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公開番号2025091317
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206522
出願日2023-12-06
発明の名称フェライト系ステンレス鋼及び鋼板
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250611BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】耐酸化性及び熱間加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼及びその鋼板を提供すること。
【解決手段】フェライト系ステンレス鋼は、0<C≦0.03mass%、Si≦0.05mass%、0.30≦Mn≦1.00mass%、P≦0.05mass%、S≦0.05mass%、Cu≦0.10mass%、Ni≦0.20mass%、20.0≦Cr≦25.0mass%、Co≦0.10mass%、Al≦0.10mass%、0.01≦Ti≦0.30mass%、0<N≦0.03mass%、及び、0.05≦La≦0.30mass%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、0.05≦V≦2.00mass%、0.05≦Nb≦2.00mass%、0.05≦Ta≦0.30mass%、及び、0.0010≦B≦0.0100mass%からなる群から選ばれる少なくとも1つをさらに含む。鋼板はフェライト系ステンレス鋼からなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
０＜Ｃ≦０．０３ｍａｓｓ％、
Ｓｉ≦０．０５ｍａｓｓ％、
０．３０≦Ｍｎ≦１．００ｍａｓｓ％、
Ｐ≦０．０５ｍａｓｓ％、
Ｓ≦０．０５ｍａｓｓ％、
Ｃｕ≦０．１０ｍａｓｓ％、
Ｎｉ≦０．２０ｍａｓｓ％、
２０．０≦Ｃｒ≦２５．０ｍａｓｓ％、
Ｃｏ≦０．１０ｍａｓｓ％、
Ａｌ≦０．１０ｍａｓｓ％、
０．０１≦Ｔｉ≦０．３０ｍａｓｓ％、
０＜Ｎ≦０．０３ｍａｓｓ％、及び、
０．０５≦Ｌａ≦０．３０ｍａｓｓ％
を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
０．０５≦Ｖ≦２．００ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｎｂ≦２．００ｍａｓｓ％、
０．０５≦Ｔａ≦０．３０ｍａｓｓ％、及び、
０．００１０≦Ｂ≦０．０１００ｍａｓｓ％
からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素をさらに含む
フェライト系ステンレス鋼。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼からなる鋼板。
【請求項３】
厚さが３．５ｍｍ以下である請求項２の鋼板。
【請求項４】
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用セパレータ、又は、固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）用セパレータに用いられる請求項２に記載の鋼板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼及び鋼板に関し、さらに詳しくは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用セパレータ又は固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）用セパレータとして好適なフェライト系ステンレス鋼及びこれを用いた鋼板に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼は、常温でフェライト組織を有するステンレス鋼である。フェライト系ステンレス鋼は、耐熱性、耐酸化性及び冷間加工性に優れ、熱膨張係数が他の材料に比べて小さいという特徴がある。そのため、フェライト系ステンレス鋼は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用セパレータ又は固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）用セパレータへの使用が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定量のＣｒ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｎ、及び、Ｂを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
同文献には、
（Ａ）良好な耐酸化性を得るためにはＡｌ量を１．００ｍａｓｓ％以上にする必要があるが、Ａｌ量が３．００ｍａｓｓ％を超えると鋼の靱性が低下する点、
（Ｂ）改質環境下での耐酸化性を向上させるためにはＳｉ量を０．５０ｍａｓｓ％以上にする必要がある点、及び、
（Ｃ）このようなフェライト系ステンレス鋼は、高い耐酸化性と高い高温強度を有しているために、ＳＯＦＣ用の高温部材として好適である点
が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及び、Ｎを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板が開示されている。
同文献には、
（Ａ）所定量のＣｒ及びＴｉを含むステンレス鋼板を陽極酸化処理すると、鋼板表面にＣｒ及びＴｉを含有する微細析出物を析出させることができ、鋼板の接触抵抗を低減することができる点、及び、
（Ｂ）ＲＥＭは脱酸に有効な元素であるが、ＲＥＭ量が０．１００ｍａｓｓ％を超えると、熱間加工性が低下する点、
が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、所定量のＣｒ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、及び、Ｎを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
同文献には、
（Ａ）Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼冷延焼鈍板において、集合組織を最適化すると、クリープ特性が向上する点、及び、
（Ｂ）Ａｌ量が０．５％未満になると、Ａｌ系酸化物被膜が形成されにくくなるために、Ｃｒ蒸発の抑制効果が得られない点
が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、及び、Ａｌを含み、さらにＹ、ＲＥＭ及びＺｒの一種又は二種以上を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼が開示されている。
同文献には、
（Ａ）Ｓｉはセパレータの耐酸化性を向上させる作用があり、Ｓｉ量の好ましい下限は０．０５ｍａｓｓ％である点、及び、
（Ｂ）セパレータの耐酸化性を向上させるためには、Ｃｕ量を０．３ｍａｓｓ％以上添加する必要がある点、及び、
（Ｃ）Ｙ、ＲＥＭ、又は、Ｚｒを少量添加すると、耐酸化性及び酸化皮膜の電気伝導度を大幅に改善することができる点
が記載されている。
【０００７】
ＳＯＦＣは、電解質の両面にアノード（燃料極）及びカソード（空気極）が接合された単セルと、単セルの両側に配置されたセパレータとを備えている。ＳＯＥＣは、ＳＯＦＣと構造は同じであるが、ＳＯＦＣとは逆の反応を生じさせるものである。また、ＳＯＦＣやＳＯＥＣの作動温度は、数百℃に達する。そのため、セパレータには、耐酸化性、電子伝導性、低熱膨張係数などの特性が求められる。また、セパレータを低コスト化するためには、セパレータ用材料には易加工性も求められる。
【０００８】
この点に関し、特許文献１、３に記載のフェライト系ステンレス鋼は、Ａｌ量が過剰であるために、熱膨張係数が大きい。また、高温酸化雰囲気下で使用すると、表面にＡｌ系酸化物が形成され、電子伝導性が低下しやすい。
また、特許文献４に記載のセパレータ用鋼は、Ｓｉ量が過剰であるために、セパレータの最表層における緻密なＭｎ系酸化物（耐Ｃｒ揮発性を有する酸化物）の形成を妨げるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２、４には、ＲＥＭ（いわゆる「ミッシュメタル」）の添加が耐酸化性の向上に有効である点が記載されているが、ＲＥＭに含まれるＣｅはステンレス鋼の熱間加工性を低下させる作用が大きい。また、ステンレス鋼中に過剰のＮが含まれていると、ＲＥＭがＮと結合して析出物を形成し、ＲＥＭ添加による効果（例えば、耐酸化性の向上）が失われる場合がある。
さらに、特許文献４では、Ｃ量の上限が０．２ｍａｓｓ％となっているが、添加量の制限が甘く、鋭敏化の可能性が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０２０－０６６７９２号公報
国際公開第２０１７／２１２９０５号
特開２０１８－０８０３７１号公報
特開２００５－３２０６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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