KR101990725B1

KR101990725B1 - 브레이징성이 우수한 스테인리스강

Info

Publication number: KR101990725B1
Application number: KR1020177030434A
Authority: KR
Inventors: 노부히코 히라이데; 아츠타카 하야시
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2019-06-18
Also published as: WO2016152854A1; CN107406945A; EP3276029A1; US10669606B2; JP6379283B2; CA2977619C; US20180037968A1; MX2017011033A; KR20170130528A; ES2839079T3; CN107406945B; JPWO2016152854A1; EP3276029B1; EP3276029A4; PL3276029T3; CA2977619A1

Abstract

질량％로, C: 0.001∼0.1％, Si: 1.5 초과∼4.0％, Mn: 0.05∼4.0％, Cr: 10.5∼30％, Ni: 35％ 이하, Ti: 0.002∼0.030％ 및/또는 Al: 0.002∼0.10％, N: 0.001∼0.4％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이고, 또한 Si, Ti 및 Al이 (식 1)을 만족시키고, 표면에는 (식 2)를 만족시키는 조성을 갖는 산화 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

(식 1) 및 (식 2)에 있어서, 첨자 f는 산화 피막을 나타내고 단위는 원자％, 첨자 m은 모재를 나타내고 단위는 질량％

Description

브레이징성이 우수한 스테인리스강

본 발명은, 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재에 사용되는 브레이징성이 우수한 스테인리스강에 관한 것이다. 브레이징 접합에 의해 조립되는 자동차용 부품으로서는, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러, 오일 쿨러, 배열 회수기 및 연료 공급계의 부품을 들 수 있다. 또한, 급탕기 분야에 있어서는, 잠열 회수형 가스 급탕기의 2차 열교환기나 CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기(통칭: 에코큐트(등록 상표))의 열교환기를 들 수 있다. 그 밖에, 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재에 사용되는 각종 스테인리스강이 대상이 된다.

최근, 자동차 분야에 있어서는, 환경 문제에 대한 의식의 고조로부터, 배기 가스 규제가 더 강화됨과 함께, 탄산 가스 배출 억제를 위한 대처가 진행되고 있다. 또한, 바이오 에탄올이나 바이오 디젤 연료와 같은 연료면에서의 대처 외에도, 더 한층의 경량화나, EGR, DPF(Diesel Particulate Filter), 요소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템과 같은 배기 가스 처리 장치를 설치한다고 하는 대처가 실시되고 있다. 또한, 연비 향상을 목적으로 하여, 배기 열을 열회수하는 배열 회수기도 탑재되기 시작되고 있다.

이 중에서, EGR 쿨러는, 엔진의 배기 가스를 엔진 냉각수를 사용하여 냉각한 후, 흡기측으로 되돌려 재연소시킴으로써 연소 온도를 낮추어, 유독 가스인 NO_x를 저감하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 배열 회수기는, 배기 가스에 의해 엔진 냉각수를 가열하여 히터나 엔진의 난기에 활용하는 시스템이며, 배기 열 재순환 시스템이라고도 불린다. 이에 의해, 하이브리드 차량에서는, 콜드 스타트로부터 엔진 스톱까지의 시간이 단축되어, 특히 겨울철에 있어서, 연비 향상에 기여하고 있다.

또한 급탕기기 분야에 있어서도 환경 대응형 기기의 보급에 따라서, 열교환기의 적용이 확대되고 있다. 가스 급탕기에서는, 종래 그대로 배기하고 있던 150∼200℃ 정도의 고온 배기 가스로부터의 잠열을 회수하기 위해, 스테인리스강제의 2차 열교환기를 추가한 잠열 회수형 가스 급탕기의 보급이 진행되고 있다. 또한 전기 온수기도 종래는 히터를 내장하는 타입이었지만, 전기 에너지를 1/3 이하로 저감 가능한 CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기; 통칭 에코큐트(등록 상표)로의 전환이 진행되고 있고, 여기에도 열교환기가 사용되고 있다.

이러한 열교환기는, 양호한 열효율이 요구되고 양호한 열전도성이 필요한 동시에, 배기 가스와 접하기 때문에 배기 가스 응축수에 대해 우수한 내식성이 요구된다. 자동차 부품의 경우, 냉각수의 누설이라고 하는 중대한 고장으로 이어질 가능성이 있는 EGR 쿨러나 배열 회수기에는, 더 한층의 안전성이 요구되어, 더 우수한 내식성이 요구된다.

열교환기에 사용되는 재료는, 그 내식성이나 강도를 살려 일반적으로 SUS304나 SUS316L과 같은 오스테나이트계 스테인리스강이 사용된다.

또한, 열교환기는 용접 접합에 의해 조립되는 경우도 있지만, 열교환부의 구조는 복잡하다는 점에서, 브레이징 접합에 의해 조립되는 경우도 있다. 브레이징 접합에 의해 조립되는 열교환부의 재료에는, 양호한 브레이징성이 필요해진다.

특허문헌 1에는, 스테인리스강재로 이루어지는 열교환기 부품의 표면에, 무전해 도금에 의해 인 함유 니켈 합금을 피복한 후, 이 인 함유 니켈 피막을 고온 진공 중에서 용융시켜 납재로서 사용하는 브레이징 공정이 개시되어 있다. 사용하는 스테인리스강의 일례로서 SUS304가 개시되어 있다.

오스테나이트계 스테인리스강을 사용한 브레이징 접합 부재로서, 특허문헌 2에는, 엔진 배기 가스 정화 장치의 일부이며, 배기 가스 정화 촉매를 담지한 금속 담체를 수용하는 통 형상 구조체가 개시되어 있다. 특허문헌 3에는 저압 연료용 커먼레일이 개시되어 있다. 특허문헌 2, 특허문헌 3 모두, 그 강종은 개시되어 있지 않다. 마찬가지로, 특허문헌 4에는 EGR 가스 냉각 장치의 열교환기용 전열관이 개시되고, 전열관의 파형 핀 구조체에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강으로서 SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L이 개시되어 있다.

특허문헌 5에는, Fe 또는 Fe 합금층, Ti 또는 Ti 합금층 및 Ni 또는 Ni 합금층을 겹친 복층 구조의 납재층을, Ni를 포함하는 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 형성시킨 브레이징용 복합재가 개시되어 있다. 여기서, Ni를 포함하는 합금으로 이루어지는 기재로서 오스테나이트계 스테인리스강 또는 2상 스테인리스강이 개시되어 있고, 일례로서 SUS304를 들고 있다.

특허문헌 6에는, C: 0.080％ 이하, Si: 1.2∼3.0％, Mn: 0.4∼2.0％, P: 0.03％ 이하, S: 0.003％ 이하, Ni: 6.0∼12.0％, Cr: 16.0∼20.0％, Cu: 0.2∼3.0％, Mo: 0.1∼1.0％, Al: 0.002∼0.10％, N: 0.030∼0.150％, 또한 1.6≤Cu×Si≤4.4와 0.16≤2N＋Mo≤1.0을 만족시키는 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

특허문헌 7에는, C: 0.001∼0.03％, Si: 0.10∼0.70％, Mn: 0.10∼1.00％, P: 0.005∼0.045％, S: 0.003％ 이하, Ni: 18.00∼40.00％, Cr: 20.00∼30.00％, Cu: 2.00％ 이하, Mo: 3.00∼8.00, Al: 0.13％ 이하, N: 0.05∼0.30％를 함유하고, 또한 Cr＋2Mo＋0.5Ni≥40을 만족시키는 배기 가스 유로 부재용 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

특허문헌 8에는, Ni납이나 Cu 브레이징에 제공되는 열교환기 부재로서 적합한 페라이트계 스테인리스강으로서, C: 0.03％ 이하, Si: 3％ 이하, Mn: 2％ 이하, P: 0.005％ 이하, S: 0.03％ 이하, Cr: 11∼30％, Nb: 0.15∼0.8％, N: 0.03％ 이하를 함유하고, 또한 Nb-(C×92.9/12＋N×92.9/14)≥0.10을 만족시키는 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

특허문헌 9에는, C: 0.03％ 이하, Si: 0.1 초과∼3％, Mn: 0.1∼2％, Cr: 10∼35％, Nb: 0.2∼0.8％, N: 0.03％ 이하를 함유하고, 냉간 가공 후의 가열에 의해 생성된 재결정립의 면적률이 10∼80％인 부분 재결정 조직을 갖는 브레이징용 페라이트계 스테인리스강재가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-205059호 공보 일본 특허 공개 제2004-100598호 공보 일본 특허 공개 제2005-171938호 공보 일본 특허 공개 제2008-202846호 공보 일본 특허 공개 제2006-334602호 공보 일본 특허 공개 제2012-207259호 공보 일본 특허 공개 제2013-199661호 공보 일본 특허 공개 제2009-299182호 공보 일본 특허 공개 제2010-285683호 공보

EGR 쿨러나 배열 회수기 등으로 대표되는 열교환기류에는, 일반적으로 SUS304나 SUS316L과 같은 범용의 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되고 있다. 그리고 그 용도 및 사용량 모두 확대되는 움직임이 있다. 그 때문에, 이들 열교환기류의 제조 시에, 재료 비용의 저감이나 생산성의 향상이 요구되고 있다. 저렴한 페라이트계 스테인리스강이나 2상(페라이트＋오스테나이트) 스테인리스강을 사용할 수 있으면, 재료 비용을 저감할 수 있다.

브레이징성에 대해 각종 스테인리스강으로 비교하면, 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여, 페라이트계나 2상 스테인리스강의 브레이징성은 양호하다고는 할 수 없다. 이 점이, EGR 쿨러나 배열 회수기 등의 열교환기류에 페라이트계나 2상 스테인리스강을 채용할 때의 문제 중 하나였다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강에 대해서도, 현 상황보다 더욱 양호한 브레이징성이 요구되고 있다.

본 발명은, 이러한 종래의 사정에 비추어 제안된 것이며, 열교환기 등 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재에 적합하게 사용할 수 있고, SUS304나 SUS316L과 같은 범용의 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 더욱 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강, 혹은 범용의 오스테나이트계 스테인리스강과 동등한 브레이징성을 갖고, 또한 저렴한 페라이트계 스테인리스강이나 2상(페라이트＋오스테나이트) 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 본 발명의 요지는, 이하와 같다.

〔1〕질량％로, C: 0.001∼0.1％, Si: 1.5 초과∼4.0％, Mn: 0.05∼4.0％, Cr: 10.5∼30％, Ni: 35％ 이하, N: 0.001∼0.4％를 함유하고, Ti: 0.002∼0.030％와 Al: 0.002∼0.10％ 중 한쪽 또는 양쪽을 더 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이고, 또한 Si, Ti 및 Al의 함유량이 (식 1)을 만족시키고, 표면에는 (식 2)를 만족시키는 조성을 갖는 산화 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

(식 1) 및 (식 2)에 있어서, 첨자 f가 붙여진 원소명은 산화 피막 중의 각 원소 함유량을 나타내고 단위는 원자％, 첨자 m이 붙여진 원소명은 모재의 강 중 각 원소 함유량을 나타내고 단위는 질량％임.

〔2〕질량％로, Sn: 0.001∼0.5％, Co: 0.01∼0.5％, Bi: 0.001∼0.01％, B: 0.0002∼0.005％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제1군,

Mo: 0.3∼8％, W: 0.3∼4％, V: 0.05∼0.5％, Nb: 0.01∼1％, Cu: 0.1∼6％, Sb: 0.001∼0.5％, Zr: 0.001∼0.3％, Ga: 0.0001∼0.01％, Ta: 0.0001∼0.01％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제2군,

Ca: 0.0002∼0.005％, Mg: 0.0002∼0.005％, REM: 0.005∼0.1％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제3군 중 적어도 어느 하나의 군을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

〔3〕상기한 Si, Ti, Al 중 어느 1종 이상의 각각의 함유량이, 질량％로, 이하의 범위를 만족시키는 것을 특징으로 하는 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강. Si: 1.9∼3.4％, Ti: 0.003∼0.020％, Al: 0.003∼0.03％.

〔4〕Ni납 혹은 Cu납을 사용하여 브레이징 접합되는, 브레이징 접합 부재용으로서 사용하는 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

〔5〕열교환기의 용도의 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

〔6〕자동차 부품인 EGR 쿨러, 배열 회수기 혹은 연료 공급계의 부품의 용도인 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

〔7〕CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기 혹은 플레이트형 열교환기의 용도인 본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

본 발명에 따르면 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재용으로서 브레이징성이 우수한 스테인리스강을 제공할 수 있다. 본 발명의 스테인리스강은, 자동차 부품 중에서는 EGR 쿨러, 오일 쿨러, 배열 회수기 및 연료 공급계의 부품 등에, 또한 급탕 관계의 열교환기로서는, 가스에서는 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기에, 전기에서는 에코큐트(등록 상표)의 플레이트형 열교환기 등, 그 밖에 Ni납 혹은 Cu납을 사용하여 브레이징 접합에 의해 조립되는 부재에 적합하다.

도 1은 17Cr 페라이트계 스테인리스강에 있어서의 강 중 Si 함유량과 납 퍼짐 계수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2a는 강의 표면 부근에 있어서의 XPS 분석 결과이며, 강 중 Si 함유량이 0.49질량％이다.
도 2b는 강의 표면 부근에 있어서의 XPS 분석 결과이며, 강 중 Si 함유량이 1.89질량％이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 상세하게 설명한다.

본 발명은, 브레이징성이 우수한 스테인리스강에 관한 것이다. 브레이징으로서는, Ni납 혹은 Cu납을 사용한 브레이징을 대상으로 하고 있고, 950∼1200℃에 있어서 진공 중 혹은 수소 분위기 중에서 행해진다. 이때, 브레이징의 분위기의 제어나 치환용으로서 아르곤 가스나 질소 가스 등이 병용되는 경우가 있다. 납이 모재에 젖어 간극을 충전함으로써 접합되는 것이 브레이징이다. 브레이징 시에 모재의 표면에 산화 피막이 존재하면 납이 젖기 어려워져, 브레이징성을 저해한다.

스테인리스강의 표면에는, Cr이 풍부한 (Fe, Cr) 산화물 피막이 형성되어 있고, 이에 의해 우수한 내식성을 발현하고 있다. 젖음성을 확보하기 위해서는 이 피막을 제거할 필요가 있고, 피막을 환원하기 위해 진공도 혹은 노점이 낮은 조건에서 브레이징된다. 구체적으로는, 브레이징 온도에 있어서, 적어도 Cr과 Cr₂O₃이 평형인 진공도 혹은 노점보다 낮은 조건에서 실시된다. 따라서, 피막이 환원되는 브레이징 분위기에 있어서, 표면에 브레이징성이 유효한 원소를 농화시킬 수 있으면, 브레이징성의 향상이 도모된다고 생각하였다.

이러한 배경에 비추어, 본 발명자들은, 스테인리스강의 브레이징성에 대해, 합금 원소와 표면 조성에 착안하여 예의 검토하였다.

이하, Si, Fe 함유량에 관하여 강 중과 산화 피막 중의 대비를 행하는 서술에서는, 강 중의 Si, Fe 함유량(질량％)을 나타낼 때에 첨자 「m」을 붙이고, 산화 피막 중의 Si, Fe 함유량(원자％)을 나타낼 때에 첨자 「f」를 붙인다.

검토 결과, 스테인리스강에 일정량 이상의 Si를 함유시킴과 함께, 미리 표면에 Si가 농화된 산화 피막을 형성시켜 두는 것이, 브레이징성이 유효한 것을 알아냈다. 구체적으로는 이하와 같다.

(1) 1.5％를 초과하고, 또한 Ti와 Al의 합계량의 40배 이상의 Si를 강 중에 함유시키는 것

(2) Si는 Fe와의 비(Si/Fe)에 있어서, 강 중에 함유하는 Si_m양과 Fe_m양의 질량％ 비(Si_m/Fe_m)보다 표면의 산화 피막 중에 포함되는 Si_f양과 Fe_f양의 원자％ 비(Si_f/Fe_f)를 1.2배 이상 5배 이하로 하는 것

먼저, 강 중의 Si 함유량과 브레이징성의 관련에 대해 평가를 행하였다. 브레이징성은, 납 퍼짐 시험에 의해 평가하였다. 납 퍼짐 시험에 앞서, 에머리지를 사용하여 #600까지 시험편을 건식 연마 후, JISZ2371(염수 분무 시험 방법)을 만족시키는 장치 내에 두고, 35℃, RH 99％에서 수돗물을 30분간 분무하였다. Ni납 및 Cu납은 0.1g으로 하고, 1130℃의 진공 분위기 중에서 10분 가열한 후의 납 퍼짐 계수이다. 납 퍼짐 계수는, (시험 후의 납 면적)/(시험 전의 납 면적)으로 정의된다. 도 1은, Si양을 변화시킨 17Cr 페라이트계 스테인리스강을 사용하여, Ni납 및 Cu납의 납 퍼짐 계수를 Si양에 대해 나타낸 것이다. 도 1로부터 명백한 바와 같이, 강 중에 1.5％를 초과하는 Si를 첨가하면 납 퍼짐 계수가 명료하게 증가하고, 4％를 초과하는 Si를 첨가해도 납 퍼짐 계수는 증가하지 않는다. 즉, 강 중의 Si양을 증가시킬수록 브레이징성은 향상되지만, 4％를 초과하는 Si를 함유시켜도 그 효과는 포화되는 것을 알 수 있다. Si가 브레이징성을 향상시키는 이유에 대해서는 밝혀져 있지 않지만, Si에는 스테인리스강과 납의 계면 장력을 낮추는 효과가 있어, 그 효과에 의해 브레이징성이 향상되었다고 추정하고 있다. 또한, Si는 Ni납 및 Cu납에 고용되기 쉬운 원소이며, 이것도 브레이징성을 향상시킨 한 요인이라고 추정하고 있다.

대부분의 경우, 강 표면의 산화 피막에 있어서 Si는 산화물로서 존재하지만, 일반적으로 Si 산화물은 Cr 산화물보다 산화물로서 안정되기 때문에 환원되기 어렵다. 브레이징 전에 산화 피막이 충분히 환원되지 않으면 브레이징성이 저하된다. 반대로, Si를 포함하는 산화 피막이 충분히 환원되면, 산화 피막 중에 Si를 포함하지 않는 경우에 비해, Si 자신의 효과에 의해 브레이징성이 향상된다. 산화 피막의 환원성을 향상시키기 위해서는, 진공 분위기의 경우 진공도를 높이면 되지만, 공업적으로는 캐리어 가스를 사용하는 경우가 많기 때문에 진공도를 높이는 것은 용이하지 않다. 4％를 초과하는 Si양에 있어서 납 퍼짐 계수의 개선 폭이 약간 저하된 것은, 산화 피막의 환원이 충분히 진행되지 않아, Si에 의한 브레이징성 향상 효과와 상쇄되었기 때문이라고 추정된다.

상기 Si양을 변화시킨 17Cr 페라이트계 스테인리스강의 브레이징 전 소재의 표면을 X선 광전자 분광법(이하, XPS)에 의해 분석하였다. 그 결과, 1.5％를 초과하는 Si를 함유하는 강에서는, Si와 Fe의 비(Si/Fe)에 있어서, 강 중에 함유하는 Si_m양과 Fe_m양의 질량％ 비(Si_m/Fe_m)보다, 표면의 산화 피막 중에 포함되는 Si_f양과 Fe_f양의 원자％ 비(Si_f/Fe_f)는 1.2배 이상 확인되었다. 산화 피막 두께는 Si양에 상관없이 약 3㎚였다. 여기서, 산화 피막의 두께는, 깊이 방향 분석의 O 피크 강도가 최대 강도의 1/2로 될 때까지의 두께로 정의된다. 이와 같이 Si를 표면에 농화시키는 것이, Si의 브레이징성에 대한 효과를 더욱 발현하기 쉽게 한다. 상기 Si양을 변화시킨 17Cr 페라이트계 스테인리스강 중, Si를 0.49％ 함유하는 강과, Si를 1.89％를 함유하는 강의 브레이징 전 소재에 있어서의 XPS 분석 결과를, 도 2a, 도 2b에 나타낸다. 여기서, 도 2a의 Si를 0.49％를 함유하는 강의 Ti양은 0.002％, Al양은 0.011％이고, 도 2b의 Si를 1.89％ 함유하는 강의 Ti양은 0.002％, Al양은 0.013％이다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 1.5％ 이하의 Si양의 강에서는, 산화 피막 중에 Si의 농화가 확인되지 않고, 탈산 원소로서 미량 첨가한 Al이 산화 피막 중에 농화되어 있는 것을 알 수 있다. 산화 피막 중에 있어서, Si와 마찬가지로 Al도 대부분의 경우 산화물로서 존재하고, 또한 Si 산화물보다 환원되기 어렵다. 따라서, 산화 피막 중의 Al 산화물은 브레이징성에 악영향을 미친다. 반대로, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 1.5％를 초과하는 Si를 첨가한 강에서는, 산화 피막 중에 Al의 농화가 확인되지 않았다. Si가 피막 중에 농화됨으로써 Al의 농화가 억제되었다고 생각된다.

이와 같이 강 중에의 Si양을 증가시킴으로써 표면에서의 Al의 농화를 억제할 수 있는 것을 알 수 있었으므로, Al과 마찬가지로 브레이징성에 악영향을 미치는 Ti에 대해서도 마찬가지로 검토하였다. 그 결과, 강 중의 Ti와 Al의 합계량에 대해 40배 이상의 Si를 강 중에 함유시킴으로써, 표면 산화 피막에의 Ti 및 Al의 농화가 확인되지 않게 되어, 양호한 납 퍼짐성이 얻어지는 것이 판명되었다. 바람직하게는 강 중 함유 성분으로서, Ti와 Al의 합계량에 대해 45배 이상의 Si를 함유시키면 된다. 더욱 바람직하게는 50배 이상이다.

이상, Si를 1.5％ 이상 강 중에 함유시키고, 또한 표면의 산화 피막에 포함되는 Si_f양과 Fe_f양의 원자％ 비(Si_f/Fe_f)를 강 중에 함유하는 Si_m양과 Fe_m양의 질량％ 비(Si_m/Fe_m)로 나눈 비율(이하 「산화막 Si 존재비 A^*」라고 함)을 1.2배 이상으로 함으로써 우수한 브레이징성이 얻어지지만, 그 효과를 더욱 높이기 위해서는 산화막 Si 존재비 A^*을 1.5배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 산화막 Si 존재비 A^*이 5배를 초과하면 산화 피막의 환원이 충분히 진행되지 않아 브레이징성을 저해하므로, 산화막 Si 존재비 A^*을 5배 이하로 하였다. 바람직하게는 4배 이하이다.

산화 피막의 두께로서는, Si의 효과를 발현시키기 위해서는 1㎚ 이상의 산화 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 6㎚를 초과하면 산화 피막의 환원이 충분히 진행되지 않아 Si의 유효성이 발현되지 않으므로, 산화 피막 두께로서는 1∼6㎚로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 피막 두께로서는 1.5∼5㎚이다.

상기한 바와 같이 표면의 산화 피막 중에 포함되는 Si_f양과 Fe_f양의 원자％ 비(Si_f/Fe_f)는, 강 중에 함유하는 Si_m양과 Fe_m양의 질량％ 비(Si_m/Fe_m)의 1.2배 이상 5배 이하로 하면 된다. 이러한 산화 피막은, Si를 1.5％ 이상 강 중에 함유시키고, 상대 습도(이하, RH) 95％ 이상의 수증기 분위기에 폭로함으로써 얻어진다. 온도로서는 30∼80℃로 하고, 바람직하게는 35℃ 이상이다. RH 95％인 경우에는 3분 이상, RH 100％인 경우에는 30초 이상 필요하다. 바람직하게는, RH 95％인 경우에는 5분 이상, RH 100％인 경우에는 1분 이상이다. 시간의 증가에 수반하여 산화 피막 중의 Si의 농화가 진행되므로, 최대라도 180분 이내로 할 필요가 있다. 바람직하게는 120분 이내이다.

본 발명은, 이상의 검토를 고려하여 이루어진 브레이징성이 우수한 스테인리스강을 제공하는 것이며, 그 요지로 하는 것은, 청구범위에 기재한 바와 같은 내용이다.

이하, 브레이징성이 우수한 스테인리스강의 각 조성을 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 특별히 언급하지 않는 한, 각 성분의 ％는, 질량％를 나타내는 것으로 한다.

(C: 0.001∼0.1％)

C는, 강도를 향상시키기 위해 0.001％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.003％ 이상이다. 그러나 과잉의 첨가는 내 입계 부식성을 저하시키기 때문에, C의 함유량을 0.1％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.08％ 이하이다.

(Si: 1.5 초과∼4.0％)

Si는, 본 발명에 있어서 가장 중요한 원소이며, 브레이징성을 향상시킨다. 내 산화성에도 효과가 있어, 1.5％를 초과하여 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 1.7％ 이상, 더 바람직하게는 1.9％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는, 브레이징성에의 효과가 포화됨과 함께 용접성을 저하시키기 때문에, Si의 함유량을 4％ 이하로 한다. 바람직하게는 3.7％ 이하, 더 바람직하게는 3.4％ 이하이다.

(Mn: 0.05∼4.0％)

Mn은, 탈산 원소로서 유용한 원소이며, 적어도 0.05％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는, 0.1％ 이상이다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 내식성을 떨어뜨리기 때문에, Mn의 함유량을 4.0％ 이하로 한다. 바람직하게는 3.5％ 이하이다.

(Cr: 10.5∼30％)

Cr은, 내식성을 확보하는 데 있어서 기본이 되는 원소이다. 본 발명에서 주로 대상이 되는 열교환기류의 경우, 대부분의 경우 연소 배기 가스가 경로 내를 흐르고, 냉각수 등에 의해 냉각되어 결로가 발생하고, 부식성의 응축수가 생성된다. 그 때문에 열교환기에 사용하는 강판에는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이 요구된다. 또한, 옥외에서 사용되는 열교환기의 경우에는, 외면으로부터의 염해 내식성도 필요하다. 이러한 관점에서, Cr의 함유량으로서 적어도 10.5％ 이상 필요하다. 바람직하게는 13％ 이상, 보다 바람직하게는 15％ 이상, 더욱 바람직하게는 17％ 이상이다. Cr의 함유량을 증가시킬수록 내식성을 향상시킬 수 있지만, 가공성, 제조성을 저하시키기 때문에 30％ 이하로 하였다. 바람직하게는 29％ 이하, 보다 바람직하게는 28％ 이하, 더욱 바람직하게는 26％ 이하이다.

(Ni: 35％ 이하)

Ni는, 내식성을 향상시키는 원소인 동시에, 오스테나이트상을 형성시키는 데에도 유효한 원소이다. 바람직하게는 Ni 함유량은 0.1％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는 제조를 저하시키는 동시에 고가이기 때문에 비용 상승으로도 이어지므로 35％ 이하로 한다. 바람직하게는 34％ 이하이다. 이 중, 조직이 페라이트 단상인 경우에는 0.1％ 이상, 3％ 이하, 페라이트·오스테나이트 2상인 경우에는 1.5％ 이상, 9％ 이하, 오스테나이트 단상인 경우에는 7％ 이상, 34％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 하한은 보다 바람직하게는, 페라이트 단상인 경우에는 0.25％ 이상, 페라이트·오스테나이트 2상인 경우에는 1.9％ 이상, 오스테나이트 단상인 경우에는 7.5％ 이상이다. 또한 상한은 보다 바람직하게는, 페라이트 단상인 경우에는 2.5％ 이하, 페라이트·오스테나이트 2상인 경우에는 8.5％ 이하, 오스테나이트 단상인 경우에는 32％ 이하이다.

본 발명의 스테인리스강은, Ti와 Al 중 한쪽 또는 양쪽을 하기 성분 범위에서 함유한다.

(Ti: 0.002∼0.030％)

Ti는, C 및 N을 고정하고 내 입계 부식성을 향상시킴과 함께 가공성에 유용한 원소이므로, 0.002％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.003％ 이상이다. 그러나, 브레이징성을 떨어뜨리기 때문에, 그 함유량을 0.030％ 이하로 제한할 필요가 있다. 바람직하게는 0.025％ 이하, 더 바람직하게는 0.020％ 이하이다.

(Al: 0.002∼0.10％)

Al은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련상 유용한 원소이며, 0.002％ 이상 함유시킨다. 바람직하게는 0.003％ 이상이다. 한편, 브레이징성을 떨어뜨리기 때문에, 그 함유량을 0.10％ 이하로 제한할 필요가 있다. 바람직하게는 0.075％ 이하, 보다 바람직하게는 0.05％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이하이다. 가장 바람직하게는 0.015％ 이하이다.

(N: 0.001∼0.4％)

N은, 강도 및 내 공식성에 유용한 원소이기 때문에, 0.001％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.004％ 이상, 더 바람직하게는 0.007％ 이상이다. 그러나 과잉의 첨가는, 내 입계 부식성을 저하시키기 때문에, N의 함유량은 0.4％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.35％ 이하, 더 바람직하게는 0.3％ 이하이다.

또한 필요에 따라서, 이하의 성분을 함유하면 바람직하다.

(Sn: 0.001∼0.5％)

Sn은, 브레이징성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.001％ 이상 함유시킬 수 있다. Sn의 첨가는 내식성 향상에도 유효하다. 보다 바람직하게는 0.01％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는 제조성이나 인성을 저하시키기 때문에 0.5％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.3％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.25％ 이하이다.

(Co: 0.01∼0.5％)

Co는, 브레이징성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.01％ 이상 함유시킬 수 있다. 더 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 과잉의 첨가는 비용 상승으로 이어지기 때문에 0.5％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.4％ 이하이다.

(Bi: 0.001∼0.01％)

Bi는, 브레이징성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.001％ 이상 함유시킬 수 있다. 더 바람직하게는 0.002％ 이상이다. 과잉의 첨가는 제조성을 저하시키기 때문에 0.01％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.008％ 이하이다.

(B: 0.0002∼0.005％)

B는, 브레이징성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.0002％ 이상 함유시킬 수 있다. B의 첨가는 2차 가공성의 향상에도 유효하다. 더 바람직하게는 0.0004％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는 내 입계 부식성을 저하시키기 때문에 0.005％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.004％ 이하이다.

(Mo: 0.3∼8％)

Mo는, 강도 및 내식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.3％ 이상, 8％ 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 발명에서 주로 대상이 되는 열교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해 내식성에 있어서, 그 내 녹성 및 내 천공성을 향상시키는 효과를 갖는다. 바람직하게는 0.8％ 이상, 더 바람직하게는 1.2％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는 제조성을 저하시키는 동시에 고가이기 때문에 비용 상승으로도 이어진다. 바람직하게는 7.2％ 이하, 더 바람직하게는 6.4％ 이하이다.

(W: 0.3∼4％)

W는, 내식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.3％ 이상, 4％ 이하 함유시킬 수 있다. 특히, 본 발명에서 주로 대상이 되는 열교환기류에 요구되는 배기 가스 응축수에 대한 내식성이나 외면으로부터의 염해 내식성에 있어서, 그 내 녹성 및 내 천공성을 향상시키는 효과를 갖는다. 바람직하게는 0.5％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는, 제조성을 떨어뜨리는 동시에, 고가이기 때문에 비용 상승으로도 이어진다. 바람직하게는 3.6％ 이하이다.

(V: 0.05∼0.5％)

V는, 내식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.05％ 이상 함유시킬 수 있다. 과잉의 첨가는, 가공성을 떨어뜨리는 동시에, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어지므로, 0.5％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다.

(Nb: 0.01∼1％)

Nb는, C 및 N을 고정하고, 용접부의 내 입계 부식성을 향상시키는 동시에, 고온 강도를 향상시키므로, 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.03％ 이상, 더 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 그러나, 과잉의 첨가는, 용접성을 저하시키기 때문에, Nb의 함유량의 상한을 1％로 하였다. 바람직하게는 0.5％ 이하, 더 바람직하게는 0.45％ 이하이다.

(Cu: 0.1∼6％)

Cu는, 내식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.1％ 이상 함유시킬 수 있다. 바람직하게는 0.2％ 이상, 더 바람직하게는 0.3％ 이상이다. 과잉의 첨가는, 가공성을 떨어뜨리기 때문에, 6％ 이하 함유시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는 5％ 이하, 더 바람직하게는 3.5％ 이하이다.

(Sb: 0.001∼0.5％)

Sb는, 내 전면 부식성을 향상시키는 원소이므로, 0.001％ 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그러나, Sb 함유량이 0.5％를 초과하면 비용이 증가한다. 그 때문에, Sb 함유량은 0.5％ 이하로 한다. Sb 함유량은 0.3％ 이하인 것이 바람직하다. 상기한 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Sb 함유량은 0.005％ 이상인 것이 바람직하고, 0.01％ 이상인 것이 더 바람직하다.

(Zr: 0.001∼0.3％)

Zr은, 내식성을 향상시키는 원소이므로, 0.001％ 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그러나, Zr 함유량이 0.3％를 초과하면 비용이 증가한다. 그 때문에, Zr 함유량은 0.3％ 이하로 한다. Zr 함유량은 0.2％ 이하인 것이 바람직하다. 상기한 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Zr 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하고, 0.02％ 이상인 것이 더 바람직하다.

(Ga: 0.0001∼0.01％)

Ga는, 내식성 및 내 수소 취화성을 향상시키는 원소이므로, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그러나, Ga 함유량이 0.01％를 초과하면 비용이 증가한다. 그 때문에, Ga 함유량은 0.01％ 이하로 한다. Ga 함유량은 0.005％ 이하인 것이 바람직하다. 상기한 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Ga 함유량은 0.0001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0005％ 이상인 것이 더 바람직하다.

(Ta: 0.0001∼0.01％)

Ta는, 내식성을 향상시키는 원소이므로, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그러나, Ta 함유량이 0.01％를 초과하면 비용이 증가한다. 그 때문에, Ta 함유량은 0.01％ 이하로 한다. Ta 함유량은 0.005％ 이하인 것이 바람직하다. 상기한 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Ta 함유량은 0.0001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0005％ 이상인 것이 더 바람직하다.

(Ca: 0.0002∼0.005％)

Ca는, 탈산 효과 등 정련상 유용한 원소인 동시에, 열간 가공성에 유효하므로, 필요에 따라서 0.0002％ 이상, 0.005％ 이하 함유시킬 수 있다. 바람직하게는, 0.0005％ 이상이다. 또한 바람직하게는 0.003％ 이하이다.

(Mg: 0.0002∼0.005％ 이하)

Mg는, 탈산 효과 등을 가지므로 정련상 유용한 원소라는 점에서, 필요에 따라서 0.0002％ 이상, 0.005％ 이하 함유시킬 수 있다. 바람직하게는 0.0004％ 이상이다. 또한 바람직하게는 0.002％ 이하이다.

(REM: 0.005∼0.1％)

REM은, 탈산 효과 등을 가지므로 정련상 유용한 원소인 동시에, 브레이징성과 내 산화성에도 유용하기 때문에, 필요에 따라서 0.005％ 이상, 0.1％ 이하 함유시킬 수 있다. 바람직하게는 0.008％ 이상이다. 또한 바람직하게는 0.08％ 이하이다.

또한, 불가피 불순물 중, P에 대해서는, 용접성의 관점에서 0.05％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.04％ 이하이다. 또한, S에 대해서는, 내식성의 관점에서 0.02％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.01％ 이하이다.

이상 설명한 각 원소 외에도, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다. 일반적인 불순물 원소인 전술한 P, S를 비롯하여, Zn, Pb, Se, H 등은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소는, 본 발명의 과제를 해결하는 한도에 있어서, 그 함유 비율이 제어되고, 필요에 따라서, Zn≤100ppm, Pb≤100ppm, Se≤100ppm, H≤100ppm 중 1종 이상을 함유한다.

본 발명의 스테인리스강은, 기본적으로는 스테인리스강을 제조하는 일반적인 공정을 취하여 제조된다. 예를 들어, 전기로에서 상기한 화학 조성을 갖는 용강으로 하고, AOD로나 VOD로 등에서 정련하여, 연속 주조법 또는 조괴법에 의해 강편으로 한 후, 열간 압연-열연판의 어닐링-산세-냉간 압연-마무리 어닐링-산세의 공정을 거쳐 제조된다. 필요에 따라서, 열연판의 어닐링을 생략해도 되고, 냉간 압연-마무리 어닐링-산세를 반복하여 행해도 된다.

이상과 같이 하여 제조한 스테인리스강에 대해, 브레이징 전에, 전술한 바와 같이, 상대 습도(이하, RH) 95％ 이상의 수증기 분위기에 폭로함으로써, 본 발명에서 규정하는 표면 산화 피막을 형성할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 더 명확한 것으로 한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.

표 1-1∼표 1-3에 나타내는 화학 조성을 갖는 용강을 30㎏ 진공 용해로에서 용제하여 17㎏ 편평 강괴를 제작 후, 가열 온도 1200℃에서 두께 4.5㎜까지 열연하였다. 950℃에서 열연판 어닐링을 행한 후, 알루미나 샷에 의해 스케일을 제거하고 판 두께 1㎜까지 냉연하였다. 그 후, 마무리 어닐링을 행하여 납 퍼짐성 평가용과 표면 피막 분석용 시험편을 채취하였다.

표 2-1∼표 2-3에는, 각 실시예마다, 강 번호와 브레이징 전의 표면 처리 조건을 기재하고 있다. 강 번호는 표 1-1∼표 1-3의 강 번호와 대응하고 있다. 표 1-1∼표 1-3에 Si_m/(Ti_m＋Al_m), 표 2-1∼표 2-3에 (Si_m/Fe_m)(모두 질량％)을 나타낸다. 표 1-1∼표 2-3에 있어서, 본 발명 범위로부터 벗어나는 수치에 밑줄을 그었다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

[브레이징 전의 처리]

냉연 강판으로부터 폭 60㎜, 길이 60㎜를 6매씩 잘라냈다. 에머리지를 사용하여 #600까지 건식 연마 후, 표 2-1∼표 2-3에 나타낸 바와 같이 전처리를 행하였다. 발명예 1∼3, 5∼26, 비교예 1, 2, 6∼12에 대해서는, 50℃, RH 95％에서 30분간 유지하였다. 비교를 위해, 강 3과 강 15에 대해서는, 50℃, RH 95％, 30분간의 유지를 행하지 않고, 건식 연마 상태의 시료를 준비하였다(비교예 3, 13). 또한, 강 3에 대해, #600까지 건식 연마 후, 50℃, RH 95％에서 1분간 유지한 시료(비교예 4), 50℃, RH 95％에서 6시간 유지한 시료(비교예 5)도 준비하였다. 또한, 강 3에 대해, 에머리지를 사용하여 #600까지 건식 연마 후, JISZ2371(염수 분무 시험 방법)을 만족시키는 장치 내에 두고, 35℃, RH 99％에서 수돗물을 30분간 분무한 시료도 준비하였다(발명예 4).

[소재의 표면 피막 분석]

납 퍼짐성 평가와 동일한 처리를 행한 판에 대해, X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 표면 산화 피막을 분석하였다. XPS는 알박 파이사제이고, 사용 X선원에 mono-AlKα선을 사용하고, X선 빔 직경 약 100㎛, 취출각 45도의 조건에서 실시하였다. 최표면의 정량 분석 결과로부터, 산화 피막 중의 Si_f/Fe_f의 값(원자％)을 구하였다. 또한, Ar 스퍼터링에 의해 깊이 방향의 분석을 행하여, O 피크의 최대 강도가 1/2로 될 때까지의 깊이를 산화 피막 두께라고 정의하였다.

표 2-1∼표 2-3 우측 란에, 산화 피막의 두께 및 Si_f/Fe_f의 값을 나타낸다. 또한,

A^*＝(Si_f/Fe_f)/(Si_m/Fe_m)

의 값을 표 2-1∼표 2-3에 나타낸다.

[납 퍼짐성]

브레이징 전처리를 행한 강판은, 납 퍼짐 시험 전에 유기 용제를 사용하여 탈지하였다. 탈지 후, 판의 중앙에 Cu납(BCu-1)과 Ni납(BNi-5계)을 각각 0.1g 놓고, 진공로에 넣어 1130℃에서 10분 가열하였다. Cu납과 Ni납은 각각 3매씩으로 하고, 진공도는 약 50Pa였다. 가열 종료 후 냉각하고, 화상 해석에 의해 열처리 후의 납 면적을 구하였다. 얻어진 납 면적을 기초로, 다음 식으로부터 납 퍼짐 계수를 산출하였다.

납 퍼짐 계수＝열처리 후 납 면적/초기 납 면적

표 2-1∼표 2-3 우측 란에, 납 퍼짐 계수를 나타낸다. 또한, 납 퍼짐 계수는 N수 3의 평균으로 나타낸다. 발명예 13∼18의 오스테나이트계 스테인리스강에 대해서는, 시험편 중앙부로부터 단부까지 납이 퍼졌기 때문에, 납 퍼짐 계수를 부등호로 나타냈다.

표 2-1의 비교예 1(강 18)이 종래의 저Si 페라이트계 스테인리스강, 표 2-2의 비교예 6(강 20)이 종래의 저Si 오스테나이트계 스테인리스강이다. 표 2-2로부터 명백한 바와 같이, 비교예 6의 오스테나이트계 스테인리스강의 쪽이 납 퍼짐 계수가 양호하다. 본 발명은, 페라이트계나 2상 스테인리스강에 있어서 종래의 오스테나이트계 스테인리스강 수준의 브레이징성을 얻는 것을 목적으로 하고, 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서 더 한층의 브레이징성의 향상을 목적으로 하고 있다. 그래서, 납 퍼짐 계수의 달성 목표로서, 페라이트계와 2상 스테인리스강에 대해서는, Cu납의 경우 4 이상, Ni납의 경우 10 이상으로 하였다. 오스테나이트계에 대해서는, Cu납의 경우 10 이상, Ni납의 경우 15 이상으로 하였다.

표 2-1∼표 2-3 중, 발명예 1∼7, 19∼22가 페라이트계 스테인리스강, 발명예 8∼12, 23은 2상(페라이트＋오스테나이트) 스테인리스강이지만, Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 4 이상, Ni납의 경우에는 10 이상으로 납 퍼짐성이 우수하다. 특히 발명예 6은, 발명예 1에 0.12％의 Sn을 첨가한 강이지만, Sn 첨가에 의해, Cu납 퍼짐성, Ni납 퍼짐성 모두 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

비교예 1은 페라이트계 스테인리스강으로, 발명예 2와 Si양이 상이한 SUS430J1L 상당 강이지만, Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 4 이하, Ni납의 경우에는 10 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다. 비교예 2는 (식 1)을 만족하지 않는 예, 비교예 3 및 4는 A^*＝(Si_f/Fe_f)/(Si_m/Fe_m)이 1.2배 미만, 비교예 5는 A^*이 5배를 초과하는 예이지만, 모두 Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 4 이하, Ni납의 경우에는 10 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다. 비교예 7은 발명예 2와 Ti양이 상이하고, 비교예 8은 발명예 2와 Al양이 상이한 예이지만, 모두 Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 4 이하, Ni납의 경우에는 10 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다. 비교예 9는 발명예 9와 Si양이 상이한 2상 스테인리스강이지만, Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 4 이하, Ni납의 경우에는 10 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다.

발명예 13∼18, 24∼26의 오스테나이트계 스테인리스강은, 비교예 6의 오스테나이트계 스테인리스강인 SUS304 상당 강에 비해, Cu납과 Ni납 모두 비교예 6에 대해 5배 이상의 납 퍼짐 계수를 나타내고 있어, 현저하게 납 퍼짐성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 비교예 10은 발명예 15와 Ti양이, 비교예 11은 발명예 15와 Al양이 상이한 예, 비교예 12는 발명예 15와 (식 1)의 값이 상이한 예이지만, 모두 Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 10 이하, Ni납의 경우에는 15 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다. 비교예 13은 A^*이 1.2배 미만의 예이지만, Cu납의 경우에는 납 퍼짐 계수로 10 이하, Ni납의 경우에는 15 이하로 납 퍼짐성이 떨어진다.

본 발명의 브레이징성이 우수한 스테인리스강은, 자동차 부품의 EGR 쿨러나 배열 회수기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기나 에코큐트(등록 상표)의 플레이트형 열교환기 등 브레이징 접합에 의해 조립되는 열교환기의 소재로서 적합하다.

Claims

질량％로, C: 0.001∼0.1％, Si: 1.5％ 초과 4.0％ 이하, Mn: 0.05∼4.0％, Cr: 10.5∼30％, Ni: 0.01~35％, N: 0.001∼0.4％를 함유하고, Ti: 0.002∼0.030％와 Al: 0.002∼0.10％ 중 한쪽 또는 양쪽을 더 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이고, 또한 Si, Ti 및 Al의 함유량이 (식 1)을 만족시키고, 표면에는 (식 2)를 만족시키는 조성을 갖는 산화 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.

(식 1) 및 (식 2)에 있어서, 첨자 f가 붙여진 원소명은 산화 피막 중의 각 원소 함유량을 나타내고 단위는 원자％, 첨자 m이 붙여진 원소명은 모재의 강 중의 각 원소 함유량을 나타내고 단위는 질량％임.
제1항에 있어서,
질량％로, Sn: 0.001∼0.5％, Co: 0.01∼0.5％, Bi: 0.001∼0.01％, B: 0.0002∼0.005％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제1군,
Mo: 0.3∼8％, W: 0.3∼4％, V: 0.05∼0.5％, Nb: 0.01∼1％, Cu: 0.1∼6％, Sb: 0.001∼0.5％, Zr: 0.001∼0.3％, Ga: 0.0001∼0.01％, Ta: 0.0001∼0.01％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제2군,
Ca: 0.0002∼0.005％, Mg: 0.0002∼0.005％, REM: 0.005∼0.1％ 중 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제3군 중 적어도 어느 하나의 군을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기한 Si, Ti, Al 중 어느 1종 이상의 각각의 함유량이, 질량％로, 이하의 범위를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
Si: 1.9∼3.4％,
Ti: 0.003∼0.020％,
Al: 0.003∼0.03％.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Ni납 혹은 Cu납을 사용하여 브레이징 접합되는, 브레이징 접합 부재용으로서 사용하는, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
자동차 부품인 EGR 쿨러, 배열 회수기 혹은 연료 공급계의 부품의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기 혹은 플레이트형 열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제3항에 있어서,
Ni납 혹은 Cu납을 사용하여 브레이징 접합되는, 브레이징 접합 부재용으로서 사용하는, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제3항에 있어서,
열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제4항에 있어서,
열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제8항에 있어서,
열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제3항에 있어서,
자동차 부품인 EGR 쿨러, 배열 회수기 혹은 연료 공급계의 부품의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제4항에 있어서,
자동차 부품인 EGR 쿨러, 배열 회수기 혹은 연료 공급계의 부품의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제8항에 있어서,
자동차 부품인 EGR 쿨러, 배열 회수기 혹은 연료 공급계의 부품의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제3항에 있어서,
CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기 혹은 플레이트형 열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제4항에 있어서,
CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기 혹은 플레이트형 열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.
제8항에 있어서,
CO₂ 냉매 히트 펌프식 급탕기, 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기 혹은 플레이트형 열교환기의 용도인, 브레이징성이 우수한 스테인리스강.