JP3958280B2 - 重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法並びに重量検知センサー - Google Patents
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Description
本発明は、自動車エアバッグの重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法ならびに重量検知センサーに関するものである。
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。そのような手段の一例として、シートレールの４隅に荷重センサー（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（特許文献１）。
荷重、圧力等を検出する力学量センサーは、基板の種類、抵抗素子に用いる感歪み材料の種類によってさまざまなものが提案されている。その代表的なものとして、（１）ポリエステル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂からなるフィルムを基板とし、この表面にＣｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等からなる薄膜状の抵抗素子を蒸着またはスパッタリングにより形成したもの、（２）上記の樹脂製フィルムの代りにガラスプレートを用いたもの（特許文献２）、および（３）表面を結晶化ガラス層で被覆した金属基材を基板とし、この表面にペーストを塗布、焼成して抵抗素子を形成したもの（特許文献３）が提案されている。
力学量の大きさは、次のようにして測定される。外部からの力や荷重が力学量センサーに加わると、基板とともに、その表面に形成された抵抗素子が変形する。抵抗素子の長さおよび断面積の変化による電気抵抗の変化を、抵抗素子に接続して形成された一対の電極間で測定することにより、加わった力学量を検出するものである。表面に結晶化ガラス層を形成した金属基材を基板に用いた力学量センサーは、他の方式と異なり、金属基材と結晶化ガラス層、および結晶化ガラス層と抵抗素子の間でそれぞれの成分元素が相互拡散しているため、それらの間の密着性が強く、過酷な環境条件で使用するセンサーとしては最適である。この種の力学量センサーの抵抗素子として、抵抗材料である酸化ルテニウムを含有する抵抗ペーストを塗布、乾燥・焼成して形成したものが知られている。
力学量センサーに用いる金属基材は、ホーロ鋼、ステンレス鋼、珪素鋼、ニッケル−クロム−鉄、ニッケル−鉄、コバール、インバーなどの各種合金材やそれらのクラッド材などが選択される。特許文献４には、金属基材としてステンレス鋼板を使用する技術が開示されている。特許文献５には、金属基材として絶縁ガラス層との密着性の観点よりＳＵＳ４３０を使用する技術が開示されている。特許文献３には、金属基材をガラス層との膨張率を整合させる必要があることから、具体的にはＳＵＳ４３０とする技術が開示されている。
しかしながら、上記従来技術の金属基材では、ガラス密着性および焼成時の高温耐酸化性が不十分であり、実用化されていなかった。センサー基板がステンレス鋼板であり、絶縁ガラス層や抵抗素子、電極の各層が、焼成により固化されていることが好ましい（概念図を図１に示す）。従って、各層を高温で焼成する際にセンサー部材も一緒に焼成することができる高耐熱性でかつガラス密着性の優れたステンレス鋼が強く要望されていた。
センサーの基材であるステンレス鋼に、絶縁層である結晶化ガラス層、感歪み抵抗素子および電極の各層を焼成により固化する際に、金属基材とガラス層の密着性を向上するために両者の線膨張係数を整合させる必要がある。焼成は９００℃以下で実施されることから、室温近傍の他、２０〜９００℃の線膨張係数が近似していることが必要である。平均線膨張係数の差が大きいと、金属基材と結晶化ガラス層との密着性が著しく低下するため、抵抗素子の基盤として機能しない。一般的に用いられている結晶化ガラスの平均線膨張係数は１３〜１６×１０-6／℃であるのに対し、従来用いられていたステンレス鋼の平均線膨張係数は１３×１０-6／℃程度であり、ステンレス鋼基材とガラス層との線膨張係数の差が大きすぎ、十分なガラス密着性を実現することができなかった。
本発明は、自動車エアバッグ重量検知センサー基板用の金属基材として最適なステンレス鋼を提供することにより、結晶化ガラス層との焼結時の高温耐酸化性を改善するとともにガラス層との密着性を向上することを目的としている。
本発明はこの目的のため、成分、製造方法、線膨張係数、高温耐酸化性を検討した結果、完成したものであり、金属基材に高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板、Ｎｂを含有し好ましくは、さらにＶ，Ｔｉ，Ｚｒを含有する鋼板を適用することが、このような目的に合致することを見出したものである。その要旨とするところは以下の通りである。
すなわち、本発明の目的は、下記（１）〜（８）に記載の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板、およびその製造方法により達成されるものである。
（１）結晶化ガラス層と感歪み抵抗素子を備えた重量検知センサーの基板に用いる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板であって、質量％で、Ｃｒ：１２〜３０％、Ａｌ：２．５〜８％、Ｎｂ：０．０５〜０．３％、Ｃ：０．０２５％以下、Ｎ：０．０２５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０３０％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼によって構成されてなることを特徴とする重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（２）さらにＶ：０．０５〜０．４質量％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（３）さらにＴｉ：０．０２〜０．２質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．２質量％の１種以上を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（４）２０から９００℃の平均線膨張係数が、１３．５〜１５．５×１０-6／℃であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（５）当該ステンレス鋼板と重量検知センサー用結晶化ガラスの２０から９００℃までの平均線膨張係数の差が１０％未満であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板からなる重量検知センサー基板と、前記基板表面に被覆した結晶化ガラス層と、前記結晶化ガラス層の表面に形成された感歪み抵抗素子と、前記感歪み抵抗素子の電気抵抗変化を検出する一対の電極で構成されていることを特徴とする重量検知センサー。
（７）前記ステンレス鋼板の酸化皮膜厚さが０．３８μｍ未満であることを特徴とする上記（６）に記載の重量検知センサー。
（８）前記高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板を所望の形状に打ち抜き加工し、続いて８００〜９００℃で２０〜１２０分の熱処理を行うことを特徴とする上記（６）に記載の重量検知センサーの製造方法。
（１）結晶化ガラス層と感歪み抵抗素子を備えた重量検知センサーの基板に用いる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板であって、質量％で、Ｃｒ：１２〜３０％、Ａｌ：２．５〜８％、Ｎｂ：０．０５〜０．３％、Ｃ：０．０２５％以下、Ｎ：０．０２５％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０３０％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼によって構成されてなることを特徴とする重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（２）さらにＶ：０．０５〜０．４質量％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（３）さらにＴｉ：０．０２〜０．２質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．２質量％の１種以上を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（４）２０から９００℃の平均線膨張係数が、１３．５〜１５．５×１０-6／℃であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（５）当該ステンレス鋼板と重量検知センサー用結晶化ガラスの２０から９００℃までの平均線膨張係数の差が１０％未満であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板からなる重量検知センサー基板と、前記基板表面に被覆した結晶化ガラス層と、前記結晶化ガラス層の表面に形成された感歪み抵抗素子と、前記感歪み抵抗素子の電気抵抗変化を検出する一対の電極で構成されていることを特徴とする重量検知センサー。
（７）前記ステンレス鋼板の酸化皮膜厚さが０．３８μｍ未満であることを特徴とする上記（６）に記載の重量検知センサー。
（８）前記高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板を所望の形状に打ち抜き加工し、続いて８００〜９００℃で２０〜１２０分の熱処理を行うことを特徴とする上記（６）に記載の重量検知センサーの製造方法。
本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板は、ガラス密着性と高温耐酸化性に優れた自動車エアバッグ重量検知センサー基板用材料であり、絶縁層を密着させるセンサー基板材に必須の技術であり、その工業的価値は著しく大なるものである。
本発明の限定理由を以下に詳細に説明する。
本発明者は、ステンレス鋼の成分、製造方法、線膨張係数および高温耐酸化性を検討した結果完成したものであり、金属基材に高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板、Ｎｂを含有し好ましくは、さらにＶ，Ｔｉ，Ｚｒを含有する鋼板を適用することで、ガラス密着性に優れた自動車エアバッグ重量検知センサー基板用材料を提供するものである。
まず、本発明が対象とするステンレス鋼の各成分範囲の限定理由を述べる。
Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼の耐熱性もしくは高温耐酸化性を確保する最も基本的な元素である。本発明においては、１２％未満ではこれらの特性が十分に確保されず、一方３０％を超えて含有すると、特に熱間圧延鋼帯の靱性や延性が著しく低下し材料の製造性を劣化させる。従って、Ｃｒの成分範囲は１２〜３０％とした。好ましい範囲は１４．５〜１６％である。
Ａｌ：Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の高温耐酸化性や電気比抵抗を著しく向上させる元素であると同時に、Ａｌ含有量が多くなるに従い線膨張係数が大きくなる。したがって、本発明においては、主にＡｌ質量％を調整した合金設計により、種々の線膨張係数の結晶化ガラス層に対しても線膨張係数を近似・整合させることができる。図２には、Ｃｒ−Ａｌマップとして室温（２０℃）〜９００℃の平均線膨張係数の数値を示す。平均線膨張係数はＣｒ含有量に依存せず、ほぼＡｌ含有量のみに依存することがわかる。図３にＡｌ含有量と平均線膨張係数との関係を示す。室温（２０℃）〜９００℃の平均線膨張係数／（１０-6／℃）の近似式は、およそ８〜９質量％以下では１２．８＋０．２８×（Ａｌ質量％）で、およそ９質量％Ａｌ超では２．９＋１．４×（Ａｌ質量％）で表現できる。前述の通り、一般的に用いられている結晶化ガラスの平均線膨張係数は１３〜１６×１０-6／℃であるから、Ａｌ含有量を８％以下の範囲で調整することにより、ステンレス鋼基材の線膨張係数と使用する結晶化ガラスの線膨張係数との差を許容できる範囲内に調整することが可能になる。またＡｌの高温耐酸化性特性についてみると、Ａｌが２．５％以下では高温耐酸化性が不十分である。一方、８％を超えて含有すると平均線膨張係数が急増するとともに、熱間圧延鋼帯の靭性が著しく低下し材料の製造性を劣化させる。従って、Ａｌの成分範囲は２．５〜８％とした。好ましい範囲は、４〜６％である。
本発明のステンレス鋼板は高Ａｌ含有ステンレス鋼板であり、熱間圧延後の靭性が低くなるので、加工性を向上するためには靭性を確保する必要がある。本発明においては、以下のように成分を調整することにより、鋼板の靭性確保を図っている。
Ｃ、Ｎ：Ｃ、Ｎは０．０２５％を超えて存在すると、冷間圧延素材である熱間圧延鋼帯の靱性を低下させ材料の製造性、すなわち冷間圧延性を劣化させるため、それぞれ０．０２５％以下とし、Ｃ＋Ｎの総量で、０．０３％以下とする。好ましい範囲は、Ｃ，Ｎそれぞれ０．０１０％以下、Ｃ＋Ｎの総量で、０．０１０％以下である。
Ｎｂ：Ｎｂは炭窒化物を形成してＣｒ炭化物の粒界析出を防止するとともに、結晶粒を微細化し、熱間圧延鋼帯の靱性を改善し材料の製造性を向上する元素である。従って、本発明のステンレス鋼板にＮｂを含有することにより、熱間圧延鋼帯の靭性を改善することができる。この効果は、０．０５％未満では十分でなく、０．５％を超えると冷間での加工性を著しく劣化させる。従って、成分範囲を０．０５〜０．５％とした。好ましい範囲は、 ０．１〜０．３％である。
Ｖ：Ｖは本発明においては選択的に添加することができる。Ｎｂと同様の効果により、熱延鋼帯の靭性を一層向上させる。この効果は０．０５％未満では十分ではなく、０．４％を超えると冷間での加工性を著しく劣化させる。従って、成分範囲を０．０５〜０．４％とした。
Ｔｉ：Ｔｉは本発明においては選択的に添加することができる。Ｔｉはフェライト系ステンレス鋼の高温耐酸化性向上に効果的で、酸化皮膜の密着性を向上させる元素である。０．０２％以上のＴｉ含有量でこの効果を発揮させることができる。しかし、過剰のＴｉ添加は熱間圧延鋼帯の靱性を低下し、材料の製造性を劣化させる。特に、０．２％を超えると靭性の劣化が著しい。従って、成分範囲を０．０２〜０．２％とした。好ましい範囲は、０．０４〜０．１０％である。
Ｚｒ：Ｚｒは本発明においては選択的に添加することができる。ＺｒはＴｉと同様の効果があり、フェライト系ステンレス鋼の高温耐酸化性向上に効果的で、酸化皮膜の密着性を向上させる元素である。０．０２％以上のＺｒ添加でこの効果を発揮させることができる。しかし、過剰のＺｒ添加は耐酸化性を劣化させると同時に、熱間圧延鋼帯の靭性を低下し、材料の製造性も劣化させる。特に０．２％を超えると靭性の劣化が著しい。従って、成分範囲を０．０２〜０．２％にした。好ましい範囲は、０．０５〜０．１５％である。
本発明のＮｂあるいはＮｂとＶ，Ｔｉ，Ｚｒを適量添加した低炭素低窒素の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の熱間圧延方法について述べる。本発明の成分を有するステンレス鋼鋳片を７００℃以上再結晶温度以下の回復温度域で熱間圧延を終了し、再結晶温度以下の回復温度域での圧下率の総和Ｒを１５％以上とし、続いて５００℃超８５０℃未満で巻き取り、続いて強制的に冷却することにより、靭性を著しく改善することができる。熱間圧延において最終段階の圧延を再結晶温度Ｔｓ（℃）以下の回復温度域で行うことにより、該圧延パス中に導入された転位はエネルギー的に安定な再配列構造としてサブ粒界を形成し、熱間圧延組織は結晶粒内にサブグレインを有するようになると考えられる。
次に、本発明が対象とするステンレス鋼について述べる。本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板と重量検知センサー基板用結晶化ガラスの２０から９００℃までの平均線膨張係数の差が１０％未満である。センサーの基材であるステンレス鋼板に、絶縁層である結晶化ガラス層、感歪み抵抗素子および電極の各層を焼成により固化する際に、金属基材とガラス層の密着性を向上するために両者の線膨張係数を整合させる必要がある。焼成は９００℃以下で実施されることから、室温近傍の他、２０〜９００℃の線膨張係数が近似していることが望まれる。平均線膨張係数の差が１０％超の場合は、金属基材と結晶化ガラス層との密着性が著しく低下するため、抵抗素子の基盤として機能しない。一般的に用いられている結晶化ガラスの平均線膨張係数は１３〜１６×１０-6／℃である。
本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の２０〜９００℃の平均線膨張係数は、１３．５〜１５．５×１０-6／℃であることが好適である。線膨張係数αの定義式はＬT＝Ｌ20（１＋αＴ）である。ここで、Ｌ20：２０℃での長さ、ＬT：温度Ｔでの長さである。本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板においては、２０〜９００℃の平均線膨張係数が１３．５×１０-6／℃未満および１５．５×１０-6／℃超では、結晶化ガラス層との密着性が確保されない。
ステンレス鋼板のＡｌ含有量を２．５〜８％の範囲内で調整することにより、ステンレス鋼板の線膨張係数と結晶化ガラスの線膨張係数との差を１０％以内に調整することが可能である。
本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板は、熱間圧延鋼帯をデスケーリングの後冷間圧延し、続いて焼鈍およびデスケーリングを施した、冷延焼鈍板である。
本発明の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の冷延焼鈍板を所望の形状に打ち抜き加工した後、ガラス層との焼成が行われる。焼成条件は８００〜９００℃で２０〜１２０分である。８００℃未満ではステンレス鋼板とガラス層との相互拡散不足のため密着性が不十分である。一方９００℃超ではガラス層の耐熱性が不足する。なお焼成時間は複数回の熱処理の合計時間である。２０分未満では相互拡散不足のため密着性が不十分である。一方１２０分超では酸化の進行によりサブミクロン厚さの酸化皮膜が形成されるため、いわゆるテンパーカラーが着色し、耐テンパーカラー性が劣化する。センサーとしての特性に直接的な影響は無いが、ステンレス鋼表面の本来の色調が消失する。
本発明においては、結晶化ガラス層との焼成処理で形成された酸化皮膜厚さは０．３８μｍ未満である。０．３８μｍ以上では可視光の波長（０．３８μｍ〜０．７８μｍ）に相当するため、青緑色等の干渉色が形成される。０．３８μｍ未満の場合には干渉色は形成されず耐テンパーカラー性に優れている。
本発明の自動車エアバッグ重量検知センサーは、高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の金属基材からなる基板１と、前記基板表面に被覆した結晶化ガラス層２と、前記結晶化ガラス層の表面に形成された感歪み抵抗素子４と、前記感歪み抵抗素子の電気抵抗変化を検出する一対の電極３で構成されていることを特徴とする重量検知センサー（図１）である。高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼基板は結晶化ガラス層２との密着性が良好であるため、金属基板１、結晶化ガラス層２、電極３および感歪み抵抗素子４の焼成処理を同時に行うことができるかまたは焼成処理の回数を減らすことができる。
以下、実施例で本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
転炉ＡＯＤ法あるいは真空溶解法により表１に示す高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼を溶製した。これらの鋼を表１に示す条件に従って製造し、板厚５ｍｍおよび３．８ｍｍの熱延鋼帯とした。続いてショットブラストおよび酸洗によるデスケーリングの後、冷間圧延して板厚３ｍｍおよび２ｍｍとした。続いて９２０℃で焼鈍し、さらにソルト処理および酸洗によりデスケーリングして冷延鋼板を製造した。結晶化ガラスの平均線膨張係数は１４．５×１０-6／℃のものを用いた。
転炉ＡＯＤ法あるいは真空溶解法により表１に示す高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼を溶製した。これらの鋼を表１に示す条件に従って製造し、板厚５ｍｍおよび３．８ｍｍの熱延鋼帯とした。続いてショットブラストおよび酸洗によるデスケーリングの後、冷間圧延して板厚３ｍｍおよび２ｍｍとした。続いて９２０℃で焼鈍し、さらにソルト処理および酸洗によりデスケーリングして冷延鋼板を製造した。結晶化ガラスの平均線膨張係数は１４．５×１０-6／℃のものを用いた。
なお 評価試験は下記の方法で実施した。
成分は鋼板から試験片をサンプリングして成分分析を行った。Ｃ、Ｓ、Ｎについてはガス分析法（Ｎは不活性ガス溶融−熱伝導測定法で、Ｃ、Ｓは酸素気流中燃焼−赤外線吸収法）で、その他の元素については蛍光Ｘ線分析装置（ＳＨＩＭＡＤＺＵ、ＭＸＦ−２１００）で実施した。
製造性（冷間加工性）の評価は、ＪＩＳ規格に準拠したサブサイズ（厚み５ｍｍまたは３．８ｍｍ）のＶノッチシャルピー試験片を圧延方向と平行に採取し衝撃試験を行い、衝撃値が２ｋｇｆ／ｃｍ2になる温度（ｖＴ２：℃）で評価した。ｖＴ２が８０℃超の場合には、たとえ温水加熱を事前に実施しても冷間圧延を行うと、衝撃等による板破断の危険性が極めて高くなり、実質的に冷間圧延不可であるため、×と評価した。本発明例はいずれも良好な製造性を示した。比較例Ｎｏ．１１はＣ及びＣ＋Ｎが上限を外れ、１２はＣｒが上限を外れ、Ｎｏ．１４はＡｌが上限を外れ、Ｎｏ．１６はＮ、Ｃ＋Ｎが上限を外れ、Ｎｏ．１７はＮｂが上限を外れ、Ｎｏ．１８はＴｉが上限を外れ、いずれも製造性が不良であった。
高温耐酸化性の評価は、＃４００の番手で表面研磨したサンプルを用い大気中９００℃×１２０分後の酸化増量で評価した。酸化増量が０．２ｍｇ／ｃｍ2以下の場合を○、０．２ｍｇ／ｃｍ2超の場合を×で示した。比較例Ｎｏ．１３（サンプル記号１３）はＣｒが請求項下限値をはずれ、比較例Ｎｏ．１５（サンプル記号１５）はＡｌが請求項下限値を外れ、いずれも耐酸化性が劣っている。
線膨張係数は、ＩＳＯ規格の試験方法で実施し、室温（２０℃）〜９００℃の温度範囲での平均線膨張係数を評価した。平均線膨張係数が１３．５〜１５．５×１０-6／℃の範囲のものを○、１３．５×１０-6／℃未満又は１５．５×１０-6／℃超のものを×で示した。本発明例においては、高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板と重量検知センサー基板用結晶ガラスの２０から９００℃までの平均線膨張係数の差が１０％以内である。
ガラス密着性の評価は、テープ引き剥し試験ＪＩＳ Ｈ ８５０４（めっきの密着性試験方法）で評価した。結晶化ガラス層が剥離したものを×、剥離しなかったものを○で示した。本発明の成分の金属基材は、ガラス密着性が大いに改善されている。比較例Ｎｏ．１５はＡｌ含有量が本発明範囲下限以下であり、ガラス密着性が不良であった。
（実施例２）
表１のサンプル記号７（Ｎｏ．７）および記号３（Ｎｏ．３）のサンプルについて、表２に示す条件で焼成熱処理を行った。結晶化ガラスの平均線膨張係数は実施例１と同じ１４．５×１０-6／℃のものを用いた。
表１のサンプル記号７（Ｎｏ．７）および記号３（Ｎｏ．３）のサンプルについて、表２に示す条件で焼成熱処理を行った。結晶化ガラスの平均線膨張係数は実施例１と同じ１４．５×１０-6／℃のものを用いた。
皮膜厚さの測定は、ＧＤＳ（グロー放電発光分光分析法）を使用した。装置はＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社製（仏）ＪＹ５０００ＲＦ−ＰＳＳ型で、測定領域は４ｍｍφである。スパッタ速度は、日本鉄鋼標準試料ＪＳＳ６５２−１３を２５０秒間放電した後の深さで求めた。校正試料は、日本鉄鋼標準試料ＪＳＳ６５２−１３、ＪＳＳ１７１−１、ＪＳＳ１００１−１等の４種類を用いた。
耐テンパーカラー性は可視光の色の着色有無を目視で判断した。
本発明例Ｎｏ．７、１９〜２１は本発明の焼成条件を採用したものであり、ガラス密着性、耐テンパーカラー性ともに優れている。比較例Ｎｏ．２２は焼成温度が上限を外れ、ガラス密着性、皮膜厚さ、耐テンパーカラー性のいずれも不良であった。比較例Ｎｏ．２３は焼成時間が上限を外れ、皮膜厚さ耐テンパーカラー性が不良であった。比較例Ｎｏ．２４は焼成時間が下限を外れ、ガラス密着性が不良であった。比較例Ｎｏ．２５は焼成温度が下限を外れ、ガラス密着性が不良であった。
１ 高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板からなる金属基材
２ 結晶化ガラス層
３ 電極
４ 感歪み抵抗素子
５ ボルト孔
２ 結晶化ガラス層
３ 電極
４ 感歪み抵抗素子
５ ボルト孔
Claims (8)
- 結晶化ガラス層と感歪み抵抗素子を備えた重量検知センサーの基板に用いる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板であって、
質量％で、
Ｃｒ：１２〜３０％、
Ａｌ：２．５〜８％、
Ｎｂ：０．０５〜０．３％、
Ｃ：０．０２５％以下、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃ＋Ｎ：０．０３０％以下であり、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼によって構成されてなることを特徴とする重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。 - さらにＶ：０．０５〜０．４質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
- さらにＴｉ：０．０２〜０．２質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．２質量％の１種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
- ２０から９００℃の平均線膨張係数が、１３．５〜１５．５×１０-6／℃であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
- 当該ステンレス鋼板と重量検知センサー用結晶化ガラスの２０から９００℃までの平均線膨張係数の差が１０％未満であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の重量検知センサー基板用高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載の高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板からなる重量検知センサー基板と、前記基板表面に被覆した結晶化ガラス層と、前記結晶化ガラス層の表面に形成された感歪み抵抗素子と、前記感歪み抵抗素子の電気抵抗変化を検出する一対の電極で構成されていることを特徴とする重量検知センサー。
- 前記ステンレス鋼板の酸化皮膜厚さが０．３８μｍ未満であることを特徴とする請求項６に記載の重量検知センサー。
- 前記高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板を所望の形状に打ち抜き加工し、続いて８００〜９００℃で２０〜１２０分の熱処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の重量検知センサーの製造方法。
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