JPH044986A - ニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方
法に関する。

（従来の技術） 従来、例えば、燃料電池用セパレート材であるニッケル
・ステンレス鋼クランド材は、溶接組み立て→熱間圧延
耐冷間圧延のシートストリップ方式で製造しているが、
かかる従来法ではＮｉ面からの酸素吸収による圧延後の
表面に疵の発生という品質上の問題および多大な費用と
期間を要し、コスト的に問題がある。また、冷間圧延接
合は接合に大きな圧延荷重圧下率を必要とし、形状不良
発生等の品質の問題、広幅材が製造不可との問題がある
。

特に、今日のようにニッケル・ステンレス鋼クランド材
の需要が拡大している状況下では、輻１０００ｍｍ以上
の広幅材を製造可能とするなど何らかの改善策が求めら
れている。

（発明が解決しようとする課題） かくして、本発明の第一の目的は、簡便な手段でニッケ
ルシートの接合強度の改善を図ることのできるニッケル
・ステンレス鋼クラッド材の製造方法を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、少ない圧延荷重でもって十分な接
合強度を確保でき、もって広幅のクラッド材の製造を可
能とするニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法
を提供することである。

ＣＦｊｌＭを解決するための手段） そこで、本発明者らは、ががる目的達成のための手段を
種々検討したところ、次のような知見を得た。

■予め４００℃以下の加熱および脱脂によって活性化し
た接合界面をブラッシングすると少ない圧延荷重でも接
合が強化される。

■ソノようにして用意されたブラッシング面を５０〜４
００℃以下に加熱することによって接合面が活性化され
、少ない圧延荷重でも接合が強化される。

■ニッケルシートとして９００　℃以上で焼鈍した純Ｎ
ｉシートを使用すると、例えば従来４０％以上の圧下率
で１２０トン以上の圧延荷重での熱間圧延が必要であっ
たのが、より少ない圧延荷重でもって同等の接合性が確
保される。

ここに、本発明の要旨とするところは、Ｎｉシートとス
テンレス鋼シートとの少なくとも一方の接合面を４００
℃以下に加熱してブラッシングを行ってから両者を貼り
合わせ、５０〜４００　℃の温度で温間圧延接合を行い
、次いで後熱処理を行ってから冷間圧延および仕上げ熱
処理を行うことを特徴とするニッケル・ステンレス鋼ク
ランド材の製造方法である。

本発明の好適態様によれば、前記Ｎ１シートとして予め
９００℃以上に加熱して焼鈍したＮｉシートを使用する
ことにより、ステンレス鋼シートへの接着強度が一層改
善され、より少ない圧延荷重でもって接合が可能となる
ことから、より広幅のクラッド材の製造が可能となる。

なお、上記ステンレス鋼は特に制限されないが、好まし
くはオーステナイト系ステンレス鋼である。

本発明にかかる製造方法は、いわゆる溶接組み立て法に
よりクラッド組立材を形成し、これを温間圧延しても、
あるいは連続シートとして二・ンケルシートおよびステ
ンレス鋼シートをイ共給しながら連続温間圧延によって
クラッド化を行うようにしてもよい。

（作用） 次に、本発明を添付図面を参照しながらさらに具体的に
説明する。

第１図は、本発明にかかる製造方法を実施する連続製造
ラインを説明する略式１程図であり、図中、巻戻された
純Ｎｉシート１０とステンレス鋼シート１２とは誘導加
熱装置１４．１６によってそれぞれ５０〜４００℃に加
熱される。加熱された各シートは温間圧延されるに先立
ってブラッシング処理を受ける。このときのブラシ装置
２０．２０は、表面の活性化を図るとともに表面硬化層
の形成を図るものであって、その限りにおいて特定のブ
ラシ装置に限定はされないが、具体的にはワイヤブラシ
、プラスチックブラシなどが包含される０本発明の場合
、ブラッシング条件それ自体には特に制限ないが、接合
界面を活性化するとともに表面硬化層を生成させるため
には少なくとも純Ｎｉ、ステンレス鋼のブラッシング前
の硬さの１．１倍以上の条件を満足するものであること
が望ましい。

温間プラシングによって接合表面が活性化された純Ｎｉ
シート１０およびステンレス鋼シート１４は、温間圧延
工程２２に送られる。このときの温間圧延条件は、５０
〜４００℃、好ましくは１００〜３５０℃の加熱下で圧
下率４０％以上で行えば、特に限定されない。本発明に
よれば、圧延荷重を従来の場合と比較してかなり小さく
することができ、そのため従来は不可能と考えられてき
た輻７００〜１０００ｍｍという広幅のクラッド板の製
造が可能となる。

本発明の好適態様によれば、純Ｎｉシートとして９００
°Ｃ以上で焼鈍した材料を使用する場合、本発明者らの
実験によれば、Ｎｉシートの接合強度はかなり改善され
るため、温間接合後そのまま巻取工程２４で巻取ること
ができる。従来はこのように巻取るときにＮｉシートの
剥離が生じることがあった。

もちろん、温間圧延後、連続して後熱処理工程２６に送
り後熱処理を行い、次いで冷間圧延工程２８および仕上
げ熱処理工程３０を経てクラッド材を製造してもよいが
、ニッケル・ステンレス鋼クランド材のように余り大量
に生産されない品種の場合には温間圧延後、−旦コイル
にしてストックできるということは実用上はかなり有利
である。

この後熱処理は純Ｎｊの再結晶化による延性回復を目的
に行い、７５０°ＣＸＩ分以上、好ましくば９００゛Ｃ
で１分以上、より好ましくはオーステナイト系ステンレ
ス鋼の再結晶温度である１０５０°ＣＸＩ分以上の条件
で行えばよく、それによって接合強度は一層改善される
。

冷間圧延は従来法に準して行えばよく、本発明にあって
は特に制限されない。代表的冷間圧延条件としては圧下
率５０％以上を挙げることができる。

仕上げ熱処理は、冷間加工に際して導入された歪みを除
去するために行われるもので、これも従来技術に準して
行えばよい、仕上げ熱処理の代表的処理条件は、オース
テナイト系ステンレス鋼の仕上焼鈍温度１０５０°ＣＸ
２分以上である。

かくして、本発明によれば、比較的少ない圧延荷重であ
っても十分な接合強度が確保できることから７００〜１
０００ｍｍという広幅材のクラッド材が製造可能となる
。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
するが、それは本発明の例示であってそれによって本発
明が不当に制限されるものではな実施例 本例では表面研磨、脱脂→温間ブラッシング→温間圧延
接合→後熱処理→冷間圧延→仕上げ熱処理の各工程を経
てＮｉシート／ステンレス鋼シート／Ｎｉシートの３層
の場合のクラッド化を実施した。

Ｎｉシートは９００℃以上で焼鈍した板厚１１１−の純
Ｎｉ板、ステンレス鋼シートは厚さ３鵬−のオーステナ
イト系ステンレス鋼板を用いた。

Ｎｉシートおよびステンレス鋼シートを６００番研磨紙
で研磨してからシンナーで脱脂処理し、約２００“Ｃに
加熱してからワイヤブラシを使って両シートの各接合面
に温間ブラッシングを行った。ブラッシング前はほとん
ど平坦面であったが、温間ブラッシング後のステンレス
鋼シートの表面粗さを第２図にグラフで示す。

これらからＮｉ／ステンレス鋼／Ｎｉの三層構造のクラ
ッド組立体を得、本例では１００〜５００°Ｃに加熱し
てから、温間圧延接合を行った。このときの加熱は温間
圧延時の所要温度を確保するためであって、連続製造ラ
インの場合には温間ブラッシングの熱をそのま＼利用す
るだけでもよい。

温間圧延接合後、後熱処理として６００〜１３００°Ｃ
に加熱した。

冷間圧延は圧下率９０％で行い、次いで１０５０°Ｃ×
２分間の仕上げ熱処理を行った。

結果を第３図ないし第６図にまとめて示す。

第３図は、温間圧延に際しての加熱温度と圧下率との関
係を示すグラフである。

温間圧延の際の温度が４００“Ｃ以下であれば、４０％
以上の圧下率で十分な接合が可能となることがわかる。

なお、４００゛Ｃ超に加熱すると接合面の酸化が著しく
なって接合不能となる。

なお、十分な接合がなされているか否かは、ＪＩＳＧ　
０６０１の剪断強さ試験ならびに剥離試験によって決定
する。

第４図は、純Ｎｉシートとして高温焼鈍材を使用する場
合（１１００“Ｃ焼鈍材）とそうでない場合（７５０°
Ｃ焼鈍材）とについて、温間圧延における圧下率と圧延
荷重に対しての接合性の評価をまとめて示すグラフであ
る。

グラフに示す結果からも明らかなように、いずれの場合
も４０％以上の圧下率で十分な接合が得られるが、高温
焼鈍材の場合、同じ４０％以上の圧下率であっても８０
トンとより少ない圧延荷重で十分な接合性が得られるこ
とが分かる。

第５図は、後熱処理条件と圧縮剪断強度との関係を示す
グラフである。

Ｎｉの再結晶温度である７５０°Ｃ以上の温度に１分間
以上加熱する後熱処理でＪＩＳ　Ｇ　０６０１の規格で
ある２０ｋｇｆ／ｍｓ”以上の剪断強度が確保されるこ
とが分かる。好ましくは９００℃で１分以上である。

第６図は、同じく後熱処理温度と剥離強度との関係を示
すグラフである。特に、９００℃以上の加熱によって強
接合強度が確保されることが分かる。

このように、好ましくは９００℃×１分間以上の後熱処
理条件によって剪断強度および剥離強度は著しく向上し
、剪断強度はＪＩＳ規格を満足する。

ただし、後熱処理時間と剪断強度との相関は認められな
い、また高温・長時間熱処理で逆に剥離性は低下する。

第７図（ａ）および（ｂ）にはそれぞれ温間接合後、お
よび９００°Ｃ後熱処理後のＮｉ−ステンレス鋼接合面
の顕微鏡金属組織写真を示す。後熱処理によってほぼ完
全な接合が達成されていることが分かる。

断面ミクロ組織、硬さ測定結果および温間接合後、９０
０°Ｃ後熱処理後の剥離面平面観察から、後熱処理の接
合性改善効果はＮｉの再結晶による延性回復に基づくも
のと考えられる。

圧下率９０％の冷間圧延後、仕上げ熱処理を１０５０°
Ｃ×２分間行って得られたクラッド材は厚さ０．３１で
あった。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、従来Ｎｉシート
との接合強度の点で十分でなかったニッケル・ステンレ
ス鋼クラッド材が、効率的にかつ安価な製造工程で製造
できるのであって、従来のように本発明にかかるクラッ
ド材は燃料電池用セパレート材としてばかりでな（ボタ
ン電池を始めとする電子、電気部品材料としても利用で
き、その実用的な意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる製造方法を示す工程図： 第２図は、温間ブラッシングによる表面の粗面状況の説
明図： 第３図ないし第６図は、実施例の結果をまとめて示すグ
ラフ：および 第７図（ａ）および第７図〜）は、それぞれ温間接合後
、および９００°Ｃ後熱処理後のＮｉ−ステンレス鋼接
合面の顕微鏡金属組織写真である。 出願人　日本ステンレス株式会社 代理人　弁理士　広　瀬　章　−（外１名）第 図 第 第 図 第 ｔｌＬ黙Ｉｊ！Ｌ理註’Ｃ） 槽熱処理１度（’Ｃ） 手続補正書 （自発） 平成２年５月２４日 第 図 ２、発明の名称 ニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法４、代 理 人 ９００’Ｃイ春ヒ黙メル工ゴ表Ｘ７００５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および添付図面６、補正
の内容 （１）明細書第１１頁５行目、「・・・分かる。」とあ
る記載に次の記載をつづける。 ｒ第７図（ａ）において右側に白く見えるのが未再結晶
Ｎｉで゛あり、第７図（ｂ）において中央部に白く見え
るのが再結晶Ｎｉである。ｊ （２）添付図面の第７［Ｊ（ａ）、（ｂ）を別紙の通り
補正する。 以上 第７図 （ａ） 五聞璋澄俊ｘ３０００ （ｂ） ｑｏｏ　”ｃ皮恕疋哩＾／θｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉシートとステンレス鋼シートとの少なくとも
   一方の接合面を４００℃以下に加熱してブラッシングを
   行ってから両者を貼り合わせ、５０〜４００℃の温度で
   温間圧延接合を行い、次いで後熱処理を行ってから冷間
   圧延および仕上げ熱処理を行うことを特徴とするニッケ
   ル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法。
2. （２）Ｎｉシートとして予め９００℃以上に加熱して焼
   鈍したＮｉシートを使用する請求項１記載の方法。