(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％において、Ｃ：０．１％以下，Ｓｉ：１．５％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｎｉ：７〜１１％，Ｃｒ：１５〜２１％，Ｎ：０．１５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以上であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物である組成を有し、公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）が０．２５以上であるテーパー形状付きパイプ製造用オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｃｕ及びＭｏの少なくとも１種以上をさらに含有し、質量％において、Ｃｕ：３．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼からなるパイプを用意する工程と、
前記パイプの先端を、縮径加工金型を用いて、無回転でつぼめ成形する工程と、
パイプを回転させながらダイスを動作し加工する工程と、
を含み、
外径０．３〜０．８ｍｍの芯引き管をつぼめ成形して先端の外径を０．２ｍｍ以下としたとき、縮径加工部（つぼめている部分）の平均肉厚から芯引き管部（つぼめていない部分）の平均肉厚を差し引いたΔ肉厚が１５μｍ以下である、テーパー形状付きパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパー形状付きパイプ、とりわけシームレス極細パイプ、を製造するのに適したオーステナイト系ステンレス鋼及び該ステンレス鋼を用いたパイプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、痛くない注射針として、根本より先端の細いテーパー形状付きの極細パイプが知られている。このようなテーパー付きパイプは、一般に、母材である板材を金属プレス加工でテーパー形状付きパイプ状にカーリング加工し、継ぎ目をレーザー溶接加工後、歪みを取り、プレスレイアウトから切り離すことにより製造されている。継ぎ目に溶接加工を施さないと、針が曲がった時、隙間が発生し薬液が漏れるといった問題が発生するため、継ぎ目の溶接加工は必要不可欠な作業工程であるが、その溶接加工は細管部を対象とするために高精度を要し、また、専用の生産設備が必要となるため、設備費の増加により製品単価が上がってしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、シームレスパイプを素材として用い、これをつぼめ成形することにより、継ぎ目のないテーパー形状付きパイプを製造することが試みられている（特許文献１）。
しかし、パイプをつぼめ成形してテーパー形状にした場合、先端にいくほど増肉して内径が極端に小さくなり、注射針として使用する際の薬液の流動抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００４】
また、上記の問題に対しては、パイプの内側に芯材を入れた状態でつぼめ成形を行うことが検討されている（特許文献２）。
このような方法によれば必要な内径は確保できるが、芯材の挿入、引抜といった特別な工程が別途必要となり、製造工程数が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０７１２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、パイプをつぼめ成形してテーパー形状を付与する場合において、特別な方法によらずに十分な内径を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するためにつぼめ成形時の材料組織を分析した結果、パイプを構成する材料として、高歪み領域で適度に加工硬化するオーステナイト系ステンレス鋼を用いると、つぼめ成形する際、歪が軸方向に分散し、先端部の増肉が抑えられることを見出した。
そして、具体的には、公称歪み３０〜４０％の高歪み領域における加工硬化指数が０．２５以上であると、つぼめ成形しても先端部での増肉が起こりにくいことを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
本発明のテーパー形状付きパイプ製造用オーステナイト系ステンレス鋼は、質量％において、Ｃ：０．１％以下，Ｓｉ：１．５％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｎｉ：７〜１１％，Ｃｒ：１５〜２１％，Ｎ：０．１５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以上であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物である組成を有し、公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）が０．２５以上である。
また、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃｕ及びＭｏの少なくとも１種以上をさらに含有し、質量％において、Ｃｕ：３．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下であると好ましい。
本発明のテーパー形状付きパイプの製造方法は、オーステナイト系ステンレス鋼からなるパイプを用意する工程と、前記パイプの先端を、縮径加工金型を用いて、無回転でつぼめ成形する工程と、パイプを回転させながらダイスを動作し加工する工程と、を含み、外径０．３〜０．８ｍｍの芯引き管をつぼめ成形して先端の外径を０．２ｍｍ以下としたとき、縮径加工部（つぼめている部分）の平均肉厚から芯引き管部（つぼめていない部分）の平均肉厚を差し引いたΔ肉厚が１５μｍ以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を用いれば、肉厚が均一なテーパー形状付パイプを製造することができる。そのため、薬液の流動抵抗の小さいテーパー形状付低痛型注射針を、特別な方法によらずに安定して量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例における断面硬さの測定箇所の説明図である。
【図２】実施例における肉厚の測定箇所の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明のテーパー形状付きパイプ製造用オーステナイト系ステンレス鋼について詳しく説明する。
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．１％以下，Ｓｉ：１．５％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｎｉ：７〜１１％，Ｃｒ：１５〜２１％，Ｎ：０．１５％以下であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物である組成を有する。
また、本発明の別の態様においては、さらに、Ｃｕ：３．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下のうちの１種以上を含有する。
【００１２】
Ｃはオーステナイト形成元素であり、高温で生成するδフェライトの抑制、冷間加工で誘発されたマルテンサイト相の強化に極めて有効に作用する。しかし、Ｃ含有量を高くし過ぎると粒界にＣｒ炭化物が析出し、耐粒界腐食や靭性が低下するので、Ｃ含有量は０．１質量％以下とする。
【００１３】
Ｓｉは鋼の脱酸に必要な成分である。しかし、過剰に添加してもその効果は飽和し、製造コストの上昇を招くことにもなる。したがって、その上限は１．０質量％とする。
【００１４】
Ｍｎはオーステナイト相の安定度を支配する元素で、その活用は他の元素とのバランスのもとに行うものである。もっとも、過剰な添加はステンレス鋼の延性を低下させ、製造コストの上昇を招くことにもなる。したがって、その上限は２．０質量％とする。
【００１５】
Ｎｉはオーステナイト相を得るために必須の元素であり、必要な量としてＮｉ含有量は７〜１１質量％とする。
【００１６】
Ｃｒは耐食性を付与するために必要な成分である。意図する耐食性を付与するのには少なくとも１２質量％のＣｒが必要である。しかし、Ｃｒはフェライト形成元素でもあるので含有量を高くしすぎると高温でδフェライト相が多量に生成し、また、過剰な添加は製造コストの上昇を招くので、上限を２１質量％とする。
【００１７】
Ｎはオーステナイト形成元素であるとともに、オーステナイト相およびマルテンサイト相を硬化させるのに有効な元素である。もっとも、過剰な添加は製造時のブローホールの原因となるので０．１５質量％以下とする。
【００１８】
ＣとＮは互いに同様な硬化作用を示し、公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）は０．２５以上とするためにＣ＋Ｎの含有量を０．０２質量％以上とする。
【００１９】
Ｃｕはオーステナイト形成元素であるとともに、冷間鍛造性を改善させるのに有効な元素である。もっとも、過剰な添加は熱間加工性を低下させ、割れ発生の原因となる。したがって、その上限は３．０質量％とする。
【００２０】
Ｍｏは耐食性を向上させるとともに、固溶強化元素としてステンレス鋼の強度を向上させる。もっとも、過剰な添加は熱間加工性を低下させる。したがって、その上限は３．０質量％とする。
【００２１】
本発明において、オーステナイト系ステンレス鋼の公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）は０．２５以上とする。
オーステナイト系ステンレス鋼のＮ値は、０．２５〜０．４４であることが好ましく、より好ましくは０．２５〜０．４０、さらに好ましくは０．２５〜０．３５である。
Ｎ値が０．２５未満であると、パイプをつぼめ成形する際に先端部での増肉が起こる。一方、Ｎ値が０．４４を超えると、任意の形状への加工が困難になる傾向にある。
【００２２】
本発明において、オーステナイト系ステンレス鋼の公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）は、ＣとＮの含有量の合計や、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の元素の量を調整することにより所望の値にすることができる。一般に、オーステナイト系ステンレス鋼のＮ値は、ＣやＮの含有量を多くするほど大きくなる傾向にある。
【００２３】
本発明において、オーステナイト系ステンレス鋼の加工前の硬さには限定はない。一般に、オーステナイト系ステンレス鋼の加工前の硬度は、１５０〜２００（ＨＶ）程度であり、この程度の範囲の硬度を有するものであれば、Ｎ値を０．２５以上とすることにより、パイプをつぼめ成形する際の先端部での増肉が抑制できる。
【００２４】
次に、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を用いてテーパー形状付きパイプの製造する方法について説明する。
テーパー形状付きパイプは、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて、予めパイプを用意する工程、及び、用意したパイプをつぼめ成形（テーパー成形）する工程（パイプの軸方向に沿って外径が小さくなるように成形加工する工程）を経て製造することができる。
【００２５】
予め用意するパイプは、外径が軸方向に均一なものであってよい。また、テーパー形状付きパイプを注射針として使用する場合には、予め用意するパイプは、継ぎ目のないシームレスなものであることが好ましい。
予め用意するパイプの外径、内径にも限定はなく、注射針の場合、例えば、外径を０．３〜０．８ｍｍ、内径０．２〜０．６ｍｍ程度にすることができる。
【００２６】
また、つぼめ成形の方法に限定はなく、例えば、縮径加工金型（特殊円形ダイス）を用いて無回転でプレス成形してもよい。この方法は、金型の構成が単純であるため、一層優れた加工精度での成形ができ、一度で複数個の加工成形が可能になるので、生産性も向上し、加工速度を更に高めることができる。
つぼめ成形の後、必要に応じて、パイプを回転させながら縮径加工金型を動作させる。より具体的には、パイプを回転させて縮径加工金型とパイプの中心とを揃えながら、分割可能な縮径加工金型を任意のタイミングで開いたり（すなわち、分割した縮径加工金型を互いに近づける方向に移動させたり）、閉じたり（すなわち、分割した縮径加工金型を互いに離れる方向に移動させたり）することで、テーパー形状の長さや径を任意に変更するなどして、パイプの曲がりを矯正する工程を設けてもよい。
【実施例】
【００２７】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
表１に実施例で用いた供試材の化学成分値（質量％）を示した。表中の１〜５は本発明鋼、ａ〜ｃは比較鋼である。
【００２８】
【表１】
0006506079.tif 000002
【００２９】
（テーパー形状付きパイプの作製）
実施例においては、以下のようにして注射針用のテーパー形状付きパイプを作製した。
供試材を真空溶解炉にて溶解して鋼塊に鋳造した後、得られた鋼塊に熱間圧延を施して板厚３．０ｍｍの熱延板を製造した。その後、溶体化処理、冷間圧延を繰り返し、得られた冷延板から外径０．３５ｍｍのシームレス極細パイプ（芯引き管）を作製した。その後、パイプを所望の長さに切断し、バフ研磨した後、つぼめ成形（プレス加工）し、曲がりの矯正、洗浄、針先研磨、電解研磨、洗浄作業を経て、先端外径０．２ｍｍ以下のテーパー形状付きのシームレス極細パイプを作製した。
【００３０】
つぼめ成形は、縮径加工金型（特殊円形ダイス）を用いて、パイプ先端を無回転でプレス加工することにより行った。
また、曲がりの矯正は、パイプを回転させながらダイスを上述のようにして動作し加工することにより行った。
【００３１】
（断面硬さ測定）
テーパー形状付きパイプの断面硬さは、次のようにして測定した。
テーパー形状付きパイプの芯引き管部（つぼめていない部分）および縮径加工部を切り出し、中心軸に対して垂直な円形断面が底面となるように熱硬化性樹脂に埋め込み、研磨により鏡面仕上した。その後、図１に示すような周方向４等分位置の肉厚方向の中心点（Ａ〜Ｄ）における硬さを、マイクロビッカース硬さ試験機により測定し、その平均を平均断面硬さとした。
そして、縮径加工部の平均断面硬さから芯引き管部の平均断面硬さを差し引いたΔ硬さを求めた。
【００３２】
（肉厚測定）
テーパー形状付きパイプの肉厚は、次のようにして測定した。
断面硬さ測定に供したテーパー付きシームレス極細パイプの芯引き管部および縮径加工部を光学顕微鏡で１００倍に拡大し、図２に示すような周方向１６等分位置（１〜１６）の肉厚を測定し、その平均を平均肉厚とした。
そして、縮径加工部の平均肉厚から芯引き管部の平均肉厚を差し引いたΔ肉厚を求めた。なお、注射針として用いる場合、Δ肉厚は１５μｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
（加工硬化指数測定）
オーステナイト系ステンレス鋼の公称歪み３０〜４０％の高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）は、次のようにして測定した。
供試材を真空溶解炉で溶解して鋼塊に鋳造した後、得られた鋼塊に熱間圧延を施して板厚３．０ｍｍの熱延板を製造した。その後、板厚０．８ｍｍとなるまで溶体化処理、冷間圧延を繰り返して冷延板を作製し、引張方向が圧延方向と平行になるようにＪＩＳ１３Ｂ号引張試験片を作製した。該ＪＩＳ１３Ｂ号引張試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２０１に準じて引張試験を行い、得られた応力−歪み曲線からσ＝Ｃεn（真応力（σ）、真歪み（ε）、Ｃ（定数））を満足するｎを求め、Ｎ値とした。
【００３４】
本発明鋼１〜５、比較鋼ａ〜ｃのＮ値と、各オーステナイト系ステンレス鋼を用いて製造したテーパー形状付きパイプの諸物性を表２に示す。本発明鋼１〜４のオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎ値が０．２６以上であり、これらのオーステナイト系ステンレス鋼を用いて製造したテーパー形状付きパイプにおいては、縮径加工部のΔ硬さが４１〜５５（ＨＶ）と加工硬化が高いことにより、Δ肉厚が３〜１３μｍと増肉が抑制された。
これに対し、比較鋼ａ〜ｃのオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎ値が０．１８〜０．２０と低いために、縮径加工部のΔ硬さが２７〜３３（ＨＶ）と低く、Δ肉厚が１８〜２２μｍと縮径加工部が増肉していた。
このように、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼からなるパイプにつぼめ成形を施してテーパー形状を付与した場合には、縮径加工部の増肉を抑制することができた。これは、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、高歪み領域での加工硬化指数（Ｎ値）が大きいので、縮径加工時にパイプの先端部の加工がある程度進むと、軸方向に歪みが分散するためであると推測される。
【００３５】
【表２】
0006506079.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて製造された縮径加工部の増肉が抑制されたテーパー形状付きパイプは、肉厚が均一であるので、先端部で極端に内径が小さくなるということがなく、注射針として用いた場合の薬液の流動抵抗を抑えることができる。よって、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は注射針の製造に好適に用いることができる。
【図１】
0006506079.tif 000004
【図２】
0006506079.tif 000005