ステンレスのニッケル役割

度々失礼します。kinko-zです。
73638さんのご指摘になった合金元素の組織の方がNiの役割の理解には近いかと思います。
Niは不動態に寄与するのはもちろんですがオーステナイトを安定にする効果も重要でした。

真鍮にNiメッキを施した場合は？との問いですが、不動態形成によって錆びにくくなるという理解で良いかと思います。

お礼

2003/09/16 13:04

回答ありがとうございます。
全般を通しまして、大変分かりやすく説明いただき、十分納得できました。

また、貴重な時間をいただきありがとうございます。今後ともご教授お願いいたします。

質問者

　不動態化皮膜の強度と規格については、他のお二人が詳しく回答されておりましたので、私は、合金元素と組織の方面からお答えしたいと思います。

　炭素を少量とした１８Cr鋼（フェライト系ステンレス鋼）にNiを添加して増やして行くと、フェライト組織はフェライト＋オーステナイト組織となり、８％を越える頃より準安定オーステナイト組織となります。（Ni12%以上で安定オーステナイト組織となる）
　このオーステナイト組織は非磁性で磁石が全くつか
ない組織となります。
　つまりNiの添加の最大の目的では、このオーステナイト組織を常温で存在させることにあったのです。（鉄も高温ではオーステナイト組織で非磁性です）

　さて、このオーステナイト組織ですが、焼き入れしても焼きが入らない特徴があり、SUS304では1050℃より水中急冷しても（固容化熱処理と言う）固くなるどころか、柔らかく加工しやすい機械的性質（塑性変形性大）になります。
　特に、Niの添加量が10%以下の準安定オーステナイト鋼（SUS301,SUS304）では、冷間加工（絞り・曲げ加工）を行うと大きな変形が可能で、同時に加工硬化（加工誘起マルテンサイト変態）を起こし強靱な性質と変化する特徴を持っています。　ステンレスバネなどはこの性質を応用したものです。（Ni13%の安定オーステナイト鋼であるSUS316はあまり加工硬化せず、変形量も少ない）

　１３CrSUSや１８CｒSUSでは、得られないような溶接性が得られることも、オーステナイト系SUS鋼の特徴の１つであることを付け加えておきます。

　Niの添加で、幅広い優れた性質を有するようになることが目的であり、単なる防錆力アップだけの目的で添加しているのではありません。

　本題からは、だいぶ脱線してしまいましたかね。ご存じのことでしたか？

お礼

2003/09/16 13:02

回答ありがとうございます。（お礼が遅くなり申し訳ありません。）

＞本題からは、だいぶ脱線してしまいましたかね。
いえいえ、大変よく理解できました。ありがとうございました。
今後ともよろしくお願いします。

質問者

　環境の酸化性が強いと金属は腐蝕します。しかし、ある種の金属は酸化性がある程度以上強くなるとかえって腐蝕しないことがあります。この現象を不動態になったといいます。
　不動態になりやすい性質はその金属が元来持っているものですが、環境により変化します。不動態になりやすい金属としては、Fe、Ni、Cr及びその合金、Mo、Ti、Zrなどです。
　さて、SUS304が錆びにくいのは、広範な酸化性環境において不動態形成がおきるからです。不動態膜の厚さは100Å以下と言われており、耐食性は薄いものほど良いということです。
　不動態を形成する物質は厚み方向に成分の変化があり、均一なものではないのですが、30Åでの成分が、Fe3-O4:29%、Cr2-O3:14％、Ni-O:8％、Si-O2:14％、H2-O:35%であったという報告（ステンレス便覧）があります。
　このように、不動態を形成するのはCrだけではなく、FeやNiも大きく関与する現象であって、その中で、Niは不動態をより広範囲な酸化性環境において形成し且つ安定化させる働きがあるということです。
　以上、ちょっと難しくなってしまいましたが、お分かりいただけたでしょうか。

お礼

2003/09/16 10:08

回答ありがとうございます。（たびたびお礼遅くなり申し訳ありません。）

＞耐食性は薄いものほど良いということです。
そうなんですか！皮膜形成の厚さに限界があり、その値が１００Å以下だと思ってました。勉強になります。

確認ですが、ニッケルめっきされた黄銅も不動態皮膜を形成しているということですね？　ただ黄銅へのめっきは腐食という役割よりも、黄銅の酸化を抑えることと、ニッケルにより表面の仕上がり状態を良好とし、接触抵抗を減少させるということでしょうか。（質問の内容がそれてきましたが）

お忙しいところすいません。
再度回答お願いします。

質問者