(57)【要約】【課題】白色で美観に優れたステンレス鋼材の提供。【解決手段】ステンレス鋼材には、ブラスト処理が施された結果、算術平均粗さＲａが３．０μｍ以下である表面が形成されている。この表面の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線に、横軸が波長であり縦軸が強度となるように再変換が施されて得られる再変換曲線に基づいて得られた累積強度含有率曲線ＡＣにおいて、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ１と波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、４０％以上である。このステンレス鋼材の表面のビッカース硬度は、ブラスト処理前のビッカース硬度の１１０％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト処理が施された結果、算術平均粗さＲａが３．０μｍ以下である表面が形成されており、
上記表面の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線に、横軸が波長であり縦軸が強度となるように再変換が施されて得られる再変換曲線に基づいて得られた累積強度含有率曲線において、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ１と波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が、４０％以上であるステンレス鋼材。
【請求項２】
上記表面のビッカース硬度が、上記ブラスト処理前のビッカース硬度の１１０％以下である請求項１に記載のステンレス鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その材質がステンレス鋼である部材に関する。詳細には、本発明は、ステンレス鋼材の表面性状の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼からなる管の製造方法として、圧延が広く知られている。圧延では、素材に塑性加工が施され、管材が形成される。この管材が曲がりを有する場合は、この管材に矯正が施される。典型的には、矯正ロールによる矯正がなされる。
【０００３】
圧延後又は矯正後の管材に、油等の汚れが付着している場合がある。この汚れの除去の目的及び不働態層生成の目的で、材管に酸洗が施される。酸洗後の管材は、白色を呈する。この白色は、管材の美観を高める。
【０００４】
酸洗後の管材に、汚れが残存していることがある。酸洗以降の工程で、取り扱いに起因する汚れが、管材に付着することもある。さらに、この管材が、矯正に起因する色ムラを有することがある。管材にショットブラスト処理が施されることで、管材からこの汚れが除去され、かつ色ムラが消滅する。こうして、鋼管が得られる。鋼材へのショットブラスト処理の例が、特開２０１４−９３７８公報及び特開２０１５−２１４７５３公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９３７８公報
【特許文献２】特開２０１５−２１４７５３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ショットブラスト処理により、鋼管の表面の色は、灰色又は銀色へと変化する。この色の変化の後の鋼管は、美観に劣る。換言すれば、ショットブラスト処理は、鋼管の商品価値を損なう。
【０００７】
同様の問題は、鋼管以外の、鋼板、棒鋼、鋼線等の、種々のステンレス鋼材においても見られる。
【０００８】
本発明の目的は、汚れ及び色ムラが抑制され、かつ白色で美観に優れたステンレス鋼材の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るステンレス鋼材では、ブラスト処理が施された結果、算術平均粗さＲａが３．０μｍ以下である表面が形成されている。この表面の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線に、横軸が波長であり縦軸が強度となるように再変換が施されて得られる再変換曲線に基づいて得られた累積強度含有率曲線において、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ１と波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、４０％以上である。
【００１０】
好ましくは、この表面のビッカース硬度は、ブラスト処理前のビッカース硬度の１１０％以下である。
【００１１】
他の観点によれば、本発明に係るステンレス鋼材の製造方法は、
その材質がステンレス鋼である素材に塑性加工を施して母材を得る工程、
この母材に酸洗を施す工程、
及び
この母材に投射粒子を衝突させるブラスト処理を施し、ステンレス鋼材を得る工程
を含む。このブラスト処理によって得られたステンレス鋼材の表面の、算術平均粗さＲａは、３．０μｍ以下である。この表面の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線に、横軸が波長であり縦軸が強度となるように再変換が施されて得られる再変換曲線に基づいて得られた累積強度含有率曲において、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ１と波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、４０％以上である。
【００１２】
好ましくは、投射粒子の材質は、セラミックである。好ましくは、投射粒子の形状は球であり、この投射粒子の平均粒子直径は１２０μｍ以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るステンレス鋼材は、美観に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼材の表面粗さ曲線の一部が示されたチャートである。
【図２】図２は、ステンレス鋼材の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線が示されたグラフである。
【図３】図３は、図２の変換曲線にさらに変換が施されて得られた再変換曲線が示されたグラフである。
【図４】図４は、比較例１に係るステンレス鋼材の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線が示されたグラフである。
【図５】図５は、図４の変換曲線にさらに変換が施されて得られた再変換曲線が示されたグラフである。
【図６】図６は、比較例２に係るステンレス鋼材の粗さ曲線にフーリエ変換が施されて得られた変換曲線が示されたグラフである。
【図７】図７は、図６の変換曲線にさらに変換が施されて得られた再変換曲線が示されたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１６】
本発明に係るステンレス鋼材は、Ｃｒを含有している。Ｃｒの好ましい含有率は、１０質量％以上である。この鋼材の典型的な材質は、オーステナイト系ステンレス鋼である。オーステナイト系ステンレス鋼の具体例として、ＳＵＳ３０４が挙げられる。ＳＵＳ３０４は、８．０質量％以上１０．５質量％以下のＮｉと、１８．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒとを含有している。
【００１７】
このステンレス鋼材の製造では、素材に塑性加工が施される。この塑性加工により、母材が得られる。ステンレス鋼材が鋼管である場合の塑性加工の一例として、コールドピルガーミルが挙げられる。
【００１８】
母材が管状又は棒状であってこの母材に曲がりがあるときは、この母材に矯正が施される。典型的には、矯正ロールによる矯正がなされる。
【００１９】
この母材が、酸洗に供される。酸洗では、硫酸、硝酸、塩酸等の酸の水溶液に、母材が浸される。母材の表面に油等の汚れが付着している場合、酸洗によりこの汚れが除去される。酸洗後の母材は、白色を呈する。
【００２０】
この母材にブラスト処理が施されて、ステンレス鋼材が得られる。このブラスト処理により、酸洗後の母材に残存する汚れが除去される。さらに、このブラスト処理により、矯正に起因する色ムラが消滅する。
【００２１】
従来のブラスト処理は、母材の色目の大幅な変化を伴っている。具体的には、白色である母材にブラスト処理が施されることで、灰色又は銀色のステンレス鋼材が得られる。この色目の大幅な変化は、ステンレス鋼材の商品価値を低下させる。本発明者は、ブラスト処理の条件に検討を加え、色目の大幅な変化が抑制できることを見いだした。この条件でのブラスト処理により、白色を呈するステンレス鋼材が得られる。
【００２２】
ステンレス鋼材が白色を呈する条件の１つは、このステンレス鋼材の表面の算術平均粗さＲａが、３．０μｍ以下であることである。算術平均粗さＲａが小さいステンレス鋼材は、美観に優れる。この観点から、算術平均粗さＲａは１．５ｍｍ以下がより好ましく、１．２ｍｍ以下が特に好ましい。算術平均粗さＲａは、通常は０．５ｍｍ以上である。
【００２３】
算術平均粗さＲａは、「ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１」の規定に準拠して測定される。測定には、東京精密社の表面粗さ計（商品名：「サーフコム１４００」）が用いられる。測定条件は、以下の通りである。
測定長さ：５．０ｍｍ
カットオフ波長：０．８ｍｍ
測定レンジ：±１２８．０μｍ
測定速度：０．３ｍｍ／ｓ
【００２４】
図１は、このステンレス鋼材の粗さ曲線の一部が示されたチャートである。図１には、この粗さ曲線の２つのピークＰが示されている。粗さ曲線は、図１に示されたもの以外に、多数のピークＰを有する。これらのピークＰの数及び高さは、算術平均粗さＲａの測定値に影響を与える。
【００２５】
図１に示されるように、この粗さ曲線は、ピークＰ以外に、多数の微小な凹凸を有している。この凹凸は、微小であるが故に、算術平均粗さＲａの測定値には、ほとんど影響を与えない。本発明者は、この微小な凹凸がステンレス鋼材の色目に影響を与えることを見いだした。
【００２６】
図２は、このステンレス鋼材の粗さ曲線にフーリエ変換が施された結果が示されたグラフである。このグラフにおいて横軸は、粗さ測定範囲内でのピークＰの繰り返し回数を表しており、周波数（Ｈｚ）と同等である。このグラフにおいて縦軸は、強度（Ａ．Ｕ）及び含有率（％）である。フーリエ変換により、変換曲線が得られる。この変換曲線には、微小な凹凸が影響を与える。
【００２７】
図３は、図２の変換曲線にさらに変換が施されて得られた再変換曲線が示されたグラフである。再変換は、横軸が波長（ｍｍ）であり縦軸が強度（Ａ．Ｕ）となるように、なされる。このグラフには、再変換曲線に基づいて得られた累積強度含有率曲線ＡＣも示されている。この累積強度含有率曲線ＡＣでは、それぞれの波長において、当該波長以下の波長を有するピークの強度の和の、ピークの総和に対する比率が表されている。波長が最大値であるときの比率は、１００％である。再変換の横軸である波長（ｍｍ）は、粗さ曲線の測定範囲及び周波数に基づいて求められる。
【００２８】
図３において、符号Ｌ１で示されているのは波長が０．０４５ｍｍであることを表す直線であり、符号Ｌ２で示されているのは波長が０．０１０ｍｍであることを表す直線である。直線Ｌ１と累積強度含有率曲線ＡＣとの交点における座標は、（０．０４５，Ｐ１）で表される。直線Ｌ２と累積強度含有率曲線ＡＣとの交点における座標は、（０．０１０，Ｐ２）で表される。Ｐ１は、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率である。Ｐ２は、波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率である。
【００２９】
本発明者は、波長が０．０１０ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下の範囲におけるピークの強度の和が、ステンレス鋼材の色目に強く影響を与えることを見いだした。本発明者は、この和が４０％以上であるステンレス鋼材の色目が、白色であることを見いだした。換言すれば、波長が０．０４５ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ１と波長が０．０１０ｍｍであるときの累積強度含有率Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、４０％以上が好ましい。差（Ｐ１−Ｐ２）は４３％以上がより好ましく、４５％以上が特に好ましい。
【００３０】
差（Ｐ１−Ｐ２）が４０％以上であるステンレス鋼材が白色を呈する理由は詳細には不明であるが、ステンレス鋼材の表面における光の乱反射が色目に寄与していると推測される。
【００３１】
波長が０．０１０ｍｍ未満であるピークには、ノイズが多く含まれる。波長が０．０４５ｍｍを越えるピークは、ステンレス鋼材の白色に寄与しない。これらの観点から、本発明者は、差（Ｐ１−Ｐ２）の値に着目した。
【００３２】
前述の通り、このステンレス鋼材は、
（１）その材質がステンレス鋼である素材に塑性加工を施して母材を得る工程、
（２）この母材に酸洗を施す工程、
及び
（３）この母材に投射粒子を衝突させるブラスト処理を施す工程
を経て得られる。本発明者は、ブラスト処理の条件の工夫により、好ましい差（Ｐ１−Ｐ２）が得られることを見いだした。
【００３３】
投射粒子の好ましい材質は、セラミックである。この投射粒子によるブラスト処理では、波長が０．０１０ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下であるピークが消滅しにくい。さらに、この投射粒子によるブラスト処理では、ステンレス鋼材に錆が発生しにくい。セラミックの具体例として、ジルコニア及びアルミナが例示される。特に好ましいセラミックは、ジルコニアである。
【００３４】
投射粒子の好ましい形状は、球である。この投射粒子によるブラストでは、波長が０．０１０ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下であるピークが消滅しにくい。
【００３５】
この投射粒子の平均粒子直径は、１２０μｍ以下が好ましい。この投射粒子によるブラストでは、波長が０．０１０ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下であるピークが消滅しにくい。この観点から、平均粒子直径は１００μｍ以下がより好ましく、８０μｍ以下が特に好ましい。ブラスト処理の効率の観点から、平均粒子直径は６０μｍ以上が好ましい。
【００３６】
投射粒子の粒径は、「ＪＩＳ  Ｚ  ８８１５：１９９４」の規定に準拠して測定される。投射粒子が通過する最小のふるいの目開きが、この投射粒子の直径である。全ての投射粒子の、個数基準の算術平均が、平均粒子直径である。
【００３７】
一般に、ブラスト処理では、母材の表面への投射粒子の衝突により、加工硬化が生じる。差（Ｐ１−Ｐ２）が４０％以上となるブラスト処理では、加工硬化が抑制される。ステンレス鋼材の表面のビッカース硬度は、ブラスト処理前の母材のビッカース硬度の１１０％以下が好ましく、１０５％以下がより好ましく、１０３％以下が特に好ましい。ビッカース硬度は、「ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９」の規定に準拠して測定される。測定条件は、以下の通りである。
荷重：１００ｇｆ
深さ方向の測定範囲：表面から１．０ｍｍ
測定ピッチ：０．１ｍｍ
【実施例】
【００３８】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３９】
［実施例１］
材質がＳＵＳ３０４である母材を準備した。この母材を、濃度が１０％である硫酸水溶液に、１１０分間浸漬した。この浸漬により、母材の表面が白色に変化した。この母材に、ブラスト処理を施して、テストピース（ステンレス鋼材）を得た。ブラスト処理の条件は、以下の通りであった。
投射粒子の材質：ジルコニア
投射粒子の形状：球形
投射粒子の平均粒子直径：８０μｍ
投射時間：０．０８分
【００４０】
［実施例２］
投射粒子の噴射時間を変更した他は実施例１と同様にして、実施例２のテストピースを得た。
【００４１】
［比較例１］
ブラスト処理を行わなかった他は実施例１と同様にして、比較例１のテストピースを得た。
【００４２】
［比較例２］
下記の投射粒子を使用した他は実施例１と同様にして、比較例２のテストピースを得た。
投射粒子の材質：アルミナ
投射粒子の断面形状：多角形
投射粒子の平均粒子直径：１５０μｍ
投射時間：０．０８分
【００４３】
［評価］
各テストピースの表面粗さを測定し、算術平均粗さＲａ及び比率（Ｐ１−Ｐ２）を算出した。完成品の色目及び表面状体を、目視で観察した。さらに、完成品の表面硬度を測定した。これらの結果が、下記の表１に示されている。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１の評価結果から、本発明の優位性は明かである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明されたブラスト処理は、鋼管、鋼板、棒鋼、鋼線等の、種々のステンレス鋼材に適用されうる。
【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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