(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Al：１〜８％、Cr：16〜25％、Ｃ：0.07％以下、Ｎ：0.05％以下、Si：0.5 ％以下、Mn：0.5 ％以下、残部Feおよび不可避的不純物の組成になり、表面粗さRyが0.1 〜0.6 μｍであることを特徴とする板厚50μｍ未満の極薄Fe-Cr-Al系合金箔。
【請求項２】
質量％で、Al：１〜８％、Cr：16〜25％、Ｃ：0.07％以下、Ｎ：0.05％以下、Si：0.5 ％以下、Mn：0.5 ％以下、La：0.03〜0.2 ％、残部Feおよび不可避的不純物の組成になり、表面粗さRyが0.1 〜0.6 μｍであることを特徴とする板厚50μｍ未満の極薄Fe-Cr-Al系合金箔。
【請求項３】
質量％で、Al：１〜８％、Cr：16〜25％、Ｃ：0.07％以下、Ｎ：0.05％以下、Si：0.5 ％以下、Mn：0.5 ％以下、La：0.03〜0.2 ％、Zr：0.01〜0.10％、残部Feおよび不可避的不純物の組成になり、表面粗さRyが0.1 〜0.6 μｍであることを特徴とする板厚50μｍ未満の極薄Fe-Cr-Al系合金箔。
【請求項４】
質量％で、Al：１〜８％、Cr：16〜25％、Ｃ：0.07％以下、Ｎ：0.05％以下、Si：0.5 ％以下、Mn：0.5 ％以下、La：0.03〜0.2 ％、Zr：0.01〜0.10％、Hf：0.01〜0.10％、残部Feおよび不可避的不純物の組成になり、表面粗さRyが0.1 〜0.6 μｍであることを特徴とする板厚50μｍ未満の極薄Fe-Cr-Al系合金箔。
【請求項５】
前記組成に質量％で、La，Ceを除くランタノイド：0.001 〜0.05％を付加した組成になる請求項２〜４のいずれかに記載の極薄Fe-Cr-Al系合金箔。
【請求項６】
表面粗さRaが0.09〜0.18μｍのワークロールを用いて、請求項１〜５のいずれかに記載の組成になるFe-Cr-Al系合金素材を板厚50μｍ未満に冷間圧延することを特徴とする極薄Fe-Cr-Al系合金箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極薄Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔およびその製造方法に関する。この極薄Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔は、特に高温環境での優れた耐酸化性を要求される触媒コンバータ担体用素材として最適なものである。
本発明において、成分含有量の単位は質量％であり、％と略記される。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス浄化装置を代表する触媒コンバータは、ハニカム（蜂の巣）構造を持った筒状体で、エンジンとマフラーの間に取り付けられるものである。ハニカムを構成する箔には白金やロジウムなどの触媒が付けられ、そこを通過する排ガスを触媒に接触させて浄化するように仕組まれている。ハニカムを構成している材料には、セラミックスとステンレス鋼箔の２種類がある。
【０００３】
コンバータの触媒は約３５０  ℃まで加熱されないと浄化機能を発揮しないため、エンジンスタート直後の触媒が温まっていない間は、ＮＯＸ  を含む排ガスが放出されることになる。この状態をコールドスタートといい、今後厳しくなっていく排ガス規制では、このコールドスタート時の排ガスをクリーンにする必要がでてくる。その必要から、熱伝導性の良いステンレス鋼がセラミックスに比べて優位である。ステンレス鋼製の担体用素材として代表的なＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、Ｃｒ：１０〜３０％，Ａｌ：２〜１０％を含有する鉄基系合金であり、特に高温環境での耐酸化性（耐高温酸化性）に優れることから、自動車の排ガス中の有害物を除去する触媒コンバータの担体用素材として広く採用されている。
【０００４】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系ステンレス鋼箔の製造方法については、例えば特開平３−２３３０９  号公報にあるように、箔の表面粗さＲｍａｘを０．７  〜２．０  μｍにするという方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、触媒コンバータ担体用素材としてのステンレス鋼箔は、板厚５０μｍ以上のものが主流であった。しかしながら、近年では、コールドスタート時に熱伝導ですぐに昇温しやすい特性を得るため、より板厚の薄いものが要求されるようになりつつある。板厚が薄くなると同じ容積でも表面積を稼ぐことができ、小型化が可能になる、さらに通気抵抗も低くでき、エンジンの負荷を低減できる、等々の副次的な効果もあり、板厚の薄肉化のメリットは大きい。
【０００６】
薄肉化する際の問題点として挙げられるのが、薄肉化に伴う耐高温酸化性の劣化である。耐高温酸化性の指標として、例えば１１００℃に４００  時間保持した時の酸化増量（＝試験後のサンプル質量−試験前のサンプル質量）を質量増加率で表したものを用いると、板厚が薄くなれば、同一質量での耐高温酸化性の評価値は悪くなる。
【０００７】
そのため、薄肉化に伴う耐高温酸化性の劣化を防止する手段が必要となる。
本発明は、この必要に応えるべく、耐高温酸化性に優れた板厚５０μｍ未満の極薄Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔を、その好ましい製造方法とともに提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の基礎となった実験結果の一例を述べる。冷間圧延機により板厚３０μｍに圧延したＦｅ−２０％Ｃｒ−５％Ａｌ  合金箔（詳しい組成は、Ｃｒ：２０．２４％，Ａｌ：５．７３％，Ｃ：０．００４％，Ｓｉ：０．１０３％，Ｍｎ：０．０２２％，Ｓ：０．００２％）について表面粗さＲｙを２．３  μｍ，０．７  μｍ，０．６  μｍの３水準に調整し、耐高温酸化性を調査した。その結果、表面粗さＲｙ毎の酸化増量は酸化時間（１１００℃での保持時間）に応じて図１に示すように変化した。耐酸化性の合格基準値は、板厚３０μｍで酸化時間２５０  時間で酸化増量６％以下、板厚５０μｍでは酸化時間４００  時間で酸化増量６％以下となっており、図示のように、この合格基準値はＲｙ≧０．７  μｍでは満たされず、Ｒｙ≦０．６  μｍでようやく満たされる。
【０００９】
本発明は、このような実験結果を基にさらに検討を重ねて成されたもので、その要旨とするところは、表面粗さRyが0.1 〜0.6 μｍであることを特徴とする板厚50μｍ未満の極薄Fe-Cr-Al系合金箔にある。この合金箔の好ましい製造方法は、表面粗さRaが0.09〜0.18μｍのワークロールを用いてFe-Cr-Al系合金素材を板厚50μｍ未満に冷間圧延することを特徴とする製造方法である。
本発明では、前記合金箔および合金素材は、質量％で、Al：１〜８％、Cr：16〜25％、Ｃ：0.07％以下、Ｎ：0.05％以下、Si：0.5 ％以下、Mn：0.5 ％以下、残部Feおよび不可避的不純物の組成（第１組成）になるもの、あるいは第１組成にさらにLa：0.03〜0.2 ％を付加した組成（第２組成）になるもの、あるいは第２組成にさらにZr：0.01〜0.10％を付加した組成（第３組成）になるもの、あるいは第３組成にさらにHf：0.01〜0.10％を付加した組成（第４組成）になるもの、あるいは第２組成〜第４組成のいずれかにLa，Ceを除くランタノイド：0.001 〜0.05％を付加した組成（第５組成）になるものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の箔は、上記の実験事実からその表面粗さＲｙが０．６  μｍ以下である必要がある。一方、表面粗さＲｙが０．１  μｍ未満になると、箔圧延の巻き取り時に、巻き取られたコイル内で箔同士がすべり、巻ズレ（テレスコ）が発生するという不具合が生じる。よって、本発明では、箔の表面粗さＲｙは０．１  〜０．６  μｍに限定される。また、箔の板厚は、薄肉化に対応するため５０μｍ未満とするが、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下である。
【００１１】
かかる極薄の箔は、生産性の観点から冷間圧延により製造するのが好適であり、その際、製品の表面粗さＲｙを０．１  〜０．６  μｍにするためには、ワークロール（以下、単にロールというときはワークロールを指す）として表面粗さＲａが０．０９〜０．１８μｍのものを用いる必要がある。ロールの表面粗さＲａが０．０９μｍに満たないと製品の表面粗さＲｙが０．１  μｍを下回り、一方、ロールの表面粗さＲａが０．１８μｍを超えると製品の表面粗さＲｙが０．６  μｍを上回って、本発明の箔を製造することができなくなる。
【００１２】
本発明の極薄Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔は、以下に述べる理由から、Ａｌ：１〜８％、Ｃｒ：１６〜２５％、Ｃ：０．０７％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．５  ％以下、Ｍｎ：０．５  ％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の組成（第１組成）になるもの、あるいは第１組成にさらにＬａ：０．０３〜０．２  ％を付加した組成（第２組成）になるもの、あるいは第２組成にさらにＺｒ：０．０１〜０．１０％を付加した組成（第３組成）になるもの、あるいは第３組成にさらにＨｆ：０．０１〜０．１０％を付加した組成（第４組成）になるもの、あるいは第２組成〜第４組成のいずれかにＬａ，Ｃｅを除くランタノイド：０．００１  〜０．０５％を付加した組成（第５組成）になるものが好ましい。
【００１３】
（Ａｌ：１〜８％）  Ａｌは、耐高温酸化性および高電気抵抗値を確保するうえで有用な元素であり、１％以上の範囲で高温環境下でＦｅ，Ｃｒよりも優先的に酸化されて合金表面に保護性の高いＡｌ２Ｏ３  皮膜を生成して耐高温酸化性を改善する効果が顕著になるが、一方、８％超では熱間圧延中に板割れが発生して破断するなど、製造が困難になる。
【００１４】
（Ｃｒ：１６〜２５％）  Ｃｒは、１６％以上の範囲でＡｌの耐高温酸化性改善効果を高め、自身も酸化皮膜を生成して耐高温酸化性を向上させる効果が顕著になるが、一方、２５％超では靱性が低下し冷間圧延時に板割れを起こして破断する。
（Ｃ：０．０７％以下）  Ｃは、過剰になると高温強度、耐高温酸化性、靱性を劣化させるため極力低減するのが好ましいが、０．０７％までは許容できる。
【００１５】
（Ｎ：０．０５％以下）  Ｎは、過剰になると靱性、冷間圧延性、加工性を劣化させ、また、Ａｌと反応し粗大なＡｌＮ  を生成せしめて耐酸化性を劣化させるため極力低減するのが好ましいが、０．０５％までは許容できる。
（Ｓｉ：０．５  ％以下）  Ｓｉは、電気抵抗を高めるために添加してもよいが、０．５  ％超の含有範囲では靱性を劣化させる。このため、上限を０．５  ％とする。
【００１６】
（Ｍｎ：０．５  ％以下）  Ｍｎは、Ａｌ脱酸の予備脱酸剤としても添加してよいが、０．５  ％超の含有範囲では耐高温酸化性、耐食性を劣化させる。このため、上限を０．５  ％とする。
（Ｌａ：０．０３〜０．２  ％）  Ｌａは、高温で生成するＡｌ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３  等の表面酸化皮膜の密着性を改善し、同時にＡｌの酸化速度を抑制する効果があり、この効果は０．０３〜０．２  ％の含有範囲で顕著に認められる。よって、添加する場合は、０．０３〜０．２  ％の範囲内とする。
【００１７】
（Ｚｒ：０．０１〜０．１０％）  Ｚｒは、Ｌａと複合して添加された場合に、Ａｌの酸化消耗を抑制し、Ａｌ２Ｏ３  およびＣｒ２Ｏ３  の皮膜形成時間を延ばし、合金の耐高温酸化性を向上させる効果があり、この効果は０．０１〜０．１０％の含有範囲で顕著に認められる。よって、添加する場合は、０．０１〜０．１０％の範囲内とする。
（Ｈｆ：０．０１〜０．１０％）    Ｈｆは、Ｌａ，  Ｚｒと複合して添加された場合に、Ａｌの酸化消耗を抑制し、Ａｌ２Ｏ３  およびＣｒ２Ｏ３  の皮膜形成時間を延ばし、合金の耐高温酸化性を向上させる効果があり、この効果は０．０１〜０．１０％の含有範囲で顕著に認められる。よって、添加する場合は、０．０１〜０．１０％の範囲内とする。
【００１８】
（Ｌａ，Ｃｅを除くランタノイド：０．００１  〜０．０５％）    ランタノイドとはＬａ，  Ｃｅ，  Ｎｄその他原子番号５７から７１までの１５種の金属元素である。Ｌａ，Ｃｅを除くランタノイドは、Ｌａと複合して添加された場合に、高温で生成する酸化皮膜の密着性を向上させて耐高温酸化性を向上させる効果があり、この効果は０．００１  〜０．０５％の含有範囲で顕著に認められる。なお、Ｃｅは、靱性を低下させて熱間圧延での割れ発生を助長するうえ耐高温酸化性を著しく劣化させるため除かれる。
【００１９】
本発明の箔は、溶製→鋳造→熱間圧延（→熱延板焼鈍）→〔冷間圧延（途中に中間焼鈍〕をはさんで冷間圧延を再度くり返すというプロセスを何回か経てもよい）からなる工程により製造しうる。ここに、（）内は適宜省略され、また〔〕内は、適宜表面手入れやトリミングを挿入して、必要回数だけ適宜繰り返される。中間焼鈍の条件について、とくに最終回の焼鈍温度は、成分元素を十分に拡散させる観点から７００  ℃以上（より好ましくは８００  ℃以上）、酸化皮膜を厚くしすぎない観点から１０００℃以下（より好ましくは９５０  ℃以下）とするのがよく、また焼鈍雰囲気は、板表面を酸化させにくく、テンパーカラーの付きにくい、アンモニア分解ガス等の還元性雰囲気が望ましい。
【００２０】
このような工程において、本発明方法では、冷間圧延の少なくとも最終回において、表面粗さＲａ＝０．０９  〜０．１８μｍのロールを用いて圧延する。なお、最終回以外の冷間圧延で最終回と同じ表面粗さＲａのロールを用いて圧延してもよい。
なお、本発明にいうＲａ、Ｒｙは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４  に定義するところの、それぞれＲａ（算術平均粗さ）、Ｒｙ（最大高さ）を意味し、いずれもロール軸方向（箔にとっては幅方向）に測定した結果のことを意味するものとする。Ｒａのカットオフ値は０．８ｍｍ  、評価長さ４ｍｍ、Ｒｙの基準長さは０．８ｍｍ  、評価長さ４ｍｍとする。
【００２１】
【実施例】
表１に示す組成になるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金を溶製し、連続鋳造により厚さ２００ｍｍ  のスラブとしたのち、加熱温度＝１１２０  〜１２００℃，仕上温度＝９４０〜１０００℃，  巻取温度＝３００〜４００  ℃に制御した熱間圧延により板厚２．０ｍｍ  の熱延板となし、この熱延板を素材として以下の工程により板厚３０μｍの箔を製造した。
【００２２】
第１回冷間圧延（１パス；圧下率２２．５％；板厚１．５５ｍｍ）→グラインダ研削→第２回冷間圧延（５パス；圧下率８０．６％；板厚０．３０ｍｍ）→中間焼鈍（８４５  ℃×２１秒）→トリミング→第３回冷間圧延（６パス；圧下率８３．３％；板厚０．０５ｍｍ）→中間焼鈍（８４５  ℃×２１秒）→トリミング→第４回冷間圧延（３パス；圧下率４０．０％；板厚０．０３ｍｍ）
上記工程中、冷間圧延ではワークロールの表面粗さＲａを表２に示すように種々変えた条件毎に圧延し、得られた板厚３０μｍの製品箔について、表面粗さＲｙ、および１１００℃に２５０  時間保持した時の酸化増量を調査した。
【００２３】
製品箔の表面粗さＲｙは、以下の要領で測定した。
▲１▼  製品箔を平板の上にクリップで固定して、反りなどの凹凸が目視で観察できない程度に平板に密着させる。
▲２▼  ＪＩＳ  Ｂ  ０６５１−１９９６  にそった触針式表面粗さ測定器を用いる。
▲３▼  基準長さを０．８ｍｍ  、評価長さ４ｍｍとして５個の測定値の平均値を求めた。
【００２４】
酸化増量は以下の要領で測定した。
▲１▼  ３８ｍｍ×７５ｍｍのサイズの製品箔を２枚用いて、片方は波板にし、もう片方は平板のままとし、２枚を重ねて巻き取ることにより、ハニカム構造に仕上げたサンプルを、大気雰囲気の中で１１００℃×２５０  時間保持する。
▲２▼  保持前後の質量差を保持前の質量に対する比率で表わした質量増加率を酸化増量として算出した。
【００２５】
結果を表２に示す。本発明の実施例では酸化増量６％以下と優れた耐高温酸化性を呈したが、比較例ではこの域に達しなかった。
なお、上記の例では、第４回（最終回）冷間圧延後、仕上焼鈍していないが本発明はこれに限るものではなく、製品加工時の加工容易性を確保することを目的に仕上焼鈍してもよい。その際の条件として好適な範囲は、８８０  〜９４０  ℃、３〜１０秒である。
【００２６】
【表１】
0003633518.tif 000002
【００２７】
【表２】
0003633518.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、板厚５０μｍ未満でも耐高温酸化性が劣化しないＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔を製造することができ、排ガス触媒コンバータ担体用素材として極薄のステンレス鋼箔を供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】極薄Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔の耐高温酸化性におよぼす表面粗さＲｙの影響を示すグラフである。
【図１】
0003633518.tif 000004