(57)【要約】【課題】プレス加工に用いた際にこすられる面でのかじりをより軽減することができ、しかもプレス加工により得た部品の用途が広い耐かじり性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法並びにそのプレス加工方法を提供する。【解決手段】少なくとも一側表面に、一方向に並んだ多数のひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされているステンレス鋼板およびその製造方法並びにそのプレス加工方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一側表面に、一方向に並んだひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされている耐かじり性に優れたステンレス鋼板。
【請求項２】
圧延によりステンレス鋼板の表面を仕上げる耐かじり性に優れたステンレス鋼板の製造方法であって、
少なくとも一方のワークロールのロール周面に一方向に並んだ条溝を有するロールを用い、前記ステンレス鋼板の少なくとも一側表面に一方向に並んだひだ状突起を、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  となるように仕上げ圧延により付与することを特徴とする耐かじり性に優れたステンレス鋼板の製造方法。
【請求項３】
ステンレス鋼板の一側表面を対向する部材と相対的に摺動させて加工を行うに際し、
前記ステンレス鋼板として、一方向に並んだひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされているひだ状突起を有するステンレス鋼板を用い、ひだ状突起が並んでいる方向と一側表面がこすられる方向とのなす角を４５度以下として摺動させて加工することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐かじり性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法並びにその使用方法に関し、より詳しくは、プレス加工や圧入加工などに用いた際に相手面によりこすられる面でかじりが軽減できる耐かじり性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法並びにそれを用いた加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境負荷物質の使用制限などの動きから、プレス加工や圧入加工などの際に無塗油で加工を行う傾向が強くなってきている。自動車部品製造においても例外ではなく、プレス油を使用しない、あるいはプレス油の使用量を少なくすることが指向されている。このようなプレス条件、圧入条件下でステンレス鋼板を加工すると、相手面によりこすられる面でかじりと称される現象が発生し、このかじりがひどい場合には、かじった部分によりステンレス鋼板の耐久性が損なわれることもある。ここに「かじり」とは、プレス加工や圧入加工などを行う場合に材料同士または材料と金型がこすれ合って材料が深くえぐられるような損傷が生じる現象である。
【０００３】
例えば、図３に示すようにマフラー内にセットされる仕切り板としてのステンレス製バッフルプレート１０を肉厚の薄いマフラーシェル２０内に押し込む場合には、バッフルプレート１０のフランジ部の外面１１と、マフラーシェル２０の内面２１とが摺動面となり、摺動面１１、２１でかじりが生じやすい。図３中、符号３０は、バッフルプレート１０が押し込まれる方向を示す。符号ｈはバッフルプレートの板厚を示す。
【０００４】
なお、マフラーシェル２０は、一側表面が内面２１となるように丸めて端面を重ね合わせた後、スポット溶接により固定して成形され、一方バッフルプレート１０は、一側表面がフランジ部の外面１１となるように周囲を折り曲げて断面がコの字状に成形されている。
プレス加工や圧入加工などを行うに際し、材料が深くえぐられるようなかじりが発生すると、マフラーシェル２０の外面に内面のかじりに起因したミミズ腫れ状の筋３１が現れて外観を損なったり、図４に示すように腐食により短期間のうちにかじった部分の肉厚が薄くなって穴３２が開く原因となったりする。また、かじりがひどい場合には、摺動面である鋼板の一側表面と相手の相対面とが焼き付いて、プレス加工や圧入加工などを継続して行うことができなくなる。そこで、これらの加工に用いられるステンレス鋼板には耐かじり性が必要とされている。
【０００５】
ところで、プレス加工や圧入加工などでは、上述したように鋼板同士の表面が擦り合うようにして加工されたり、プレス加工では鋼板の一側表面と金型の表面が擦り合うようにして加工される場合もあるが、いずれの場合でもプレス油を使用するのが普通であった。しかし、環境対応からプレス加工の際に無塗油で加工することが指向されているために、ステンレス鋼板の耐かじり性をより向上させる必要がある。
【０００６】
耐かじり性を有するステンレス鋼板の製造方法としては、鋼板表面にショットブラスト加工を施すことにより凹凸を付与する方法や、冷間圧延を行う際に、研磨したワークロールを用い、表面粗さがＲＺ  （十点平均粗さ）で０．５〜３．０μｍ  である凹凸を付与する方法が知られている（特許文献１、２）。また、プレス加工に用いた際に相手面によりこすられる面でのかじりを防止することが可能な樹脂を被覆したステンレス鋼板も提案されている（特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５３−１０６６２２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２９０９２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０１６５９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で提案されている方法で製造したステンレス鋼板は、表面にショット粒が投射されて付与された凹凸がランダムであり、プレス加工や圧入加工などに用いた際に相手面によりこすられる面での耐かじり性が不十分であるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２で提案されている方法で製造したステンレス鋼板は、鋼板表面に、十点平均粗さＲＺ  で０．５〜３．０μｍ  である凹凸が付与されているだけであり、プレス加工や圧入加工などに用いた際に相手面によりこすられる面での耐かじり性が不十分であった。
特許文献３に記載の樹脂被覆ステンレス鋼板は、鋼板表面の粗さパターンに限定がなく、プレス加工や圧入加工などに用いた際に相手面によりこすられる面での耐かじり性は良好であるものの、塗装設備と樹脂被覆費用が高価であるほか、樹脂被覆により耐かじり性を向上させているので、樹脂の耐熱温度や樹脂の耐食性によりプレス加工により得た部品の用途が制約される問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、プレス加工や圧入加工などに用いた際にこすられる面でのかじりをより軽減することができ、しかもプレス加工により得た部品の用途が広い耐かじり性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法並びにそのプレス加工方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１．  少なくとも一側表面に、一方向に並んだひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされている耐かじり性に優れたステンレス鋼板。
２．  圧延によりステンレス鋼板の表面を仕上げる耐かじり性に優れたステンレス鋼板の製造方法であって、少なくとも一方のワークロールにロール周面に一方向に並んだ多数の条溝を有するロールを用い、前記ステンレス鋼板の少なくとも一側表面に一方向に並んだひだ状突起を、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  となるように仕上げ圧延により付与することを特徴とする耐かじり性に優れたステンレス鋼板の製造方法。
３．  ステンレス鋼板の一側表面を対向する部材と相対的に摺動させて加工を行うに際し、前記ステンレス鋼板として、一方向に並んだひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされているひだ状突起を有するステンレス鋼板を用い、ひだ状突起が並んでいる方向と一側表面がこすられる方向とのなす角を４５度以下として摺動させて加工することを特徴とする加工方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上述の問題を解決するためにプレス加工や圧入加工などにおけるステンレス鋼板同士のかじりに対する表面パターンの影響を調査した。その結果、実施例で示すように一方のステンレス鋼板の少なくとも一側表面に、一方向に並んだ多数のひだ状突起を有し、ひだ状突起は突起高さが所定値以下でかつ並んだ方向に隣接する突起高さが所定範囲の突起同士の平均間隔が所定範囲であるひだ状突起を有するステンレス鋼板を用い、ひだ状突起が並んでいる方向を相手面によりこすられる方向に一致させてプレス加工を行うことで、耐かじり性が最も向上するとの知見を得た。
【００１３】
これに対して、ショットブラスト加工などを行ったロールを用いて圧延することにより形成された、円錐形の突起がランダムに付与された粗さパターンを持つステンレス鋼板では、擦り合う面の接触圧力が高くなると十分な耐かじり性が得られないこともわかった。またさらに、ひだ状突起の突起高さおよび並んだ方向に隣接する突起同士の平均間隔と、かじりの関係についての研究を重ね、突起高さが所定値以下でかつ並んだ方向に隣接する突起高さが所定範囲の突起同士の平均間隔が所定範囲であるひだ状突起を有するステンレス鋼板とすることで、プレス加工や圧入加工などに用いた際に相手面によりこすられる面でかじりが軽減できた。また、一側表面がこすられる方向と、ひだ状突起が並んでいる方向とのなす角を４５度以下として摺動させて加工することにより耐かじり性が改善され、この効果は、更にわずかな潤滑剤を塗布することでより向上した。
【００１４】
実施の形態に係るステンレス鋼板１について図１を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るステンレス鋼板１の一側表面の突起形状を示す模式図であり、実施の形態に係るステンレス鋼板１は、少なくとも一側表面に、一方向に並んだ多数のひだ状突起を有する。このステンレス鋼板１はロール周面に、一方向に並んだ多数の条溝を有するワークロールにより冷間圧延を行って製造した。
【００１５】
ここで、図１中、矢印２は、ひだ状突起が並んでいる方向を示す。また、符号ａは、谷底から頂点まで距離で表される、ひだ状突起の突起高さを示し、ＪＩＳＢ  ０６０１による表面粗さ測定法による最大の高さを用いる。符号ｂは、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の間隔を示す。ひだ状突起同士の間隔ｂは、頂点から頂点までの間隔を突起が並んでいる方向２に沿って測った値である。実施の形態に係るステンレス鋼板１を用い、プレス加工を行う場合には、ひだ状突起を有する一側表面を相手面によりこすられる面として摺動させて加工する。その際、ひだ状突起が並んでいる方向２と一側表面が相手面によりこすられる方向とを一致させてプレス加工を行うのが擦り合う面における接触圧力が高くても十分な耐かじり性を発揮でき、より好ましい。
【００１６】
本発明に係るステンレス鋼板は、少なくとも一側表面に、一方向に並んだ多数のひだ状突起を有し、このひだ状突起は、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされている。
ひだ状突起の突起高さａおよびひだ状突起同士の間隔ｂは、ひだ状突起が並んでいる方向２に沿って測定した粗さ曲線から求めることができる。例えば、粗さ曲線は、接触式粗さ計の触針を一側表面に接触させ、ひだ状突起が並んでいる方向２に沿って測定長だけ移動させて得ることができる。このようにして得た粗さ曲線において、本発明に係るステンレス鋼板では、突起高さが２．０μｍ  以下とされ、ひだ状突起同士の平均間隔は、突起高さが０．５〜２．０μｍ  である突起を決定し、決定された隣接する突起同士の間隔ｂを測定し、ｂの積算値／（突起高さが０．５〜２．０μｍ  である突起の数−１）で求め、１０〜１００μｍ  とされている。なお、測定長は０．１〜１．０ｍｍとし、粗さ曲線に含まれるひだ状突起の数を約５〜５０個とするのが、ひだ状突起の突起高さおよび間隔を精度よく測定できるので好ましい。
【００１７】
本発明に係るステンレス鋼板において、ひだ状突起を、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  と限定する理由は、以下の通りである。
ひだ状突起はその突起高さが２．０μｍ  を超えた場合、突起が高すぎて、プレス加工時に擦られるものとの接触圧力で突起が根元から曲がる、折れるなどが発生して、かじりの起点となる。そこで、ひだ状突起はその突起高さを２．０  μｍ  以下とする必要がある。
【００１８】
但し、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起間に、突起高さが０．５μｍ  未満の突起があってもプレスや圧入などの加工時のかじりに対する影響は小さい。このため、ひだ状突起は、その突起高さの下限を限定する必要がない。
また、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０μｍ  未満の場合には、突起高さが０．５〜２．０μｍ  である突起間の間隔が過小となり、カキ玉をトラップする効果が小さくなり、かじりが発生しやすくなる。一方、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１００μｍ  を超えた場合には、突起高さが０．５〜２．０μｍ  である突起間の間隔が過大となり、単位長さ当たりの突起数が減少し、擦り合う面の接触圧力が高くなってひだ状突起といえどもつぶされてしまうため、突起高さが０．５〜２．０μｍ  である突起間の隙間で材料同士が接触する部分が発生し、結局この部分でかじりが生じる。そこで、ひだ状突起は、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔を１０〜１００μｍ  と限定したのである。
【００１９】
このように、耐かじり性に対して、ひだ状突起が有効な理由は、プレス加工に用いた際に相手面により一側表面がこすられた場合、相手面と接触する部分がひだ状の突起先端近傍に限られ、この部分で摩擦によって微小なカキ玉が発生しても、突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士が適切な間隔で一方向に並んでいることから、ひだ状突起間の凹み部分で材料同士が離れ、カキ玉がトラップされるため、かじりには発展し難いと考えられる。
【００２０】
図２（ａ）には、実施例に用いたステンレス鋼板表面の電子顕微鏡写真を示した。
本発明に係るステンレス鋼板を用い、プレス加工を行う際には、ひだ状突起が並んでいる方向２と相手面によりこすられる方向３とがなす角θが４５度以下となるように摺動させてして加工する。この理由は、図２（ａ）に示すようなひだ状突起が並んでいる方向２と、図２（ｂ）に示す相手面によりこすられる方向３とがなす角θが４５度を超えるようになると、カキ玉が大きくなりかじりに発展する確率が高くなるからである。
【００２１】
なお、プレス加工や圧入加工などにステンレス鋼板１を用い、図２（ｃ）に示すようにひだ状突起が並んでいる方向２を相手面によりこすられる方向３に一致させてプレス加工を行うことで最も上述した効果を発揮できるため、擦り合う面の接触圧力が高くてもかじりが生じ難くなる。
ここで、上述した本発明に係るステンレス鋼板は、一方向に並んだ多数の条溝を有するワークロールを用い、圧延によりステンレス鋼板の表面を仕上げることで製造することができる。多数の条溝は、例えば回転砥石を用い、ロール研磨機により研磨することにより形成することができる。また、ワークロールに形成する条溝は、該ワークロールで仕上げ圧延する際の、板厚の圧下率あるいは伸び率に応じた転写率などを勘案し、条溝を圧延によりステンレス鋼板の少なくとも一側表面に転写して一方向に並んだひだ状突起とした場合、突起高さが２．０μｍ  以下でかつ突起高さが０．５〜２．０μｍ  であるひだ状突起同士の並んだ方向に測った平均間隔が１０〜１００μｍ  とされている。
【００２２】
条溝が並んでいる方向は、研磨条件を変更することによりロール軸方向に対して０度以上、９０°以下とすることができる。条溝が並んでいる方向がロール軸方向とほぼ一致しているロールをワークロールとして用い、圧延によりステンレス鋼板の表面を仕上げた場合には、図１に示すように、ひだ状突起が並んでいるステンレス鋼板１を製造することができる。なお、図１で、符号ｚは板厚中央を通る仮想平面と圧延方向に直角な平面との交線を示す。
【００２３】
このようなロール周面に、一方向に並んだ多数の条溝を有するワークロールを用い、圧延によりステンレス鋼板の表面を仕上げ、その後、表面が変化するような工程を通過させずに製品とすることによって、耐かじり性に優れたステンレス鋼板を製造することができる。
【００２４】
【実施例】
実施例を表１に示す。表１には、図３に示すようにしてプレス加工によりステンレス鋼板製の部品を得、ステンレス鋼板の耐かじり性を評価した。部品は各条件でそれぞれ２０個作製し、部品２０の内面２１の外観を観察して、かじりが観察された場合には、かじりありとカウントし、一方、かじりが観察されない場合には、かじりなしとし、各条件毎にかじり発生率＝かじりありの部品個数／作製した部品個数×１００を求め、かじり発生率が１０％未満を耐かじり性に優れたステンレス鋼板とし、かじり発生率が１０％以上を耐かじり性が劣るステンレス鋼板とした。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
但し、発明例１〜５および比較例９の場合には、最終表面調整工程を冷間圧延とし、ロール表面に形成する突起の平均高さに応じて、粒度が＃１００、＃２４０、＃３２０の砥石により研磨した所定の粗さパターンを持つワークロールを用い、本発明の範囲内のひだ状突起を鋼板の表面に転写した。一方、比較例６、７および８の場合には、最終表面調整工程を冷間圧延とし、ロール表面に形成する突起の平均高さに応じて、粒度が＃１００、＃２４０、＃３２０砥石により研磨したワークロールを用い、本発明の範囲を外れたひだ状突起を鋼板表面に転写した。
【００２７】
従来例のＳＵＨ４０９Ｌ  ステンレス鋼板は、熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延、焼鈍酸洗を行うにあたり、ショットブラスト加工を施したロールを用いて冷間圧延を行って製造した。一方、発明例１〜３および比較例６〜９のＳＵＨ４０９Ｌ  ステンレス鋼板は、熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延、焼鈍酸洗を行うにあたり、砥石により研磨したロールを用いて冷間圧延を行って製造した。発明例４のＳＵＳ４３６Ｌ  ステンレス鋼板は、熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延、焼鈍酸洗を行うにあたり、砥石により研磨したロールを用いて冷間圧延を行って製造した。また発明例５のＳＵＳ４３０ＬＸステンレス鋼板は、熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延、焼鈍酸洗を行うにあたり、砥石により研磨したロールを用いて冷間圧延を行って製造した。
【００２８】
耐かじり性を評価するステンレス鋼板は、熱延鋼板を冷間圧延した後、所定温度で焼鈍、酸洗し、その後、調質圧延を行って得た板厚が１．０ｍｍの冷間圧延ステンレス鋼板を対象とした。この冷間圧延ステンレス鋼板をプレス加工により円盤状で断面がコの字状になるように成形し、このコの字状成形体（円盤状）をマフラーシェル用ステンレス鋼板を丸めてスポット溶接により固定したマフラーシェル２０内に押し込むことにより、耐かじり性試験を行った。擦り合う面にはプレス油は塗布しなかった。
【００２９】
表１に示す結果から、本発明の範囲内のステンレス鋼板を用い、ひだ状突起が並んでいる方向と一側表面がこすられる方向のなす角を０〜４５度以下として摺動させて加工するとかじりを減少できることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板表面に所定の粗さパターンを付与したのでプレス加工や圧入加工などに用いた際にこすられる面でのかじりをより軽減することができ、しかも樹脂被覆ステンレス鋼板に比べて安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステンレス鋼板１の一側表面の突起形状を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、実施例に用いたステンレス鋼板表面を例示する電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は、０＜θ≦４５度の状態を説明する模式図であり、（ｃ）は、θ＝０の状態を説明する模式図である。
【図３】従来のステンレス鋼板を用い、プレス加工や圧入加工などを行った場合における問題点を示す斜視図である。
【図４】従来のステンレス鋼板を用い、プレス加工や圧入加工などにより得られた部品の使用時の問題点を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ステンレス鋼板
２  ひだ状突起が並んでいる方向
ａ  ひだ状突起の突起高さ
ｂ  隣接するひだ状突起の頂点から頂点までの間隔
３  相手面によりこすられる方向
θ  ひだ状突起が並んでいる方向２と表面がこすられる方向３のなす角
１０  バッフルプレート
１１  バッフルプレート１０のフランジ部の外面
２０  マフラーシェル
２１  マフラーシェル２０の内面
３０  バッフルプレート１０が押し込まれる方向
ｈ    バッフルプレート用ステンレス鋼板の板厚
３１  ミミズ腫れ状の筋
３２  腐食による穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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