(57)【要約】【課題】良好な表面変形能を有するチタン板の提供【解決手段】表面の荷重０．２４５Ｎでのビッカース硬度Ｈｖ0.025が１５０以下であり、かつJIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下である、チタン板。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の荷重０．２４５Ｎでのビッカース硬度Ｈｖ0.025が１５０以下であり、かつJIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下である、チタン板。
【請求項２】
JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線の最大高さＲｚが１．５μｍ以下である、請求項１に記載のチタン板。
【請求項３】
表面から深さ５μｍの炭素濃度をＣｓ、深さ２０μｍの炭素濃度をＣｂとするとき、Ｃｓ／Ｃｂが２．０未満の範囲である、請求項１または２のチタン板。
【請求項４】
冷間圧延工程後に、非酸化雰囲気焼鈍工程を実施するチタン板の製造方法であって、前記冷間圧延工程と前記非酸化雰囲気焼鈍工程との間に硝ふっ酸酸洗工程を実施する、チタン板の製造方法。
【請求項５】
冷間圧延工程後に、非酸化雰囲気焼鈍工程を実施し、その後、調質圧延工程を実施するチタン板の製造方法であって、
調質圧延工程が、表面が、JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下であるロールを用いる工程である、チタン板の製造方法。
【請求項６】
非酸化雰囲気焼鈍工程後に、表面が、JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下であるロールを用いる調質圧延工程を実施する、請求項４に記載のチタン板の製造方法。
【請求項７】
前記の非酸化雰囲気焼鈍工程が真空焼鈍工程である、請求項４から７までのいずれかに記載のチタン板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン板は、耐食性に優れていることから、化学プラント、電力プラント、食品製造プラントなど、様々なプラントにおける熱交換器の素材として使用されている。その中でもプレート式熱交換器は、プレス成形によりチタン薄板に凹凸を付けて表面積を増加させることにより熱交換効率を高めるものであり、優れた成形性が要求される。
【０００３】
特許文献１には、酸化雰囲気または窒化雰囲気で加熱することにより、酸化膜および窒化膜を形成した後、曲げまたは引っ張りを加え、これらの皮膜に微細な割れを導入して金属チタンを露呈させ、その後、可溶な酸水溶液中で溶削することによって、密度が高く、深度の深い凹凸を形成させている。特許文献１によれば、潤滑油の担保性が高まり潤滑性が良くなること、酸化膜および窒化膜を表面に残存させるか、または、形成することよって、さらに潤滑性が良くなることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、大気焼鈍後に酸洗、スキンパス圧延を行い、表面粗さＲａ、最大高さＲｚ、ひずみ度（Ｒｓｋ）を特定の数値範囲とすることにより、保油性の発揮とともに切欠効果による割れの誘発を防止でき、成形性が向上すると記載されている。また、表面における測定荷重０．０９８Ｎでのビッカース硬さが、測定荷重４．９Ｎでのビッカース硬さよりも高く、かつ、その差を４５以下とすることにより、成形時の表面割れの発生を防止している。
【０００５】
特許文献３には、圧延方向と平行な方向における表面の算術平均粗さが０．２５μｍ以上２．５μｍ以下であり、表面における試験荷重４．９Ｎによるビッカース硬さよりも試験荷重０．０９８Ｎによるビッカース硬さの方が２０以上高く、かつ、試験荷重４．９Ｎによるビッカース硬さが１８０以下であるチタン板が記載されている。この文献では、チタン板の表面の粗さをある程度粗くすることにより、プレス成形時におけるチタン板と成形金型の間への潤滑剤の引き込み量を増大させ、成形性が向上することが記載されている。
【０００６】
特許文献４には、化学的または機械的に表面から０．２μｍの部位を除去することにより、冷間加工時に表面に焼き付いた残留油分を排除すること、および、その後に真空焼鈍を行うことにより、荷重２００ｇｆ（１．９６Ｎ）での表面硬さを１７０以下とし、かつ酸化皮膜の厚さを１５０Å以上にすることが記載されている。この文献では、これにより、素材の成形性を損なうことなく、成形時の金型および工具との潤滑性を維持され、成形性が向上すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９８９３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５０８５号公報
【特許文献３】特開２００２−００３９６８号公報
【特許文献４】特開２００２−１９４５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、成形性について記載されていない。そして、この技術のように、特定の表面形状を得るため酸洗前に酸化膜または窒化膜を形成させると、潤滑性は向上するが、張出し成形などにおいて割れの起点となり、逆に、成形性を低下させる要因となる可能性がある。
【０００９】
特許文献２には、酸洗とスキンパスによって表面形状を調整し、成形性を向上させることが記載されている。しかし、この技術では、焼鈍後の酸洗により形成させた凹凸の凸部をスキンパスで均しくする方法であるため、凹部の形状を制御することが困難であり、特に、大きな凹部が存在した場合、応力集中の起点となり割れを誘発する可能性がある。また、大気焼鈍の工程を有し、表面と母材の硬度の差を４５以下とするために表面を片面約１０μｍ以上除去する必要があり、歩留まりが悪くなる。
【００１０】
特許文献３の技術では、表面粗さＲａのみを管理しており、凹凸の大きさの絶対値の定義ができず、局所に大きな凹凸が存在した場合の切欠効果により、成形性が低下する可能性がある。
【００１１】
特許文献１〜３は、いずれも潤滑剤の保油性を高めるための技術であり、材料自体の成形性については全く考慮されていない。一方、特許文献４は、材料自体の成形性を向上させることについて一応言及されている。
【００１２】
すなわち、特許文献４には、冷間加工後の表面処理により表面硬さ（Ｈｖ０．２）を下げることができることができ、それによって素材の成形性が向上することが記載されているが、その表面形状について全く考慮されておらず、表面形状が成形性に与える影響についても一切記載されていない。また、表面硬度測定が荷重２００ｇｆ（１．９６Ｎ）と比較的大きな荷重であるため、チタン板の最表層部の情報を得られていない可能性がある。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、切欠効果の原因となる表面形状の改善および表層の脆い硬化層を抑制することで、良好な表面変形能を有する、チタン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】
【００１４】
純チタン板の場合、その溶製過程において混入したＣおよびＮが硬質化合物（ＴｉＣまたはＴｉＮ）を形成し、チタン板の表層に存在する上記の硬質化合物が加工時に割れの起点となる。このような割れを防止するために、従来、化学組成、金属組織（粒径）などの冶金的因子について研究されたり、潤滑材の条件や保油性などが研究されたりしてきたが、チタン板自体の表面変形能について研究された例は皆無である。そこで、本発明者らは、化学組成および金属組織（粒径）が同程度の供試材を用い、特に、表面形状および表面硬度による成形性への影響を検討した。
【００１５】
まず、板材の成形性の評価方法として、比較的簡便なエリクセン試験が用いられるのが一般的である。エリクセン試験は、通常、固形または液体の潤滑油を潤滑材として行われ、これらの潤滑条件の元で評価を行っている例は多数存在する。しかし、潤滑材を用いることを前提とする試験では、潤滑材の性能および保油性などの影響によって測定値が大きく変化するため、素材そのものの表面変形能の評価にはふさわしくない。また、冷間圧延時の潤滑材には炭素成分が含まれ、チタン板表面に焼き付き、残存すると、表面に硬質なＴｉＣが生じる。
【００１６】
そこで、本発明者らは、素材そのものの表面変形能の評価するため、表面変形能が顕著に表れるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シートを潤滑材とした極めて高潤滑条件のエリクセン試験（以下、「高潤滑エリクセン試験」と呼ぶ。）によってチタン板を評価した。ここで、高潤滑エリクセン試験に使用したＰＴＦＥシートの摩擦係数μは約０．０４であり、潤滑油を用いた場合のチタンと試験冶具との摩擦係数約０．４〜０．５に比べ極めて小さく、素材と試験機との潤滑の影響を無視できる。このため、素材そのものの表面変形能を評価することが可能となる。
【００１７】
一方、チタン板の最表層部の硬さの情報を正確に得るために、本発明者らは、極低荷重、具体的には、荷重２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）で表面のビッカース硬度（以下、「Ｈｖ0.025」と呼ぶ。）の測定を試みた。このような低荷重であれば、ビッカース圧子の押し込み深さが浅いため、チタン板の最表層部の硬さを評価することができる。なお、表面硬度の結果より逆算した２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）での圧子深さは、およそ２〜３μｍである。
【００１８】
図１には、Ｈｖ0.025と高潤滑エリクセン試験値の関係を示す。図１に示すように、Ｈｖ0.025を１５０以下にすることによって、高潤滑エリクセン値を１４．０ｍｍ以上の良好な範囲とすることができる一方、Ｈｖ0.025が１５０を超えると、高潤滑エリクセン値が低くなり、２００を超えると１４．０ｍｍ未満にまで劣化する。したがって、大まかな傾向として、表面硬度が低いほど成形性が向上していることが分かり、具体的にはＨｖ0.025を１５０以下にすることが重要であることを知見した。しかし、表面硬度Ｈｖ0.025が１５０以下の範囲においては、同程度の硬度であっても高潤滑エリクセン値に差がみられ、表面硬度以外の他の要因が影響していることが判明した。
【００１９】
本発明者らは、上記の他の要因について鋭意研究を重ねた結果、輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍ（JIS B0601:2013参照。以下、「凹凸平均間隔」とも呼ぶ。）が素材そのものの表面変形能に大きな影響を及ぼすことを突き止めた。図２には、凹凸平均間隔ＲＳｍと、高潤滑エリクセン試験値の関係を示す。図２に示すように、表面硬度では明確ではなかった高潤滑エリクセン試験値の変化が、凹凸平均間隔ＲＳｍによれば、うまく整理することができ、特に、凹凸平均間隔ＲＳｍを８０μｍ以下とすることが重要であることを知見した。
【００２０】
本発明者らは、さらに、上記の表面硬度および凹凸の状態を得るための製造方法について鋭意研究を行った。通常、チタン板は、溶製工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程および焼鈍工程を備える。また、冷間圧延工程と焼鈍工程との間には脱脂工程（アルカリ洗浄工程）を備えるのが一般的である。そして、焼鈍工程を大気中で行う場合には、焼鈍時に生じたスケールの除去を目的として焼鈍工程後に酸洗工程を実施することもある。また、焼鈍は、連続焼鈍酸洗設備（AP:Annealing & Pickling）または連続光輝焼鈍設備（BA:Bright Annealing）で行われることもある。上記のＡＰ設備は燃焼ガス雰囲気中で焼鈍した後に酸洗脱スケールを行う設備であり、中間焼鈍及び比較的板厚の厚い製品の仕上げ焼鈍に用いられる。上記のＢＡ設備は炉内雰囲気としてＡｒガスが用いられる。ここでは無酸化雰囲気で焼鈍されるため焼鈍前（圧延肌）と同等の表面状態を保つことができること及び脱スケールが不要であることから、極薄板の中間焼鈍及び仕上げ焼鈍に用いられる。さらにＢＡ設備は結晶粒径コントロール、歪取り熱処理、表面窒化処理など機能性を高める手段としても活用される。
【００２１】
上記の脱脂工程では、冷間圧延工程における潤滑剤を除去することができ、焼鈍時のスケールの生成を抑制できるが、チタン板表層のＴｉＣなどの硬化層を完全に除去することができない。一方、焼鈍後に酸洗を行えば、焼鈍時のスケールだけでなく、表層に濃化したＴｉＣ、ＴｉＮなどの硬化層の除去も行うことができる。しかし、歩留まりが大きくなる。また、本発明者らの研究により、凹凸平均間隔ＲＳｍを所定の範囲にコントロールするためには、焼鈍前に酸洗することが極めて重要であることが判明した。
【００２２】
一方、本発明者らは、酸洗以外の方法で凹凸平均間隔ＲＳｍを所定の範囲にコントロールする方法について検討し、焼鈍後に調質圧延を行うとともにその圧延ロールを所定の条件にすることを知見した。
【００２３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、下記のチタン板を要旨とする。
【００２４】
（１）表面の荷重０．２４５Ｎでのビッカース硬度Ｈｖ0.025が１５０以下であり、かつJIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下である、チタン板。
【００２５】
（２）JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線の最大高さＲｚが１．５μｍ以下である、上記（１）のチタン板。
【００２６】
（３）表面から深さ５μｍの炭素濃度をＣｓ、深さ２０μｍの炭素濃度をＣｂとするとき、Ｃｓ／Ｃｂが２．０未満の範囲である、上記（１）または（２）のチタン板。
【００２７】
（４）冷間圧延工程後に、非酸化雰囲気焼鈍工程を実施するチタン板の製造方法であって、前記冷間圧延工程と前記非酸化雰囲気焼鈍工程との間に硝ふっ酸酸洗工程を実施する、チタン板の製造方法。
【００２８】
（５）冷間圧延工程後に、非酸化雰囲気焼鈍工程を実施し、その後、調質圧延工程を実施するチタン板の製造方法であって、
調質圧延工程が、表面が、JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下であるロールを用いる工程である、チタン板の製造方法。
【００２９】
（６）非酸化雰囲気焼鈍工程後に、表面が、JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下であるロールを用いる調質圧延工程を実施する、上記（４）のチタン板の製造方法。
【００３０】
（７）前記の非酸化雰囲気焼鈍工程が真空焼鈍工程である、上記の（４）〜（６）のいずれかのチタン板の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、切欠効果の原因となる表面形状の改善とともに、表層の脆い硬化層を抑制することができるので、良好な表面変形能を有するチタン板を提供することができる。このチタン板は、成形性に優れているため、たとえば、化学プラント、電力プラント、食品製造プラントなどの熱交換器の素材として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】Ｈｖ0.025と高潤滑エリクセン試験値の関係を示す図。
【図２】凹凸平均間隔ＲＳｍと、高潤滑エリクセン試験値の関係を示す図。
【図３】試験Ｎｏ．１、２、４および１１のＳＥＭ画像。
【図４】試験Ｎｏ.１および４の元素分析結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
１．チタン板
ビッカース硬度Ｈｖ0.025：１５０以下
前述のように、熱間圧延工程、焼鈍工程などにおいてチタン板の表層にＣ、Ｎなどが濃化し、ＴｉＣ、ＴｉＮなどの化合物が生成するが、これらの化合物は硬質であるため、加工時に割れの起点となる。そこで、チタン板の成形性を評価するためには、極表層の硬さを知ることが重要となる。従来技術（たとえば、特許文献４など）においては、荷重２００ｇｆ（１．９６Ｎ）と比較的大きな荷重でのビッカース硬度（Ｈｖ０．２）を測定しており、チタン板のバルクの硬度の影響も受けるため、チタン板の成形性への大きい表層の硬さを正確に知ることができない。このため、本発明者らは、荷重２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）でのビッカース硬度（Ｈｖ0.025）に着目した。このような低荷重であれば、ビッカース圧子の押し込み深さが浅く（２〜３μｍ程度）、チタン板の表層のみの硬さを評価することができるからである。
【００３５】
そして、この荷重２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）でのビッカース硬度（Ｈｖ0.025）が、１５０を超える場合には、高潤滑エリクセン試験値が劣化する。このため、ビッカース硬度（Ｈｖ0.025）は１５０以下とする。ビッカース硬度（Ｈｖ0.025）は、１４５以下とすることが好ましく、１４０以下とすることがより好ましい。
【００３６】
輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍ：８０μｍ以下
ビッカース硬度（Ｈｖ0.025）は１５０以下とすれば、高潤滑エリクセン試験値を１４．０以上とすることができるが、同じ硬度でも高潤滑エリクセン試験値に差がある。そこで、チタン板の成形性、すなわち、素材そのものの表面変形能を向上させるためには、チタン板の表面の形状が重要である。従来技術においては、ＲａまたはＲｚを管理されているが、これは保油性の観点で定められており、高潤滑エリクセン試験のように潤滑剤を用いない試験方法による評価には無関係である。一方、輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍ（JIS B0601:2013参照）は、チタン板表面の凹凸の平均間隔を意味し、このＲＳｍ値を８０μｍ以下とすれば、高潤滑エリクセン試験値を安定して高い値とすることができる。ＲＳｍ値は、７５μｍ以下とすることが好ましく、７０以下とすることがより好ましい。
【００３７】
輪郭曲線の最大高さＲｚ：１．５μｍ以下
本発明のチタン板の表層は、輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍ値に加えて、輪郭曲線の最大高さＲｚを１．５μｍ以下に管理することによって、更に優れた成形性を得ることが好ましい。Ｒｚのより好ましい範囲は、１．３μｍ以下である。
【００３８】
ここで、表面から深さ５μｍの炭素濃度をＣｓ（表層炭素濃度）、深さ２０μｍの炭素濃度をＣｂ（バルク炭素濃度）とするとき、Ｃｓ／Ｃｂを２．０未満の範囲とすることが好ましい。前述のように、チタン板の表層にＣが濃化し、硬質のＴｉＣが生成すると、加工時に割れの起点となるからである。
【００３９】
２．チタン板の製造方法
本発明のチタン板は、冷間圧延工程後に、非酸化雰囲気焼鈍工程を実施することによって製造するに際し、前記冷間圧延工程と前記非酸化雰囲気焼鈍工程との間に硝ふっ酸酸洗工程を実施することが重要である。
【００４０】
前記の通り、本発明のチタン板の製造においては、焼鈍工程後に酸洗を行うのが一般的であるが、この段階で酸洗を行っても、表面のスケールおよび硬化層の除去を行えるものの、チタン板表面の凹凸状態を所望の範囲に調整することは困難である。したがって、前記冷間圧延工程と前記非酸化雰囲気焼鈍工程との間に硝ふっ酸酸洗工程を実施して、チタン板表面の輪郭曲線要素の平均長さRSmを８０μｍ以下とする。
【００４１】
酸洗液の硝ふっ酸については、チタン板表面の輪郭曲線要素の平均長さRSmを８０μｍ以下とすることができれば、特に制約はない。ただし、表面に存在するＴｉＣなどを完全に除去するため、また歩留まり悪化を防ぐためには、たとえば、片面の酸洗溶削量は２〜４μmとするのがよい。また、酸洗は、たとえば、硝酸：４０〜５０g/l、ふっ酸：２０〜３０g/lを混合した、硝ふっ酸液を用い、５０〜６０℃の酸液中に１０秒以上浸漬させるのがよい。
【００４２】
チタン板の表面に所望の凹凸を設けるために、焼鈍工程後に調質圧延工程を実施する場合には、表面が、JIS B0601:2013に規定される輪郭曲線要素の平均長さRSmが８０μｍ以下であるロールを用いることが好ましい。調質圧延工程は、冷間圧延工程、硝ふっ酸酸洗工程および前記非酸化雰囲気焼鈍工程によって製造したチタン板に実施してもよいし、硝ふっ酸酸洗工程を省略した工程によって製造したチタン板に実施してもよい。
【００４３】
その他、冷間圧延工程後には脱脂工程を設けるのがよい。特に、特に、潤滑材を用いて冷間圧延を行う場合に、その潤滑材を取り除くためである。
【００４４】
冷間圧延工程の条件には特に制約がなく、通常の条件で行うことができる。たとえば、
熱間圧延後に脱スケールした厚さ４．５ｍｍの工業用純チタン板を用いて、ゼンジミア圧延機で８０〜９０％の冷間加工による圧下を行うのがよい。冷間圧延中に圧延ロールにチタンがコーティングされ板表面の凹凸が大きくなる可能性があるため、圧延の最終１パスもしくは２パスでロール粗度をＲａ０．２〜０．４程度に調整したワークロールで仕上げ圧延を行うのがよい。
【００４５】
焼鈍工程は、大気中で行うと、焼鈍後に脱スケール工程を設ける必要が生じ、歩留まりを悪化させるので、非酸化雰囲気で行う必要がある。例えば、アルゴンガス雰囲気での焼鈍、または、真空焼鈍であることが好ましい。なお、窒素ガス雰囲気でも良いが、長時間の熱処理を行うと、チタン板表面に窒化もしくは窒素を固溶した硬化層が形成され安いという問題がある。焼鈍条件としては、たとえば、真空雰囲気でその真空度を１．３３×１０-3Ｐａ（１．０×１０−５torr）以下とし、板の温度が６５０〜７００℃に到達した後に２４０分保持し、その後真空雰囲気を保ったまま炉冷を行うのがよい。これは、チタン板の粒径を、張出し成形性に優れる粒径50〜100μm（粒度番号：4〜6程度）の範囲に調整するためである。また、板の過加熱や不均一加熱を防止するため、昇温速度３．０℃/min以下で加熱を行うのがよい。
【実施例１】
【００４６】
供試材として純チタンＪＩＳ−１種を使用し、下記の１）〜４）の工程を順に行って、本発明材としての試験用チタン板を作製した（試験Ｎｏ．１〜３）。
１）仕上げパスのロールおよびその直前パスのロールの表面粗さＲａ：０．４以下で、かつ圧下率：９０％で行う冷間圧延工程、
２）アルカリ（水酸化ナトリウムを主成分とする水溶液中）で行う洗浄工程、
３）硝ふっ酸（硝酸：５０s/l、ふっ酸：２０g/l、酸液温度：約５５〜６０℃）に浸漬させ、片面１〜１５μｍ溶削し微細な凹凸を多数形成させるとともに、冷間圧延時の焼付き油分を除去する酸洗工程、および、
４）６５０〜６７０℃の温度で２４０分保持する真空焼鈍工程（真空度は約１．３３×１０−４Ｐａ）
【００４７】
なお、上記１）の冷間圧延工程では、脱スケールした厚さ4.5mmの純チタン板を厚さ0.5mmにまで圧下（圧下率：約89％）した。また、上記４）の真空焼鈍工程では、昇温速度を２．５〜２．７℃/min(昇温時間、約１８０分)の範囲で調整し、その後、真空雰囲気を保ったまま炉冷した。
【００４８】
上記１）、２）および４）の工程を順に行って、比較材としての試験用チタン板を作製した（試験Ｎｏ．４〜６）。また、上記１）、２）および４）の工程を順に行った後、硝ふっ酸に浸漬させ、片面５〜１５μｍ溶削する工程を行って、比較材としての試験用チタン板を作製した（試験Ｎｏ．７〜１２）。
【００４９】
得られた試験用チタン板について、荷重２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）でのビッカース硬さ、JIS B0601:2013に基づく輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍおよび輪郭曲線の最大高さＲｚを測定した。表面硬度は、マイクロビッカース硬さ試験機にて、荷重25gf（０．２４５Ｎ）で測定した。表面粗さは、触針式表面粗さ測定機を用いて圧延方向に平行な方向で測定長さ４ｍｍを測定した。さらに、厚さ：50μm、摩擦係数μ：０．０４のＰＴＦＥシートを、試験体と試験機との間に挟み、試験体と試験機と直接接触しない条件でエリクセン試験を行い、高潤滑エリクセン試験値を測定した。これらの結果を製造条件とともに表１に示す。また、図３には、試験Ｎｏ．１、２、４および１１のＳＥＭ画像を示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明材であるＮｏ．１およびＮｏ．２は溶削量の大小にかかわらず微細な凹凸が形成されているが、図３（ｃ）に示すように、酸洗を行わなかったＮｏ．４では、冷延時に生じた微小亀裂が多数存在している。また、図３（ｄ）に示すように、真空焼鈍後に酸洗を行ったＮｏ．１１では、結晶粒単位の大きな凹凸を形成されている。
【００５２】
表１に示すとおり、本試験材である試験Ｎｏ．１〜３は、焼鈍前に酸洗を行わなかったＮｏ．４〜６に比べて、表面硬度を大幅に下げることができた。試験Ｎｏ．４〜６では、冷間圧延時の圧延油由来の炭素成分表面に残存しているか、圧延時の高荷重により圧延油が焼付き、ＴｉＣが表面に形成されており、真空焼鈍時にこれらの炭素が内方拡散し、硬化層を形成したものと考えられる。これに対して、試験Ｎｏ．１〜３では、冷間加工後の酸洗によって表面の残存油分由来の炭素およびＴｉＣが除去されているため、真空焼鈍を行っても硬化層が形成されなかったと考えられる。
【００５３】
試験Ｎｏ．７〜１２は、焼鈍後に酸洗を行っているため、表面硬度を試験Ｎｏ．１〜３と同程度にまで下げることができた。これは、真空焼鈍時に形成された硬化層を、その後の酸洗により除去したことによる。しかし、試験Ｎｏ．７〜１２は、母材と同等の硬さを得るために約5〜10μmの溶削が必要であり、焼鈍後に酸洗を行っているため、焼鈍時に成長した結晶粒単位の凹凸が形成されてしまう。その結果、ＲＳｍが９１．９〜１７７．０と高い値になった。
【００５４】
そして、試験Ｎｏ．１〜３では、試験Ｎｏ．４〜１２に比べて高潤滑エリクセン試験値が高い値となった。
【００５５】
試験Ｎｏ．４〜６は、表面硬度が高いため表面変形能に劣り、成形時に表面に微小亀裂が発生しやすくなり、成形性が悪くなったためであると考えられる。また、これらの試験材は、Rsmが大きく比較的平滑であるが、冷間圧延時に形成されたと考えられる微小亀裂が存在し、張り出し成形時にこの微小亀裂に応力集中が起こり、成形性に悪影響を与えたと考えられる。
【００５６】
試験Ｎｏ．７〜１２は、焼鈍後の酸洗によって、表面に結晶粒単位の大きな凹凸が存在し、Rsmが大きくなったため、凹凸部への切欠効果が大きく、また、凹凸の数が少ないことにより応力集中の分散が少なくなり、凹凸部への応力集中により、割れが発生しやすくなったと考えられる。
【００５７】
試験Ｎｏ．１（本発明例）および試験Ｎｏ．４（比較例）について、ＧＤＳ（グロー放電発光表面分析）を用いて、チタン板表面の深さ方向での元素分析を行った。そのときの発光強度を図４に示す。図４に示すように、本発明例においては、表層でのＣの濃化がほとんどないことがわかる。そして、発光強度から表面から深さ５μｍの炭素濃度Ｃｓおよび深さ２０μｍの炭素濃度Ｃｂを換算し、Ｃｓ／Ｃｂを求めたところ、試験Ｎｏ．１のＣｓ／Ｃｂは１．４であり、試験Ｎｏ．４のＣｓ／Ｃｂは４．９であった。このように、焼鈍前に酸洗を行うことにより、表層におけるＣの濃化を防止することができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、切欠効果の原因となる表面形状の改善とともに、表層の脆い硬化層を抑制することができるので、良好な表面変形能を有するチタン板を提供することができる。このチタン板は、成形性に優れているため、たとえば、化学プラント、電力プラント、食品製造プラントなどの熱交換器の素材として特に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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