JP2003253399A - 高強度ステンレス鋼極細線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばプリント印刷、高精度濾過などに用い
うるハイメッシュ用の高強度ステンレス鋼極細線、さら
に詳しくは、強度特性を調整しハイメッシュ製品に織成
加工する際の作業安定性に優れ、織目ずれなどを抑制し
うる高強度ステンレス鋼極細線を提供する。 【解決手段】 線径１〜５０μｍ、耐力１８００ＭＰａ
以上で、かつその引張試験での破断までの破断伸び
（％）をＡとし、この破断ポイントを通る荷重水平線ａ
と、弾性域内での描線ｂの延長線ｃとが交差する交点ｄ
までの降伏伸び（％）をＢとするとき、｛（Ａ−Ｂ）／
Ａ｝×１００で求められる伸び比率Ｘが１０〜６０％の
範囲にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリント印
刷、高精度濾過などに用いうるハイメッシュ用の高強度
ステンレス鋼極細線、さらに詳しくは、強度特性を調整
しハイメッシュ製品に織成加工する際の作業安定性に優
れ、織目ずれなどを抑制しうる高強度ステンレス鋼極細
線に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼は、求められる特性、用途
によって成分範囲、加工方法、成形条件などを決定して
おり、これら要素の組み合わせにより用途などに応じた
製品が製造されている。例えばＪＩＳＧ４３０９では、
一般用軟質線を対象とする“ステンレス鋼線”が規定さ
れ、またＪＩＳＧ４３１４では、ばねを対象とする“ば
ね用ステンレス鋼線”が、適用鋼種及び仕上げ区分とと
もに規定されている。

【０００３】ところで、特殊な分野の１つとして、特に
精密フィルター、プリント印刷用などのハイメッシュ用
の極細線があり、またこの用途のステンレス鋼極細線の
改善のために、例えば、極細線への伸線性を高める為に
原材料ロットの溶解をダブルメルト法によって非金属介
在物の発生を抑える技術、特開昭５９−９３８５６号公
報が提案するニッケル当量を所定範囲に調整することに
より高強度、高伸び特性を兼備した極細線とすることの
技術、特開平４−４３９２号公報が提案する、最終熱処
理条件の調整によって材料結晶粒を微細化し高強度にす
ることの技術とともに、本出願人も、特願２０００−２
５５９０１７号においてＮ：０．１５〜０．３％を含み
かつ他の各元素の成分バランスを調整することにより高
強度とする技術を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな種々な改善があるとはいえ、線径が５０μｍ以下と
いうハイメッシュ用のステンレス鋼極細線は、製織加工
中での線の張力ムラ、僅かな引掛かり等によって断線
し、あるいは線癖部分がメッシュ製品の平面性にムラを
発生させることなどを防ぐためにさらに高強度であるこ
とが望まれており、もし所望の強度を達成しえないとき
には、得られたメッシュ製品においても織目が不揃いな
ものとなりやすく、製品特性として十分なものとは言い
難い。

【０００５】また、メッシュ製品を例えばスクリーン印
刷などの印刷用膜材として使用する場合、装着当初は緩
み無く張設したとしても、印刷回数とともに徐々に張り
がなくなり、やがては印刷精度に劣るものとなる。これ
は、強度は通常、材料の全伸びに対する弾性範囲と相関
があり、製織時の張力、メッシュ使用中での過度の張力
などによるわずかな変形によっても徐々に塑性変形を起
こすことによるものと考えられる。そして一端このよう
な張りを無くする現象が発生したメッシュは、交換せざ
るを得ず、機械停止など大きな損失の一因となってお
り、極細線としての寿命アップが強く求められている。
特にこのような傾向は３０μｍ以下の超極細線において
顕著である。

【０００６】他方、メッシュ製品においては前記のよう
に、高強度であることが望まれるが、その引張特性が例
えば、図２に示すように、応力（荷重）と伸びとの関係
がほぼ直線状態になるときには、極細線を塑性変形させ
難く、したがってハイメッシュのように織目間隔を狭く
しようとしても線自体の剛性により、スプリングバック
によって直線性を維持する傾向が大きいものとなる結
果、波付け変形させにくく、線同士の配置間隔も広いも
のとなり、微小メッシュの織成体をうることは困難とな
る。

【０００７】本発明は前記した課題を解決し、高強度で
ありながら、織成が容易であって、メッシュを微小化し
うる高強度ステンレス鋼極細線の提供を目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願請求項１に係る発明
は、線径１〜５０μｍ、耐力１８００ＭＰａ以上、かつ
引張試験での破断までの破断伸び（％）をＡとし、この
破断ポイントを通る荷重水平線ａと、弾性域での描線ｂ
の延長線ｃとが交差する交点ｄまでの降伏伸び（％）を
Ｂとするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００で求められ
る伸び比率Ｘが１０〜６０％の範囲にあることを特徴と
する高強度ステンレス鋼極細線である。

【０００９】請求項２に係る発明は、質量％でＣ≦０．
１５％、Ｓｉ≦１．０％、Ｍｎ≦２．５％、Ｎｉ：７．
０〜１１．０％、Ｃｒ：１７．０〜２０．０％に、Ｎ：
０．１〜０．５％を添加したＮ含有ステンレス鋼である
ことを特徴とし、請求項３に係る発明は、前記伸び比率
Ｘが、１５〜４０％の範囲であることを特徴とするとと
もに、請求項４に係る発明は、冷間伸線加工の後、温度
４００〜７００℃の低温熱処理が施されることを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態を図面
とともに説明する。なお、本明細書では、各元素の成分
量を質量（Ｍａｓｓ）％により記載している。

【００１１】本発明の高強度ステンレス鋼極細線は、線
径１〜５０μｍ、耐力１８００ＭＰａ以上とし、従来の
固溶化熱処理した軟質極細線に比して耐力が大きく高強
度として、メッシュ加工など強加工に耐え得る特性を具
える。なお、耐力は該極細線の引張試験において、例え
ば精密歪み計によって計測した荷重−歪線図において
０．２％歪を生じる荷重を断面積で除した応力として求
められる。

【００１２】これにより、１〜５０μｍと極めて細いス
テンレス鋼極細線において、例えばメッシュ加工などに
おいて生じたわずかな張力ムラなどによって生じがちな
破断の危険性を減じる。またメッシュ製品を長期に亘っ
て安定化するには、単に引張強さだけを大きくするだけ
では不十分であるため、前記のように０．２％耐力を、
耐力１８００ＭＰａ以上として、従来のステンレス鋼極
細線に比して大としている。しかし過度に大としたもの
は伸び性を減じ、メッシュ間隔を狭くできないことか
ら、その上限は３０００ＭＰａ以下とする。より好まし
くは２０００〜２８００ＭＰａとする。

【００１３】また、一般的にステンレス鋼は加工硬化現
象によって引張強さは耐力とともに上昇し、例えばＳＵ
Ｓ３０４ステンレス鋼を加工率８０％で冷間加工した場
合の機械的特性は、図２に示すように、引張強さが３０
００ＭＰａ以上、伸びは１．５〜２．５程度の高強度特
性のものとなるが応力と歪との関係はほぼ直線となり、
その結果、耐力比（耐力／引張り強さ）は９５％以上と
大きいものとなる。かかる耐力比が大きい極細線は、型
付けが困難となりメッシュ加工を困難とする。

【００１４】本発明の高強度ステンレス鋼極細線におい
ては、メッシュ加工に適した特性とする為に、応力−歪
線図において、伸び比率Ｘを１０〜６０％としている。
伸び比率とは、図１に示すごとく、該極細線の引張試験
における破断までの破断伸びＡ（％）と、この破断ポイ
ントを通る水平線ａが、引張り弾性域での描線ｂを延長
した延長線ｃと交わる交点ｄにおける降伏伸びＢ（％）
とにおいて、（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００で求める比をい
い、この伸び比率Ｘを前記のように１０〜６０％の範囲
とする。

【００１５】なお本発明では前記「降伏伸びＢ」とし
て、便宜上、前記荷重−歪線図における延長線ｃが交差
する交点ｄを用いることとしている。かかる値を採用す
ることにより、ほぼ比例的に増加する弾性領域での描線
ｂ以降の変化が、仮に大きな円弧で描かれその境界を特
定し難いような特性のものであっても、前記伸び比率Ｘ
をより正確に求めることができる。

【００１６】そして伸び比率Ｘをかかる範囲とすること
により、メッシュ加工の作業性を高める。この伸び比率
Ｘが１０％未満では単に冷間伸線加工したものと同様に
スプリングバックが大きい極細線となり、波付け加工し
にくい。また６０％を超える程大きくしたものでは、高
強度が得られない。好ましくは、１５〜４０％、さらに
好ましくは、２０〜３５％程度とする。これにより、さ
らに使用による弛みの発生を抑制しつつ織製加工を能率
化し、メッシュ製品を長期に亘って安定化する。

【００１７】また本発明の高強度ステンレス鋼極細線
は、従来の極細線と同様に例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ
３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなど種々のオーステナイト系ス
テンレス鋼が適用できるが、好ましくは質量％でＣ≦
０．１５％、Ｓｉ≦１．０％、Ｍｎ≦２．５％、Ｎｉ：
７．０〜１１．０％、Ｃｒ：１７．０〜２０．０％に、
Ｎ：０．１〜０．５％を添加したＮ含有ステンレス鋼と
するのがよい。このようにＮ添加したものでは、結晶粒
が微細化し、より高い耐力の極細線とすることができ、
また耐熱特性や耐食性を高めるなどの利点も有する。

【００１８】前記した各元素量について、炭素（Ｃ）
は、強力なオーステナイト生成元素であり、線材の強度
向上を図る上で０．０５％以上が好ましいが、反面過度
に含有させた場合には炭化物を形成して粒界腐食や孔食
などの組織的欠陥を招きやすい。こうした点から、Ｃ≦
０．１５％、好ましくは０．０７〜０．１０とする。

【００１９】ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸剤として添加さ
れ、強力なフェライト生成元素でもある。一般にケイ素
を含有することによって引張り強さや弾性限を高めるこ
とができるが、多量の添加は線材の靭性を減少させるこ
ととなることから、その上限を１．０％としており、よ
り好ましくは０．４〜０．８％とする。

【００２０】マンガン（Ｍｎ）は、オーステナイト生成
元素であって、脱硫や脱酸剤として作用するが、反面耐
食性特に耐酸化性を劣化させることがあり、その上限を
２．０％としており、より好ましくは１．３〜１．５％
％とする。

【００２１】ニッケル（Ｎｉ）は、オーステナイト系ス
テンレス鋼の基本元素であって、オーステナイトを安定
化させるとともに耐食性を向上するが、多量の添加は強
度低下を招くことから、７．０〜１１．０％、より好ま
しくは８．５〜１０．０％％とする。

【００２２】またクロム（Ｃｒ）についてもステンレス
鋼の基本元素であって、耐酸化性や耐食性を高める上で
必要である。しかし多量の添加は機械的特性を低下させ
ることとなることから、１７．０〜２０．０％とする。

【００２３】窒素（Ｎ）は、炭素と同様にオーステナイ
ト系の生成元素であって、固溶させることによって耐力
を高め、微細なチッ化物を形成して靭性を改善するとと
もに、結晶粒の微細化に有効である。こうした働きを得
る為、０．１〜０．５％、好ましくは０．１５〜０．３
％とするのがよい。

【００２４】なおその他元素として、必要に応じて若干
のニオブ（Ｎｂ）を添加し、特に細物線材での強度増大
を図る事も有効である。これを添加する場合の分量とし
ては０．１〜０．３％とするのがよい。

【００２５】前記伸線加工は例えば加工率９０％以上
（好ましくは９５％以上、さらには９９％以上）でのダ
イヤモンドダイスによる好ましくは連続伸線で行い、そ
の後、温度４００〜７００℃の低温熱処理を施す。この
ように、本発明の高強度ステンレス鋼極細線は冷間伸線
加工後に、温度４００〜７００℃での低温熱処理によっ
て製造することができ、温度が４００℃未満の低温処理
では、大きな特性の向上は期待できず、一方７００℃を
越える処理では、材料組織内にシグマ相など不安定組織
を招きやすく、耐食性を低下させるなどの危険性があ
り、より好ましくは、５５０〜６８０°とする。なお材
料の種類毎に最適条件を事前確認しておくことが好まし
い。

【００２６】本発明では前記伸び比率Ｘを必要に応じて
任意特性に調整できるものであり、その為の手段とし
て、例えばこのような熱処理温度や処理時間を調整する
ことが有効である。すなわち、例えば前記伸び比率Ｘが
大きい特性のものとする場合は、温度及び／又は時間を
より大きくして材料が熱影響を受けやすいものとし、逆
に、伸び比率Ｘを小さくする場合にあっては、例えば低
温処理や短時間で熱影響を受けにくくするなどの調整が
行われる。

【００２７】また、このような低温熱処理を施すこと
は、伸線加工で得られていた高強度特性をそれほど減ず
ることなく、加工歪を除去でき、例えば伸線加工時に発
生していた線癖不良を改善し、キンクなどのない真直状
の極細線にできるものでもあることから、線状改善の為
の別工程を設ける必要はないものでもある。

【００２８】このように本発明によるステンレス鋼極細
線は、ステンレス鋼本来の特徴である機械的特性と耐食
性を向上させ、またＮ添加したステンレス鋼では、さら
にこれら機能とともに耐熱性をも改善できることから、
例えば精密濾過用フィルタやプリント印刷様のハイメッ
シュ金網用材料として有効であり、さらに、ブラシ材料
や繊維材料など種々の高強度用極細線としても有効に使
用することができる。

【００２９】（具体例）以下、本発明のステンレス鋼極
細線について、その一例を以下に説明する。

【００３０】（実施例１）表１に示す３種類のステンレ
ス鋼線を極細用の湿式連続伸線機によって細径化し、直
径１９μｍの極細素線を得た。使用したステンレス鋼
は、いずれも真空溶解によって内部介在物の発生を抑え
たものであり、また伸線加工については、ダイヤモンド
ダイスにより、合計加工率９８％の強加工で行ったもの
である。この為、得られた線の表面は極めて緻密で光輝
に優れたものであった。

【００３１】

【表１】

【００３２】つぎに、この素線を不活性ガスを流したス
トランド焼鈍炉（炉長１ｍ）内を通し、熱処理温度６０
０〜８００℃の温度範囲を選択し、かつ速度１００ｍ／
minで低温熱処理し得た極細線の特性を表２に一覧し、
またその代表例として資料Ａ、６３０℃熱処理したもの
の荷重−歪線図を図１に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】この結果から明らかなように、低温熱処理
によって処理した極細線はいずれも耐力１８００ＭＰａ
以上の高強度特性を可能にでき、またその作業性も高強
度特性であることから断線などのトラブルが軽減でき
た。また、特にＮを含有する資料Ｂ、Ｃでは、２０〜３
０％程度の強度アップが図られている。

【００３５】（比較例）一方、比較用の極細線として、
前記試料ＢよりさらにＮを高めた０．２３％Ｎ含有ステ
ンレス鋼（３０４Ｎ）を線径１９μｍの細さに伸線加工
したものを用いた。図２は、この線の伸線加工状態での
荷重−歪曲線を示し、また、図３には従来の極細線と同
様に、温度９５０℃で固溶化熱処理したものの結果を示
している。

【００３６】このステンレス鋼は多量のＮを含むことか
ら、伸線加工状態である図２では引張強さ３５００ＭＰ
ａの高強度特性となり、またそれに伴って破断伸びも若
干増加しているものの、前記式による伸び比率Ｘはわず
か４％と非常に小さいものである。したがって、この極
細線では、塑性領域が小さく型付け性に劣るものである
ことが予測された。

【００３７】一方、これを固溶化熱処理した図３の極細
線では、破断伸びが１４％、伸び比率９８％と大きく増
加しているが、その引張強さは１４００ＭＰａ程度に留
まり強度的に劣るものである。

【００３８】（実施例２）そこで、これら図１〜３に示
す３種類の極細線により＃２９０のハイメッシュシート
を各々製造し、さらに各メッシュ毎にスクリーン印刷を
行い、その性能評価を行った。評価項目と結果は表３に
示しており、製織加工での作業性と、印刷における寿命
特性などについて行った。

【００３９】

【表３】

【００４０】この結果より本実施例の極細線は、目のバ
ラツキの小さいメッシュを提供でき、また、印刷などに
よっても特性低下が少なく寿命の永いものであることが
分かる。しかし、比較例品１，２については、いずれも
目のバラツキや平面性に劣り、印刷による影響を受けや
すいものであった。

【００４１】（実施例３）前記実施例２で使用した極細
線により、さらに精密な＃４００を織製加工した。実施
例品は特に問題なかったが比較品１の硬質系極細線では
全体厚さが増加し、織目ムラの大きいものとなった。

【００４２】

【発明の効果】このように本発明の高強度ステンレス鋼
極細線は、耐力１８００ＭＰａ以上の高強度を有しなが
らも、破断伸びに対する降伏伸びの比率を前記所定範囲
にすることによって、従来の軟質系極細線よりも高強度
で使用によっても緩みなどの発生がなく、また熱処理し
ない硬質系極細線に比して織目のバラツキを抑え、型付
けしやすいものであり、ハイメッシュ製織加工での作業
性やメッシュ寿命を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の高強度ステンレス鋼極
細線の引張試験における応力−伸び曲線を例示する線図
である。

【図２】比較例品１のステンレス鋼極細線の同応力−伸
び曲線を例示する線図である。

【図３】比較例品２のステンレス鋼極細線の同応力−伸
び曲線を例示する線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E096 EA03 EA12 EA13 HA21 KA01 4K032 AA04 AA05 AA13 AA16 AA17 AA19 AA21 AA22 AA24 AA25 AA31 BA02 CG02 CH04 4K043 AA02 AB03 AB04 AB12 AB15 AB16 AB18 AB20 AB21 AB23 AB24 AB27 BB01 BB08 DA05 EA02 FA07 FA12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線径１〜５０μｍ、耐力１８００ＭＰａ以
   上、かつ引張試験での破断までの破断伸び（％）をＡと
   し、この破断ポイントを通る荷重水平線ａと、弾性域で
   の描線ｂの延長線ｃとが交差する交点ｄまでの降伏伸び
   （％）をＢとするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００で
   求められる伸び比率Ｘが１０〜６０％の範囲にあること
   を特徴とする高強度ステンレス鋼極細線。
2. 【請求項２】質量％でＣ≦０．１５％、Ｓｉ≦１．０
   ％、Ｍｎ≦２．５％、Ｎｉ：７．０〜１１．０％、Ｃ
   ｒ：１７．０〜２０．０％に、Ｎ：０．１〜０．５％を
   添加したＮ含有ステンレス鋼であることを特徴とする請
   求項１記載の高強度ステンレス鋼極細線。
3. 【請求項３】前記伸び比率Ｘは、１５〜４０％の範囲で
   あることを特徴とする請求項１又は２に記載の高強度ス
   テンレス鋼極細線。
4. 【請求項４】冷間伸線加工の後、温度４００〜７００℃
   の低温熱処理が施こされることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の高強度ステンレス鋼極細線。