JP7133917B2 - Al-containing ferritic stainless steel sheet with excellent surface properties and sulfidation corrosion resistance, and method for producing the same - Google Patents

Al-containing ferritic stainless steel sheet with excellent surface properties and sulfidation corrosion resistance, and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、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係り、特に表面性状および耐硫化腐食性に優れる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関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an Al-containing ferritic stainless steel sheet and a method for producing the same, and more particularly to an Al-containing ferritic stainless steel sheet having excellent surface properties and sulfidation corrosion resistance and a method for producing the same.

近年、太陽光発電は、化石燃料に替わる主要なエネルギーの一つに発展しつつあり、太陽電池の技術開発が加速している。従来、太陽電池基板には、セラミックスまたはガラスが広く使用されてきた。 In recent years, photovoltaic power generation is developing into one of the main energies to replace fossil fuels, and the technological development of solar cells is accelerating. Conventionally, ceramics or glass has been widely used for solar cell substrates.

しかしながら、ガラスは脆くて重いため、ガラス表面に光吸収層を形成した太陽電池基板を大量生産することは容易でない。そこで、耐熱性に優れるステンレス鋼板を基板用材料に適用することが検討されてきた。例えば、汎用のフェライト系ステンレス鋼板SUS430(17Cr鋼)の平滑な表面にアルミナ、酸化シリコンまたは窒化シリコン膜をコーティングした絶縁性材料が使用されている。 However, since glass is fragile and heavy, it is not easy to mass-produce solar cell substrates having a light absorption layer formed on the glass surface. Therefore, the application of a stainless steel plate, which has excellent heat resistance, as a substrate material has been studied. For example, an insulating material is used in which the smooth surface of a general-purpose ferritic stainless steel plate SUS430 (17Cr steel) is coated with an alumina, silicon oxide or silicon nitride film.

ここで、太陽電池の中でも、CIS系薄膜等の化合物系太陽電池は、低コストと高効率とを両立した太陽電池として、将来の普及が期待されている。化合物系薄膜太陽電池は、例えば、基板上に絶縁層を形成し、絶縁層上にMo層からなる第一の電極層を製膜し、その上に光吸収層としてカルコパイライト型化合物層を製膜し、さらに第2の電極層を製膜したものである。なお、カルコパイライト型化合物とは、Cu-In-Ga-Se-S系(以下CIS系)に代表される5元系合金である。 Here, among solar cells, compound solar cells such as CIS thin films are expected to spread in the future as solar cells having both low cost and high efficiency. A compound thin-film solar cell, for example, forms an insulating layer on a substrate, forms a first electrode layer comprising a Mo layer on the insulating layer, and forms a chalcopyrite-type compound layer thereon as a light absorbing layer. After forming a film, a second electrode layer is further formed. The chalcopyrite type compound is a quinary system alloy typified by a Cu--In--Ga--Se--S system (hereinafter referred to as a CIS system).

例えば、CIS系薄膜系太陽電池の基板として、厚みが20~200μmのSUS430、SUS444(18Cr-2Mo)、SUS447J1(30Cr-2Mo)等のステンレス箔が使用されている。ステンレス箔表面に絶縁被膜を形成し、さらにその上に、Mo層からなる裏面電極を形成した後、被膜形成熱処理を施して、裏面電極上にCu(In1-xGax)Se2からなる光吸収層を形成する。 For example, stainless steel foils such as SUS430, SUS444 (18Cr-2Mo), and SUS447J1 (30Cr-2Mo) having a thickness of 20 to 200 μm are used as substrates for CIS thin-film solar cells. An insulating coating is formed on the surface of the stainless steel foil, and a back electrode made of Mo layer is formed thereon, followed by heat treatment for coating formation, so that the back electrode is made of Cu ( In1 - xGax )Se2. A light absorption layer is formed.

ここで、特許文献1および2には、化合物系薄膜太陽電池の製膜工程において、光吸収層のプリカーサーであるCu、In、Gaを基板にスパッタリング製膜後、CIS系化合物薄膜に転化するために、硫化水素(H2S)等の腐食性が高いガス雰囲気に曝される熱処理工程(硫化工程)が開示されている。特許文献1では、腐食性が高いガス雰囲気に曝される金属基板の裏面に、例えば、シリカをスパッタ法で製膜して耐腐食層を形成する方法が用いられている。 Here, in Patent Documents 1 and 2, in the film-forming process of a compound-based thin-film solar cell, Cu, In, and Ga, which are precursors of a light-absorbing layer, are formed by sputtering on a substrate, and then converted into a CIS-based compound thin film. discloses a heat treatment process (sulfidation process) in which it is exposed to a highly corrosive gas atmosphere such as hydrogen sulfide (H 2 S). In Patent Document 1, a method is used in which, for example, a silica film is formed by a sputtering method to form a corrosion-resistant layer on the back surface of a metal substrate exposed to a highly corrosive gas atmosphere.

また、コーティングによらない方法として、特許文献1および2には、Alの含有量が高いフェライト系ステンレス基板を適用することにより、金属基板の裏面に、アルミナ層を形成する方法も開示されている。具体的には、特許文献2では、JFE18-3USR:3.4%のAlを含有したフェライト系ステンレス基板の適用が検討されている。 In addition, as a method that does not rely on coating, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of forming an alumina layer on the back surface of a metal substrate by applying a ferritic stainless steel substrate with a high Al content. . Specifically, in Patent Document 2, JFE18-3USR: Application of a ferritic stainless steel substrate containing 3.4% Al is studied.

さらに、特許文献3、4には、コーティングなどによらず太陽電池の変換効率を高位に持続する絶縁性表面を形成することが可能であって、熱膨張係数の小さい太陽電池基板、およびそれに好適なステンレス鋼板について開示されている。鋼板の組成は質量%にて、Cr:9~25%、C:0.03%以下、Mn:2%以下、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.03%以下、Al:0.005~5.0%、Si:0.05~4.0%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Al:0.5%以上、及び/又は、Si:0.4%以上で、Cr+10Si+Mn+Al>24.5を満たす組成であること、あるいは、上記組成を満たして、かつ、表面にAl23を50%以上含む、またはAl23とSiO2との合計を50%以上含む酸化皮膜が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, in Patent Documents 3 and 4, it is possible to form an insulating surface that maintains the conversion efficiency of the solar cell at a high level without coating etc., and a solar cell substrate with a small thermal expansion coefficient and suitable for it A stainless steel plate is disclosed. The composition of the steel sheet is, in mass %, Cr: 9 to 25%, C: 0.03% or less, Mn: 2% or less, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, N: 0. 03% or less, Al: 0.005 to 5.0%, Si: 0.05 to 4.0%, the balance being Fe and unavoidable impurities, Al: 0.5% or more, and/or Si: 0.4% or more and a composition satisfying Cr+10Si+Mn+Al>24.5, or satisfying the above composition and containing 50% or more Al 2 O 3 on the surface, or Al 2 O 3 and SiO An oxide film containing 50% or more of the total of 2 is formed.

特許文献5には、成膜性が良好なステンレス表面として、十点平均粗さRzが0.3μm以下であり、かつ、高さ方向の特徴平均パラメータRskが0.7未満であることを特徴とする材料が開示されている。素材には、質量%で、C:0.01%、Si:0.52%、Mn:0.2%、Cr:18.2%、Nb:0.41%、Cu:0.48%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であるフェライト系ステンレス鋼板と、C:0.04%、Si:0.48%、Mn:0.2%、Cr:18.4%、Ni:8.2%、窒素N:0.02%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であるオーステナイト系ステンレス鋼板が使用されている。 In Patent Document 5, a stainless steel surface with good film-forming properties has a ten-point average roughness Rz of 0.3 μm or less and a characteristic average parameter Rsk in the height direction of less than 0.7. is disclosed. The material contains C: 0.01%, Si: 0.52%, Mn: 0.2%, Cr: 18.2%, Nb: 0.41%, and Cu: 0.48% by mass. A ferritic stainless steel sheet containing Fe and unavoidable impurities, C: 0.04%, Si: 0.48%, Mn: 0.2%, Cr: 18.4%, Ni: 8. An austenitic stainless steel sheet containing 2% nitrogen, 0.02% nitrogen, and the balance being Fe and unavoidable impurities is used.

特許文献6には、一般に入手可能なステレンス基板を用いた素子特性が良好な化合物系薄膜太陽電池について開示している。ここで、基板として使用されるステンレスの表面は平均粗さRaが32nm以上かつ62nm以下であり、例えばSUS430のようなフェライト系ステンレス鋼板が用いられる。 Patent Document 6 discloses a compound-based thin-film solar cell that uses a generally available stainless substrate and has good device characteristics. Here, the stainless steel surface used as the substrate has an average roughness Ra of 32 nm or more and 62 nm or less, and a ferritic stainless steel plate such as SUS430 is used, for example.

特許文献7には、洗浄性に優れたフェライト系ステンレス鋼板および製造方法が開示されている。質量%にて、C:0.1質量%以下、Si:0.1~2.0質量%、Cr:10~32質量%であって、残部がFe及び不可避的不純物からなる調質圧延されたステンレス鋼板であって、鋼板表面の圧延方向と垂直な方向の算術平均粗さRaが0.03μm以下であり、鋼板表面において、深さ0.5μm以上且つ開口面積10μm2以上であるマイクロピット存在密度が0.01mm2当たり10.0個以下であり、且つ前記ピットの開口部面積率が1.0%以下で分布していることを特徴としている。 Patent document 7 discloses a ferritic stainless steel sheet excellent in washability and a manufacturing method thereof. In mass%, C: 0.1% by mass or less, Si: 0.1 to 2.0% by mass, Cr: 10 to 32% by mass, and the balance is Fe and unavoidable impurities. A stainless steel sheet having a surface with an arithmetic mean roughness Ra of 0.03 μm or less in a direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet surface, and micropits having a depth of 0.5 μm or more and an opening area of 10 μm 2 or more on the surface of the steel sheet. The pits are characterized by having an existence density of 10.0 or less per 0.01 mm 2 and having an opening area ratio of 1.0% or less of the pits.

特許文献8には、洗浄性および防眩性に優れたステンレス冷延鋼板として、鋼板表面にダル模様を有するステンレス冷延鋼板が開示されている。鋼板表面における圧延方向と垂直な方向の算術平均粗さRaが0.2~1.2μmであり、鋼板表面におけるダル模様の面積率である転写率が15~70%、鋼板表面に形成された深さが0.5μm以上で開口面積が10μm2以上のマイクロピットは、鋼板表面における存在密度が0.01mm2当たり10.0個数以下で、かつ、鋼板表面における開口部面積率が1.0%以下であることを特徴とする。 Patent Document 8 discloses a cold-rolled stainless steel sheet having dull patterns on the steel sheet surface as a cold-rolled stainless steel sheet excellent in cleanability and antiglare properties. The arithmetic mean roughness Ra in the direction perpendicular to the rolling direction on the steel plate surface is 0.2 to 1.2 μm, and the transfer rate, which is the area ratio of the dull pattern on the steel plate surface, is 15 to 70%. Micropits having a depth of 0.5 μm or more and an opening area of 10 μm 2 or more have a density of 10.0 or less per 0.01 mm 2 on the steel plate surface, and an opening area ratio of 1.0 on the steel plate surface. % or less.

特開2014-203936号公報JP 2014-203936 A 特開2014-127712号公報JP 2014-127712 A 特開2014-218727号公報JP 2014-218727 A 特開2014-218728号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-218728 特許第5837284号公報Japanese Patent No. 5837284 特開2014-107510号公報JP 2014-107510 A 特開2013-208638号公報JP 2013-208638 A 特許第5918127号公報Japanese Patent No. 5918127

将来、主要な太陽光発電としてCIS系化合物系薄膜太陽電池の普及を拡大していくためには、発電効率と生産性を向上させることが重要な課題である。そのためには、基板となるステンレス鋼板において、(1)表面性状を高めて製膜工程で生じる製膜層自体の損傷や回路の短絡を防止すること、(2)耐硫化腐食性を高めることによって耐腐食層を形成する煩雑な表面処理を省略することが課題として挙げられる。 In order to expand the spread of CIS-based compound thin-film solar cells as a major photovoltaic power generation in the future, it is an important issue to improve power generation efficiency and productivity. To this end, the stainless steel plate that serves as the substrate should (1) be improved in surface properties to prevent damage to the film layer itself and short circuits that occur during the film formation process, and (2) be improved in sulfidation corrosion resistance. A problem is to omit the complicated surface treatment for forming the corrosion-resistant layer.

特許文献1に開示された技術は、基板の裏面に硫化腐食に対する耐腐食層を形成する工程が含まれており、生産性そのものに課題がある。
さらに特許文献1および2では、基板にAlを含有したフェライト系ステンレス鋼板の使用により、耐腐食層を形成する工程を省略できるとしている。しかしながら、該当技術で開示されている3.4重量%または5.5重量%のAl量を含むフェライト系ステンレス鋼板は、表面粗さなどの表面性状に関して何ら開示されていない。Al含有量が高いため、粗大で硬質なMgO・Al23系介在物を生成し易く、表面性状に課題が残ると考えられる。
The technique disclosed in Patent Document 1 includes a step of forming a corrosion-resistant layer against sulfidation corrosion on the back surface of the substrate, and has a problem in terms of productivity itself.
Further, in Patent Documents 1 and 2, the use of a ferritic stainless steel sheet containing Al as a substrate makes it possible to omit the step of forming a corrosion-resistant layer. However, the ferritic stainless steel sheet containing 3.4% by weight or 5.5% by weight of Al disclosed in the relevant art does not disclose any surface properties such as surface roughness. Since the Al content is high, coarse and hard MgO.Al 2 O 3 inclusions are likely to be formed, and it is thought that the problem of surface properties remains.

特許文献3および4に開示された技術は、Si添加を特徴としたAl含有フェライト系ステンレス鋼板において、Al23とSiO2からなる酸化皮膜の形成を特徴としているものの、耐硫化腐食性については何ら言及されていない。また、表面性状については開示されていない。 The techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 are characterized by the formation of an oxide film composed of Al 2 O 3 and SiO 2 in an Al-containing ferritic stainless steel sheet characterized by Si addition. is not mentioned at all. Also, the surface properties are not disclosed.

特許文献5~8は、表面性状について開示されているものの、いずれもAl非含有ステンレス鋼板を対象としており、CIS系太陽電池の基板として使用した場合、耐硫化腐食性に課題が残る。
以上に述べたように、CIS系太陽電池のステンレス基板として、(1)表面性状、(2)耐硫化腐食性の2つの課題を両立したステンレス鋼板は開示されていない。
Although Patent Documents 5 to 8 disclose surface properties, they are all aimed at Al-free stainless steel sheets, and when used as substrates for CIS solar cells, there remains a problem with sulfuric corrosion resistance.
As described above, as a stainless steel substrate for a CIS solar cell, there is no disclosure of a stainless steel plate that satisfies the two problems of (1) surface properties and (2) resistance to sulfidation corrosion.

本発明は、表面性状に優れ、さらにコーティングまたはめっき等の耐腐食層の表面処理によらず、耐硫化腐食性を具備した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を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an Al-containing ferritic stainless steel sheet that has excellent surface properties and is resistant to sulfidation corrosion without surface treatment of a corrosion-resistant layer such as coating or plating, and a method for producing the same. .

本発明者らは、前記した課題を解決するために、Al含有フェライト系ステンレス鋼板において、表面性状と発電効率および表面皮膜と耐硫化腐食性の関係について、鋭意実験および検討を重ねた結果、以下の知見を得るに至った。 In order to solve the above-described problems, the present inventors conducted intensive experiments and studies on the relationship between the surface properties and power generation efficiency, and between the surface coating and sulfidation corrosion resistance in Al-containing ferritic stainless steel sheets. I came to obtain the knowledge of

(a)通常、Alを含有するフェライト系ステンレス鋼板は、酸化スケールを酸洗で除去することが困難なため、表面の粗い研磨で仕上げられる。研磨ではなく長時間の酸洗、または光輝焼鈍のいずれかで仕上げる場合であっても、Al含有フェライト系ステンレス鋼板は粗大で硬質なMgO・Al23系介在物を生成し易く、これらが冷間圧延によって鋼板表面に微細なクラックや凹凸を形成する原因となり、表面性状は低下しやすい。 (a) In general, ferritic stainless steel sheets containing Al are finished by rough surface polishing because it is difficult to remove the oxide scale by pickling. Al-containing ferritic stainless steel sheets tend to form coarse and hard MgO·Al 2 O 3 inclusions even when they are finished by either long-term pickling or bright annealing instead of polishing. Cold rolling causes the formation of fine cracks and unevenness on the surface of the steel sheet, and the surface quality tends to deteriorate.

(b)上記ステンレス鋼板において、微量のMgとGaを単独または複合添加することで、硬質なMgO・Al23系介在物を微細分散させて、冷間圧延時の介在物の押し込みによるクラックや凹凸を軽減して、表面性状を向上させることができる。 (b) In the above stainless steel sheet, by adding a small amount of Mg and Ga singly or in combination, hard MgO.Al 2 O 3 inclusions are finely dispersed, and cracks caused by inclusions pressed during cold rolling are prevented. and unevenness can be reduced, and the surface properties can be improved.

(c)前記した表面性状は、粗さ計で測定される算術平均粗さではなく、表面のミクロ観察による凹凸0.1μm未満である面積率が指標となることを知見した。本発明の目標とする表面性状は、表面凹凸0.1μm未満の面積率を高め、これを40%以上へ高めることであり、そうすることで、発電に関わる皮膜層の製膜工程で生じる製膜層自体の損傷を抑制でき、その結果、発電効率の向上に有効であることを知見した。従来技術では、粗さパラメータやマイクロピットの開口面積を制限してマイクロピットの存在率を規定していたものである。そのため、開口面積が規定から外れ、局所的に存在する深いピットまで考慮されておらず、表面性状(表面凹凸の形態)と製膜層自体の損傷は必ずしも対応しなかった。 (c) It has been found that the index of the surface properties is not the arithmetic mean roughness measured by a roughness meter, but the area ratio of irregularities of less than 0.1 μm obtained by microscopic observation of the surface. The target surface texture of the present invention is to increase the area ratio of surface irregularities of less than 0.1 μm to 40% or more. It was found that damage to the membrane layer itself can be suppressed, and as a result, it is effective in improving power generation efficiency. In the prior art, the existence rate of micropits is defined by limiting the roughness parameter and the opening area of the micropits. For this reason, the opening area is out of specification, deep pits that exist locally are not taken into account, and the surface properties (form of unevenness on the surface) do not necessarily correspond to the damage to the film layer itself.

(d)SUS430LXおよびSUS430J1Lに代表される高純度フェライト系ステンレス鋼板は、400~700℃の高温で0.5~2h程度、数%の硫化水素ガスを含む雰囲気中に曝されると、鋼板素地の脱落に至るまで硫化腐食が進行する。このような硫化腐食は、ステンレス鋼の構成元素であるFeおよびCrが雰囲気ガス中のSと反応して、FeS2およびFeCr24を形成して鋼を浸食することにより進行する。 (d) When high-purity ferritic stainless steel sheets, represented by SUS430LX and SUS430J1L, are exposed to an atmosphere containing several percent hydrogen sulfide gas at a high temperature of 400 to 700°C for about 0.5 to 2 hours, the steel sheet base becomes Sulfidation corrosion progresses until it falls off. Such sulfidation corrosion proceeds when Fe and Cr, which are constituent elements of stainless steel, react with S in the atmosphere gas to form FeS 2 and FeCr 2 S 4 , corroding the steel.

(e)3.5%以上のAlを含有するフェライト系ステンレス鋼板の場合、高温環境下において、Al23の連続皮膜が形成されるため、上述した硫化腐食は改善される。一方、Al含有量が3.5%未満のフェライト系ステンレス鋼板の場合、耐硫化腐食性は表面の皮膜組成の影響を受ける。通常、酸洗または研磨後の表面には、数nm程度の薄いFeとCrの不動態皮膜が形成される。硫化腐食は、FeとCrを主体とする不動態皮膜が表面に形成されている場合に生じ易い。 (e) In the case of a ferritic stainless steel sheet containing 3.5% or more of Al, a continuous film of Al 2 O 3 is formed in a high-temperature environment, so the above-mentioned sulfidation corrosion is improved. On the other hand, in the case of ferritic stainless steel sheets with an Al content of less than 3.5%, the sulfidation corrosion resistance is affected by the composition of the surface coating. Generally, a thin passive film of Fe and Cr having a thickness of several nanometers is formed on the surface after pickling or polishing. Sulfidation corrosion is likely to occur when a passivation film mainly composed of Fe and Cr is formed on the surface.

(f)表面皮膜中のFeおよびCr濃度の低減には、Alに加えて微量元素としてのMgとGaの添加が効果的であり、低いAl含有量でも硫化腐食を抑止できる。また、SiO2がAl23の連続皮膜の保護性を損なうため、かえって耐硫化腐食性を低下させることも知見した。 (f) Addition of Mg and Ga as trace elements in addition to Al is effective for reducing the Fe and Cr concentrations in the surface coating, and sulfidation corrosion can be suppressed even with a low Al content. It was also found that SiO 2 impairs the protective properties of the continuous Al 2 O 3 film, and rather reduces the sulfidation corrosion resistance.

(g)前記の理由は必ずしも明確ではないが、Mgを単独添加、より効果的にはMgと共にGaを同時添加することで、FeまたはCrの他に、SiO2の生成を抑制してAlを主体とした皮膜形成に対して有効に作用する知見を獲得した。この効果によって耐硫化腐食性を維持したまま、Al含有量を低減することが可能となる。 (g) Although the reason for the above is not necessarily clear, by adding Mg alone, or more effectively by adding Ga together with Mg, the production of SiO 2 in addition to Fe or Cr is suppressed, and Al is reduced. We have acquired the knowledge that it works effectively for film formation. This effect makes it possible to reduce the Al content while maintaining the sulfidation corrosion resistance.

(h)前記の表面凹凸および表面皮膜を形成させるためには、水素ガスを含む雰囲気で700~1100℃の温度範囲で熱処理(光輝焼鈍)することが有効であることを見出した。 (h) We have found that heat treatment (bright annealing) in a temperature range of 700 to 1100° C. in an atmosphere containing hydrogen gas is effective for forming the surface unevenness and surface film.

(i)光輝焼鈍で仕上げた前述の鋼板について、さらに硝酸溶液中での電解を実施することで、研磨線や介在物の押し込みによって生じた被さりの角がとれ、表面性状を向上させることができる。 (i) The above-described steel sheet finished by bright annealing is further subjected to electrolysis in a nitric acid solution, so that the corners of the overhang caused by the pressing of polishing lines and inclusions can be removed, and the surface properties can be improved. .

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、下記の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を要旨とする。 The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is the following Al-containing ferritic stainless steel sheet and method for producing the same.

(1)質量%にて、
C:0.03%以下、
Si:0.02~2.0%、
Mn:0.03~2.0%、
Cr:13.0~22.0%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.20~3.5%、
Ti:0.5%以下、
N:0.03%以下、
を含み、更に
Mg:0.0004~0.01%、
を含むか、または
Mg:0.0003~0.01%、Ga:0.1%以下
を含み、
Mg含有量とGa含有量の1/2の合計が0.0004%超、0.06%以下で、
残部がFeおよび不可避的不純物であり、
その表面凹凸0.1μm未満の領域が40%以上であり、膜厚100nm以下、かつAlを含有する表面皮膜を有することを特徴とするAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
(1) in % by mass,
C: 0.03% or less,
Si: 0.02 to 2.0%,
Mn: 0.03-2.0%,
Cr: 13.0 to 22.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.20-3.5%,
Ti: 0.5% or less,
N: 0.03% or less,
and further Mg: 0.0004 to 0.01%,
or Mg: 0.0003 to 0.01%, Ga: 0.1% or less,
The sum of the Mg content and 1/2 of the Ga content is more than 0.0004% and 0.06% or less,
The balance is Fe and unavoidable impurities,
An Al-containing ferritic stainless steel sheet characterized by having a surface coating containing Al, having a surface unevenness of less than 0.1 μm in an area of 40% or more, and having a thickness of 100 nm or less.

(2)前記表面皮膜中に含まれる元素の含有量が、下記(i)~(iv)式を満足することを特徴とする前記(1)に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
Al>60% ・・・(i)
Fe<20% ・・・(ii)
Cr<20% ・・・(iii)
S<5% ・・・(iv)
但し、上記式中の各元素の含有量は、表面皮膜中に含まれるO、CおよびNを除く成分に占める各元素の含有量(原子%)を表す。
(2) The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to (1) above, wherein the content of the element contained in the surface coating satisfies the following formulas (i) to (iv).
Al>60% (i)
Fe<20% (ii)
Cr<20% (iii)
S<5% (iv)
However, the content of each element in the above formula represents the content (atomic %) of each element in the components other than O, C and N contained in the surface coating.

(3)さらに表面凹凸0.1μm未満の領域が55%以上であることを特徴とする前記(1)または(2)のいずれかに記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。 (3) The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of (1) and (2) above, characterized in that the region with surface irregularities of less than 0.1 µm is 55% or more.

(4)さらに、質量%で、
Ni:1%以下、
Cu:1%以下、
Mo:2%以下、
Nb:0.5%以下、
V:0.5%以下、
Sn:0.2%以下、
Sb:0.2%以下、
W:1%以下、
Zr:0.5%以下、
Co:0.5%以下、
B:0.005%以下、
Ca:0.005%以下、
La:0.1%以下、
Y:0.1%以下、
Hf:0.1%以下、
REM:0.1%以下、
から選択される1種以上を含有する、前記(1)~(3)のいずれかに記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
(4) Furthermore, in % by mass,
Ni: 1% or less,
Cu: 1% or less,
Mo: 2% or less,
Nb: 0.5% or less,
V: 0.5% or less,
Sn: 0.2% or less,
Sb: 0.2% or less,
W: 1% or less,
Zr: 0.5% or less,
Co: 0.5% or less,
B: 0.005% or less,
Ca: 0.005% or less,
La: 0.1% or less,
Y: 0.1% or less,
Hf: 0.1% or less,
REM: 0.1% or less,
The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of (1) to (3) above, containing one or more selected from.

(5)太陽電池基板として用いられる、(1)~(4)のいずれかに記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。 (5) The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of (1) to (4), which is used as a solar cell substrate.

(6)前記(1)または(4)のいずれかに記載の化学組成を有するステンレス鋼板を、水素ガスを含む雰囲気で700~1100℃の温度範囲で熱処理することにより、表面に前記(1)または(2)に記載の表面凹凸および表面皮膜を形成させることを特徴とするAl含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 (6) A stainless steel plate having the chemical composition described in either (1) or (4) above is heat-treated at a temperature range of 700 to 1100° C. in an atmosphere containing hydrogen gas, so that (1) is formed on the surface. Alternatively, a method for producing an Al-containing ferritic stainless steel sheet, characterized by forming the surface irregularities and the surface film according to (2).

(7)さらに、3~20質量%硝酸水溶液中で電解酸洗することにより、表面に前記(1)または(3)のいずれかに記載の表面凹凸および表面皮膜を形成させることを特徴とする(6)に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 (7) Furthermore, the surface is subjected to electrolytic pickling in a 3 to 20% by mass aqueous solution of nitric acid to form the surface unevenness and the surface film described in either (1) or (3) on the surface. A method for producing an Al-containing ferritic stainless steel sheet according to (6).

本発明によれば、表面性状に優れ、さらにコーティングまたはめっき等の表面処理によらず耐硫化腐食性を具備したAl含有フェライト系ステンレス鋼板が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an Al-containing ferritic stainless steel sheet which has excellent surface properties and is resistant to sulfidation corrosion without surface treatment such as coating or plating.

3次元粗さ解析装置による表面の粗さ曲面測定結果を示す図である。It is a figure which shows the roughness curved surface measurement result of the surface by a three-dimensional roughness analyzer.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 Each requirement of the present invention will be described in detail below.

1.母材の化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical Composition of Base Material The reasons for limiting each element are as follows. In addition, "%" about content in the following description means "mass %."

C:0.03%以下
Cは、フェライト相に固溶し、またはCr炭化物を形成して耐酸化性を低下させ、本発明に係る表面皮膜の形成を阻害する。このため、C含有量は低いほどよく、0.03%以下とする。C含有量は0.02%以下であるのが好ましい。ただし、過度の低減は精錬コストの上昇に繋がるため、C含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましい。
C: 0.03% or less C forms a solid solution in the ferrite phase or forms Cr carbides to lower the oxidation resistance and inhibit the formation of the surface film according to the present invention. For this reason, the lower the C content is, the better, and it is set to 0.03% or less. The C content is preferably 0.02% or less. However, since excessive reduction leads to an increase in refining cost, the C content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more.

Si:0.02~2.0%
Siは、本発明の目的とする耐硫化腐食性を確保する上で重要な元素である。SiはAlを主体とした酸化皮膜の形成を促進し、硫化水素(H2S)の鋼中への浸入を抑制して耐硫化腐食性を向上させる。したがってSi含有量は0.02%以上とする。好ましくはSi含有量は0.1%以上、さらに好ましくは0.5%以上である。しかしながら、Siを過剰に含有させると、SiO2が生成し、Al23の連続皮膜の保護性を損ない、耐硫化腐食性を著しく低下させる。また、鋼板の靭性および加工性の低下を招く。したがって、耐硫化腐食性と基本特性との点から、Si含有量は2.0%以下とする。1.8%以下であるのが好ましく、さらには1.5%以下であるのがより好ましい。
Si: 0.02-2.0%
Si is an important element for ensuring the anti-sulfidation corrosion property which is the object of the present invention. Si promotes the formation of an oxide film mainly composed of Al, suppresses penetration of hydrogen sulfide (H 2 S) into the steel, and improves sulfidation corrosion resistance. Therefore, the Si content should be 0.02% or more. Preferably, the Si content is 0.1% or more, more preferably 0.5% or more. However, if Si is contained excessively, SiO 2 is formed, which impairs the protective properties of the continuous Al 2 O 3 film and significantly reduces the sulfidation corrosion resistance. Moreover, it causes deterioration of toughness and workability of the steel sheet. Therefore, from the viewpoint of sulfidation corrosion resistance and basic properties, the Si content should be 2.0% or less. It is preferably 1.8% or less, more preferably 1.5% or less.

Mn:0.03~2.0%
Mnは、Feの表面酸化を抑制して、Alを主体とする本発明の規定範囲内となる表面皮膜の形成を促す作用を持つ。したがって、Mn含有量は0.03%以上とする。0.1%以上であるのが好ましく、0.2%以上であるのがより好ましい。しかしながら、Mnを過剰に含有させると、耐酸化性を低下させ、耐硫化腐食性の劣化に繋がるため、Mn含有量は2.0%以下とする。耐酸化性と耐硫化腐食性との点から、Mn含有量は1.0%以下であるのが好ましい。
Mn: 0.03-2.0%
Mn has the effect of suppressing the surface oxidation of Fe and promoting the formation of a surface film that is mainly composed of Al and falls within the specified range of the present invention. Therefore, the Mn content should be 0.03% or more. It is preferably 0.1% or more, more preferably 0.2% or more. However, an excessive Mn content lowers the oxidation resistance and leads to deterioration of the sulfuric corrosion resistance, so the Mn content is made 2.0% or less. From the viewpoint of oxidation resistance and sulfuric corrosion resistance, the Mn content is preferably 1.0% or less.

Cr:13.0~22.0%
Crは、耐食性に加えて、本発明に係る表面皮膜を形成して耐硫化腐食性を確保する上でも基本となる構成元素である。Cr含有量が13.0%未満では目標とする耐硫化腐食性が十分に確保されず、さらに線膨張係数の増加を招く。したがって、Cr含有量は13.0%以上とする。しかしながら、Crを過剰に含有させると、表面皮膜中のCr濃度を高めて、高温硫化水素雰囲気に曝された際、耐硫化腐食性を劣化させることに加え、合金コストの上昇を招く。そのため、耐硫化腐食性と合金コストとの点から、Cr含有量は22.0%以下とする。Cr含有量は15.0%以上であるのが好ましく、16.0%以上であるのがより好ましい。また、Cr含有量は20.0%以下であるのが好ましく、19.0%以下であるのがより好ましい。
Cr: 13.0-22.0%
In addition to corrosion resistance, Cr is a basic constituent element for forming the surface film according to the present invention to ensure sulfidation corrosion resistance. If the Cr content is less than 13.0%, the targeted sulfidation corrosion resistance cannot be sufficiently ensured, and the linear expansion coefficient increases. Therefore, the Cr content should be 13.0% or more. However, if Cr is contained excessively, the Cr concentration in the surface film is increased, and when exposed to a high-temperature hydrogen sulfide atmosphere, the sulfidation corrosion resistance is deteriorated, and the alloy cost is increased. Therefore, the Cr content is set to 22.0% or less in terms of sulfidation corrosion resistance and alloy cost. The Cr content is preferably 15.0% or more, more preferably 16.0% or more. Also, the Cr content is preferably 20.0% or less, more preferably 19.0% or less.

P:0.05%以下
Pは、製造性および溶接性を劣化させる元素であり、その含有量は低いほどよい。そのため、P含有量は0.05%以下とする。P含有量は0.04%以下であるのが好ましく、0.03%以下であるのがより好ましい。ただし、過度の低減は精錬コストの上昇に繋がるため、P含有量は0.003%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましく、0.01%以上とすることがさらに好ましい。
P: 0.05% or less P is an element that deteriorates manufacturability and weldability, and the lower the content, the better. Therefore, the P content is set to 0.05% or less. The P content is preferably 0.04% or less, more preferably 0.03% or less. However, since excessive reduction leads to an increase in refining cost, the P content is preferably 0.003% or more, more preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more. More preferred.

S:0.01%以下
Sは、鋼中に含まれる不可避的不純物元素であり、耐硫化腐食性を劣化させる。特に、表面皮膜中に存在するS、または鋼中に存在するMn系介在物もしくは固溶Sは、高温硫化水素雰囲気に曝された際、表面皮膜の破壊起点として作用する。したがって、S含有量は低いほどよく、0.01%以下とする。S含有量は0.002%以下であるのが好ましく、0.001%以下であるのがより好ましい。ただし、過度の低減は原料および精錬のコストの上昇に繋がるため、0.0001%以上とすることが好ましく、0.0002%以上とすることがより好ましい。
S: 0.01% or less S is an unavoidable impurity element contained in steel, and deteriorates sulfidation corrosion resistance. In particular, S present in the surface film, or Mn-based inclusions or solid-solution S present in the steel act as fracture starting points of the surface film when exposed to a high-temperature hydrogen sulfide atmosphere. Therefore, the lower the S content, the better, and it is set to 0.01% or less. The S content is preferably 0.002% or less, more preferably 0.001% or less. However, excessive reduction leads to an increase in raw material and refining costs, so it is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more.

Al:0.20~3.5%
Alは、脱酸作用を有する元素であるのに加えて、表面皮膜改質により、本発明の目標とする耐硫化腐食性を達成するために必須の元素である。本発明においては、Al含有量が0.20%以上であれば目標とする耐硫化腐食性が発現される。したがって、Al含有量は0.20%以上とする。一方、Al含有量が3.5%を超えると、硬質なAl系介在物が増加し、表面性状が低下するだけでなく、製造性の悪化および合金コストの上昇を招く。したがって、Al含有量は3.5%以下とする。Al含有量は0.8%以上とするのが好ましく、3.0%以下とするのが好ましい。
Al: 0.20-3.5%
In addition to being an element having a deoxidizing action, Al is an essential element for achieving the sulfidation corrosion resistance targeted by the present invention by modifying the surface film. In the present invention, if the Al content is 0.20% or more, the targeted sulfidation corrosion resistance is exhibited. Therefore, the Al content is set to 0.20% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 3.5%, the amount of hard Al-based inclusions increases, which not only deteriorates the surface properties, but also deteriorates the manufacturability and increases the alloy cost. Therefore, the Al content is set to 3.5% or less. The Al content is preferably 0.8% or more and preferably 3.0% or less.

Ti:0.5%以下
Tiは、CおよびNを固定する安定化元素の作用による鋼の高純度化を通じて、耐酸化性を向上させることに加えて、皮膜改質により耐硫化腐食性を向上させる作用を有する。そのため、Tiの効果を発現させる場合には、Ti含有量を0.03%以上とする。しかしながら、Tiを過剰に含有させると、合金コストの上昇および再結晶温度の上昇に伴う製造性の低下に繋がる。そのため、Ti含有量は0.5%以下とする。Ti含有量は0.05%以上とするのが好ましく、0.1%以上とするのがより好ましい。また、Ti含有量は0.35%以下とするのが好ましく、0.25%以下とするのがより好ましい。
Ti: 0.5% or less Ti improves the oxidation resistance of the steel through the action of a stabilizing element that fixes C and N, thereby improving the oxidation resistance of the steel. It has the effect of causing Therefore, when exhibiting the effect of Ti, the Ti content is made 0.03% or more. However, excessive Ti content leads to an increase in alloy cost and a decrease in manufacturability due to an increase in recrystallization temperature. Therefore, the Ti content is set to 0.5% or less. The Ti content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more. Also, the Ti content is preferably 0.35% or less, more preferably 0.25% or less.

N:0.03%以下
Nは、Cと同様に耐硫化腐食性を劣化させる元素である。そのため、N含有量は低いほどよく、0.03%以下とする。N含有量は0.02%以下であるのが好ましい。ただし、過度の低減は精錬コストの上昇に繋がるため、N含有量は0.002%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましい。
N: 0.03% or less N, like C, is an element that deteriorates sulfuric corrosion resistance. Therefore, the lower the N content, the better, and it is set to 0.03% or less. The N content is preferably 0.02% or less. However, since an excessive reduction leads to an increase in refining cost, the N content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.005% or more.

Mg:0.0003~0.01%
Mgは、前述のように、表面に濃縮してFeおよびCrの酸化を抑制し、Alを主体とした皮膜形成を促進するとともに硬質なMgO・Al23系介在物を微細分散させる作用を有する元素である。そのため、Mg含有量は0.0003%以上とする。しかしながら、Mgを過剰に含有させると、鋼の精錬コストを上昇させ製造性を悪化させるだけでなく、前述の硬質な介在物を多量に生成し、表面性状を悪化させるとともに、皮膜生成が阻害され、耐硫化腐食性の劣化を招く。したがって、Mg含有量は0.01%以下とする。Mg含有量は0.001%以上とするのが好ましく、0.008%以下とするのが好ましい。
Mg: 0.0003-0.01%
As described above, Mg concentrates on the surface to suppress the oxidation of Fe and Cr, promotes the formation of a film mainly composed of Al, and has the effect of finely dispersing hard MgO.Al 2 O 3 inclusions. It is an element that has Therefore, the Mg content is set to 0.0003% or more. However, an excessive Mg content not only increases the refining cost of steel and deteriorates manufacturability, but also produces a large amount of hard inclusions described above, deteriorates surface properties, and inhibits film formation. , leading to deterioration of sulfidation corrosion resistance. Therefore, the Mg content should be 0.01% or less. The Mg content is preferably 0.001% or more and preferably 0.008% or less.

Ga:0.1%以下
Gaは、Mgと同様に、表面に濃縮してFeおよびCrの酸化を抑制し、Alを主体とした皮膜形成に作用する元素である。そのため、Gaを含有することができる。Ga含有量は0.0003%以上とすると効果発現が顕著である。しかしながら、Gaを過剰に含有させると、鋼の精錬コストを上昇させ製造性を悪化させるだけでなく、かえって耐硫化腐食性の劣化を招く。したがって、Ga含有量は0.1%以下とする。Ga含有量は0.02%以下であるのが好ましい。
本発明においては、上記のMgの1種またはMgとGaの2種を含有する。
なお、Mg+0.5Gaの合計含有量は、0.0003%以上、0.060%以下である。0.001%を超えて含有することが前記の効果発現に、特に有効である。Mg+0.5Gaの合計含有量は、0.002%を超える量とすることがより好ましい。Mg+0.5Gaの合計含有量の上限値は、好ましくは0.02%以下であり、更に好ましくは0.01%以下である。
Ga: 0.1% or less Like Mg, Ga is an element that concentrates on the surface to suppress the oxidation of Fe and Cr and acts on the formation of a film mainly composed of Al. Therefore, Ga can be contained. When the Ga content is 0.0003% or more, the effect is remarkable. However, an excessive Ga content not only increases the refining cost of the steel and deteriorates the manufacturability, but rather deteriorates the sulfidation corrosion resistance. Therefore, the Ga content should be 0.1% or less. The Ga content is preferably 0.02% or less.
In the present invention, one type of Mg or two types of Mg and Ga are contained.
The total content of Mg+0.5Ga is 0.0003% or more and 0.060% or less. Containing more than 0.001% is particularly effective for exhibiting the above effects. More preferably, the total content of Mg+0.5Ga exceeds 0.002%. The upper limit of the total content of Mg+0.5Ga is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less.

本発明のAl含有フェライト系ステンレス鋼板は、上記のCからGaまでの元素を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成を有する。 The Al-containing ferritic stainless steel sheet of the present invention has a chemical composition containing the above elements from C to Ga, with the balance being Fe and unavoidable impurities.

ここで「不可避不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 Here, "inevitable impurities" are components that are mixed in by various factors in raw materials such as ores, scraps, and manufacturing processes when steel is manufactured industrially, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. means to be

本発明に係るAl含有フェライト系ステンレス鋼板は、上記の元素に加えて、必要に応じて、下記に示す量のGa、Ni、Cu、Mo、Nb、V、Sn、Sb、W、Co、B、Ca、Zr、Hf、REMおよびTaから選択される1種以上を含有させても良い。 In addition to the above elements, the Al-containing ferritic stainless steel sheet according to the present invention may optionally contain the following amounts of Ga, Ni, Cu, Mo, Nb, V, Sn, Sb, W, Co, B , Ca, Zr, Hf, REM and Ta.

Ni:1.0%以下
Cu:1.0%以下
Mo:2.0%以下
Nb:0.5%以下
V:0.5%以下
Sn:0.2%以下
Sb:0.2%以下
W:1.0%以下
Co:0.5%以下
上記の元素は、ステンレス鋼板の高温強度および耐食性を高めるのに有効な元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、合金コストの上昇および製造性の悪化に繋がる。そのため、Ni、CuおよびWの含有量は1.0%以下とする。また、Moは線膨張係数の低下による高温変形の抑制にも有効な元素であるため、Mo含有量は2.0%以下とする。さらに、Nb、VおよびCoの含有量は0.5%以下とする。そして、SnおよびSbの含有量は、製造性の点から0.2%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合には、上記元素の少なくともいずれかを0.05%以上含有させることが好ましい。
Ni: 1.0% or less Cu: 1.0% or less Mo: 2.0% or less Nb: 0.5% or less V: 0.5% or less Sn: 0.2% or less Sb: 0.2% or less W Co: 1.0% or less Co: 0.5% or less The above elements are effective in increasing the high-temperature strength and corrosion resistance of the stainless steel sheet. Therefore, it may be contained as necessary. However, an excessive content leads to an increase in alloy cost and deterioration in manufacturability. Therefore, the contents of Ni, Cu and W are set to 1.0% or less. Further, since Mo is an element effective in suppressing high-temperature deformation due to a decrease in linear expansion coefficient, the Mo content is set to 2.0% or less. Furthermore, the contents of Nb, V and Co are set to 0.5% or less. The contents of Sn and Sb are set to 0.2% or less from the viewpoint of manufacturability. In order to obtain the above effect, it is preferable to contain at least one of the above elements in an amount of 0.05% or more.

B:0.005%以下
Ca:0.005%以下
BおよびCaは、熱間加工性および2次加工性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、製造性の悪化に繋がるため、BおよびCaの含有量はそれぞれ0.005%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合には、上記元素の少なくともいずれかを0.0001%以上含有させることが好ましい。
B: 0.005% or less Ca: 0.005% or less B and Ca are elements that improve hot workability and secondary workability, and thus may be contained as necessary. However, since an excessive content leads to deterioration of productivity, the contents of B and Ca are each set to 0.005% or less. In order to obtain the above effect, it is preferable to contain at least one of the above elements in an amount of 0.0001% or more.

Zr:0.5%以下
La:0.1%以下
Y:0.1%以下
Hf:0.1%以下
REM:0.1%以下
上記の元素は、熱間加工性および鋼の清浄度を向上するとともに、耐酸化性改善に有効な元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。ただし、本発明の目標とする耐硫化腐食性は、これら元素の添加効果に頼るものではない。そのため、各元素の上限値を上記のように規定する。なお、上記の効果を得たい場合には、Zr:0.01%以上、La:0.001%以上、Y:0.001%以上、Hf:0.001%以上、REM:0.001%以上の少なくともいずれかを満足させることが好ましい。
Zr: 0.5% or less La: 0.1% or less Y: 0.1% or less Hf: 0.1% or less REM: 0.1% or less It is an element effective for improving oxidation resistance. Therefore, it may be contained as necessary. However, the sulfuric corrosion resistance targeted by the present invention does not depend on the effect of adding these elements. Therefore, the upper limit of each element is defined as above. In order to obtain the above effect, Zr: 0.01% or more, La: 0.001% or more, Y: 0.001% or more, Hf: 0.001% or more, REM: 0.001% It is preferable to satisfy at least one of the above.

ここで、REMとは、前述に記載されていないランタノイド元素を指し、REMの含有量は、これらの元素の合計含有量を指す。 Here, REM refers to lanthanoid elements not described above, and the content of REM refers to the total content of these elements.

以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲での不純物元素の混入は許容される。一般的な不純物元素である前述のP、Sを始め、Zn、Bi、Pb、Se等は可能な限り低減することが好ましい。一方、これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Zn:500ppm以下、Bi:100ppm以下、Pb:100ppm以下、Se:100ppm以下の1種以上が含有されていてもよい。 In addition to the elements described above, impurity elements are allowed to be mixed within a range that does not impair the effects of the present invention. It is preferable to reduce the above-mentioned P and S, which are general impurity elements, as well as Zn, Bi, Pb, Se, etc., as much as possible. On the other hand, the content ratio of these elements is controlled as long as the problems of the present invention are solved, and if necessary, Zn: 500 ppm or less, Bi: 100 ppm or less, Pb: 100 ppm or less, Se: 100 ppm or less More than one species may be contained.

2.表面性状
CIS系化合物系薄膜太陽電池の基板として用いられるステンレス鋼板には、良好な表面性状が要求される。基板上に製膜される皮膜の損傷を抑制するためには、鋼板表面の形状を平滑にすることが好ましい。具体的には、記載のステンレス鋼板の板表面で、凹凸0.1μm未満の領域が40%以上とする。さらに好ましくは55%以上である。
2. Surface Texture A stainless steel plate used as a substrate for a CIS-based compound thin-film solar cell is required to have good surface texture. In order to suppress damage to the film formed on the substrate, it is preferable to smoothen the shape of the surface of the steel sheet. Specifically, on the plate surface of the described stainless steel plate, the region having an unevenness of less than 0.1 μm is 40% or more. More preferably, it is 55% or more.

3.表面皮膜
本発明に係るAl含有フェライト系ステンレス鋼板は、表面に膜厚が100nm以下であり、所定の組成を有する皮膜を備える。皮膜が100nmを超える膜厚にするためには、長時間のBA焼鈍を実施する必要がある。その場合には、皮膜中に含まれるFeおよびCrの含有率が高くなり、耐硫化腐食性が低下する場合がある。また、生産性が悪化することから、皮膜の膜厚は50nm以下とすることが好ましく、30nm以下とすることがより好ましい。なお、一方、膜厚の下限については、特に制限は設けないが、硫化水素中の耐硫化腐食性に効果を発揮するためには3nm以上とすることが好ましい。
3. Surface Coating The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to the present invention is provided with a coating having a film thickness of 100 nm or less and a predetermined composition on the surface. Long-time BA annealing is required to achieve a film thickness exceeding 100 nm. In that case, the content of Fe and Cr in the coating increases, and the sulfidation corrosion resistance may decrease. Moreover, since the productivity deteriorates, the film thickness is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less. On the other hand, the lower limit of the film thickness is not particularly limited, but it is preferably 3 nm or more in order to exhibit the effect of sulfidation corrosion resistance in hydrogen sulfide.

また、H2S等による硫化工程中の耐硫化腐食性を向上させるため、皮膜中に含まれるAl含有量を高め、Fe,Cr,S含有量を低下させる必要がある。具体的には、皮膜中に含まれる各元素の含有量が、下記(i)~(v)式を満足する。
Al>60% ・・・(i)
Fe<20% ・・・(ii)
Cr<20% ・・・(ii)
S<5% ・・・(iv)
但し、上記式中の各記号は、皮膜中に含まれるO、CおよびNを除く成分に占める各元素の含有量(原子%)を表す。
Alは、表面皮膜の内層から地鉄界面にかけて濃化し、腐食性ガスSの鋼への侵入を顕著に抑制する。これらの効果は、表面皮膜中のAl含有量を、5原子%を超える量とすることで顕著に発現する。Al含有量は、8原子%以上とするのが好ましく、10原子%以上とするのがより好ましい。Al含有量の上限については特に制限は設けないが、焼鈍・酸洗の効率を考慮して95原子%以下とするのが好ましい。
Also, in order to improve the resistance to sulfidation corrosion during the sulfidation process using H 2 S or the like, it is necessary to increase the Al content in the coating and decrease the Fe, Cr, and S contents. Specifically, the content of each element contained in the film satisfies the following formulas (i) to (v).
Al>60% (i)
Fe<20% (ii)
Cr<20% (ii)
S<5% (iv)
However, each symbol in the above formula represents the content (atomic %) of each element in the components other than O, C and N contained in the film.
Al is concentrated from the inner layer of the surface coating to the interface of the base iron, and significantly suppresses the penetration of the corrosive gas S into the steel. These effects are remarkably exhibited by setting the Al content in the surface coating to an amount exceeding 5 atomic %. The Al content is preferably 8 atomic % or more, more preferably 10 atomic % or more. The upper limit of the Al content is not particularly limited, but is preferably 95 atomic % or less in consideration of the efficiency of annealing and pickling.

皮膜中に含まれるFeおよびCrは、優先的に硫化し、硫化腐食を促進する。したがって、表面皮膜中のFeまたはCr含有量をそれぞれ20%以下、またはFeとCrの総和を30%以下とする。 Fe and Cr contained in the coating are preferentially sulfided and promote sulfidation corrosion. Therefore, the content of Fe or Cr in the surface film should be 20% or less, respectively, or the sum of Fe and Cr should be 30% or less.

高温での硫化水素による腐食起点を抑制するため、皮膜中に含まれるS含有量を5.0原子%未満とすることが好ましい。S含有量は、4.0原子%未満とすることがより好ましく、3.0原子%未満とすることがさらに好ましい。S含有量の下限については特に制限は設けないが、低ければ低い方が好ましく、非検出=ゼロとなることが好ましい。 In order to suppress corrosion starting points due to hydrogen sulfide at high temperatures, the S content in the film is preferably less than 5.0 atomic %. The S content is more preferably less than 4.0 atomic %, more preferably less than 3.0 atomic %. The lower limit of the S content is not particularly limited, but the lower the better, and the non-detection=zero is preferred.

皮膜組成の分析方法については、定量分析が可能であれば、特に制限はない。例えば、皮膜中のFe、Cr、Al、Sの含有量はオージェ電子分光法(AES)によって測定することができる。 There are no particular restrictions on the method of analyzing the coating composition, as long as quantitative analysis is possible. For example, the content of Fe, Cr, Al, and S in the film can be measured by Auger electron spectroscopy (AES).

4.製造方法
本発明に係るAl含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法について、前述の表面性状や表面皮膜を造り込むためには、後述する製造方法が好ましいが、必ずしも限定するものではなく、例えば、上記の化学組成を有する鋼素材に対して、以下に示す処理を施すことによって製造することができる。鋼素材として鋼板を用いる場合、例えば、薄板、箔、厚中板を用いることができる。ここで、薄板は0.2mm以上、箔は0.02~0.2mm、厚中板は6mm以上の板厚を有するものとするが、以下においては、まとめて、鋼板と表現する場合がある。表面仕上げはJIS(G 0203)準拠したBA、2B、2D、研磨などであれば良い。
4. Manufacturing Method Regarding the manufacturing method of the Al-containing ferritic stainless steel sheet according to the present invention, the manufacturing method described later is preferable in order to incorporate the above-described surface properties and surface coating, but the manufacturing method is not necessarily limited. It can be manufactured by subjecting a steel material having a chemical composition to the following treatments. When using a steel plate as the steel material, for example, a thin plate, a foil, or a medium-thick plate can be used. Here, the thin plate has a plate thickness of 0.2 mm or more, the foil has a plate thickness of 0.02 to 0.2 mm, and the thick plate has a plate thickness of 6 mm or more. . The surface finish may be BA, 2B, 2D, polishing, etc. conforming to JIS (G 0203).

また、鋼素材となる鋼板の種類についても特に制限は設けないが、熱間圧延鋼帯に対して、必要に応じて焼鈍し、デスケーリングの後、冷間圧延した冷延板を用いることができる。該冷延板の表面に本発明で規定する皮膜を形成するためには、冷間加工後に水素ガスを含む低露点雰囲気中で光輝焼鈍を行うことが有効である。光輝焼鈍の雰囲気ガスは、CrとFeの酸化を抑制して上記元素を選択的に表面に酸化させるために、水素ガスを50体積%以上含み、残部は不活性ガスとする。雰囲気ガスの露点は、-40℃以下が好ましく、水素ガスは80体積%以上が好ましく、より好ましくは90体積%以上とする。残部の不活性ガスは、工業的には安価な窒素ガスが好ましいが、ArガスやHeガスでも良い。また、本発明の目標とする表面皮膜の形成を促進または支障ない範囲で、雰囲気ガス中に酸素やその他のガスが5体積%未満の範囲で混入しても構わない。特に、前記した低露点の水素ガス雰囲気下において、0.1体積%以上、3体積%未満の酸素ガスを混入させることで、Al、Mgを選択的に酸化させて、本発明の目標とする耐硫化腐食性に好適な表面皮膜の形成を促進させることができる。 In addition, although there are no particular restrictions on the type of steel plate used as the steel material, it is possible to use a cold-rolled steel plate obtained by subjecting the hot-rolled steel strip to annealing, descaling, and cold-rolling as necessary. can. In order to form the film specified in the present invention on the surface of the cold rolled sheet, it is effective to carry out bright annealing in a low dew point atmosphere containing hydrogen gas after cold working. The atmosphere gas for bright annealing contains 50% by volume or more of hydrogen gas and the balance is an inert gas in order to suppress the oxidation of Cr and Fe and selectively oxidize the above elements on the surface. The dew point of the atmospheric gas is preferably −40° C. or less, and the hydrogen gas is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more. The rest of the inert gas is preferably nitrogen gas, which is industrially inexpensive, but Ar gas or He gas may also be used. In addition, oxygen or other gases may be mixed in the ambient gas in an amount of less than 5% by volume, as long as the formation of the surface film targeted by the present invention is promoted or not hindered. In particular, in the above-described low dew point hydrogen gas atmosphere, by mixing 0.1% by volume or more and less than 3% by volume of oxygen gas, Al and Mg are selectively oxidized, which is the target of the present invention. It can promote the formation of a surface film suitable for sulfuric corrosion resistance.

仕上げ焼鈍における加熱温度が700℃未満では、鋼板の軟質化と再結晶とが不十分となり、所定の材料特性が得られない場合がある。そのため、加熱温度は700℃以上とすることが好ましい。雰囲気ガスの露点を下げるためには、加熱温度は800℃以上とすることがより好ましく、850℃以上とすることがさらに好ましい。一方、加熱温度が1100℃を超えると、結晶粒が粗大になり、鋼板の靭性および延性が劣化するおそれがある。そのため、加熱温度は1100℃以下とすることが好ましく、1000℃以下とすることがより好ましい。本発明の目標とする表面皮膜の形成には、加熱時間を5秒以上とするのが好ましく、10秒以上がさらに好ましい。一方、3600秒以上では、表面皮膜中のFeおよびCrの含有率が高くなり、耐硫化腐食性が低下する場合がある。そのため、加熱時間は3600秒未満が好ましい。生産性と耐硫化腐食性への効果から、300秒以下が好ましく、60秒以下がさらに好ましい。 If the heating temperature in the final annealing is less than 700°C, the softening and recrystallization of the steel sheet may be insufficient, and the desired material properties may not be obtained. Therefore, the heating temperature is preferably 700° C. or higher. In order to lower the dew point of the atmosphere gas, the heating temperature is more preferably 800° C. or higher, more preferably 850° C. or higher. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1100° C., the crystal grains become coarse and the toughness and ductility of the steel sheet may deteriorate. Therefore, the heating temperature is preferably 1100° C. or lower, more preferably 1000° C. or lower. For the formation of the surface film targeted by the present invention, the heating time is preferably 5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer. On the other hand, when the time is 3600 seconds or more, the content of Fe and Cr in the surface film increases, and the sulfidation corrosion resistance may deteriorate. Therefore, the heating time is preferably less than 3600 seconds. 300 seconds or less is preferable, and 60 seconds or less is more preferable from the viewpoint of productivity and sulfuric corrosion resistance.

また、BA、2B、2D、研磨の表面に対して、硝酸水溶液中で電解酸洗を行うと良い。表面を溶解して表面疵やマイクロクラックを減少させるとともに、表面に付着したSおよびFeを電解で除去するために、硝酸濃度を3~20重量%の範囲とするのが好ましい。硝酸濃度が3%未満の場合、電解酸洗の効果が得られ難い。一方、硝酸濃度が20%を超えると、表面皮膜へのCrの濃化が進行し、耐硫化腐食性が劣化することに繋がる。硝酸電解は、工業的な電解酸洗装置で実施することが好ましく、例えば、前処理槽および複数の電解酸洗槽を備えた設備において、水洗いおよび希硫酸電解酸洗などの洗浄工程を施した後、硝酸電解を実施しても良い。硝酸電解の電流密度および温度は、皮膜組成を害さない限り、特に限定するものではない。 Further, it is preferable to perform electrolytic pickling in a nitric acid aqueous solution on the BA, 2B, 2D, and polished surfaces. The nitric acid concentration is preferably in the range of 3 to 20% by weight in order to dissolve the surface to reduce surface flaws and microcracks and to remove S and Fe adhering to the surface by electrolysis. When the nitric acid concentration is less than 3%, it is difficult to obtain the effect of electrolytic pickling. On the other hand, when the concentration of nitric acid exceeds 20%, the concentration of Cr in the surface film progresses, leading to deterioration of the sulfidation corrosion resistance. Nitric acid electrolysis is preferably carried out in an industrial electrolytic pickling apparatus. For example, in a facility equipped with a pretreatment tank and a plurality of electrolytic pickling tanks, washing processes such as water washing and dilute sulfuric acid electrolytic pickling are performed. After that, nitric acid electrolysis may be performed. The current density and temperature for nitric acid electrolysis are not particularly limited as long as they do not harm the film composition.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼(鋼A~Z)を溶製し、熱間圧延および焼鈍を実施し、冷間圧延を行い板厚0.1~1.5mmの箔または薄板とした後、各鋼板に対して下記の処理を施した(試験No.1~30)。該箔または薄板は、いずれも再結晶が完了する900~950℃で光輝焼鈍または大気焼鈍し、大気焼鈍後は55℃、2.5%HF-5%HNO3で酸洗、または研磨を行った。試験No.8,11、13、15の鋼板については、さらに8%硝酸水溶液中で硝酸電解酸洗を実施した。なお、表1におけるGaについては、グロー放電を利用した質量分析GD-MSによって分析した。 A ferritic stainless steel (Steel A to Z) having the chemical composition shown in Table 1 is melted, hot rolled, annealed, and cold rolled to form a foil or sheet having a thickness of 0.1 to 1.5 mm. After that, each steel plate was subjected to the following treatment (Test Nos. 1 to 30). The foil or sheet is either bright annealed or air annealed at 900 to 950°C to complete recrystallization, and after air annealing is pickled with 2.5% HF-5% HNO 3 at 55°C or polished. rice field. Test no. The steel sheets Nos. 8, 11, 13 and 15 were further subjected to nitric acid electrolytic pickling in an 8% nitric acid aqueous solution. Note that Ga in Table 1 was analyzed by mass spectrometry GD-MS using glow discharge.

Figure 0007133917000001
Figure 0007133917000001

得られた鋼板について、AES分析により表面皮膜の組成の測定を行った。AES分析には、走査型FEオージェ電子分光分析装置(アルバック・ファイ社製)を用い、電子銃の加速電圧は10kV、イオン銃(Ar)の加速電圧は3kV、スパッタレートは10nm/min(SiO2実測値)とし、板厚方向の膜厚に換算した。 The composition of the surface film of the obtained steel sheet was measured by AES analysis. For the AES analysis, a scanning FE Auger electron spectrometer (manufactured by ULVAC-PHI) was used, the acceleration voltage of the electron gun was 10 kV, the acceleration voltage of the ion gun (Ar) was 3 kV, and the sputtering rate was 10 nm/min (SiO 2 measured value) and converted to the film thickness in the plate thickness direction.

得られたオージェ電子スペクトルから、Fe、Cr、Mn、Al、Si、Ti、Sなどの検出された元素全てのオージェピーク高さ(微分スペクトルでのピーク間の高さ)を読み取って相対濃度を算出した。皮膜厚さはOのプロファイルを測定し、Oの強度が半分の値となる半値幅で求めることとした。皮膜厚さおよび組成について、表2に示す。 From the obtained Auger electron spectrum, the Auger peak heights (heights between peaks in the differential spectrum) of all detected elements such as Fe, Cr, Mn, Al, Si, Ti, and S are read to determine the relative concentrations. Calculated. The film thickness was obtained by measuring the profile of O and obtaining the half-value width at which the intensity of O is half the value. Table 2 shows the coating thickness and composition.

Figure 0007133917000002
Figure 0007133917000002

また、上記の鋼板を用いて、粗さ曲面を測定した。脱脂後、500μm×500μmの範囲を4視野測定した。このときピッチ間隔は0.1μmとした。粗さ曲面の数値データを元に、粗さパラメータならびに凹凸0.1μm未満の領域を、算出した。装置は(株)ミツトヨ製SURFPAC(高精度粗さ測定機-3次元粗さ解析装置)を用いた。 Also, using the above steel plate, the roughness curved surface was measured. After degreasing, 4 visual fields were measured in an area of 500 μm×500 μm. At this time, the pitch interval was set to 0.1 μm. Based on the numerical data of the roughness curved surface, the roughness parameter and the unevenness area of less than 0.1 μm were calculated. SURFPAC (high-precision roughness measuring machine-three-dimensional roughness analyzer) manufactured by Mitutoyo Corporation was used as an apparatus.

上記の測定例を図1に示す。図1において、淡色で表現された部分が粗さパラメータならびに凹凸0.1μm未満の領域である。 An example of the above measurements is shown in FIG. In FIG. 1, the portions expressed in light color are the roughness parameter and the region with unevenness of less than 0.1 μm.

続いて、上記の各鋼板を用いて、太陽電池の発電効率に影響を及ぼす製膜層の損傷程度を「製膜層の劣化度」として評価した。鋼板表面に1.0μm厚のSiO2膜の絶縁膜を
形成し、その上に10mm×10mm×0.2μm厚のAl電極を20箇所蒸着して、テスターの測定子を置いて電気抵抗を測定した。1MΩを超える場合に絶縁と判断し、絶縁達成箇所の割合が90%以上を「◎」、70%以上90%未満を「○」、50%以上、70%未満を「△」、50%未満を「×」とした。本発明においては、上記結果が「◎」および「○」、「△」に該当する場合に製膜層の劣化度が小さく、発電効率が優れると判断することとした。
Subsequently, using each of the steel sheets described above, the degree of damage to the film-forming layer that affects the power generation efficiency of the solar cell was evaluated as the "degradation degree of the film-forming layer." An insulating film of 1.0 μm thick SiO 2 film is formed on the surface of the steel plate, and 20 Al electrodes of 10 mm × 10 mm × 0.2 μm thick are vapor-deposited thereon. did. If it exceeds 1 MΩ, it is judged to be insulated, and the rate of insulation achieved is 90% or more with "◎", 70% or more and less than 90% is "○", 50% or more and less than 70% is "△", less than 50% was set to "x". In the present invention, it was determined that the degree of deterioration of the film formation layer was small and the power generation efficiency was excellent when the above results corresponded to "⊚", "○", and "Δ".

続いて、上記の各鋼板を用いて、耐硫化腐食性の評価を行った。具体的には、各鋼板に対して、700℃、2%H2S-bal.N2の雰囲気中に1h保持する熱処理を実施した。そして、腐食生成物の剥離がなく、腐食増量が1.0mg/cm2未満のものを「◎」、1.5mg/cm2未満のものを「○」、2.5mg/cm2以下であったものを「△」とし、剥離が生じて、腐食増量が2.5mg/cm2を超えたものを「×」とした。本発明においては、上記結果が「◎」および「○」、「△」に該当する場合に、耐硫化腐食性が優れると判断することとした。 Subsequently, evaluation of sulfidation corrosion resistance was performed using each of the above steel sheets. Specifically, for each steel plate, 700° C., 2% H 2 S-bal. A heat treatment was carried out by holding in an atmosphere of N 2 for 1 hour. If there is no peeling of corrosion products and the corrosion weight gain is less than 1.0 mg/cm 2 , "⊚" is given, and if it is less than 1.5 mg/cm 2 , "○" is given, and if it is 2.5 mg/cm 2 or less. A sample with a corrosion weight increase of more than 2.5 mg/cm 2 due to peeling was rated as “×”. In the present invention, when the above results correspond to "⊚", "◯", and "Δ", it was determined that the sulfidation corrosion resistance was excellent.

上記の結果を表2に併せて示す。 The above results are also shown in Table 2.

試験No.1~16は、本発明の規定を満足する本発明例に係る鋼板である。
表2から分かるように、本発明例の鋼板は、発電に関わる製膜層の劣化度が小さく、優れた耐硫化腐食性を有することが分かる。
Test no. Nos. 1 to 16 are steel sheets according to examples of the present invention that satisfy the provisions of the present invention.
As can be seen from Table 2, the steel sheets of the examples of the present invention have a small degree of deterioration of the film formation layer involved in power generation and have excellent sulfidation corrosion resistance.

これらに対して、化学組成が本発明の規定から外れる鋼板を用いた試験No.17~30では、製膜層の劣化度または耐硫化腐食性の両方、または一方が劣る結果となった。具体的には、表面凹凸0.1μm未満の領域が40%未満の鋼板は、絶縁達成率が70%未満となり、製膜層の劣化度が「×」となった。また、本発明で規定する化学成分から外れ、かつ、本発明の規定する皮膜の化学組成からも外れたものは、耐硫化腐食性が「×」となった。 On the other hand, Test No. using a steel sheet whose chemical composition is outside the scope of the present invention. In Nos. 17 to 30, both or one of the degree of deterioration and resistance to sulfidation corrosion of the film-forming layer was inferior. Specifically, the steel sheet having a surface unevenness of less than 40% in a region of less than 0.1 μm had an insulation achievement rate of less than 70%, and the degree of deterioration of the film layer was “×”. In addition, the sulfidation corrosion resistance was evaluated as "x" when the chemical composition did not meet the requirements of the present invention and the chemical composition of the film did not meet the requirements of the present invention.

本発明によれば、表面性状に優れ、さらにコーティングまたはめっき等の表面処理によらず耐硫化腐食性を具備したAl含有フェライト系ステンレス鋼板が得られる。したがって、本発明に係るAl含有フェライト系ステンレス鋼板は、油炊きまたは燃焼環境において硫化水素ガス等の硫化雰囲気に曝される熱処理を含む製膜プロセスを経て製造される化合物系薄膜太陽電池の基板に好適に用いることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an Al-containing ferritic stainless steel sheet which has excellent surface properties and is resistant to sulfidation corrosion without surface treatment such as coating or plating. Therefore, the Al-containing ferritic stainless steel sheet according to the present invention is used as a substrate for compound thin-film solar cells manufactured through a film-forming process including heat treatment in which it is exposed to a sulfurizing atmosphere such as hydrogen sulfide gas in an oil-fired or combustion environment. It can be used preferably.

Claims (8)

質量%にて、
C:0.03%以下、
Si:0.02~1.83%、
Mn:0.03~2.0%、
Cr:13.0~22.0%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.35~3.5%、
Ti:0.03%以上、0.5%以下、
N:0.025%以下、
を含み、更に
Mg:0.0003~0.01%、Ga:0.1%以下
を含み、
Mg含有量とGa含有量の1/2の合計が0.0007%以上、0.06%以下で、
残部がFeおよび不可避的不純物であり、
鋼板表面において
1視野500μm×500μmの範囲の領域をピッチ間隔0.1μmとして4視野測定した際に、
表面凹凸0.1μm未満の領域の面積率が40%以上であり、膜厚8nm以上、100nm以下、かつAlを9%以上含有する表面皮膜を有することを特徴とするAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
In % by mass,
C: 0.03% or less,
Si: 0.02 to 1.83%,
Mn: 0.03-2.0%,
Cr: 13.0 to 22.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.35-3.5%,
Ti: 0.03% or more and 0.5% or less,
N: 0.025% or less,
and further Mg: 0.0003 to 0.01%, Ga: 0.1% or less,
The sum of the Mg content and 1/2 of the Ga content is 0.0007% or more and 0.06% or less,
The balance is Fe and unavoidable impurities,
When measuring four fields of view with a pitch interval of 0.1 µm in a range of 500 µm × 500 µm per field of view on the surface of the steel plate,
1. An Al-containing ferritic stainless steel sheet characterized by having an area ratio of 40% or more of a region having surface irregularities of less than 0.1 μm, a film thickness of 8 nm or more and 100 nm or less, and a surface coating containing 9% or more of Al.
前記表面皮膜中に含まれる元素の含有量が、(i)~(iv)式を満足することを特徴とする請求項1に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
Al>60% ・・・(i)
Fe<20% ・・・(ii)
Cr<20% ・・・(iii)
S<5% ・・・(iv)
但し、上記式中の各元素の含有量は、表面皮膜中に含まれるO、CおよびNを除く成分に占める各元素の含有量(原子%)を表す。
2. The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to claim 1, wherein the contents of the elements contained in the surface coating satisfy the formulas (i) to (iv).
Al>60% (i)
Fe<20% (ii)
Cr<20% (iii)
S<5% (iv)
However, the content of each element in the above formula represents the content (atomic %) of each element in the components other than O, C and N contained in the surface coating.
質量%にて、
C:0.03%以下、
Si:0.02~1.83%、
Mn:0.03~2.0%、
Cr:13.0~22.0%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.35~3.5%、
Ti:0.03%以上、0.5%以下、
N:0.025%以下、
を含み、更に
Mg:0.0007~0.01%、
を含み、
残部がFeおよび不可避的不純物であり、
鋼板表面において
1視野500μm×500μmの範囲の領域をピッチ間隔0.1μmとして4視野測定した際に、
表面凹凸0.1μm未満の領域の面積率が40%以上であり、
膜厚8nm以上、100nm以下の表面皮膜であり、
前記表面皮膜中に含まれる元素の含有量が、(i)~(iv)式を満足することを特徴とするAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
Al>60% ・・・(i)
Fe<20% ・・・(ii)
Cr<20% ・・・(iii)
S<5% ・・・(iv)
但し、上記式中の各元素の含有量は、表面皮膜中に含まれるO、CおよびNを除く成分に占める各元素の含有量(原子%)を表す。
In % by mass,
C: 0.03% or less,
Si: 0.02 to 1.83%,
Mn: 0.03-2.0%,
Cr: 13.0 to 22.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.35-3.5%,
Ti: 0.03% or more and 0.5% or less,
N: 0.025% or less,
and further Mg: 0.0007 to 0.01%,
including
The balance is Fe and unavoidable impurities,
When measuring four fields of view with a pitch interval of 0.1 µm in a range of 500 µm × 500 µm per field of view on the surface of the steel plate,
The area ratio of the region with surface unevenness of less than 0.1 μm is 40% or more,
A surface film with a film thickness of 8 nm or more and 100 nm or less,
An Al-containing ferritic stainless steel sheet, wherein the content of elements contained in the surface coating satisfies the formulas (i) to (iv).
Al>60% (i)
Fe<20% (ii)
Cr<20% (iii)
S<5% (iv)
However, the content of each element in the above formula represents the content (atomic %) of each element in the components other than O, C and N contained in the surface coating.
さらに、表面の凹凸0.1μm未満の領域が55%以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。 4. The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 3, further comprising 55% or more of the surface irregularities of less than 0.1 μm. さらに、質量%で
o:1.5%以下、
Nb:0.13%以下、
V:0.15%以下
r:0.01%以下
0.0005%以下、
Ca:0.005%以下、
La:0.01%以下、
Y:0.01%以
ら選択される1種以上を、総量で1.665%以下含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。
Furthermore, in mass % ,
Mo : 1.5 % or less,
Nb: 0.13 % or less,
V: 0.15 % or less ,
Zr : 0.01 % or less ,
B : 0.0005 % or less,
Ca: 0.005% or less,
La: 0.01 % or less,
Y: 0.01 % or less
The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 4, containing 1.665% or less in total amount of one or more selected from .
太陽電池基板として用いられる、請求項1~5のいずれか1項に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板。 The Al-containing ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 5, which is used as a solar cell substrate. 請求項1、3または5のいずれかに記載の化学組成を有するステンレス鋼板を、水素ガスを含む雰囲気で700~1100℃の温度範囲で熱処理することにより、表面に請求項1~4のいずれか1項に記載の表面凹凸および表面皮膜を形成させることを特徴とするAl含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 By heat-treating a stainless steel plate having the chemical composition according to any one of claims 1, 3 or 5 in a temperature range of 700 to 1100° C. in an atmosphere containing hydrogen gas, the surface according to any one of claims 1 to 4 is formed. A method for producing an Al-containing ferritic stainless steel sheet, comprising forming the surface irregularities and the surface film according to item 1. さらに、3~20質量%硝酸水溶液中で電解酸洗することにより、表面に請求項1~4のいずれか1項に記載の表面凹凸および表面皮膜を形成させることを特徴とする請求項6に記載のAl含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 Further, by electrolytic pickling in a 3 to 20% by mass nitric acid aqueous solution, the surface unevenness and surface film according to any one of claims 1 to 4 are formed on the surface. A method for producing the Al-containing ferritic stainless steel sheet described above.
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