(57)【要約】【課題】Ｃｕめっき層融着処理で結晶粒の粗大化が顕著に抑制される多重巻き鋼管に適したＣｕめっきフェライト系ステンレス鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０.０３％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｃｒ：１１〜３０％、Ｎｂ：０.１５〜０.８％、Ｎ：０.０３％以下であり、任意にＴｉ、Ａｌの１種以上：合計０.４％以下、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗの１種以上：合計４％以下、Ｎｉ、Ｃｏの１種以上：合計５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、Ｔｉ≦ＮのときＡ＝Ｎｂ−（Ｃ×９２.９／１２＋Ｎ×９２.９／１４）、Ｔｉ＞ＮのときＡ＝Ｎｂ−Ｃ×（９２.９／１２）／２で定まるＡ値が０.１以上であり、析出物の最大粒子径が０.２５μｍ以下、析出物の面積率が０.０５％以上であるフェライト系ステンレス鋼板を基材とするＣｕめっきステンレス鋼板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.０３％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｃｒ：１１〜３０％、Ｎｂ：０.１５〜０.８％、Ｎ：０.０３％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、下記Ａ値が０.１以上となる化学組成のフェライト系ステンレス鋼板を基材とし、その少なくとも片面にＣｕめっき層を持ち、基材の鋼素地中には析出物が分布しており、断面ＳＥＭ観察により求まる析出物の最大粒子径ｄmaxが０.２５μｍ以下、析出物の面積率ｆが０.０５％以上であるＣｕめっき層融着接合用Ｃｕめっきステンレス鋼板。
Ａ＝Ｎｂ−（Ｃ×９２.９／１２＋Ｎ×９２.９／１４）  …（１）
【請求項２】
基材が、さらにＴｉ、Ａｌの１種以上を合計０.４％以下の範囲で含有し、Ｔｉ≦Ｎである場合（Ｔｉを含有しない場合を含む）は下記（１）式、Ｔｉ＞Ｎである場合は下記（２）式によりそれぞれ定まるＡ値が０.１以上となる化学組成を有するものである請求項１に記載のＣｕめっきステンレス鋼板。
Ａ＝Ｎｂ−（Ｃ×９２.９／１２＋Ｎ×９２.９／１４）  …（１）
Ａ＝Ｎｂ−Ｃ×（９２.９／１２）／２  …（２）
【請求項３】
基材が、さらにＭｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗの１種以上を合計４％以下の範囲で含有するものである請求項１または２に記載のＣｕめっきステンレス鋼板。
【請求項４】
基材が、さらにＮｉ、Ｃｏの１種以上を合計５％以下の範囲で含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＣｕめっきステンレス鋼板。
【請求項５】
ＣとＮの合計含有量が０.０１％以上である請求項１〜４のいずれかに記載のＣｕめっきステンレス鋼板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＣｕめっきステンレス鋼板を多重巻きにして、基材どうしの間に介在するＣｕめっき層を溶融および凝固させてＣｕ融着層を形成することにより隣り合う基材どうしを接合してなる鋼管であって、管の外側の表面にＣｕめっき層を有する多重巻きステンレス鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｕ融着層を形成して造管する多重巻き鋼管に好適なＣｕめっきフェライト系ステンレス鋼板、およびそれを用いた多重巻きステンレス鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器の冷媒配管や水配管などには、従来、加工性およびろう付け性が良好で、耐食性も比較的良好である銅または銅合金の管（以下これらを「Ｃｕ管」と呼ぶ）が多用されている。
【０００３】
一方、加工性および耐食性に優れた金属管として、極軟質オーステナイト系ステンレス鋼を用いた多重巻きステンレス鋼管が知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近ではヒートポンプを利用した給湯設備が普及しつつある。また、洗濯乾燥機など、エアコン以外にもヒートポンプを利用した家電製品が登場している。ヒートポンプは投入電力を超える熱量を大気中から得ることができ、今後ヒートポンプが更に普及することによりＣＯ2排出量削減への大きな効果が期待される。
【０００６】
ヒートポンプの効率を向上させるためには冷媒圧力を高めることが有利となる。しかし、従来多用されているＣｕ管は強度が低いために冷媒の圧力増大に対応し難いという問題がある。Ｃｕ管の強度を向上させようとすると厚肉化や高強度銅合金の採用を余儀なくされ、多大なコスト上昇を伴うこととなる。また、近年の銅価格高騰もＣｕ管のコストを押し上げる要因となっている。そこで、銅系材料に代わる新たな配管材料の適用が望まれる。
【０００７】
Ｃｕ管を上回る強度および耐食性を有する材料としてはステンレス鋼管が挙げられる。しかし、単なるステンレス鋼管の場合、ろう付けに用いるろう材として「銀ろう」を採用する必要がある。銀ろうは従来Ｃｕ管のろう付けに用いられている「りん銅ろう」に比べ数倍高価であることから、単なるステンレス鋼管への代替はコスト的に難しい。
【０００８】
一方、りん銅ろうが適用可能なステンレス鋼管として、上述の多重巻きステンレス鋼管がある。多重巻きステンレス鋼管はＣｕめっきステンレス鋼板を素材としているため外表面にＣｕめっき層を有しており、銅系のろう材が適用できる。しかし、現在実用化されている多重巻きステンレス鋼管は、オーステナイト系ステンレス鋼を使用したものである。オーステナイト系ステンレス鋼は高価であることから、Ｃｕ管に対するコストメリットが小さい。高強度化およびコスト低減を両立させるためには安価なフェライト系ステンレス鋼を用いた多重巻き鋼管を使用することが望まれる。
【０００９】
しかしながら、フェライト系ステンレス鋼を用いて強度特性に優れた多重巻き鋼管を製造することは技術的に難しく、現時点でＣｕ管の代替として冷媒圧力の向上に対応できるものは実用化されていない。その理由として、フェライト系ステンレス鋼は多重巻き鋼管を製造する際の「Ｃｕめっき層融着処理」（すなわち、Ｃｕめっき層をろう材として利用するろう付け処理）において、基材マトリクスのフェライト結晶粒が粗大化しやすいことが挙げられる。
【００１０】
本発明は、このような問題を克服し、多重巻き鋼管に適したＣｕめっきフェライト系ステンレス鋼板、およびそれを用いた多重巻き鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは詳細な研究の結果、固溶Ｎｂによるドラッグ効果、および析出物によるピン止め効果を利用することにより、Ｃｕめっき層融着処理での結晶粒粗大化が抑止され、多重巻き鋼管に適した材料が実現できることを見出した。
【００１２】
すなわち本発明では、質量％で、Ｃ：０.０３％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.０３％以下、Ｃｒ：１１〜３０％、Ｎｂ：０.１５〜０.８％、Ｎ：０.０３％以下であり、必要に応じてＴｉ、Ａｌの１種以上を合計０.４％以下の範囲で含有し、あるいはさらにＭｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗの１種以上を合計４％以下の範囲で含有し、あるいはさらにさらにＮｉ、Ｃｏの１種以上を合計５％以下の範囲で含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、好ましくはＣとＮの合計含有量が０.０１％以上であり、Ｔｉ≦Ｎである場合（Ｔｉを含有しない場合を含む）は下記（１）式、Ｔｉ＞Ｎである場合は下記（２）式によりそれぞれ定まるＡ値が０.１以上となる化学組成のフェライト系ステンレス鋼板を基材とし、その少なくとも片面にＣｕめっき層を持ち、基材の鋼素地中には析出物が分布しており、断面ＳＥＭ観察により求まる析出物の最大粒子径ｄmaxが０.２５μｍ以下、析出物の面積率ｆが０.０５％以上であるＣｕめっき層融着接合用Ｃｕめっきステンレス鋼板が提供される。
Ａ＝Ｎｂ−（Ｃ×９２.９／１２＋Ｎ×９２.９／１４）  …（１）
Ａ＝Ｎｂ−Ｃ×（９２.９／１２）／２  …（２）
【００１３】
ここで、前記（１）式、（２）式の元素記号の箇所には質量％で表される当該元素の含有量が代入される。「Ｔｉ≦Ｎである場合」とはＴｉ含有量がＮ含有量を超えない場合を意味し、「Ｔｉ＞Ｎである場合」とはＴｉ含有量がＮ含有量を超える場合を意味する。
【００１４】
また、本発明では上記のＣｕめっきステンレス鋼板を多重巻きにして、基材どうしの間に介在するＣｕめっき層を溶融および凝固させてＣｕ融着層を形成することにより隣り合う基材どうしを接合してなる鋼管であって、管の外側の表面にＣｕめっき層を有する多重巻きステンレス鋼管が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＣｕめっきフェライト系ステンレス鋼板は、Ｃｕめっき層融着処理に供しても結晶粒の粗大化が抑止される。この鋼板を用いるとフェライト系ステンレス鋼を基材とする強度特性に優れた多重巻き鋼管を得ることができる。この多重巻き鋼管は、りん銅ろう材によるワイヤーろう付けが可能で、従来のＣｕ管の代替として使用できる。特に基材がステンレス鋼であることから耐食性に優れ、かつコスト増を伴うことなく強度向上が可能となる。したがって本発明は、ヒートポンプその他の配管部材において流体の圧力増大に対応でき、ＣＯ2排出量削減および機器のコスト低減に寄与しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明で対象とする多重巻き鋼管の断面構造を模式的に例示する。多重巻き鋼管１０は、ステンレス鋼基材２の表面にＣｕめっき層１を有するＣｕめっきステンレス鋼板を螺旋状に巻き回して管状とし、これをＣｕの融点以上の温度で熱処理することによりＣｕめっき層を溶融・凝固させてＣｕ融着層３を形成し、隣り合うステンレス鋼基材２どうしを接合したものである。この図１のものは２重巻き鋼管の例である。本明細書では上記熱処理を「Ｃｕめっき層融着処理」と呼び、Ｃｕめっき層融着処理によって形成されるＣｕ融着層３を介した基材２どうしの接合を「Ｃｕめっき層融着接合」と呼ぶ。Ｃｕめっき層融着接合は、Ｃｕめっき層をろう材とするろう付け接合の一種である。ただし、本明細書で単に「ろう付け」という場合は、多重巻き鋼管１０を他の部材と接合する際に適用されるろう付けを意味し、Ｃｕめっき層融着処理による接合とは区別している。
【００１７】
Ｃｕめっき層融着処理においては、鋼材は通常１１００℃以上の高温加熱を受ける。基材がフェライト系ステンレス鋼である場合、このような高温での保持によって結晶粒が粗大化しやすい。多重巻き鋼管において基材のフェライト結晶粒が粗大化していると、成形加工時に割れが生じやすくなり、また製品としての使用中には疲労特性の低下に起因して振動、外部からの衝撃、管内を流れる流体の脈動などにより損傷を受けやすくなる。種々検討の結果、このような問題を回避するためにはフェライト結晶粒の平均粒径が５００μｍを超えて粗大化していないことが重要である。本発明ではＣｕめっき層融着処理に供した際に結晶粒が粗大化しにくい性質をフェライトステンレス鋼に付与するために、ドラッグ効果およびピン止め効果を利用する。
【００１８】
〔ドラッグ効果〕
結晶粒が成長するときには結晶粒界の移動を伴う。結晶粒界に集積しやすい固溶元素や不純物元素がマトリクス中に含まれている場合、結晶粒界はそれらの元素を引き連れて移動することとなり、それら溶質原子の拡散を伴うことが粒界移動の障害となる（ドラッグ効果）。発明者らは詳細な検討の結果、フェライト系ステンレス鋼の高温での結晶粒成長抑制には固溶Ｎｂが極めて有効であることを見出した。ＮｂはＣ、Ｎと結合しやすい元素であることから、鋼中に添加されたＮｂのうち、炭化物・窒化物として消費された残りが固溶Ｎｂであると捉えることができる。ただしＴｉが添加されている場合には、ＴｉもＣ、Ｎと結合しやすいので、固溶Ｎｂ量はＴｉ含有量の影響を受ける。
【００１９】
Ｔｉが添加されていない場合には、固溶Ｎｂ量（質量％）を表す指標として下記（１）式により定まるＡ値を採用することができる。
Ａ＝Ｎｂ−（Ｃ×９２.９／１２＋Ｎ×９２.９／１４）  …（１）
【００２０】
Ｔｉが添加されている場合には、ＴｉはＮｂよりも優先的にＮと結合してＴｉＮを形成しやすいことを考慮する必要がある。検討の結果、Ｔｉ≦Ｎである場合には上記（１）式を適用して差し支えないことがわかった。厳密にはＴｉによってＮの一部または全部が固定される分、（１）式によるＡ値は固溶Ｎｂ量を若干低く見積もることとなるが、ドラッグ効果に及ぼす影響という観点では（１）式を適用して構わない。一方、Ｔｉ＞Ｎである場合には下記（２）式によるＡ値を固溶Ｎｂ量の指標とする。
Ａ＝Ｎｂ−Ｃ×（９２.９／１２）／２  …（２）
この場合も厳密にはＴｉの含有量によって実際の固溶Ｎｂ量は（２）式によるＡ値から若干変動するが、後述のＴｉ含有量の範囲内でドラッグ効果に及ぼす影響を表す指標としては（２）式を適用することができる。
【００２１】
上記（１）式または（２）式で表される固溶Ｎｂ量を反映した指標Ａ値が０.１以上であるとき、フェライト系ステンレス鋼の高温加熱による粒界移動を抑止するドラッグ効果が有効に働き、Ｃｕめっき層融着処理における結晶粒粗大化を抑制する作用が得られる。Ａ値は０.２以上であることがより効果的である。
【００２２】
〔ピン止め効果〕
金属マトリクス中に析出物が微細分散しているとき、それらは転位の運動の障害となり、いわゆる析出強化現象を引き起こすが、このような析出物は高温加熱時の粒界移動の障害ともなりうる（ピン止め効果）。個々の析出物の粒子径が小さく、かつトータル体積率が大きいほどピン止め効果は大きくなる。発明者らは析出物のトータル体積率が０.０２〜０.２０％であるフェライト系ステンレス鋼板において、析出物の粒子径を種々変えた場合の結晶粒粗大化への影響を詳細に調べた。その結果、析出物の最大粒子径ｄmaxが０.２５μｍ以下、かつ析出物の面積率ｆが０.０５％以上である場合に、上述のドラッグ効果との相乗作用でＣｕめっき層融着処理後の平均結晶粒径を５００μｍ以下に維持することが可能になることを見出した。
【００２３】
ピン止め効果に有効な析出物は、主としてＮｂ系析出物であり、例えばＮｂ炭化物、Ｎｂ窒化物、Ｎｂ炭窒化物の他、Ｆｅ2Ｎｂ（Ｌａｖｅｓ相）、Ｆｅ3ＮｂＣなどが挙げられる。Ｎｂ以外の合金元素の析出物も有効となる。析出物の最大粒子径ｄmaxは、鋼材断面を研磨した試料において、断面に現れている個々の析出物の粒子径（長径）をＳＥＭ像などから測定し、その最大値を採用すればよい。ただし観察視野の面積は２×１０-2ｍｍ2以上とすればよい。析出物の面積率ｆは、析出物のトータル体積率に相当するものであり、鋼材断面を研磨した試料において、断面に現れている析出物のトータル面積を測定し、これを観察視野の面積で除してパーセンテージに換算することにより求めることができる。この場合も観察視野の面積は上記と同様とすればよい。析出物のトータル面積は例えばＥＤＸによりＮｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗを含む析出物を同定し、観察視野中の検出強度を記録した画像を処理することにより求めることが可能である。
析出物の分布形態は、化学組成および製造条件によってコントロールすることができる。
【００２４】
〔化学組成〕
以下において、鋼の成分元素の含有量における「％」は特に断らない限り「質量％」を意味する。
Ｃ、Ｎは、Ｎｂと結合して鋼中に添加されたＮｂを消費し、固溶Ｎｂの存在量を減少させる元素である。固溶Ｎｂ量が不足すると上述のドラッグ効果が十分に得られず、Ｃｕめっき層融着処理時の結晶粒粗大化が抑制できなくなる。種々検討の結果、Ｃ含有量は０.０３％以下とする必要があり、０.０２５％以下であることがより好ましい。Ｎ含有量も０.０３％以下とする必要があり、０.０２５％以下であることがより好ましい。一方で、ＣあるいはＮと結合したＮｂは、Ｎｂ炭化物、Ｎｂ窒化物、Ｎｂ炭窒化物（以下これらをまとめて「Ｎｂ炭・窒化物」という）を形成し、これらの析出物はピン止め効果によりＣｕめっき層融着処理時の結晶粒粗大化を抑制する作用を呈する。Ｎｂ炭・窒化物によるピン止め効果を十分に発揮させるためにはＣとＮの合計含有量を０.０１％以上とすることがより効果的であり、Ｃ含有量を０.００５％以上、Ｎ含有量を０.００５％以上とすることが一層好ましい。
【００２５】
Ｓｉは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性向上に有効な元素である。その作用を十分に得るためには０.２％以上のＳｉ含有量を確保することがより効果的である。しかし多量のＳｉ含有はフェライト相を硬質化させ加工性劣化の要因となる。種々検討の結果、Ｓｉ含有量は３％以下に制限され、２.５％以下とすることがより好ましい。
【００２６】
Ｍｎは、ステンレス鋼の脱酸剤として有効であるが、不動態皮膜中のＣｒ濃度を低減させ耐食性を阻害する場合があるので、本発明ではＭｎ含有量は２％以下に制限される。
【００２７】
Ｐは、フェライト系ステンレス鋼の母材およびろう付け部の靭性を損なうので多量の含有は望ましくない。種々検討の結果、本発明では０.０５％までのＰ含有が許容される。
【００２８】
Ｓは、孔食の起点となりやすいＭｎＳを形成して耐食性を阻害する元素である。またＳ含有量が高い場合、ろう付け部で高温割れが生じやすくなる。Ｓ含有量は０.０３％以下に制限される。
【００２９】
Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を確保するうえで必須の元素である。熱交換器や冷媒配管を構成する配管部材への適用を考慮すると１１％以上のＣｒ含有量が必要である。一方、Ｃｒ含有量が多くなるとＣ、Ｎの低減が難しくなり、機械的性質や靭性を損ねる要因となる。検討の結果、Ｃｒ含有量は３０％以下の範囲に制限される。
【００３０】
Ｎｂは、本発明において重要な元素である。すなわち前述のとおり、鋼中の固溶Ｎｂはドラッグ効果に有効であり、Ｎｂ系析出物はピン止め効果に有効となる。これらの効果を利用してＣｕめっき層融着処理での結晶粒粗大化を顕著に抑制させるためには、Ｃ、Ｎ含有量を前記の範囲に制限したうえでＮｂ含有量を０.１５％以上とすることが重要である。０.３％以上のＮｂ含有量を確保することがより好ましく、０.４％以上とすることが一層効果的である。０.５％以上にコントロールしても構わない。ただし、Ｎｂ含有量が多くなると熱間加工性や鋼材の表面品質特性に悪影響を及ぼすようになる。種々検討の結果Ｎｂ含有量は０.８％以下の範囲に制限される。
【００３１】
Ｔｉ、Ａｌのうち、ＴｉはＮｂと同様にＣ、Ｎとの親和力が強く、微細なＴｉ系炭・窒化物を形成してピン止め効果によりＣｕめっき層融着処理時の結晶粒粗大化を抑制する作用を呈する。Ａｌは脱酸剤として有効である。したがってこれらの１種または２種の元素を必要に応じて添加することができ、特にＴｉとＡｌの合計含有量を０.０３％以上とすることがより効果的である。しかし、Ｔｉ、Ａｌは易酸化性元素であり、それらの含有量が多いと、仕上焼鈍時に強固な酸化皮膜が形成されやすい。この酸化皮膜は酸洗で十分に除去できないことがあり、その場合Ｃｕめっき層が均一に形成できない（不めっき部分が生じる）ことにより、りん銅ろうを用いたろう付けにおいて不めっき部分で接合強度が低下し、問題となり得ることが明らかになった。Ｔｉ、Ａｌの１種以上を添加する場合は、上記のような酸化皮膜による問題を回避するために、ＴｉとＡｌの合計含有量を０.４％以下に抑える必要があり、０.３％以下とすることがより好ましい。
【００３２】
Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗは、Ｃｕめっき層融着処理時のフェライト結晶粒粗大化防止に有効な元素である。すなわちＭｏ、Ｖ、Ｗは固溶によるドラッグ効果と析出物形成によるピン止め効果を発揮する。またＣｕはε−Ｃｕ相として析出することによりピン止め効果を発揮する。このため本発明では必要に応じてこれらの元素の１種以上を添加することができる。特にこれらの元素の合計含有量を０.０５％以上とすることがより効果的である。しかし、これらの元素の含有量が多くなると熱間加工性に悪影響を及ぼすようになる。種々検討の結果、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗの１種以上を添加する場合は、これらの合計含有量が４％以下となる範囲で添加する必要がある。
【００３３】
Ｎｉ、Ｃｏは、Ｃｕめっき層融着処理などによりフェライト結晶粒が粗大化した際の靭性低下を抑制するうえで有効な元素である。この靱性低下を抑制する作用は平均結晶粒径が５００μｍ以下である場合においても享受される。このため本発明ではＮｉ、Ｃｏの１種以上を必要に応じて添加することができる。このような作用を十分発揮させるためにはＮｉ、Ｃｏの合計含有量を０.５％以上とすることがより効果的である。しかしＮｉ、Ｃｏの過剰添加は高温域でのオーステナイト相の生成を招くので好ましくない。Ｎｉ、Ｃｏの１種以上を添加する場合は、その合計含有量が５％以下となる範囲で行う必要がある。
【００３４】
〔Ｃｕめっきステンレス鋼板の製造〕
上記の化学組成を有する鋼を溶製した後、一般的なフェライト系ステンレス鋼板製造工程を利用して鋼板とし、その後、従来のＣｕめっきステンレス鋼板の製造方法と同様に電気Ｃｕめっきを施すことによって本発明のＣｕめっきステンレス鋼板を得ることができる。ただし、Ｃｕめっき層融着処理に供した際の結晶粒粗大化を防止するためには、ピン止め効果が十分に発揮されるように前述の析出物分布形態を得ておくことが重要である。
【００３５】
そのような析出物の分布形態を得るためには、熱間圧延→冷間圧延→仕上焼鈍を含む工程において、以下の［１］および［２］を満たす条件を採用することが極めて有効である。
［１］熱間圧延において、巻取温度を７５０℃未満とする。
［２］仕上焼鈍において、昇温過程で６００℃から最高到達温度ＴMまでの平均昇温速度を１０℃／ｓｅｃ以上とし、かつ冷却過程でＴMから６００℃までの平均冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上とするようにヒートパターンをコントロールする。
前記の化学組成を満たす鋼に対して上記［１］および［２］を満たす処理を行うことによって、析出物の最大粒子径ｄmaxが０.２５μｍ以下、かつ析出物の面積率ｆが０.０５％以上である析出形態を実現することができる。
【００３６】
Ｃｕめっき層の平均厚さは片面あたり１〜１０μｍの範囲で調整することができるが、２〜５μｍ程度とすることが実用的である。
【００３７】
〔多重巻き鋼管〕
従来の多重巻きステンレス鋼管の製造と同様の手法により本発明の多重巻きステンレス鋼管を得ることができる。Ｃｕめっき層融着処理は、鋼板を多重巻きにしたパイプを例えば真空雰囲気中で、Ｃｕの融点以上の温度に保持することにより行うことができる。具体的には保持温度１１００〜１１７５℃、保持時間１０〜６０ｍｉｎとすればよい。得られた多重巻き鋼管は、基材マトリクスの平均結晶粒径が５００μｍ以下に抑えられており、加工性および強度特性に優れる。また外表面にはＣｕめっき層を有しており、従来のＣｕ管と同様にりん銅ろう材などの銅系ろう材を用いたろう付けに供することが可能である。
【実施例】
【００３８】
表１に示す化学組成を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延にて板厚３ｍｍとし、酸洗し、冷間圧延にて板厚１ｍｍとし、仕上焼鈍を最高到達温度ＴM：１０００〜１０７０℃、保持時間１〜６０ｓｅｃの範囲で行った。熱間圧延および仕上焼鈍はＮｏ.３７、３８を除きいずれも前記［１］および［２］を満たす条件とした。Ｎｏ.３７はＮｏ.１０と同じ化学組成の鋼を用いて熱間圧延での巻取温度を８８０℃とした。Ｎｏ.３８はＮｏ.１５と同じ化学組成の鋼を用いて仕上焼鈍の冷却過程でＴMから６００℃までの平均冷却速度を１℃／ｓｅｃとした。
【００３９】
Ｎｏ.２１を除く各鋼板について、電気Ｃｕめっきを施した。Ｃｕめっき層の平均厚さは片面あたり２μｍとし、両面に同様条件のめっき層を形成して供試鋼板を得た。Ｎｏ.３４はＮｏ.１０のめっき原板（めっきを施す前のステンレス鋼板）に相当する供試鋼板である。Ｎｏ.３６はオーステナイト系ステンレス鋼板にＣｕめっきを施した供試鋼板である。
各供試鋼板について以下の特性を調べた。
【００４０】
〔析出物の分布形態〕
各供試鋼板の断面について電解研磨した表面をＳＥＭにより観察し、観察視野の総面積２×１０-2ｍｍ2中に観測された最も大きい析出物の直径（長径）を析出物の最大粒子径ｄmaxとした。また、上記視野についてＥＤＸによる面分析を行い、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｗの検出強度がマトリクスよりも高い部分を析出物とみなして、画像処理によりそれらの析出物のトータル面積を求め、その値を観察視野の面積で除してパーセンテージに換算することにより析出物の面積率ｆを求めた。これらの結果を表１中に並記する。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
〔Ｃｕめっき層融着処理相当の熱処理後の結晶粒径〕
各供試鋼板から３０ｍｍ×８０ｍｍの試験片を採取し、多重巻きステンレス鋼管を製造する際のＣｕめっき層融着処理に相当する熱処理として、１×１０-3ｔｏｒｒ（約１.３×１０-1Ｐａ）の真空中、１１５０℃×３０ｍｉｎの熱処理を施した。熱処理後の鋼板の断面を研磨し、フッ酸＋硝酸の混酸でエッチングして、光学顕微鏡観察を行い、切片法にて平均結晶粒径を求めた。平均結晶粒径が２００μｍ以下のものをＡ（粗大化抑制効果；優秀）、２００μｍ超え〜５００μｍ以下のものをＢ（粗大化抑制効果；良好）、５００μｍを超えるものをＣ（粗大化抑制効果；不良）と評価し、Ｂ評価が得られたものは多重巻き鋼管の多くの用途において実用上問題ない特性を示すと考えられるので、Ａ評価およびＢ評価を合格と判定した。
【００４３】
〔りん銅ろう材によるワイヤーろう付け性〕
Ｃｕめっき層融着処理に相当する上記条件の熱処理を経た３０ｍｍ×８０ｍｍの同種の試験片を図２に示すように重ねしろ４ｍｍで重ね合わせた状態とし、フラックスを用いてワイヤーろう付けを行い、２枚の鋼板の重ねしろ部分における表面どうしのろう付け接合を試みた。フラックスはＨ3ＢＯ4−Ｋ2Ｂ4Ｏ7−ＫＦ−ＫＢＦ4系のものを使用し、りん銅ろう材としてＢＣｕＰ−３（Ｃｕ−６Ｐ−５Ａｇ合金）のワイヤーを用いた。このろう付けにより２枚の鋼板はりん銅ろう材でのみ接合された状態（Ｃｕめっき層による融着はない）となる。ろう付け接合され一体化した試験片を引張試験機により長手方向に破断まで引っ張るせん断試験に供した。この板厚の試験片はろう付けが良好であれば理論的に母材部で破断することになる。したがって、母材部で破断したものを○（ろう付け性；良好）、ろう材部で破断したものを×（ろう付け性；不良）と評価し、○評価を合格と判定した。
【００４４】
〔外面耐食性〕
多重巻き鋼管とした場合の鋼管外面の耐食性を評価するために、上記のＣｕめっき層融着処理に相当する上記条件の熱処理を施した各鋼板、およびＣｕ板を用意し、「塩水噴霧；５％ＮａＣｌ、３５℃×１５ｍｉｎ → 乾燥；６０℃、３０％Ｒ.Ｈ.×１ｈ → 湿潤；５０℃、９５％Ｒ.Ｈ.×３ｈ」を１サイクルとする塩乾湿試験を１０サイクル施し、端面を除く表面に腐食が認められないものを○（外面耐食性；優秀）、発銹面積率がＣｕ板と同等以下のものを△（外面耐食性；良好）、発銹面積率がＣｕ板より大きいものを×（外面耐食性；不良）と評価し、△評価以上を合格と判定した。
これらの結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2010095768.tif 000004
【００４６】
本発明例のものは、Ｃｕめっき層融着処理に供した場合でもフェライト結晶粒の粗大化が抑制され、かつ、りん銅ろう材を用いたろう付け性が良好で、外面耐食性も良好であることが確認された。
【００４７】
これに対し比較例Ｎｏ.３１は基材のＣｒ含有量が少なく、Ｃｕ板よりも耐食性に劣った。Ｎｏ.３２、３３は基材のＮｂ含有量が不足しており結晶粒の粗大化が抑制できなかった。Ｎｏ.３２はＣ含有量が高いために鋭敏化が生じ耐食性にも劣った。またＮｏ.３３、３５はＴｉ＋Ａｌの合計含有量が多いためＣｕめっきにむらが生じ、Ｃｕめっきが付着していない箇所でりん銅ろう材によるろう付けが不十分となって接合強度に劣った。Ｎｏ.３４はＣｕめっきを施していないためりん銅ろう材によるろう付け接合が不可能であった。Ｎｏ.３７、３８は析出物の分布形態が本発明の規定を満たしておらず、ピン止め効果が十分に発揮されなかったことから結晶粒の粗大化が生じた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】多重巻き鋼管の断面構造を模式的に例示した図。
【図２】ワイヤーろう付け試験における試験片の配置を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００４９】
１    Ｃｕめっき層
２    ステンレス鋼基材
３    Ｃｕ融着層
１０    多重巻き鋼管
【図１】
2010095768.tif 000005
【図２】
2010095768.tif 000006