(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、Ｔｉ：０．１４〜０．２５％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．０２〜０．１０％、Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成り、ビッカース硬さが２００超３５０未満であるフェライト系ステンレス箔。
【請求項２】
さらに、質量％で、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｕ：０．０１〜０．３０％、Ｃｏ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含有する請求項１に記載のフェライト系ステンレス箔。
【請求項３】
さらに、質量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、Ｚｒ：０．０１〜０．２０％、Ｈｆ：０．０１〜０．２０％、Ｃａ:０．０００３〜０．００２０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％のうちの１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス箔。
【請求項４】
排ガス温度の最高到達温度が８００℃以下の排ガス浄化装置用触媒担体に用いられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス箔。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス箔の製造方法であり、
鋼スラブを加熱した後に、熱間圧延を行う工程と、
該熱間圧延を行った後に、冷間圧延を行う工程と、
該冷間圧延を行った後に、焼鈍を行う工程と、
該焼鈍を行った後に、最終圧下率を５０〜９５％とする冷間圧延を更に行う工程と、
を含むフェライト系ステンレス箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に排ガス浄化装置用触媒担体に用いられるフェライト系ステンレス箔に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排ガス規制が強化されており、排ガス浄化装置用触媒担体としてステンレス箔を用いたメタルハニカムが搭載されるケースが増加している。メタルハニカムは、主流であるセラミックス製のハニカム担体と比べ、開孔率を大きく取れるうえ、耐熱衝撃特性や耐振動特性に優れている。特に、トラックなど大型車に搭載される場合は、担体形状も大型となるため、形状の自由度が高いメタルハニカムが多く使用されている。【０００３】
このメタルハニカムは、例えば、平坦なステンレス箔（平箔）と波状に加工されたステンレス箔（波箔）とを交互に積み重ね、平箔と波箔の接点をロウ付けや拡散接合によって固定してハニカム構造としたもので、表面に触媒物質を塗布したものが排ガス浄化装置に用いられる。【０００４】
メタルハニカム用のステンレス箔には、主に２０質量％Ｃｒ−５質量％Ａｌ系もしくは１８質量％Ｃｒ−３質量％Ａｌ系などに代表される高Ａｌ含有フェライト系ステンレス箔が用いられている。ステンレス鋼に２〜３質量％以上のＡｌを含有させると、表面にＡｌ２Ｏ３の酸化皮膜が生成し、耐酸化性が著しく向上する。ガソリン車では、排ガス浄化装置内は排ガス温度に加え触媒反応によって温度が上昇し、１０００℃以上の高温に到達する場合もある。従って、触媒担体には高温での耐酸化性に極めて優れる３質量％以上のＡｌを含有する高Ａｌ含有フェライト系ステンレス箔が適用されている。また、触媒担体に用いられる箔には、坦持させた触媒の剥離を防止するため、高温での耐形状変化性に優れることも求められる。【０００５】
一方、ディーゼル車の排ガス温度は、ガソリン車ほど高温にはならず最高到達温度が８００℃程度であることがほとんどである。農業機械や建築機械など自動車以外の車両の場合、排ガスの最高到達温度はさらに低下する。したがって、先に述べた２０質量％Ｃｒ−５質量％Ａｌ系もしくは１８質量％Ｃｒ−３質量％Ａｌ系のステンレス箔ほど、高温での耐酸化性および高温での耐形状変化性について優れた性能は要求されない。一方、これらの高Ａｌ含有フェライト系ステンレス箔は、耐酸化性には優れるものの、製造途中の熱延板の靭性が乏しく、製造性が悪く製造コストが高いという問題を有している。さらに、これらの箔は加工性にも劣る。そのため、波付け加工時に箔材が破断しやすく、スプリングバックの影響で所望の形状に加工できない場合がある。波付け加工性を向上させるため、加工前に焼鈍を施す方法も考えられる。しかし、板厚が薄い箔の場合、焼鈍時に生成した表面スケールを研削や酸洗によって取り除くことが困難なため、還元雰囲気中で光輝焼鈍させるのが一般的であるが、光輝焼鈍には高度な雰囲気制御が要求され、光輝焼鈍工程の追加は製造コストの大幅な増加を招いてしまう。このような製造コスト増加を避けるため、未焼鈍状態で波付け加工に用いることが理想である。【０００６】
以上の問題を解決するために、Ａｌ含有量を極力低減させ製造性を改善したステンレス箔が提案されている。
特許文献１には、Ａｌ含有量を不純物レベル〜０．８質量％に制限し、高温で酸化Ａｌ皮膜を作らずに酸化Ｃｒ皮膜を生成させることで、担体成型時の拡散接合性を改善したステンレス箔製メタルハニカムが開示されている。また、特許文献２には、Ａｌ含有量を不純物レベル〜０．８質量％に制限し、かつＭｏを０．３〜３質量％の範囲で含有することで、耐酸化性、拡散接合性および耐硫酸腐食性を改善したステンレス箔製メタルハニカムが開示されている。【０００７】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載のステンレス箔では、箔表面に生成する酸化Ｃｒ皮膜と地鉄との熱膨張率差が、酸化Ａｌ皮膜の場合に比べて大きいため、高温でクリープ変形を生じ、箔の形状変化や表面の酸化皮膜剥離を生じるという問題がある。これらの変形や剥離が生じると、表面に坦持させた触媒が脱落してしまうため、触媒担体としての必要特性を満たすことができない。【０００８】
このように、Ａｌを低減させたステンレス鋼を板厚２００μｍ以下の箔に圧延してメタルハニカム用途に適用した場合、高温での形状変化が大きな問題となる。これらのフェライト系ステンレス鋼は、高温で使用した際の耐形状変化性に劣っているのである。【０００９】
そこで、本発明者らは以前、Ａｌ含有量を０．０１〜１．０質量％に制限して製造性を改善すると共に、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗなどの元素を添加して高温での耐形状変化性を向上させたフェライト系ステンレス箔を発明した（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２１３９１８号公報
【特許文献２】特開平７−２７５７１５号公報
【特許文献３】特許５５２２３３０号公報（国際公開ＷＯ２０１３／１１４８３３号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献３に記載のフェライト系ステンレス箔は、高温での耐形状変化性を向上させるために、高価なＣｕ、Ｎｂ、ＭｏおよびＷなどに代表される固溶強化元素を添加している。そのため、成分コストを抑えて製造性を向上させると共に、加工性の低下を抑制して未焼鈍状態での波付け加工性をより優れたものとすることが求められていた。
そこで、本発明では、これらの課題を解決し、波付け加工性、高温での耐形状変化性および製造性に優れたフェライト系ステンレス箔およびその製造方法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】
【００１２】
本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意検討したところ、高価な強化元素を添加せずに、特定量のＣｒ、ＴｉおよびＶを含有させることで、耐形状変化性を向上させる方法を見出し、優れた波付け加工性を有するステンレス箔を得られることを見出した。その要旨は次の通りである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、Ｔｉ：０．１４〜０．２５％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．０２〜０．１０％、Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成り、ビッカース硬さが２００超３５０未満であるフェライト系ステンレス箔。
［２］さらに、質量％で、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｕ：０．０１〜０．３０％、Ｃｏ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含有する前記［１］に記載のフェライト系ステンレス箔。
［３］さらに、質量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、Ｚｒ：０．０１〜０．２０％、Ｈｆ：０．０１〜０．２０％、Ｃａ：０．０００３〜０．００２０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％のうちの１種または２種以上を含有する前記［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス箔。
［４］排ガス温度の最高到達温度が８００℃以下の排ガス浄化装置用触媒担体に用いられる前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載のフェライト系ステンレス箔。
［５］前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載のフェライト系ステンレス箔の製造方法であり、
鋼スラブを加熱した後に、熱間圧延を行う工程と、
該熱間圧延を行った後に、冷間圧延を行う工程と、
該冷間圧延を行った後に、焼鈍を行う工程と、
該焼鈍を行った後に、最終圧下率を５０〜９５％とする冷間圧延を更に行う工程と、
を含むフェライト系ステンレス箔の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、波付け加工性、高温での耐形状変化性および製造性に優れたフェライト系ステンレス箔および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】
【００１４】
まず、ディーゼル車の排ガス浄化装置用触媒担体に用いるための本発明のフェライト系ステンレス箔を完成させるにあたり、最高排ガス到達温度が８００℃以下の排ガス浄化装置用触媒担体において、形状変化による触媒の剥離を防止するために必要な特性を調査した。その結果、大気雰囲気中５００〜８００℃で１００時間保持した後の形状変化率が１０％以下であれば、触媒の剥離を抑制できることがわかった。好ましくは５％以下である。なお、形状変化率の測定方法については、実施例の項目で詳細に説明する。
【００１５】
上記特性を満たし、充分な波付け加工性および製造性を有する安価なステンレス箔を得るために、加工性および製造性を低下させるＡｌや高価なＣｕ、Ｎｂ、Ｍｏなどの元素の含有量を極力少なくしたフェライト系ステンレス箔を用いて、高温での耐形状変化性および波付け加工性について詳細な検討を行った。その結果、以下の知見を得て本発明に至った。
【００１６】
フェライト系ステンレス箔の耐形状変化性を向上させるためには、特定量のＣｒ、Ｔｉ、Ｖなどを含有した鋼に対し、冷間圧延工程における最終圧下率を５０〜９５％とし、ビッカース硬さ（ＨＶ）を２００超とすれば良い事が明らかとなった。これは、冷間圧延工程での圧下率を高め加工歪を多く蓄積し、メタルハニカム製造時の熱処理での再結晶が促進されて、箔の結晶粒が粗大化するためであると考えられる。
【００１７】
すなわち、結晶粒が大きいほど高温クリープ変形が減少することと、酸化速度が低減することにより、高温使用時の変形が小さくなると考えられる。一方、ビッカース硬さ（ＨＶ）が２００以下では、結晶粒粗大化を促進させる効果が充分ではない。従って、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さ（ＨＶ）は２００超とする。さらに、ビッカース硬さ（ＨＶ）は２２０超であることが好ましい。
【００１８】
フェライト系ステンレス箔の結晶粒を粗大化させる時期は、メタルハニカム形状に組み立てた後であることが好ましい。結晶粒を粗大化させるために、箔の製造工程で焼鈍工程を付加すると、コスト増加に繋がるからである。メタルハニカム用触媒担体を成型する際には、通常ロウ付けや拡散接合のための熱処理（接合熱処理）として圧力を１．０×１０Ｐａ以下とした真空中もしくは還元雰囲気中において８００〜１２００℃で３０秒以上の熱処理が施されるので、この熱処理で粗大化させればよい。つまり、未再結晶の状態で波付け加工し、接合熱処理で再結晶させ結晶粒を粗大化させればよい。なお、還元雰囲気とは、Ｎ２、Ｈ２またはＡｒやこれらの混合ガス雰囲気を指す。
【００１９】
一方、加工歪が過剰に蓄積すると、波付け加工が困難となり加工時に破断が生じる場合がある。破断に至らなくとも、箔の変形抵抗の増加によって所望の形状に波付け加工できなくなる場合がある。検討した結果、ビッカース硬さ（ＨＶ）が３５０以上とならなければ、波付け加工の最大曲げ半径が１ｍｍ以下のような過酷な条件でも問題なく加工が可能であることが明らかとなった。従って、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さ（ＨＶ）は３５０未満とする。このビッカース硬さ（ＨＶ）は３２０未満であることが好ましく、３００未満であることがより好ましい。
【００２０】
ここで、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さ（ＨＶ）の測定方法について説明する。
まず、箔を適当な大きさに切断し、圧延方向と平行かつ箔表面と垂直な断面が露出するように樹脂などに埋め込んで鏡面研摩する。次に、ビッカース硬さ計を用いて、この断面の板厚中央部の硬さを５点測定し平均値をその箔のビッカース硬さ（ＨＶ）とする。詳細な測定条件等はＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に従う。
【００２１】
［フェライト系ステンレス箔］
以下、本発明のフェライト系ステンレス箔を詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明のフェライト系ステンレス箔の成分組成について説明する。なお、以下の記述における本発明のフェライト系ステンレス箔中の各成分の％は全て質量％とする。
【００２３】
＜Ｃ：０．０２０％以下＞
Ｃ含有量が増加すると、熱間圧延時に炭化物が多量に析出し靭性の低下を招き、また、Ｃ含有量は、箔の波付け加工性を低下させるため０．０２０％以下とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．０１０％以下とするが、極力低減することがより好ましい。
【００２４】
＜Ｓｉ：２．０％以下＞
Ｓｉは耐酸化性を改善する元素であるが、含有量が２．０％を超えると、靭性が低下するとともに、加工性の低下により製造が困難になる。よって、Ｓｉ含有量は２．０％以下とし、好ましくは１．０％以下とする。より好ましくは、Ｓｉ含有量は０．２％以下である。但し、耐酸化性をより向上させる場合には、Ｓｉを０．０５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．１％以上含有させる。
【００２５】
＜Ｍｎ：１．０％以下＞
Ｍｎ含有量が１．０％を超えると、高温での耐酸化性が低下する。よって、Ｍｎ含有量は１．０％以下とし、好ましくは０．５％以下とする。より好ましくは、Ｍｎ含有量は０．３％以下とする。但し、Ｍｎは鋼中のＳを固定する効果があるため、０．０５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．１％以上含有させる。
【００２６】
＜Ｓ：０．０１０％以下＞
Ｓ含有量が０．０１０％を超えると、高温での耐酸化性が低下する。よって、Ｓ含有量は０．０１０％以下とし、好ましくは０．００５％以下とする。より好ましくは０．００３％以下であるが、極力低減することがさらに好ましい。
【００２７】
＜Ｐ：０．０５０％以下＞
Ｐ含有量が０．０５０％を超えると、高温での耐酸化性が低下する。よって、Ｐ含有量は０．０５０％以下とし、好ましくは０．０３０％以下とするが、極力低減することがより好ましい。
【００２８】
＜Ｃｒ：１０．０〜２５．０％＞
Ｃｒは高温での耐酸化性および強度を確保する上で必要不可欠な元素であるので、Ｃｒ含有量は１０．０％以上とする。しかし、Ｃｒ含有量が２５．０％を超えると、加工性が低下し、本発明の目的である優れた波付け加工性を達成できなくなる。よって、Ｃｒ含有量は１０．０〜２５．０％の範囲とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は１０．０〜２０．０％の範囲である。製造コストと耐酸化性のバランスを考慮すると、Ｃｒ含有量は１６．０％以上であることがより好ましい。また、この製造コストと耐酸化性のバランスを考慮すると、Ｃｒ含有量は１７．０％以下であることがより好ましい。
【００２９】
＜Ｎｉ：０．０５〜０．５０％＞
Ｎｉは触媒担体成形時のロウ付け性を向上する効果がある。その効果は０．０５％以上のＮｉの含有で得られる。しかし、オーステナイト安定化元素であるＮｉの含有量が０．５０％を超える場合は、Ｃｒが酸化され始めた際、オーステナイトが生成して箔の熱膨張係数を増加させ、箔の括れや破断などの不具合が発生する。よって、Ｎｉ含有量は０．０５〜０．５０％の範囲とする。好ましくは、Ｎｉ含有量は０．０８〜０．３０％である。より好ましくは、Ｎｉ含有量は０．１０〜０．２０％である。
【００３０】
＜Ｔｉ：０．１４〜０．２５％＞
Ｔｉは鋼中のＣおよびＮを固定し加工性および耐酸化性を向上させる元素であり、その効果は０．１４％以上のＴｉの含有で得られる。一方、Ｔｉを０．２５％を超えて含有すると、粗大なＴｉＮが析出する。本発明では板厚を２００μｍ以下の箔とすることを想定しているが、このＴｉＮは径が数μｍ〜数十μｍにも達するため、箔を貫通して穴あきの要因となったり、酸化皮膜を貫通して耐酸化性低下の要因となったりする。よって、Ｔｉ含有量は０．１４〜０．２５％の範囲とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．１５〜０．１９％である。
【００３１】
＜Ａｌ：０．００１〜０．１０％＞
Ａｌは脱酸効果がある。その効果は０．００１％以上のＡｌの含有で得られる。しかし、０．１０％を超えてＡｌを含有すると熱延板の靭性低下や酸洗性の低下を招く。従って、Ａｌ含有量は０．００１〜０．１０％とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０２０〜０．０６０％である。
【００３２】
＜Ｖ：０．０２〜０．１０％＞
Ｖは鋼中のＣやＮと結合し、熱延板の靭性や箔の耐酸化性を向上させる効果がある。さらに、粗大なＴｉＮの析出を抑制し、箔圧延時の穴あきを防止する効果もある。このような効果を得るためには、Ｖ含有量は、０．０２％以上とする。一方、Ｖ含有量が０．１０％を超えると、かえって靭性や耐酸化性の低下を招く。よって、Ｖ含有量は、０．０２〜０．１０％とする。Ｖ含有量は、好ましくは０．０２〜０．０４％である。
【００３３】
＜Ｎ：０．０２０％以下＞
Ｎ含有量が０．０２０％を超えると、靱性が低下するとともに、加工性の低下により製造が困難となる。よって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０１０％以下である。
【００３４】
本発明のフェライト系ステンレス箔の基本成分組成は、以上であり、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
【００３５】
さらに、本発明のフェライト系ステンレス箔は、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＣａおよびＭｇを選択元素として含有することができる。
【００３６】
＜Ｍｏ：０．０１〜０．５０％＞
Ｍｏは、フェライト系ステンレス箔の高温強度を増大させる効果を有する。また、Ｍｏは、フェライト系ステンレス箔の表面に生成する酸化皮膜を安定化させ、耐塩害腐食性を向上させる。このような効果は、Ｍｏの含有量を０．０１％以上にすることで得られる。但し、Ｍｏの含有量が０．５０％を超えると、フェライト系ステンレス鋼の靭性が低下し、箔の製造を困難にする場合がある。したがって、Ｍｏを含有する場合は、含有量を０．０１〜０．５０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、Ｍｏ含有量は０．１０〜０．３０％である。
【００３７】
＜Ｃｕ：０．０１〜０．３０％＞
Ｃｕは、フェライト系ステンレス箔の高温強度を向上させる効果を有する元素である。Ｃｕを添加すると、微細な析出物が生じて箔自身の強度が上昇し、箔表面に生成する酸化皮膜と地鉄との間の熱膨張率差に起因する高温クリープ変形が抑制される。そして、高温クリープ変形が抑制される結果、フェライト系ステンレス箔の高温での形状安定性が向上し、これに伴い酸化皮膜密着性および触媒密着性も向上する。
【００３８】
以上のような効果を発現させるために、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。しかし、Ｃｕ含有量が０．３０％を超えると、フェライト系ステンレス箔の耐酸化性が低下するうえ、加工が困難となりコスト増大を招く場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は０．０１〜０．３０％の範囲とすることが好ましい。低コスト化を考慮すると、Ｃｕ含有量は０．０５〜０．２５％の範囲とすることがより好ましい。
【００３９】
＜Ｃｏ：０．０１〜０．２０％＞
Ｃｏは靭性を向上させてステンレス箔の製造性を向上させる効果がある。この効果は０．０１％以上のＣｏの含有によって得られる。一方、Ｃｏ含有量が０．２０％を超えると加工性が低下する場合がある。そのため、含有する場合、Ｃｏ量は０．０１％以上０．２０％以下の範囲とすることが好ましい。
【００４０】
＜Ｎｂ：０．０１〜０．２０％＞
Ｎｂは箔の高温での強度を上昇させる効果がある。その効果は０．０１％以上の含有で得られる。しかし、０．２０％を超えて含有すると再結晶温度が増大し、拡散接合の熱処理時の結晶粒の粗大化を阻害して、拡散接合性が低下する場合がある。また、Ｎｂは、酸化皮膜に混入したり、Ｆｅとの化合物を生成したりするため、高温での耐形状変化性が低下する場合がある。従って、Ｎｂ含有量は０．０１〜０．２０％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｎｂ含有量は０．０２〜０．０５％である。
【００４１】
＜ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％＞
ＲＥＭとは、Ｙと、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍなど原子番号５７〜７１までの元素であり、含有量はこれらの元素の総量である。一般に、ＲＥＭは酸化皮膜の密着性を改善し、皮膜の耐剥離性向上に極めて顕著な効果を有する。このような効果は０．０１％以上のＲＥＭ含有量で得られるが、ＲＥＭ含有量が０．２０％を超えると、これらの元素が結晶粒界に濃化して析出し、高温加熱時に溶融して熱延板の表面欠陥の要因となる場合がある。よって、ＲＥＭを含有する場合は、その量は０．０１〜０．２０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、ＲＥＭ含有量は０．０３〜０．１０％である。
【００４２】
＜Ｚｒ：０．０１〜０．２０％＞
Ｚｒは鋼中のＣ、Ｎと結合し、熱延板の靭性が向上するとともに、加工性が向上して箔の製造を容易にする。さらに、酸化皮膜中において粒界に濃化して高温での耐酸化性や、高温での強度、特に耐形状変化性を向上させる。このような効果は、０．０１％以上のＺｒ含有で得られるが、Ｚｒ含有量が０．２０％を超えると、Ｆｅなどと金属間化合物をつくり、耐酸化性を低下させる場合がある。よって、Ｚｒを含有する場合は、その量は０．０１〜０．２０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、Ｚｒ含有量は０．０１〜０．０５％の範囲とする。
【００４３】
＜Ｈｆ：０．０１〜０．２０％＞
Ｈｆは箔表面に生成した酸化皮膜と地鉄の密着性を良好にし、高温での耐酸化性を向上させる効果がある。このような効果を得るには、Ｈｆ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｈｆ含有量が０．２０％を超えると、製造過程において熱延板の靭性が低下する場合がある。よって、Ｈｆ含有量は０．０１〜０．２０％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｈｆ含有量は０．０２〜０．１０％である。
【００４４】
＜Ｃａ：０．０００３〜０．００２０％＞
Ｃａは、連続鋳造の際に発生しやすいＴｉ系介在物の晶出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。その効果は０．０００３％以上のＣａを含有することで得られる。しかし、０．００２０％を超えてＣａを含有するとＣａＳの生成により耐食性が低下する場合がある。従って、含有する場合、Ｃａ量は０．０００３〜０．００２０％の範囲とする。より好ましくは、Ｃａ含有量は０．０００５〜０．００１５％である。さらに好ましくは、Ｃａ含有量は０．０００５％以上０．００１０％以下である。
【００４５】
＜Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％＞
Ｍｇは、フェライト系ステンレス箔の表面に生成する酸化皮膜と地鉄との密着性を向上させる働きがある。このような効果を得るには、Ｍｇ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｇ含有量が０．００３０％を超えると、フェライト系ステンレス鋼の靭性およびフェライト系ステンレス箔の耐酸化性が低下する場合がある。したがって、Ｍｇ含有量は０．０００５〜０．００３０％以下の範囲とすることが好ましい。
【００４６】
＜ビッカース硬さ：２００超３５０未満＞
前述したように、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さは、２００超３５０未満とする。フェライト系ステンレス箔のビッカース硬さが２００以下では、フェライト系ステンレス箔の結晶粒粗大化を促進させる効果が充分に得られない。また、フェライト系ステンレス箔のビッカース硬さが３５０以上では、箔の変形抵抗の増加によって所望の形状に波付け加工できなくなる場合がある。よって、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さは、２００超３５０未満とする。このビッカース硬さは２２０超であることが好ましい。また、このビッカース硬さは３２０未満であることが好ましく、３００未満であることがより好ましい。このように、本発明のフェライト系ステンレス箔のビッカース硬さを２００超３５０未満とするには、本発明のフェライト系ステンレスが前述した特定量の組成を有するようにすると共に、後述するように、冷間圧延工程における最終圧下率を５０〜９５％とすればよい。
【００４７】
なお、このビッカース硬さについては、箔断面の板厚中央部で測定したものとすることが好ましい。より具体的には、まず、圧延方向と平行な断面（箔表面と垂直な断面）が露出するように樹脂などに埋め込んで鏡面研摩し、次いで、ビッカース硬さ計を用いて、この断面の板厚中央部の硬さを５点測定し平均値をその箔のビッカース硬さとすることが好ましい。このとき、詳細な測定条件等はＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に従ったものとすることができる。
【００４８】
以上説明した本発明のフェライト系ステンレス箔は、最高排ガス到達温度が８００℃以下の排ガス浄化装置用触媒担体として好適に用いられる。
【００４９】
［フェライト系ステンレス箔の製造方法］
前述したフェライト系ステンレス箔の製造には、通常のステンレス鋼製造設備を用いることができる。前述の成分組成を含有する鋼を、転炉や電気炉などで溶製し、必要に応じてＶＯＤやＡＯＤで二次精錬した後、造塊−分塊圧延法や連続鋳造法で鋼スラブとする。鋳造後のスラブを加熱炉に装入し、好ましくは、１１５０〜１２５０℃に加熱した後に熱間圧延工程に供する。こうして得られた熱延鋼帯について、ショットブラスト、酸洗および／または機械研磨などで表面スケールを除去し、複数回の冷間圧延と、その冷間圧延間で行われる焼鈍（中間焼鈍）とを実施することで箔厚２００μｍ以下のステンレス箔を得ることができる。この冷間圧延工程における最終圧下率は５０〜９５％とする。より好ましくは６０〜９０％である。最終圧下率が、５０％未満の場合、ビッカース硬さが本発明の範囲（Ｈｖ２００超３５０未満）を下回ることがあるため、耐形状変化性に劣る場合がある。従って、最終圧下率は５０％以上とする。一方、最終圧下率が９５％超えの場合、加工歪を蓄積して再結晶を促進する効果が飽和するばかりか、圧延工数の増加を招く。従って、最終圧下率は９５％以下とする。ここで、最終圧下率とは、最後の冷間圧延により減少した板厚を最後の冷間圧延前の板厚で割ったものを指す。また、冷間圧延は、複数回行うが、少なくとも熱間圧延後と中間焼鈍後の計２回行えばよい。また、中間焼鈍条件としては、例えば、８００〜１１００℃の温度で５秒〜１０分間保持することが好ましい。
【００５０】
箔の厚みは、２００μｍ以下とすることが好ましい。また、この箔の厚みは、排ガス浄化装置用触媒担体とした際に、特に耐振動特性や耐久性が必要である場合は１００〜２００μｍとすることがより好ましい。特に高いセル密度や低背圧が必要とされる場合は、箔の厚みは、２５〜１００μｍとすることがより好ましい。製造コストと特性のバランスを考慮した場合、箔の厚みは、４０〜１５０μｍとすることがより好ましい。
【００５１】
以上より、本発明のフェライト系ステンレス箔は、耐酸化性に優れると共に、波付け加工性、高温での耐形状変化性および製造性を優れたものとすることができる。
【実施例１】
【００５２】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。真空溶解によって溶製した表１に示す化学組成の鋼を、１２００℃に加熱後、９００〜１２００℃の温度域で熱間圧延して板厚３ｍｍの熱延鋼板とした。次いで、これらの熱延鋼板について大気中９５０〜１０５０℃で１分間保持する焼鈍を行い、酸洗後、冷間圧延を行って、板厚１．０ｍｍの冷延鋼板とした。次に、大気中９５０〜１０５０℃で１分間保持する焼鈍を行った後、酸洗し表面スケールを除去した。その後、冷間圧延を実施し板厚０．２ｍｍまで圧延した後、Ｎ２雰囲気中９５０〜１０５０℃で１分間保持する中間焼鈍を行った。中間焼鈍した冷延板を更に冷間圧延し、幅１００ｍｍ、箔厚５０μｍの箔を得た。この場合の最終圧下率は、中間焼鈍時の板厚が０．２ｍｍ、最終箔厚が５０μｍであるので、７５％となる。こうして得られた箔について、下記の方法で波付け加工性を評価した。圧延終了後の断面硬さは、前述の方法によって測定した。Ｖ未添加の鋼Ｎｏ.２２は、箔厚５０μｍまで圧延した際に、箔に穴あきが発生したため、以降の評価には供さなかった。【００５３】
【表１】
0005874873.tif 000002
【００５４】
（１）断面硬さ
箔の断面硬さとして、圧延後のビッカース硬さを評価した。箔を１０ｍｍ（圧延方向）×１５ｍｍの大きさに切断し、圧延方向と平行な断面（箔の厚み方向と垂直な断面）が露出するように樹脂に埋め込んで鏡面研摩した。次に、ビッカース硬さ計を用いて、ＪＩＳＺ２２４４に基づいて、この断面の板厚中央部の硬さを測定荷重は５００ｇで５点測定し平均値を測定した。【００５５】
（２）箔の波付け加工性
箔の波付け加工性は、箔を波付け加工した際のスプリングバック量で評価した。最大曲げ半径０．５ｍｍ、波ピッチ２．０ｍｍの歯車状ロール２本の間を通過させることで波付け加工した。スプリングバックが全く無い理想的な曲げ加工を仮定した場合、ロール形状と同一の波付け加工がなされるはずであるが、実際はスプリングバックの影響で曲げ加工した部分が開く。従って、加工後の長さの加工前の長さに対する割合である［（加工後長さ／加工前長さ）×１００］（％）の値が小さいほど、スプリングバックの影響が小さく波付け加工性に優れるものと判断した。幅１００ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ５０μｍの箔を波付け加工して、［（加工後長さ／加工前長さ）×１００］（％）の値を算出し、７０％以下を◎、７０％超８０％以下を○、８０％超のものを×とし、◎もしくは○であれば本発明の目的を満足するとした。【００５６】
（３）高温での耐形状変化性
高温での耐形状変化性の評価方法について述べる。通常メタルハニカムはロウ付けや拡散接合などの接合熱処理を施した後に用いられるため、当該熱処理を模擬した熱処理を施した試験片を用いて、耐形状変化性を調べた。【００５７】
まず、幅１００ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ５０μｍの箔を円筒状に丸め、端部をスポット溶接で固定した試験片を各鋼につき３本準備した。次に、拡散接合あるいはロウ付け接合時の熱処理に相当する１１００℃で３０分の熱処理を、圧力が１．０×１０−１Ｐａ以下である真空中で行った。こうして作製した試験片を大気雰囲気炉中で７００℃で１００時間加熱して、３個の平均の寸法変化率［（加熱後の円筒長さ／加熱前の円筒長さ）×１００］（％）を測定した。平均の寸法変化率の測定結果は、１０％超えを×、５％超え１０％以下を○、５％以下を◎とし、○あるいは◎を本発明の目的を満足するとした。【００５８】
結果を表２に示す。【００５９】
【表２】
0005874873.tif 000003
【００６０】
本発明例の箔は、波付け加工後のスプリングバックも小さく波付け加工性に優れていた。さらに圧延終了後のビッカース硬さが２００以上であり、耐形状変化性にも優れていた。【００６１】
一方、比較例である試験片Ｔは、Ｃｒ量が本発明範囲を超えるため、圧延終了後の硬さが本発明範囲を上回っており、波付け加工性に劣っていた。比較例である試験片Ｕは、Ｔｉが本発明範囲を下回っており、耐酸化性が低下するためＦｅ酸化物が生成して耐形状変化性に劣っていた。比較例である試験片Ｖは、Ｖが添加されていないために、粗大なＴｉＮの析出のために、箔圧延時の穴あきを発生し、その後の試験を中止した。【００６２】
以上の結果より、本発明例の箔は、波付け加工性および高温での耐形状変化性に優れていることがわかった。
【実施例２】
【００６３】
圧延終了後の硬さと、波付け加工性および耐形状変化性への影響を調査するため、表１に示したうちの一部の鋼（鋼Ｎｏ．１、５、１０）を用いて、最終圧下率を変化させて箔を作製した。中間焼鈍時の板厚と仕上げ箔厚を除く作製条件および、波付け加工性と耐形状変化性の評価方法は実施例１と同一とした。冷間圧延条件、波付け加工性および耐形状変化性の評価結果を表３に示す。【００６４】
【表３】
0005874873.tif 000004
【００６５】
試験片ＡＡ〜ＡＬまでは、成分および圧延終了後の硬さが本発明範囲内であるため、耐形状変化性に優れていた。【００６６】
一方、比較例の試験片ＡＭおよびＡＮは、成分は本発明範囲内であるものの圧延終了後のビッカース硬さが本発明範囲を下回るため、耐形状変化性に劣っていた。【００６７】
実施例１および実施例２の結果より、本発明範囲内の箔は、波付け加工性および耐形状変化性に優れていることがわかった。また、実施例１および実施例２より、本発明範囲内の箔は、Ｃｕ、Ｎｂ、ＭｏおよびＷなどの固溶強化元素の含有量を抑制することができ、成分コストを抑制することができると共に、Ａｌの含有量を抑制し、製造性に優れていることも分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、排ガス温度の最高到達温度が約８００℃以下の比較的低温で用いられる排ガス浄化装置用触媒担体に好適なステンレス箔を、通常のステンレス鋼生産設備を用いて製造することが可能となり産業上非常に有効である。
【要約】
波付け加工性、高温での耐形状変化性および製造性に優れたフェライト系ステンレス箔およびその製造方法を提供する。
質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、Ｔｉ：０．１４〜０．２５％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．０２〜０．１０％、Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成り、ビッカース硬さが２００超３５０未満であるフェライト系ステンレス箔。