水回りの材料館①ステンレス その1 


ステンレス

ステンレスとは
 鉄をベースにクロムやニッケルなどを添加した合金のことで、普通の状態ではサビません。しかしベースは鉄ですから、食塩水に漬けておいたり、食用油を長時間付着させておいたり、高温に過熱したりすると、サビが生じ腐食してきます。
●ステンレスがサビにくいわけは
 表面を酸化被膜(不動体被膜)とよばれる極めて緻密で薄い被膜でおおわれているために、空気中などの酸素と直接触れないからです。この被膜がちょうど保護服のような働きをして、ステンレスを錆から守っています。
■13クロムステンレス
 ●普及タイプのかなり利用されており、鉄に13%以上のクロムを添加したステンレスのことです。
 ●サビやすい鉄に、クロムを12%以上添加すると表面に酸化被膜がつくられ、サビにくく耐食性がよくなります。しかし、被膜は脆弱なため、水気や塩気、油分などは早目に落とさないと、錆が発生しやすくなります。また、「もらい錆」もしやすいので、サビた包丁や鍋などと接触させたままの収納は禁物です。

■18−8ステンレス
 ●鉄に18%以上のクロムと8%以上のニッケルを添加したステンレスで、洋食器に限らず、現在もっとも多く利用されています。
 ●クロムの含有が多くなった為、酸化被膜が強固になり、13クロムステンレスより数倍サビにくくなっています。しかも、ニッケルを添加したため堅牢となり、耐食性・耐久性が向上しています。しかし、絶対サビないわけではありませんので、ヨゴレは早目に落し、サビやすいものとの収納はさけてください。

■18−10ステンレス・18−12ステンレス
 ●鉄に18%以上のクロムと10%以上のニッケルを添加したのが18−10ステンレスです。同じく18−12ステンレスは鉄に18%以上のクロムを添加し、さらにニッケルの含有量を12%以上に高めたステンレスです。
 ●耐食性・耐久性に優れた18−8ステンレスも「取り扱い方」によってはサビることもあり、またわずかですが鉄がベースの金属特有の「カナケ」と呼ばれる味・臭いがあります。18−10、18−12ステンレスはニッケル含有量を増やす事で「カナケ」が非常に低減されており、錆などの発生率も極めて低く、耐食性・耐久性が大幅にアップしています。しかし、絶対にサビないわけではありませんので、ヨゴレは早目に落し、サビやすいものとの収納はさけて下さい。

ステンレスの名前
錆びない鉄合金の事を今日ではステンレス鋼と言っています。しかし以前不錆鋼・不銹鋼と言い、古い日本金属規格JES金属 4301 では不銹鋼と決められていました。
英語のステンレス( Stainless )はステイン(Stain )汚れ、とレス(Less) 無いの造語で、トーマスフイルス会社の登録商標でした。
省略好きの日本人は『ステン・ステン』と呼んでいますが、こんな綺麗な素材を『汚れ・しみ』と表現するのは何とも滑稽なことです。


ステンレスの歴史
 インドのデリーの寺院にある3−4世紀に造られた鉄塔は、遙かな時を超えても表面に錆がないそうです。(最近は酸性雨の影響で危ういですが)。
 電磁誘導で有名なイギリスのファラデーやフランスのカルノーなどが19世紀にボンベイのWootzそれを加工した刀剣Damascusダマスカスなどの優れた性質をもつ鉄鋼に興味をもち研究を始めたそうです。
 20世紀初期にはフランスのギレー、ドイツのモンナルツ、ボルシャーらにより基盤が確立し、工業材料として利用されていきます。大砲の砲身類の内張りとして研究され、最初の製品は刃物類だったようです。

 日本では、1919官営八幡製鉄所(新日本製鐵)が試作を始め1933日本金属工業が13クロム、18−8ステンレス鋼板を量産化、陸軍の火薬工場硝酸製造装置に利用されたそうです。当時は「不金秀鋼(金と秀あわせて一文字)」と呼ばれていた。
 1945年(昭和20年)ごろからは、軍需に代わり肥料工業界で利用されその後、化学繊維工業、石油、天然ガスプラント利用され,日本は昭和40年には世界第一位の生産国となりました。

 


ステンレスの特性

ステンレスは一言でいえば、錆びにくい金属のこと。
でもその主成分は鉄であることに変わり有りません。
鉄ですので絶対に錆びないということは有りませんが、この鉄にCr(クロム)という金属を加えると鉄に比べ、錆にたいして大変強い性質になります。
この錆にくい性質が発揮されてくるのはCrが12%以上添加されたときです。
この錆に対する性質をもっと向上させるためにNi(ニッケル)という金属を加えます。
よく耳にする18-8ステンレスというのは18%Cr-8%Niを鉄の中に加えた金属のことです。
このように、CrやNiを多く含んでいるほうが錆びにくくなり、家庭で使う場合丈夫で長持ちする材料ということが出来ます。
でも油断は禁物!基本的には鉄が主成分ですので、お手入れを怠ったり、酸性や塩分の強いものを入れるとやはり錆びてしまいます。
使ったらすぐ水でよく洗ってから、水分をよくふき取ってかたずけるように心掛けてください。

ステンレスの知識 
 ステンレス鋼は鉄にクロムやニッケルを加えた合金鋼で、この他用途に応じてモリブデン、銅、チタンなど特殊元素を加えて改良したものである。表面が薄い酸化皮膜で保護されているので、耐食性に優れ、また機械的強度が高く成型加工が容易であることから、建築関係では内外そ装材・各種部品あるいは設備器材などに広い用途をもっている。
 ステンレス鋼のうち、建築用材として代表的な品種はSUS304(18-8系)で、耐候性を要するパネル、スパンドレル、サッシなど主として外装用に使用され、また内壁、天井、間仕切など内装用にはやや耐候性には劣るがSUS430(18クロム系)が選ばれている。また海浜、工場地帯など塩害や腐食性ガスなどの影響のある場所には、SUS304にモリブデンを添加して一層耐食性を強化したSUS316が適している。
 次にステンレスの表面仕上げには、一般に光沢、半光沢、梨地などがあり、その他ヘヤライン、エッチング、エンポッシングなどの特殊な手法がある。また着色して使用されることもある。

なぜステンレスはサビにくいのでしょう?
 一般に、ステンレス鋼はサビないとか、サビにくいと言われていますが、その秘密は、クロムを含んでいるからです。鉄にクロムが含まれると、鉄の表面に肉眼で見えない保護皮膜が形成されます。この保護皮膜がサビの進行を防ぐ働きをしているのです。また仮になにかの原因で保護皮膜がこわれるようなことがあっても、含有するクロムが周囲の酸素と結合しては御皮膜を再生し、耐食性を損なわないように自動的に作用します。だからサビにくいのです。

●耐食性・溶接性に優れている
  18-8(SUS304)ステンレス鋼

 種類としては100種類をはるかに越えるほどありますが、大別するとクルムを13%加えた13クロム鋼、クロムを18%加えた18クロム鋼、18%のクロムにニッケルを8%加えた18-8クロム・ニッケル鋼の3種になります。またクロム系ステンレス鋼は、磁石につかないとされていますが加工によりつくこともあります。
- 代表的なもの 耐食性 磁性 溶接性 熱伝導性 耐衝撃
及び伸び
主な用途
18-8モリブデン SUS316 軟鋼の1/3 刃物・機械部品
18クロム SUS430 軟鋼の1/2 普通 自動車部品・台所用品
18-8 SUS304 軟鋼の1/3 装飾品・化学食品用品
①SUS(クロム系)−18クロムのフェライト型で耐食性はSUS304におよばないので内装用として使用され、また成型品としても多く使用されている。
②SUS304(クロム・ニッケル系)−18クロム・8ニッケルのオーステナイト型で耐食性に優れ、展延性もよく、曲げ、ロールフォーミング、絞り加工などの冷間加工に適し、溶接も容易な事から広範囲に使用されている。
③SUS316(クロム・ニッケル系)−18クロム・8ニッケル・モリブデンを添加したオーステナイト型でモリブデンの添加により耐食性を高めたもので、非酸化性酸・孔食・腐食性ガスに対する耐食性に優れている。用途は最も耐食性を必要とする箇所に使用されている。

ステンレスの敵は塩素だ

 買いたての頃はピカピカ光っているステンレスの流しや調理台。いくら毎日みがいても、そのツヤが消えてしまうというおかしな現象が起こる。どうして?と疑問を抱く人も多いはずだ。
 これには理由がある。ステンレスは使用中に空気中の酸素や窒素と化合してゆき硬くてじょうぶな皮膜を作るもの。それが毎日、クレンザーなどでみがくことによって窒化物も汚れと一緒に取れてしまう。みがけばみがくほどキズがつき、汚れやすくなるわけだ。
 ステンレスの一番の大敵は塩素イオン、塩気のついた漬物容器や梅干など塩分のあるものを絶対に置きっぱなしにしないこと。またブリーチ、ハイターなど次亜塩素酸ソーダの漂白はしない事。
 普段の手入れは、汚れだけ水でふき取り、油汚れの時はスポンジにクレンザーをもみ込み、中性洗剤か住まい用の洗剤(マイペットなど)を少し落としてふく。そのあとで水を絞った布でふけばきれいになる。洗剤で取れないひどい汚れはクレンザーをふりかけて大根やリンゴの切れ端でこするとステンレスをいためることなくきれいにできる。

 表面保護皮膜
表面保護皮膜には次のような種類がありますが、用途によって使い分けが必要です。
記号 厚さ
(ミクロン)
特長及び用途
EW 130 曲げ加工、シャーリング、ロールフォーミングする時に適当です。
接着力に大小の2種類あり、一般的には接着力が小のタイプを用います。
ロールフォーミングなどの過酷な加工を行う場合は接着力が大のタイプを用います。
EB 130 用途はEWと同じですが、EWにくらべて耐候性が良好です。
EH 70 厚さが薄いので、精度のいる加工に適します。
また耐候性が特に良いので長期保護用に適します。
30〜50 塩化ビニールを液状で塗布し焼付けしたもので、
深絞り加工に適し、最も一般的に用いられます。
PT 70 透明 塩化ビニールに比べて、価格が安く、剥しやすい。
しかし耐候性は劣るので早く使用してください。
PW 70

ステンレスの表面仕上げ
名称 表面仕上げの状態 表面仕上げの方法 主な用途 規格名
bP 銀白色で光沢がない 熱間圧延後、熱処理、酸洗またはこれに準ずる処理を施したもの 表面光沢を必要としない用途に使用 AISI規格
bQD にぶい灰色のつや消し
仕上げ(ダル仕上げ)
冷間圧延後、熱処理、酸洗したもの、また、これをつや消しロールで軽く冷間圧延したもの 一般用材、建材 JIS規格
bQB bQD仕上げよりなめかで、やや光沢のある仕上げ bQ仕上げ材に適当な光沢を与える程度の軽い冷間圧延をしたもの 一般用材、建材(市販品の大部分は、この仕上げ品
BA 鏡面に近い光沢をもった仕上げ 冷間圧延後、光輝熱処理を行い、さらに光沢をあげるため軽い冷間圧延を施したもの 自動車部品、家電製品、厨房用品、装飾用
bR 光沢のある荒い目の仕上げ bQDまたはbQB仕上げ材を100〜120番の砥粒の研磨ベルトで研磨したもの 建材、厨房用品
bS 光沢のある細かい目の仕上げ bQDまたはbQB仕上げ材を150〜180番の砥粒の研磨ベルトで研磨したもの 建材、厨房用品、車両、医療器具、食品設備
#240 細かい目の研磨仕上げ bQDまたはbQB仕上げ材を240番程度の砥粒の研磨ベルトで研削仕上げしたもの 暖房器具
#320 #240よりさらに細かい目の仕上げ bQDまたはbQB仕上げ材を320番程度の砥粒の研磨ベルトで研削仕上げしたもの 暖房器具
#400 BAに近い光沢 bQB材を400番バフによって研磨仕上げたもの 建材、厨房用品
HL
(ヘヤーライン)
長く連続した研磨目をもった仕上げ 適当な粒度(通常150番〜240番の砥粒が多い)の研磨ベルトで髪のように長く連続した研磨目をつけたもの 建材の最も一般的な仕上げ
bU bS仕上げより反射の少ない、つや消しのサテン(梨地)仕上げ bS仕上げ材にタンビコブラシをかけて研磨したもの 建材、装飾用 AISI規格
bV 高度の反射率を持つ準鏡面仕上げ きれいにグラインダーかけた面を、600番の回転パフにより研磨したもの 建材、装飾用
bW 最も反射率の高い鏡面仕上げ(研磨目なし) 順々に細かい粒度の研磨剤で研磨した後、鏡面用パフにより研磨したもの 建材、装飾用、反射鏡
エンボス 凹凸の浮き出し模様のついた仕上げ エッチングまたは機械的に模様を彫りこんだエンボス用ロールで圧延したもの 建材、装飾用 規格外
エッチング 化学処理により模様づけされた仕上げ 適当な意匠図案を耐酸性の被覆材で覆い、その他の部分を腐食液(塩化第二鉄溶液)で腐食溶解する 美術品、建材、厨房用品
電解研磨 特有の光沢をもった仕上げ 機械的研磨と異なり、電解溶液中(過塩素または燐酸系)で研磨物体を陽極とし電解する。比較的凹凸のある製品も、一様に研磨でき、また表面に不動態皮膜が形成される利点を有する 化粧パイプ、装飾用
化学研磨 中くらいの光沢をもった仕上げ 機械的研磨と異なり、電解溶液中(過塩素酸素また総合燐酸系)に浸漬するだけで電解なしに研磨する。操作が簡単で、短時間に多量のものが均一に処理できる利点を有する。 日用品、器物類
溶融塩法 密着性の良い黒色仕上げ 重クロム酸ソーダの溶融塩液に浸漬する 光学用品、美術品
酸性黒色酸化法 数種の色調が得られるが密着性、耐磨耗性は十分でない 硫酸に酸化剤を加えた水溶液(90〜100℃)浸漬する 光学用品、美術品
インコカラー法 数種の色調が得られ、密着性、耐磨耗性が良好 硫酸に無水クロム酸を加えた水溶液(80〜90℃)に浸漬着色後、硬膜処理を施す 建材、厨房用品
塗装法 数種の色調が得られ加工コストが安い 合成樹脂系塗料を焼付塗装する。透明着色塗装(クリアー塗装)も可能 建材、厨房用品 JIS規格

ステンレス耐薬品性表 
  無印(しるし無し)は適材
  △は多少腐食するも一定条件においてならば使用し得る。
  ×は使用不可
媒質 SUS
304
SUS
316
媒質 SUS
304
SUS
316
媒質 SUS
304
SUS
316
塩化ナトリウム - - 硼酸ナトリウム - - リンゴ酸 - -
塩化カリウム - - 次亜鉛素酸ナトリウム × - 酒石酸 -
塩化マグネシウム - - 過塩素酸ナトリウム - - クエン酸 -
塩化カルシウム × × 塩素酸カリウム - - 没食子酸 - -
塩化アンモニウム × - 塩素酸アルミニウム - - サルチル酸 - -
塩化亜鉛 × × 晒粉 - サルチル酸ソーダ - -
塩化水銀 × 重クロム酸カリ - - ナフタリンスルホン酸 - -
塩化錫 × × 過マンガン酸カリ - - ナフテン酸 - -
塩化マンガン - - 珪酸ナトリウム - - ピクリン酸 - -
塩化鉄 × × 酢酸鉛 - - フェノール - -
臭化カリ - - 蓚酸カリウム - - ピロガロール - -
沃化カリ - - 酒石 × × メチルアルコール - -
シアン化カリ - - クロム明礬 エチルアルコール - -
シカン化銅 - - 赤血塩 - - グリセリン - -
硝酸ナトリウム - - 過酸化水素 - - エーテル - -
硝酸カリ - - 過酸化ナトリウム - - ホルムアルデヒド - -
硝酸アンモニ - - 五酸化燐 - - クロルベンゼン - -
硝酸銅 - - 酢酸アルミニウム - - ベンゼン - -
硝酸銀 - - 酢酸銅 - - アセトン - -
硝酸鉄 - - 水銀 - - ステアリン酸 - -
硝酸ニッケル - - 錫(溶融) クロロホルム - -
硫酸ナトリウム - - 鉛(溶融) × × ヨードホルム - -
硫酸アンモニウム - - 硫黄 ジクロルエチレン - -
硫酸銅 - - 亜硫酸ガス トリクロルエチレン - -
硫酸マグネシウム - - 硫化水素 四塩化炭素 - -
硫酸亜鉛 - - 炭酸ガス - - 亜麻仁油 - -
硫酸アルミニウム - 蟻酸 テレピン油 - -
硫酸鉄 - - 酢酸 - パラフィン - -
亜硫酸ナトリウム - - 無水酢酸 - - 膠(にかわ) - -
亜硫酸アンモニウム - - モノクロル酢酸 × × クレオゾール - -
重硫酸ナトリウム - - トリクロル酢酸 - - 尿素 - -
重亜硫酸ナトリウム - - プロピオン酸 - - 石油 - -
チオ硫酸ナトリウム - - 酪酸 - - 血液 - -
硫酸ナトリウム - - 高級脂肪酸 - - アルコール飲料 - -
炭酸ナトリウム 乳酸 - - ビール - -
炭酸カリウム オイレン酸 - ブドー酒 - -
炭酸アンモニウム - - 蓚酸 × ミルク - -
炭酸マグネシウム - - マイレン酸 - - 果汁 - -



薬品の濃度・温度変化による
ステンレス耐薬品性表
  無印(しるし無し)は適材
  △は多少腐食するも一定条件においてならば使用し得る。
  ×は使用不可
媒質 濃度(%) SUS304 SUS316
20° 50° 100° 20° 50° 100°
硫酸 5 - × - -
10 - × × - ×
30 × × × × ×
50 × × × × × ×
75 × × × × ×
98 - × - × ×
硝酸 5 - - - - - -
10 - - - - - -
20 - - - - - -
40 - - - - - -
50 - - - -
65 - - - -
塩酸 5 × × ×
10 × × × ×
15 × × × × × ×
20
30
37



金属全般に関する用語集
●錆(さび)
 金属の表面にできる腐食生成物のことです。金属の置かれた環境によっては、同じ金属でも錆の種類は違いますが、最も一般的な錆は空気中の酸素や水蒸気と化合してできる酸化物で、鉄では酸化鉄(赤錆)、アルミニウムでは酸化アルミニウム(アルミナ)などが知られています。
 錆を防ぐには、金属を空気や水と触れさせないようにする、サビ止めやペンキなどの塗布処理。サビにくい金属でおおうメッキ処理。表面を安定的な酸化物に変えるアルマイト処理などの方法があります。
●酸化被膜
 鉄に12%以上のクロムを添加すると、空気中の酸素によりステンレス表面に安定的で、極めて薄いクロム酸化物が主成分の酸化被膜(不動体被膜)ができます。この被膜がステンレスの全表面をおおって、錆などからステンレスをガードしています。また、この被膜は空気に触れさせておくだけで自然にできるものですから、ステンレス製品の保管は、ビニール袋などをゴムやテープで「密閉」することは禁物です。
●もらい錆
ステンレスにサビた釘や包丁などを長時間接触させておくと、ステンレス自体も接触部分から錆が発生してきます。ちょうど錆をもらったような状況から「もらい錆」といいます。ステンレス製品には、サビたものを長時間・長期間接触させないで下さい。
●洋白
 洋銀・ニッケルシルバーともいいます。銅・ニッケル・亜鉛の合金で、銅45〜65%、ニッケル6〜35%、亜鉛15〜35%程度の組成をもちます。美しい色調の外観で、加工性にも富む為、洋食器、装飾品などに利用されています。
●鉄
 鉄は炭素の含有量で、純鉄、鋼、鋳鉄などの種類があり、一般に鉄といえば鋼を指します。
 強靭で強い磁性があり延展性に富んだ固い金属です。酸素と化合しやすく、湿った空気中や加熱されたりすると酸化し、錆(酸化鉄)が発生するという性質があります。
●クロム
 耐熱性、耐腐食性、耐磨耗性などに優れた非常に堅い金属です。常温ではきわめて安定しており空気中や水中でも酸化しない性質があります。
●ニッケル
 耐食性に優れた堅く延展性に富んだ金属です。常温では安定的で合金の材料として多く用いられます。
●腐食
 金属を空気中、塩水中に放置しておくと、酸素や塩素と化合して酸化化合物(さび)や塩化化合物(塩)をつくりつつ、徐々に崩壊または溶解していく現象のことです。


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