(57)【要約】【課題】  例えば搬送時等に薄板表面への疵形成を低減させることが可能な、耐疵性に優れるフェライト系ステンレス薄板とその製造方法を提供する。【解決手段】  厚さが３．０ｍｍ以下の中間素材に対して、圧下率５〜４５％、先進率１〜８％の冷間圧延を行う冷間圧延工程を行い、前記冷間圧延工程後に、伸び率０．１〜０．８％の形状矯正工程を行い、厚さが０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板を得る、フェライト系ステンレス薄板の製造方法およびフェライト系ステンレス薄板。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが３．０ｍｍ以下の中間素材に対して、圧下率５〜４５％、先進率１〜８％の冷間圧延を行う冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程後に、伸び率０．１〜０．８％の形状矯正を行う形状矯正工程と、を備え、
厚さが０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板を得る、
フェライト系ステンレス薄板の製造方法。
【請求項２】
厚さが０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板であって、
スクラッチ試験において試験開始時の荷重を０．５Ｎ、試験終了時の荷重を２．０Ｎとし、
荷重が０．５Ｎの際の疵の深さおよび幅を基準として、荷重が２．０Ｎの際の疵の深さ変化量をＤ[μｍ]、疵の幅変化量をＷ[μｍ]とした際、
圧延方向および圧延直角方向のＤ×Ｗの値が１５以下である、フェライト系ステンレス薄板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス薄板の製造方法およびフェライト系ステンレス薄板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＵＳ４３０等に代表されるフェライト系ステンレス薄板は、その良好な加工性と低コスト性から、様々な用途に使用されている。例えば特許文献１には、ステンレス基板の絶縁層が形成される面の平均粗さＲａが８５ｎｍ以下である、化合物系薄膜太陽電池について記載されている。この特許文献１に記載のステンレス基板は、フェライト系ステンレス基板であることが記載されており、基板材料に良好な素子特性を得るために、平均粗さＲａを調整している旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０７５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年電子部品の小型化などにより、フェライト系ステンレス薄板にもさらなる表面性状の高品位化が求めらている。一方でフェライト系ステンレス薄板を作製する際に、ライン通板時にワイパーに堆積した異物やロール表面の微小な凹凸により薄板表面に疵が形成される。この疵は様々な不具合の要因となり、例えば太陽電池等の電子部品の基板に使用した際に、寸法精度の変化により電子部品の性能を低下させる要因となる。このような表面疵は例えばグラインダー等の研磨機を使用することで除去することが可能であるが、工数増加による生産性低下や、逆に研磨により新たな疵を形成させる要因ともなる。そのため耐疵性が高く、表面性状や強度に優れるフェライト系ステンレス薄板が望まれている。特許文献１には上述したような耐疵性の向上については検討されていない。
そこで本発明の目的は、薄板表面の耐疵性に優れるフェライト系ステンレス薄板とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、厚さが３．０ｍｍ以下の中間素材に対して、圧下率５〜４５％、先進率１〜８％の冷間圧延を行う冷間圧延工程と、前記冷間圧延工程後に、伸び率０．１〜０．８％の形状矯正を行う形状矯正工程と、を備え、厚さが０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板を得る、フェライト系ステンレス薄板の製造方法である。
【０００６】
本発明の他の一態様は、厚さが０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板であって、スクラッチ試験において試験開始時の荷重を０．５Ｎ、試験終了時の荷重を２．０Ｎとし、荷重が０．５Ｎの際の疵の深さおよび幅を基準として、荷重が２．０Ｎの際の疵の深さ変化量をＤ[μｍ]、疵の幅変化量をＷ[μｍ]とした際、圧延方向および圧延直角方向のＤ×Ｗの値が１５以下である、フェライト系ステンレス薄板である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、薄板表面の耐疵性に優れるフェライト系ステンレス薄板とその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
まず、本発明のフェライト系ステンレス薄板に関する実施形態について説明する。なお本発明における薄板とは、コイル状に巻き回されている鋼帯や、その鋼帯を切断して作製された矩形状の薄板も含む。
【０００９】
本実施形態のフェライト系ステンレス薄板の組成は、代表的な成分としては、例えば、ＪＩＳ−Ｇ４３０５で示されるフェライト系ステンレス鋼やその改良合金であれば良い。好ましくは、質量％で、０．１２％以下のＣ、０．７５％以下のＳｉ、１．０％以下のＭｎ、１６．０〜１８．０％のＣｒを含み、残部はＦｅ及び不可避的不純物から構成されるフェライト系ステンレスを使用する。
【００１０】
本実施形態では、例えば前述した組成を有する中間素材に冷間圧延を行う。この中間素材は、熱間圧延材や熱間圧延材に予備冷間圧延を施した帯状の素材を使用することができる。また中間素材は、表面に酸化層が形成されている場合、その酸化層を、例えば、機械的、或いは化学的に除去することがよい。また、冷間圧延中の冷間圧延材のエッジから割れ等の不良が発生しないように、エッジをトリミングしてもよい。このような加工を行って中間素材とすることができる。この中間素材の厚みは、最終的に０．５ｍｍ以下のフェライト系ステンレス薄板を効率よく製造するために、３．０ｍｍ以下に調整する。好ましい中間素材の厚みは２．０ｍｍ以下であり、より好ましい中間素材の厚みは１．０ｍｍ以下である。
【００１１】
続いて本実施形態では、所望の板厚および表面性状を得るために、中間素材に冷間圧延を行う（冷間圧延工程）。この冷間圧延工程時の圧下率は、５〜４５％に調整する。これにより薄板の厚さと後述する先進率を所望の値に制御することができる。圧下率が５％未満であると所望の各幅方向位置の伸び差を調整しきれずに所望の形状が得られない可能性がある。一方、圧下率が４５％を超えると、各幅方向位置の伸び差がつき過ぎることにより、所望の形状が得られない可能性がある。好ましい圧下率の上限は４０％であり、好ましい圧下率の下限は８％である。なお本冷間圧延においては、複数パスで実施してもよいが、表面疵を抑制しつつ所望の特性を得るために、１パスで圧延することが好ましい。
【００１２】
本実施形態の冷間圧延工程において、先進率を１％〜８％に調整することが好ましい。この先進率とは、冷間圧延ロール入口側と出口側とにおける、圧延材料の速度差を表す指標であり、先進率が大きいほど薄板表面の塑性流動が起こり、薄板の板断面中心部と薄板表面部との応力差が生じ易くなる傾向になる。この先進率を上述した範囲に調整して冷間圧延を行うことで、微細な疵から亀裂が発生することを抑制することができる。また薄板に付与される引張応力を小さくすることが可能であり、後述する形状矯正工程で薄板表面に大きな圧縮応力を付与し易くなる傾向にある。。好ましい先進率の下限は２％であり、好ましい先進率の上限は７．５％である。この先進率を上述した数値の範囲に収めるためには、圧下率、圧延速度、圧延ロール直径やロール粗さのパラメータを調整すればよい。
【００１３】
本実施形態の圧延形態を最適に発揮するために、冷間圧延後の厚さは０．５ｍｍ以下とする。好ましくは、０．２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。なお下限は特に限定しないが、材料が薄すぎると形状変化が生じやすくなる傾向にあるため、０．０１ｍｍと設定することができる。
【００１４】
本実施形態の製造方法では、冷間圧延を終えた薄板に形状矯正を行う（形状矯正工程）。これにより薄板に残存している耳波や中伸び等の波形状を矯正して平坦度を向上させるとともに、薄板に圧縮残留応力を付与し、耐疵性を向上させることができる。この形状矯正に用いる装置は、ローラレベラーやテンションレベラー等、従来から用いられている形状矯正装置を使用することができる（本実施形態ではテンションレベラーを使用する）。ここで形状矯正は、適切な圧縮残留応力を薄板に付与するために、伸び率を０．１〜０．８％に設定する。伸び率が上記数値の範囲外の場合、薄板に適切な圧縮残留応力が付与できない場合があり、薄板の平坦度も低下するため好ましくない。好ましい伸び率の下限は０．２％であり、好ましい伸び率の上限は０．７５％である。より好ましい伸び率の下限は０．３％であり、より好ましい伸び率の上限は０．７％である。上述した本実施形態の製造方法で得られたフェライト系ステンレス薄板は、巻取り機によってコイル状に巻きとって薄板コイルとし、次工程に供給することができる。
【００１５】
続いて本実施形態のフェライト系ステンレス薄板について説明する。本実施形態のフェライト系ステンレス薄板は、スクラッチ試験において試験開始時の荷重を０．５Ｎ、試験終了時の荷重を２．０Ｎとし、荷重が０．５Ｎの際の疵の深さおよび幅を基準として、荷重が２．０Ｎの際の疵の深さ変化量（２．０Ｎの際の疵の深さ−０．５Ｎの際の疵の深さ）をＤ[μｍ]、疵の幅変化量（２．０Ｎの際の疵の幅−０．５Ｎの際の疵の幅）をＷ[μｍ]とした際、圧延方向のＤ×Ｗの値が１５以下、圧延直角方向のＤ×Ｗの値が１５以下である。上記の特性を有する本実施形態のフェライト系ステンレス薄板はライン通板時にワイパーに堆積した異物やロール表面の微小な凹凸による疵が付きにくくなり、研磨工程を追加しなくても良好な表面性状を有する。これにより例えばメタルマスク等のエッチングに使用する用途では、エッチング性能の向上に寄与し、電子部品基板用途では、絶縁層との密着性をより高めることが可能になり、絶縁層以外にも、他部材との接合性を高める効果を向上させることができる傾向にある。ここでスクラッチ試験機は、一般的にスクラッチ試験で用いられているナノインデンターを使用すればよい。本実施形態では、試料サイズ２５ｍｍ×２５ｍｍに対して先端角１２０°のダイヤモンド圧子を使用し、罫書距離５ｍｍ、罫書速度５ｍｍ／ｍｉｎ、荷重速度３Ｎ／ｍｉｎ、荷重を０．５Ｎから２．０Ｎまで増加させながら試料に疵をつけ、疵の深さおよび幅をレーザー顕微鏡で観察した。なおＤ×Ｗが上記の数値範囲内でも、極端に疵の深さ又は疵の幅が大きいと、密着性向上といった種々の良好な特性が発揮されない表面状態になる可能性もあるため、圧延方向における好ましい疵の深さを１μｍ以下、好ましい疵の幅を２０μｍ以下と設定し、圧延直角方向における好ましい疵の深さを０．５μｍ以下、好ましい疵の幅を１０μｍ以下と設定することができる。
【実施例】
【００１６】
まず表１に記載された組成を有する、厚さ０．３ｍｍの帯状の中間素材を準備し、前述した中間素材に、予備冷間圧延を行った後、圧下率１３％、先進率４％の条件で冷間圧延を１パスで行い、厚さ０．０８ｍｍのＦｅ−Ｎｉ系合金薄板を作製した。その後、本発明例である試料Ｎｏ．１には伸び率０．７％の形状矯正を行い、比較例である試料Ｎｏ．２には形状矯正を行わなかった。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
冷間圧延および形状矯正を終えた本発明例及び比較例のフェライト系ステンレス薄板から、２５ｍｍ×２５ｍｍの試験片を採取し、スクラッチ試験を行った。試験装置はナノテック製Ｒｅｖｅｔｅｓｔ−ＲＳＴを使用し、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ＿１２０°のダイヤモンド圧子を用いて、荷重速度３Ｎ／ｍｉｎ、罫書距離５ｍｍ、罫書速度５ｍｍ/ｍｉｎの条件で、荷重を０．５Ｎ〜２．０Ｎまで直線的に変動させながら試験を行った。試験後の疵の観察には、レーザー顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ＿ＯＬＳ−４０００）を用いた。試験の結果、荷重が０．５Ｎの際の疵の深さおよび幅を基準として、荷重が２．０Ｎの際の疵の深さ変化量をＤ[μｍ]、疵の幅変化量をＷ[μｍ]とした際、本発明例は圧延方向のＤ×Ｗが１１．５、圧延直角方向のＤ×Ｗが８．０であった。対して比較例は、圧延方向のＤ×Ｗが１６．９、圧延直角方向のＤ×Ｗが１３．９であった。これにより、本発明例の薄板は耐疵性が高く、高い表面性状が必要な用途に適していることが確認できた。