KR20170117579A - 타이타늄판, 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터 - Google Patents

Abstract

우수한 강도와 성형성을 겸비한 타이타늄판과 그것을 이용한 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 제공한다. Fe와 O를 함유하고, HCP 구조인 α상의 결정립 조직을 포함하는 타이타늄판으로서, α상 결정립의 결정 방위를 결정 방위 분포 함수로 나타낸 경우에, φ1=0°, Φ=35°, φ2=0°를 방위 1, φ1=0°, Φ=35°, φ2=30°를 방위 2, φ1=90°, Φ=50°, φ2=0°를 방위 3, φ1=90°, Φ=50°, φ2=30°를 방위 4, φ1=50°, Φ=90°, φ2=0°를 방위 5로 하고, 각 방위를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률을 각각 X1, X2, X3, X4, X5로 했을 때에, 0.05≤(X3+X4+X5)/(X1+X2)≤3.0을 만족하고, α상 결정립의 원 상당 직경의 평균치가 3μm 이상 25μm 이하이고, 또한 최대치가 140μm 이하인 타이타늄판이다.

Description

타이타늄판, 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터

본 발명은 타이타늄판과 당해 타이타늄판을 이용한 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 타이타늄판은 비강도 및 내식성이 우수하므로, 화학, 전력, 식품 제조 플랜트 등의 열 교환기용 부재, 카메라 보디, 주방 기기 등의 민생품, 오토바이, 자동차 등의 수송 기기 부재, 가전 기기 등의 외장재에 사용되고 있다. 타이타늄판은 상기 용도 중에서도, 근년 적용이 진행되고 있는 플레이트식 열 교환기에 사용되는 경우, 높은 열 교환 효율이 요구되기 때문에, 표면적을 늘리기 위해 프레스 성형에 의해 파상으로 가공되어 적용되고 있다. 그 때문에, 열 교환기용의 타이타늄판은 깊은 물결 모양을 내기 위해서 우수한 성형성이 필요시되고 있다. 더욱이, 열 교환기용의 타이타늄판은 열 교환기로서 필요시되는 내구성의 향상이나 경량화를 실현하기 위해서 일정 이상의 강도가 요구된다.

상기의 각종 용도에 다용되는 타이타늄판은 JIS H4600의 규격으로 규정되며, Fe, O 등의 불순물 농도나 강도 등에 따라 JIS1종, 2종, 3종 등의 등급이 있고, 등급이 늘어날수록 강도가 높아져, 용도에 따라서 그들의 구분 사용이 이루어지고 있다. 종래에는, 높은 성형성이 요구되는 부재에는, 강도에서 뒤떨어지지만 연성이 높기 때문에, Fe나 O의 농도가 낮은 JIS1종의 순타이타늄판(내력 165MPa 이상)이 이용되고 있었다. 그러나, 근년에는, 열 교환기 효율의 향상에 더하여, 고강도화·경량화의 요구도 더욱더 증대하고 있다. 이 요구에 응하는 타이타늄판으로서, 예를 들면 JIS2종의 순타이타늄판(내력 215MPa 이상)을 들 수 있지만, 이와 같은 순타이타늄판의 강도 레벨이 되면 성형성이 뒤떨어지기 때문에, 열 교환기에 대한 적용이 곤란하다. 또한, 일반적으로 타이타늄 재료는 Fe, O 등의 불순물 농도의 증가나 결정립의 미세화에 의해 고강도화가 도모되지만, 이들 방법에서는 성형성이 크게 저하되는 경우가 있다.

타이타늄판의 성형성 향상에 관해서, 종래부터 여러 가지 기술이 제안되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 열간 압연의 최종 압연 방향을 분괴 압연의 압연 방향과 직각이 되도록 압연하여, 내력의 이방성이 적은 순타이타늄판을 얻기 위한 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, Ti-Fe-O-N계 합금을 이용하여, 초기 압연 방향과 직교하는 방향으로 한 번만 압연하는 것에 의해 면내 이방성을 저감시키는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, α상의 결정립의 결정 입경을 크게 하여, 프레스 성형 시의 변형 쌍정의 빈도를 증가시키고 있다. 또한, 최종 소둔 후에 압하율 0.7∼5%의 스킨 패스 압연을 실시하여, 집합 조직(C축의 어긋남 각도)을 조정해서 규정의 축적 왜곡량으로 하는 것에 의해, 내력과 프레스 성형성을 유지한 타이타늄판이 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 표면에 윤활 피막을 도포하여, 표면의 동마찰 계수를 0.15 미만으로 제어하고, 신도와 r값이 특정 관계식을 만족하는 것에 의해, 프레스 성형성과 강도의 밸런스를 잡는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 소정 식으로 정의되는 킨즈 인자 f값을 0.60 이상으로 하여, 성형성을 향상시킨 타이타늄판이 개시되어 있다.

일본 특허공개 63-130753호 공보 일본 특허 제3481428호 공보 일본 특허 제5385038호 공보 일본 특허 제4452753호 공보 일본 특허 제4088183호 공보

그러나, 특허문헌 1의 제조 방법은 서로 수직인 2방향으로 각각 압연을 실시하는 크로스 압연 방법이고, 일반적으로 압연 롤 폭보다도 긴 판에 크로스 압연을 실시할 수 없기 때문에, 압연 가공할 수 있는 판 형상에 큰 제약을 수반한다. 더욱이, 육방정의 C축은 판면 법선 근방에 배향되기 때문에, 강도 이방성은 저감되지만, 국부 변형능이 뒤떨어져, 굽힘이나 장출 성형에는 적합하지 않다고 생각된다.

특허문헌 2의 방법은 특허문헌 1의 방법보다도 제약은 작다고 생각되지만, 어쨌든 압연 가공할 수 있는 판 형상에 큰 제약을 수반한다. 더욱이, 육방정의 C축은 판면 법선 근방에 배향되기 때문에, 강도 이방성은 저감되지만, 국부 변형능이 뒤떨어져, 굽힘이나 장출 성형에는 적합하지 않다고 생각된다.

특허문헌 3의 방법은 스킨 패스 압연을 실시하기 때문에, 공정수가 많아지므로 생산성이 뒤떨어진다고 생각된다. 특허문헌 4의 방법은 도포 공정 및 막제거 공정이 필요하여, 고비용이 된다. 특허문헌 5의 방법은 충분한 강도와 성형성이 얻어지고 있다고는 할 수 없고, 더한층의 강도와 성형성의 향상이 요망되고 있다.

본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 우수한 강도와 성형성을 겸비한 타이타늄판과 이 타이타늄판을 이용한 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 타이타늄의 성분 등에 대해 예의 검토한 결과, Fe 및 O를 소정의 함유량으로 하고, 타이타늄판의 주상인 α상의 결정립 조직의 제어에 있어서 결정 방위의 배향 방식을 정밀하게 제어하는 것에 의해, 강도가 높고, 성형성이 우수한 타이타늄판이 얻어진다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이른 것이다. 특히, α상과 β상의 2상 공존 영역에서 열처리를 행하는 것에 의해, α상의 결정립 조직을 특정의 미세한 것으로 하는 것에 성공한 것이다. 본 발명은 이하의 구성을 갖고 있다.

본 발명의 타이타늄판은, Fe: 0.020∼1.000질량%, O: 0.020∼0.400질량%를 함유하고, 잔부가 타이타늄 및 불가피적 불순물로 이루어지며, HCP 구조인 α상의 결정립 조직을 포함하는 타이타늄판이다. 그리고, α상 결정립의 결정 방위를 결정 방위 분포 함수로 나타낸 경우에, φ1=0°, Φ=35°, φ2=0°를 방위 1, φ1=0°, Φ=35°, φ2=30°를 방위 2, φ1=90°, Φ=50°, φ2=0°를 방위 3, φ1=90°, Φ=50°, φ2=30°를 방위 4, φ1=50°, Φ=90°, φ2=0°를 방위 5로 하고, 각 방위를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률을 각각 X1, X2, X3, X4, X5로 했을 때에, 하기 식(1)을 만족한다.

0.05≤(X3+X4+X5)/(X1+X2)≤3.0 ···(1)

더욱이, 상기 α상 결정립의 원 상당 직경의 평균치가 3μm 이상 25μm 이하이고, 또한 최대치가 140μm 이하이다.

이와 같은 구성의 타이타늄판이면, 면내의 강도 이방성이 적고, 강도와 성형성을 겸비하는 타이타늄판으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 타이타늄판은 상기 X5가 하기 식(2)를 만족하는 것이 바람직하다.

0.5≤X5≤20 ···(2)

이와 같은 구성의 타이타늄판이면, 면내의 강도 이방성이 더 적고, 강도와 성형성을 겸비하는 타이타늄판으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 타이타늄판은 N: 0.050질량% 이하, C: 0.100질량% 이하, Al: 1.000질량% 이하 중 어느 1종 이상을 추가로 함유하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 타이타늄판이면, 타이타늄판의 강도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다. 더욱이 Al의 첨가에 의해 내열성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 타이타늄판은 판 두께가 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 타이타늄판이면, 열 교환기용 플레이트 등, 홈 형상을 마련하는 성형을 실시하는 데 적합하다.

또한, 본 발명의 열 교환기용 플레이트는, 상기의 타이타늄판을 이용한 열 교환기용 플레이트로서, 판 두께 t(mm)로 했을 때에, 피치가 4t∼40t, 깊이가 5t∼15t인 홈을 1개 또는 2개 이상 갖고 있다.

이와 같은 열 교환기용 플레이트는 전열 효율이나 경량화 효과가 우수한 것이다.

또한, 본 발명의 연료 전지용 세퍼레이터는, 상기의 타이타늄판을 이용한 연료 전지용 세퍼레이터로서, 판 두께 t(mm)로 했을 때에, 피치가 4t∼40t, 깊이가 5t∼15t인 홈을 1개 또는 2개 이상 갖고 있다.

이와 같은 연료 전지용 세퍼레이터는 전열 효율이나 경량화 효과가 우수한 것이다.

본 발명에 따른 타이타늄판은 우수한 강도와 성형성을 겸비한 것이다. 특히, 프레스 가공에 있어서 표면 조도의 저하를 야기함이 없이 우수한 성형성을 구비한 것이다. 또한, 이 타이타늄판을 이용하는 것에 의해, 전열 효율이나 경량화 효과가 우수한 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 타이타늄판의 α상 결정립의 결정 방위를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 타이타늄판의 α상 결정립의 결정 방위 1을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 타이타늄판의 α상 결정립의 결정 방위 2를 나타내는 개념도이다.
도 4의 (a)는 성형성의 평가를 행하기 위한 성형 금형의 형상을 나타내는 모식적 평면도이다. 또한 (b)는 (a)의 E-E의 모식적 단면도이다.
도 5는 프레스 성형품의 표면 거칠기의 측정 부위와 측정 방향을 나타내는 모식적 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 상세히 설명한다.

〔타이타늄판〕

본 발명에 따른 타이타늄판은 Fe: 0.020∼1.000질량%, O: 0.020∼0.400질량%를 함유하고, 잔부가 타이타늄 및 불가피적 불순물로 이루어지며, HCP 구조(육방 최밀 충전 구조)인 α상의 결정립 조직을 포함한다. 본 발명에 따른 타이타늄판은, 예를 들면 JIS H 4600에 규정되는 1∼4종의 순타이타늄과 같은 공업용 순타이타늄에 준한 화학 조성을 갖고 있다.

(Fe: 0.020∼1.000질량%, O: 0.020∼0.400질량%)

타이타늄판은 Fe, O의 함유량이 적으면 강도가 저하된다. 또한, Fe나 O의 함유량이 0.020질량% 미만인 타이타늄판을 제조하기 위해서는 고순도의 스펀지 타이타늄을 원재료에 적용하게 되어, 비용이 높아진다. 따라서, Fe, O의 각 함유량은 0.020질량% 이상으로 한다. 한편, Fe를 많이 함유하면, 잉곳의 편석이 커져 생산성이 저하된다. 그 때문에, Fe 함유량은 1.000질량% 이하로 하고, 0.500질량% 이하가 바람직하며, 0.300질량% 이하가 보다 바람직하다. 또한, O를 많이 함유하면, 타이타늄판이 취성이 되어 냉간 압연 시의 균열이 생기기 쉬워져, 생산성이 저하되고, 또한 성형성이 저하된다. 그 때문에, O 함유량은 0.400질량% 이하로 하고, 0.200질량% 이하가 바람직하다.

더욱이, 본 발명에서는, 후술하는 대로, α상과 β상의 2상 공존 영역에서 열처리를 행하는 것이다. 넓은 2상 공존 영역을 확보하기 위해서, Fe 함유량은 바람직하게는 0.04% 이상, 보다 바람직하게는 0.05질량% 이상, 더 바람직하게는 0.1질량% 이상이다. O 함유량은 바람직하게는 0.04질량%, 보다 바람직하게는 0.05질량% 이상, 나아가 0.08질량% 이상이 바람직하다. 종래부터 높은 성형성을 필요로 하는 용도에서 사용되고 있는 공업용 순타이타늄재는, 순도가 높은 것으로서, 2상 공존 영역이 5℃ 정도로 좁은 것으로 되어 있다.

(N: 0.050질량% 이하, C: 0.100질량% 이하, Al: 1.000질량% 이하)

본 발명에 따른 타이타늄판은, N, C, Al에 대해서는, 후기하는 불가피적 불순물로서의 함유량을 초과하여, N: 0.050질량% 이하, C: 0.100질량% 이하, Al: 1.000질량% 이하 중 어느 1종 이상을 추가로 함유하는 것이 바람직하다.

N, C, Al은 모두, 불가피적 불순물로서의 함유량을 초과하여 첨가시켰을 때, 타이타늄판의 강도를 향상시키고, 더욱이 Al은 내열성을 향상시킨다. 이들 효과를 얻기 위해서, N, C, Al은 각각 함유량이 0.001질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 타이타늄판은 N, C, Al을 과잉으로 함유하면, 냉간 압연 시의 균열이 생기기 쉬워져, 생산성이 저하된다. 특히 C는 타이타늄판을 취성이게 하기 때문에, C 함유량은 0.100질량% 이하로 하고, 0.050질량% 이하가 바람직하다. 또한, N 함유량은 0.050질량% 이하로 하고, 0.014질량% 이하가 바람직하다. Al 함유량은 1.000질량% 이하로 하고, 0.400질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.200질량% 이하가 더 바람직하다.

(잔부: 타이타늄 및 불가피적 불순물)

본 발명에 따른 타이타늄판은 잔부가 타이타늄 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 불가피적 불순물로서는, N, C, Al, H, Si, Cr, Ni 등이 있다. N, C, Al에 대해서는 상기와 같다. 그 밖의 원소에 대해서는, H: 0.005질량% 이하이고, 그 밖의 원소: 각 0.1질량% 이하이면, 본 발명의 효과를 저해하는 것은 아니고, 허용된다.

(결정립 조직)

본 발명의 타이타늄판은 HCP 구조(육방 최밀 충전 구조)인 α상의 결정립 조직을 포함한다. α상 결정립의 결정은 육방정 구조로, 결정 구조 그 자체의 이방성이 강하다. 종래의 압연과 소둔 프로세스로 제조되는 타이타늄판은, α상 결정립이 압연면의 법선 방향으로부터 판 폭 방향으로 약 35° 경사진 각도 위치에 강한 집적이 확인되는 집합 조직을 형성하고 있다. 또한, 압연 방향으로 경사진 각도 위치에 집적(피크)이 없고, 압연면 내에서의 강도 이방성이 강한 것이 문제가 되고 있다.

일반적으로, 소재(시료) 중의 결정립의 결정 방위는 결정 방위 분포 함수에 의해 오일러 각을 이용하여 나타낼 수 있다. 오일러 각이란 시료의 좌표계에 대한 결정립의 결정 방위 관계를 표기하는 방법이다. 결정 방위 분포 함수에 대해서는, 예를 들면, 「집합 조직의 벡터 해석법」, 1981년, 사단법인 일본철강협회 발행에 기재되어 있다.

도 1은 본 발명의 타이타늄판의 α상 결정립의 결정 방위를 나타내는 개념도이다. 시료 좌표계로서, 서로 직교하는 관계에 있는, RD 방향(압연 방향), TD 방향(판 폭 방향) 및 ND 방향(압연면의 법선 방향)의 3개의 좌표축이 나타나 있다. 또한, 결정 좌표계로서, 서로 직교하는 관계에 있는 X축, Y축 및 Z축의 3개의 좌표축이 나타나 있다. 도 1에서는 X축은 [10-10] 방향(주면(柱面)의 법선 방향)과 일치하고, Y축은 [-12-10] 방향과 일치하며, Z축은 [0001] 방향(C축 방향)과 일치한다. Bunge의 표기 방법에서는, 시료 좌표계의 RD 방향, TD 방향, ND 방향과 결정 좌표계의 X축, Y축, Z축이 일치한 상태를 우선 생각한다. 거기에서, 결정 좌표계를 Z축 둘레로 φ1 회전시키고, φ1 회전 후의 X축(도 1의 상태) 둘레로 Φ 회전시킨다. 마지막으로 φ1 회전과 Φ 회전 후의 Z축 둘레로 φ2 회전시킨다. 이들 φ1, Φ, φ2의 3개의 각도를 이용하여, α상 결정립의 결정 방위(C축 방향 등)를 규정한다.

즉, φ1은 시료 좌표계의 RD-TD 평면(압연 평면)과 결정 좌표계의 [10-10]-[-12-10] 평면의 교선과, 시료 좌표계의 RD 방향(압연 방향)이 이루는 각도이다. Φ는 시료 좌표계의 ND 방향(압연면의 법선 방향)과, 결정 좌표계의 [0001] 방향((0001)면의 법선 방향)이 이루는 각도이다. φ2는 시료 좌표계의 RD-TD 평면(압연 평면)과 결정 좌표계의 [10-10]-[-12-10] 평면의 교선과, 결정 좌표계의 [10-10] 방향이 이루는 각도이다.

여기에서, Bunge의 표기 방법을 이용하여, φ1=0°, Φ=35°, φ2=0°를 방위 1, φ1=0°, Φ=35°, φ2=30°를 방위 2, φ1=90°, Φ=50°, φ2=0°를 방위 3, φ1=90°, Φ=50°, φ2=30°를 방위 4, φ1=50°, Φ=90°, φ2=0°를 방위 5로 한다.

도 2는 α상 결정립의 결정 방위 1을 나타내는 개념도이다. 또한, 도 3은 α상 결정립의 결정 방위 2를 나타내는 개념도이다. 방위 1과 방위 2는 종래재에서 주로 확인되는 집합 조직 성분으로, C축이 압연면 법선 방향으로부터 판 폭 방향(TD 방향)으로 경사진 방위를 나타낸다. 그에 비해서, 방위 3 및 방위 4는, 각각 C축을 압연면 내에서 압연 방향으로부터 90° 회전시킨 것에 가깝고, C축이 압연면 법선 방향으로부터 압연 방향(RD 방향)으로 경사진 방위를 나타낸다. 방위 5는, C축이 압연면의 법선에 대해서 수직이고, 또한 압연 방향으로부터 판 폭 방향을 향해서 40° 회전시킨 방향에 평행한 방위이다. 한편, 도 2 및 도 3은, 상기 결정 방위의 이해를 위해서, α상 결정립의 방위 1과 방위 2의 차이를 개념적으로 나타낸 것이고, 기울기나 각도 등에 있어서 반드시 정확히 나타낸 것은 아니다.

본 발명은, 이 종래재에서 확인되는 α상 결정립의 집적에 대해서, C축을 압연면 내에서 90° 회전시킨 방위 3 및 방위 4, 더욱이 C축을 압연면 내에서 약 40° 회전시킨 방위 5에 마찬가지의 α상 결정립의 집적을 형성하는 것에 의해, 면내의 강도 이방성을 저감할 수 있다는 것을 발견한 것이다.

방위 1, 방위 2, 방위 3, 방위 4, 방위 5의 각 방위를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률을 각각 X1, X2, X3, X4, X5로 했을 때에, 하기 식(1)을 만족함으로써, 강도와 성형성을 향상시킬 수 있다.

0.05≤(X3+X4+X5)/(X1+X2)≤3.0 ···(1)

여기에서, 각 방위를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립이란, 각 방위를 중심으로 15° 이내의 범위에 있는 모든 결정립을 의미한다.

(X1+X2)는 종래재에서 확인되는 주된 집합 조직의 방위를 갖는 결정립의 면적률의 총합을 나타내고 있다. 한편, (X3+X4+X5)는 종래재에서 확인되는 집합 조직을 갖는 결정립의 면적률에 대한 방위 3, 방위 4, 방위 5로 규정되는 결정 방위를 갖는 결정립의 면적률의 비율의 총합을 나타내고 있고, 압연 방향의 성형성 향상에 기여한다. 그들의 비인 (X3+X4+X5)/(X1+X2)가 0.05 미만이면 강도 이방성의 저감이 충분하지는 않고, 한편 현실적으로 3.0을 초과하는 경우는 없기 때문에, 0.05 이상 3.0 이하로 규정한다. 바람직하게는, 0.05 이상 0.5 이하이고, 보다 바람직하게는 0.08 이상 0.5 이하이다.

더욱이, 방위 5를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률을 X5로 했을 때에, X5가 하기 식(2)를 만족하는 것이 바람직하다.

0.5≤X5≤20 ···(2)

X5가 0.5 이상이면, 면내의 강도 이방성이 더 저감되어, 성형성이 더 향상된다. 한편, 0.5 미만이면, 그 효과가 충분하지는 않기 때문에, 하한치는 0.5 이상으로 하고, 1.0 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 현실적으로 20을 초과하는 경우는 없기 때문에, 상한치는 20 이하로 하고, 바람직하게는 8 이하이다.

결정 방위 분포 함수로 표시되는 오일러 각은 SEM/EBSD 측정법(후기)을 이용하여 방위 해석에 의해 구할 수 있다. 여기에서는 Bunge의 표기 방법을 이용하여, α상 결정립의 C축과 압연판의 판 두께 방향(압연판의 법선 방향)이 평행이고, α상 결정립의 [10-10] 방향(주면의 법선 방향)과 압연판의 압연 방향이 평행인 상태를, φ1=0°, Φ=0°, φ2=0°라고 정의했다.

또한, 압연 방향이란, 코일상의 경우는 소재의 긴 방향을 가리킨다. 그러나, 소재가 판상으로 절단되어 있는 경우는, 판면에 평행한 방향으로 인장 시험을 행했을 때에 0.2% 내력이 최소치를 나타내는 방향을 압연 방향이라고 편의상 정의한다.

상기의 식(1), 식(2)를 만족하는 결정립의 집합 조직은, 후기하는 바와 같이, 상기한 조성의 타이타늄판의 제조 시에 중간 소둔 조건, 최종 냉간 압연 조건, 최종 소둔 조건을 제어하는 것에 의해 얻을 수 있다.

한편, 식(1), 식(2)를 만족하는지 여부의 판정은, 통상, 후기하는 바와 같이, 판 두께 중심부에서의 측정 결과에 기초하여 행한다. 그러나, 원칙적으로는, 판 두께의 장소에 상관없이 만족되는 식이다.

(α상 결정립의 원 상당 직경: 평균치 3μm 이상 25μm 이하, 최대치 140μm 이하)

본 발명에 따른 타이타늄판은, α상 결정립의 입경이 지나치게 조대화되면, 비록 원하는 집합 조직 상태로 하여 성형성을 향상시키더라도, 성형 후의 판 표면 거칠음을 야기한다. 더욱이 판 두께가 얇아짐에 따라, 판 두께 방향에서 차지하는 결정립의 수가 줄어들어, 성형성 열화를 야기한다.

따라서, α상 결정립의 원 상당 직경(결정립의 단면과 동일한 면적의 원의 직경)은 평균치로 25μm 이하이고, 또한 최대치로 140μm 이하로 한다. α상 결정립의 원 상당 직경은 평균치로 20μm 이하가 바람직하다. 또한, α상 결정립의 원 상당 직경은 최대치로 120μm 이하가 바람직하고, 100μm 이하가 보다 바람직하다. 또한, α상 결정립의 원 상당 직경의 최대치는 판 두께에도 의존하고 있고, 판 두께의 1/4 이하 정도가 바람직하다. 또, α상 결정립의 원 상당 직경의 평균치가 3μm 미만이면, 타이타늄판의 연성이 저하되어 성형성이 저하되기 쉽기 때문에, 원 상당 직경의 평균치는 3μm 이상으로 하고, 바람직하게는 5μm 이상이다.

상기의 α상의 결정 입경은, 후기하는 바와 같이, 제조 시에 최종 소둔 조건과 그 직전의 최종 냉연 압연 공정에 있어서의 압하율을 제어하는 것에 의해 얻을 수 있다. 또한, 상기의 α상의 결정 입경은 타이타늄판에 있어서의 임의의 단면에 있어서의 것이고, 판재이기 때문에, 타이타늄판의 압연면에 평행한 면을 관찰하는 것에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 타이타늄판의 표면(판면)을 연마하여 관찰면으로 하고, 이 면에 주사 전자 현미경(SEM)으로 전자선을 주사하면서 전자 후방 산란 회절(Electron Backscatter Diffraction: EBSD)법으로 EBSD 패턴을 측정, 해석하고, 방위차 10° 이상의 경계를 결정립계라고 인식하여, 이 결정립계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 한다.

(판 두께: 1.0mm 이하)

본 발명에 따른 타이타늄판은 열 교환기용 플레이트 등, 홈 형상을 마련하는 성형을 실시하는 데 적합하기 때문에, 판 두께는 1.0mm 이하가 바람직하다. 타이타늄판은 판 두께가 1.0mm를 초과하면, 섬세한 홈 형상을 성형에 의해 마련하는 경우, 주름이 발생하기 쉬워지기 때문에, 원하는 정밀한 홈 형상이 얻어지기 어려워진다. 또한, 성형 시의 변형 저항이 높아지거나 비용이 증대한다. 타이타늄판의 판 두께는, 성형성이나 비용의 관점에서, 0.7mm 이하가 보다 바람직하다. 한편, 타이타늄판의 판 두께는, 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터로서 실용적인 강도를 얻기 쉽게 하기 위해, 0.05mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 타이타늄판의 판 두께는, 강도를 보다 향상시키는 관점에서, 0.07mm 이상이 보다 바람직하다.

〔열 교환기용 플레이트, 연료 전지용 세퍼레이터〕

본 발명의 타이타늄판을 이용하여, 전열 효율이나 경량화 효과가 우수한 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 형성할 수 있다.

구체적으로는, 타이타늄판의 판 두께 t(mm)로 했을 때에, 피치가 4t∼40t, 깊이가 5t∼15t인 홈을 1개 또는 2개 이상을 마련하는 것에 의해, 종래보다도 복잡한 형상으로 성형할 수 있다. 즉, 홈을 깊게 하거나, 홈의 폭을 좁게 하여 피치를 좁게 하거나, 임의의 모양을 형성하는 것 등이 가능해진다. 그것에 의해, 성형된 타이타늄판의 표면적을 증대시킬 수 있어, 열 매체(액체, 기체)의 흐름을 균질화하여, 우수한 전열 효율을 발현하는 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 얻을 수 있다. 더욱이, 마찬가지의 전열 효율이어도, 고강도화에 따라서 박육화할 수 있어, 경량의 열 교환기용 플레이트 및 연료 전지용 세퍼레이터를 얻을 수 있다.

〔타이타늄판의 제조 방법〕

본 발명에 따른 타이타늄판은, 종래의 타이타늄판과 마찬가지로, 공지의 방법으로, 잉곳을 분괴 압연하고, 열간 압연을 행하여 원하는 판 두께로 하고, 추가로 이하에 설명하는 소정의 조건에서 소둔, 냉간 압연 및 최종 소둔을 행하여 제조할 수 있다.

(타이타늄 재료 제조 공정)

우선, 타이타늄 재료 제조 공정에 있어서, 종래 공지의 방법으로, 주괴(잉곳)를 제조하고, 이 주괴를 분괴 단조 또는 분괴 압연한다. 예를 들면, 우선, 소정 성분의 원료를 소모 전극식 진공 아크 용해법(VAR법), 플라즈마 아크 용해법(PAM법), 전자빔 용해법(EB법)에 의해 용해시킨 후, 주조하여 타이타늄 주괴를 얻는다. 이 주괴를 소정 크기의 블록 형상으로 분괴 단조(열간 단조) 또는 분괴 압연한다. Fe 등의 화학 성분에 대해서는 상기와 같고, 용해 시에 소정 성분으로 조정한다.

(열간 압연 공정)

다음의 열간 압연 공정에 있어서, 이 블록 형상으로 한 주괴를, 예를 들면 700∼1050℃로 가열해서 열간 압연을 행하여 열연판을 얻는다.

(소둔 공정)

다음으로, 소둔 공정에 있어서, 얻어진 열연판을 650∼850℃로 유지한 후에, 냉간 압연에 제공한다.

(냉간 압연 공정, 중간 소둔 공정)

열연판은, 통상, 열간 압연 후의 소둔 공정 후, 냉간 압연 공정과 중간 소둔 공정을 반복해서 행하여, 원하는 판 두께가 된다. 소재가 상대적으로 연질인 경우, 또는 원하는 판 두께가 상대적으로 두껍고 열간 압연 후 소둔으로부터의 압하율이 작은 경우는, 중간 소둔의 필요는 없지만, 소재가 경질인 경우, 또는 열간 압연 후 소둔으로부터의 압하율이 커지면, 냉간 압연 시에 균열이 생기기 때문에, 도중에 중간 소둔이 필요해진다. 중간 소둔의 요부나 필요한 횟수는 소재나 냉간 압연의 압하율에 의존한다. 중간 소둔의 횟수는 통상은 1∼4회가 바람직하고, 2∼4회가 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 타이타늄판은 중간 소둔 공정, 최종 냉간 압연 공정 및 최종 소둔 공정을 특정 조건에서 행하는 것에 의해, α상의 결정립 조직을 상기에서 규정된 것으로 할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 타이타늄판의 특징적인 제조 방법에 대해 설명한다.

(중간 소둔 공정)

여기에서는, 중간 소둔을 1회 행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 한편, 중간 소둔이 불필요한 케이스에서는, 열간 압연 후의 소둔이 중간 소둔에 상당한다.

중간 소둔 공정은 그 후의 냉간 압연성을 향상시키기 위해서 소재를 연화시키는 것이 주된 목적이다. 그 때문에, 통상은, 재결정 온도역(통상 500℃ 내지 880℃의 범위)에서 처리되고, 고온 단시간(800℃ 정도에서 수 분간) 또는 저온 장시간(600℃ 정도에서 20시간 이상)으로 처리된다. 본 발명에서는, 최종 소둔에 있어서 원하는 α상 결정 조직을 얻기 위해서, 수 분간으로의 처리를 상정하여, 중간 소둔 온도는 800℃ 미만으로 관리한다. 바람직하게는 650℃ 이상 760℃ 이하이다.

800℃를 초과하는 고온의 조건에서 중간 소둔을 행하면, 본 발명의 소정의 최종 소둔을 실시하더라도, 원하는 α상 결정립 조직이 형성되지 않는 경우가 있다. 중간 소둔에 의해 α상의 집합 조직 형태가 변화하여, 그 후의 냉간 압연과 최종 소둔에서의 α상 결정립의 집합 조직의 형성에 악영향을 미치기 때문이라고 생각된다. 중간 소둔 온도가 낮으면 처리에 장시간이 필요해져, 생산성이 저하된다.

중간 소둔을 2회 이상 행할 때는, 마지막으로 행하는 중간 소둔(최종 중간 소둔)일 때에, 상기한 바와 같이, 중간 소둔 온도는 800℃ 미만으로 관리하도록 한다. 바람직하게는 650℃ 이상 760℃ 이하이다.

중간 소둔 공정은 대기, 진공, 불활성 가스, 환원성 가스의 어느 분위기하에서 행해도 된다. 또한, 중간 소둔 공정은 배치로, 연속로의 어느 것으로 행할 수도 있다. 또한, 특히 대기 분위기하에서 소둔(대기 소둔)한 경우는, 타이타늄판(열연판) 표면에 스케일이 부착되어 있으므로, 다음 공정(중간 소둔이면 후속의 냉간 압연 공정)으로 진행하기 전에, 스케일 제거 공정으로서, 예를 들면 솔트 열처리, 산세 처리 등을 행하는 것이 바람직하다.

(냉간 압연 공정, 최종 냉간 압연 공정)

본 발명에 따른 타이타늄판의 냉간 압연(냉간 압연 공정, 최종 냉간 압연 공정)에 의한 총압하율(열간 압연판에 대한 가공률)은 20∼98%로 한다. 한편, 냉간 압연의 도중에 상기 중간 소둔을 복수회 행해도 된다.

또한, 최종의 중간 소둔 후의 냉간 압연, 즉, 최종 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율을 20∼87%로 한다. 이것에 의해 원하는 α상 결정립의 집합 조직이 형성된다. 이때, 압하율이 87%를 초과하면, 이하에 기재하는 최종 소둔을 실시하더라도, 원하는 α상 결정립 조직을 얻을 수 없다. 최종 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율은 20∼70%가 바람직하다. 또한, 압하율이 지나치게 낮아도 최종 소둔 후에 얻어지는 α 입경이 조대해질 우려가 있기 때문에, 바람직하게는 35∼70%가 더 바람직하고, 50∼70%가 더욱 바람직하다.

또한, 열간 압연 공정부터 최종 냉간 압연 공정 직전까지 실시되는 냉간 압연에서의 압하율은, 최종 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율을 초과하지 않는 것이 바람직하다.

(최종 소둔 공정)

본 발명에 따른 타이타늄판은 최종 소둔 공정에 있어서 온도 및 시간을 조정하여 α상의 결정 입경 및 강도 이방성을 제어하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 소둔 온도를 β상 함유율이 20%가 되는 온도 이상이고 β 변태점(Tβ) 미만인 온도 범위에서 실시한다. β 변태점이란, 타이타늄판(냉연판)의 α상 모두가 소실되어 β상이 되는 최저 온도이고, 타이타늄의 화학 조성(Fe 함유량 등)에 따라 변화한다. 순타이타늄의 β 변태점의 온도는 882℃이다.

선행 기술에 있어서의 소둔 공정 및 중간 소둔 공정에 있어서는, 상기한 대로, 순타이타늄재의 일반적인 소둔은, 재결정이 진행되는 600℃ 이상이고, 또한 β상 분율이 수 % 이하인 온도역에서 실시된다. 이에 비해서, 본 발명에 따른 최종 소둔에 있어서는, 소둔 온도를 β상 함유율이 20%가 되는 온도 이상이고 β 변태점(Tβ) 미만인 온도 범위에서 실시한다.

고온에서 존재하는 β상이 실온으로의 냉각 시에 상 변태할 때에, 성형성 향상에 바람직한 집합 조직이 형성된다. 그 때문에, 집합 조직 형성만을 고려하면, β 변태점을 초과한 온도에서 소둔하여, 일단 β상을 100% 형성시키는 편이 좋다. 그러나, β 변태점을 초과한 온도에서 소둔하면, β상의 결정립이 급격히 성장하여, 결정립의 조대화를 야기한다. 그 때문에, 최종 소둔 공정에 있어서의 제조 조건의 허용 범위가 좁은 것이 되어, 제조 관리상 문제가 된다.

그래서, α상과 β상이 공존하는 온도역에 있어서 소둔하여, 소둔 온도역에서 잔존하는 α상(결정립)에 의해 β상(결정립)의 성장을 억제시키는 것으로 했다. 그 후, 냉각시켰을 때에, β상은 α상으로 변태하여, 원하는 집합 조직이 형성되어, 강도 이방성을 저감하는 것이 가능해진다. β상 함유율이 20%가 되는 온도 및 β 변태점은 열역학 계산 소프트웨어 「Thermo Calc」 등에 의해 계산할 수 있다.

단, 상기 소둔 온도에서의 유지 시간이 길어짐에 따라, α상의 결정립이 커짐과 더불어, 판 표면에 성형성을 열화시키는 산화층이 두껍게 형성된다. 표면 산화층은, 산세 등에 의해 산화층을 제거하면 되지만, 두껍게 형성되어 있으면, 제품 수율의 악화를 야기하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 최종 소둔 공정에 있어서의 유지 시간은 0∼5시간 이하로 하고, 1시간 이하로 하는 것이 바람직하며, 10분 이하가 보다 바람직하고, 3분 이하가 더 바람직하다. 또한, β상으로부터 α상으로 변태할 때, 소둔 온도역에서 잔존하는 α상과 동일한 방위의 α상의 형성을 최대한 억제하여, 원하는 집합 조직을 발달시키기 위해서, 냉각 속도는 60℃/초 이상으로 할 것을 요한다. 냉각 속도는 바람직하게는 100℃/초 이상이다. 한편, 1500℃/초를 초과하여 냉각하는 것은 현행 설비로는 어렵기 때문에, 상한은 1500℃/초이다. 여기에서, 냉각 속도란, 냉각 시의 온도 이력을 측정하고, 800℃부터 700℃까지의 온도 범위를 직선 근사하여 산출할 수 있다.

한편, 유지 시간의 하한이 0시간이란, 냉연판을 가열하여 소정의 온도 범위에 도달하면 즉시 냉각한다는 것이다. 최종 소둔 공정은 대기, 진공, 불활성 가스, 환원성 가스의 어느 분위기여도 된다. 한편, 대기 소둔한 경우는, 냉각 후에, 상기한 바와 같이 스케일 제거 공정을 행하는 것이 바람직하다.

이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명에 따른 타이타늄판의 제조 방법에 있어서, 타이타늄판의 결정립 조직을 제어하여 식(1), 식(2)나 α상 결정 입경을 만족하도록 하는 데 있어서 특히 특징적인 제조 조건은, 이하와 같은 점이다. 즉, (i) 최종 소둔 공정에 있어서의 소둔 온도를 β상 함유율이 20%가 되는 온도 이상이고 β 변태점(Tβ) 미만인 온도 범위로 하는 것, (ii) 중간 소둔 온도를 800℃ 미만으로 행하는 것, (iii) 최종 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율을 20∼87%로 하는 것, (iv) 최종 소둔 공정에 있어서의 냉각 속도를 60℃/초 이상으로 하는 것이다. 이들 조건을 채용하는 것에 의해, 조대한 α상 결정립이나 β상 결정립의 발생을 억제하는 것이 가능해지고, α상 결정립을 작은 것으로 할 수 있어, 프레스 가공 등에 있어서 표면 조도의 저하를 야기함이 없이, 우수한 성형성과 미관을 발현시키는 것이 가능해진다.

실시예

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 기술해 왔지만, 이하에, 본 발명의 효과를 확인한 실시예를, 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 비교예와 대비하여 구체적으로 설명한다. 한편, 본 발명은 이 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

〔시험재의 제작〕

순타이타늄(JIS H4600) 주괴, 및 순타이타늄 주괴에 Fe 등을 첨가하여, VAR법에 의해 용해하고, 주조하여, 표 1에 나타내는 조성의 타이타늄 주괴를 얻었다. 한편, 표 1의 조성에 있어서, 「-」로 나타낸 원소는 함유량이 0.005질량% 이하인 것을 나타내고 있다. 이 타이타늄 주괴를, 공지의 조건에서, 분괴 단조(열간 단조)해서 열간 압연, 소둔을 실시하여, 판 두께 4.0mm의 열연판으로 했다. 열연판의 표면의 스케일을 제거하고, 표 1에 나타내는 조건에서 중간 소둔, 최종 냉간 압연, 최종 소둔을 실시하고, 솔트 배스 처리 및 산세에 의한 탈스케일 처리를 행하여, 판 두께 0.45mm의 시험재(시험재 No. 1∼18)를 얻었다. 한편, 최종 소둔 공정에서의 가열 후의 냉각 속도는 800℃∼700℃까지의 온도 이력을 직선 근사로 산출했다. 또한, 시험재의 조성에 기초하여, β상 함유율이 20%가 되는 온도와 β 변태점(Tβ)을 열역학 계산 소프트웨어 「Thermo Calc(데이터베이스: TTTi3)」를 이용해서 산출하여, 표 1에 병기했다. 또한, 표 1에는, 최종 소둔 처리가 β 변태점 Tβ 미만의 온도에서 실시되고 있는지를 판단하기 쉽게 하기 위해서, 최종 소둔의 유지 온도 T에서 Tβ를 뺀 수치(T-Tβ)를 기재했다.

(α상의 집합 조직과 결정 입경의 측정)

시험재의 표면(판면)을 연마하여, 판 두께 1/2부(판 두께 중심부)의 압연면에 있어서, 1.6mm각(압연 방향, 압연 폭 방향으로 각 1.6mm)의 영역에 대해서 EBSD에 의한 조직 관찰을 행했다. EBSD 측정은 FE-SEM 및 EBSD 검출기를 사용했다. 측정 데이터에 대해, EBSD 데이터 해석 소프트웨어를 이용해서 해석하여, 집합 조직과 결정 입경을 측정했다. 한편, EBSD 측정의 대상이 되는 결정립의 최소 입경은 1.5μm로 했다.

집합 조직에 대해, SEM-EBSD의 해석 소프트웨어를 이용해서 결정 방위 분포 함수(Orientation Distribution Function: ODF)에 의한 해석을 행하여, 3개의 오일러 각으로 표기하는 소재의 좌표계에 대한 특정의 결정립의 결정 방위(방위 1, 방위 2, 방위 3, 방위 4, 방위 5)로부터 15° 이내의 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률(X1, X2, X3, X4, X5)을 측정했다. 그 수치로부터, (X3+X4+X5)/(X1+X2)를 산출했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다.

여기에서, 오일러 각 표기에는 Bunge의 표기 방법을 이용하고, α상 결정립의 C축과 압연판의 판 두께 방향(압연판의 법선 방향)이 평행이고, α상 결정립의 [10-10] 방향(주면의 법선 방향)과 압연판의 압연 방향이 평행인 상태를, φ1=0°, Φ=0°, φ2=0°라고 정의했다. 한편, 결정 입경은, 마찬가지로 SEM-EBSD 측정 결과를 기초로, 방위차 10° 이상의 경계를 결정립계로 설정하여, 각 결정립의 원 상당 직경을 산출했다. 원 상당 직경의 평균치 및 최대치를 표 2에 나타냈다. 한편, 표 2에 있어서, 밑줄을 그은 수치는 본 발명의 규정에서 벗어나 있는 수치인 것을 나타내고 있다.

α상 결정립의 원 상당 직경의 평균치의 산출에 있어서는, EBSD 측정 결과를 바탕으로, α상이라고 동정된 데이터점을 바탕으로 방위차 10° 이상의 경계를 결정립계라고 인식하여, 이 결정립계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 하고, 화상 해석으로 각 결정립의 원 상당 직경을 산출했다. 이때, 측정 결과에 노이즈(정확히 동정되지 않은 측정점)가 포함되기 때문에, 그의 영향을 제거하기 위해서, 큰 결정립부터 순서대로 추출해 가고, α상이라고 동정된 총면적의 95%의 면적을 처음으로 초과했을 때의 크기의 결정립까지를 평균 입경의 산출 모수로 했다.

α상 결정립의 원 상당 직경의 최대치의 산출에 있어서는, 동 데이터를 바탕으로, 큰 결정립부터 순서대로 5번째까지의 결정립의 평균치를 최대치로 했다.

〔성능 평가〕

(인장 시험)

시험재로부터, JIS Z2201에 규정되는 13호 시험편을 잘라냈다. 실온에서 JIS H4600에 기초하여 압연 방향(RD)을 하중 축 방향으로 한 실온 인장 시험을 실시하여, 0.2% 내력(YS)을 측정했다. 결과를 표 2에 나타냈다. 170MPa 이상을 합격으로 했다.

(성형성의 평가)

성형성의 평가는, 각 시험재에 대해서 플레이트식 열 교환기의 열 교환 부분(플레이트)을 모의한 성형 금형을 이용한 프레스 성형을 행함으로써 평가했다. 도 4(a)는 성형성의 평가를 행하기 위한 성형 금형의 형상을 나타내는 모식적 평면도이다. 도 4(b)는 도 4(a)의 E-E의 모식적 단면도이다. 도 4(a), 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 성형 금형의 형상은, 성형부가 100mm×100mm로, 피치 17mm, 최대 깊이 6.5mm의 능선부를 4개 갖고, 각 능선부는 정점에 R=2.5mm의 R 형상을 갖고 있다.

이 성형 금형을 이용하여 80ton 프레스기에 의해 프레스 성형을 행했다. 프레스 성형은 각 시험재의 양면에 윤활을 위해서 방청유를 도포하고, 각 시험재의 압연 방향이 도 4(a)의 상하 방향과 일치하도록 하측의 금형 위에 배치했다. 그리고, 플랜지부를 판 누르개로 구속한 후, 프레스 속도 1mm/초의 조건에서 금형을 압입(押入)했다. 금형은 0.1mm 간격으로 압입하고, 균열이 발생하지 않는 최대의 압입 깊이량(E: 단위 mm)을 실험으로 구했다. 그리고, 아래 식에 의해 성형성 지표(F)를 산출했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다. 성형성 지표(F)가 양의 값이 되는 경우는, 강도와 성형성의 밸런스가 우수한 것을 나타내고 있어, 합격으로 판정했다.

F=E-(G-H×YS)

G=7.00, H=0.0120

YS=RD 방향(압연 방향)의 0.2% 내력을 무차원화한 수치

E=최대 압입 깊이량을 무차원화한 수치

(표면 거칠기의 측정)

표면 거칠기의 측정은 표면 거칠기 형상 측정기(도쿄정밀사제 서프컴 130A)를 사용하여, JIS B 0601:2001에 준거한 방법으로 측정했다. 이때, 측정 거리를 4mm, 측정 속도를 0.6mm/초로 했다. 균열이 발생하지 않는 최대의 압입 깊이량의 프레스 성형을 가한 시험재의 능선부를 따라, 각 5개소의 산술 평균 거칠기(Ra)를 측정하여, 그 평균치를 표면 거칠기로 했다. 1.5 이하를 합격으로 한다. 도 5는 프레스 성형품의 표면 거칠기의 측정 부위와 측정 방향을 나타내는 모식적 평면도이다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시험재 No. 1∼12는 α상의 결정립의 원 상당 직경 및 집합 조직 상태(식(1), 식(2)의 수치)가 본 발명의 범위 내이며, 성형 후의 판 표면 조도를 해치지 않고, 우수한 강도와 성형성을 균형 있게 유지하고 있었다.

이에 비해서, 시험재 No. 13, 16은 최종 소둔 온도가 규정 범위보다 낮아, 집합 조직의 발달이 충분하지는 않고, 성형성이 뒤떨어져 있었다. 시험재 No. 14, 17은 최종 소둔 온도가 규정 범위보다 높아, 우수한 강도와 성형성을 나타냈지만 α상 결정립이 과대해져, 성형 후의 표면 조도가 거칠어졌다. 시험재 No. 15, 18은 중간 소둔 온도가 높아, 집합 조직의 발달이 충분하지는 않고, 성형성이 뒤떨어져 있었다.

Claims (6)

1. Fe: 0.020∼1.000질량%, O: 0.020∼0.400질량%를 함유하고, 잔부가 타이타늄 및 불가피적 불순물로 이루어지며, HCP 구조인 α상의 결정립 조직을 포함하는 타이타늄판으로서,
   α상 결정립의 결정 방위를 결정 방위 분포 함수로 나타낸 경우에, φ1=0°, Φ=35°, φ2=0°를 방위 1, φ1=0°, Φ=35°, φ2=30°를 방위 2, φ1=90°, Φ=50°, φ2=0°를 방위 3, φ1=90°, Φ=50°, φ2=30°를 방위 4, φ1=50°, Φ=90°, φ2=0°를 방위 5로 하고, 각 방위를 중심으로 15° 이내의 방위를 갖는 결정립의 전체 α상 결정립의 총면적에 대한 면적률을 각각 X1, X2, X3, X4, X5로 했을 때에, 하기 식(1)을 만족하고,
   0.05≤(X3+X4+X5)/(X1+X2)≤3.0 ···(1)
   상기 α상 결정립의 원 상당 직경의 평균치가 3μm 이상 25μm 이하이고, 또한 최대치가 140μm 이하인 것을 특징으로 하는 타이타늄판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 X5가 하기 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 타이타늄판.
   0.5≤X5≤20 ···(2)
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 타이타늄판은 N: 0.050질량% 이하, C: 0.100질량% 이하, Al: 1.000질량% 이하 중 어느 1종 이상을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 타이타늄판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   판 두께가 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 타이타늄판.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 타이타늄판을 이용한 열 교환기용 플레이트로서, 판 두께 t(mm)로 했을 때에, 피치가 4t∼40t, 깊이가 5t∼15t인 홈을 1개 또는 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기용 플레이트.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 타이타늄판을 이용한 연료 전지용 세퍼레이터로서, 판 두께 t(mm)로 했을 때에, 피치가 4t∼40t, 깊이가 5t∼15t인 홈을 1개 또는 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.

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