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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-01
(45)【発行日】2024-10-09
(54)【発明の名称】フェライト系ステンレス鋼材
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20241002BHJP
C22C 38/50 20060101ALI20241002BHJP
C22C 38/54 20060101ALI20241002BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20241002BHJP
C21D 1/76 20060101ALN20241002BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/50
C22C38/54
C21D9/46 R
C21D1/76 F
C21D1/76 G
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020218545
(22)【出願日】2020-12-28
(65)【公開番号】P2022103732
(43)【公開日】2022-07-08
【審査請求日】2023-08-31
(73)【特許権者】
【識別番号】503378420
【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100182925
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 明弘
(72)【発明者】
【氏名】田井 善一
(72)【発明者】
【氏名】若村 麻衣
【審査官】小川 進
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－１３３５８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１５８８０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１９５０５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－ ３８／６０
Ｃ２１Ｄ ９／４６
Ｃ２１Ｄ １／７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０４～１．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．５００％以下、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下かつＮｂ及びＴｉの合計含有量が６（Ｃ＋Ｎ）以上（Ｃ及びＮは、Ｃ及びＮの含有量をそれぞれ表す）であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼を素地として、前記素地の表面には、明度指数Ｌ＊≦４５．０、クロマネチックス指数－５．０≦ａ＊≦５．０、－５．０≦ｂ＊≦５．０、光沢度ＧＳ（６０°）≦４０．０を満たす黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部と、前記酸化皮膜が形成されていない素地露出部とを有するとともに、前記酸化皮膜部と前記素地露出部とにより模様が形成されており、
前記酸化皮膜部と前記素地露出部とにおいて明度指数の差ΔＬ＊≧３０．０及び光沢度の差ΔＧＳ（６０°）≧１３０．０を満たし、かつ
前記素地露出部表面に形成された不働態皮膜が、Ｃｒ分率≧３０％を満たす、
ここで、Ｃｒ分率（％）は、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry)により測定して得られた表面プロファイルにおいてＯ（酸素)が最大値の４分の３となる点におけるＣｒ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）×１００で表される、フェライト系ステンレス鋼材。
【請求項2】
前記フェライト系ステンレス鋼は、質量％で、さらに、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、及びＷ：１．００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含む、請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼材。
【請求項3】
前記フェライト系ステンレス鋼は、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．１００％以下及びＣａ：０．１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含む、請求項１又は２に記載のフェライト系ステンレス鋼材。
【請求項4】
前記フェライト系ステンレス鋼は、さらに、質量％で、Ｓｎ：０．１００％以下及びＢ：０．０１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面に黒色の酸化皮膜を有し、その一部を除去してステンレス鋼の素地を露出させることで模様を形成した意匠性及び耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼材に関する。
【背景技術】
【0002】
ステンレス鋼は耐食性に優れた素材であるだけでなく、光沢のある銀白色の地肌を活かして内装及び外装建材等に使用されている。近年は、ステンレス鋼の意匠性を高める目的で化学発色法、塗装法、酸化処理法などの方法を用いて、黒色を代表とする色調が付与されることも多くなっている。さらに、着色されたステンレス鋼に研磨あるいはエッチングを施すことで部分的にステンレス鋼素地を露出させて模様を付与する場合がある。
【0003】
特許文献１には化学発色法を用いて表面に色調を付与されたステンレス鋼表面に機械研磨を施して所定の模様に粗面化する模様形成方法が記載されている。また、特許文献２には酸化処理法によって黒色酸化皮膜を形成したＺｎめっき鋼板表面を機械研磨することで模様を付与するめっき鋼板の製造方法が記載されている。
【0004】
また、特許文献３、特許文献４には、酸化処理法によってステンレス鋼表面に黒色酸化皮膜が形成された黒色ステンレス鋼板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開昭６１－２１３３８０号公報
【文献】特開２０１７－２１８６４７号公報
【文献】特開２０１９－１７８３９２号公報
【文献】特開２０１８－１３５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、ステンレス鋼を素地として表面に黒色酸化皮膜を形成した後に、その一部を研磨し素地を露出させることで模様を形成した場合、意匠性を有するものの、研磨によって露出したステンレス鋼素地は周りの黒色酸化皮膜に覆われた部分に比べて耐食性が低く早期の発銹を生じることが多いという問題がある。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、表面に黒色酸化皮膜を有し、さらにその黒色酸化皮膜の一部を除去してステンレス鋼材の素地を露出させて模様を形成した、意匠性及び耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、表面に黒色の酸化皮膜を有するステンレス鋼材を研磨して模様を形成した際に生じる耐食性低下の要因は、研磨により酸化皮膜の一部が除去されて、酸化皮膜直下のＴｉ酸化物（ＴｉＯ２）やＡｌ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）などの内部酸化物が多数存在する層（内部酸化物層）が露出することと、研磨時に高温に曝されることで、露出された素地表面に形成される不動態皮膜の組成が、Ｃｒ濃度が低くＦｅ濃度が高いものであることを明らかにした。
【0009】
すなわち、フェライト系ステンレス鋼の組成を制御すること、研磨により素地を露出する際に酸化皮膜及び内部酸化物層を除去すること、及び素地露出部に形成された不働態皮膜中のＣｒ分率を高めることで、素地露出部の耐食性低下を抑制できることを見出した。さらに、酸化皮膜部と素地露出部の明度差及び光沢度差が特定の範囲であることで酸化皮膜及び内部酸化物層の除去状態を確認できることを見出し、本発明に至った。上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
【0010】
（１）本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼材は、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０４～１．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．５００％以下、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下かつＮｂ及びＴｉの合計含有量が６（Ｃ＋Ｎ）以上（Ｃ及びＮは、Ｃ及びＮの含有量をそれぞれ表す）であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼を素地として、前記素地の表面には、明度指数Ｌ＊≦４５．０、クロマネチックス指数－５．０≦ａ＊≦５．０、－５．０≦ｂ＊≦５．０、光沢度ＧＳ（６０°）≦４０．０を満たす黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部と、前記酸化皮膜が形成されていない素地露出部とを有するとともに、前記酸化皮膜部と前記素地露出部とにより模様が形成されており、前記酸化皮膜部と前記素地露出部とにおいて明度指数の差ΔＬ＊≧３０．０及び光沢度の差ΔＧＳ（６０°）≧１３０．０を満たし、かつ前記素地露出部表面に形成された不働態皮膜がＣｒ分率≧３０％を満たす。
【0011】
（２）上記（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼材は、前記フェライト系ステンレス鋼の組成において、さらに、質量％で、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下及びＷ：１．００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。
【0012】
（３）上記（１）又は（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼材は、前記フェライト系ステンレス鋼の組成において、さらに、質量％で、ＲＥＭ：０．１００％以下及びＣａ：０．１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。
【0013】
（４）上記（１）～（３）のいずれか一に記載のフェライト系フェライト系ステンレス鋼材は、前記ステンレス鋼の組成において、さらに、質量％で、Ｓｎ：０．１００％以下及びＢ：０．０１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の上記態様によれば、表面に黒色の酸化皮膜を有し、その黒色の酸化皮膜の一部を除去して素地を露出させて模様を形成した、意匠性及び耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0017】
＜１．本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材＞
（１．１ 化学組成）
本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材（以下、単に「ステンレス鋼材」と記載することがある。）の素地は、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０４～１．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．５００％以下、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下かつＮｂ及びＴｉの合計含有量が６（Ｃ＋Ｎ）以上（Ｃ及びＮは、Ｃ及びＮの含有量をそれぞれ表す）であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。すなわち、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、常温での金属組織が主としてフェライト相となる化学組成を有している。
（１．１ 化学組成）
本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材（以下、単に「ステンレス鋼材」と記載することがある。）の素地は、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０４～１．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．５００％以下、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下かつＮｂ及びＴｉの合計含有量が６（Ｃ＋Ｎ）以上（Ｃ及びＮは、Ｃ及びＮの含有量をそれぞれ表す）であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。すなわち、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、常温での金属組織が主としてフェライト相となる化学組成を有している。
【0018】
ここで、本明細書において「不純物」とは、素地のフェライト系ステンレス鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、不純物には、不可避的不純物も含まれる。
【0019】
また、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、質量％で、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下及びＷ：１．００％以下からなる群から選択される１種以上の元素をさらに含んでもよい。また、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、質量％で、ＲＥＭ：０．１００％以下及びＣａ：０．１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素をさらに含んでもよい。さらに、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、質量％で、Ｓｎ：０．１００％以下及びＢ：０．０１００％以下からなる群から選択される１種以上の元素をさらに含んでもよい。
以下、各元素の含有量の限定理由について説明する。
以下、各元素の含有量の限定理由について説明する。
【0020】
（Ｃ：０．０５０質量％以下）
Ｃは、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｃの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び耐粒界腐食性が低下してしまう。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．０５０質量％、好ましくは０．０４５質量％、より好ましくは０．０４０質量％である。一方、Ｃの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｃの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｃの含有量の下限値は、好ましくは０．０００５質量％、好ましくは０．００１質量％である。
Ｃは、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｃの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び耐粒界腐食性が低下してしまう。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．０５０質量％、好ましくは０．０４５質量％、より好ましくは０．０４０質量％である。一方、Ｃの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｃの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｃの含有量の下限値は、好ましくは０．０００５質量％、好ましくは０．００１質量％である。
【0021】
（Ｓｉ：１．００質量％以下）
Ｓｉは、ステンレス鋼材の耐酸化皮膜剥離性や耐高温酸化性を向上させる元素である。Ｓｉの含有量が多すぎると、加工性及び靭性が低下する。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９０質量％、より好ましくは０．８０質量％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、ステンレス鋼材製造時の酸化皮膜剥離による表面品質低下を抑制する観点から、好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、更に好ましくは０．１５質量％である。
Ｓｉは、ステンレス鋼材の耐酸化皮膜剥離性や耐高温酸化性を向上させる元素である。Ｓｉの含有量が多すぎると、加工性及び靭性が低下する。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９０質量％、より好ましくは０．８０質量％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、ステンレス鋼材製造時の酸化皮膜剥離による表面品質低下を抑制する観点から、好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、更に好ましくは０．１５質量％である。
【0022】
（Ｍｎ：０．０４～１．００質量％）
Ｍｎは、脱酸元素として有用な元素であるとともに耐酸化皮膜剥離性や耐高温酸化性の向上に有効な元素である。また、ＭｎはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調形成に有効である。Ｍｎの含有量が多すぎると、腐食起点となるＭｎＳを生成し易くなるとともに、フェライト相を不安定化させる。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９５質量％、より好ましくは０．９０質量％である。一方、Ｍｎの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Ｍｎの含有量の下限値は０．０４質量％、好ましくは０．０５質量％である。
Ｍｎは、脱酸元素として有用な元素であるとともに耐酸化皮膜剥離性や耐高温酸化性の向上に有効な元素である。また、ＭｎはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調形成に有効である。Ｍｎの含有量が多すぎると、腐食起点となるＭｎＳを生成し易くなるとともに、フェライト相を不安定化させる。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９５質量％、より好ましくは０．９０質量％である。一方、Ｍｎの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Ｍｎの含有量の下限値は０．０４質量％、好ましくは０．０５質量％である。
【0023】
（Ｐ：０．０５０質量％以下）
Ｐは、ステンレス鋼材の溶接性や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｐの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０５０質量％、好ましくは０．０４５質量％、より好ましくは０．０４０質量％である。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｐの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｐの含有量の下限値は、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．０１０質量％である。
Ｐは、ステンレス鋼材の溶接性や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｐの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０５０質量％、好ましくは０．０４５質量％、より好ましくは０．０４０質量％である。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｐの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｐの含有量の下限値は、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．０１０質量％である。
【0024】
（Ｓ：０．０３０質量％以下）
Ｓは、腐食起点となるＭｎＳを生成し、ステンレス鋼材の靭性などの特性に影響を与える元素である。Ｓの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３０質量％、好ましくは０．０２５質量％、より好ましくは０．０２０質量％である。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｓの含有量の下限値は、好ましくは０．０００１質量％以上、より好ましくは０．０００５質量％以上である。
Ｓは、腐食起点となるＭｎＳを生成し、ステンレス鋼材の靭性などの特性に影響を与える元素である。Ｓの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３０質量％、好ましくは０．０２５質量％、より好ましくは０．０２０質量％である。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｓの含有量の下限値は、好ましくは０．０００１質量％以上、より好ましくは０．０００５質量％以上である。
【0025】
（Ｃｒ：１６．００～２５．００質量％）
Ｃｒは、ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｃｒの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下するとともに、酸化皮膜の成長を阻害し、黒色の色調を有する酸化皮膜を形成できない。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２５．００質量％、好ましくは２４．５０質量％、より好ましくは２４．００質量％である。一方、Ｃｒの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１６．００質量％、好ましくは１６．５０質量％である。
Ｃｒは、ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｃｒの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下するとともに、酸化皮膜の成長を阻害し、黒色の色調を有する酸化皮膜を形成できない。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２５．００質量％、好ましくは２４．５０質量％、より好ましくは２４．００質量％である。一方、Ｃｒの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１６．００質量％、好ましくは１６．５０質量％である。
【0026】
（Ｎｉ：１．００質量％以下）
Ｎｉは、ステンレス鋼材の耐食性及び靭性を向上させるのに有効な元素である。Ｎｉの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ｎｉの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９０質量％、より好ましくは０．８０質量％である。一方、Ｎｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、上記の効果を得る観点から、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０５質量％である。
Ｎｉは、ステンレス鋼材の耐食性及び靭性を向上させるのに有効な元素である。Ｎｉの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ｎｉの含有量の上限値は、１．００質量％、好ましくは０．９０質量％、より好ましくは０．８０質量％である。一方、Ｎｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、上記の効果を得る観点から、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０５質量％である。
【0027】
（Ｃｕ：０．６０質量％以下）
Ｃｕは、ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Ｃｕの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、０．６０質量％、好ましくは０．５５質量％、より好ましくは０．５０質量％である。一方、Ｃｕの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１質量％である。
Ｃｕは、ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Ｃｕの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、０．６０質量％、好ましくは０．５５質量％、より好ましくは０．５０質量％である。一方、Ｃｕの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１質量％である。
【0028】
（Ｍｏ：２．００質量％以下）
Ｍｏは、ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｍｏの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性の低下、製造コストの上昇を招くとともに、耐酸化性向上が向上し黒色の酸化皮膜の形成が困難になる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、２．００質量％、好ましくは１．９０質量％である。一方、Ｍｏの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１質量％である。
Ｍｏは、ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｍｏの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性の低下、製造コストの上昇を招くとともに、耐酸化性向上が向上し黒色の酸化皮膜の形成が困難になる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、２．００質量％、好ましくは１．９０質量％である。一方、Ｍｏの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１質量％である。
【0029】
（Ｎ：０．０３０質量％以下）
Ｎは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｎの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性や加工性が低下する。また、後記するように、黒色の酸化皮膜の形成には、Ｔｉを必要とするが、Ｎの含有量が多くなると、ＴｉＮが析出するため鋼中の固溶Ｔｉ量が減少し、黒色の酸化皮膜の形成が阻害される。また、形成された窒化物は、腐食の起点になりやすく、耐食性、特に耐孔食性を低下させる。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．０３０質量％、好ましくは０．０２８質量％、より好ましくは０．０２５質量％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｎの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｎの含有量の下限値は、好ましくは０．０００５質量％、好ましくは０．００１質量％である。
Ｎは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）や加工性などの特性に影響を与える元素である。Ｎの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性や加工性が低下する。また、後記するように、黒色の酸化皮膜の形成には、Ｔｉを必要とするが、Ｎの含有量が多くなると、ＴｉＮが析出するため鋼中の固溶Ｔｉ量が減少し、黒色の酸化皮膜の形成が阻害される。また、形成された窒化物は、腐食の起点になりやすく、耐食性、特に耐孔食性を低下させる。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．０３０質量％、好ましくは０．０２８質量％、より好ましくは０．０２５質量％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｎの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Ｎの含有量の下限値は、好ましくは０．０００５質量％、好ましくは０．００１質量％である。
【0030】
（Ａｌ：０．５００質量％以下）
Ａｌは、黒色の酸化皮膜を形成した際にステンレス鋼材の素材表面にＡｌ酸化物を形成することで酸化皮膜の剥離抑制に有効に働く元素である。他方、Ａｌの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．５００質量％、好ましくは０．４５０質量％、より好ましくは０．４００質量％である。一方、Ａｌの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１０質量％である。
Ａｌは、黒色の酸化皮膜を形成した際にステンレス鋼材の素材表面にＡｌ酸化物を形成することで酸化皮膜の剥離抑制に有効に働く元素である。他方、Ａｌの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．５００質量％、好ましくは０．４５０質量％、より好ましくは０．４００質量％である。一方、Ａｌの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、好ましくは０．０１０質量％である。
【0031】
（Ｎｂ：０．５００質量％以下、Ｔｉ：０．０８０～０．５００質量％、Ｎｂ及びＴｉの合計含有量：６（Ｃ＋Ｎ）以上）
Ｎｂ及びＴｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）などの特性に影響を与える元素である。さらにＴｉはＣｒとの複合酸化物を形成することで、酸化皮膜に黒色の外観を付与する。
Ｎｂ及びＴｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）などの特性に影響を与える元素である。さらにＴｉはＣｒとの複合酸化物を形成することで、酸化皮膜に黒色の外観を付与する。
【0032】
Ｎｂの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下する。そのため、Ｎｂの含有量の上限値は、０．５００質量％、好ましくは０．４８０質量％、より好ましくは０．４５０質量％である。また、Ｔｉの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び表面品質が低下する。そのため、Ｔｉの含有量の上限値は、０．５００質量％、好ましくは０．４８０質量％、より好ましくは０．４５０質量％である。
【0033】
一方、Ｎｂ及びＴｉの含有量の下限値は、耐粒界腐食性を低下させるＣ及びＮの含有量との関係から制御される。具体的には、Ｎｂ及びＴｉの合計含有量の下限値は、６（Ｃ＋Ｎ）、好ましくは７（Ｃ＋Ｎ）、より好ましくは８（Ｃ＋Ｎ）である。ここで、Ｃ及びＮは、Ｃ及びＮの含有量をそれぞれ表す。また、Ｔｉの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Ｔｉの含有量の下限値は、０．０８０質量％、好ましくは０．０９0質量％以上、より好ましくは０．１００質量％である。
【0034】
（Ｚｒ：１．００質量％以下、Ｃｏ：１．００質量％以下、Ｖ：１．００質量％以下、Ｗ：１．００質量％以下）
Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の上限値はいずれも、１．０質量％、好ましくは０．８質量％、更に好ましくは０．５質量％である。一方、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．０１質量％である。
Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の上限値はいずれも、１．０質量％、好ましくは０．８質量％、更に好ましくは０．５質量％である。一方、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．０１質量％である。
【0035】
（ＲＥＭ：０．１００質量％以下、Ｃａ：０．１００質量％以下）
ＲＥＭ及びＣａは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。ＲＥＭ及びＣａの含有量が多すぎると、ステンレス鋼の製造コストの上昇につながる。そのため、ＲＥＭ及びＣａの含有量の上限値はいずれも、０．１００質量％、好ましくは０．０８０質量％、更に好ましくは０．０５質量％である。一方、ＲＥＭ及びＣａの下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．０００１質量％、より好ましくは０．００３質量％である。なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、希土類金属を意味する。具体的には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等が挙げられ、これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。含有される希土類元素が２種類以上である場合、上記ＲＥＭ含有量は、これら希土類元素の総含有量を意味する。添加の方法としては、例えば、希土類元素の混合物であるミッシュメタル（ＭＭ）を用いて、ＲＥＭ含有量が上記の範囲となるように含有させてもよい。
ＲＥＭ及びＣａは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。ＲＥＭ及びＣａの含有量が多すぎると、ステンレス鋼の製造コストの上昇につながる。そのため、ＲＥＭ及びＣａの含有量の上限値はいずれも、０．１００質量％、好ましくは０．０８０質量％、更に好ましくは０．０５質量％である。一方、ＲＥＭ及びＣａの下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．０００１質量％、より好ましくは０．００３質量％である。なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、希土類金属を意味する。具体的には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等が挙げられ、これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。含有される希土類元素が２種類以上である場合、上記ＲＥＭ含有量は、これら希土類元素の総含有量を意味する。添加の方法としては、例えば、希土類元素の混合物であるミッシュメタル（ＭＭ）を用いて、ＲＥＭ含有量が上記の範囲となるように含有させてもよい。
【0036】
（Ｓｎ：０．１００質量％以下）
Ｓｎは、ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Ｓｎの含有量が多すぎると、Ｓｎが偏析し、製造性が低下する。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．１００質量％、好ましくは０．０８０質量％、より好ましくは０．０５０質量％である。一方、Ｓｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．００５質量％である。
Ｓｎは、ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Ｓｎの含有量が多すぎると、Ｓｎが偏析し、製造性が低下する。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．１００質量％、好ましくは０．０８０質量％、より好ましくは０．０５０質量％である。一方、Ｓｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１質量％、より好ましくは０．００５質量％である。
【0037】
（Ｂ：０．０１００質量％以下）
Ｂは、ステンレス鋼材の二次加工性を向上させるのに有効な元素である。Ｂの含有量が多すぎると、ステンレス鋼の疲労強度が低下する。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．０１００質量％、好ましくは０．００８０質量％、より好ましくは０．００５０質量％である。一方、Ｂの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０００１質量％、より好ましくは０．０００５質量％である。
Ｂは、ステンレス鋼材の二次加工性を向上させるのに有効な元素である。Ｂの含有量が多すぎると、ステンレス鋼の疲労強度が低下する。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．０１００質量％、好ましくは０．００８０質量％、より好ましくは０．００５０質量％である。一方、Ｂの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０００１質量％、より好ましくは０．０００５質量％である。
【0038】
（１．２ ステンレス鋼材の構成）
図１（ｃ）は、後述するように、本実施形態に係るステンレス鋼材の表層近傍を模式的に示す板厚方向の断面図である。図１（ｃ）を参照して、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、表面に黒色の色調を有する酸化皮膜４を有し、この黒色の酸化皮膜４を研磨により部分的に除去することで、装飾その他の目的で意図的に形成した模様からなる意匠を有する。本実施形態に係るステンレス鋼材は、フェライト系ステンレス鋼素地３（以下、単に「素地」と記す。）と、素地３の表面に形成された黒色の色調を有する酸化皮膜４とを有する。また、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４の一部及びその直下の内部酸化物層５が除去されて部分的に素地が露出した素地露出部７を有する。素地露出部７には不働態皮膜８が形成されている。本実施形態に係るステンレス鋼材１の表面には、黒色の酸化皮膜４が形成された酸化皮膜部４１と、黒色の酸化皮膜４が除去されて銀白色の素地３が露出した素地露出部７とにより模様が形成される。模様は、例えば、素地露出部７の幅が０．５～２０ｍｍのストライプ（縞模様）や波模様、同程度の幅のチェック柄（格子模様）、あるいは素地露出部の直径が０．５～２０ｍｍの水玉模様、及びこれらの組み合わせなどである。
図１（ｃ）は、後述するように、本実施形態に係るステンレス鋼材の表層近傍を模式的に示す板厚方向の断面図である。図１（ｃ）を参照して、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、表面に黒色の色調を有する酸化皮膜４を有し、この黒色の酸化皮膜４を研磨により部分的に除去することで、装飾その他の目的で意図的に形成した模様からなる意匠を有する。本実施形態に係るステンレス鋼材は、フェライト系ステンレス鋼素地３（以下、単に「素地」と記す。）と、素地３の表面に形成された黒色の色調を有する酸化皮膜４とを有する。また、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４の一部及びその直下の内部酸化物層５が除去されて部分的に素地が露出した素地露出部７を有する。素地露出部７には不働態皮膜８が形成されている。本実施形態に係るステンレス鋼材１の表面には、黒色の酸化皮膜４が形成された酸化皮膜部４１と、黒色の酸化皮膜４が除去されて銀白色の素地３が露出した素地露出部７とにより模様が形成される。模様は、例えば、素地露出部７の幅が０．５～２０ｍｍのストライプ（縞模様）や波模様、同程度の幅のチェック柄（格子模様）、あるいは素地露出部の直径が０．５～２０ｍｍの水玉模様、及びこれらの組み合わせなどである。
【0039】
（酸化皮膜の色調）
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４が形成されている表面（素地露出部以外の表面）の色調に関して、明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊が特定の範囲にある。これらの数値は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２：２００９に準拠する色調測定を任意の５点で行い、平均した数値を、ＪＩＳ Ｚ ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）である明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊で示した値である。本実施形態に係るステンレス鋼材の酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）は、その表面が、Ｌ＊≦４５．０、－５．０≦ａ＊≦５．０、－５．０≦ｂ＊≦５．０の範囲を有している。
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４が形成されている表面（素地露出部以外の表面）の色調に関して、明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊が特定の範囲にある。これらの数値は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２：２００９に準拠する色調測定を任意の５点で行い、平均した数値を、ＪＩＳ Ｚ ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）である明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊で示した値である。本実施形態に係るステンレス鋼材の酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）は、その表面が、Ｌ＊≦４５．０、－５．０≦ａ＊≦５．０、－５．０≦ｂ＊≦５．０の範囲を有している。
【0040】
（酸化皮膜の光沢度）
また、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４が形成されている表面（素地露出部以外の表面）の光沢度ＧＳ（６０°）が特定の範囲にある。この数値は、ＪＩＳ Ｚ８７４１：１９９７に準拠する光沢度測定を任意の５点で行い、平均した数値である。なお、光沢度ＧＳ（６０°）は、入射角度（６０°）で光を入射させて測定したことを示している。本実施形態に係るステンレス鋼材の酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）は、その表面がＧＳ（６０°）≦４０．０の範囲を有している。これにより、過度の反射光の発生を抑えた黒色とすることができる。
また、本実施形態に係るステンレス鋼材１は、黒色の酸化皮膜４が形成されている表面（素地露出部以外の表面）の光沢度ＧＳ（６０°）が特定の範囲にある。この数値は、ＪＩＳ Ｚ８７４１：１９９７に準拠する光沢度測定を任意の５点で行い、平均した数値である。なお、光沢度ＧＳ（６０°）は、入射角度（６０°）で光を入射させて測定したことを示している。本実施形態に係るステンレス鋼材の酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）は、その表面がＧＳ（６０°）≦４０．０の範囲を有している。これにより、過度の反射光の発生を抑えた黒色とすることができる。
【0041】
（明度差及び光沢度差）
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、素地露出部７において酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去されるように研磨されている。これにより、酸化皮膜部４１と素地露出部７の明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が特定の範囲となる。素地露出部７の明度及び光沢度の測定方法は上記酸化皮膜の色調及び光沢度の測定方法と同様である。
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、素地露出部７において酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去されるように研磨されている。これにより、酸化皮膜部４１と素地露出部７の明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が特定の範囲となる。素地露出部７の明度及び光沢度の測定方法は上記酸化皮膜の色調及び光沢度の測定方法と同様である。
【0042】
明度指数の差（以下、単に「明度差」と記載することがある。）ΔＬ＊は、酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）の明度指数Ｌ＊１と、素地露出部７の明度指数Ｌ＊２との差であり、本実施形態において通常Ｌ＊２はＬ＊１より大きな数値であるため、ΔＬ＊＝Ｌ＊２－Ｌ＊１≧３０．０を満たす。また好ましくはΔＬ＊≧３２．０であり、より好ましくはΔＬ＊≧３５．０である。色調差ΔＧＳ（６０°）は、酸化皮膜４（酸化皮膜部４１）の光沢度ＧＳ（６０°）１と、素地露出部７の光沢度ＧＳ（６０°）２との差であり、本実施形態において通常ＧＳ（６０°）２はＧＳ（６０°）１より大きな数値になるためΔＧＳ（６０°）＝ＧＳ（６０°）２－ＧＳ（６０°）１≧１３０．０を満たす。また好ましくはΔＧＳ（６０°）≧１３５．０、さらに好ましくはΔＧＳ（６０°）≧１４０．０を満たす。換言すれば、明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が上述した範囲であれば、素地露出部７において酸化皮膜お４よび内部酸化物層５が十分に除去されていることになる。明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が、上述した好ましい範囲、より好ましい範囲であるほど、内部酸化物層５がより確実に除去されていることになる。
【0043】
（素地露出部の不働態皮膜組成）
本実施形態に係るステンレス鋼材１の素地露出部７表面には、後述の研磨工程において酸化皮膜４及びその直下の内部酸化物層５が除去された後、自然酸化により不働態皮膜８が形成される。そのため、酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去されて、酸化皮膜４が形成されていない箇所は、素地３の表面が露出しているわけではなく、素地３の表面に形成された不働態皮膜８が露出していることになる。しかしながら、不働態皮膜８は厚さが数ｎｍ程度と極めて薄いものであり、上方から表面を見た場合、素地３の銀白色がほぼそのまま見えるため、本明細書においては、研磨により酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去され、不働態皮膜８が形成された箇所を素地露出部７と呼ぶこととする。
本実施形態に係るステンレス鋼材１の素地露出部７表面には、後述の研磨工程において酸化皮膜４及びその直下の内部酸化物層５が除去された後、自然酸化により不働態皮膜８が形成される。そのため、酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去されて、酸化皮膜４が形成されていない箇所は、素地３の表面が露出しているわけではなく、素地３の表面に形成された不働態皮膜８が露出していることになる。しかしながら、不働態皮膜８は厚さが数ｎｍ程度と極めて薄いものであり、上方から表面を見た場合、素地３の銀白色がほぼそのまま見えるため、本明細書においては、研磨により酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去され、不働態皮膜８が形成された箇所を素地露出部７と呼ぶこととする。
【0044】
この素地露出部７の表面に形成された不働態皮膜８はＣｒ分率３０％以上を満たしている。酸化皮膜４及び内部酸化物層５を研磨により除去する際に、ステンレス鋼材表面の温度（素地表面の温度）が４００℃を超えないように研磨することで、素地露出部７表面の不働態皮膜８組成をＣｒ分率３０％以上とすることができる。素地露出部７表面の不働態皮膜８の組成はグロー放電発光分光法（ＧＤＳ）により分析でき、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry)により測定する。この際、分析範囲が素地露出部７のみに含まれるように分析範囲を限定する。得られた表面プロファイルにおいてＯ（酸素)が最大値の４分の３となる点におけるＣｒ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）×１００を素地露出部７表面における不働態皮膜８のＣｒ分率（％）とする。本実施形態に係るステンレス鋼材１は、素地露出部７表面における不働態皮膜８のＣｒ分率が３０％以上であるため十分な保護性（耐食性）を有する。そのため、腐食や酸化等により意匠性を損なうことを防止することができる。素地露出部７表面における不働態皮膜８のＣｒ分率は、好ましくは３５％以上、より好ましくは４０％以上である。これによって、意匠性及び耐食性により優れたステンレス鋼材１を提供することができる。
【0045】
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、素地の化学組成、酸化皮膜の色調、酸化皮膜部と素地露出部の明度差及び光沢度差、及び素地露出部の不働態皮膜組成が所定の範囲であるため、耐食性の低下を抑制しつつ高い意匠性を有する。そのため、このステンレス鋼材１は、意匠部材に用いるのに適している。意匠部材としては、特に限定されないが、建材（特に、化粧板などの内装部材）、配管など意匠性が要求される各種部材がある。
【0046】
＜２．フェライト系ステンレス鋼材の製造方法＞
以上説明した本実施形態に係るステンレス鋼材１は、例えば以下に説明する方法により製造することができる。
本実施形態に係る黒色の酸化皮膜４を有するステンレス鋼材１の好ましい製造方法は、
（１）上述した化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼素材（素地３）を、酸化性雰囲気において１０００℃以上１１００℃以下（例えば１０５０～１０８０℃）の温度で１分以上５分以下（例えば、２～３分）加熱することにより、酸化皮膜４を形成する酸化処理工程と、
（２）酸化皮膜４が形成されたステンレス鋼材表面を、表面温度が４００℃以下を保つように研磨することにより、酸化皮膜４及び酸化皮膜４直下（酸化皮膜４との界面近傍の素地３側）に形成された内部酸化物層５を除去する研磨工程と、を有する。
図１は、模様が形成されるまでの流れを説明するための模式図である。以下、図１を参照して、各工程について説明する。
以上説明した本実施形態に係るステンレス鋼材１は、例えば以下に説明する方法により製造することができる。
本実施形態に係る黒色の酸化皮膜４を有するステンレス鋼材１の好ましい製造方法は、
（１）上述した化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼素材（素地３）を、酸化性雰囲気において１０００℃以上１１００℃以下（例えば１０５０～１０８０℃）の温度で１分以上５分以下（例えば、２～３分）加熱することにより、酸化皮膜４を形成する酸化処理工程と、
（２）酸化皮膜４が形成されたステンレス鋼材表面を、表面温度が４００℃以下を保つように研磨することにより、酸化皮膜４及び酸化皮膜４直下（酸化皮膜４との界面近傍の素地３側）に形成された内部酸化物層５を除去する研磨工程と、を有する。
図１は、模様が形成されるまでの流れを説明するための模式図である。以下、図１を参照して、各工程について説明する。
【0047】
（ステンレス鋼素材の準備）
図１（ａ）は黒色の酸化皮膜が形成される前の素地表層近傍を示す断面図ある。
まず、上述した各工程に先立ち、フェライト系ステンレス鋼素材を準備する。素材としては、上述した元素を含む組成のものを用いることができ、公知の方法により製造されたものを用いることができる。
例えば、上述した化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延し、得られた熱延コイルを焼鈍、酸洗した後に、冷延率５０％以上で冷間圧延することにより冷延板を作成する。次に、得られた冷延板の表面を、＃１８０以上の研磨ベルトで仕上げ研磨を施すことにより、図１（ａ）に示す素地３を得ることができる。このように表面２を研磨した素地３を用いることにより、その後の工程で素地表面２形成される黒色の酸化皮膜４の外観ムラが抑制される。
図１（ａ）は黒色の酸化皮膜が形成される前の素地表層近傍を示す断面図ある。
まず、上述した各工程に先立ち、フェライト系ステンレス鋼素材を準備する。素材としては、上述した元素を含む組成のものを用いることができ、公知の方法により製造されたものを用いることができる。
例えば、上述した化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延し、得られた熱延コイルを焼鈍、酸洗した後に、冷延率５０％以上で冷間圧延することにより冷延板を作成する。次に、得られた冷延板の表面を、＃１８０以上の研磨ベルトで仕上げ研磨を施すことにより、図１（ａ）に示す素地３を得ることができる。このように表面２を研磨した素地３を用いることにより、その後の工程で素地表面２形成される黒色の酸化皮膜４の外観ムラが抑制される。
【0048】
（酸化処理工程）
図１（ｂ）は黒色の酸化皮膜が形成された後の素地表層近傍を示す断面図である。
図１（ｂ）を参照して、本工程は、熱処理により素地３の表面２に黒色の酸化皮膜４を形成する工程である。素地３に、酸化性雰囲気において１０５０～１０８０℃の温度で２～３分加熱する酸化処理（焼鈍）を施すことによって、素地表面２に黒色の酸化皮膜４が形成される。なお、この酸化皮膜４の厚さは、２００～１０００ｎｍであり、２５０～９００ｎｍであることが望ましい。酸化皮膜４の厚さは、焼鈍温度及び焼鈍時間により調整できる。
また、素地３の表層近傍の内面側には内部酸化物層５が形成される。内部酸化物層５は、ＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の内部酸化物６が多数存在する領域である。内部酸化物層５の厚さは、４００～１０００ｎｍ程度である。
図１（ｂ）は黒色の酸化皮膜が形成された後の素地表層近傍を示す断面図である。
図１（ｂ）を参照して、本工程は、熱処理により素地３の表面２に黒色の酸化皮膜４を形成する工程である。素地３に、酸化性雰囲気において１０５０～１０８０℃の温度で２～３分加熱する酸化処理（焼鈍）を施すことによって、素地表面２に黒色の酸化皮膜４が形成される。なお、この酸化皮膜４の厚さは、２００～１０００ｎｍであり、２５０～９００ｎｍであることが望ましい。酸化皮膜４の厚さは、焼鈍温度及び焼鈍時間により調整できる。
また、素地３の表層近傍の内面側には内部酸化物層５が形成される。内部酸化物層５は、ＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の内部酸化物６が多数存在する領域である。内部酸化物層５の厚さは、４００～１０００ｎｍ程度である。
【0049】
（研磨工程）
図１（ｃ）は研磨により模様が形成された後のステンレス鋼材の表層近傍を示す断面図である。換言すると、図１（ｃ）は本実施形態に係るステンレス鋼材を板厚方向に切断した断面における表層近傍を模式的に示す断面図である。
図１（ｃ）を参照して、本工程は、研磨により、黒色の酸化皮膜４の任意の箇所と、この酸化皮膜４直下（酸化皮膜４との界面近傍の素地３側）の内部酸化物層５と、を除去する工程である。素地表面２上の任意箇所における黒色の酸化皮膜４及びその直下の内部酸化物層５を除去して、銀白色の素地３を露出させることによって、ステンレス鋼材１の表面には、黒色の酸化皮膜部４１と銀白色の素地露出部７とが形成されることで模様が描かれ、意匠性が付与される。酸化皮膜４及び内部酸化物層５は研磨によって除去することができる。研磨により酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去された後の素地３の表面２は、研磨終了後に大気中に晒されることで、自然酸化により数ｎｍ程度の薄い不働態皮膜８が形成される。
図１（ｃ）は研磨により模様が形成された後のステンレス鋼材の表層近傍を示す断面図である。換言すると、図１（ｃ）は本実施形態に係るステンレス鋼材を板厚方向に切断した断面における表層近傍を模式的に示す断面図である。
図１（ｃ）を参照して、本工程は、研磨により、黒色の酸化皮膜４の任意の箇所と、この酸化皮膜４直下（酸化皮膜４との界面近傍の素地３側）の内部酸化物層５と、を除去する工程である。素地表面２上の任意箇所における黒色の酸化皮膜４及びその直下の内部酸化物層５を除去して、銀白色の素地３を露出させることによって、ステンレス鋼材１の表面には、黒色の酸化皮膜部４１と銀白色の素地露出部７とが形成されることで模様が描かれ、意匠性が付与される。酸化皮膜４及び内部酸化物層５は研磨によって除去することができる。研磨により酸化皮膜４及び内部酸化物層５が除去された後の素地３の表面２は、研磨終了後に大気中に晒されることで、自然酸化により数ｎｍ程度の薄い不働態皮膜８が形成される。
【0050】
本実施形態に係るステンレス鋼材１は、素地露出部７において所望の黒色色調を有する酸化皮膜４と内部酸化物層５が除去されているため、酸化皮膜部４１と素地露出部７との明度差及び光沢度差が所定の範囲であり、意匠性に優れる。さらに、素地露出部７表面に形成される不働態皮膜８のＣｒ分率が３０％以上であるため耐食性に優れる。不働態皮膜８の組成をＣｒ分率３０％以上とするには、研磨時の鋼板表面温度（素地表面２の温度）が４００℃以下を保つように研磨する必要がある。例えば、冷却（水冷、油冷、空冷等）しながら荷重をかけすぎないように研磨することで、研磨時の鋼板表面温度を４００℃以下に保つことができる。研磨時の鋼板表面温度が４００℃を超えると、Ｃｒ分率が低くＦｅ分率が高い不働態皮膜８が形成され、素地露出部７における耐食性が劣化するおそれがある。
【0051】
以上の工程により、本実施形態に係る表面に模様を有する、意匠性及び耐食性に優れたステンレス鋼材１を製造することができる。また、本実施形態に係るステンレス鋼材１は壁材などの化粧板に用いることができるだけでなく、曲げ加工、プレス成形及び溶接施工に適用できるため、鋼管や加工品などに広く適用可能である。
【実施例】
【0052】
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
【0053】
表１に示す化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延し、板厚３．０ｍｍの熱延板を作製した。この熱延板に１０５０℃で３分間焼鈍を施した後、ドライホーニングを用いて表面の酸化スケールを除去した。その後、板厚１．０ｍｍまで冷間圧延し、１０００℃で１分間の仕上焼鈍を施した後、１２０番、２４０番の乾式研磨紙を順次用いて手研磨を行い、鋼板表面の酸化スケールを除去した。表１の化学組成は、質量％で示されており、残部がＦｅ及び不純物である。なお、表中のＲＥＭは希土類元素を意味し、ここでは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄを含むミッシュメタル（ＭＭ）を用いた。
【0054】
【表1】
【0055】
その後、得られた上記のステンレス鋼板の表面を黒色化するため（ステンレス鋼板表面に黒色の酸化皮膜を形成するため）、大気雰囲気下で表２に示す温度・時間熱処理を施した。その後、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、中央の幅１０ｍｍに対して、冷却しながら機械研磨を施し、黒色の酸化皮膜を除去して素地露出部を形成し試験片とした。比較例３は、冷却せずに機械研磨を施した。比較例２は実施例１よりも研磨時間が短く、比較例１は、比較例２よりもさらに研磨時間が短かった。
【0056】
（色調及び光沢度）
試験片表面の黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ ８７２２：２００９に準拠した色調測定を行い、平均値をＪＩＳ Ｚ ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）である明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊で示した。同様に試験片表面の黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部のそれぞれ任意の５箇所について、光沢度計を用いてＪＩＳ Ｚ ８７４１に準拠した光沢度測定を行い、平均値をＧＳ（６０°）で示した。同様に素地露出部の任意の５か所について色調測定及び光沢度測定を行い、酸化皮膜（酸化皮膜部）との明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）を導出した。明度差ΔＬ＊が３０以上のときを合格（明度差に優れる）、３０以下のときを不合格（明度差が不十分である）と評価した。また、光沢度差ΔＧＳ（６０°）が１３０以上のとき合格を（光沢度差に優れる）、１３０以下のとき不合格を（光沢度差が不十分）と評価した。
試験片表面の黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ ８７２２：２００９に準拠した色調測定を行い、平均値をＪＩＳ Ｚ ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）である明度指数Ｌ＊、クロマネティクス指数ａ＊、ｂ＊で示した。同様に試験片表面の黒色の酸化皮膜が形成されている酸化皮膜部のそれぞれ任意の５箇所について、光沢度計を用いてＪＩＳ Ｚ ８７４１に準拠した光沢度測定を行い、平均値をＧＳ（６０°）で示した。同様に素地露出部の任意の５か所について色調測定及び光沢度測定を行い、酸化皮膜（酸化皮膜部）との明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）を導出した。明度差ΔＬ＊が３０以上のときを合格（明度差に優れる）、３０以下のときを不合格（明度差が不十分である）と評価した。また、光沢度差ΔＧＳ（６０°）が１３０以上のとき合格を（光沢度差に優れる）、１３０以下のとき不合格を（光沢度差が不十分）と評価した。
【0057】
色調の測定条件は、以下の通りである。
装置：コニカミノルタ 分光測色計 ＣＭ－７００ｄ
光源：パルスキセノンランプ
受光素子：デュアル３６素子シリコンフォトダイオードアレイ
ターゲットマスク：Φ３ｍｍ
測定：１０°視野
補助イルミナント：Ｄ６５ 昼光、色温度６５０４Ｋ
正反射処理モード：ＳＣＩ
装置：コニカミノルタ 分光測色計 ＣＭ－７００ｄ
光源：パルスキセノンランプ
受光素子：デュアル３６素子シリコンフォトダイオードアレイ
ターゲットマスク：Φ３ｍｍ
測定：１０°視野
補助イルミナント：Ｄ６５ 昼光、色温度６５０４Ｋ
正反射処理モード：ＳＣＩ
【0058】
光沢度の測定条件は以下の通りである。
装置：日本電色株式会社 ハンディ光沢計ＰＧ１Ｍ
光源：タングステンランプ
検出器：フォトダイオード
入射角：６０°
装置：日本電色株式会社 ハンディ光沢計ＰＧ１Ｍ
光源：タングステンランプ
検出器：フォトダイオード
入射角：６０°
【0059】
（不働態皮膜組成）
上記の試験片を用いて、素地露出部の不働態皮膜組成をＪＩＳ Ｋ ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）にてＧＤＳ分析を行い、素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率（％）を測定した。ＧＤＳ分析（ＧＤ－ＯＥＳ）では、Ｏピーク強度が最大値の３／４となったポイントにおけるＣｒ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）×１００を素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率（％）とした。
上記の試験片を用いて、素地露出部の不働態皮膜組成をＪＩＳ Ｋ ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）にてＧＤＳ分析を行い、素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率（％）を測定した。ＧＤＳ分析（ＧＤ－ＯＥＳ）では、Ｏピーク強度が最大値の３／４となったポイントにおけるＣｒ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）×１００を素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率（％）とした。
【0060】
ＧＤＳの測定条件は、以下のとおりである。
装置：株式会社リガク ＧＤＡ７５０
分析径(アノード径)：Φ４ｍｍ
電圧：６５０Ｖ
Ａｒ圧力：２．８ｈＰａ
装置：株式会社リガク ＧＤＡ７５０
分析径(アノード径)：Φ４ｍｍ
電圧：６５０Ｖ
Ａｒ圧力：２．８ｈＰａ
【0061】
（耐食性）
上記の試験片を用いて図２に示す接着体１１を次のようにして作製した。なお、図２（a）は接着体の上面図、図２（ｂ）は側面図である。まず、測定用試験片１２の４つの切断端面のうち短辺１箇所を除いた３辺の切断端面を、ゴム１３（信越シリコーン株式会社製の一液縮合型ＲＴＶゴムＫＥ４４）を用いて被覆した。次に、７０ｍｍ×１５０ｍｍのベークライト板１４の上に２０ｍｍφ×１０ｍｍのポリエチレン製チューブ１５を２個配置して接着し、その上にゴム１３で被覆した測定用試験片１２を接着した。このようにして得られた接着体１１を用いて、ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０１５に規定される塩水噴霧試験に準じて耐食性を評価した。具体的には、測定用試験片１２が水平面に対して７５度の角度となり且つ被覆されていない短辺が下側となるように接着体１１を複合サイクル試験機内に設置した後、５％塩水噴霧を４８時間行った。塩水噴霧試験後は、接着体１１の水洗、乾燥を行って接着体１１表面の発銹率をＪＩＳ Ｇ０５９５：２００４に準じて評価し、素地露出部のレイティングナンバ（ＲＮ）が８以上（発銹面積率≦０．０６２％）の場合を耐食性に優れる（○）と、レイティングナンバ（ＲＮ）が８未満（発銹面積率＞０．０６２％）の場合を耐食性が不十分（×）と評価した。
上記の試験片を用いて図２に示す接着体１１を次のようにして作製した。なお、図２（a）は接着体の上面図、図２（ｂ）は側面図である。まず、測定用試験片１２の４つの切断端面のうち短辺１箇所を除いた３辺の切断端面を、ゴム１３（信越シリコーン株式会社製の一液縮合型ＲＴＶゴムＫＥ４４）を用いて被覆した。次に、７０ｍｍ×１５０ｍｍのベークライト板１４の上に２０ｍｍφ×１０ｍｍのポリエチレン製チューブ１５を２個配置して接着し、その上にゴム１３で被覆した測定用試験片１２を接着した。このようにして得られた接着体１１を用いて、ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０１５に規定される塩水噴霧試験に準じて耐食性を評価した。具体的には、測定用試験片１２が水平面に対して７５度の角度となり且つ被覆されていない短辺が下側となるように接着体１１を複合サイクル試験機内に設置した後、５％塩水噴霧を４８時間行った。塩水噴霧試験後は、接着体１１の水洗、乾燥を行って接着体１１表面の発銹率をＪＩＳ Ｇ０５９５：２００４に準じて評価し、素地露出部のレイティングナンバ（ＲＮ）が８以上（発銹面積率≦０．０６２％）の場合を耐食性に優れる（○）と、レイティングナンバ（ＲＮ）が８未満（発銹面積率＞０．０６２％）の場合を耐食性が不十分（×）と評価した。
【0062】
上記の各評価結果を表２に示している。
【0063】
【表2】
【0064】
表２に示すように、本発明の範囲に含まれる実施例１～７のステンレス鋼板は素地の化学組成を満たし酸化皮膜部の色調基準を満たしていた。また、酸化皮膜部と素地露出部との明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が基準を満たしており（すなわち、酸化皮膜及び内部酸化物層が十分に除去されており）、さらに素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率が３０％以上であったことから、耐食性試験においても発銹は認められず、良好な耐食性を示した。
【0065】
それに対し、比較例１～７のステンレス鋼板は、色調または素地露出部の不働態皮膜耐食性のいずれかで実施例よりも劣っていた。比較例１は酸化皮膜の色調基準を満たしているが、研磨が不十分であり、酸化皮膜が十分に除去されておらず、明度差ΔＬ＊及び光沢度差ΔＧＳ（６０°）が基準を満たしていなかった。比較例２は酸化皮膜の色調を満たしているが、研磨が不十分であり、内部酸化物層が十分に除去されていないため、光沢度差ΔＧＳ（６０°）が基準を満たしておらず、また、耐食性も不十分であった。なお、内部酸化物層が十分に除去されずに残存したことは、ＧＤＳ分析でＴｉピークが現れたことで確認した。比較例３は冷却を行なわずに研磨したため、研磨時の素地表面温度が４００℃を超えており、そのため素地露出部の不働態皮膜のＣｒ分率が低く、耐食性が不十分であった。比較例４はＣｒ含有量が少ないため、明度差ΔＬ＊、光沢度差ΔＧＳ（６０°）、不働態皮膜のＣｒ分率が基準を満たしているものの、耐食性が不十分であった。比較例５はＣｒ含有量が多く、比較例６はＴｉ含有量が少なく、比較例７はＭｎ含有量が少ないため、酸化皮膜の色調基準を満たしていなかった。
【0066】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、表面に黒色の酸化皮膜を有し、その酸化皮膜の一部を除去して素地を露出させて模様を形成した、意匠性及び耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼材を提供することができる。
【符号の説明】
【0067】
１ フェライト系ステンレス鋼材
２ 素地表面
３ 素地
４ 酸化皮膜
４１ 酸化皮膜部
５ 内部酸化物層
６ 内部酸化物
７ 素地露出部
８ 不働態皮膜
１１ 接着体
１２ 測定用試験片
１３ ゴム
１４ ベークライト板
１５ ポリエチレン製チューブ
２ 素地表面
３ 素地
４ 酸化皮膜
４１ 酸化皮膜部
５ 内部酸化物層
６ 内部酸化物
７ 素地露出部
８ 不働態皮膜
１１ 接着体
１２ 測定用試験片
１３ ゴム
１４ ベークライト板
１５ ポリエチレン製チューブ
【図1】
【図2】