(57)【要約】【課題】表面の美観を損ねることなく、また、表面が空気中の有機物に汚染された場合であっても優れた親水性を保持することができるステンレス鋼板を提供する。【解決手段】鋼板表面にキノコ型の突起物を形成し、この突起物の鋼板表面における個数および形状を適正に制御する。【選択図】図１
2019026908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にキノコ型の突起物を有するステンレス鋼板であって、
上記ステンレス鋼板は、Cr：16.0〜32.0％およびTi：0.05〜0.45％を含有する成分組成になり、
また、上記突起物は、CrおよびTiを含有する析出物からなる傘部と、該傘部を上記ステンレス鋼板の地鉄から突出して支える柄部とを有し、
上記突起物の個数が１μｍ２当たり１個以上であり、
上記傘部の直径の平均値ｄ１が２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、かつ、
上記ｄ１に対する上記柄部の直径の平均値ｄ２の比ｄ２／ｄ１が、次式（１）の関係を満足する、ステンレス鋼板。
０．２０＜ｄ２／ｄ１＜０．７０    ・・・（１）
【請求項２】
前記成分組成が、さらに質量％で、
Ｃ：0.003〜0.030％、
Si：0.01〜1.00％、
Mn：0.01〜1.00％、
Ｐ：0.050％以下、
Ｓ：0.030％以下、
Ni：0.01〜1.00％、
Al：0.001〜0.200％および
Ｎ：0.030％以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、請求項１に記載のステンレス鋼板。
【請求項３】
前記成分組成が、さらに質量％で、
Mo：0.01〜2.50％、
Cu：0.01〜0.80％、
Co：0.01〜0.50％および
Ｗ：0.01〜3.00％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項２に記載のステンレス鋼板。
【請求項４】
前記成分組成が、さらに質量％で、
Nb：0.01〜0.60％、
Zr：0.01〜0.30％、
Ｖ：0.01〜0.30％、
Ca：0.0003〜0.0030％、
Mg：0.0005〜0.0050％、
Ｂ：0.0003〜0.0050％、
REM（希土類金属）：0.001〜0.100％、
Sn：0.001〜0.500％および
Sb：0.001〜0.500％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項２または３のいずれかに記載のステンレス鋼板。
【請求項５】
厨房機器用または建材用である、請求項１〜４のいずれかに記載のステンレス鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステンレス鋼板に関し、特には、水分と接触する環境で使用される厨房機器や建材、屋内水廻り製品、車両材などに用いられるステンレス鋼板に関するものである。
なお、厨房機器としては、冷蔵庫、冷凍庫、レンジ、オーブン、洗浄機、消毒器、シンク、調理台、および、食器棚などが、建材としては壁材や屋根材などが、屋内水廻り製品としては浴槽や洗濯機などが、車両材としては外装材などがそれぞれ挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼板は、美麗な外観と優れた耐食性とから、厨房機器や建材、浴槽、家電製品などの各種製品に幅広く利用されている。
また、最近では、耐食性のみならず、衛生面や環境面を配慮して、雑菌によるヌメリ汚れやかび等を抑制し、汚れのつきにくい製品が要望されている。
【０００３】
このような要望に対し、表面を親水化することによって、汚れ等がつきにくく、また汚れ等が付着しても洗浄・除去しやすいステンレス鋼板の開発が進められている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、
「１０〜１７質量％のＣｒを含有し、Ｃ含有量が０．１５質量％以下、Ｓｉ含有量が１．０〜６．０質量％の範囲であるステンレス鋼であって、表面に５μｍ以下の間隔で０．５μｍ深さ以上の凹凸を有することを特徴とする親水性に優れた高強度複相組織ステンレス鋼帯および鋼板。」
が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献２には、
「Ｃ：１．０質量％以下，Ｓｉ：０．２０〜５．０質量％，Ｍｎ：２．０質量％以下，Ｎｉ：１５．０質量％以下，Ｃｒ：１０．０〜３０．０質量％，Ａｌ：０．０１質量％以下，Ｎｂ＋Ｔｉ：０．１０質量％未満（０を含む）を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、仕上光輝焼鈍により表面に形成された皮膜が、当該皮膜を構成するＳｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ及びＭｎの元素の総和に対してＳｉ：４０原子％以上，Ａｌ：１０原子％以下であることを特徴とする親水性ステンレス鋼板。」
が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平11-279706号公報
【特許文献２】特開2007-119856号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、マルテンサイト相およびオーステナイト相の複層組織としたうえで、酸洗によりオーステナイト相を優先的に腐食させて微細な凹凸を形成することで親水性を得ようとする技術であるため、フェライト単相やオーステナイト単相のステンレス鋼板には適用ができない。
また、表面に微細な凹凸を形成するため、光輝焼鈍仕上げ後等の美観を損なうおそれがある。
【０００８】
加えて、特許文献２に開示される技術では、空気中の有機物等によって表面が汚染された場合、親水化の効果が失われやすい。
【０００９】
本発明は上記の現状に鑑み開発されたものであって、表面の美観を損ねることなく、また、表面が空気中の有機物に汚染された場合であっても優れた親水性を維持することができるステンレス鋼板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】
【００１０】
さて、発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。
まず、発明者らは、光輝焼鈍によって表面に形成される酸化皮膜の組成を調整することにより、親水性に及ぼす表面汚染の影響を低減することを試みた。
しかし、上記の酸化皮膜の組成を調整するだけでは、親水性に及ぼす表面汚染の影響を一定以上に低減することはできなかった。
【００１１】
次に、発明者らは、鋼板表面に凹凸を付与して親水性を向上させることを試みた。
この場合、表面酸化皮膜の組成を調整する場合に比べ、親水性に及ぼす表面汚染の影響を低減することが可能にはなるものの、酸洗により鋼板表面を粗面化して凹凸を形成すると、やはりステンレス鋼板の表面光沢等の美観を損ねてしまうことがわかった。
【００１２】
そこで、発明者らが、上記の知見を基にさらに検討を進めたところ、
・成分組成、特にCrおよびTi量を適正に制御するとともに、
・焼鈍時に鋼板表面にCrおよびTiを含有する析出物を析出させ、その上で、鋼板表面に適正な条件でエッチング処理を施すことにより、図１に示すような形状の突起物を形成し、
（CrおよびTiを含有する析出物はエッチング処理で溶解されずに残る一方、その析出物の直下のステンレス鋼の地鉄部分は、析出物に阻害されて上部からは溶解されず、周囲から徐々にエッチングされる。その結果、鋼板表面に、図１に示すような、ステンレス鋼板の地鉄からなる軸状部分に析出物が載置（支持）され、かつ、この析出物の少なくとも一部が上記軸状部分の先端よりも径方向に張り出した形状になる突起物が形成される。なお、以下、このような形状の突起物を、キノコ型の突起物と称する。また、当該キノコ型の突起物において、析出物を傘部と、地鉄からなる軸状部分を柄部と称する。）
・この突起物の鋼板表面における個数および形状を適正に制御する、
ことによって、表面の美観を損ねることなく、また、親水性に及ぼす表面汚染の影響を低減しながら優れた親水性を得ることができるとの知見を得た。
【００１３】
この理由について、発明者らは、次のように考えている。
すなわち、鋼板表面に上記の形状となる突起物を微細かつ密に形成することにより、鋼板表面に該突起物による特異な幾何学構造が生じ、その結果、表面の美観を損ねることなく、また、親水性に及ぼす表面汚染の影響を低減しながら親水性を向上させることができると、発明者らは考えている。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
【００１４】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．表面にキノコ型の突起物を有するステンレス鋼板であって、
上記ステンレス鋼板は、Cr：16.0〜32.0％およびTi：0.05〜0.45％を含有する成分組成になり、
また、上記突起物は、CrおよびTiを含有する析出物からなる傘部と、該傘部を上記ステンレス鋼板の地鉄から突出して支える柄部とを有し、
上記突起物の個数が１μｍ２当たり１個以上であり、
上記傘部の直径の平均値ｄ１が２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、かつ、
上記ｄ１に対する上記柄部の直径の平均値ｄ２の比ｄ２／ｄ１が、次式（１）の関係を満足する、ステンレス鋼板。
０．２０＜ｄ２／ｄ１＜０．７０    ・・・（１）
【００１５】
２．前記成分組成が、さらに質量％で、
Ｃ：0.003〜0.030％、
Si：0.01〜1.00％、
Mn：0.01〜1.00％、
Ｐ：0.050％以下、
Ｓ：0.030％以下、
Ni：0.01〜1.00％、
Al：0.001〜0.200％および
Ｎ：0.030％以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、前記１に記載のステンレス鋼板。
【００１６】
３．前記成分組成が、さらに質量％で、
Mo：0.01〜2.50％、
Cu：0.01〜0.80％、
Co：0.01〜0.50％および
Ｗ：0.01〜3.00％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記２に記載のステンレス鋼板。
【００１７】
４．前記成分組成が、さらに質量％で、
Nb：0.01〜0.60％、
Zr：0.01〜0.30％、
Ｖ：0.01〜0.30％、
Ca：0.0003〜0.0030％、
Mg：0.0005〜0.0050％、
Ｂ：0.0003〜0.0050％、
REM（希土類金属）：0.001〜0.100％、
Sn：0.001〜0.500％および
Sb：0.001〜0.500％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記２または３のいずれかに記載のステンレス鋼板。
【００１８】
５．厨房機器用または建材用である、前記１〜４のいずれかに記載のステンレス鋼板。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表面の美観を損ねることなく、また、表面が空気中の有機物に汚染された場合であっても優れた親水性を保持することができるステンレス鋼板を得ることができ、かようなステンレス鋼板を水分と接触する環境で使用される厨房機器や建材などに適用することで、耐食性のみならず、衛生面や環境面にも配慮した汚れのつきにくい製品を得ることが可能となる。また、製品に汚れが付着した場合であっても、簡単な洗浄や拭き取りで汚れを除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るステンレス鋼板の表面に形成した突起物を、透過型電子顕微鏡（TEM）により観察して得たTEM像（明視野像）の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のステンレス鋼板を実施形態に基づきに説明する。
（１）成分組成
まず、本発明のステンレス鋼板において、成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
Cr：16.0〜32.0％
Crは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために重要な元素である。また、Crは、焼鈍時に、窒化物、炭化物、炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物を形成することにより、Tiとともに析出物として表面に析出して、最終製品板において突起物の傘部を構成する。ここで、Cr含有量が16.0％未満では、ステンレス鋼として必要な耐食性が得られない。また、後述するようにTi含有量を適正に制御したうえで、Cr含有量を16.0％以上とすることにより、焼鈍時に十分な量のCrおよびTiを含有する析出物が形成され、その結果、最終製品板において十分な数の突起物を得ることが可能となる。しかし、Cr含有量が32.0％を超えると、加工性が低下する。そのため、Cr含有量は16.0〜32.0％の範囲とする。好ましくは18.0％以上、より好ましくは20.0％以上である。また、好ましくは26.0％以下、より好ましくは24.0％以下である。
【００２２】
Ti：0.05〜0.45％
Tiは、焼鈍時に、窒化物、炭化物、炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物を形成することにより、Crとともに析出物として表面に析出して、最終製品板において突起物の傘部を構成する。ここで、Ti含有量を0.05％以上とすることにより、焼鈍時に十分な量のCrおよびTiを含有する析出物が形成され、その結果、最終製品板において十分な数の突起物を得ることが可能となる。しかし、Ti含有量が0.45％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ti含有量は、0.05〜0.45％の範囲とする。好ましくは0.10％以上、より好ましくは0.15％以上、さらに好ましくは0.20％以上である。また、好ましくは0.40％以下、より好ましくは0.35％以下、さらに好ましくは0.30％以下である。
【００２３】
上記したTiおよびCrの成分範囲を満足するステンレス鋼であれば、他の成分については特に限定されるものではないが、強度や加工性などの面から、例えば、Cr：16.0〜32.0％およびTi：0.05〜0.45％を含有するとともに、Ｃ：0.003〜0.030％、Si：0.01〜1.00％、Mn：0.01〜1.00％、Ｐ：0.050％以下、Ｓ：0.030％以下、Ni：0.01〜1.00％、Al：0.001〜0.200％およびＮ：0.030％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成とすることが好適である。
【００２４】
Ｃ：0.003〜0.030％
Ｃは、多くなると強度が向上する一方、少なくなると加工性と耐食性が向上する。ここで、Ｃは、十分な強度を得るために0.003％以上含有させることが好適である。しかし、Ｃ含有量が0.030％を超えると、加工性と耐食性が低下しやすくなる。そのため、Ｃ含有量は0.003〜0.030％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.005％以上である。また、より好ましくは0.020％以下、さらに好ましくは0.015％以下、よりさらに好ましくは0.010％以下である。
【００２５】
Si：0.01〜1.00％
Siは、脱酸剤として有用な元素である。その効果はSi含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Si含有量が1.00％を超えると、加工性が低下しやすくなる。そのため、Si含有量は0.01〜1.00％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.10％以上である。また、より好ましくは0.50％以下、さらに好ましくは0.20％以下である。
【００２６】
Mn：0.01〜1.00％
Mnは脱酸作用があり、その効果はMn含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Mn含有量が1.00％を超えると、加工性と耐食性が低下しやすくなる。そのため、Mn含有量は0.01〜1.00％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.10％以上である。また、より好ましくは0.25％以下、さらに好ましくは0.20％以下である。
【００２７】
Ｐ：0.050％以下
Ｐは、耐食性を低下させる元素である。また、結晶粒界に偏析することで熱間加工性を低下させる。そのため、Ｐ含有量は可能な限り低いほうが望ましく、0.050％以下とすることが好ましい。より好ましくは0.040％以下である。さらに好ましくは0.030％以下である。なお、Ｐ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｐはコストの増加を招くため、0.005％以上とすることが好ましい。
【００２８】
Ｓ：0.030％以下
Ｓは、MnSの析出を促進し、耐食性を低下させる。そのため、Ｓ含有量は低いほうが望ましく、0.030％以下とすることが好ましい。より好ましくは0.010％以下である。さらに好ましくは0.004％以下である。なお、Ｓ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｓはコストの増加を招くため、0.001％以上とすることが好ましい。
【００２９】
Ni：0.01〜1.00％
Niは、靭性およびすき間部の耐食性の向上に有効に寄与する元素である。その効果は、Ni含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Ni含有量が1.00％を超えると、応力腐食割れ感受性が高くなる傾向にある。さらに、Niは高価な元素であるので、コストの増大を招く。そのため、Ni含有量は0.01〜1.00％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.10％以上である。また、より好ましくは0.50％以下、さらに好ましくは0.30％以下である。
【００３０】
Al：0.001〜0.200％
Alは、脱酸に有用な元素である。その効果は、Al含有量が0.001％以上で得られる。しかし、Al含有量が0.200％を超えると、焼鈍時にAlが優先的に酸化または窒化して、Alを主体とする皮膜が鋼の表面に生成しやすくなり、そのため、CrとTiを含有した微細析出物の生成が抑制されるおそれがある。そのため、Al含有量は0.001〜0.200％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.010％以上、さらに好ましくは0.020％以上、よりさらに好ましくは0.030％以上である。また、より好ましくは0.150％以下、さらに好ましくは0.100％以下、よりさらに好ましくは0.050％以下である。
【００３１】
Ｎ：0.030％以下
Ｎ含有量が0.030％を超えると、耐食性と加工性が低下するおそれがある。従って、Ｎ含有量は0.030％以下とすることが好ましい。より好ましくは0.020％以下である。さらに好ましくは0.015％以下である。なお、Ｎ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｎはコストの増加を招くため、0.003％以上とすることが好ましい。
【００３２】
また、上記の成分組成に、以下に述べる元素を適宜含有させることもできる。
Mo：0.01〜2.50％
Moは、ステンレス鋼の不動態化皮膜を安定化させて耐食性を向上させる。この効果はMo含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Mo含有量が2.50％を超えると、加工性が低下する。そのため、Moを含有する場合は0.01〜2.50％の範囲とする。好ましくは0.50％以上、より好ましくは1.00％以上である。また、好ましくは2.00％以下である。
【００３３】
Cu：0.01〜0.80％
Cuは、耐食性を高める元素である。この効果は、Cu含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Cu含有量が0.80％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Cuを含有する場合は、0.01〜0.80％の範囲とする。好ましくは0.10％以上である。また、好ましくは0.60％以下、より好ましくは0.45％以下である。
【００３４】
Co：0.01〜0.50％
Coは、耐食性を高める元素である。この効果は、Co含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Co含有量が0.50％を超えると、加工性が低下する。そのため、Coを含有する場合は、0.01〜0.50％の範囲とする。好ましくは0.10％以上である。また、好ましくは0.30％以下である。
【００３５】
Ｗ：0.01〜3.00％
Ｗは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｗ含有量が0.01％以上で得られる。しかし、Ｗ含有量が3.00％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｗを含有する場合は、0.01〜3.00％の範囲とする。好ましくは0.10％以上である。また、好ましくは0.80％以下、より好ましくは0.60％以下である。
【００３６】
Nb：0.01〜0.60％
Nbは、ＣおよびＮと結合することにより、Cr炭窒化物の鋼中での過度の析出を防止して、耐食性の低下（鋭敏化）を抑制する元素である。これらの効果は、Nb含有量が0.01％以上で得られる。一方、Nb含有量が0.60％を超えると、加工性が低下する。そのため、Nbを含有する場合は、0.01〜0.60％の範囲とする。好ましくは0.40％以下、より好ましくは0.20％未満である。
【００３７】
Zr：0.01〜0.30％
Zrは、Nb同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、鋭敏化を抑制する元素である。この効果は、Zr含有量が0.01％以上で得られる。一方、Zr含有量が0.30％を超えると、加工性が低下する。そのため、Zrを含有する場合は、0.01〜0.30％の範囲とする。好ましくは0.20％以下、より好ましくは0.15％以下、さらに好ましくは0.10％以下である。
【００３８】
Ｖ：0.01〜0.30％
Ｖは、NbやZrと同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、耐食性の低下（鋭敏化）を抑制する元素である。この効果は、Ｖ含有量が0.01％以上で得られる。一方、Ｖ含有量が0.30％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、0.01〜0.30％の範囲とする。好ましくは0.20％以下、より好ましくは0.15％以下、さらに好ましくは0.10％以下である。
【００３９】
Ca：0.0003〜0.0030％
Caは、鋳造性を改善して製造性を向上させる。その効果は、Ca含有量が0.0003％以上で得られる。しかし、Ca含有量が0.0030％を超えると、Ｓと結合してCaSを生成し、耐食性を低下させる。そのため、Caを含有する場合は、0.0003〜0.0030％の範囲とする。好ましくは0.0005％以上である。また、好ましくは0.0020％以下である。
【００４０】
Mg：0.0005〜0.0050％
Mgは、脱酸剤として作用する。この効果はMg含有量が0.0005％以上で得られる。しかし、Mg含有量が0.0050％を超えると、鋼の靱性が低下して製造性が低下するおそれがある。そのため、Mgを含有する場合は、0.0005〜0.0050％の範囲とする。好ましくは0.0020％以下である。
【００４１】
Ｂ：0.0003〜0.0050％
Ｂは、二次加工脆性を改善する元素である。その効果は、Ｂ含有量が0.0003％以上で得られる。しかし、Ｂ含有量が0.0050％を超えると、Ｂを含有する析出物が生成して加工性が低下する。そのため、Ｂを含有する場合は、0.0003〜0.0050％の範囲とする。好ましくは0.0005％以上である。また、好ましくは0.0030％以下である。
【００４２】
REM（希土類金属）：0.001〜0.100％
REM（希土類金属：La、Ce、Ndなどの原子番号５７〜７１の元素）は、脱酸に有効な元素である。その効果は、REM含有量が0.001％以上で得られる。しかし、REM含有量が0.100％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、REMを含有する場合は、0.001〜0.100％の範囲とする。好ましくは0.010％以上である。また、好ましくは0.050％以下である。
【００４３】
Sn：0.001〜0.500％
Snは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Sn含有量が0.001％以上で得られる。しかし、Sn含有量が0.500％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Snを含有する場合は0.001〜0.500％の範囲とする。好ましくは0.010％以上である。また、好ましくは0.200％以下である。
【００４４】
Sb：0.001〜0.500％
Sbは、Snと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Sb含有量が0.001％以上で得られる。しかし、Sb含有量が0.500％を超えると、加工性が低下する。そのため、Sbを含有する場合は0.001〜0.500％の範囲とする。好ましくは0.010％以上である。また、好ましくは0.200％以下である。
【００４５】
なお、上記以外の成分はFeおよび不可避的不純物である。
以上述べたように、本発明のステンレス鋼板の好適な成分組成は、質量％で、Ｃ：0.003〜0.030％、Si：0.01〜1.00％、Mn：0.01〜1.00％、Ｐ：0.050％以下、Ｓ：0.030％以下、Cr：16.0〜32.0％、Ni：0.01〜1.00％、Ti：0.05〜0.45％、Al：0.001〜0.200％およびＮ：0.030％以下を含有し、必要に応じて、
Mo:0.01〜2.50％、Cu:0.01〜0.80％、Co：0.01〜0.50％およびＷ：0.01〜3.00％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、さらに必要に応じて
Nb：0.01〜0.60％、Zr：0.01〜0.30％、Ｖ：0.01〜0.30％、Ca：0.0003〜0.0030％、Mg：0.0005〜0.0050％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、REM（希土類金属）：0.001〜0.100％、Sn：0.001〜0.500％およびSb：0.001〜0.500％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成である。
【００４６】
（２）キノコ型の突起物
上述したように、表面の美観を損ねることなく、表面汚染の影響を低減しながら優れた親水性を得るには、ステンレス鋼板の表面に、キノコ型の突起物を形成し、この突起物の鋼板表面における個数および形状を適正に制御することが重要である。
【００４７】
なお、上記したキノコ型の突起物は、図１に示すように、CrおよびTiを含有する析出物からなる傘部と、該傘部を上記ステンレス鋼板の地鉄から突出して支える柄部とから構成されている。ここで、傘部を構成する析出物としては、CrおよびTiの窒化物、炭化物もしくは炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物などが挙げられ、CrおよびTi以外に、FeやAl、Si、Mnなどが含まれていてもよい。
ここで、傘部の含有成分は、鋼板表面の突起物について析出物（傘部）を剥離し、この剥離した析出物を、透過型電子顕微鏡（TEM）に付属のエネルギー分散型X線分析装置（EDX）で分析し、得られたEDXスペクトルから、求めることができる。
また、ここでいうキノコ型とは、傘部と傘部を支える柄部とがあり、かつ、傘部の少なくとも一部が、柄部の先端よりも径方向に張り出した形状を意味し、傘部および柄部の形状については特に限定されない。なお、傘部の形状としては、略球体や略楕円体、略半球体、略半楕円体などの形状が挙げられる。また、柄部の形状としては、略円錐台、略円柱台などの形状が挙げられる。
【００４８】
突起物の個数：１μｍ２当たり１個以上
上述したとおり、所望の親水性を得るには、鋼板表面に微細かつ密に突起物を存在させる必要がある。このため、鋼板表面における突起物の個数は、１μｍ２当たり１個以上とする。好ましくは１μｍ２当たり５個以上である。より好ましくは１μｍ２当たり１０個以上である。また、上限については特に限定されるものではないが、１μｍ２当たり１００個程度である。
【００４９】
なお、鋼板表面の突起物の個数は、以下のようにして求める。
すなわち、ステンレス鋼板の表面を、冷陰極電界放出型の電子銃をそなえた走査型電子顕微鏡（FE-SEM）により、加速電圧：３ｋＶ、倍率：３００００倍で１０視野観察し、その二次電子像の写真（SEM写真）で観察された突起物の個数を視野ごとにカウントして１μm２当たりの数を算出し、これらを平均することで、鋼板表面における１μｍ２当たりの突起物の個数を求める。
【００５０】
傘部の直径の平均値ｄ１：２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下
上述したとおり、所望の親水性を得るためには、鋼板表面において突起物を微細かつ密に分散させることが必要である。
ここで、ｄ１が２０ｎｍ未満になると、傘部（析出物）が過度に微細化して、鋼板表面にキノコ型の突起物を形成すること自体が困難となる。一方、ｄ１が３００ｎｍを超えると、鋼板表面に突起物を微細かつ密に分散させることができず、所望とする親水性が得られない。また、所望形状に加工する際、析出物が起点となって、割れや肌荒れ等が発生しやすくなる。このため、傘部の直径の平均値ｄ１は２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲とする。好ましくは３０ｎｍ以上、より好ましくは４０ｎｍ以上である。また、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【００５１】
傘部の直径の平均値ｄ１に対する柄部の直径の平均値ｄ２の比ｄ２／ｄ１：０．２０＜ｄ２／ｄ１＜０．７０
ｄ２／ｄ１が０．２０以下になると、柄部が傘部に対して相対的に小さくなるため、ハンドリング時や成形時などに、柄部から傘部が脱離し、その結果、所望とする親水性が得られなくなる。一方、ｄ２／ｄ１が０．７０以上になると、傘部と柄部の大きさが近くなるため、水との接触角が効果的に低減されず、所望とする親水性が得られない。
従って、ｄ２／ｄ１は、０．２０＜ｄ２／ｄ１＜０．７０とする。ｄ２／ｄ１は、好ましくは０．２５超である。また、ｄ２／ｄ１は、好ましくは０．６５未満である。
【００５２】
なお、ｄ１およびｄ２、ならびにｄ２／ｄ１は以下のようにして求める。
すなわち、FIB加工により鋼板の圧延方向に垂直な断面（Ｃ断面）が観察面となるように断面観察用薄膜試料を作製したのち、この試料を透過型電子顕微鏡（TEM）により任意に５視野観察し、図１のようなTEM像（明視野像）を得る。そして、当該TEM像において観察される各突起物について、傘部の径方向（圧延直角（板幅）方向）における最大長さおよび柄部の径方向（圧延直角（板幅）方向）における最小長さをそれぞれ傘部および柄部の直径として求め、これらを平均することで、傘部の直径の平均値ｄ１および柄部の直径の平均値ｄ２を求める。また、かくして求めたｄ２をｄ１で除することで、ｄ２／ｄ１を求める。
【００５３】
また、柄部における径方向（圧延直角（板幅）方向）の境界は、傘部を高さ方向に投影したときの投影領域で画定されるものとし、所望とする親水性を得る観点からは、柄部の高さの平均値ｈは１０〜１５０ｎｍとすることが好ましい。ここで、柄部の高さの平均値ｈは、上記と同様に、図１のようなTEM像において観察される各突起物の柄部の高さ（最大値）を測定し、これらを平均することで求める。
【００５４】
（３）製造方法
次に、上記のステンレス鋼板の好適製造方法を説明する。
例えば、上記のステンレス鋼板は、
上記の成分組成を有する素材ステンレス鋼板を準備し（準備工程）、
該素材ステンレス鋼板に焼鈍を施して、焼鈍板とし（焼鈍工程）、
該焼鈍板にエッチング処理を施す（エッチング処理工程）
ことにより、製造することができる。
以下、各工程について説明する。
【００５５】
・準備工程
準備工程は、素材ステンレス鋼板を準備する工程である。素材ステンレス鋼板としては、上記の成分組成を有するステンレス鋼板であれば特に限定されない。
例えば、上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、該熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施し、その後、該熱延板に冷間圧延を施して所望板厚の冷延板とし、さらに必要に応じて該冷延板に中間焼鈍を施すことにより、上記の成分組成を有する素材ステンレス鋼板を準備することができる。
なお、熱間圧延や冷間圧延、熱延板焼鈍、中間焼鈍などの条件は特に限定されず、常法に従えばよい。
【００５６】
・焼鈍工程
焼鈍工程は、上記準備工程で準備した素材とするステンレス鋼板に焼鈍を施し、焼鈍板とする工程であり、鋼板の表面近傍において所望の析出物を形成するためには、露点：−３０℃以下の無酸化性雰囲気とすることが好適である。
すなわち、露点が高くなると、FeやCrの酸化反応が生じやすくなる。特に露点が−３０℃を超えると、ステンレス鋼板の表面に厚い酸化皮膜が形成されやすく、CrおよびTiを含有する析出物の形成が阻害され、最終製品板において、キノコ型の突起物が得られなくなるおそれがある。従って、焼鈍における露点は−３０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは−３５℃以下、さらに好ましくは−４０℃以下である。
また、CrおよびTiを含有する析出物の形成するにあたっては、焼鈍雰囲気を、例えば、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスおよびアンモニアガス、ならびにこれらの混合ガスなどを用いることにより、無酸化性雰囲気とすることが好ましい。
特に、窒素ガスと水素ガスの混合ガスを用いるのが好適であり、なかでもアンモニア分解ガス（水素ガス７５vol％＋窒素ガス２５vol％）が好適である。
【００５７】
また、焼鈍温度を高くすると、CrおよびTiを含有する析出物の数を増加させることができる。しかし、焼鈍温度が過度に高くなると、析出物が粗大化して、所望形状の突起物が得られなくなるおそれがある。従って、焼鈍温度は８００〜１１００℃とすることが好ましい。より好ましくは８５０℃以上である。また、より好ましくは１０５０℃以下である。
なお、上記以外の焼鈍条件については、常法に従えばよい。
【００５８】
・エッチング処理工程
ついで、上記のようにして得た焼鈍板にエッチング処理を施す。このエッチング処理では、エッチング量を適切に制御することにより、ステンレス鋼板の地鉄部分を溶解させ、所望形状の突起物を形成する。
すなわち、エッチング処理で溶解されずに残る析出物部分が、突起物の傘部となる一方、その析出物の直下のステンレス鋼の地鉄部分は、析出物に阻害されて上部からは溶解されず、周囲から徐々にエッチングされて、傘部をステンレス鋼板の地鉄から突出して支える柄部となり、その結果、キノコ型の突起物が形成される。
【００５９】
また、エッチング処理としては、硫酸水溶液中での電解処理（以下、単に電解処理ともいう）やフッ酸水溶液中での浸漬処理（以下、単に浸漬処理ともいう）などが挙げられる。
ただし、所望形状の突起物を形成するには、エッチング処理時の地鉄（母材）の溶解量（以下、エッチング量ともいう）を適切に制御することが必要となるが、例えば、電解処理の場合、電流密度と電解時間を調整してエッチング量を制御することが考えられる。また、浸漬処理の場合、浸漬時間やフッ酸の濃度を制御してエッチング量を制御することが考えられる。
【００６０】
なお、一般的に、電解処理の場合、電流密度は高いほど、電解時間は長いほど、エッチング量は大きくなる。また、浸漬処理の場合、浸漬時間は長いほど、フッ酸の濃度は高いほど、また溶液温度は高いほど、エッチング量は大きくなる。
ただし、エッチング量は、母材となるステンレス鋼板中に含まれるCr量などによっても変化する。よって、所望形状の突起物を形成するには、成分組成ごとに、あらかじめ電解処理における電流密度および電解時間とエッチング量との関係、または、浸漬処理における浸漬時間、フッ酸の濃度および溶液温度とエッチング量との関係を求め、この関係に基づき、処理条件を都度調整して、エッチング量を制御することが好ましい。
【実施例】
【００６１】
表１に記載の成分組成（残部はFeおよび不可避的不純物）を有する板厚０．２０ｍｍの各種ステンレス鋼の冷延板を準備し、準備した冷延板に表２に示す条件で焼鈍を施した。なお、表２中の焼鈍温度は、鋼板表面で測定した温度である。また、焼鈍時間は焼鈍温度−１０℃〜焼鈍温度の温度域における滞留時間である。
その後、３０ｇ／Ｌ硫酸水溶液中において、温度：４０℃の条件で、表２に示す条件でエッチング処理を実施し、ステンレス鋼板を得た。ただし、試料No.16はエッチング処理を行わなかった。
かくして得られたステンレス鋼板を用いて、以下の要領で親水性の評価を行った。
【００６２】
・親水性の評価
親水性は、ステンレス鋼板表面と水（イオン交換水と）の水接触角を、以下の２つの条件で測定することにより評価した。
（条件１）
装置：全自動接触角計（CA-W、協和界面科学製）
液体：イオン交換水
測定方法：液適法
水滴下量：１μL
静止時間：１sec
温度：２５℃
湿度：２６％
なお、各鋼板につき１０点測定し、平均値を水接触角とし、以下の基準で親水性を評価した。また、測定はエッチング処理直後に実施した。評価結果を表２に併記する。
○（合格）：６０度未満
×（不合格）：６０度以上
【００６３】
（条件２）
鋼板表面が有機物に汚染された場合の親水性を評価するため、エッチング処理した後、ステンレス鋼板をそれぞれ１週間大気中で暴露した。大気曝露後、条件１と同じ条件で水接触角を測定し、以下の基準で、有機物に汚染された場合の親水性を評価した。評価結果を表２に併記する。
○（合格）：６０度未満
×（不合格）：６０度以上
なお、表２中の親水性評価結果の判定の欄は、条件１および２とも合格となる場合を「○」、条件１および２の少なくとも一方で不合格となる場合を「×」と記載している。
【００６４】
また、突起物の傘部の成分、突起物の鋼板表面における個数、ならびに、突起物の傘部の直径の平均値ｄ１、柄部の直径の平均値ｄ２、ｄ２／ｄ１および柄部の高さの平均値ｈを、前述した手法により測定した。結果を表２に併記する。
【００６５】
【表１】
2019026908.tif 000003
【００６６】
【表２】
2019026908.tif 000004
【００６７】
表２により、発明例ではいずれも、エッチング処理直後および１週間の大気暴露後の両方で優れた親水性が得られていることがわかる。また、発明例ではいずれも、十分な表面光沢が得られており、表面の美観にも優れていた。
一方、比較例では、所望とする親水性が得られなかった。
【図１】
2019026908.tif 000005