(57)【要約】      （修正有）【課題】高精密な加工を必要とする用途、ミクロ的な化学活性が求められる用途に適した準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を提供する。【解決手段】質量％で、C:0.2％以下、Si:2.0％以下、Mn:3.0％以下、P:0.05％以下、S:0.03％以下、Cr:15〜21％、Ni:5〜15％、Mo:3.0％以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔であって、その鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが1.0μｍ以下、結晶粒径の最大値：ｄmaxが2.0μｍ以下、結晶粒径の標準偏差：σがａ・ｄave（ａ≦0.5）を満たし、かつ炭化物として析出しているCr量：Crpttが質量％で0.4％≦Crptt≦1.0％である準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。【選択図】図９
2020084288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３.０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔であって、その鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが１．０μｍ以下、結晶粒径の最大値：ｄmaxが２．０μｍ以下、結晶粒径の標準偏差：σがａ・ｄave（ａ≦０．５）を満たし、かつ炭化物として析出しているＣｒ量：Ｃｒpttが質量％で０．４％≦Ｃｒptt≦１．０％であることを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項２】
板厚が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法であって、
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、熱延母材を用意する工程と、
この熱延母材に対して、冷間圧延を行う冷間圧延工程と熱処理工程とをそれぞれ２回以上行う工程とを備え、前記熱処理工程は、いずれも熱処理温度：ＴＡを５００℃≦ＴＡ≦９００℃で行うことを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法。
【請求項４】
前記冷間圧延工程は、一回の冷間圧延率を５０％以上とし、総圧延率を９０％以上とすることを特徴とする請求項３に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微細粒組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼箔及びこれら鋼帯、鋼箔の製造方法に係り、特に、医療機器や精密小型電子機器の心臓部となるMEMSデバイスの構成材料として有効に適用される鋼帯，鋼箔及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属材料または合金材料の結晶粒を微細化することにより、材料の高耐力、高バネ限界、高耐久疲労性などの機械的特性を高める方法が広く知られている。また、結晶粒の微細化は、機械的特性のみならず、打抜きや切削加工時の二次加工精度や成形加工に伴う表面の肌荒れが起こり難いなど部品の品質上のメリットも大きいことも広く知られている。
近年、医療機器や精密小型電子機器の心臓部となるMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスなどの小型化・高精度化の進歩は目覚ましく、構成部材となる各種金属材料に対しては、更なる薄肉化や高耐力化に加えて、二次加工精度や加工後の品質の安定性が重視されるようになっている。
このような事情から、上記用途に有効に適用される素材として微細粒組織を有するステンレス鋼が着目されている。
【０００３】
微細粒組織を有するステンレス鋼を開示した文献として、特許文献１：特許5920555号公報、特許文献２：特許4324509号公報、特許文献３：特許3562492号公報、特許文献４：特許6252730号公報、非特許文献１：超微細粒組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼の引張変形挙動（日本金属学会誌の論文）などが挙げられる。
【０００４】
特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された発明は、いずれも、汎用のステンレス鋼の化学成分にＮｂやＶ、Ｎ等の特別な元素を微量添加し、それらの微量添加元素の炭窒化物を析出させることで、最終焼鈍での結晶粒成長を抑制させ、そのことにより結晶粒の微細化を図っている。
しかし、特許文献１、２および３に開示された発明は、上述したように、ステンレス鋼の組成を汎用的な成分設計から逸脱した組成とすることにより組織を微細化している。このため、特に医療機器用途においては、生物学的安全性に対するリスクの観点から使用が難しい。また、ステンレス鋼素材の平均結晶粒径が１μｍを超えているため、上記用途で必要とする電気化学的な均一性を有しているとは言い難い。
【０００５】
また、特許文献４には、準安定オーステナイト系ステンレスの冷間加工において生じる加工誘起変態および熱処理による逆変態を組み合わせて、強度特性に特化して結晶粒微細化を図った発明が開示されており、特許文献４の発明は、特許文献１，２，３の発明のような特別な元素を添加していない。
しかし、特許文献４の発明は、繰返し逆変態を用いて微細粒化するため、熱処理中の不均一なα→γ逆変態とγ相へのＣｒ炭化物の再溶解によって次工程の冷間圧延での加工ひずみが不均一に導入される工程を繰り返すことになる。このため、最終的な平均結晶粒径が１μｍを超えるのみならず、微視的に観ると混粒組織になり易い。また更なる微細粒化のために最終冷間圧延が施されるが、圧延集合組織が発達するため、精密プレスや高精細エッチング等の加工に不適である。その結果、上記用途に有効に適用できるとは言い難い。
【０００６】
非特許文献１には、特許文献４と同様に逆変態を利用して平均オーステナイト粒径を0.5μｍ以下の超微細粒とする技術が開示されている。しかし、この技術は、ＭｏとＮとを含んだ準安定オーステナイト系ステンレス鋼である12.5Ｃｒ-9.5Ｎｉ-２Ｍｏ-0.1Ｎ鋼を対象として、上述した特別な元素Ｎを微量添加しており、特許文献１〜３と同様の課題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許5920555号公報
【特許文献２】特許4324509号公報
【特許文献３】特許3562492号公報
【特許文献４】特許6252730号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本金属学会誌 第55巻 第４号（1991）376-382頁（「超微細粒組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼の引張変形挙動」）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＮｂやＶ、Ｎ等の特別な元素を添加することなく、精密プレスや精密加工に適した平均結晶粒径が1.0μｍ以下の微細粒組織を有する高耐食性の鋼帯や鋼箔及びその製造方法であり、より具体的には、エッチング貫通加工において、端面の垂直性および面粗さが満足でき、かつ、医療機器用途に適用することができる、超微細粒組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼箔およびこれら鋼帯、鋼箔の製造方法を提供するものである。  
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
（本発明の骨子）
本発明は、汎用ステンレス鋼に主成分として添加されているＣｒによって形成される炭化物（主としてＣｒ２３Ｃ６、ただし本発明に係るＣｒの炭化物はこの炭化物に限定されるものではない）を活用して結晶粒の微細化を図ることを最も主要な特徴とする。
すなわち、１２質量％以上のＣｒを含有するステンレス鋼では、加熱工程でＣｒ炭化物が粒界等に析出する。Ｃｒ炭化物の析出に伴って近傍にＣｒ欠乏層が形成される現象を鋭敏化と称し、この鋭敏化は、オーステナイト系ステンレス鋼特有の応力腐食割れの原因となる。このような問題を回避するため、従来技術においては、最終の製造工程で1000℃以上に鋼板を加熱してＣｒ炭化物を再溶解して急冷する、いわゆる溶体化処理を行っている。
本発明は、析出するＣｒ炭化物とこれによって生じるＣｒ欠乏層を金属組織制御と電気化学的特性の制御に積極的に活用する点に特徴があり、析出するＣｒ炭化物を有効に利用するという点において、従来技術にはない新規な発想に基づく発明である。
すなわち、本発明は、析出するＣｒ炭化物を微細分散させることによって結晶粒の均一微細化を図ると同時にＣｒ欠乏層を冷間圧延と熱処理を繰返すことで均一微細に分散させ、このことにより、電気化学的または腐食化学的に均一性を高めて、高精細なエッチング性を実現した発明である。
【００１１】
重複を懼れることなく更に説明を追加すれば、従来技術では、鋭敏化を防止するために、Ｃｒ炭化物の析出は回避されて来たが、本発明では鋭敏化をもたらす炭化物として析出するＣｒ量を厳密に管理することで、Ｎｂ，Ｖなどの炭化物形成元素を添加することなくステンレス鋼の主成分として含有されるＣｒ自体で微細粒化を実現している。つまり、冷間圧延と再結晶熱処理と繰返すことでＣｒ欠乏層が分断されて均一分散すること、熱処理段階で微細なＣｒ炭化物は粒界移動の障害となりつつ多くは再結晶粒内に取り込まれること、その過程で金属組織が均一な微細粒組織となること、最終製品の板厚の多くが０．１ｍｍ以下であるため鋭敏化に起因する脆化現象が殆ど顕在化しないことなどを見出した。これらの点に本発明の核心となる知見がある。
【００１２】
本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、本発明に係る準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔は、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３.０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔であって、その鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが１．０μｍ以下、結晶粒径の最大値：ｄmaxが２．０μｍ以下、結晶粒径の標準偏差：σがａ・ｄave（ａ≦０．５）を満たし、かつ炭化物として析出しているＣｒ量：Ｃｒpttが質量％で０．４％≦Ｃｒptt≦１．０％である。  
また、本発明に係る準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔の好適な板厚は、その機能を有効に発揮するために０．１ｍｍ以下である。
さらに、本発明に係る準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔は、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、熱延母材を用意する工程と、
この熱延母材に対して、冷間圧延を行う冷間圧延工程と熱処理工程とをそれぞれ２回以上行う工程とを備え、前記熱処理工程は、いずれも熱処理温度：ＴＡを５００℃≦ＴＡ≦９００℃で行うことにより、製造することができる。
この場合、前記冷間圧延工程は、一回の冷間圧延率を５０％以上とし、総圧延率を９０％以上とすることが好ましい。
【００１３】
ここで、本明細書において、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｍｏの成分の下限は、それぞれ「以下」という記載で表現されているが、ここでの「以下」は０％を含まない。
また、鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径の下限、結晶粒径の最大値の下限、板厚の下限は、それぞれ「以下」という記載で表現されているが、ここでの「以下」は０％を含まない。
本発明の対象は「鋼帯」と「鋼箔」であるが、両者は「帯」か「箔」かの違い、すなわち長さや幅の違いがあるのみで、本質的な相違はない。
【００１４】
（本発明に係る鋼帯、鋼箔の化学組成）
本発明の準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯および鋼箔の化学組成を特定した理由及び上限、下限を限定した理由は以下の通りである。
Ｃは、結晶粒径を微細化するために低温で焼鈍すると炭化物を形成しやすくなるが、Ｃｒ炭化物の周囲には脱Ｃｒ層が形成され、耐食性を劣化させる。また、この炭化物はスマットの原因となり、マスキング効果でエッチング面を粗面化させる。０．２％を超えると上記の現象に加えて鋭敏化現象が懸念されるので、Ｃの上限を０．２％とし、好ましくは０．１５％以下とする。
Ｓｉは、脱酸材として使用される。２．０％を超えて含有量が多くなるとエッチング速度を低下させるため、２．０％を上限とし、好ましくは０．０３％以下とする。
Ｍｎは熱間加工性を向上させるために添加する元素である。含有量が３.０％を超えるとその効果も飽和し、かつコスト高となるので、３．０％を上限とし、好ましくは２．０％以下とする。
Ｐは０．０５％を超えて含有量が多くなると熱間加工性を劣化させるので、上限を０．０５％とし、好ましくは０．０４５％以下とする。
Ｓは、０．０３％を超えて含有量が多くなると熱間加工性を劣化させるので、上限を０．０３％とする。
Ｃｒは耐食性向上に最も重要な元素であり、特に本発明においては、析出ＣｒによりＣｒ炭化物を形成するために重要な元素である。含有量が１５％を下回ると耐食性が劣化し、２１％を超えるとコスト高となるため、１５％以上２１％以下、好ましくは１６〜２０％とする。
Ｎｉは、ステンレス鋼の耐食性ならびに強度の向上に必要な元素であるが、含有量が５％を下回ると耐食性が劣化し、１５％を超えるとコスト高となる。このため、５％以上１５％以下、好ましくは６％〜１５％とする。
Ｍｏは、ステンレス鋼の耐食性の向上に必要な元素であるが、３.０％を超えると添加効果が飽和するばかりかコスト高となるため、上限を３.０％とする。
【００１５】
なお、本発明に係る鋼帯、鋼箔は、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏを含有するが、ここでいう「含有」とは、請求項に記載された上記成分以外の成分であって、不可避的に含まれる成分以外の意図的に含まれ得る成分、例えばＮｂ，Ｖ，Ｎなど生物学的安全性に対するリスクを有する成分は排除することを意味する。
【００１６】
（本発明に係る鋼帯、鋼箔の金属組織）
本発明が対象とする準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、例えばSUS304,SUS316L等で、その金属組織は、実質的にオーステナイトの単層組織、或はオーステナイト組織とマルテンサイト組織との混合組織であるが、本発明はこれらの金属組織をいずれも包含する。  
【００１７】
（本発明に係る鋼帯、鋼箔の結晶粒径、炭化物として析出しているＣｒ量の測定基準）
本発明では、結晶粒径とその分散状態、炭化物として析出しているＣｒ量を規定している。その数値の基準となるデータは、対象となる準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯、鋼箔に対して、圧延方向と直行する面にて組織観察を行い、ここで得られた数値を基準として、平均結晶粒径、標準偏差、結晶粒径の最大値、炭化物として析出しているＣｒ量を算出している。
【００１８】
（平均結晶粒径の値）
本発明において、平均結晶粒径の値は、観察対象となる結晶粒について、EBSD解析によるArea Fraction法に基づいて結晶粒径の平均面積を算出し、得られた結晶粒径の平均面積値から、真円と仮定して直径を換算した値を平均結晶粒径の値とした。
具体的には、Area Fraction法では、{任意の結晶粒の面積×(任意の結晶粒の面積／総面積）}の合計値が結晶粒の平均面積となる。本発明では、この平均面積値から真円と仮定して換算した値を平均結晶粒の値としている。
（本発明における結晶粒径の最大値の測定値）
EBSD解析によって得られた結晶粒群における最も大きい結晶粒の直径を結晶粒径の最大値とした。
（標準偏差の値）
本発明における結晶粒径の標準偏差：σがa・dave（a≦0.5）は、個々の結晶粒径のばらつきが少なく、均一性の高い結晶粒を有していることを意味する。
【００１９】
（本発明における炭化物として析出しているＣｒ量の測定値）
炭化物として析出しているＣｒ量は、10％AA電解抽出後0.2μｍメッシュフィルターで捕集し、混酸分解して、ICP測定して得られた値から求めた。
【００２０】
（本発明において結晶粒の平均結晶粒径、その最大値、標準偏差を規定した理由）
平均結晶粒径を１．０μｍ以下、かつその最大値を２．０μｍとすることによって、Ｃｒ濃度の微視的かつ周期的変動によって化学的活性点が均一微細に分布する。このため、高精細なエッチング加工が可能となる。
更には、その標準偏差（σ）をａ・ｄave（ａ≦０．５）の範囲に管理することで、腐食反応の均一微細化が図れる。
なお、本件明細書でいう「高精細なエッチング加工」とは、その板厚以下の寸法でエッチング加工を施すことを意味し、例えば、板厚0.1ｍｍ以下の鋼箔に対しては、0.1ｍｍ以下の寸法でエッチング加工をすることを意味する。
【００２１】
（本発明において炭化物として析出しているＣｒ量を規定した理由）
本発明では、炭化物として析出しているＣｒ量：Ｃｒpttが0.4％以上、1.0％以下である。
Ｃｒpttが0.4％未満では、Ｃｒ炭化物の析出が十分ではなく、本発明が意図している結晶粒の微細化を果たすことできない。また、Ｃｒpttが1.0％を超えると、Ｃｒ炭化物による鋭敏化現象が懸念されるので、0.4％≦Ｃｒptt≦1.0％％とする。
【００２２】
(鋼帯、鋼箔の好適な板厚を規定した理由)
本発明が主に意図する最終製品の多くはその板厚が0.1ｍｍ以下であり、かつ、この板厚では、鋭敏化に起因する脆化現象がほとんど顕在化しない。このため、この板厚を特定した。
【００２３】
(本発明の鋼帯、鋼箔の製造方法)
本発明の金属組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯、鋼箔を製造するための最も有効な方法は、原材料(熱延母材)に２回以上の冷間圧延と２回以上の熱処理を重畳させることである。２回以上の冷間圧延による加工歪みの導入および熱処理による加工歪みや粒界を起点としたＣｒ炭化物の析出を繰り返すことで、素地全体にＣｒ炭化物を均一に微細分散させる。一回の冷間圧延率は５０％以上が好ましく、総圧下率としては９０％以上が好ましい。
冷間圧延によって導入されたひずみを回復させるため、中間の熱処理温度（ＴＡ）は、５００℃以上、好ましくは再結晶温度以上とする。本発明では、熱処理の上限温度が重要である。Ｃｒ炭化物はオーステナイト相中では急速に再溶解するため、完全な逆変態はその後の冷間圧延時のＣｒ炭化物の作用を消失させるばかりか、Ｃｒ炭化物の不均一再溶解によってその後の工程で組織が不均一になりやすい。そのため、オーステナイト相への逆変態率が２０％以下になるように規制することが有効である。そうした組織を実現するため、本発明では中間熱処理温度の上限を９００℃に規制する。中間熱処理温度を９００℃以下とすることで、オーステナイト相への逆変態を抑制し、その逆変態率を２０％以下に制御することができる。
なお、本発明では、上述したように鋼帯、鋼箔を製造する際に、「冷間圧延工程と熱処理工程とを２回以上行う」が、これは、熱延処理済みの母材(熱延母材)に対して、冷間圧延と熱処理とをそれぞれ２回以上行うことを意味し、冷間圧延工程と熱処理工程との処理工程の順序などは特に問わない。例えば、冷間圧延と熱処理との組み合わせを２回以上行う処理工程や、冷間圧延を２回以上行った後、熱処理を２回以上行う工程等も包含する。要は、冷間圧延工程と熱処理工程とを２回以上行うことによって、本発明に係る準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を得ることができる工程であればよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、準安定オーステナイト系ステンレス鋼に特別な元素を添加することなく、また鋭敏化などのオーステナイト系ステンレス鋼特有の問題を回避しつつその結晶組織をサブミクロンオーダーに均一微細化することが可能である。
これにより従来のミクロンオーダーの微細化組織では実現することのできなかった、より高精密な加工、に供することが可能となる。そのため、MEMSデバイス等の微小な機器の部品として使用する場合に、加工における寸法精度を高めることができる。
更に本発明は、Ｃｒ欠乏層を均一かつ微細に分散させることにより、ミクロ的な化学的活性が求められる用途、つまり高精細なエッチング加工用途やバイオケミカル用途などに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、エッチングによるスリット幅に及ぼす結晶粒微細化効果を、本発明例と比較例とを対比して示した写真である。
【図２】図２は、エッチング加工後の端面の状態を、本発明例と比較例とを対比して示す走査型電子顕微鏡像を示した写真である。
【図３】図３は、レジスト膜の密着性に関して、本発明例と比較例とを対比して示した写真である。
【図４】図４は、本発明例の鋼箔のＥＢＳＤ像を示す写真である。
【図５】図５は、本発明例の鋼箔の結晶粒径のヒストグラムである。
【図６】図６は、比較例の鋼箔のＥＢＳＤ像を示す写真である。
【図７】図７は、比較例の結晶粒径のヒストグラムである。
【図８】図８は、平均結晶粒径と炭化物として析出しているＣｒ量との関係を示した図である。
【図９】図９は、結晶粒径の最大値と炭化物として析出しているCr量との関係を示した図である。
【図１０】図１０は、平均結晶粒径と標準偏差との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の効果を確認するために、本発明の実施例とともに比較例を提示して説明する。
本発明の製法により組織を微細化した本発明に係る組成を有する鋼箔（ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６Ｌ）（発明例1-1〜1-4、2-1〜2-3）と従来公知の技術である加工誘起変態と逆変態を利用して組織を微細化した鋼箔（ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６Ｌ）（比較例1-1〜1-3、2-1〜2-3）を用意した。
表１に各供試材の工程を示す。
【００２７】
得られた供試材（厚さ０．１ｍｍ）について、圧延方向と直行する面にて組織観察を行い、平均結晶粒径、標準偏差、結晶粒径の最大値、炭化物として析出しているＣｒ量、α/ｄave、オーステナイト率、マルテンサイト率を測定した。その結果を表２に示す。それぞれの測定方法は上述のとおりである。
各試供材の得られた特性(貫通エッチング端面粗さＲａ，貫通エッチング端面角度、レジスト密着性、耐食性)を表３に示すとともに、観察結果を図１〜図７に、平均結晶粒径と炭化物として析出したＣｒ量との関係を図８に、結晶粒径の最大値と炭化物として析出したＣｒ量との関係を図９に、平均結晶粒径と標準偏差との関係を図１０に示す。
【００２８】
【表１】
2020084288.tif 000003
【００２９】
【表２】
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【００３０】
【表３】
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【００３１】
上記表２に提示された、貫通エッチング端面粗さＲａ、貫通エッチング端面角度、レジスト密着性、耐食性の測定値の測定方法はそれぞれ下記の通りである。
貫通エッチング端面粗さ：レーザー顕微鏡を用い、貫通エッチング端面を正面から250μｍの範囲で正面から観察し、その板厚方向の表面粗さRaを測定した。
貫通エッチング端面角度：レーザー顕微鏡を用い、貫通エッチング端面を正面から250μｍの範囲で正面から観察し、エッチング開始端と終了端の高低差からその傾きを算出し、角度として評価した。
レジスト密着性：エッチング後の供試材の表面を観察し、穿孔端面の腐食の有無により評価した。
耐食性：孔食電位測定により、一般的なＳＵＳ３０４の孔食電位と同等の結果となったものを〇、劣っていたものを×と評価した。
表３からわかるように、平均結晶粒径、標準偏差の最大値、炭化物として析出するCr量に関して本発明の条件を満たしている本発明例は、貫通エッチング端面粗さ、貫通エッチング端面角度、レジスト密着性、耐食性がいずれも優れている。
これに対し、本発明の条件を全部または一部満たしていない比較例は、上記特性の全てを満たすものはないことが解る。
【００３２】
図１〜３は、このように金属組織が管理されたステンレス箔(本発明箔)のエッチング事例を比較例と共に示したものである。
図１は、エッチングによるスリット幅におよぼす結晶粒微細化効果を示す写真である。図１から分かるように、(a)比較例1-1では、いずれも、エッチング端面の鉛直性が確保できないため、スリット中央部は貫通できていない。
一方で(b)発明例1-1では、いずれも、微細粒化によって貫通可能なスリット最小幅が小さくなる。このことから、本発明により、エッチング加工特有の加工端面が鉛直にならない問題を実用レベルで解決したことがわかる。
【００３３】
図２は、エッチング加工後の端面の状態を示す走査型電子顕微鏡像である。比較例1-1に対して発明例1-1ではいずれも端面のエッチングの進行単位が細かく、本発明例では素材の腐食反応が均一微細に進んでいることが分かる。
【００３４】
図３は、レジスト膜の密着性に関する写真で、比較例1-1ではエッチング近傍の素材表面に腐食痕が確認されるが、発明例1-1では微細粒化によってレジスト膜と被加工材表面の密着性が向上するため、穿孔端面からの界面腐食が無くなる。これは、素材の化学的活性点が均一微細に分散する事でレジスト膜の密着性が向上したためと解釈される。
【００３５】
図４、５は本発明例1-1に係る金属組織を均一微細に管理した素材のＥＢＳＤ像および結晶粒径のヒストグラムである。
図６、７は比較例1-1により金属組織を微細化した素材のＥＢＳＤ像および結晶粒径のヒストグラムである。
図４,５と図６,７とを比較して明らかなように、比較例の製法では、サブミクロンオーダーでの微細化においては混粒組織となるため、エッチング等の精密加工において加工精度の低下を招く。それに対して本発明例ではサブミクロンオーダーでの均一微細化を達成しており、微細加工に供することで加工精度の向上に寄与することが可能であることがわかる。
【００３６】
図８は平均結晶粒径と炭化物として析出しているＣｒ量の関係を表した図である。析出Ｃｒ量が０．４％未満では結晶粒径の最大値が大きく混粒組織となっていることに加えて、レジスト密着性が劣化する。一方で、Ｃｒ量が１．０％超えでは耐食性が劣化するため不適である。従って、炭化物として析出しているＣｒ量は０．４〜１．０％の範囲とすることが適切であることがこの図から分かる。
【００３７】
図９は結晶粒径の最大値と炭化物として析出しているＣｒ量の関係を表した図である。この結果より、析出Ｃｒ量が０．４％未満では結晶粒径の最大値が大きく、高精細エッチング性に劣ってしまう。一方で析出Ｃｒ量が１．０％超えでは結晶粒径の最大値は小さくなるものの、耐食性に劣ってしまう。従って、炭化物として析出しているＣｒ量は０．４〜１．０％の範囲とすることが適切であることが解る。
【００３８】
図１０は平均結晶粒径と標準偏差との関係を表した図である。線形の比例関係にあり、この結果からも本発明により均一微細な組織制御ができていることがわかる。
【００３９】
以上の実施例から、本発明により、準安定オーステナイト系ステンレス鋼に特別な元素を添加することなく、また鋭敏化などのオーステナイト系ステンレス鋼特有の問題を回避しつつその結晶組織をサブミクロンオーダーに均一微細化することを確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上述したように本発明によれば、従来のミクロンオーダーの微細化組織では実現することのできなかった、より高精密な加工、に供することが可能となる。そのため、MEMSデバイス等の微小な機器の部品として使用する場合に、加工における寸法精度を高めることが期待される。
更に本発明によれば、Ｃｒ欠乏層を均一かつ微細に分散させることにより、ミクロ的な化学的活性が求められる用途、つまり高精細なエッチング加工用途やバイオケミカル用途などに有効に適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月3日(2019.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３.０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔であって、その鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが１．０μｍ以下、結晶粒径の最大値：ｄmaxが２．０μｍ以下、結晶粒径の標準偏差：σがａ・ｄave（ａ≦０．５）を満たし、かつ炭化物として析出しているＣｒ量：Ｃｒpttが質量％で０．４％≦Ｃｒptt≦１．０％であることを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項２】
鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが０．３３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項３】
板厚が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法であって、
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、熱延母材を用意する工程と、
この熱延母材に対して、冷間圧延の後に熱処理を行う工程を２回以上繰り返す工程とを備え、
前記熱処理工程は、いずれも熱処理温度：ＴＡを５００℃≦ＴＡ≦９００℃で行うことを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法。
【請求項５】
前記冷間圧延工程は、一回の冷間圧延率を５０％以上とし、総圧延率を９０％以上とすることを特徴とする請求項４に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔の製造法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月23日(2019.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３.０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔であって、その鋼帯または鋼箔の平均結晶粒径：ｄaveが０．３３μｍ以下、結晶粒径の最大値：ｄmaxが２．０μｍ以下、結晶粒径の標準偏差：σがａ・ｄave（ａ≦０．５）を満たし、かつ炭化物として析出しているＣｒ量：Ｃｒpttが質量％で０．４％≦Ｃｒptt≦１．０％であることを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項２】
板厚が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法であって、
質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｎｉ：５〜１５％、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、熱延母材を用意する工程と、
この熱延母材に対して、冷間圧延の後に熱処理を行う工程を２回以上繰り返す工程とを備え、
前記熱処理工程は、いずれも熱処理温度：ＴＡを５００℃≦ＴＡ≦９００℃で行うことを特徴とする準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔を製造する方法。
【請求項４】
前記冷間圧延工程は、一回の冷間圧延率を５０％以上とし、総圧延率を９０％以上とすることを特徴とする請求項３に記載の準安定オーステナイトステンレス鋼帯または鋼箔の製造法。