TW201704502A - 沃斯田系不鏽鋼板、罩蓋構件及沃斯田系不鏽鋼板之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有優異的洗淨性、防眩性及親水性之沃斯田系不鏽鋼板。
本發明之沃斯田系不鏽鋼板係在精加工冷軋及輝面退火後使用毛面軋輥進行調質輥軋而成,在鋼板表面之對輥軋方向為垂直方向的算術平均粗糙度Ra為0.2μm以上且1.2μm以下。又,在鋼板表面之毛面花紋的轉印率為15%以上且70%以下。而且,在鋼板表面所形成之深度為0.5μm以上且開口面積為10μm2以上之微凹坑,其存在密度係每0.01mm2為10.0個以下,而且開口部面積率為1.0%以下。又,在鋼板表面所形成的皮膜,作為C以外的皮膜形成元素,係由至少含有Si、N、Al、Mn、Cr、Fe、Nb、Ti、O,而且Si含量為10原子%以上且N含量為10原子%以下之SiO2主體的氧化物所構成。
Description
本發明係有關於一種在精加工冷軋及輝面退火後,使用毛面軋輥(dull roll表面粗糙之軋輥)進行調質輥軋而成之沃斯田系不鏽鋼板、罩蓋構件及沃斯田系不鏽鋼板之製造方法。
外裝建材、內裝建材及廚房用品等,係使用許多以SUS304及SUS316作為代表之沃斯田系不鏽鋼板及以SUS430作為代表之沃斯田系不鏽鋼板。
而且,在此種用途,不僅是為了容易除去在製品製造時和施工時所附著之各式各樣的污染及在日常使用時所附著之各式各樣的污染、指紋等而要求洗淨性,而且亦重視防眩性,以使污染、指紋、操作瑕疵等不容易顯眼。
又,在精密機器和電子機器構件等,例如關於硬碟驅動裝置(hard disk drive;HDD),通常係要求高密
度化及處理的高速化。
而且,被使用在旋轉構件、臂構件、殼體構件及罩蓋構件等HDD零件的材料,不僅要優異的耐蝕性,而且微粒(附著物粒子)和排氣等的污染亦被嚴格地管理。
而且,在製造HDD零件時的洗淨步驟,例如在使用烴類進行脫脂後,係施行使用氟系洗淨液、弱鹼系洗淨液及超純水等而進行超音波洗淨等仔細的洗淨。
又,在洗淨步驟,係視需要而施行蒸氣洗淨,最後藉由實施複數次使用超純水之沖洗(洗淨)步驟,微粒及將離子性物質一併除去。
而且,在洗淨步驟,因為在空氣中所存在之微細的污染亦成為污染源,所以通常在JIS B 9920規定之等級5以上的洗淨度之潔淨環境下進行洗淨。又,所謂在JIS B 9920規定之等級5以上,係指在空氣每1m3,0.1μm的粒子數為100000個以下、0.2μm的粒子數為23700個以下、0.3μm的粒子數為10200個以下、0.5μm的粒子數為3520個以下、1μm的粒子數為832個以下、5μm的粒子數為29個以下之環境。
經過此種洗淨步驟而製造之HDD零件,普通係使用鋼、鋁合金及不鏽鋼等,而且以提升耐蝕性及改善洗淨性作為目的,多半是在經施行無電解鍍Ni之狀態下使用。
在此,在HDD零件等,不僅是要求耐蝕性和洗淨性,亦要求具有防眩性之消光表面,以使指紋和微細
的瑕疵不容易顯眼。
又,HDD係如第1圖所顯示,為了在組裝有HDD的各零件之狀態下,將HDD內部與HDD外部隔離而密封,在罩蓋構件1內側之罩蓋內面2係安裝有例如墊片、橡膠襯墊等的密封構件3。
因為密封構件3係藉由接著劑而被安裝在構成罩蓋構件1之不鏽鋼,為了維持穩定的密封性,接著劑與不鏽鋼之濕潤性係重要的。亦即,構成HDD的罩蓋構件1之不鏽鋼,被要求表面為親水性。
而且,作為HDD殼體等精密機器的罩蓋構件用不鏽鋼板,已知如在專利文獻1記載一種具有優異的耐污染性之不鏽鋼制振鋼板。
通常的不鏽鋼板,進行退火酸洗時,因退火而在表面附近的晶界附近所生成的Cr缺乏層,係優先被酸洗溶削而沿著晶界形成微小的溝(微溝)。在酸洗不充分的情況,該微溝係成為殘留油分且產生排氣之主要原因。又,微溝亦成為容易附著塵埃且洗淨性低落之主要原因。
因此,在專利文獻1,係為了防止產生微溝,而施行輝面退火或無氧化退火作為冷軋後的精加工退火。
又,作為空氣中的微細塵埃和塵土不容易附著之不鏽鋼板,已知如專利文獻2所記載之不鏽鋼板,係藉由將機械研磨、還原退火及使用水溶性潤滑劑之調質輥軋組合,而在調質輥軋板表面,將超過0.25mm2的尺寸的針孔之數目抑制在每10cm2為10個以下。
而且,作為具有優異的耐污染性及耐蝕之不鏽鋼板,已知如專利文獻3所記載之不鏽鋼板,係藉由使用毛面軋輥進行精加工輥軋後,進行輝面退火而控制預定表面粗糙度且使耐污染性及耐蝕性提升。
又,作為具有優異的耐污染性、洗淨性及防眩性之不鏽鋼板,已知如專利文獻4所記載之不鏽鋼板,係藉由在精加工退火後使用鏡面軋輥進行第1次調質輥軋,使用毛面軋輥進行第2次調質輥軋,而將鋼板表面控制成為預定算術平均粗糙度且使耐污染性、洗淨性及防眩性提升。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第3956346號公報
[專利文獻2]日本特開2001-20045號公報
[專利文獻3]日本特許第3587180號公報
[專利文獻4]日本特許第4226131號公報
但是,如上述專利文獻1的不鏽鋼板,認為只有應用輝面退火或無氧化退火作為精加工退火而將酸洗省略,對於微小的微粒等的污染係無法得到良好的洗淨性。
又,專利文獻2的不鏽鋼板,係藉由只有使用浸泡在中性洗劑後的布,將暴露試驗完成後的試樣進行
1次擦去之試驗,來進行評價洗淨性,認為該專利文獻2的不鏽鋼板之表面性狀,對於微小的微粒等的污染係無法得到良好的洗淨性。
在此,通常洗淨性係與防眩性相反,因為不鏽鋼板係防眩性越優異,鋼板表面的凹凸越大,所以變得容易附著污染,同時不容易將已附著的污染除去且洗淨性較差。
因而,在專利文獻3的不鏽鋼板,雖然能夠提升防眩性,但是未研討洗淨性,認為對於微小的微粒等的污染係無法得到良好的洗淨性。
又,如專利文獻4的不鏽鋼板,只規定表面粗糙度時,雖然能夠提升防眩性,但是認為對於微小的微粒等的污染係無法得到良好的洗淨性。
本發明係鑒於此種情形而進行,其目的係提供一種具有優異的洗淨性、防眩性及親水性之沃斯田系不鏽鋼板、罩蓋構件及沃斯田系不鏽鋼板之製造方法。
如申請專利範圍第1項所述之沃斯田系不鏽鋼板,係在精加工冷軋及輝面退火後使用毛面軋輥進行調質輥軋而成之沃斯田系不鏽鋼板,在鋼板表面之對輥軋方向為垂直方向的算術平均粗糙度Ra為0.2μm以上且1.2μm以下,在鋼板表面之轉印有毛面花紋部分的面積率之轉印率為15%以上且70%以下,在鋼板表面所形成之深度為0.5μm以上且開口面積為10μm2以上之微凹坑,在鋼
板表面之存在密度係每0.01mm2為10.0個以下,而且在鋼板表面之開口部面積率為1.0%以下,在鋼板表面所形成的皮膜,作為C以外的皮膜形成元素,係由至少含有Si、N、Al、Mn、Cr、Fe、Nb、Ti、O,而且Si含量為10原子%以上且N含量為10原子%以下之SiO2主體的氧化物所構成。
如申請專利範圍第2項所述之沃斯田系不鏽鋼板,係在如申請專利範圍第1項所述之沃斯田系不鏽鋼板,其含有C:0.15質量%以下、Si:0.1質量%以上且4.0質量%以下、Mn:10.0質量%以下、Ni:1.0質量%以上且28.0質量%以下、Cr:16.0質量%以上且32.0質量%以下、N:0.2質量%以下,剩餘部分係由Fe及不可避免的雜質所構成。
如申請專利範圍第3項所述之罩蓋構件,係硬碟驅動裝置用罩蓋構件,係使用如申請專利範圍第1或2項所述之沃斯田系不鏽鋼板而形成。
如申請專利範圍第4項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,係將熱軋後的熱軋鋼板,至少在精加工冷軋後進行輝面退火作為精加工退火,且使用毛面軋輥進行調質輥軋之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,在精加工冷軋係將冷軋率設為30%以上,且至少在最後輥軋道次使用算術平均粗糙度Ra為0.3μm以下的工作軋輥(working roll),以輥軋速度200mm/min以下進行輥軋且將輝面退火為止的總冷軋率設為60%以上。
如申請專利範圍第5項所述之沃斯田系不鏽
鋼板之製造方法,係在如申請專利範圍第4項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,其中在精加工退火係在氫比率為70體積%以上的氫-氮混合氣體環境下,且在露點為-70℃以上且-50℃以下、溫度為950℃以上且1100℃以下的條件進行輝面退火。
如申請專利範圍第6項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,係在如申請專利範圍第4或5項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,其中在調質輥軋係使用軋輥直徑500mm以上且算術平均粗糙度Ra為1.0μm以上且3.5μm以下的毛面軋輥,以1道次的延伸率為0.5%以下進行輥軋1道次以上且將總延伸率設為0.2%以上且1.4%以下。
依照本發明,因為控制在鋼板表面之微凹坑的存在密度及開口部面積率,控制在鋼板表面之算術平均粗糙度Ra,並控制在鋼板表面之毛面花紋的轉印率,所以能夠提升洗淨性及防眩性,因為控制在鋼板表面所形成的表面皮膜之組成,所以能夠提升親水性。
1‧‧‧罩蓋構件
2‧‧‧罩蓋內面
3‧‧‧密封構件
第1圖係顯示HDD的罩蓋構件之斜視圖。
以下,詳細地說明本發明的一實施形態之構
成。
在該實施形態之沃斯田系不鏽鋼板,係在精加工冷軋及輝面退火後使用毛面軋輥而進行調質輥軋者,例如適合使用作為硬碟驅動裝置(HDD)用罩蓋構件等的材料。
該沃斯田系不鏽鋼板,係以成為預定表面性狀之方式進行精加工冷軋,藉由精加工冷軋後之輝面退火,在控制表面皮膜組織為親水性之同時,以成為預定表面性狀之方式進行調質輥軋且以盡可能不使洗淨性之方式使防眩性提升。
首先,說明沃斯田系不鏽鋼板的表面性狀。
顯示在鋼板表面所附著的污染的除去容易性之洗淨性,分布在鋼板表面之微小的凹坑係產生重大的影響。
凹坑係鋼板表面的微細凹下,主要是起因於下列者而產生:在熱軋步驟的裂紋、晶界氧化部之間隙、晶界侵蝕部、夾雜物、碳化物等的異種粒子之間隙所產生的凹下、該等粒子的脫落痕跡、在製造步驟中的金屬粒子和因咬入其它粒子而產生的凹下、氧化鏽垢殘留物的脫落痕跡、冷軋時因輥軋油的捲入而產生的凹下、因冷軋條件的不相稱(mismatch)而產生的微細表面瑕疵、及冷加工時起因於夾雜物之加工裂紋等。
此種凹坑之中,深度為0.5μm以上且開口面積為10μm2以上之微凹坑,係容易作用成為微細污染等異
物的陷阱位置(trap site),而成為阻礙洗淨性之重大要因。
因此,為了使洗淨性提升,控制在鋼板表面之微凹坑的分布係重要的。
又,在該實施形態所規定的微凹坑,雖然因使用毛面軋輥的調質輥軋而轉印毛面花紋而成之數十μm大小的陷口(crater)狀凹下本身係不符合,但是毛面花紋係被轉印在使用毛面軋輥進行調質輥軋前所存在的微凹坑部分時,直接殘留在陷口內部之凹坑、和在陷口內部新開口的凹坑為符合。
而且,在鋼板表面之微凹坑的存在密度,係每0.01mm2比10.0個更多的情況,及在鋼板表面之微凹坑的開口部面積率為比1.0%更高的情況,微凹坑係容易作用成為陷阱位置且洗淨性低落。
因此,沃斯田系不鏽鋼板,係在JIS B 9920規定之等級5以上的潔淨環境進行之洗淨步驟,為了確保良好的洗淨性,係將鋼板表面的微凹坑存在密度設為每0.01mm2為10.0個以下,且將在鋼板表面之微凹坑的開口部面積率設為1.0%以下。
又,凹坑的深度,係設作以凹坑外周的稜部的平均高度作為基準之凹坑的最大深度。又,在轉印有毛面花紋而成之陷口內部存在凹坑時之凹坑的深度,亦同樣地設作以凹坑外周的稜部的平均高度作為基準之凹坑的最大深度。
凹坑的開口面積,係以對板厚方向俯視鋼板
表面之狀態下,被凹坑的邊緣部包圍部分的投影面積。
該等凹坑的深度及開口面積之測定,係以使用能夠測定表面形狀之雷射顯微鏡和白色干涉顯微鏡來進行為佳。
又,藉由此種測定手段所得到的測定面積,係在從鋼板表面隨機選擇的複數個視野中,合計以0.1mm2以上為佳,例如藉由採用倍率1000倍在20個視野以上進行測定,在測定凹坑的深度及開口面積之同時,算出微凹坑的存在密度及開口部面積率。
微凹坑的存在密度,係測定在各自的視野所設定的測定區域內存在的微凹坑(包含開口部的一部分係從測定區域的境界突出之微凹坑)的數目,將在各測定區域的測定數目之總和除以各測定區域的總面積,且換算成為每0.01mm2的個數而算出。
又,微凹坑開口部面積率,係藉由算出在各視野所設定的測定區域內存在之各微凹坑的開口面積(開口部的一部分係從測定區域的境界突出之微凹坑,係只包含位於測定區域內之部分的面積)之合計,將在各測定區域的合計開口面積之總和除以全測定區域的總面積來算出。
在此,因為毛面花紋等的消光表面,係適合作為罩蓋構件等HDD零件的圖案設計,所以藉由使用毛面軋輥進行調質輥軋,使表面光澤度降低而賦予防眩性。作為表面光澤度的目標,係依據JIS Z 8741規定之光澤度、亦即在20°之值係以400以下為佳。
如此,使用毛面軋輥進行調質輥軋後的沃斯田系不鏽鋼板,其鋼板表面的算術平均粗糙度(Ra)未達0.2μm時,表面光澤度較高而無法確保防眩性之可能性。另一方面,鋼板表面的凹凸變大且Ra超過1.2μm時,洗淨性有低落之可能性。因而,為了確保充分的洗淨性及防眩性,鋼板表面的Ra係設為0.2μm以上且1.2μm以下。
又,算術平均粗糙度(Ra)係依據JIS B 0601規定之測定值、亦即在對輥軋方向為垂直方向的測定值。
在鋼板表面,藉由調質輥軋而轉印有毛面花紋的部分之面積率亦即轉印率,係在對板厚方向俯視鋼板表面之狀態下,在鋼板表面的總面積之被轉印毛面花紋而成之陷口部的稜部包圍之部分的投影面積之比率。例如能夠藉由使用光學顯微鏡等以400倍的倍率進行觀察20個視野以上,測定轉印毛面花紋而成之陷口部的面積率而算出毛面花紋的轉印率。
在此係通常洗淨性係與防眩性相反,雖然鋼板表面的轉印率越低,能夠提升洗淨性,但是表面光澤度變高且防眩性低落。另一方面,轉印率越高,雖然表面光澤度變低且能夠提升防眩性,但是鋼板表面的凹凸變大且洗淨性低落。
具體而言,轉印率未達15%時,雖然能夠提升洗淨性,但是防眩性低落且污染、指紋、操作瑕疵容易顯眼。另一方面,轉印率超過70%時,雖然能夠提升防眩性,但是在轉印毛面花紋而成之陷口內部產生微凹坑増
加,或是微凹坑的開口變大,而成為洗淨性顯著地低落之原因。
因此,為了確保洗淨性及防眩性之雙方,在鋼板表面之轉印率係設為15%以上且70%以下。
為了對沃斯田系不鏽鋼板賦予親水性,必須將表面皮膜設作以氧化矽(SiO2)為主體之組成,輝面退火後的表面皮膜中之SiO2量越多,越能夠提升親水性。
又,即便將在鋼板表面所形成的表面皮膜設作以SiO2作為主體之氧化皮膜,為了使親水性提升,氧化皮膜中的矽(Si)含量及氮(N)含量係重要的。亦即,氧化皮膜係例如含有Si、氮、鋁(Al)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈮(Nb)、鈦(Ti)及氧(O)作為碳(C)以外的皮膜形成元素時,在氧化皮膜中的Si含量及N含量係重要的。
具體而言,氧化皮膜中的Si含量未達10原子%時,係成為以Cr及Fe氧化物作為主體的組成之氧化皮膜而無法得到親水性。因而,在鋼板表面所形成的氧化皮膜之Si含量,係設為10原子%以上。又,較佳氧化皮膜中的Si含量為15原子%以上。
又,氧化皮膜中的N含量超過10原子%時,能夠確認無法得到親水性。因而,在鋼板表面所形成的氧化皮膜之N含量係設為10原子%以下。
而且,表面皮膜組成的分析值,係基於使用X射線光電子分光法之各元素光譜的積分面積之半定量分析值而算出的值。
其次,說明沃斯田系不鏽鋼板的成分組成。
上述沃斯田系不鏽鋼板係含有0.15質量%以下的碳、0.1質量%以上且4.0質量%以下的Si、10.0質量%以下的Mn、1.0質量%以上且28.0質量%以下的鎳(Ni)、16.0質量%以上且32.0質量%以下的Cr、0.2質量%以下的N,剩餘部分係由Fe及不可避免的雜質所構成。
C係固溶強化元素,C濃度高時在結晶晶界析出的Cr碳化物増加。Cr碳化物的周邊係生成Cr濃度低的Cr缺乏層,容易以該部分作為起點而生成微凹坑。又,使用毛面軋輥之調質輥軋時,係使微凹坑開口、或新產生而成為使洗淨性變差之原因。而且,C含量超過0.15%時,因Cr缺乏層而容易使洗淨性變差。因而,C含量係設為0.15質量%以下。
Si係對輝面退火後之對表面皮膜中的SiO2量造成影響之合金成分。亦即,為了對如上述的沃斯田系不鏽鋼板賦予親水性,係以將輝面退火後之表面皮膜中的SiO2量增多為佳,但是在原材之沃斯田系不鏽鋼板所含有的Si量為較少時,表面皮膜中的Si比率變低而不容易形成以SiO2作為主體之氧化皮膜。因此,在原材的鋼中之Si含量係越多越佳。具體而言,Si含量未達0.1質量%時,有無法充分地確保親水性之可能性。另一方面,Si含量超過4.0質量%時,冷加工性有低落之可能性。因而,Si含量係設為0.1質量%以上且4.0質量%以下。
Mn係沃斯田生成元素,同時發揮改善耐蝕性
的作用和改善加工性的作用。而且,Mn含量超過10質量%時,製造性有顯著地變差之可能性。因而,Mn含量係設為10.0質量%以下。
Ni係沃斯田生成元素,同時達成改善耐蝕性的作用和改善加工性的作用。而且,Ni係沃斯田系不鏽鋼的主要合金成分,必須其含有1.0質量%以上。另一方面,因為Ni為比較昂貴的元素,大量地含有時鋼材成本會上升。因而,Ni含量係設為1.0質量%以上且28.0質量%以下。
Cr係對於改善耐蝕性為有效的合金成分,Cr含量為16.0質量%以上時,添加Cr之耐蝕性的改善效果變為顯著。另一方面,大量地含有超過32.0質量%時,有使製造性變差之可能性。因而,Cr含量係設為16.0質量%以上且32.0質量%以下。
N係與C同樣地為沃斯田生成元素,同時亦是固溶強化元素。但是大量地含有於N超過0.2質量%時,0.2%屈服強度上升且鋼材硬質化,有使製造性顯著地變差之可能性。因而,N含量係設為0.2質量%以下。
Nb係將鋼中的C及N以Nb(C、N)的方式固定而生成析出物,係用以抑制產生微凹坑的原因之一之Cr碳化物的生成,提升洗淨性之重要的合金成分。而且,此種效果係藉由含有0.01質量%以上的Nb而變為顯著。另一方面,過量地含有Nb超過0.8質量%時,有使製造性和加工性變差之可能性。因而,含有Nb時的Nb含量係設為
0.01質量%以上且0.8質量%以下。
Ti係與Nb同樣地將鋼中的C及N以Ti(C、N)的方式固定而生成析出物,係用以抑制產生微凹坑的原因之一之Cr碳化物之生成,提升洗淨性之重要的合金成分。而且,此種效果係藉由由含有0.01質量%以上的Ti而變為顯著。另一方面,過量地含有Ti超過0.5質量%時,有使製造性和加工性變差之可能性。因而,含有Ti時的Ti含量係設為0.01質量%以上且0.5質量%以下。
又,除了上述合金成分以外,亦可視需要而含有其它的合金成分。例如為了使耐蝕性和加工性等提升,亦可使其含有5.0質量%以下的鉬(Mo)、3.0質量%以下的鐵(Cu)、5.0質量%以下的Al、0.02質量%以下的硼(B)、0.5質量%以下的鈦(Ti)、0.5質量%以下的鋯(Zr)、0.05質量%以下的釔(Y)、1.0質量%以下的鎢(W)、0.5質量%以下的銀(Ag)、0.5質量%以下的錫(Sn)、及1.0質量%以下的鈷(Co)等之中的至少1種。
而且,考慮上述合金成分對特性造成不良影響時,以雜質的方式含有的磷(P)含量,係以控制在0.05質量%以下為佳,硫(S)含量係以控制在0.01質量%以下為佳。
又,沃斯田系不鏽鋼板係不限定於上述組成,例如亦可以設為相當於依據JIS G 4305:2005、JIS G 4303:2005所規定的沃斯田系不鏽鋼種之組成。
其次,說明上述沃斯田系不鏽鋼板之製造方
法。
為了製造具有優異的洗淨性及防眩性之沃斯田系不鏽鋼板,依次進行退火、酸洗、精加工冷軋及輝面退火,而製造微凹坑較少、平滑且具有優異的洗淨性之沃斯田系不鏽鋼的原材,而且藉由對該原材用毛面軋輥而以輕軋縮進行調質輥軋,盡可能維持洗淨性並同時賦予防眩性係重要的。
首先,將使用先前的方法所製成的熱軋鋼板作為起始材料,藉由退火及酸洗步驟等將金屬、鏽垢等比較粗大的附著物除去。
其次,藉由在精加工冷軋以充分的輥軋率進行輥軋且在精加工冷軋的最後階段(最後道次)使用平滑性高的工作軋輥在低速度且高軋縮的條件下進行輥軋,而盡可能使因酸洗而生成的凹下(脫落痕跡)、因晶界侵蝕引起的凹下平滑化。又,同時藉由將至輝面退火為止的總冷軋率充分地增大,而盡可能使源自熱軋鋼板的凹下、在退火及酸洗步驟的脫落痕跡等的凹下平滑化。
而且,藉由在精加工冷軋後進行輝面退火作為精加工退火,來防止因表面氧化而形成凹下,同時使得隨後的酸洗變得不需要,而消除因酸洗引起晶界侵蝕且製造具有優異的洗淨性之沃斯田系不鏽鋼的原材。
而且,針對如此製成之沃斯田系不鏽鋼的原材,為了控制上述微凹坑的存在密度及開口部面積率,在能夠抑制微凹坑開口與產生之預定條件下使用毛面軋輥而
進行調質輥軋,邊維持洗淨性邊賦予防眩性。
又,在製造沃斯田系不鏽鋼板時,將熱軋鋼板作為起始材料,至少進行精加工冷軋後,進行輝面退火作為精加工退火,使用毛面軋輥進行調質輥軋之方法即可。具體的製造程序,例如能夠採用從熱軋鋼板起依照退火、酸洗、精加工冷軋、精加工退火(輝面退火)及調質輥軋的順序進行處理之程序(i)來製造。又,作為其它程序,可以採用從熱軋鋼板起依照退火、酸洗、冷軋、退火、酸洗、精加工冷軋、精加工退火(輝面退火)及調質輥軋的順序進行處理之程序(ii)。而且,亦可採用從熱軋鋼板起依照退火、酸洗、第1冷軋、第1退火、第1酸洗、第2冷軋、第2退火、第2酸洗、精加工冷軋、精加工退火(輝面退火)及調質輥軋的順序進行處理之程序(iii)。又,亦可採用從熱軋鋼板起照退火、酸洗、冷軋、輝面退火、精加工冷軋、精加工退火(輝面退火)及調質輥軋的順序進行處理之程序(iv)。
又,在上述程序(i)至(iv),亦可視需要而施行研磨步驟和脫脂步驟,亦可在最後的調質輥軋後,在不對表面性狀造成影響之範圍,設作使鋼板通過脫脂、拉力整平器(tension leveler)及切板等的精整步驟之構成。
說明在上述製造方法之各步驟的具體條件。
熱軋鋼板係未進行冷軋且設為熱軋後的狀態之鋼板。該熱軋鋼板係使用先前的方法進行熔煉、鑄造及熱軋而成者,能夠視需要而施行熱軋退火及酸洗。
退火及酸洗,係用以將附著在鋼板表面之金屬、鏽垢等粗大的異物除去之有效的處理。
退火係能夠考慮材料的製造性和特性而選擇適當的條件。又,退火係在不對鋼板的表面性狀造成影響之範圍,可為批次式退火及連續式退火的任一種方式,例如能夠按照其材料而選擇。
酸洗係能夠組合中性鹽、硫酸、硝酸、氟酸及鹽酸等的酸而進行,亦可進行電解酸洗。
精加工冷軋係在最後退火後且輝面退火之直前進行之冷軋,道次次數可為1次的道次,亦可為複數次的道次。又,例如亦可依照順序使用通常的森吉米爾式軋機(sendzimir mill)及薄板專用軋機等複數種不同的輥軋機。依序使用不同的輥軋機時,精加工冷軋的冷軋率係複數種輥軋機之全部的冷軋率。
此種精加工冷軋,係決定沃斯田系不鏽鋼板的表面性狀之重要的步驟。亦即,在精加工冷軋,以微凹坑成為預定存在密度及開口部面積率之方式,將在酸洗所產生的異物之脫落痕跡和晶界侵蝕引起的凹下,藉由精加工冷軋而充分地拉長係重要的。
而且,在精加工輥軋的冷軋率未達30%時,有無法將凹下充分地拉長之可能性。因而,精加工冷軋的冷軋率係設為30%以上。又,冷軋率係以40%以上為較佳,更佳為50%以上。另一方面,在精加工冷軋之冷軋率的上限,因為係受到材料變形抵抗及所使用的冷軋機的能力之
影響,所以能夠適當地選擇,通常為90%以下。
又,在精加工冷軋,至少在最後輥軋道次,使用軋輥表面的算術平均粗糙度Ra為超過0.3μm之工作軋輥時,有鋼板表面的平滑化不充分且洗淨性低落之可能性。因而,在精加工冷軋,至少在最後輥軋道次,必須使用軋輥表面的算術平均粗糙度Ra為0.3μm以下的工作軋輥。
而且,在最後輥軋道次的輥軋速度超過200m/min時,有因輥軋油捲入工作軋輥及鋼板表面而進行微凹坑開口與產生之可能性。因而,在精加工冷軋之最後輥軋道次的輥軋速度係設為200m/min以下。
在此,熱軋時所產生的表面缺陷係多半是比較深者,為了盡可能使微凹坑減少,將至輝面退火步驟前為止的總冷軋率提高,而將在起始材料之熱軋鋼板所存在的表面缺陷充分地拉長係重要的。又,因冷軋前之熱軋板的退火、酸洗等而掩埋在鋼板表面附近的異物亦有脫落之可能性,為了將該脫落痕跡拉長,提高總冷軋率亦是有效的。
所謂總冷軋率(全部冷軋率),係製造沃斯田系不鏽鋼板時至輝面退火為止的一系列步驟中之各冷軋全部的輥軋率。例如在上述程序(i)為精加工冷軋的輥軋率,在上述程序(ii)為冷軋與精加工冷軋之全部的輥軋率,在上述程序(iii)為第1冷軋、第2冷軋及精加工冷軋之全部的輥軋率,在上述程序(iv)為冷軋及精加工冷軋之全部的輥
軋率。更具體地,將在熱軋鋼板之最初的冷軋道次前之板厚設為h0(mm),將最後的冷軋道次後之板厚設為h1(mm)時,能夠以((h0-h1)/h0)×100(%)表示。
而且,研討的結果,得知藉由將至輝面退火為止之全部的冷軋率亦即總冷軋率設為60%以上,能夠有效地使表面缺陷消失。因而,將至輝面退火為止的總冷軋率設為60%以上。又,因為總冷軋率的上限係受到材料變形抵抗及所使用的冷軋機能力之影響,所以能夠適當地選擇,通常為98%以下。
為了維持藉由此種精加工冷軋而得到的表面性狀、亦即微凹坑為非常少的表面性狀,在精加工退火,防止表面氧化之同時,能夠將隨後的酸洗和研磨等除去氧化鏽垢的步驟省略係重要的。因此,作為精加工退火,係在還原性環境進行輝面退火。
輝面退火係在還原環境中之退火,以在應用BA精加工(JIS G 203:2009、號碼4225)之亮退火處理的條件下進行為佳。
又,為了藉由輝面退火而得到具有優異的親水性之氧化皮膜組織,必須在氫比率為70體積%以上之氫與氮的混合氣體環境中進行退火來形成以SiO2主體的氧化皮膜。
而且,在退火時露點超過-50℃時,氧化皮膜成為Cr及Fe主體的氧化物之同時,氧化皮膜太厚而容易因干涉色而產生著色(回火色(temper color))。另一方面,
露點未達-70℃時,因為Si容易被還原,所以不容易形成以SiO2作為主體之氧化皮膜,同時Al在皮膜中容易濃化。又,退火時的溫度未達950℃時及超過1100℃時,Si未在氧化皮膜中充分地濃化,而不容易形成以SiO2作為主體之氧化皮膜。因而,輝面退火係在氫比率為70體積%以上的氫-氮混合氣體環境中,露點為-70℃以上且-50℃以下、溫度為950℃以上且1100℃以下的條件下進行。
輝面退火後,係藉由使用毛面軋輥作為工作軋輥而進行調質輥軋,使毛面花紋轉印至鋼板表面且邊維持洗淨性邊賦予防眩性。
在此種調質輥軋,以能夠抑制轉印毛面花紋而成之陷口內部的微凹坑的開口與產生,且不使洗淨性變差而能夠賦予防眩性之方式控制毛面輥軋條件係重要的。
而且,毛面軋輥之直徑未達500mm時,會對轉印毛面花紋而成之陷口部施加必要以上的應力,有使陷口內部進行微凹坑開口與產生之可能性。
又,毛面軋輥的表面粗糙度之算術平均粗糙度Ra為1.0μm以上且3.5μm以下的範圍時,能夠賦予防眩性且洗淨性不容易低落。
針對調質輥軋的道次條件,每1次道次的延伸率超過0.5%時,陷口內部有進行微凹坑開口與產生之可能性。又,即便全部的延伸率為相同,分成複數次道次而以較多道次進行調質輥軋時,因為能夠抑制轉印毛面花紋
而成之陷口內部的微凹坑開口與產生,乃是較佳。
而且,在調質輥軋之全部的延伸率亦即總延伸率未達0.2%時,有無法充分地賦予防眩性之可能性,總延伸率超過1.4%時,洗淨性有低落之可能性。
因而,調質輥軋係將毛面軋輥的直徑設為500mm以上,較佳是將該毛面軋輥的表面粗糙度設作算術平均粗糙度Ra為1.0μm以上且3.5μm以下,將1次道次的延伸率設為0.5%以下,將總延伸率設為0.2%以上且1.4%以下。
在此種調質輥軋,亦可使用為了防鏽等的目的而調配有添加劑等之潤滑劑。又,為了除去異物,亦可使用洗淨液且藉由抹布等擦拭工作軋輥的表面。
其次,說明上述一實施形態的作用及效果。
使用上述沃斯田系不鏽鋼板時,因為藉由成為在鋼板表面的污染附著原因之微凹坑的存在密度係每0.01mm2為10.0個以下且在鋼板表面之開口部面積率為1.0%以下,故不容易產生微粒等的陷阱位置而能夠提升洗淨性。
又,因為在鋼板表面之算術平均粗糙度Ra為0.2μm以上且1.2μm以下,同時在鋼板表面之毛面花紋的轉印率為15%以上且70%以下,所以在能夠提升洗淨性之同時,能夠提升防眩性。而且在鋼板表面所形成的表面皮膜,因為係由含有Si、N、Al、Mn、Cr、Fe、Nb、Ti及O作為C以外的皮膜形成元素,而且Si含量為10原子
%以上且Ni含量為10原子%以下的組成之以SiO2作為主體的氧化物所構成,所以能夠提升親水性。
因而,因為沃斯田系不鏽鋼板係控制如上述表面性狀及表面皮膜,所以能夠提升洗淨性、防眩性及親水性。
又,因為上述沃斯田系不鏽鋼板係具有優異的洗淨性、防眩性及親水性,所以能夠適合利用作為HDD用罩蓋構件。
依照上述沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,因為在精加工冷軋的冷軋率為30%以上,而且在精加工冷軋的至少最後輥軋道次,使用算術平均粗糙度Ra為0.3μm以下的工作軋輥而在輥軋速度200mm/min以下進行輥軋,所以能夠抑制產生微凹坑、使鋼板表面平滑化而提升洗淨性。
而且,因為將至輝面退火為止的總冷軋率設為60%以上,所以能夠有效地使表面缺陷消失且控制產生微凹坑而提升洗淨性。
在精加工冷軋後,藉由在氫比率為70體積%以上的氫-氮混合氣體環境中,而且露點為-70℃以上且-50℃以下、溫度為950℃以上且1100℃以下的條件下進行輝面退火,因為在鋼板表面形成以SiO2作為主體之氧化皮膜作為表面皮膜,所以能夠提升親水性。
在輝面退火後,藉由使用直徑為500mm以上而且算術平均粗糙度Ra為1.0μm以上且3.5μm以下之
毛面軋輥,以成為1次道次的延伸率為0.5%以下且總延伸率為0.2%以上且1.4%以下之方式進行調質輥軋,能夠盡可能不使洗淨性降低而提升防眩性。
以下,說明本實施例及比較例。
[實施例1]
首先,將表1顯示的化學組成之不鏽鋼,在電爐、轉爐及VOD步驟進行熔煉且連續鑄造而得到鋼胚。
其次,使用通常的方法將連續鑄造鋼胚進行熱軋而成為熱軋鋼板。而且,將熱軋鋼板作為起始材料,
依照上述程序(ii)或程序(iii)的順序進行各步驟之同時,在調質輥軋步驟使用毛面軋輥且將各實施例及各比較例的供試材作為板厚0.3至1.5mm的調質輥軋材。該等本實施例及比較例各自的製造條件顯示在表2。
又,在表2之鋼種B及鋼種E係依照程序(ii)進行各步驟,此外的鋼種係依照程序(iii)進行各步驟。又,本實施例的任一者均在精加工冷軋,使用Ra為0.3μm以下的工作軋輥,而且使最後輥軋道次的輥軋速度成為200mm/min以下。而且,本實施例的任一者均在氫為75至100質量%且剩餘部分為氮的環境下進行輝面退火。
使用在表2所顯示的各供試材,進行有關洗淨性、防眩性及親水性之各種測定。具體而言,係進行測定鋼板表面的算術平均粗糙度、測定轉印率、測定在鋼板表面之微凹坑、測定表面光澤度、測定表面皮膜、測定濕潤性、及評價洗淨性。
又,如表2所顯示,作為洗淨性評價的對照材,係針對被大量使用在HDD零件之無電解鍍Ni材亦同樣地進行有關洗淨性之測定。
鋼板表面的算術平均粗糙度之測定,係針對從各供試材切取的50mm見方的試樣,進行使用丙酮之超音波洗淨後,藉由依據JIS B 0601之方法測定算術平均粗糙度Ra。又,該算術平均粗糙度之測定,係在對輥軋方向為垂直方向進行3次,算出平均值且進行評價。
轉印率的測定,係針對從各供試材切取的50mm見方的試樣,進行使用丙酮之超音波洗淨後,使用光學顯微鏡觀察鋼板表面,且算出轉印有毛面花紋之陷口部的面積率亦即轉印率。又,鋼板表面的觀察,係將觀察倍率設為400倍,將觀察視野數設為20個視野,算出總測定值的平均值而進行評價。
在微凹坑的測定,係針對從各供試材所切取的50mm見方的試樣,進行使用丙酮之超音波洗淨後,使用雷射顯微鏡觀察鋼板表面,而算出深度為0.5μm以上且開口面積為10μm2以上之微凹坑的存在密度及開口部面積率。又,鋼板表面的觀察係將觀察倍率設為1000倍,
將視野數設為10個視野,將總測定區域面積設為0.1mm2。
表面光澤度的測定,係針對從各供試材切取的50mm見方的試樣,進行使用丙酮之超音波洗淨後,使用依據JIS Z 8741的方法進行測定表面光澤度(20°)。又,表面光澤度的測定係對輥軋方向為平行的方向及對輥軋方向為垂直方向各自進行3次且算出平均值,將400以下的情況,評定為表面光澤度較低且具有優異的防眩性者。
在表面皮膜的測定,係針對各試樣,使用X射線光電子分光法,從在氧化皮膜最表面之各元素的尖峰積分強度求取Si元素比率。
在濕潤性的測定,係針對從各供試材切取的50mm見方的試樣,進行使用丙酮之超音波洗淨後,使用靜滴法測定離子交換水0.1ml的液滴接觸角,將接觸角為50°以下的情況,評定為具有優異的濕潤性者。
洗淨性的評價,係針對從各供試材所切取之50mm見方的試樣,依照以下的程序施行洗淨操作而得到表面洗淨度測定用試料。又,洗淨操作之丙酮脫脂以後的步驟及表面洗淨度測定之全部步驟,係在JIS B 9920規定之等級5的潔淨環境下實施。
在試樣的洗淨操作,係首先藉由使用丙酮之超音波洗淨進行脫脂。使用氟系洗淨液將該脫脂後的試樣進行超音波洗淨、蒸氣洗淨且真空乾燥。隨後,使用弱鹼系洗劑進行超音波洗淨,浸漬在超純水而沖洗,而且以低速拉升且進行溫風乾燥而設作表面洗淨度測定用試料。
表面洗淨度的測定,係使用LPC(液體微粒計數器;Liquid Particle Counter)裝置且如下列方式進行。
首先,為了浸漬洗淨度測定用試料,將超純水添加在燒杯並安裝在LPC裝置,測定在超純水中所存在的微粒之個數及微粒粒子的尺寸分布。從該超純水的測定數據算出粒徑0.3μm以上的粒子之個數且將該算出的值設作試料浸漬前的微粒數(空白測定值)。
其次,將洗淨度測定用試料浸漬在裝有超純水之燒杯,施行超音波洗淨一定時間且將附著、試料表面的微粒萃取至超純水中。隨後,使用LPC裝置測定在該超純水中存在的微粒個數及微粒粒子的尺寸分布且算出粒徑0.3μm以上的粒子個數。
而且,將該算出值與空白測定值之差設作從洗淨度測定用試料所萃取的微粒數。又,在測定微粒個數及尺寸分布時,針對相同液體係使用LPC裝置進行測定3次以上且將其平均值設作測定值。又,針對同種的試料,係使用3個試樣且設作試驗數n=3而進行測定,將其平均值設作附著在洗淨度測定用試料而殘留的微粒數。而且,從該微粒數之值,算出在鋼板表面之平均單位面積的微粒附著數(表面附著粒子數)。而且,將微粒附著數為1000個/cm2以下的情況,評定為洗淨性良好。
將有關該等洗淨性、防眩性及親水性之各種測定結果顯示在表3。
如表3所顯示,本實施例的任一者之微凹坑存在密度係每0.01mm2為10.0個以下,而且微凹坑的開口部面積率為1.0%以下。又,能夠得到對鋼板表面的輥軋方向為垂直方向的算術平均粗糙度為0.2至1.2μm且毛面花紋的轉印率為15至70%之不鏽鋼板。
又,本實施例的不鏽鋼板的任一者之表面洗淨度測定用試料的微粒附著數,係任一者均為1000個
/cm2以下,即便相較於洗淨性評價的對照材之無電解鍍Ni材,亦是同等地為較低。
而且,本實施例的不鏽鋼板的任一者之表面光澤度係比基準更低而防眩性良好,同時接觸角係比基準更小而親水性良好。
因而,本實施例的任一者均是無污垢的不鏽鋼板表面之狀態,能夠評定為具有適當的洗淨性、防眩性及親水性之表面狀態,而適合作為例如HDD用罩蓋構件。
[實施例2]
將墊片進行射出成形在實施例1所製成的一部分試樣之表面,進行評定不鏽鋼與墊片的接著劑密著性。
在將墊片進行射出成形時,首先,係預先在試樣表面塗佈改質烯烴系樹脂接著劑。
又,使用苯乙烯系熱可塑性彈性體複合物,藉由射出成形機在射出速度0.3mm/秒、射出壓力30MPa、周期時間30秒的條件下將墊片射出成形且接著在試樣表面。
然後,如以下進行接著性試驗。
在接著性試驗,係在試樣的形成的墊片接著面,形成約1mm的貫穿分離,使SUS製金屬絲通過形成有該貫穿分離之部分且施加垂直拉伸荷重,而測定分離長度擴大成為約10mm時之荷重。
將該測定的剝離荷重為100kPa以上時,評定為接著性良好,將剝離荷重未達100kPa時,評定為接著性差。將進行該接著性評價之試樣及其結果顯示在表4。
在實施例1,洗淨性、防眩性及親水性良好之本實施例的A-1、B-1及C-1係任一者之接著性均良好。
另一方面,在實施例1,親水性較低且濕潤性較差之比較例的C-5、C-6及E-2,係任一者之接著性均較差。
從以上,本發明之沃斯田系不鏽鋼板係能夠評定具有作為HDD用罩蓋構件之適合的洗淨性、防眩性及親水性的表面狀態。
本發明,係在製造精密機器、電子機器等
的零件、例如硬碟驅動裝置(HDD)用罩蓋構件時能夠利用。
1‧‧‧罩蓋構件
2‧‧‧罩蓋內面
3‧‧‧密封構件
Claims (6)
- 一種沃斯田系不鏽鋼板,係在精加工冷軋及輝面退火後使用毛面軋輥進行調質輥軋而成之沃斯田系不鏽鋼板,在鋼板表面之對輥軋方向為垂直方向的算術平均粗糙度Ra為0.2μm以上且1.2μm以下,在鋼板表面之轉印有毛面花紋部分的面積率之轉印率為15%以上且70%以下,在鋼板表面所形成之深度為0.5μm以上且開口面積為10μm2以上之微凹坑,在鋼板表面之存在密度係每0.01mm2為10.0個以下,而且在鋼板表面之開口部面積率為1.0%以下,在鋼板表面所形成的皮膜,作為C以外的皮膜形成元素,係由至少含有Si、N、Al、Mn、Cr、Fe、Nb、Ti、O,而且Si含量為10原子%以上且N含量為10原子%以下之SiO2主體的氧化物所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之沃斯田系不鏽鋼板,其含有C:0.15質量%以下、Si:0.1質量%以上且4.0質量%以下、Mn:10.0質量%以下、Ni:1.0質量%以上且28.0質量%以下、Cr:16.0質量%以上且32.0質量%以下、N:0.2質量%以下,剩餘部分係由Fe及不可避免的雜質所構成。
- 一種罩蓋構件,係硬碟驅動裝置用罩蓋構件,係使用如申請專利範圍第1或2項所述之沃斯田系不鏽鋼板而形成。
- 一種沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,係將熱軋後的熱軋鋼板,至少在精加工冷軋後進行輝面退火作為精加工退火,且使用毛面軋輥進行調質輥軋之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,在精加工冷軋係將冷軋率設為30%以上,且至少在最後輥軋道次使用算術平均粗糙度Ra為0.3μm以下的工作軋輥(working roll),以輥軋速度200mm/min以下進行輥軋,且將輝面退火為止的總冷軋率設為60%以上。
- 如申請專利範圍第4項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,其中在精加工退火係在氫比率為70體積%以上的氫-氮混合氣體環境下,且在露點為-70℃以上且-50℃以下、溫度為950℃以上且1100℃以下的條件進行輝面退火。
- 如申請專利範圍第4或5項所述之沃斯田系不鏽鋼板之製造方法,其中在調質輥軋係使用軋輥直徑500mm以上且算術平均粗糙度Ra為1.0μm以上且3.5μm以下的毛面軋輥,以1道次的延伸率為0.5%以下進行輥軋1道次以上且將總延伸率設為0.2%以上且1.4%以下。
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