(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、
Ａｌ：８．０〜２０．０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜６．０％および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および
Ｈｆ：０．０１〜０．２０％
のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚が１００μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。
【請求項２】
前記成分組成が、さらに、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜６．０％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％および
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１００％
のうちから選ばれる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鋼板。
【請求項３】
素地鋼板と、該素地鋼板の表面のＡｌ蒸着層とを有し、かつ、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼板の素材となる、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板であって、
前記素地鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、
Ａｌ：４．０〜６．５％、
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜６．０％および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および
Ｈｆ：０．０１〜０．２０％
のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、板厚：１００μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板であり、
また、前記Ａｌ蒸着層の片面あたりの厚さが０．５〜１０．０μｍである、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板。
【請求項４】
素地鋼板と、該素地鋼板の表面のＡｌ蒸着層とを有し、かつ、請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼板の素材となる、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板であって、
前記素地鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、
Ａｌ：４．０〜６．５％、
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜６．０％および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および
Ｈｆ：０．０１〜０．２０％
のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、
さらに、
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜６．０％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％および
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１００％
のうちから選ばれる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を有する、板厚：１００μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板であり、
また、前記Ａｌ蒸着層の片面あたりの厚さが０．５〜１０．０μｍである、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板。
【請求項５】
請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼板を製造するための方法であって、
請求項３または４に記載のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板に、６００℃〜１３００℃の温度域で１分以上保持する熱処理を施す、フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気抵抗率および耐酸化性に優れ、かつ、板厚が薄い場合であっても、反りや歪みといった変形の少ないフェライト系ステンレス鋼板、および、当該フェライト系ステンレス鋼板の素材となるＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗発熱体に電流を流した際に発生するジュール熱によって物体を加熱する方法を、抵抗加熱という。この方法は、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が良好であり、また制御装置も簡便で済む。そのため、この方法は、工業用電気炉や電熱調理器などの幅広い分野で利用されている。【０００３】
この抵抗加熱において用いられる抵抗発熱体は、Ｎｉ−Ｃｒ合金やＦｅ−Ｃｒ合金に代表される金属発熱体と、ＳｉＣに代表される非金属発熱体に分類することができる。このうち、金属発熱体は、非金属発熱体に比べて加工性に優れるので、箔材や線材に加工することができる。そのため、金属発熱体は、窓ガラスや床などの薄い部材や、手袋などの曲げ負荷がかかる部材にも適用可能である。【０００４】
このような金属発熱体として、例えば、ＪＩＳ  Ｃ  ２５２０には、電熱用合金線および電熱用合金帯としてＮｉ−Ｃｒ合金３種（電熱用ニッケルクロム線および帯の１〜３種）と、Ｆｅ−Ｃｒ合金２種（電熱用鉄クロム線および帯の１〜２種）とが規定されている。ここで、Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｃｒ：１５〜２１％、Ｓｉ：０．７５〜３％を主な添加元素とするＮｉ基合金である（なお、各元素の「％」は質量％であり、以下同様である）。Ｆｅ−Ｃｒ合金は、Ｃｒ：１７〜２６％、Ａｌ：２〜６％、Ｓｉ：１．５％以下を主な添加元素とするＦｅ基合金である。【０００５】
なかでも、Ｆｅ−Ｃｒ合金、特には、Ａｌを多く含有するステンレス鋼板（以降、Ａｌ含有ステンレス鋼板ともいう）は、高温での耐酸化性に優れ、かつ、Ｎｉ−Ｃｒ合金に比べて安価である。そのため、Ａｌ含有ステンレス鋼板は、抵抗発熱体として幅広く適用されている。【０００６】
このようなＡｌ含有ステンレス鋼板に関する技術として、例えば、特許文献１には、
「Ｃ≦０．０３％、Ｃｒ≦３０％、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶまたはＭｏの１種もしくは２種以上を０．０１〜０．８％含有するステンレス鋼板の少なくとも片面に、含有させるＡｌ量に相当する割合となるようにＡｌ板を重ね合わせ、これをロール間に通板して積層圧接板とし、得られた積層圧接板を、６００〜１３００℃の範囲の温度においてＡｌ層が溶融せずに合金化する条件で拡散処理を施すことからなる高Ａｌ含有ステンレス鋼板の製造法。」
が開示されている。【０００７】
また、特許文献２には、
「質量％で、Ｃｒ：１０％以上３０％以下、Ａｌ：６．５％超１５％以下であって、Ｔｉ：０．０２％以上０．１％以下とＮｂ：０．０２％以上０．３％以下の一方又は両方を含み、Ｌａ：０．０１％以上０．１％以下、Ｃｅ：０．０１％以上０．１％以下、Ｐ：０．０１％以上０．０５％以下であることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系ステンレス鋼板。」
が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１３３５６３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、Ａｌ含有ステンレス鋼板は、Ａｌによって電気抵抗率を高めている。しかし、Ａｌは、鋼の靭性を低下させる元素である。そのため、Ａｌ含有量が多くなるほど、熱間圧延や冷間圧延の際に割れが発生し易くなる。
よって、Ａｌ含有量が６．５％以上のステンレス鋼板を、一般的な鋳造・圧延法により製造することは困難である。【００１０】
そのため、特許文献１の技術では、素地鋼板となるステンレス鋼板の少なくとも一方の面に、Ａｌ板を重ね合わせた積層圧接板を準備し、この積層圧接板に所定の熱処理（以下、拡散熱処理ともいう）を施す。これによって、ステンレス鋼板中にＡｌを拡散させて、最終製品となるステンレス鋼板のＡｌ含有量を高めている。
また、特許文献２の技術でも、素地鋼板となるステンレス鋼板の表面にＡｌまたはＡｌ合金を付着させた複層板を準備し、この複層板に所定の拡散熱処理（拡散焼鈍）を施す。これによって、ステンレス鋼板中にＡｌを拡散させて、最終製品となるステンレス鋼板のＡｌ含有量を高めている。【００１１】
しかし、特許文献１および２の技術では、拡散熱処理の際に反りや歪みといった変形が生じやすいという問題がある。この問題は、特に板厚の薄い鋼板において顕著である。また、拡散熱処理後に得られる鋼板では、Ａｌが多量に固溶しているので、強度が大幅に上昇している。そのため、拡散熱処理の際に、鋼板に反りや歪みといった変形が生じてしまうと、元の形に矯正することが非常に困難である。加えて、上記の積層圧接板や複層板を所定の部品形状に加工した後に拡散熱処理を施す場合にも、拡散熱処理時に変形が生じ、部品形状が変形するという問題が生じる。【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するために開発されたものであって、電気抵抗率および耐酸化性に優れ、かつ、板厚が薄い場合であっても、反りや歪みといった変形の少ないフェライト系ステンレス鋼板を、その製造方法とともに提供することを目的とする。
また、本発明は、上記のフェライト系ステンレス鋼板の素材となるＡｌ蒸着層付き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】
【００１３】
さて、発明者らは、上記の課題を解決すべく、種々検討を重ねた。まず、発明者らは、上記の素地鋼板（ステンレス鋼板）の表面に、Ａｌ板やＡｌまたはＡｌ合金が付着した層（以下、Ａｌ層ともいう）を有する積層圧接板や複層板に対して拡散熱処理を施す際に、反りや歪みといった変形が生じる原因について、調査・検討を重ねた。
その結果、この変形は、素地鋼板中にＡｌが拡散する際の密度変化に起因することを突き止めた。
すなわち、ステンレス鋼板中にＡｌが拡散固溶すると、ステンレス鋼板の密度が低下して、体積が増加しようとする。拡散熱処理の過程では、素地鋼板の表層部のＡｌ含有量が中心部のＡｌ含有量より高くなり、素地鋼板の板厚方向に密度が異なる状態が生じる。また、素地鋼板表面のＡｌ付着量が不均一になると、素地鋼板表面の面内方向でも密度が異なる状態が生じる。その結果、鋼板内に応力が発生する。ステンレス鋼板、特にフェライト系ステンレス鋼板は、高温での強度がそれほど高くないので、鋼板が発生した応力に耐えられず、反りや歪みといった変形が生じる。【００１４】
そこで、発明者らは、上記の知見を基に、拡散熱処理の際に生じる、反りや歪みといった変形を抑制するべく、さらに検討を重ねた。
その結果、以下の知見を得た。
すなわち、
（１）素地鋼板となるフェライト系ステンレス鋼板の成分組成を適正に調整する、具体的には、ＺｒおよびＨｆのうちから選ばれる少なくとも１種と、Ｍｏとをそれぞれ適正量含有させることにより、耐酸化性を担保しつつ、素地鋼板の高温での強度を高めること、および、
（２）素地鋼板表面のＡｌ層を蒸着法により形成し、かつ、その厚さを適正に制御することで、素地鋼板表面におけるＡｌ付着量の不均一状態を解消すること、
が有効である。
そして、上記（１）および（２）の条件を同時に満足させたＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板に、所定の拡散熱処理を施すことにより、電気抵抗率および耐酸化性に優れ、かつ、板厚が薄い場合であっても、反りや歪みといった変形の少ないフェライト系ステンレス鋼板が得られる。
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。【００１５】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、
Ａｌ：８．０〜２０．０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜６．０％および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および
Ｈｆ：０．０１〜０．２０％
のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚が１００μｍ以下である、フェライト系ステンレス鋼板。【００１６】
２．前記成分組成が、さらに、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜６．０％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％および
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１００％
のうちから選ばれる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鋼板。【００１７】
３．素地鋼板と、該素地鋼板の表面のＡｌ蒸着層とを有する、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板であって、
前記素地鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、
Ａｌ：４．０〜６．５％、
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｏ：０．０１〜６．０％および
Ｎ：０．０２０％以下
を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および
Ｈｆ：０．０１〜０．２０％
のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、板厚：１００μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板であり、
また、前記Ａｌ蒸着層の片面あたりの厚さが０．５〜１０．０μｍである、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板。【００１８】
４．前記素地鋼板の成分組成が、さらに、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜６．０％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％および
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１００％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する、前記３に記載のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板。【００１９】
５．前記１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼板を製造するための方法であって、
前記３または４に記載のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板に、６００℃〜１３００℃の温度域で１分以上保持する熱処理を施す、フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電気抵抗率および耐酸化性に優れ、かつ、板厚が薄い場合であっても、反りや歪みといった変形の少ないフェライト系ステンレス鋼板を得ることができる。
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、特に高温での耐酸化性に優れるので、自動車などの排ガス浄化装置の直前に設置される排ガス昇温装置の発熱体や、電気炉や電熱調理器の発熱体、さらには、触媒担体としても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を、以下の実施形態に基づき説明する。
まず、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板（図１参照、なお、図中、符号１はフェライト系ステンレス鋼板である）の成分組成について説明する。なお、成分組成における単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。
【００２３】
Ｃ：０．０３０％以下
Ｃ含有量が０．０３０％を超えると、鋼板の靭性が低下するため、板厚が１００μｍ以下となるＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板（以下、単に素地鋼板ともいう）の製造が困難になる。なお、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板は、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板を製造するための素材になる。このため、Ｃ含有量は０．０３０％以下とする。好ましくは０．０２０％以下、より好ましくは０．０１０％以下である。Ｃ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、Ｃ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
【００２４】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、フェライト系ステンレス鋼板の電気抵抗率を高める働きがある。Ｓｉの質量％あたりの電気抵抗率の向上効果は、Ａｌとほぼ同等である。このような効果を得る観点から、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．１０％以上である。しかし、Ｓｉ含有量が１．０％を超えると、鋼が過度に硬化して、素地鋼板を製造することが困難になる。従って、Ｓｉ含有量は１．０％以下である。好ましくは０．５０％以下、より好ましくは０．２０％以下である。
【００２５】
Ｍｎ：１．０％以下
Ｍｎ含有量が１．０％を超えると、鋼の耐酸化性が低下する。このため、Ｍｎ含有量は１．０％以下とする。好ましくは０．５０％以下、より好ましくは０．１５％以下である。ただし、Ｍｎ含有量を０．０１％未満にしようとすると精錬が困難になるので、Ｍｎ含有量は０．０１％以上が好ましい。
【００２６】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐ含有量が０．０４０％を超えると、鋼の靭性および延性が低下して素地鋼板の製造が困難になる。このため、Ｐ含有量は０．０４０％以下とする。好ましくは０．０３０％以下である。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はコストの上昇を招く。そのため、Ｐ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。
【００２７】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓ含有量が０．０１０％を超えると、熱間加工性が低下して素地鋼板の製造が困難になる。このため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは０．００４％以下、より好ましくは０．００２％以下である。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はコストの上昇を招く。そのため、Ｓ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。
【００２８】
Ｃｒ：１１．０〜３０．０％
Ｃｒは、高温での耐酸化性を確保する上で必要な元素である。また、ＡｌおよびＳｉより効果は小さいものの、電気抵抗率を高める働きも有する。ここで、Ｃｒ含有量が１１．０％未満では、高温での耐酸化性を十分に確保できない。一方、Ｃｒ含有量が３０．０％を超えると、製造過程におけるスラブや熱延鋼板の靭性が低下して、素地鋼板の製造が困難となる。このため、Ｃｒ含有量は１１．０〜３０．０％とする。好ましくは１５．０％以上、より好ましくは１８．０％以上である。また、好ましくは２６．０％以下、より好ましくは２２．０％以下である。
【００２９】
Ａｌ：８．０〜２０．０％
Ａｌは、電気抵抗率を高める効果を有する。また、Ａｌは、抵抗発熱体として使用される際に高温でＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化皮膜を生成して、耐酸化性を向上させる効果もある。ここで、所望とする高い電気抵抗率を達成するためには、Ａｌ含有量を８．０％以上とする必要がある。一方、Ａｌ含有量が２０．０％を超えると、鋼が脆化して、鋼板を所定の部品形状に加工することが困難になる。従って、Ａｌ含有量は８．０〜２０．０％とする。好ましくは９．０％以上である。また、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１２．５％以下である。
【００３０】
Ｎｉ：０．０５〜０．５０％
Ｎｉは、抵抗発熱体を製造する際のろう付け性を向上させる効果がある。このような効果を得る観点から、Ｎｉ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｎｉはオーステナイト組織を安定化させる元素である。そのため、Ｎｉ含有量が多くなる、特には、０．５０％を超えると、抵抗発熱体としての使用時にオーステナイト組織が生成しやすくなる。すなわち、抵抗発熱体としての使用時に、高温での酸化が進行して鋼中のＡｌが枯渇すると、オーステナイト組織が生成しやすくなる。オーステナイト組織が生成すると、部品の熱膨張係数が変化して、結果的に、部品の破断などの不具合を招く場合がある。このため、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは０．２０％以下である。
【００３１】
Ｍｏ：０．０１〜６．０％
Ｍｏは、高温での強度を増加させることにより、拡散熱処理の際に、素地鋼板の反りや歪みといった変形の発生を抑制する効果がある。また、Ｍｏは、フェライト系ステンレス鋼板を抵抗発熱体として使用するときの寿命の延長にも寄与する。これらの効果は、Ｍｏ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｍｏ含有量が６．０％を超えると、加工性が低下する。このため、Ｍｏ含有量は０．０１〜６．０％とする。好ましくは０．１０％以上、より好ましくは１．００％以上である。また、好ましくは４．００％以下、より好ましくは１．５０％以下である。
【００３２】
Ｎ：０．０２０％以下
Ｎ含有量が０．０２０％を超えると、靱性が低下して素地鋼板の製造が困難になる。このため、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは０．０１０％以下である。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はコストの上昇を招く。そのため、Ｎ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
【００３３】
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％およびＨｆ：０．０１〜０．２０％のうちから選ばれる少なくとも１種
ＺｒおよびＨｆは、抵抗発熱体として使用される際に高温で生成するＡｌ２Ｏ３の密着性を改善する。特に、ＺｒおよびＨｆは、酸化が繰り返し起こるような環境下において、当該Ａｌ２Ｏ３皮膜の耐剥離性を向上させ、これにより、耐酸化性を向上させる効果を有する。また、ＺｒおよびＨｆは、Ａｌ２Ｏ３の成長速度を低下させることで、抵抗発熱体として使用するときの寿命を延長させる効果もある。これらの効果を得る観点から、ＺｒおよびＨｆ含有量はそれぞれ０．０１％以上とする。しかし、ＺｒおよびＨｆ含有量がそれぞれ０．２０％を超えると、Ｆｅなどと金属間化合物を形成して靭性を低下させるおそれがある。
従って、ＺｒおよびＨｆの含有量は０．０１〜０．２０％とする。好ましくは０．０２％以上である。また、好ましくは０．１５％以下である。より好ましくは０．１０％以下である。
なお、ＺｒおよびＨｆの一方を含有させてもよいし、ＺｒおよびＨｆの両方を含有させてもよい。ただし、ＺｒおよびＨｆの両方を含有させる場合には、ＺｒおよびＨｆの合計の含有量を０．２０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１５％以下である。
【００３４】
以上、基本成分について説明したが、上記の基本成分に加えて、さらに、
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜６．０％、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％およびＭｇ：０．０００２〜０．０１００％のうちから選ばれる１種または２種以上、
を適宜含有させることができる。
【００３５】
ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％
ＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイド系元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍなど原子番号５７〜７１までの元素）をいう。ＲＥＭは、抵抗発熱体として使用される際に高温で生成するＡｌ２Ｏ３皮膜の密着性を改善する。特に、ＲＥＭは、酸化が繰り返し起こるような環境下において、当該Ａｌ２Ｏ３皮膜の耐剥離性を向上させる効果がある。この効果は、ＲＥＭ含有量（上記したＳｃ、Ｙおよびランタノイド系元素の合計含有量）が０．０１％以上で得られる。一方、ＲＥＭ含有量が０．２０％を超えると、熱間加工性が低下して素地鋼板の製造が困難になる。よって、ＲＥＭを含有させる場合、その含有量は０．０１〜０．２０％とする。より好ましくは０．０３％以上である。また、より好ましくは０．１０％以下である。
なお、ＲＥＭとして、上記のＳｃ、Ｙおよびランタノイド系元素のうちの１種の元素を含有させてもよいし、２種以上の元素を同時に含有させてもよい。
【００３６】
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％
Ｃｕは、鋼中に析出して高温強度を向上させる効果があるため、必要に応じて、０．０１％以上含有させることができる。しかし、Ｃｕ含有量が０．１０％を超えると、鋼の靭性の低下を招く。よって、Ｃｕを含有させる場合、その含有量は０．０１〜０．１０％とする。
【００３７】
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％
Ｔｉは、鋼中のＣやＮと結合して靭性を向上させる効果や、耐酸化性を向上させる効果がある。そのため、Ｔｉは、必要に応じて、０．０１％以上含有させることができる。しかし、Ｔｉ含有量が０．５０％を超えると、抵抗発熱体として使用される際に高温で生成するＡｌ２Ｏ３皮膜中に、Ｔｉ酸化物が多量に混入するようになる。その結果、高温での耐酸化性の低下を招く。よって、Ｔｉを含有させる場合、その含有量は０．０１〜０．５０％とする。より好ましくは０．０５％以上である。また、より好ましくは０．２０％以下である。
【００３８】
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％
Ｎｂは、鋼中のＣやＮと結合して靭性を向上させる効果がある。そのため、Ｎｂは、必要に応じて、０．０１％以上含有させることができる。しかし、Ｎｂ含有量が０．５０％を超えると、抵抗発熱体として使用される際に高温で生成するＡｌ２Ｏ３皮膜中に、Ｎｂ酸化物が多量に混入するようになる。その結果、高温での耐酸化性の低下を招く。よって、Ｎｂを含有させる場合、その含有量は０．０１〜０．５０％とする。より好ましくは０．０５％以上である。また、より好ましくは０．１５％以下である。
【００３９】
Ｖ：０．０１〜０．５０％
Ｖは、鋼中のＣやＮと結合して靭性を向上させる効果がある。そのため、Ｖは、必要に応じて、０．０１％以上含有させることができる。しかし、Ｖ含有量が０．５０％を超えると、抵抗発熱体として使用される際に高温で生成するＡｌ２Ｏ３皮膜中に、Ｖ酸化物が多量に混入するようになる。その結果、高温での耐酸化性の低下を招く。よって、Ｖを含有させる場合、その含有量は０．０１〜０．５０％とする。より好ましくは０．０５％以上である。また、より好ましくは０．１０％以下である。
【００４０】
Ｗ：０．０１〜６．０％
Ｗは、高温での強度を増加させることにより、拡散熱処理の際に、素地鋼板の反りや歪みといった変形の発生を抑制する効果がある。また、Ｗは、フェライト系ステンレス鋼板を抵抗発熱体として使用するときの寿命の延長にも寄与する。これらの効果は、Ｗ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｗ含有量が６．０％を超えると、加工性が低下する。よって、Ｗを含有させる場合、その含有量は０．０１〜６．０％とする。より好ましくは０．５％以上である。また、より好ましくは５．０％以下である。
なお、ＭｏおよびＷを同時に含有させる場合には、加工性の低下を防ぐ観点から、ＭｏおよびＷの合計含有量を６．０％以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％
Ｂは、鋼の粒界を強化し、素地鋼板の製造過程における熱間圧延での割れを防ぐ効果がある。この効果は、Ｂ含有量が０．０００１％以上で得られる。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると、耐酸化性の低下を招く。よって、Ｂを含有させる場合、その含有量は０．０００１〜０．００５０％とする。より好ましくは０．００１０％以上である。また、より好ましくは０．００４０％以下である。
【００４２】
Ｃａ:０．０００２〜０．０１００％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１００％
適量のＣａあるいはＭｇは、抵抗発熱体として使用される際に形成されるＡｌ２Ｏ３皮膜の鋼に対する密着性の向上と成長速度の低減によって、耐酸化性を向上させる効果がある。この効果は、Ｃａ含有量が０．０００２％以上、Ｍｇ含有量が０．０００２％以上で得られる。より好ましくは、Ｃａ含有量は０．０００５％以上、Ｍｇ含有量は０．００１５％以上である。さらに好ましくは、Ｃａ含有量は０．００１０％以上である。しかし、これらの元素を過剰に添加すると、靭性の低下や耐酸化性の低下を招く。よって、ＣａおよびＭｇを含有させる場合、Ｃａ含有量およびＭｇ含有量はいずれも０．０１００％以下とする。より好ましくは０．００５０％以下である。
【００４３】
なお、上記以外の成分はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００４４】
また、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の板厚は、１００μｍ以下とする。フェライト系ステンレス鋼板を、排ガス浄化装置の直前に搭載される排ガス昇温装置などの抵抗発熱体に用いる場合、背圧の低減や、抵抗発熱体と排ガスとの接触面積増加のため、板厚が薄い方が好ましい。また、電熱調理器などの発熱体として用いる場合、断面積を小さくし、かつ表面積を大きくする、換言すれば、板厚が薄いほど加熱効率が向上する。好ましい板厚は、８０μｍ以下である。
また、下限については、特に限定されるものではないが、強度を確保するために２０μｍ以上とすることが好ましい。
【００４５】
次に、上記のフェライト系ステンレス鋼板を製造するための素材となる、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板（図２参照、なお、図中、符号２はＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板、３は素地鋼板、４はＡｌ蒸着層である）について説明する。
まず、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板について、説明する。
Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、Ａｌ：４．０〜６．５％、Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜６．０％およびＮ：０．０２０％以下を含有するとともに、
Ｚｒ：０．０１〜０．２０％およびＨｆ：０．０１〜０．２０％のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、
任意に、ＲＥＭ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜６．０％、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００２〜０．０１００％およびＭｇ：０．０００２〜０．０１００％のうちから選ばれる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を有する、板厚：１００μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板（素材フェライト系ステンレス鋼板）である。
以下、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板の成分組成について、説明する。なお、成分組成における単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。また、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板の成分組成において、Ａｌ以外の元素の含有量については、上述した本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板と同じにすればよいので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
Ａｌ：４．０〜６．５％
Ａｌ含有量が６．５％を超えると、鋼の靭性が低下し、素地鋼板の製造が困難になる。一方、素地鋼板のＡｌ含有量が４．０％未満になると、蒸着に要する時間が長くなって、生産性が低下する。よって、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板のＡｌ含有量は４．０〜６．５％とする。好ましくは５．０％以上である。また、好ましくは６．０％以下である。
【００４７】
また、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板の板厚は１００μｍ以下とする。好ましくは８０μｍ以下である。また、下限については、２０μｍ以上とすることが好ましい。
【００４８】
次に、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板の表面に形成するＡｌ蒸着層について説明する。
Ａｌ蒸着層は、Ａｌおよび不可避的不純物からなり、蒸着法によって素地鋼板の一方の表面または両面に、形成されるものである。
ここで、Ａｌ蒸着層の厚さは、片面あたり０．５〜１０．０μｍとする必要がある。
すなわち、Ａｌ蒸着層の厚さが、片面あたり０．５μｍ未満になると、素地鋼板中に拡散させるＡｌが不足する。そのため、最終製品となるフェライト系ステンレス鋼板において、所望とするＡｌ含有量が得られない。一方、Ａｌ蒸着層の厚さが１０．０μｍを超えると、素地鋼板中に拡散させるＡｌが過度に多くなって、拡散熱処理時に素地鋼板の変形を招くおそれがある。また、蒸着に要する時間が長くなって、生産性が低下する。
したがって、Ａｌ蒸着層の厚さは、片面あたり０．５〜１０．０μｍとする。好ましくは１．０μｍ以上である。また、好ましくは５．０μｍ以下である。
【００４９】
また、Ａｌ蒸着層の厚さは、以下の方法によって測定する。
すなわち、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板から、幅：１０ｍｍ、長さ：１５ｍｍの試験片を切り出し、長さ方向（圧延方向）断面が露出するように樹脂に埋め込んで、当該断面を鏡面研磨する。次に、当該断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５０００倍の倍率で観察し、片面ごとに、Ａｌ蒸着層の厚さ（Ａｌ蒸着層と素地鋼板の界面からＡｌ蒸着層の表面までの距離）を、試験片の長さ方向（圧延方向）中心位置から長さ方向（圧延方向）に１ｍｍ間隔で５か所測定する。これらの測定値の平均値を、当該Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板におけるＡｌ蒸着層の厚さとする。
【００５０】
なお、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板のＡｌ蒸着層は、素地鋼板の片面だけに設けてもよく、また、両面に設けてもよい。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法について、説明する。
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、
・上記のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板に、６００℃〜１３００℃の温度域で１分以上保持する熱処理（拡散熱処理）を施し、
・これにより、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板中にＡｌ蒸着層に含有されるＡｌを拡散させて、素地鋼板中のＡｌ含有量を８．０％以上に高める、
ことで製造される。
なお、拡散させるＡｌを均質化させる観点からは、９００℃〜１２００℃の温度域で１０分以上保持することが好ましい。保持時間の上限については特に限定されるものではないが、生産性などの観点から１２０分以下とすることが好ましい。
また、熱処理の雰囲気は、大気中でも問題ないが、酸化によるＡｌの消費を低減するために、１×１０−１Ｐａ以下の真空中、Ａｒなどの不活性雰囲気中、Ｎ２雰囲気や、Ｈ２とＮ２の混合雰囲気中などの非酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。
【００５２】
なお、この熱処理は、鋼板を最終的な部品に加工する前に行っても良いし、抵抗発熱体などの所定形状に加工した後に行っても良い。
また、抵抗発熱体などの部材の製造過程に高温でのろう付け処理が行われる場合や、部材の使用温度が９００℃を超えるような場合などは、これらの昇温を上記の熱処理（拡散熱処理）の代用としてもよい。
【００５３】
また、上記のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板は、例えば、以下のようにして製造することが可能である。
すなわち、上記の成分組成（Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板の素地鋼板の成分組成）を有する溶鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法または造塊−分塊法によりスラブとする。
ついで、このスラブに圧延加工を施して、素地鋼板となるフェライト系ステンレス鋼板とする。
圧延加工方法は特に限定されず、常法に従えばよい。例えば、スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、該熱延鋼板に、冷間圧延と冷延板焼鈍とを施す方法や、スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、該熱延鋼板に熱延板焼鈍を施したのち、冷間圧延を施す方法などが挙げられる。なお、熱延板焼鈍および冷延板焼鈍は任意の工程であり、両方を行ってもよいし、一方のみを行ってもよいし、両方を行わなくてもよい。また、熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延および冷延板焼鈍の条件については特に限定されず、常法に従えばよい。
例えば、スラブを１１００〜１２５０℃で１〜２４時間加熱したのち、熱間圧延によって板厚：２．０〜６．０ｍｍ程度の熱延鋼板とし、その後、必要に応じて、酸洗や機械研磨によって脱スケールを施し、さらに、冷間圧延および冷延板焼鈍を施して、素地鋼板となる所定板厚のフェライト系ステンレス鋼板（素材フェライト系ステンレス鋼板）を得る。
【００５４】
ついで、素地鋼板となるフェライト系ステンレス鋼板に、Ａｌ蒸着を施し、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板とする。
蒸着方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法など既知のＰＶＤ法が使用できるが、真空蒸着法を用いることが好ましい。蒸着条件は常法に従えばよい。
なお、Ａｌ蒸着層の厚さは、例えば、以下のようにして制御することができる。すなわち、Ａｌ蒸着を行う素地鋼板の領域の一部に１０ｍｍ角のマスキングテープを貼付し、Ａｌ蒸着処理後、マスキングテープを素地鋼板から剥離する。ついで、接触式表面粗さ測定器を用いて、蒸着部（マスキングテープを貼付していない領域）と未蒸着部（マスキングテープを貼付していた領域）の高さの差を求め、この高さの差を、Ａｌ蒸着層の厚さとする。同様の操作を、Ａｌ蒸着における処理時間を変化させながら複数回実施することで、処理時間と、蒸着されるＡｌ蒸着層の厚さとの関係を求める。このようにして得た関係から、所望のＡｌ蒸着厚を得るための処理時間を算出し、これにより、Ａｌ蒸着層の厚さを制御することができる。
また、Ａｌ蒸着は、適当な大きさに切断した素地鋼板をバッチ式の炉で処理してもよいが、生産性を考慮すると鋼帯（箔帯）を連続的に処理できる連続式蒸着装置を用いることが好ましい。
なお、所定の部品形状に加工してからＡｌ蒸着を行ってもよいが、形状が複雑な場合は表面全体に均一なＡｌ蒸着層を形成することが困難な場合もある。そのため、加工前の素地鋼板または鋼帯（箔帯）にＡｌ蒸着を施すことが好ましい。
【実施例】
【００５５】
５０ｋｇ小型真空溶解炉によって溶製した表１に示す成分組成となるスラブ（残部はＦｅおよび不可避的不純物）を、１２００℃に加熱後、９００〜１２００℃の温度域で熱間圧延して板厚：２.０ｍｍの熱延鋼板とした。なお、表１中の鋼記号Ｎでは、熱間圧延時に割れが発生したため、以降の評価を行わなかった。ついで、得られた熱延鋼板を、大気中、９００℃、１分間の条件で熱延板焼鈍し、酸洗で表面スケールを除去した後、冷間圧延して板厚：０．３ｍｍの冷延鋼板とした。
この冷延鋼板に対して、Ｈ２とＮ２の混合雰囲気（体積比で、Ｈ２：Ｎ２＝７５：２５）において、９００℃で２０秒保持する冷延板焼鈍を施した後、さらに冷間圧延を施して表２に示す板厚の素地鋼板（素材フェライト系ステンレス鋼板）を得た。
ついで、得られた素地鋼板から、長さ３００ｍｍ、幅１００ｍｍの試験片を切出し、真空蒸着法によって当該試験片の両面に、表２に示す厚さ（片面あたりの厚さ）のＡｌ蒸着層を形成し、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板を得た。なお、Ａｌ蒸着層の厚さは、前述の方法によりＳＥＭを用いて測定した。【００５６】
ついで、上記のようにして得たＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板にそれぞれ、熱処理（拡散熱処理）を施し、最終製品となるフェライト系ステンレス鋼板を得た。以下、特段の注記がない場合には、「フェライト系ステンレス鋼板」という標記は、「最終製品となるフェライト系ステンレス鋼板」を意味する。
なお、この熱処理はいずれも、１×１０−１Ｐａ以下の真空中において、１１００℃で３０分保持し、そのまま炉冷することにより行った。【００５７】
かくして得られたフェライト系ステンレス鋼板の成分組成を、当該フェライト系ステンレス鋼板の一部から切粉を採取して、湿式分析を行うことにより測定した。測定結果を表３に示す。なお、残部はＦｅおよび不可避的不純物である。【００５８】
また、得られたフェライト系ステンレス鋼板、および、Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板を用いて、以下の要領で、（１）熱処理による変形、（２）加工性、（３）電気抵抗率、および、（４）耐酸化性を評価した。評価結果を表４に示す。【００５９】
（１）熱処理時の変形
熱処理時の変形（反りや歪みによる変形）は、以下のようにして評価した。
すなわち、熱処理前のＡｌ蒸着層付きステンレス鋼板から、長さ：３０ｍｍ、幅：１０ｍｍの試験片を３枚切り出し、これらの試験片に、拡散熱処理を模擬した熱処理（１．０×１０−１Ｐａ以下の真空中において、１１００℃で３０分保持し、そのまま炉冷する熱処理）を施した。
ついで、熱処理後の各試験片の幅方向中央での長さを測定し、次式により、形状変化率を求めた。
［形状変化率（％）］＝（［熱処理後の試験片の長さ（ｍｍ）］−［熱処理前の試験片の長さ（ｍｍ）］）／［熱処理前の試験片の長さ（ｍｍ）］×１００
そして、３枚の試験片の形状変化率の平均値を算出し、形状変化率が±３％以下であれば○（良好）、±３％超であれば×（不良）として評価した。【００６０】
（２）加工性
加工性は、上記のフェライト系ステンレス鋼板に、自動車の排ガス浄化装置に用いる金属用発熱体で一般的に行われる波付加工を施して評価した。
すなわち、最大曲げ半径：０．５ｍｍ、波ピッチ：２．０ｍｍ、波高さ：２．０ｍｍの歯車状ロール２本の間を通過させることにより、上記のフェライト系ステンレス鋼板（長さ：８０ｍｍ、幅：５０ｍｍ）に波付け加工を施した。そして、破断やクラックが発生することなく加工できた場合を○（良好）、破断やクラックが発生した場合を×（不良）として評価した。【００６１】
（３）電気抵抗率
電気抵抗率は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５２５に規定される４端子法で測定した。
すなわち、上記のフェライト系ステンレス鋼板から１０ｍｍ×８０ｍｍの試験片を各５枚切り出し、体積抵抗率を測定した。そして、これらの平均値を、当該フェライト系ステンレス鋼板の体積抵抗率とし、以下の基準で評価した。
◎（合格、特に優れる）：体積抵抗率が１７０μΩ・ｃｍ超
○（合格、優れる）：体積抵抗率が１４２μΩ・ｃｍ超１７０μΩ・ｃｍ以下
×（不合格、不良）：体積抵抗率が１４２μΩ・ｃｍ以下【００６２】
（４）耐酸化性
耐酸化性は、高温の大気中で保持する酸化試験により評価した。
すなわち、上記のフェライト系ステンレス鋼板から幅：２０ｍｍ×長さ：３０ｍｍの試験片を２枚採取し、大気雰囲気中、１１００℃で４００時間酸化させる処理を行い、処理前後での酸化増量（酸化処理前後での試験片の質量変化量を、酸化処理前の試験片の表面積で除した値）を測定した。そして、各試験片の酸化増量の平均値を、当該フェライト系ステンレス鋼板の酸化増量として、以下の基準で評価した。
◎（合格、特に優れる）：酸化増量が８．０ｇ／ｍ２以下
○（合格、優れる）：酸化増量が８．０ｇ／ｍ２超１２．０ｇ／ｍ２以下
×（不合格、不良）：酸化増量が１２．０ｇ／ｍ２超  または  皮膜剥離発生【００６３】
【表１】
0006791458.tif 000002
【００６４】
【表２】
0006791458.tif 000003
【００６５】
【表３】
0006791458.tif 000004
【００６６】
【表４】
0006791458.tif 000005
【００６７】
表４より、発明例ではいずれも、熱処理による変形が少なく、また、加工性や電気抵抗率、耐酸化性にも優れていた。
一方、比較例ではいずれも、熱間圧延時に割れが発生して試験片が作成できないか、または、熱処理時の変形、加工性、電気抵抗率および耐酸化性のうちの少なくとも１つが十分とは言えなかった。
なお、Ｎｏ．６については、拡散熱処理後、鋼板が著しく脆くなって所定の試験片を採取することができなかったので、（３）電気抵抗率および（４）耐酸化性の評価は省略した。
【符号の説明】
【００６８】
１：フェライト系ステンレス鋼板
２：Ａｌ蒸着層付きステンレス鋼板
３：素地鋼板
４：Ａｌ蒸着層
【要約】
質量％で、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１１．０〜３０．０％、Ａｌ：８．０〜２０．０％、Ｎｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜６．０％およびＮ：０．０２０％以下を含有するとともに、Ｚｒ：０．０１〜０．２０％およびＨｆ：０．０１〜０．２０％のうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、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。【図１】
0006791458.tif 000006
【図２】
0006791458.tif 000007