆｅ_０．６５Ｎｉ_０．２５の化合物、９．８～２０．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、１０．４～４３．３重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び０～２２．３重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含み、当該成分の合計は１００重量％になる、ステンレス鋼基材。

【請求項19】

前記基材の前記処理された表面の厚さが、２μｍ～５μｍである、請求項１８に記載の基材。

【請求項20】

前記基材が、１３～５０重量％のＣｒ、２０～５０重量％の、好ましくは２５～５０重量％のＮｉを含み、残りが実質的に鉄である、請求項１９に記載の基材。

【請求項21】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項２０に記載の基材。

【請求項22】

前記基材が、約５０～７０重量％のＮｉ、約１０～２０重量％のＣｒ、約１０～２０重量％のＣｏ、及び約５～９重量％のＦｅ及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする、請求項１９に記載の基材。

【請求項23】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項１９に記載の基材。

【請求項24】

前記基材が、４０～６５重量％のＣｏ、１５～２０重量％のＣｒ、１３～２０重量％のＮｉ、４重量％未満のＦｅ、最大２０重量％のＷ、及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする、請求項１９に記載の基材。

【請求項25】

前記基材が、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む、請求項２４に記載の基材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鋼又はステンレス鋼基材上の外層を処理する方法に関する。より具体的には、本開示は、鋼又はステンレス鋼の最も外側の表面におけるマンガノクロマイトスピネル（Ｃｒ_２ＭｎＯ_４）の量を増加させる方法を提供する。

【背景技術】

【0002】

Ｂｅｎｕｍらの名でＮｏｖａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓに譲渡された特許は数多くあり、当該特許には、米国特許：６，４３６，２０２（２００２年８月２０日に発行）；６，８２４，８８３（２００４年１１月３０日発行）；６，８９９，９６６（２００５年５月３１日発行）；７，１５６，９７９（２００７年１月２日発行）；及び７，４８８，３９２（２００９年２月１０日発行）が含まれる。これらの特許は、高ＮｉＣｒ鋼上のクロム系スピネルの製造に関する。スピネルは、典型的には、式ＭｎＣｒ_２Ｏ_４のみを有するか、あるいはこれとＭｎ又はＳｉの酸化物との組合せを有する。Ｂｅｎｕｍのスピネルは、鋼又はステンレス鋼基材上に静的な正電荷を用いることなしに生成される。

【0003】

Ｋｅｒｂｅｒに発行され、Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許８，１９７，６１３（２０１２年６月１２日発行）及び米国特許８，５６８，５３８（２０１３年１０月２９日発行）は、セリウム、チタン、ランタン、アルミニウム、シリコン、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、タンタル、トリウム及び他の希土類元素の１つ以上の酸化物（例えば、これらの金属の酸化物）のナノ粒子の溶液又は分散液を塗布することを教示している。

【0004】

英国特許ＧＢ２１５９５４２（１９８８年３月１６日公開、Ｚｅｉｌｉｎｇｅｒ他）、及びＧＢ２１６９６２１（１９８８年８月３日公開、Ｍｕｈｌｒａｔｚｅｒ他）は、いずれも、ＭＡＮ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ Ｎｕｒｎｂｅｒｇ ＡＧに譲渡された特許であり、表面コーティングを生成するために、静電荷のない状態で基材に酸化性雰囲気を適用することを教示している。その基材上に生成された表面は、主に、ＭｎＣｒ_２Ｏ_４、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＦｅＣｒ_２Ｏ_４、Ｆｅ_３Ｏ_４を含む。

【0005】

米国特許７，３９６，５９７（Ｎｉｓｈｉｙａｍａ及びＹａｍａｄｅｒａに発行され、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄに譲渡）は、制御された雰囲気中で加熱されて緻密な酸化物表面を生成する基材におけるクロムの欠乏を開示している。

【発明の概要】

【0006】

本開示の一実施形態は、ステンレス鋼基材の表面上に混合金属酸化物の処理された表面を形成して、その表面のマグノクロマイト（Ｃｒ_２ＭｎＯ_４）含量を高める方法を提供するものであり、当該方法は、２００℃～７５０℃の温度で５０～８０重量％の蒸気と２０～５０重量％の空気とを含む処理雰囲気に前記表面をさらしながら、その基材に＋７．０～＋１４．０ｋＶの静電荷を印加することによって行われる。

【0007】

本開示の一実施形態は、少なくとも１つの表面上に処理された表面を有するステンレス鋼基材を提供するものであり、当該処理された表面は、２μｍ以上の厚さを有し、２６．１～６９．６重量％の式Ｃｒ_０．１０Ｆｅ_０．６５Ｎｉ_０．２５の化合物、９．８～２０．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、１０．４～４３．３重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び０～２２．３重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含み、当該成分の合計は１００重量％になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】２００℃で処理した後のＡＩＳＩ３１０表面の走査型電子顕微鏡画像である。

【図2】７４０℃で処理した後のＡＩＳＩ３１０表面の走査型電子顕微鏡画像である。

【図3】２００℃で処理した後のＡＩＳＩ３１０断面の走査型電子顕微鏡画像である。

【図4】７４０℃で処理した後のＡＩＳＩ３１０断面の走査型電子顕微鏡画像である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

多くの産業、特に化学産業では、ステンレス鋼の基材が、ステンレス鋼の表面のコーキングを引き起こす可能性のある過酷な環境で使用される設備（例えば、炉管、蒸気改質反応器、熱交換器、及び反応器）を形成するために使用される。エチレン炉では、炉管は、コークスの蓄積又はコーキングを受ける可能性があるコイルを形成するために一緒に溶接された単一の管又は複数の管及び継手であってもよい。炭化水素改質装置では、反応器と配管は同様のコーキングの問題にさらされる。流動触媒クラッカー、特にダウンカマーでは、同様の問題がある。鉄鉱石還元プロセス、特に流動床鉄鉱石還元で発生するガスの配管にも同様の問題がある。ガス駆動タービン（ジェットエンジンなど）では、タービン内のコンポーネントにコークスが蓄積する問題もある。

【0010】

基材は、複合コーティングが結合する任意の材料であってもよい。基材は、典型的には１５重量％以上のＣｒを含む炭素鋼又はステンレス鋼であってもよく、鍛造ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、ＨＰ、ＨＴ、ＨＵ、ＨＷ及びＨＸステンレス鋼、耐熱鋼、並びにニッケル系合金からなる群から選択され得る。基材は高強度低合金鋼（ＨＳＬＡ）、高強度構造用鋼又は超高強度鋼であってもよい。そのような鋼の分類及び組成は、当業者に知られている。

【0011】

一実施形態では、ステンレス鋼（好ましくは耐熱ステンレス鋼）は、典型的には１８～５０重量％、好ましくは２０～５０重量％、最も好ましくは２２～３８重量％のクロムを含む。ステンレス鋼は、１５～５０重量％、好ましくは２５～５０重量％、最も好ましくは２５～４８重量％、望ましくは約３０～４５重量％のＮｉをさらに含んでもよい。ステンレス鋼の残部は、実質的に鉄であり、以下に開示される少量の微量成分である。モル％で表すと、上記の組成範囲は、Ｃｒが２５～３５モル％、Ｆｅが１５～５０モル％、及びＮｉが１８～４２モル％である。

【0012】

本発明はまた、ニッケル及び／又はコバルト系の極限オーステナイト系高温合金（ＨＴＡ）と共に使用することができる。典型的には、合金は、主たる量のニッケル又はコバルトを含む。典型的には、高温ニッケル基合金は、約５０～７０重量％、好ましくは約５５～６５重量％のＮｉ、約１５～２０重量％のＣｒ、約１０～２０重量％のＣｏ、並びに約５～９重量％のＦｅ及び以下に記載される残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする。典型的には、高温コバルト系合金は、４０～６５重量％のＣｏ、１５～２０重量％のＣｒ、１３～２０重量％のＮｉ、４重量％未満のＦｅ及び以下に示す残りの１つ以上の微量元素並びに最大２０重量％のＷを含む。その鋼はまた、以下に開示されるように少量の微量成分を含む。成分の合計は１００重量％である。モル比で表される組成は以下の通りである。
ａ）高温ニッケル基合金の場合、５６～６０モル％のＮｉ、２０～２２モル％のＣｒ、１０～１８モル％のＣｏ、５～８モル％のＦｅ；
ｂ）高温コバルト系合金の場合、４８～６０モル％のＣｏ、２２～２４モル％のＣｒ、１４～２０モル％のＮｉ、４モル％未満のＦｅ。

【0013】

本発明のいくつかの実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％、最大３重量％、典型的には１．０重量％、最大２．５重量％、好ましくは２重量％以下のマンガン、０．３～２重量％、好ましくは０．８～１．６重量％、典型的には１．９重量％未満のＳｉ、３重量％未満、通常は２重量％未満のチタン、ニオブ（典型的には２．０重量％未満、好ましくは１．５重量％未満のニオブ）及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量の炭素をさらに含んでもよい。

【0014】

保護コーティングは、基材の処理された表面の表面積の７５％以上、好ましくは８５％以上、望ましくは９５％以上を覆うべきである。

【0015】

いくつかの実施形態では、表面層又はコーティングは、最大１０ミクロンの厚さ、いくつかの例では７ミクロン、典型的には５ミクロン以下、いくつかの実施形態では、少なくとも１．５ミクロン、好ましくは２ミクロンの厚さを有する。その表面は、４０％以上、好ましくは６０％を超える結晶化度と、最大７ミクロン、好ましくは５ミクロン未満、典型的には２ミクロン未満の平均結晶サイズとを有する。その表面は、基材の表面の少なくとも約７０％、好ましくは８５％、最も好ましくは９５％以上、望ましくは９８．５％以上を覆う。

【0016】

基材は、工業的に有用な部品又はコンポーネント、例えば、チューブ又はパイプ、攪拌機、静的ミキサー、熱交換器、さらには圧縮機用のタービンブレード及び同様のそのような部品又はコンポーネントなどに成形することができる。

【0017】

処理の一部として、基材は、＋７．０～＋１４．０ｋＶ、いくつかの実施形態では、＋８．０～＋１１．５ｋＶ、さらなる実施形態では、＋９．０～＋１０．０ｋＶの正の静電荷にさらされる。静電発電機及びそれらの使用方法は、当技術分野でよく知られている。

【0018】

炭化水素環境にさらされる部品又はコンポーネントの表面は、蒸気と酸化性ガスとの混合物を通過させることによって処理され、前記酸化性ガスは、例えば、空気、あるいは酸素と不活性ガスとの混合物（１５～２５体積％又はモル％の酸素、７５～８５体積％又はモル%の不活性ガス（窒素又はアルゴン））である。蒸気と酸化性ガスとの比は、典型的には、５０～８０重量％の蒸気と２０～５０重量％の酸化性ガスとを含み、いくつかの実施形態では、６０～９０重量％の蒸気と１０～４０重量％の酸化性ガスとを含み、さらなる実施形態では、７５～８５重量％の蒸気と１５～２５重量％の酸化性ガスとを含む。

【0019】

蒸気と酸化性ガスとの混合物は、処理された表面を生成するために、基材の表面上を通過させる。処理された表面は、炭化水素又は他の材料と接触する表面である。例えば、パイプ又は容器の場合、処理された表面は内面である。熱交換器の場合、処理された表面は熱交換器の外面になる。

【0020】

蒸気と酸化性ガスとの混合物は、２００℃～７５０℃の温度で基材上を通過させ、いくつかの実施形態では、７００℃～７５０℃の温度で、さらなる実施形態では、７００℃～７４０℃の温度で基材上を通過させる。

【0021】

酸化剤の投与量（流量）は、０．０５～０．１００ｇ・ｍ^－２・秒^－１（グラム／平方メートル／秒）の範囲であってもよく、いくつかの実施形態では、０．０７５～０．０９５ｇ・ｍ^－２・秒^－１、さらなる実施形態では、０．０８５～０．０９０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の範囲であってもよく、望ましくは０．０８８ｇ・ｍ^－２・秒^－１であってもよい。

【0022】

蒸気の投与量（流量）は、０．５００ｇ・ｍ^－２・秒^－１～１．０００ｇ・ｍ^－２・秒^－１の範囲であってもよく、いくつかの実施形態では、０．８５０～０．９５ｇ・ｍ^－２・秒^－１、さらなる実施形態では、０．８７０～０．９００ｇ・ｍ^－２・秒^－１の範囲であってもよく、望ましくは０．８８１ｇ・ｍ^－２・秒^－１であってもよい。

【0023】

ガス流の全投与量（流量）は、０．５５０～１．１００ｇ・ｍ^－２・秒^－１の範囲であってもよく、いくつかの実施形態では、０．９２５～１．０４５ｇ・ｍ^－２・秒^－１、さらなる実施形態では、０．９５５～０．９９０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の範囲であってもよく、望ましくは０．９６９ｇ・ｍ^－２・秒^－１であってもよい。

【0024】

処理の時間は、温度、ガス組成、処理される表面の複雑さ（平坦からフィン付きまで）、及び生成される処理された表面の厚さなど、いくつかの要因に依存する。その処理は、表面１平方メートル当たり約２～４０時間、典型的には表面１平方メートル当たり５～３０時間の期間、実施することができる。

【0025】

得られた処理された表面には、基材上の表面コーティングが形成され、その厚さは２．０μｍ以上、いくつかの実施形態では厚さ１０μｍまで、さらなる実施形態では厚さ７μｍ未満、典型的には厚さ５μｍ未満、いくつかの実施形態では厚さが４μｍ未満である。

【0026】

得られた基材上の処理された表面は、処理された基材表面の７０％以上を覆うべきであり、いくつかの実施形態では、処理された基材表面の８５％以上を覆うべきであり、さらなる実施形態では、処理された基材表面の９０％以上を覆うべきである。

【0027】

表１及び表２に示すように、下にある金属マトリックスを除く表面層の組成は、以下の組成を有し得る。いくつかの実施形態では、表面層は、実質的に約６０～６５重量％のＣｒ_２Ｏ_４及び３０～４０重量％、いくつかの実施形態では３０～３５重量％のＣｒ_２ＭｎＯ_４を含み得る。このコーティングは、最大約５重量％、好ましくは３重量％未満の基材金属を含み得る。好ましくは、表面層は、Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３をさらに含む。表面コーティングは、一般に、８～１５重量％のＣｒ_２Ｏ_３、４０～６０重量％のＣｒ_２ＭｎＯ_４、及び約１８～３０重量％のＣｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３を含む（当該成分の合計は１００重量％になる）。いくつかの実施形態では、表面層は、９．５～１４重量％のＣｒ_２Ｏ_３、４２～５９重量％のＣｒ_２ＭｎＯ_４、及び約２０～２８重量％のＣｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３を含み得る（当該成分の合計は１００重量％になる）。

【0028】

【表1】

【0029】

【表2】

【0030】

本開示の一実施形態は、ステンレス鋼基材の表面上に混合金属酸化物の処理された表面を形成して、その表面のマグノクロマイト（Ｃｒ_２ＭｎＯ_４）含量を高める方法を提供するものであり、当該方法は、２００℃～７５０℃の温度で５０～８０重量％の蒸気と２０～５０重量％の空気とを含む処理雰囲気に前記表面をさらしながら、その基材に＋７．０～＋１４．０ｋＶの静電荷を印加することによって行われる。

【0031】

さらなる実施形態では、処理雰囲気の成分は、０．０５～０．１０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の空気量、０．５～１．０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の蒸気量；及び０．５５～１．１０ｇ・ｍ^－２・秒^－１の全流量で投与される。

【0032】

さらなる実施形態では、基材は、基材中のクロムの最小含量が１５重量％以上であることを条件として、炭素鋼から、又は鍛造ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼及びＨＰ、ＨＴ、ＨＵ、ＨＷ及びＨＸステンレス鋼、耐熱鋼、並びにニッケル系合金から選択される。

【0033】

さらなる実施形態では、処理後、処理された基材の表面は、２μｍ以上の厚さを有する。

【0034】

さらなる実施形態では、処理された基材の表面は、９．８～２０．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、１０．４～４３．３重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び０～２２．３重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含む。

【0035】

さらなる実施形態では、基材上の正の静電荷は、＋７．０～＋１４．０ｋＶである。

【0036】

さらなる実施形態では、処理された基材上の処理された表面は、処理された基材の７０％以上を覆う。

【0037】

さらなる実施形態では、処理は７００℃～７５０℃の温度で行われる。

【0038】

さらなる実施形態では、処理された基材の処理された表面は、９．０～１１．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、４０．０～４４．０重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び２２．０～２２．５重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含み、当該成分の合計は１００重量％になる。

【0039】

さらなる実施形態では、基材上の正の静電荷は、＋９．０～＋１０．０ｋＶである。

【0040】

さらなる実施形態では、処理された基材の処理された表面の厚さは、２μｍ～５μｍである。

【0041】

さらなる実施形態では、基材は、１３～５０重量％のＣｒ、２０～５０重量％のＮｉを含み、残りは実質的にＦｅである。

【0042】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【0043】

さらなる実施形態では、基材は、約５０～７０重量％のＮｉ、約１０～２０重量％のＣｒ、約１０～２０重量％のＣｏ、並びに約５～９重量％のＦｅ及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする。

【0044】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【0045】

さらなる実施形態では、基材は、４０～６５重量％のＣｏ、１５～２０重量％のＣｒ、１３～２０重量％のＮｉ、４重量％未満のＦｅ、最大２０重量％のＷ、及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする。

【0046】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【0047】

本開示の一実施形態は、少なくとも１つの表面上に処理された表面を有するステンレス鋼基材を提供するものであり、当該処理された表面は、２μｍ以上の厚さを有し、２６．１～６９．６重量％の式Ｃｒ_０．１０Ｆｅ_０．６５Ｎｉ_０．２５の化合物、９．８～２０．０重量％の式Ｃｒ_２Ｏ_３の化合物、１０．４～４３．３重量％の式Ｃｒ_２ＭｎＯ_４の化合物、及び０～２２．３重量％の式Ｃｒ_１．７Ｆｅ_０．３Ｏ_３の化合物を含み、当該成分の合計は１００重量％になる。

【0048】

さらなる実施形態では、基材の処理された表面の厚さは、２μｍ～５μｍである。

【0049】

さらなる実施形態では、基材は、１３～５０重量％のＣｒ、２０～５０重量％の、好ましくは２５～５０重量％のＮｉを含み、残りは実質的に鉄である。

【0050】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【0051】

さらなる実施形態では、基材は、約５０～７０重量％のＮｉ、約１０～２０重量％のＣｒ、約１０～２０重量％のＣｏ、及び約５～９重量％のＦｅ、及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする。

【0052】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【0053】

さらなる実施形態では、基材は、４０～６５重量％のＣｏ、１５～２０重量％のＣｒ、１３～２０重量％のＮｉ、４重量％未満のＦｅ、最大２０重量％のＷ、及び残りの１つ以上の微量元素を含み、組成を１００重量％にする。

【0054】

さらなる実施形態では、基材は、少なくとも０．２重量％～最大３重量％のＭｎ、０．３～２重量％のＳｉ、３重量％未満のＴｉ、２．０重量％未満のＮｂ及び全ての他の微量金属、並びに２．０重量％未満の量のＣをさらに含む。

【実施例】

【0055】

本開示は、以下の非限定的な例によって説明される。

【0056】

ＡＩＳＩ３１０の０．５インチ外径の鍛造チューブを、チューブの外径に直接つながるワイヤリードを用いて、正の静電荷（＋９．５ｋＶ）を直接印加することにより、帯電させた。体積で１０：１の蒸気：空気を含む雰囲気を、２００℃、７１０℃及び７４０℃の温度で３０時間、帯電したパイプに通した。より高い温度、より多くのマンガノクロマイトが生成した。パイプの内面の結晶表面の組成を、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）でサポートされている（ＧＩ－ＸＲＤ）分光法によって特定した。表３に、材料の表面の結晶相の組成を示す。

【0057】

【表3】

【0058】

図１及び図２は、酸化物表面が良好に分布し、より高い温度範囲でバルク合金の完全な被覆を提供することを示している。図３及び図４は、それぞれ、２００℃で処理した場合に酸化物層が最大２μｍの厚さ（図３）であり、７４０℃で処理した場合に酸化物層が最大４μｍの厚さ（図４）であることを示す表面の断面画像を示している。図４は、高温処理の特徴であるアニーリング双晶（ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｗｉｎｓ）も示している。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本開示は、ステンレス鋼基材の表面のマグノクロマイト含量を高める方法に関する。本開示はまた、少なくとも１つの表面上に２μｍ以上の厚さを有する処理された表面を有するステンレス鋼基材に関する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】