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JP5772486B2 - Stainless steel and its manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明はステンレス鋼材とその製造方法に関する。本発明のステンレス鋼材は、低い接触抵抗、良好な強度−加工性バランス、優れたバネ特性を兼ね備え、さらに優れた鉛フリーはんだ濡れ性を有するので、電気部品、電子部品などの導電性部品、具体的には配線端子、コネクタなどの材料、そしてLiイオン電池ケース用として好適である。   The present invention relates to a stainless steel material and a method for producing the same. The stainless steel material of the present invention combines low contact resistance, good strength-workability balance, excellent spring characteristics, and excellent lead-free solder wettability. Specifically, it is suitable for materials such as wiring terminals and connectors, and for Li-ion battery cases.

上述した用途には、これまでSUS301やSUS304に代表される準安定オーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。これらのステンレス鋼は、変形部が硬質なマルテンサイト相へ変態し、変形が相対的に軟質な周辺の未変形部へ伝播するため、局所的な変形が抑制される、所謂TRIP効果のために良好な加工性が得られる。しかし、近年、電気・電子部品の形状は小型化かつ複雑化してきているため、そのような形状の部品を製造するには成形性が不十分になってきている。   For the applications described above, metastable austenitic stainless steels represented by SUS301 and SUS304 have been used so far. These stainless steels are transformed into a hard martensite phase, and the deformation propagates to the relatively soft undeformed parts, so the local deformation is suppressed, so-called TRIP effect. Good workability can be obtained. However, in recent years, the shape of electric / electronic parts has been reduced in size and complexity, so that the moldability has become insufficient for manufacturing such shaped parts.

ステンレス鋼は、表面に形成されている不動態皮膜により優れた耐食性を呈する。その反面、この不動態皮膜は、Crを主体とし、その他にSi、Mn等を含む酸化物や水酸化物の皮膜であるため、電気抵抗が高く、導電性に劣る。   Stainless steel exhibits excellent corrosion resistance due to the passive film formed on the surface. On the other hand, since this passive film is a film of oxide or hydroxide mainly containing Cr and additionally containing Si, Mn, etc., it has high electrical resistance and poor conductivity.

そのため、導電性が必要な用途、すなわち導電性部品としての用途には、不動態皮膜が接触抵抗を高めてしまうステンレス鋼材は通常は使用されず、表面に不動態皮膜が形成されないCu合金からなる材料が一般的に使用されている。ここで、導電性部品の具体例として、配線端子、コネクタ、電池の缶体、電池等を固定するためのバネ材、および電磁リレー等の電気回路接点部材が挙げられる。   Therefore, stainless steel materials whose passive film increases contact resistance are not usually used for applications that require electrical conductivity, that is, applications as conductive parts, and are made of a Cu alloy that does not form a passive film on the surface. Materials are commonly used. Here, specific examples of the conductive component include a wiring terminal, a connector, a battery can, a spring material for fixing the battery, and an electric circuit contact member such as an electromagnetic relay.

しかし、Cu合金は耐食性が十分でなく、発錆によって導電性が劣化するという問題がある。そこで、ステンレス鋼本来の優れた耐食性を活かしつつ、導電性部品としての用途にステンレス鋼材を適用すべく、ステンレス鋼材の表面に例えば、Cu、Ni、Agなどの金属めっきを施して、不動態皮膜に由来する欠点、すなわち高い接触抵抗、を解消する方法が採用されている。   However, the Cu alloy has a problem that the corrosion resistance is not sufficient and the conductivity is deteriorated by rusting. Therefore, in order to apply the stainless steel material for use as a conductive part while utilizing the excellent corrosion resistance inherent in stainless steel, the surface of the stainless steel material is subjected to metal plating such as Cu, Ni, Ag, etc. A method of eliminating the disadvantages derived from the above, that is, high contact resistance, is employed.

この方法では、ステンレス鋼材の表面にある不動態皮膜の上に金属めっきを施しても接触抵抗の低下は達成されないため、不動態皮膜を除去してステンレス鋼母材を露出させた状態でめっき処理を行うことが理想的である。ところが、ステンレス鋼母材を露出させてもその表面には不動態皮膜が速やかに形成されてしまうため、一般的には金属めっき層はステンレス鋼母材上には直接形成されず、ステンレス鋼母材上に薄く再生した不動態皮膜の上に形成されてしまう。したがって、得られた金属めっき層を備えるステンレス鋼材は、接触抵抗が期待したほどには低下しない、めっき層の密着性が低い、といった問題を有していた。   In this method, even if metal plating is performed on the passive film on the surface of the stainless steel material, the contact resistance cannot be lowered, so the plating process is performed with the stainless steel base material exposed by removing the passive film. Is ideal to do. However, even if the stainless steel base material is exposed, a passive film is rapidly formed on the surface of the stainless steel base material. Therefore, in general, the metal plating layer is not directly formed on the stainless steel base material. It is formed on the passive film that has been thinly regenerated on the material. Therefore, the stainless steel material provided with the obtained metal plating layer has a problem that the contact resistance does not decrease as expected and the adhesion of the plating layer is low.

そこで、これらの問題を解決するために、特許文献1〜4には、NiまたはCuの下地めっき処理を行った後に、NiやAgの金属めっき処理を行う技術が提案されている。
しかし、NiやCuの下地めっき処理として無電解めっき処理を行うと、析出速度が遅い、液の寿命が短いなど、生産性が低いといった問題を有する。一方、電解めっき処理を行う場合でも、電位や電流密度が高く不適切であると、逆に密着性が悪化することが懸念される。さらに、電解条件によっては、水素がステンレス鋼母材中に取り込まれ、耐疲労特性が低下してしまうことも懸念される。
Therefore, in order to solve these problems, Patent Documents 1 to 4 propose a technique for performing Ni or Ag metal plating treatment after Ni or Cu base plating treatment.
However, when the electroless plating process is performed as the Ni or Cu base plating process, there are problems such as a low deposition rate and a short life of the liquid, resulting in low productivity. On the other hand, even when electrolytic plating is performed, if the potential or current density is high and inappropriate, there is a concern that the adhesiveness may deteriorate. Furthermore, depending on the electrolysis conditions, there is a concern that hydrogen is taken into the stainless steel base material and the fatigue resistance is deteriorated.

特許文献3に開示された発明は、電解酸洗中に、ステンレス鋼板がカソード側となったときにCuめっきを行う技術が開示されている。しかし、電解酸洗と同時にCuを析出させるため、Cuの析出に最適な電解条件を設定することが本質的に不可能である。具体的には、Cuめっき処理を単独で行う場合に比べて電位や電流密度が高くなる。このため、電解酸洗により電解液中に溶解したステンレス鋼母材の構成元素、すなわちFe、Cr、Ni、Si等がCuとともに析出してしまう。こうして得られためっき上にNiめっきを施しても、Cuめっき処理を単独で行う場合に比べて、耐食性の低下、密着性の低下、接触抵抗の上昇などの不具合がめっき層全体について発生しやすい。このようなめっき層を有する導電性部品は、初期の接触抵抗が高いのみならず、接触抵抗が経時的に上昇しやすい。また、Cuめっき処理を単独で行う場合に比べて水素発生量が極めて多くなることから、耐疲労特性の低下も懸念される。   The invention disclosed in Patent Document 3 discloses a technique of performing Cu plating when the stainless steel plate becomes the cathode side during electrolytic pickling. However, since Cu is deposited simultaneously with the electrolytic pickling, it is essentially impossible to set the optimum electrolysis conditions for Cu deposition. Specifically, the potential and current density are higher than when the Cu plating process is performed alone. For this reason, the constituent elements of the stainless steel base material dissolved in the electrolytic solution by electrolytic pickling, that is, Fe, Cr, Ni, Si and the like are precipitated together with Cu. Even if Ni plating is performed on the plating obtained in this way, defects such as a decrease in corrosion resistance, a decrease in adhesion, and an increase in contact resistance are more likely to occur in the entire plating layer than when the Cu plating process is performed alone. . A conductive part having such a plating layer not only has a high initial contact resistance, but the contact resistance tends to increase with time. Moreover, since the amount of hydrogen generation is extremely large compared to the case where the Cu plating process is performed alone, there is a concern that the fatigue resistance may be lowered.

特許文献4に開示されているのは、貴金属で高価な材料である銀または銀合金を被覆する発明であり、経済性の観点で問題がある。
一方、ステンレス鋼板の不動態皮膜の導電性を向上させる方法が特許文献5、6に提案されている。
Patent Document 4 discloses an invention that coats silver or a silver alloy, which is a noble metal and an expensive material, and has a problem in terms of economy.
On the other hand, Patent Documents 5 and 6 propose methods for improving the conductivity of the passive film of a stainless steel plate.

特許文献5に提案されている方法は、モリブデン酸イオンを含有する水溶液中で陰極電解を行うことにより、MoO3含有皮膜中を形成し、その後の焼鈍においてMoO3の一部を還元する方法であるが、MoO3を析出させる工程が新たに必要なこと、Mo自体が高価なこと、などの問題があった。 The method proposed in Patent Document 5 is a method of forming a MoO 3 -containing film by cathodic electrolysis in an aqueous solution containing molybdate ions and reducing a part of MoO 3 in the subsequent annealing. However, there is a problem that a new step of depositing MoO 3 is necessary and that Mo itself is expensive.

特許文献6に提案された方法は、不動態皮膜の間にCuリッチ層(Cuの析出物)を形成させ、電気抵抗を低下させる方法であるが、不動態皮膜自体の電気抵抗に変化がないことや、通電部分の面積率を高くできないことなどから、導電性が不安定となる。   The method proposed in Patent Document 6 is a method in which a Cu-rich layer (Cu precipitate) is formed between the passive films to reduce the electrical resistance, but there is no change in the electrical resistance of the passive film itself. In addition, because the area ratio of the energized portion cannot be increased, the conductivity becomes unstable.

特開2000−282290号公報JP 2000-282290 A 特開2001−11655号公報JP 2001-11655 A 特開2009−84590号公報JP 2009-84590 A 特開2005−133169号公報JP 2005-133169 A 特開2010−209405号公報JP 2010-209405 A 特開2004−10993号公報JP 2004-10993 A

本発明者らは先に、ステンレス冷延鋼板にCuを含有させ、焼鈍後の脱スケールのため行われる酸洗工程においてCuをステンレス鋼板表面に置換析出させ、その後Niめっきを行うことによって、接触抵抗の低いステンレス鋼材が製造できることを提案した。   The present inventors previously included Cu in a stainless cold-rolled steel sheet, and replaced and precipitated Cu on the surface of the stainless steel sheet in a pickling process performed for descaling after annealing, followed by Ni plating, thereby making contact. It was proposed that stainless steel material with low resistance could be manufactured.

本発明は、上記ステンレス鋼材をさらに改良することを目的とする。具体的には、ステンレス鋼材が厚さ0.1mm程度の薄鋼板であっても、酸洗による減肉の結果で板厚精度が低下することが防止され、板厚精度が高く、安定して接触抵抗が低いステンレス鋼板を提供することが本発明の課題である。   An object of the present invention is to further improve the stainless steel material. Specifically, even if the stainless steel material is a thin steel plate having a thickness of about 0.1 mm, the plate thickness accuracy is prevented from being lowered as a result of thinning by pickling, and the plate thickness accuracy is high and stable. It is an object of the present invention to provide a stainless steel plate having a low contact resistance.

本発明により、質量%で、C:0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:3.0%以下、Cr:10.0%以上22.0%以下、Ni:4.0%以上10.0%以下、Cu:1.0%以上4.5%以下、N:0.15%以下、Mo:0.22%以上2.0%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなる化学組成を有するステンレス鋼母材と、このステンレス鋼母材の表面上に形成された該ステンレス鋼母材に由来するCuを含む不動態皮膜と、更にその上に設けられたNiまたはNi合金からなる層を備えることを特徴とするステンレス鋼材が提供される。前記化学組成は、前記Feの一部に代えて、Nb、V、Tiの少なくとも1種を質量%で合計0.5%以下、の一方または両方を含有しうる。 According to the present invention, by mass, C: 0.15% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, Cr: 10.0% or more and 22.0% or less, Ni: 4.0 %: 10.0% or less, Cu: 1.0% or more and 4.5% or less, N: 0.15% or less , Mo: 0.22% or more and 2.0% or less , and the balance from Fe and impurities A stainless steel base material having a chemical composition, a passive film containing Cu derived from the stainless steel base material formed on the surface of the stainless steel base material, and Ni or a Ni alloy provided thereon There is provided a stainless steel material characterized by comprising a layer comprising: The chemical composition, instead of a part of the Fe, N b, V, may contain one or both of the total 0.5% or less, by mass% of at least one Ti.

前記ステンレス鋼母材は好ましくは平均結晶粒径が15μm以下である。
前記Cuを含む不動態皮膜は、熱間圧延後のステンレス鋼材にそれぞれ1回以上の焼鈍および酸洗工程を施し、最後の焼鈍後に酸洗等の脱スケールを行わずにNiまたはNi合金めっきを施すことにより形成されうる。
The stainless steel base material preferably has an average crystal grain size of 15 μm or less.
The passive film containing Cu is subjected to at least one annealing and pickling step on the hot-rolled stainless steel material, and Ni or Ni alloy plating is performed without descaling such as pickling after the final annealing. It can be formed by applying.

NiまたはNi合金めっき後に調質圧延することによりステンレス鋼材にバネ特性を付与することができる。
別の側面において、本発明により、熱間圧延により前記化学組成を有するステンレス鋼材を作製し、このステンレス鋼材に酸洗工程、冷間圧延工程および冷間圧延後の焼鈍工程をそれぞれ1回以上施し、少なくとも最終焼鈍工程は無酸化性雰囲気中で行い、この最終焼鈍工程後のステンレス鋼材に直接Niめっきを施すことを特徴とするステンレス鋼材の製造方法が提供される。この製造方法は、電解Niめっき後に冷間での調質圧延を行う工程をさらに含んでいてもよい。
Spring characteristics can be imparted to the stainless steel material by temper rolling after Ni or Ni alloy plating.
In another aspect, according to the present invention, a stainless steel material having the above-described chemical composition is produced by hot rolling, and the stainless steel material is subjected to pickling, cold rolling, and annealing after cold rolling at least once each. There is provided a method for producing a stainless steel material, wherein at least the final annealing step is performed in a non-oxidizing atmosphere, and the stainless steel material after the final annealing step is directly subjected to Ni plating. This manufacturing method may further include a step of performing cold temper rolling after electrolytic Ni plating.

以下に、本発明において使用される用語の定義を記載する。
「ステンレス鋼母材」とは、不動態皮膜や他の表面析出物(例えば、後述するCuリッチ層)を含まない(すなわち、それらの表面析出物より内部に存在する)ステンレス鋼材の母材部分を意味する。
The definitions of terms used in the present invention are described below.
“Stainless steel base material” means a base material portion of a stainless steel material that does not contain a passive film or other surface precipitates (for example, a Cu-rich layer described later) (that is, exists inside the surface precipitates). Means.

「不動態皮膜」とは、ステンレス鋼母材が大気中の酸素などと反応することにより母材表面上に形成される、酸化物などからなる絶縁性の皮膜である。
「ステンレス鋼基材」とは、後述するCuリッチ層をステンレス鋼母材の表面上に析出させる処理に供される被処理部材を意味する。
The “passive film” is an insulating film made of an oxide or the like that is formed on the surface of the base material when the stainless steel base material reacts with oxygen in the atmosphere.
The “stainless steel substrate” means a member to be processed that is subjected to a process of depositing a Cu-rich layer, which will be described later, on the surface of the stainless steel base material.

「Cuリッチ層」とは、ステンレス鋼母材の表面に存在する、Cuを該母材より多量に含有する層を意味する。本発明では、このCuリッチ層は、酸洗工程で母材から溶出したCuが母材表面に再析出することにより形成されるので、Cuはステンレス鋼母材に由来する。また、Cuイオンを酸洗液に含有させても同様にCuリッチ層を形成できるが、Cuリッチ層を形成するのに長時間を要する。本発明においては、Cuリッチ層中の多くのCuは、酸洗後の最終焼鈍工程において生成する不動態皮膜中に熱拡散によって取り込まれてしまうため、最終焼鈍を後、酸洗等の脱スケール処理をせずにNiめっきすることにより製造された本発明に係るステンレス鋼材では、Cuを含有する不動態皮膜がステンレス鋼母材の表面に生成する。不動態皮膜中のCuは、金属原子として取り込まれていると考えられ、ステンレス鋼母材と不動態被膜の表面との通電パスを形成し、表面接触抵抗を低下させていると考えられる。   “Cu-rich layer” means a layer that is present on the surface of a stainless steel base material and contains a larger amount of Cu than the base material. In the present invention, the Cu-rich layer is formed by reprecipitation of Cu eluted from the base material in the pickling process on the surface of the base material, so Cu is derived from the stainless steel base material. A Cu-rich layer can be similarly formed even if Cu ions are included in the pickling solution, but it takes a long time to form the Cu-rich layer. In the present invention, a large amount of Cu in the Cu-rich layer is taken into the passive film formed in the final annealing step after pickling by thermal diffusion, and therefore, after final annealing, descaling such as pickling is performed. In the stainless steel material according to the present invention manufactured by Ni plating without any treatment, a passive film containing Cu is generated on the surface of the stainless steel base material. It is considered that Cu in the passive film is taken in as a metal atom and forms a current-carrying path between the stainless steel base material and the surface of the passive film, thereby reducing the surface contact resistance.

本発明によれば、経時変化が少ない優れた導電特性(低い接触抵抗)を有し、しかも経済性に優れた導電性ステンレス鋼材が提供される。この導電性ステンレス鋼材を用いてなる導電性部品は、安価でありながら接点抵抗が低く、しかも抵抗の経時変化が少ない。また、薄鋼板においても高い板厚精度が得られる。   According to the present invention, there is provided a conductive stainless steel material having excellent conductive characteristics (low contact resistance) with little change over time and excellent in economic efficiency. A conductive part made of this conductive stainless steel material is inexpensive but has a low contact resistance and a little change with time in resistance. Moreover, high plate thickness accuracy can be obtained even in a thin steel plate.

本発明に係るステンレス鋼材は、表面がNiまたはNi合金めっき(以下、Ni系めっきと総称する)で被覆されており、耐食性や低い接触抵抗を有し、鉛フリーはんだ濡れ性に優れ、かつ強固なはんだ密着性を有する。加えて、硬度、プレス成形性にも優れ、耐薬品性も良好である。従って、このステンレス鋼材は、はんだで接合されることが多い電気部品または電子部品などの導電性部品、例えば、配線端子、コネクタや、精密バネ接点材、さらには、耐薬品性を求められるケース用途(例えば、大型Liイオン二次電池のケース)に適用するのに特に適している。   The stainless steel material according to the present invention is coated with Ni or Ni alloy plating (hereinafter collectively referred to as Ni-based plating), has corrosion resistance and low contact resistance, is excellent in lead-free solder wettability, and is strong. Excellent solder adhesion. In addition, it has excellent hardness and press formability, and also has good chemical resistance. Therefore, this stainless steel material is a conductive component such as an electrical component or an electronic component that is often joined by solder, for example, a wiring terminal, a connector, a precision spring contact material, and a case application that requires chemical resistance. It is particularly suitable for application to (for example, a case of a large Li ion secondary battery).

ステンレス鋼母材の表面観察像から平均結晶粒径を求積法により求める方法を説明する図。The figure explaining the method of calculating | requiring an average crystal grain diameter by the quadrature method from the surface observation image of a stainless steel base material. 実施例で採用したステンレス鋼板の製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of the stainless steel plate employ | adopted in the Example.

以下、本発明に係るステンレス鋼材およびその製造方法を説明する。以下の説明において鋼組成における各成分元素の含有量を示す「%」は、質量%を意味する。また、主にステンレス鋼材がステンレス鋼板である場合を例にとって説明するが、ステンレス鋼材は鋼板である必要はなく、管、棒、線、異形材などの形態であってもよい。   Hereinafter, the stainless steel material and its manufacturing method according to the present invention will be described. In the following description, “%” indicating the content of each component element in the steel composition means mass%. Although the case where the stainless steel material is a stainless steel plate will be mainly described as an example, the stainless steel material does not have to be a steel plate, and may be in the form of a tube, a rod, a wire, a deformed material, or the like.

1.鋼組成
[C:0.15%以下]
Cは、固溶強化元素であり、鋼の強度向上に寄与するために、0.01%以上含有させるのが好ましい。しかし、C含有量が0.15%超と過度に多くなると、製造過程で粗大な炭化物が多数生成され、これら粗大な炭化物が破壊の起点となって、素材の成形性が劣化する。そこで、C含有量は0.15%以下とする。C含有量は好ましくは0.03%以下である。
1. Steel composition [C: 0.15% or less]
C is a solid solution strengthening element and is preferably contained in an amount of 0.01% or more in order to contribute to the improvement of steel strength. However, if the C content exceeds 0.15%, a large amount of coarse carbides are produced in the production process, and these coarse carbides serve as starting points for destruction, thereby deteriorating the moldability of the material. Therefore, the C content is 0.15% or less. The C content is preferably 0.03% or less.

[Si:1.0%以下]
Siは、固溶強化元素であるとともに、溶製時の脱酸材としても用いられる。しかし、Si含有量が1.0%超と過度に多くなると、製造過程で粗大なSi化合物が生成され、これらの粗大なSi化合物は熱間加工性及び冷間加工性の劣化を招く。そこで、Si含有量は1.0%以下とする。Si含有量は好ましくは0.5%以下である。
[Si: 1.0% or less]
Si is a solid solution strengthening element and is also used as a deoxidizer during melting. However, if the Si content is excessively high, exceeding 1.0%, coarse Si compounds are produced in the production process, and these coarse Si compounds cause deterioration of hot workability and cold workability. Therefore, the Si content is 1.0% or less. The Si content is preferably 0.5% or less.

[Mn:3.0%以下]
Mnは、溶製時の脱酸材として用いられるとともに、オーステナイト生成元素であるのでオーステナイト相の安定度を調整可能な元素である。しかし、Mn含有量が3.0%超と過度に多くなると、製造過程で粗大なMn化合物が生成され、粗大なMn化合物は破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。そこで、Mn含有量は3.0%以下とする。Mn含有量は好ましくは2.5%以下である。
[Mn: 3.0% or less]
Mn is an element capable of adjusting the stability of the austenite phase because it is used as a deoxidizer during melting and is an austenite-forming element. However, if the Mn content exceeds 3.0%, a coarse Mn compound is produced in the production process, and the coarse Mn compound becomes a starting point of destruction and deteriorates the moldability of the material. Therefore, the Mn content is 3.0% or less. The Mn content is preferably 2.5% or less.

[Cr:10.0%以上22.0%以下]
Crは、ステンレス鋼の基本元素であり、10.0%以上含有することによりステンレス鋼母材の表面上に金属酸化物層(不動態皮膜)を形成して耐食性を高める作用を果たす。Cr含有量は好ましくは15.0%以上である。しかし、Crはフェライト安定化元素であるため、含有量が22.0%超と過度に多すぎるとδフェライトが生成し、このδフェライトは素材の熱間加工性を劣化させる。そこで、Cr含有量を22.0%以下とする。好ましくは21.0%以下である。
[Cr: 10.0% to 22.0%]
Cr is a basic element of stainless steel. By containing 10.0% or more, Cr forms a metal oxide layer (passive film) on the surface of the stainless steel base material, thereby improving the corrosion resistance. The Cr content is preferably 15.0% or more. However, since Cr is a ferrite stabilizing element, if the content is excessively large, more than 22.0%, δ ferrite is generated, and this δ ferrite deteriorates the hot workability of the material. Therefore, the Cr content is set to 22.0% or less. Preferably it is 21.0% or less.

[Ni:4.0%以上10.0%以下]
Niは、オーステナイト生成元素であり、室温で優れた成形性を示すオーステナイト相を安定して得るために、4.0%以上含有させる。しかし、Ni含有量が10.0%超と多すぎると、オーステナイト相が安定化し過ぎて、加工誘起マルテンサイト変態が抑制される。さらに、Niは高価な元素であり、Ni含有量の増加はコストの大幅な上昇を招く。そこで、Ni含有量は10.0%以下とする。好ましくは9.5%以下である。
[Ni: 4.0% to 10.0%]
Ni is an austenite-forming element, and is contained in an amount of 4.0% or more in order to stably obtain an austenite phase exhibiting excellent formability at room temperature. However, if the Ni content is too large, more than 10.0%, the austenite phase is overstabilized and the work-induced martensitic transformation is suppressed. Furthermore, Ni is an expensive element, and an increase in the Ni content causes a significant increase in cost. Therefore, the Ni content is set to 10.0% or less. Preferably it is 9.5% or less.

[Cu:1.0%以上4.5%以下]
Cuは、本発明に係るステンレス鋼材において、ステンレス鋼母材の表面上に設けられるCuリッチ層(詳細は後述する)の主成分となる。このため、Cu含有量が過度に少ないと、このCuリッチ層が酸洗中にステンレス鋼母材上に再析出されにくくなり、ステンレス鋼材からなる導電性部品の接触抵抗の増加をもたらす。従って、Cu含有量は1.0%以上とする。また、Cuはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト相の安定度を調整可能な元素であり、Moが含有されている場合には、Moとの相乗効果で積層欠陥エネルギーを上昇させて、オーステナイト母相中の歪の蓄積を抑制する機能も有する。この意味でも、Cuを1.0%以上含有させることにより、過度な加工硬化が抑制されて成形性が向上する。
[Cu: 1.0% to 4.5%]
In the stainless steel material according to the present invention, Cu is a main component of a Cu rich layer (details will be described later) provided on the surface of the stainless steel base material. For this reason, if the Cu content is excessively small, this Cu-rich layer is difficult to be re-precipitated on the stainless steel base material during pickling, resulting in an increase in contact resistance of conductive parts made of stainless steel. Therefore, the Cu content is 1.0% or more. Further, Cu is an austenite-forming element and is an element capable of adjusting the stability of the austenite phase. When Mo is contained, the stacking fault energy is increased by a synergistic effect with Mo, and the austenite matrix phase is increased. It also has a function of suppressing the accumulation of strain inside. Also in this sense, by containing 1.0% or more of Cu, excessive work hardening is suppressed and formability is improved.

しかし、Cu含有量が4.5%超と過度に多くなると、製造過程でCuが粒界に偏析し、この粒界偏析は熱間加工性を顕著に劣化させ、製造を困難にする。またマトリックス中にCu相が析出して加工性が不芳になる、バネ性が劣化する、などの問題が生じる。そこで、Cu含有量を1.0%以上4.5%以下とする。Cu含有量は、好ましくは3.0%超である。この範囲でCuを含有することにより、加工の初期から終期にかけてTRIP効果を継続させ、成形性をさらに向上することができる。本発明では、Cuの多くが鋼中に固溶しているために、前述した効果を発揮できる。   However, if the Cu content is excessively high, exceeding 4.5%, Cu is segregated at the grain boundary during the production process, and this grain boundary segregation significantly deteriorates the hot workability and makes the production difficult. In addition, the Cu phase is precipitated in the matrix, resulting in problems such as poor workability and degraded springiness. Therefore, the Cu content is set to 1.0% to 4.5%. The Cu content is preferably more than 3.0%. By containing Cu in this range, the TRIP effect can be continued from the beginning to the end of processing, and the formability can be further improved. In the present invention, since most of Cu is dissolved in steel, the above-described effects can be exhibited.

[N:0.15%以下]
Nは、Cと同様に固溶強化元素であり、鋼の強度向上に寄与するために0.01%以上含有することが好ましい。しかし、N含有量が0.15%超と過度に多くなると、鋼板の製造過程で粗大な窒化物が多数生成され、この粗大な窒化物が破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。よって、N含有量は0.15%以下とする。N含有量は好ましくは0.12%以下である。
[N: 0.15% or less]
N is a solid solution strengthening element like C, and is preferably contained in an amount of 0.01% or more in order to contribute to the improvement of steel strength. However, when the N content exceeds 0.15%, a large amount of coarse nitrides are produced during the manufacturing process of the steel sheet, and this coarse nitride serves as a starting point for destruction and deteriorates the formability of the material. Let Therefore, the N content is 0.15% or less. The N content is preferably 0.12% or less.

以下の元素は必要に応じて含有しうる任意元素である。
[Mo:2.0%以下]
Moは、Cuとの相乗効果で、積層欠陥エネルギーを上昇させてオーステナイト母相中の歪の蓄積を抑制する元素である。したがって、過度な加工硬化を抑制して成形性を向上させるために、母材がMoを0.1%以上含有することが好ましい。また、Moは、材料の耐食性を向上させる効果もある。しかし、Mo含有量が2.0%超と過度に多くなると、鋼板の製造工程で粗大なMo化合物が生成し、粗大なMo化合物は破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。そこで、Moを含有する場合には、その含有量は2.0%以下とする。
The following elements are optional elements that can be contained as required.
[Mo: 2.0% or less]
Mo is an element that suppresses the accumulation of strain in the austenite matrix by increasing the stacking fault energy due to a synergistic effect with Cu. Therefore, in order to suppress excessive work hardening and improve moldability, the base material preferably contains 0.1% or more of Mo. Mo also has the effect of improving the corrosion resistance of the material. However, if the Mo content exceeds 2.0% and excessively, a coarse Mo compound is generated in the manufacturing process of the steel sheet, and the coarse Mo compound becomes a starting point of destruction and deteriorates the formability of the material. Then, when it contains Mo, the content shall be 2.0% or less.

[Nb、V、Tiの少なくとも1種以上:合計0.5%以下]
Nb、VおよびTiは、それぞれ炭化物あるいは窒化物を生成し、ピン止め効果により結晶の粒成長を抑制して、結晶粒を微細化して、優れた成形性を得るのに有効な元素である。しかし、これらの元素の含有量が合計で0.5%超と多くなりすぎると、炭化物あるいは窒化物が粗大にかつ多量に析出する。これらの粗大な炭化物あるいは窒化物が破壊の起点となって、素材の成形性が劣化する。そこで、これらの元素を含有させる場合には、これらの元素の合計含有量を0.5%以下とする。この合計含有量は、好ましくは0.30%以下である。上述した効果を安定的に得るためには、Nb含有量は0.01%以上とすることが好ましい。V含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすればさらに好ましい。Ti含有量は0.02%以上とすることが好ましく、0.05%以上とすればさらにこのましい。
[At least one of Nb, V and Ti: 0.5% or less in total]
Nb, V, and Ti are elements that are effective in producing carbides or nitrides, suppressing crystal grain growth by the pinning effect, refining crystal grains, and obtaining excellent formability. However, if the total content of these elements exceeds 0.5% in total, carbides or nitrides are deposited coarsely and in large quantities. These coarse carbides or nitrides become the starting point of destruction, and the material formability deteriorates. Therefore, when these elements are contained, the total content of these elements is set to 0.5% or less. This total content is preferably 0.30% or less. In order to stably obtain the effects described above, the Nb content is preferably set to 0.01% or more. The V content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more. The Ti content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.05% or more.

本発明に係るステンレス鋼母材の化学組成の残部はFeおよび不純物である。ステンレス鋼の製造においては、スクラップを使用する場合が多いことから、種々の不純物元素が不可避的に混入する。そのため、不純物元素の含有量を一義的に定めることは困難である。本発明において、不純物とは、本発明の作用効果を阻害しない範囲の元素の含有を意味する。   The balance of the chemical composition of the stainless steel base material according to the present invention is Fe and impurities. In the production of stainless steel, scrap is often used, so various impurity elements are inevitably mixed. Therefore, it is difficult to uniquely determine the content of the impurity element. In the present invention, the term “impurities” means the inclusion of elements in a range that does not impair the effects of the present invention.

2.金属組織
本発明に係るステンレス鋼母材は、その平均結晶粒径が15μm以下であることが好ましい。これは、厳しい加工を受けた場合に加工面の特にコーナー部に肌荒れが生じるのを防ぐためである。平均結晶粒径が15μmを超えると前記肌荒れが目立つようになる。したがって、平均結晶粒径は15μm以下であることが好ましく、10μm以下であればさらに好ましい。
2. Metal structure The stainless steel base material according to the present invention preferably has an average crystal grain size of 15 μm or less. This is to prevent roughening of the processed surface, particularly the corner portion, when severe processing is performed. When the average crystal grain size exceeds 15 μm, the rough skin becomes conspicuous. Therefore, the average crystal grain size is preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less.

平均結晶粒径の下限は特に限定されない。しかし、過度に小さくすることは製造上の負荷を増大させたり、組成の設計自由度を狭めたりする。このため、通常は1.5μm以上である。   The lower limit of the average crystal grain size is not particularly limited. However, making it too small increases the manufacturing load and reduces the design freedom of the composition. For this reason, it is usually 1.5 μm or more.

平均結晶粒径は、焼鈍条件、特に最終焼鈍条件に依存するので、最終焼鈍は結晶粒径を粗大化しないような条件で行うことが好ましい。
平均結晶粒径の求め方は特に限定されない。求積法、切断法、比較法などがある。本発明では10μm以下の結晶粒径を測定するため、下記の求積法(測定面積中の結晶粒の数を数えて、平均結晶粒径を計算する方法)により平均粒径を求めた。
Since the average crystal grain size depends on the annealing conditions, particularly the final annealing conditions, the final annealing is preferably performed under conditions that do not increase the crystal grain size.
The method for obtaining the average crystal grain size is not particularly limited. There are quadrature, cutting, and comparison methods. In the present invention, in order to measure a crystal grain size of 10 μm or less, the average grain size was determined by the following quadrature method (a method of calculating the average crystal grain size by counting the number of crystal grains in the measurement area).

被測定試料を樹脂に埋め込み、エメリー紙研磨およびバフ研磨を行って、研磨面を鏡面に近い状態まで仕上げる。次に、グリセリンで薄めた王水を用いて研磨面のエッチングを行ない、エッチング後の研磨面を観察倍率1500倍で8視野のSEM観察を行う。図1はそのようにして観察されたSEM画像の一つである。図1に示されるように、画像内に設けられた所定の面積の長方形の枠内に結晶全体が含まれる場合(図1では白丸にて示されている)には結晶を1個単位で数え、枠線が結晶の内部を通過する場合(図1では黒丸にて示されている)には結晶を0.5個単位で数える。   The sample to be measured is embedded in a resin, polished with emery paper and buffed to finish the polished surface close to a mirror surface. Next, the polished surface is etched using aqua regia diluted with glycerin, and the polished surface after etching is subjected to SEM observation of 8 fields at an observation magnification of 1500 times. FIG. 1 is one of the SEM images observed as such. As shown in FIG. 1, when the entire crystal is included in a rectangular frame of a predetermined area provided in the image (indicated by white circles in FIG. 1), the crystal is counted in units of one. When the frame passes through the inside of the crystal (indicated by a black circle in FIG. 1), the crystal is counted in units of 0.5.

3.Cuリッチ層
本発明では、最終焼鈍を無酸化性雰囲気で行うことで、ステンレス鋼板表面に形成される不動態皮膜中にCuを取りこませる。
3. Cu rich layer In this invention, Cu is taken in in the passive film formed in the stainless steel plate surface by performing final annealing in a non-oxidizing atmosphere.

一般にCu含有ステンレス鋼板を、例えば水素と窒素を含む無酸化性雰囲気中で焼鈍すると、鋼板表面の不動態皮膜中にCuが取り込まれる。しかし、不動態皮膜中に取り込まれたCuは、熱拡散によって母材内部から母材表面に移動してきたCuであるため、不動態皮膜中のCu濃度は、不動態皮膜の接触抵抗を改善できるほどの濃度とはならない。また、不動態皮膜中のCuの形態は不明であるが、多くが金属原子として存在していると推測され、一部のCuはCu相として存在している可能性もある。   In general, when a Cu-containing stainless steel plate is annealed in a non-oxidizing atmosphere containing, for example, hydrogen and nitrogen, Cu is taken into the passive film on the surface of the steel plate. However, since Cu taken into the passive film is Cu that has moved from the inside of the base material to the base material surface by thermal diffusion, the Cu concentration in the passive film can improve the contact resistance of the passive film. The concentration will not be as high. Moreover, although the form of Cu in a passive film is unknown, it is estimated that many exist as a metal atom, and some Cu may exist as a Cu phase.

本発明では、熱間圧延後または冷間圧延の中間焼鈍後の酸洗工程において、鋼中のCuが一旦酸洗液の中に溶けだした後、溶けだしたCuがステンレス鋼板表面に再析出すること等によって、ステンレス鋼板上にCuリッチ層が形成される。このCuリッチ層は、ステンレス鋼板表面上に均一に形成されるのではなく、斑らに(島状に)形成されるのが普通である。この理由は、酸洗中のCuの析出がステンレス鋼板中に含まれるFe等の原子との置換反応によって析出するためである。前記のCuリッチ層は、酸洗を繰り返すごとに厚く形成される。   In the present invention, in the pickling process after hot rolling or after intermediate annealing of cold rolling, Cu in the steel is once dissolved in the pickling solution, and then the dissolved Cu is reprecipitated on the surface of the stainless steel plate. Thus, a Cu rich layer is formed on the stainless steel plate. This Cu-rich layer is not formed uniformly on the surface of the stainless steel plate, but is usually formed in spots (in the form of islands). This is because the precipitation of Cu during pickling precipitates due to a substitution reaction with atoms such as Fe contained in the stainless steel plate. The Cu rich layer is formed thick every time pickling is repeated.

このCuリッチ層のステンレス鋼板における最終焼鈍前の厚さは、0.005μm以上0.5μm以下とすることが好ましい。Cuリッチ層の厚さが0.005μmを下回ると接触抵抗が上昇することが懸念される。また、Cuリッチ層の厚さが0.5μmを超えると、この厚さのCuリッチ層を形成するために要する時間が長くなって生産性が低下する。   The thickness of the Cu-rich layer of the stainless steel plate before final annealing is preferably 0.005 μm or more and 0.5 μm or less. When the thickness of the Cu rich layer is less than 0.005 μm, there is a concern that the contact resistance increases. On the other hand, if the thickness of the Cu-rich layer exceeds 0.5 μm, the time required to form the Cu-rich layer having this thickness becomes long and the productivity is lowered.

なお、Cuリッチ層の厚さは薄いため、その厚さの測定値の正確性を高める観点から、次の方法でCuリッチ層の厚さを測定することが好ましい。
ステンレス鋼基材上にCuリッチ層を析出させた後、その表面にさらにNi系めっきを施し、Cu相がステンレス鋼母材とNi系めっき層との間に挟まれた状態とする。続いて、このステンレス鋼材を切断し、表面部の断面観察するための試料を複数作成し、それぞれの試料について、好ましくは樹脂に埋め込んで断面を公知の方法により研磨する。断面観察用の試料を得るべく研磨を行うと、最表層部は研磨時の応力が集中するために過度に研磨されやすく、また硬度が大きく変動する部分では過度に研磨されたりする傾向もあり、表面部がCuのようなステンレス鋼母材よりも相対的に軟質な材料の場合に顕著になるが、上記の方法によればCuリッチ層はNi系めっきとステンレス鋼母材との間に挟まれているため、Cuリッチ層が研磨の過程で過度に研磨されることが抑制される。研磨後の試料については、公知の方法で観察してCuリッチ層の厚さを測定すればよい。
In addition, since the thickness of a Cu rich layer is thin, it is preferable to measure the thickness of a Cu rich layer with the following method from a viewpoint of improving the accuracy of the measured value of the thickness.
After the Cu-rich layer is deposited on the stainless steel substrate, Ni-based plating is further applied to the surface thereof so that the Cu phase is sandwiched between the stainless steel base material and the Ni-based plating layer. Subsequently, the stainless steel material is cut to prepare a plurality of samples for observing the cross section of the surface portion, and each sample is preferably embedded in a resin and the cross section is polished by a known method. When polishing to obtain a sample for cross-sectional observation, the outermost layer part tends to be excessively polished because stress during polishing is concentrated, and there is also a tendency to excessively polish in a part where the hardness greatly varies, Although the surface portion becomes prominent when the material is relatively softer than the stainless steel base material such as Cu, according to the above method, the Cu rich layer is sandwiched between the Ni-based plating and the stainless steel base material. Therefore, excessive polishing of the Cu-rich layer during the polishing process is suppressed. About the sample after grinding | polishing, what is necessary is just to observe by a well-known method and to measure the thickness of Cu rich layer.

ここで、本発明に係るステンレス鋼材では、ステンレス鋼母材の表面上にCuリッチ層のみならず不動態皮膜が形成されることから、Cuリッチ層を形成する処理が施されたステンレス鋼材であっても、そのステンレス鋼材における母材の表面上にはCuリッチ層が形成されない領域も存在する。このため、研磨後の試料の断面を観察すると、Cuリッチ層の厚さは観察に係る断面において一定ではなく、Cuリッチ層の厚みを十分に計測できる部分と、Cuリッチ層の厚みを実質的に計測できない部分とを有する。したがって、本発明に係るCuリッチ層の厚みは、観察に係る断面における平均値として求められる。   Here, in the stainless steel material according to the present invention, since not only the Cu rich layer but also a passive film is formed on the surface of the stainless steel base material, the stainless steel material is subjected to the treatment for forming the Cu rich layer. However, there is a region where the Cu rich layer is not formed on the surface of the base material in the stainless steel material. For this reason, when the cross section of the sample after polishing is observed, the thickness of the Cu rich layer is not constant in the cross section related to the observation, and the portion where the thickness of the Cu rich layer can be sufficiently measured and the thickness of the Cu rich layer are substantially There are parts that cannot be measured. Therefore, the thickness of the Cu rich layer according to the present invention is obtained as an average value in the cross section related to the observation.

このCuリッチ層の平均厚みの計測方法は特に限定されない。断面観察像を画像処理することによって求めてもよいし、次の方法により求めてもよい。すなわち、断面観察像においてCuリッチ層または不動態皮膜との界面をなすステンレス鋼母材の末端線上に複数の測定点を任意に設定する。これらの複数の測定点におけるCuリッチ層厚さを計測する。このとき、測定点が不動態皮膜とステンレス鋼母材との界面に相当する場合にはCuリッチ層厚さは0μmとなる。こうして測定した複数の測定点におけるCuリッチ層の厚さを平均してCuリッチ層の平均厚さとする。   The method for measuring the average thickness of the Cu rich layer is not particularly limited. You may obtain | require by image-processing a cross-sectional observation image, and may obtain | require by the following method. That is, a plurality of measurement points are arbitrarily set on the end line of the stainless steel base material forming the interface with the Cu rich layer or the passive film in the cross-sectional observation image. The Cu rich layer thickness at these measurement points is measured. At this time, when the measurement point corresponds to the interface between the passive film and the stainless steel base material, the Cu rich layer thickness is 0 μm. The thickness of the Cu rich layer at the plurality of measurement points thus measured is averaged to obtain the average thickness of the Cu rich layer.

一方Cuリッチ層の厚さが0.01μm程度以下と薄くなると、上記の方法では測定精度が低くなる。このような場合は、機器分析装置による分析で、純銅を標準試料として定量分析を行ってもよい。この場合、XPS等の光電子分光分析や、WDS等のX線分析装置が制度的に好適である。但し、光電子分光分析等は、0.1μm以上の厚さの定量分析には不向きである。   On the other hand, when the thickness of the Cu-rich layer is reduced to about 0.01 μm or less, the measurement accuracy is lowered by the above method. In such a case, quantitative analysis may be performed using pure copper as a standard sample by analysis using an instrument analyzer. In this case, photoelectron spectroscopic analysis such as XPS and X-ray analyzer such as WDS are systematically suitable. However, photoelectron spectroscopic analysis or the like is not suitable for quantitative analysis with a thickness of 0.1 μm or more.

酸洗工程で生成したCuリッチ層は、その後の最終焼鈍工程で、不動態皮膜中やステンレス鋼母材中に熱拡散によって取り込まれので、最終焼鈍中にCuリッチ層自体は消失する(ただし、Cuリッチ層が厚い場合は、その一部が最終焼鈍後も残存する場合がある)が、形成された不動態皮膜は、Cuを含有するために導電性を有することとなる。その後、酸洗せずにNi系めっきを施すことにより、導電性を有したNi系めっきステンレス鋼板が得られる。   Since the Cu-rich layer generated in the pickling process is incorporated by thermal diffusion into the passive film or the stainless steel base material in the subsequent final annealing process, the Cu-rich layer itself disappears during the final annealing (however, When the Cu-rich layer is thick, a part of the Cu-rich layer may remain after the final annealing), but the formed passive film has conductivity because it contains Cu. Then, Ni-plated stainless steel sheet having conductivity is obtained by performing Ni-based plating without pickling.

このNi系めっきステンレス鋼板は、不動態皮膜が導電性を有することから、大きな電流を通電させた場合においても、ステンレス鋼板とNi系めっき層との界面におけるジュール熱の発生が抑制されると同時に、熱を散逸させやすくなる。このため、前記界面における接触抵抗が経時的に上昇する現象が生じにくい。   In this Ni-plated stainless steel sheet, since the passive film has conductivity, the generation of Joule heat at the interface between the stainless steel sheet and the Ni-based plating layer is suppressed even when a large current is applied. , Easily dissipate heat. For this reason, the phenomenon that the contact resistance at the interface increases with time is less likely to occur.

4.Ni系めっき層
本発明に係るステンレス鋼板では、上述したように、ステンレス鋼母材の表面に導電性を有するCu含有不動態皮膜が形成されるが、その不動態皮膜の表面は、Ni系めっき層(すなわち、NiまたはNi合金からなるめっき層)で被覆され、このNi系めっき層が導電性を有する不動態皮膜と電気的に接続される。
4). Ni-based plating layer In the stainless steel plate according to the present invention, as described above, a Cu-containing passive film having conductivity is formed on the surface of the stainless steel base material. The surface of the passive film is Ni-plated. It is covered with a layer (that is, a plating layer made of Ni or Ni alloy), and this Ni-based plating layer is electrically connected to a passive film having conductivity.

Ni系めっき層の厚さは10μm以下とすることが好ましい。過度に厚くなると生産性が低下する上に、めっき内に発生する応力によってめっきの密着性が低下することが懸念される。めっきの密着性が低下すると、接触抵抗の経時的な安定性が低下する。   The thickness of the Ni-based plating layer is preferably 10 μm or less. When the thickness is excessively increased, the productivity is lowered, and there is a concern that the adhesion of the plating is lowered due to the stress generated in the plating. When the adhesion of plating is lowered, the stability of contact resistance with time is lowered.

Ni系めっき層の組成およびその製造方法は特に限定されない。Niのみでもよいし、耐食性を高めるため、または硬度を調整するために、他の元素を含有させてもよい。Ni合金の例としては、Ni−Zn、Ni−Pd、Ni−W、Ni−W−Coなどが例示される。めっき方法は電気めっき、無電解めっき、ドライプレーティングのいずれでも構わないが、経済性の観点からは電気めっきが好ましい。   The composition of the Ni-based plating layer and the manufacturing method thereof are not particularly limited. Ni alone may be used, or other elements may be contained in order to increase the corrosion resistance or adjust the hardness. Examples of the Ni alloy include Ni—Zn, Ni—Pd, Ni—W, and Ni—W—Co. The plating method may be any of electroplating, electroless plating, and dry plating, but electroplating is preferable from the viewpoint of economy.

5.製造方法
上記の化学組成を有するステンレス鋼母材、導電性を有するCu含有不動態皮膜、および上記のNi系めっき層を備える限り、本発明に係るステンレス鋼材の製造方法は限定されない。しかし、次の製造方法により製造すれば、本発明に係るステンレス鋼材を安定性かつ経済性に優れて製造することができる。
5. Production Method The production method of the stainless steel material according to the present invention is not limited as long as it includes the stainless steel base material having the above chemical composition, the Cu-containing passive film having conductivity, and the Ni-based plating layer. However, if manufactured by the following manufacturing method, the stainless steel material according to the present invention can be manufactured stably and economically.

その製造方法の特徴は、ステンレス鋼材の製造における熱間圧延によって得られたホットコイルの焼鈍酸洗工程あるいは冷間圧延工程の中間焼鈍酸洗工程でCuをステンレス表面に析出させ、冷間圧延後の最終焼鈍工程は無酸化性雰囲気で行って、酸洗工程で形成させたCuリッチ層を熱拡散により不動態皮膜に取り込ませる処理を行うことと、その後酸洗処理等を実施することなく直接その表面にNi系めっき処理を行うこととにある。   The manufacturing method is characterized by precipitating Cu on the surface of the stainless steel in the annealing pickling step of the hot coil obtained by hot rolling in the production of stainless steel or the intermediate annealing pickling step of the cold rolling step, and after the cold rolling The final annealing step is performed in a non-oxidizing atmosphere, and the Cu-rich layer formed in the pickling step is directly incorporated into the passive film by thermal diffusion, and then directly without performing the pickling treatment. The Ni plating process is performed on the surface.

Cuリッチ層を形成する処理に供されるステンレス鋼基材は、溶製されたステンレス鋼に対して熱間圧延(その後のスケール除去のための酸洗を伴う)と、冷間圧延および場合により中間焼鈍を経たものである。冷間圧延に供されるステンレス鋼材は、次に説明するように熱間圧延後の酸洗により表面にCuリッチ層が形成されているため、表面のCu濃度が高くなっている。   The stainless steel base material used for the treatment to form the Cu-rich layer includes hot rolling (with subsequent pickling for removing the scale), cold rolling and possibly rolling the molten stainless steel. It has undergone intermediate annealing. Since the stainless steel material used for cold rolling has a Cu-rich layer formed on the surface by pickling after hot rolling as described below, the Cu concentration on the surface is high.

熱間圧延後は、得られた熱延鋼材を保温することなく、速やかに冷却を行うことが好ましい。この理由は、熱間圧延後に保温を行うと、ステンレス鋼中のCuが析出し、その後の酸洗工程中に酸線液にCuが溶出しにくくなることや、加工性が劣化するためである。   After hot rolling, it is preferable to quickly cool the obtained hot-rolled steel material without keeping the temperature. The reason for this is that if the temperature is kept after hot rolling, Cu in stainless steel precipitates, and Cu is less likely to be eluted in the acid wire solution during the subsequent pickling process, and the workability deteriorates. .

熱間圧延が完了した時点で、表面にはスケールが存在している。このスケール中には鋼母材由来のCuを含有している。その後の酸洗で表面のスケールを除去するが、この時、表面スケール中のCuは、一旦溶出し、その後に表面に再析出する。そのために、ステンレス鋼板の表面にCuリッチ層が形成される。酸洗は、ステンレス鋼材の酸洗に使用可能な酸洗液を用いて実施すればよい。例えば、硝フッ酸浴、硝硫酸浴、硫酸浴などが使用できる。なかでも、硫酸を含む酸液で酸洗をおこなう場合に、Cuリッチ層が多く形成される傾向がある。   When hot rolling is completed, scale is present on the surface. This scale contains Cu derived from the steel base material. Subsequent pickling removes the surface scale. At this time, Cu in the surface scale is once eluted and then re-deposited on the surface. Therefore, a Cu rich layer is formed on the surface of the stainless steel plate. What is necessary is just to implement pickling using the pickling liquid which can be used for the pickling of stainless steel materials. For example, a nitric hydrofluoric acid bath, a nitric acid sulfuric acid bath, a sulfuric acid bath, etc. can be used. Especially, when pickling with the acid solution containing a sulfuric acid, there exists a tendency for many Cu rich layers to be formed.

この後、冷間圧延を行う。冷間圧延が終了すると、表面のCuリッチ層は圧延加工により鋼母材と強固に密着された状態になる。冷間圧延により導入された加工歪の除去などを目的として、冷間圧延後の鋼板に対して最終焼鈍がなされる。   Thereafter, cold rolling is performed. When the cold rolling is completed, the Cu rich layer on the surface is in a state of being tightly adhered to the steel base material by rolling. The final annealing is performed on the steel sheet after the cold rolling for the purpose of removing the working strain introduced by the cold rolling.

この最終焼鈍の際の雰囲気を無酸化性雰囲気とすることにより、鋼板表面のCuリッチ層は、この焼鈍で生成する不動態皮膜中に取り込まれるので、Cuを含有し、それにより導電性を備えた不動態皮膜が生成する。Cuリッチ層の一部はステンレス鋼板中にも取り込まれるが、Cuリッチ層が厚い場合は、一部Cu層としてステンレス鋼板と導電性を有する不動態皮膜との間に残存する場合がある。このようにして形成された最表層のCu含有不動態皮膜は、導電性を有するために、表面の接触抵抗を低下させることができる。   By making the atmosphere at the time of this final annealing non-oxidizing atmosphere, the Cu-rich layer on the surface of the steel sheet is taken into the passive film formed by this annealing, so it contains Cu, thereby providing conductivity. A passive film is formed. A part of the Cu rich layer is also taken into the stainless steel plate, but when the Cu rich layer is thick, a part of the Cu rich layer may remain between the stainless steel plate and the conductive passive film. Since the outermost Cu-containing passive film formed in this manner has conductivity, the surface contact resistance can be reduced.

焼鈍に用いる無酸化性雰囲気は、不活性ガス雰囲気(窒素、アルゴンなどの1種または2種以上からなる雰囲気)、少なくとも1種の不活性ガスと水素とからなる雰囲気、および水素100%の雰囲気のいずれでもよい。酸化を防ぐため、雰囲気ガスの露点は−30℃以下であることが望ましく、より望ましく−60℃以下である。雰囲気ガスが還元作用を有する水素を含んでいることが望ましい。経済性も考慮して最も望ましいのは水素と窒素との混合ガスである。   The non-oxidizing atmosphere used for annealing is an inert gas atmosphere (an atmosphere composed of one or more of nitrogen and argon), an atmosphere composed of at least one inert gas and hydrogen, and an atmosphere containing 100% hydrogen. Either of these may be used. In order to prevent oxidation, the dew point of the atmospheric gas is desirably −30 ° C. or lower, and more desirably −60 ° C. or lower. It is desirable that the atmospheric gas contains hydrogen having a reducing action. In view of economy, the most desirable is a mixed gas of hydrogen and nitrogen.

冷間圧延を2回以上に分けて行う場合には、最後の冷間圧延より前の冷間圧延後に中間焼鈍を行ってもよく、また中間焼鈍後に酸洗を実施してもよい。こうして酸洗を2回以上行うことによりCuリッチ層の厚さを増大させることができる。中間焼鈍の焼鈍条件は特に制限されない。一方、最終焼鈍は前記のように無酸化性雰囲気で行い、かつその後に酸洗は行わない。また、最終焼鈍工程は、1000℃未満の温度で行うことが好ましい。それにより、平均結晶粒径が15μm以下、望ましくは10μm以下の、プレス成形性が一般的なSUS304材より優れステンレス鋼材を得ることができる。   When cold rolling is performed in two or more steps, intermediate annealing may be performed after the cold rolling before the last cold rolling, or pickling may be performed after the intermediate annealing. Thus, the thickness of the Cu rich layer can be increased by performing pickling twice or more. The annealing conditions for the intermediate annealing are not particularly limited. On the other hand, final annealing is performed in a non-oxidizing atmosphere as described above, and no pickling is performed thereafter. Moreover, it is preferable to perform the last annealing process at the temperature below 1000 degreeC. As a result, a stainless steel material having an average crystal grain size of 15 μm or less, desirably 10 μm or less and superior in press formability to a general SUS304 material can be obtained.

こうして得られた導電性を有するCu含有不動態皮膜を備えるステンレス鋼板の表面上に、Ni系めっきを施す。Ni系めっきの形成方法として電気めっきが好ましいこと、およびめっきの厚さは10μm以下が好ましいことは前述のとおりである。電気めっきを行うにあたり、ステンレス鋼母材が通電されるようにしながらめっきを行うことにより、形成されたNi系めっきが導電性を有する不動態皮膜と電気的に接続されることが担保される。   Ni-based plating is performed on the surface of the stainless steel plate provided with the Cu-containing passive film having conductivity thus obtained. As described above, electroplating is preferable as a method for forming the Ni-based plating, and the thickness of the plating is preferably 10 μm or less. In performing electroplating, by performing plating while energizing the stainless steel base material, it is ensured that the formed Ni-based plating is electrically connected to the passive film having conductivity.

Ni系めっき後は、必要に応じて調質圧延を施す。調質圧延は、求められる硬さ、伸びにより適切な圧下率を設定して実施すれば良い。本発明の実施例では304CSP 1/2Hを想定し、約10%の圧下率を設定した。本発明では、表面のNi系めっき層が導電性を有する不動態皮膜を介してステンレス鋼板と強固に接合しているため、調質圧延によってもめっき層が剥離することはない。   After the Ni-based plating, temper rolling is performed as necessary. The temper rolling may be performed by setting an appropriate reduction ratio depending on the required hardness and elongation. In the embodiment of the present invention, 304 CSP 1 / 2H was assumed and a rolling reduction of about 10% was set. In the present invention, since the Ni-based plating layer on the surface is firmly bonded to the stainless steel plate through the conductive passive film, the plating layer does not peel off even by temper rolling.

以下の実施例は本発明を例示するものであり、本発明はそれにより制限されない。
1.実施例に用いるステンレス鋼板の準備
表1に示す組成のステンレス鋼を真空雰囲気高周波誘導加熱炉で溶製した。なお、溶解時はAr雰囲気とした。得られたインゴットに対して図2に示す各工程を実施し、本実施例に用いるステンレス鋼板を得た。
The following examples illustrate the present invention and the present invention is not limited thereby.
1. Preparation of Stainless Steel Sheet Used in Examples Stainless steel having the composition shown in Table 1 was melted in a vacuum atmosphere high frequency induction heating furnace. Note that an Ar atmosphere was used during dissolution. Each process shown in FIG. 2 was implemented with respect to the obtained ingot, and the stainless steel plate used for a present Example was obtained.

2.評価方法
(1)表面抵抗の測定
本発明に係る材料の表面抵抗を下記の装置および方法で測定し、従来技術(特許文献1から6)に従った方法により得られた材料の表面抵抗との比較を行った。
2. Evaluation Method (1) Measurement of Surface Resistance The surface resistance of the material according to the present invention is measured by the following apparatus and method, and the surface resistance of the material obtained by the method according to the prior art (Patent Documents 1 to 6). A comparison was made.

測定装置:三菱化学(株)製の抵抗率計ロレスターGP
測定プローブ:ASプローブ(4探針、探針間5mm、加圧力210g/本)
測定法:JIS K7194に準拠
(2)はんだ濡れ性の評価
本発明で得られる材料のはんだ濡れ性評価は以下の試験装置と評価条件で行った。
Measuring device: Lorester GP, a resistivity meter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Measurement probe: AS probe (4 probes, 5 mm between probes, applied pressure 210 g / piece)
Measurement method: based on JIS K7194 (2) Evaluation of solder wettability Evaluation of solder wettability of the material obtained in the present invention was performed using the following test apparatus and evaluation conditions.

評価装置:(株)レスカ製SAT−5100
はんだ:千住金属工業(株)製M705 Sn−3Ag−0.5Cu鉛フリーはんだ
フラックス:タムラ化研(株)製Y−20 活性フラックス
試験方法:ウェットバランス法、JEITA ET−7404,JIS C0099に準拠
温度:300℃
浸漬深さ:5mm
浸漬時間:10秒
ハンダ浴に被試験材を浸漬する速度:20mm/sec
濡れ性は、ウェットバランス法による試験において試験片(板厚×3.0mm幅×40mm長)が受ける浮力とはんだの濡れ表面張力が一致するまでの時間(ゼロクロス時間、T0)により評価を行った。なお、本発明の材料は、調質圧延後にはんだ濡れ性を調査した。
Evaluation device: SAT-5100 manufactured by Resuka Co., Ltd.
Solder: M705 Sn-3Ag-0.5Cu lead-free solder manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. Flux: Y-20 active flux manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd. Test method: compliant with wet balance method, JEITA ET-7404, JIS C0099 Temperature: 300 ° C
Immersion depth: 5mm
Immersion time: 10 seconds Speed at which the test material is immersed in the solder bath: 20 mm / sec
Wettability is evaluated by the time (zero crossing time, T 0 ) until the buoyancy applied to the test piece (plate thickness x 3.0 mm width x 40 mm length) and the wet surface tension of the solder match in the test using the wet balance method. It was. The material of the present invention was examined for solder wettability after temper rolling.

(3)表面から深さ方向の元素分析
本発明材料の表面から深さ方向の元素の状態を調査するために、ESCAにより濃度および状態分析を行った。
(3) Elemental analysis in the depth direction from the surface In order to investigate the state of the element in the depth direction from the surface of the material of the present invention, concentration and state analysis was performed by ESCA.

「分析手法・条件」
手法 :ESCA
装置仕様 : アルバック・ファイ社製Quantum 2000
X線源 : mono-AlKα(hν=1486.6eV)
X線径 : 約200μmφ板中央付近の任意ポイント
検出深さ : 約1〜1000nm(光電子取出角:45°)
帯電中和銃: 1.0V、20μA
Arスパッタリングにより深さ方向に元素分析。
"Analysis methods and conditions"
Method: ESCA
Equipment specifications: Quantum 2000 manufactured by ULVAC-PHI
X-ray source: mono-AlKα (hν = 1486.6 eV)
X-ray diameter: Approximately 200μmφ Arbitrary point near the center of the plate
Detection depth: about 1-1000 nm (photoelectron extraction angle: 45 °)
Charge neutralizing gun: 1.0V, 20μA
Elemental analysis in the depth direction by Ar + sputtering.

(4)プレス成形性試験(角筒絞り試験、1回絞り)
ポンチ:50mm正方形,肩RおよびコーナーRともに5mm
元板サイズ:80〜120mm正方形
潤滑油:一般機械油550S
評価:サイズの異なる元板をポンチで絞りきり、割れずに絞れる成形高さで評価。市中から入手したSUS304のBA(焼鈍)材と比較し、割れずに絞れる高さがSUS304BA材より高い材料を○(良好)とした。
(4) Press formability test (square tube drawing test, single drawing)
Punch: 50mm square, shoulder R and corner R both 5mm
Base plate size: 80-120mm square Lubricating oil: General machine oil 550S
Evaluation: Evaluation is based on the molding height that allows the base plates of different sizes to be squeezed out with a punch and squeezed without cracking. Compared with the SUS304 BA (annealed) material obtained from the city, a material having a height that can be squeezed without cracking is higher than that of the SUS304BA material.

(5)コスト
各材料の製造工程を勘案して、次の基準で評価を行った。
○(良好):製造工程が簡素であり、製造コストも低い、
△(不良):製造工程が複雑であり、製造コストは高い、
×(特に不良):製造コストが著しく高く、工業的生産に向かない。
(5) Cost Considering the manufacturing process of each material, the evaluation was performed according to the following criteria.
○ (Good): The manufacturing process is simple and the manufacturing cost is low.
Δ (defect): The manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high.
X (especially defective): The manufacturing cost is extremely high and is not suitable for industrial production.

(6)総合評価
上記の評価に基づき、次の基準で総合評価を行った。
○(良好):電気的特性、プレス成形性およびはんだ濡れ性に優れ、生産性も高く、製造コストは低い、
△(不良):電気的特性、プレス成形性およびはんだ濡れ性に優れておらず、生産性は低く、製造コストは高い、
×(特に不良):製造コストが著しく高く、工業的生産に向かない。
(6) Comprehensive evaluation Based on said evaluation, comprehensive evaluation was performed on the following reference | standard.
○ (Good): Excellent electrical characteristics, press formability and solder wettability, high productivity, low manufacturing cost,
Δ (defect): poor electrical properties, press formability and solder wettability, low productivity, high manufacturing cost,
X (especially defective): The manufacturing cost is extremely high and is not suitable for industrial production.

3.焼鈍条件
焼鈍は表2に記載した組成のガスを用いて実施した。焼鈍時間は各実施例に記載した通りである。
3. Annealing conditions Annealing was performed using the gas of the composition described in Table 2. The annealing time is as described in each example.

4.酸洗条件
酸洗は、表3に示した組成の酸洗液を用いて、表示の温度で実施した。処理時間は各実施例に記載した通りである。
4). Pickling conditions Pickling was performed at the indicated temperature using a pickling solution having the composition shown in Table 3. The processing time is as described in each example.

5.Niめっき条件
Niめっきは、表4に示した組成のめっき液を用いて、表示のめっき条件での電解めっきにより実施した。
5. Ni Plating Conditions Ni plating was performed by electrolytic plating using the plating solution having the composition shown in Table 4 under the indicated plating conditions.

6.従来技術の追試
特許文献1から6に開示される技術について追試を行った。以下に試験条件等について詳しく説明する。なお、特許文献4、5に記載される技術については、追試は行わず、コストの観点での評価のみを行った。
6). Reexamination of Prior Art A supplementary test was conducted on the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 6. The test conditions will be described in detail below. Note that the techniques described in Patent Documents 4 and 5 were not subjected to a supplementary test, and were only evaluated from the viewpoint of cost.

(1)特許文献1
素材として、表面粗さRaが0.045μmの0.25mm厚SUS304冷延ステンレス鋼板を用いた。
(1) Patent Document 1
As the material, a 0.25 mm thick SUS304 cold rolled stainless steel plate having a surface roughness Ra of 0.045 μm was used.

上記素材に対して電解脱脂を実施後、硫酸10g/L、浴温30℃の硫酸液に浸漬することにより酸洗を実施した。その後、下記の条件でNiストライクめっきを行った。
浴組成:硫酸ニッケル300g/L+硫酸ナトリウム80g/L
浴温度:60℃
pH:2.1
電流密度:0.5kA/m2
陰極析出効率:30%
めっき膜厚:0.2μm
Niストライクめっきされた表面を水洗した後、下に掲げるNiめっき条件でNiめっき層を形成した。
After performing electrolytic degreasing on the material, pickling was performed by dipping in a sulfuric acid solution having a sulfuric acid of 10 g / L and a bath temperature of 30 ° C. Thereafter, Ni strike plating was performed under the following conditions.
Bath composition: nickel sulfate 300g / L + sodium sulfate 80g / L
Bath temperature: 60 ° C
pH: 2.1
Current density: 0.5 kA / m 2
Cathode deposition efficiency: 30%
Plating film thickness: 0.2 μm
After the Ni strike-plated surface was washed with water, a Ni plating layer was formed under the Ni plating conditions listed below.

浴組成:硫酸ニッケル300g/L+硫酸ソーダ80g/L
浴温度:60℃
pH:3.2
電流密度:1kA/m2
めっき膜厚:1μm
Niめっき後のステンレス鋼板の光沢度は460であった。
Bath composition: Nickel sulfate 300g / L + Sodium sulfate 80g / L
Bath temperature: 60 ° C
pH: 3.2
Current density: 1 kA / m 2
Plating film thickness: 1μm
The glossiness of the stainless steel plate after Ni plating was 460.

(2)特許文献2
特許文献2は、線材を対象としたものであり、電解酸洗→スマット除去→Niめっき→Cuめっき→水洗→伸線のプロセス手順である。最終の伸線を圧延に置き換え従来技術とした。
(2) Patent Document 2
Patent document 2 is intended for a wire, and is a process procedure of electrolytic pickling → smut removal → Ni plating → Cu plating → water washing → drawing. The final wire drawing was replaced with rolling and the conventional technique was adopted.

素材:0.40mm厚のSUS304冷延ステンレス鋼板
電解酸洗:15質量%硫酸中で電解酸洗
スマット除去:ふっ酸−硝酸溶液を用いて除去
Niめっき:特許文献1と同じ条件
Cuめっき:
浴組成:硫酸銅200g/L+硫酸50g/L
対極:銅板
浴温度:30℃
電流密度:3A/dm2
めっき時間:15秒
最終加工:0.40mm厚を0.25mm厚まで冷間圧延。
Material: 0.40 mm thick SUS304 cold-rolled stainless steel plate Electrolytic pickling: Electrolytic pickling in 15% by mass sulfuric acid Smut removal: Removal using hydrofluoric acid-nitric acid solution Ni plating: Same conditions as Patent Document 1 Cu plating:
Bath composition: 200 g / L copper sulfate + 50 g / L sulfuric acid
Counter electrode: Copper plate Bath temperature: 30 ° C
Current density: 3 A / dm 2
Plating time: 15 seconds Final processing: Cold rolling from 0.40 mm thickness to 0.25 mm thickness.

(3)特許文献3
素材として、表面粗さRaが0.045μmの0.25mm厚SUS304冷延ステンレス鋼板を用いた。
(3) Patent Document 3
As the material, a 0.25 mm thick SUS304 cold rolled stainless steel plate having a surface roughness Ra of 0.045 μm was used.

上記素材に対してアルカリ電解脱脂を行った後、以下の条件でCu下地めっきを行い、その後Niめっきを実施した。
下地Cuめっき
浴組成:硫酸濃度100g/L+銅濃度5g/L
対極:Ti
浴温度:30℃
電流密度:2A/dm2
めっき時間:20秒
Niめっき
浴組成:ワット浴
浴温度:60℃
電流密度5A/dm2
めっき時間:20秒。
After performing alkaline electrolytic degreasing on the material, Cu base plating was performed under the following conditions, and then Ni plating was performed.
Base Cu plating Bath composition: sulfuric acid concentration 100g / L + copper concentration 5g / L
Counter electrode: Ti
Bath temperature: 30 ° C
Current density: 2 A / dm 2
Plating time: 20 seconds Ni plating Bath composition: Watt bath Bath temperature: 60 ° C
Current density 5A / dm 2
Plating time: 20 seconds.

(4)特許文献4
貴金属である銀を用いる発明で、経済性の観点(銀の価格は約10万円/kg)で問題がある。
(4) Patent Document 4
This invention uses silver, which is a noble metal, and has a problem from the viewpoint of economy (the price of silver is approximately 100,000 yen / kg).

(5)特許文献5
特許文献5に提案されている方法は、モリブデン酸イオンを含む電解液中での陰極電解により酸化モリブデンを不動態皮膜中に析出させ、その後焼鈍において還元する方法である。酸化モリブデンを析出させる工程が新たに必要なこと、モリブデン自体が高価であるなどの問題があるので、経済性の観点のみで評価した。
(5) Patent Document 5
The method proposed in Patent Document 5 is a method in which molybdenum oxide is deposited in a passive film by cathodic electrolysis in an electrolytic solution containing molybdate ions and then reduced in annealing. Since there is a problem that a new step of depositing molybdenum oxide is necessary and molybdenum itself is expensive, it was evaluated only from the viewpoint of economy.

(6)特許文献6
特許文献6に記載されているF−2と同等組成の材料を溶解し(表1の材質欄のM)、最終焼鈍前に800℃×24時間のCuリッチ相析出処理を施した。その後、実施例に記載するように焼鈍、酸洗処理、そして調質圧延を行い、評価に供した。
(6) Patent Document 6
A material having the same composition as F-2 described in Patent Document 6 was dissolved (M in the material column of Table 1), and subjected to a Cu-rich phase precipitation treatment at 800 ° C. for 24 hours before final annealing. Thereafter, as described in the examples, annealing, pickling treatment, and temper rolling were performed and used for evaluation.

(実施例1)
本発明の効果を実証するため従来技術の材料との比較を行った。比較を行った項目は、表面抵抗、表面抵抗の経時変化、はんだ濡れ性、そしてコストの4点である。
Example 1
In order to demonstrate the effect of the present invention, a comparison was made with prior art materials. The items that were compared were four points: surface resistance, surface resistance change with time, solder wettability, and cost.

本発明例では、表1に示す鋼種のうちAの組成を有する鋼塊を用いて、図2に示す工程順でステンレス鋼板を製造した。これらの工程のうち、熱間圧延工程(3)後の焼鈍・酸洗工程(4)での焼鈍雰囲気は、表5の欄中に示した表2に示す条件1〜5を、酸洗は表3に示す酸洗液1〜3を適用した。工程(6)および工程(8)の焼鈍は、工程(4)の焼鈍と同じ雰囲気ガスを用いて実施した。実施例1では、工程(8)において酸洗は実施しなかった。工程(10)の最終焼鈍は、表5に示す焼鈍条件(雰囲気条件は表2に記載)で実施した。その後、脱脂や酸洗処理を実施することなく、表5に示すNiめっき処理条件(めっき液およびめっき条件は表4記載)で直流電解によりNiめっきを実施した。こうして得られた、Niめっき冷延ステンレス鋼板に対して上記の評価を行った結果を表5に示す。   In the example of the present invention, a stainless steel plate was manufactured in the order of steps shown in FIG. 2 using a steel ingot having the composition of A among the steel types shown in Table 1. Among these steps, the annealing atmosphere in the annealing / pickling step (4) after the hot rolling step (3) is the conditions 1 to 5 shown in Table 2 shown in the column of Table 5, Pickling solutions 1 to 3 shown in Table 3 were applied. The annealing in step (6) and step (8) was performed using the same atmospheric gas as the annealing in step (4). In Example 1, pickling was not performed in step (8). The final annealing in step (10) was performed under the annealing conditions shown in Table 5 (atmosphere conditions are listed in Table 2). Thereafter, Ni plating was performed by direct current electrolysis under the Ni plating treatment conditions shown in Table 5 (plating solution and plating conditions are listed in Table 4) without performing degreasing or pickling treatment. Table 5 shows the results of the above evaluation performed on the Ni-plated cold-rolled stainless steel plate thus obtained.

表5に示される結果から、本発明に係る材料について次の点が確認された。
(A)初期の表面抵抗が2.0×10−3Ω/□未満と低く、経時変化テストでの抵抗上昇が少ない。経時劣化が小さいのは、結晶粒が小さく、Cuリッチ層を生成させる際に母材が過度な腐食に曝されないことに起因すると考えられる。
From the results shown in Table 5, the following points were confirmed for the material according to the present invention.
(A) The initial surface resistance is as low as less than 2.0 × 10 −3 Ω / □, and the resistance increase in the aging test is small. It is considered that the deterioration with time is small because the crystal grains are small and the base material is not exposed to excessive corrosion when forming the Cu-rich layer.

(B)特に最終焼鈍雰囲気の露点が−60℃以下(焼鈍条件2〜5)であった材料は、表面に露出したCuリッチ層の酸化が軽微であるため、より低い初期の表面抵抗であり、次に述べる鉛フリーはんだ濡れ性が良好であった。   (B) In particular, the material having a dew point of -60 ° C. or less (annealing conditions 2 to 5) in the final annealing atmosphere has lower initial surface resistance because the oxidation of the Cu-rich layer exposed on the surface is slight. The lead-free solder wettability described below was good.

(C)前述したように、焼鈍条件が2〜5であると、はんだ濡れ性が良好(ゼロクロス時間<1.00秒)である。
(D)バネ材に求められる硬さ(304−CSP 1/2Hに規定のHv>250)を有している。
(C) As described above, when the annealing condition is 2 to 5, the solder wettability is good (zero crossing time <1.00 seconds).
(D) Hardness required for the spring material (Hv> 250 defined in 304-CSP 1 / 2H).

(E)従来技術4、5のように高価な銀や多量のMoを使用する必要がなく、さらに複数回めっき処理が不要であり、また800℃×24時間のような長時間の熱処理が不要でありながら、上記のように優れた特性が得られるため、経済性に優れるプロセスである。   (E) It is not necessary to use expensive silver or a large amount of Mo as in the prior arts 4 and 5, and further, there is no need for multiple plating treatments, and there is no need for long-time heat treatment such as 800 ° C. × 24 hours. However, since the excellent characteristics as described above are obtained, the process is excellent in economic efficiency.

(実施例2)
本発明の好適な範囲を定めるに至った検討内容を表6に示す。工程順は図2に示した通りである。表6に記載のない最終焼鈍(10)は、表6の工程(8)と同じ条件の雰囲気ガス用いて図に示す条件で実施した。ただし、実施例2−7のみ、焼鈍温度を850℃ではなく1100℃に高めて実施した。評価を行った項目は、平均結晶粒径、初期表面抵抗、表面抵抗の経時変化、鉛フリーはんだ濡れ性、硬さ、そしてプレス成形性である。結果も表6に併記する。
(Example 2)
Table 6 shows the details of the study that led to the determination of the preferred range of the present invention. The process order is as shown in FIG. The final annealing (10) not shown in Table 6 was carried out under the conditions shown in the figure using the atmospheric gas under the same conditions as in Step (8) of Table 6. However, only in Example 2-7, the annealing temperature was increased to 1100 ° C. instead of 850 ° C. Items evaluated were average grain size, initial surface resistance, change in surface resistance with time, lead-free solder wettability, hardness, and press formability. The results are also shown in Table 6.

1)本発明例である実施例2−0〜2−6では、初期の表面抵抗が2.0×10−3Ω/□未満と低く、経時変化テストでの抵抗上昇が少ない。また鉛フリーはんだ濡れ性試験のゼロクロス時間が1秒未満で濡れ性に優れる。さらに、プレス成形性(角筒絞り試験)では、基準となる従来例であるSUS304焼鈍材より優れる。 1) In Examples 2-0 to 2-6, which are examples of the present invention, the initial surface resistance is as low as less than 2.0 × 10 −3 Ω / □, and the resistance increase in the aging test is small. In addition, the zero cross time of the lead-free solder wettability test is less than 1 second, and the wettability is excellent. Furthermore, in the press formability (square tube drawing test), it is superior to the SUS304 annealed material which is a conventional example as a reference.

2)本発明例の2−0と2−1は、焼鈍酸洗工程の回数の影響を調査するための実施例であるが、工程(4)、(8)のいずれにおいても酸洗処理を施した実施例2−0は、初期の表面抵抗が低く、経時変化テストの抵抗上昇が少なく、またはんだ濡れ性が良好でゼロクロス時間が0.9秒以下の短時間となる。この差異が発生する原因は、酸洗時のCu溶解・再析出の回数が増えたため、Cuリッチ層厚が厚くなるとともに、不動態皮膜中に取り込まれるCuが多くなるためである。実施例2−6も2−0と同様に焼鈍・酸洗工程を2回施した材料である。この材料も、2−0と同様に低い接触抵抗と優れた鉛フリーはんだ濡れ性を有する。   2) Examples 2-0 and 2-1 of the present invention are examples for investigating the influence of the number of annealing pickling steps, but pickling treatment is performed in both steps (4) and (8). The applied Example 2-0 has a low initial surface resistance, a small increase in resistance in the aging test, or a good wettability and a short time of zero crossing time of 0.9 seconds or less. The reason why this difference occurs is that the number of Cu dissolution / reprecipitation during pickling increases, so that the Cu rich layer thickness increases and more Cu is incorporated into the passive film. Example 2-6 is also a material that has been subjected to the annealing and pickling steps twice in the same manner as 2-0. This material also has a low contact resistance and excellent lead-free solder wettability as in 2-0.

本発明例である実施例2−7は、最終焼鈍工程(10)を1100℃で実施したため、結晶粒が15μm以上と粗大化し、プレス成形性がSUS304焼鈍材と同等とやや劣化するが、他の試験項目では優れた特性を有する。   In Example 2-7, which is an example of the present invention, since the final annealing step (10) was performed at 1100 ° C., the crystal grains became coarser to 15 μm or more, and the press formability deteriorated somewhat as compared with the SUS304 annealed material. This test item has excellent characteristics.

実施例2−8〜2−13は、使用したステンレス鋼の組成(母材組成)が本発明で規定する組成からはずれているため、比較例である。
実施例2−8は、Ni含有量が高く、高価な材料である。
Examples 2-8 to 2-13 are comparative examples because the composition (base material composition) of the used stainless steel deviates from the composition defined in the present invention.
Example 2-8 is an expensive material having a high Ni content.

実施例2−9は、Cu含有量が少ないため、表面抵抗が高い。
実施例2−10は、Cu含有量が高すぎ、熱間加工時に溶融脆化の問題が発生する。このため量産が困難という問題を有する。
In Example 2-9, since the Cu content is small, the surface resistance is high.
In Example 2-10, the Cu content is too high, and the problem of melt embrittlement occurs during hot working. For this reason, there is a problem that mass production is difficult.

本発明の材料は電気接点等の成形加工が必要な用途に供されるため、良好な加工性が求められる。この観点からすると、実施例2−11、2−12の材料は成形性や加工性に劣る。   Since the material of the present invention is used for applications that require molding such as electrical contacts, good workability is required. From this viewpoint, the materials of Examples 2-11 and 2-12 are inferior in moldability and workability.

実施例2−13は、Ni含有量が低く、室温で優れた成形性を有するオーステナイト相を安定して得ることができない。
以上からわかるように、本発明に係るNiめっきステンレス鋼材は、表面抵抗が低く(導電性に優れ)、鉛フリーはんだ濡れ性にも優れ、加えて、硬度、プレス成形性にも優れたている。従って、このステンレス鋼材は、精密バネ接点材や耐薬品性を求められるれケース用途(具体的には大型Liイオン電池ケース)に好適である。
In Example 2-13, the Ni content is low, and an austenite phase having excellent formability at room temperature cannot be stably obtained.
As can be seen from the above, the Ni-plated stainless steel material according to the present invention has low surface resistance (excellent conductivity), excellent lead-free solder wettability, and also excellent hardness and press formability. . Therefore, this stainless steel material is suitable for a case application (specifically, a large Li-ion battery case) where a precision spring contact material and chemical resistance are required.

Claims (7)

質量%で、C:0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:3.0%以下、Cr:10.0%以上22.0%以下、Ni:4.0%以上10.0%以下、Cu:1.0%以上4.5%以下、N:0.15%以下、Mo:0.22%以上2.0%以下を含有し、残部Feおよび不純物からなる化学組成を有するステンレス鋼母材と、このステンレス鋼母材の表面上に形成された該ステンレス鋼母材に由来するCuを含む不動態皮膜と、更にその上に設けられたNiまたはNi合金からなる層を備えることを特徴とするステンレス鋼材。   In mass%, C: 0.15% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, Cr: 10.0% or more and 22.0% or less, Ni: 4.0% or more and 10. Containing 0% or less, Cu: 1.0% or more and 4.5% or less, N: 0.15% or less, Mo: 0.22% or more and 2.0% or less, and a chemical composition comprising the balance Fe and impurities. A stainless steel base material, a passive film containing Cu derived from the stainless steel base material formed on the surface of the stainless steel base material, and a layer made of Ni or Ni alloy provided thereon Stainless steel material characterized by comprising. 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、Nb、V、Tiの少なくとも1種を質量%で合計0.5%以下含有する請求項1に記載されたステンレス鋼材。   2. The stainless steel material according to claim 1, wherein the chemical composition contains at least one of Nb, V, and Ti in a mass% of 0.5% or less in total instead of a part of the Fe. 前記ステンレス鋼母材の平均結晶粒径が15μm以下である請求項1または2に記載のステンレス鋼材。   The stainless steel material according to claim 1 or 2, wherein an average crystal grain size of the stainless steel base material is 15 µm or less. 前記Cuを含む不動態皮膜が、熱間圧延後のステンレス鋼材に1回以上の焼鈍および酸洗工程を施し、最後の焼鈍後に酸洗を行わずに電解Niめっきを施すことにより形成されたものである、請求項1から3のいずれかに記載のステンレス鋼材。   The passive film containing Cu is formed by subjecting a stainless steel material after hot rolling to one or more annealing and pickling steps, and performing electrolytic Ni plating without performing pickling after the last annealing. The stainless steel material according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記電解Niめっき後に調質圧延することによりバネ特性が付与された、請求項4に記載のステンレス鋼材。 The stainless steel material according to claim 4 , wherein spring characteristics are imparted by temper rolling after the electrolytic Ni plating. 熱間圧延により請求項1または2に記載の化学組成を有するステンレス鋼材を作製し、このステンレス鋼材に酸洗工程、冷間圧延工程および冷間圧延後の焼鈍工程をそれぞれ1回以上施し、少なくとも最終焼鈍工程は無酸化性雰囲気中で行い、この最終焼鈍工程後のステンレス鋼材にNiまたはNi合金めっきを施すことを特徴とする、請求項1から4のいずれか記載のステンレス鋼材の製造方法。   A stainless steel material having the chemical composition according to claim 1 or 2 is produced by hot rolling, and the stainless steel material is subjected to at least one pickling step, a cold rolling step, and an annealing step after cold rolling at least once, and at least The method for producing a stainless steel material according to any one of claims 1 to 4, wherein the final annealing step is performed in a non-oxidizing atmosphere, and the stainless steel material after the final annealing step is subjected to Ni or Ni alloy plating. 前記NiまたはNi合金めっき後に冷間での調質圧延を行う工程をさらに含む請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, further comprising performing a cold temper rolling after the Ni or Ni alloy plating.
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