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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】2024-10-29
(45)【発行日】2024-11-07
(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 20060101AFI20241030BHJP
C22C 38/54 20060101ALI20241030BHJP
C22C 38/50 20060101ALI20241030BHJP
C23C 8/14 20060101ALN20241030BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20241030BHJP
C21D 1/76 20060101ALN20241030BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/54
C22C38/50
C23C8/14
C21D9/46 R
C21D1/76 F
C21D1/76 G
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020218548
(22)【出願日】2020-12-28
(65)【公開番号】P2022103735
(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】田口 裕健
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１７８３９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３５５９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６３４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１３２９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０６１３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００７０９３６（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０
Ｃ２３Ｃ ８／１０－ ８／１８
Ｃ２１Ｄ ９／４６－ ９／４８
Ｃ２１Ｄ １／７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃ：０．１００％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、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下、Ａｌ：０．１００％以下であり、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、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、厚みが０．２０～１．００μｍ、Ｔｉ分率が０．２０以上を満たす黒色の酸化皮膜が表面に形成されており、前記素地の表面から０．３μｍ深さにおいて１μｍ×１μｍの範囲に存在する円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物の個数が５～３０個である、
ここで、前記酸化被膜中のＴｉ分率が、Ｔｉ分率＝Ｔｉ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）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、さらに、質量％で、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．０％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、Ｓｎ：０．１００％以下及びＢ：０．０１００質量％以下からなる群から選択される１種以上を含む、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する研磨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、ステンレス鋼が有する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。さらに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い。
【0003】
さらに、着色されたステンレス鋼に部分的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、模様を付与する場合もある。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手法が記載されている。
【0004】
また、特許文献３及び特許文献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材が記載されている。
【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の酸化皮膜を形成した後に、その一部を研磨し銀白色の素地を露出させることで模様を形成しようとする場合、以下のような研磨性に関する課題が存在する。
（１）酸化処理法によって形成されたステンレス鋼材表面の酸化皮膜は主に硬質なＣｒ２Ｏ３からなるため、酸化皮膜が厚く形成されていると、それを研磨によって除去するのに時間を要する。
（２）また、ステンレス鋼素地表層にはＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む内部酸化物が多数存在する内部酸化物層が形成されているが、露出させた素地表面に内部酸化物が存在すると、それを起点として錆が発生しやすく意匠性を損なうおそれがある。このため、模様を形成する際には、黒色の酸化皮膜に加えて、素地表層の内部酸化物層も除去する必要があるが、硬質なＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む内部酸化物が多数存在すると、それを研磨によって除去するのに時間を要する。
（１）酸化処理法によって形成されたステンレス鋼材表面の酸化皮膜は主に硬質なＣｒ２Ｏ３からなるため、酸化皮膜が厚く形成されていると、それを研磨によって除去するのに時間を要する。
（２）また、ステンレス鋼素地表層にはＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む内部酸化物が多数存在する内部酸化物層が形成されているが、露出させた素地表面に内部酸化物が存在すると、それを起点として錆が発生しやすく意匠性を損なうおそれがある。このため、模様を形成する際には、黒色の酸化皮膜に加えて、素地表層の内部酸化物層も除去する必要があるが、硬質なＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む内部酸化物が多数存在すると、それを研磨によって除去するのに時間を要する。
【0007】
黒色の酸化皮膜が形成されたステンレス鋼材の表面に研磨による模様を形成しやすくする、すなわち、研磨性を向上するには、酸化皮膜を薄くすることや、ステンレス鋼材素地表層の内部酸化物の析出量を低減することが有効である。しかし、酸化皮膜の厚みを薄くすると黒色の色調を担保できず、また内部酸化物を低減すると酸化皮膜の剥離を招きやすくなるといった問題があった。
【0008】
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、黒色の酸化皮膜を有し研磨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】
【0009】
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、酸化皮膜中に占めるＴｉとＣｒの複合酸化物の割合を高めることで酸化皮膜の厚みが薄い状態でも黒色の色調を担保可能であり、また酸化皮膜直下の素地表層に形成される内部酸化物のうち、特に硬質な粒状の酸化物であるＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２の析出量を一定の範囲にすることで研磨性を向上させつつ酸化皮膜の剥離を抑制することが可能であることを明らかにした。そしてフェライト系ステンレス鋼の組成及び酸化処理条件を制御することによって、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。
【0010】
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。
（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：０．１００％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、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下、Ａｌ：０．１００％以下であり、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、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、厚みが０．２０～１．００μｍ、Ｔｉ分率が０．２０以上を満たす黒色の酸化皮膜が表面に形成されており、前記素地の表面から０．３μｍ深さにおいて１μｍ×１μｍの範囲に存在する円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物の個数が５～３０個を満たす。
（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：０．１００％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、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下、Ａｌ：０．１００％以下であり、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、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、厚みが０．２０～１．００μｍ、Ｔｉ分率が０．２０以上を満たす黒色の酸化皮膜が表面に形成されており、前記素地の表面から０．３μｍ深さにおいて１μｍ×１μｍの範囲に存在する円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物の個数が５～３０個を満たす。
【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、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、黒色の酸化皮膜を有し研磨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】
【図1】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。
【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．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：０．１００％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、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下、Ａｌ：０．１００％以下であり、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。
ここで、「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。
（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：０．１００％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、Ｔｉ：０．０８０～０．５００％、Ｎｂ：０．５００％以下、Ａｌ：０．１００％以下であり、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。
ここで、「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。
【0018】
また、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、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、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種以上の元素を含んでもよい。
本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、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種以上の元素を含んでもよい。
各元素の含有量の限定理由について説明する。
また、本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、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種以上の元素を含んでもよい。
本実施形態に係るステンレス鋼材の素地は、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種以上の元素を含んでもよい。
各元素の含有量の限定理由について説明する。
【0019】
（Ｃ：０．１００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、０．１００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、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、０．１００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、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。
【0020】
（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。
【0021】
（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等の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等の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。
【0022】
（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
【0023】
（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。
【0024】
（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。
【0025】
（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。
【0026】
（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。
【0027】
（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。
【0028】
（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。
【0029】
（Ｔｉ：０．０８０～０．５００質量％以下）
Ｔｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）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とともに、素材表面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ２）を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制するのに有効に働く元素である。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。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。
Ｔｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）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とともに、素材表面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ２）を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制するのに有効に働く元素である。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。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。
【0030】
（Ｎｂ：０．５００質量％以下）
Ｎｂ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。他方、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とともにＴｉの酸化を阻害する。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。
Ｎｂ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。他方、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とともにＴｉの酸化を阻害する。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。
【0031】
（Ａｌ：０．１００質量％以下）
Ａｌは、黒色の酸化皮膜を形成した際に素材表面にＡｌ酸化物を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制するのに有効に働く元素である。他方、素材表面のＡｌ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）は硬質であり研磨性を阻害する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．１００質量％、好ましくは０．９５０質量％、より好ましくは０．９００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素材表面にＡｌ酸化物を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制するのに有効に働く元素である。他方、素材表面のＡｌ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）は硬質であり研磨性を阻害する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．１００質量％、好ましくは０．９５０質量％、より好ましくは０．９００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。
【0032】
（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、１．００質量％、好ましくは０．８０質量％、更に好ましくは０．５０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、１．００質量％、好ましくは０．８０質量％、更に好ましくは０．５０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。
【0033】
（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０．０５０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０．０５０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。
【0034】
（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。
【0035】
（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。
【0036】
（１．２ フェライト系ステンレス鋼材の構成）
図１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に示すように、本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、フェライト系ステンレス鋼素地１５（以下、単に「素地」と記す。）と、素地１５の表面に形成された酸化皮膜１１と、を有する。また、素地１５の酸化皮膜１１との界面近傍（すなわち素地１５の表層）には、内部酸化物１３が多数存在する内部酸化物層１２を有する。
図１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に示すように、本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、フェライト系ステンレス鋼素地１５（以下、単に「素地」と記す。）と、素地１５の表面に形成された酸化皮膜１１と、を有する。また、素地１５の酸化皮膜１１との界面近傍（すなわち素地１５の表層）には、内部酸化物１３が多数存在する内部酸化物層１２を有する。
【0037】
（酸化皮膜）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０における酸化皮膜１１の素地側１５は、主としてＣｒ２Ｏ３が形成されたＣｒ酸化物領域１１１であり、酸化皮膜１１の表面側は、ＣｒとＴｉの複合酸化物の割合が高いＴｉ濃化領域１１２である。このように酸化皮膜１１の表面側にＴｉ濃化領域１１２が存在することで、黒色の色調が付与されている。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０における酸化皮膜１１の素地側１５は、主としてＣｒ２Ｏ３が形成されたＣｒ酸化物領域１１１であり、酸化皮膜１１の表面側は、ＣｒとＴｉの複合酸化物の割合が高いＴｉ濃化領域１１２である。このように酸化皮膜１１の表面側にＴｉ濃化領域１１２が存在することで、黒色の色調が付与されている。
【0038】
（酸化皮膜の色調）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、酸化皮膜１１が形成された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。本実施形態に係る色調を示す数値は、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。本発明に係るステンレス鋼板の酸化皮膜は、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１０は、酸化皮膜１１が形成された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。本実施形態に係る色調を示す数値は、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。本発明に係るステンレス鋼板の酸化皮膜は、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。
【0039】
（酸化皮膜の厚み）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０の酸化皮膜１１は研磨性のしやすさの観点から、酸化皮膜１１の厚みの上限が１．００μｍ以下、好ましくは０．９５μｍ以下、より好ましくは０．９０μｍ以下である。他方、酸化皮膜１１の厚みが薄すぎると黒色の色調が担保できないため酸化皮膜１１の厚みの下限が０．２０μｍ、好ましくは０．２５μｍ、より好ましくは０．３０μｍである。本実施形態に係る上記の酸化皮膜１１の厚みは、グロー放電発光分光法（ＧＤＳ）を用いて得られたプロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の２分の１となる点までの深さに相当する数値であるとした。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０の酸化皮膜１１は研磨性のしやすさの観点から、酸化皮膜１１の厚みの上限が１．００μｍ以下、好ましくは０．９５μｍ以下、より好ましくは０．９０μｍ以下である。他方、酸化皮膜１１の厚みが薄すぎると黒色の色調が担保できないため酸化皮膜１１の厚みの下限が０．２０μｍ、好ましくは０．２５μｍ、より好ましくは０．３０μｍである。本実施形態に係る上記の酸化皮膜１１の厚みは、グロー放電発光分光法（ＧＤＳ）を用いて得られたプロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の２分の１となる点までの深さに相当する数値であるとした。
【0040】
（酸化皮膜のＴｉ分率）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は酸化皮膜１１の厚みを薄くすることで研磨性を担保している。しかし、酸化皮膜１１の厚さを薄くすることで黒色の色調が薄くなる。そこで、黒色の色調を担保するため酸化皮膜１１中に占めるＴｉとＣｒの複合酸化物の割合を高めている。すなわち、酸化皮膜中のＴｉ分率（Ｔｉ分率＝Ｔｉ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度））が０．２０以上、好ましくは０．２５以上、より好ましくは０．３０以上の範囲にある。ここで、酸化皮膜１１中のＴｉ分率は、グロー放電発光分光法（ＧＤＳ）を用いた分析により得られる。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は酸化皮膜１１の厚みを薄くすることで研磨性を担保している。しかし、酸化皮膜１１の厚さを薄くすることで黒色の色調が薄くなる。そこで、黒色の色調を担保するため酸化皮膜１１中に占めるＴｉとＣｒの複合酸化物の割合を高めている。すなわち、酸化皮膜中のＴｉ分率（Ｔｉ分率＝Ｔｉ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度））が０．２０以上、好ましくは０．２５以上、より好ましくは０．３０以上の範囲にある。ここで、酸化皮膜１１中のＴｉ分率は、グロー放電発光分光法（ＧＤＳ）を用いた分析により得られる。
【0041】
本実施形態に係る上記酸化皮膜中のＴｉ分率は、ＪＩＳ Ｋ ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry)により各元素の濃度プロファイルを測定し、Ｏ（酸素）ピーク強度が最大値のポイントにおける「Ｔｉ濃度」を「Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度」で除して算出された割合である。
【0042】
なお、Ｏ（酸素）ピーク強度が最大値のポイントは、酸化皮膜１１の表面側である。酸化皮膜中のＴｉ分率がこの範囲であれば、酸化皮膜中１１の表面側はＴｉとＣｒの複合酸化物の割合が多くなっている、すなわち、Ｔｉ濃化領域１１２が形成されているので、酸化皮膜１１の厚みが薄くとも、Ｌ＊≦４５．０、－５．０≦ａ＊≦５．０、－５．０≦ｂ＊≦５．０の範囲の色調を得ることができる。したがって、研磨性に優れ、かつ、所望の黒色色調を有するステンレス鋼材１０を得ることができる。
【0043】
（内部酸化物層）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、酸化皮膜１１と素地１５との界面近傍の素地側（素地表層）に内部酸化物層１２を有する。内部酸化物層１２は、素地表層のＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの内部酸化物１３が多数存在する領域であり、その厚さは、０．４μｍ～１．０μｍ程度である。
内部酸化物１３としては、例えば、Ｔｉ 酸化物（ＴｉＯ２）、Ａｌ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、Ｍｎ酸化物（ＭｎＯ２）、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２）が考えられる。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、酸化皮膜１１と素地１５との界面近傍の素地側（素地表層）に内部酸化物層１２を有する。内部酸化物層１２は、素地表層のＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの内部酸化物１３が多数存在する領域であり、その厚さは、０．４μｍ～１．０μｍ程度である。
内部酸化物１３としては、例えば、Ｔｉ 酸化物（ＴｉＯ２）、Ａｌ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、Ｍｎ酸化物（ＭｎＯ２）、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２）が考えられる。
【0044】
（内部酸化物の個数）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、素地表層の内部酸化物層１２における内部酸化物１３の個数が所定の範囲にあるため良好な皮膜密着性を有しつつ優れた研磨性を有する。内部酸化物には硬質なＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３が含まれるため、内部酸化物１３の個数が多すぎると、素地１５の表層が硬くなることからグラインダー等による機械研磨が困難になる。逆に、内部酸化物１３の個数が少なすぎると酸化皮膜１１が剥離しやすくなり、皮膜密着性が低くなるという問題が生ずる。したがって、素地表面から０．３μｍ深さにおいて１μｍ×１μｍの範囲に存在する円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物１３の個数は５～３０個、好ましくは６～２８個、より好ましくは７～２５個である。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、素地表層の内部酸化物層１２における内部酸化物１３の個数が所定の範囲にあるため良好な皮膜密着性を有しつつ優れた研磨性を有する。内部酸化物には硬質なＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３が含まれるため、内部酸化物１３の個数が多すぎると、素地１５の表層が硬くなることからグラインダー等による機械研磨が困難になる。逆に、内部酸化物１３の個数が少なすぎると酸化皮膜１１が剥離しやすくなり、皮膜密着性が低くなるという問題が生ずる。したがって、素地表面から０．３μｍ深さにおいて１μｍ×１μｍの範囲に存在する円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物１３の個数は５～３０個、好ましくは６～２８個、より好ましくは７～２５個である。
【0045】
本実施形態に係る上記の内部酸化物１３の個数は、以下の測定方法で得られる。
ステンレス鋼材１０から採取した断面サンプルの素地側を、ＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）を用いて倍率４万倍にて観察し、素地表面（酸化皮膜１１と素地１５との界面）から０．３μｍ深さの位置において、１μｍ２の視野を観察したときに存在していた、円相当直径０．０４μｍ以上の粒状領域を目視で数えて個数を求め、この作業を３視野で行い、その算術平均を内部酸化物１３の個数とした。なお、円相当直径は、観察される個々の粒状領域の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を意味する。
ステンレス鋼材１０から採取した断面サンプルの素地側を、ＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）を用いて倍率４万倍にて観察し、素地表面（酸化皮膜１１と素地１５との界面）から０．３μｍ深さの位置において、１μｍ２の視野を観察したときに存在していた、円相当直径０．０４μｍ以上の粒状領域を目視で数えて個数を求め、この作業を３視野で行い、その算術平均を内部酸化物１３の個数とした。なお、円相当直径は、観察される個々の粒状領域の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を意味する。
【0046】
ここでの測定に際しては、粒状の酸化物であるＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＭｎＯ２を数えている。ＴｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とＭｎＯ２とは区別しないが、ＭｎＯ２は存在するとしてもＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３に比して極めて少ない個数であるため、かかる測定の結果得られた内部酸化物の個数は、実質的には、研磨性に影響を与える硬質な粒状の酸化物である、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２の合計にほぼ等しいと考えることができる。また、上記測定条件において目視で観察される粒状の酸化物のほとんどは円相当直径０．０４μｍ以上と考えることができる。
本実施形態に係る内部酸化物の個数は、上記の測定方法によって得られる数値に相当するとした。
本実施形態に係る内部酸化物の個数は、上記の測定方法によって得られる数値に相当するとした。
【0047】
（ステンレス鋼材の応用）
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、素地１５の化学組成、酸化皮膜１１の色調、厚み、Ｔｉ分率、内部酸化物１３の個数を所定の範囲にしているため、所望の黒色色調を有しつつ研磨性に優れている。例えば、本実施形態に係るステンレス鋼材１０を用い、黒色の酸化皮膜１１の一部を研磨により除去して、光沢のある銀白色の素地１５を露出させることで、模様を形成することができ、意匠性に優れた鋼材の提供が可能となる。そのため、このステンレス鋼材１０は、意匠部材に用いるのに適しており、特に限定されないが、建材（特に、化粧板などの内装部材）、配管などにおいて意匠性が要求される各種部材に応用される。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０は、素地１５の化学組成、酸化皮膜１１の色調、厚み、Ｔｉ分率、内部酸化物１３の個数を所定の範囲にしているため、所望の黒色色調を有しつつ研磨性に優れている。例えば、本実施形態に係るステンレス鋼材１０を用い、黒色の酸化皮膜１１の一部を研磨により除去して、光沢のある銀白色の素地１５を露出させることで、模様を形成することができ、意匠性に優れた鋼材の提供が可能となる。そのため、このステンレス鋼材１０は、意匠部材に用いるのに適しており、特に限定されないが、建材（特に、化粧板などの内装部材）、配管などにおいて意匠性が要求される各種部材に応用される。
【0048】
＜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１０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。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０の好ましい製造方法は、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１５）を、酸化性雰囲気において、加熱温度が１０００℃以上１１００℃以下、加熱時間が６０秒以上３００秒以下、５００℃～８００℃における平均昇温速度が１８℃／秒以上で加熱することにより酸化皮膜１１を形成する酸化処理工程を有する。
以下、製造条件について説明する。
以上説明した本実施形態に係るステンレス鋼材１０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。
本実施形態に係るステンレス鋼材１０の好ましい製造方法は、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１５）を、酸化性雰囲気において、加熱温度が１０００℃以上１１００℃以下、加熱時間が６０秒以上３００秒以下、５００℃～８００℃における平均昇温速度が１８℃／秒以上で加熱することにより酸化皮膜１１を形成する酸化処理工程を有する。
以下、製造条件について説明する。
【0049】
（ステンレス鋼材の準備）
まず、上述した酸化処理工程に先立ち、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、上述した化学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、素地１５を得ることができる。このように表面を研磨した素地１５を用いることにより、その後の工程で素地表面に形成される黒色の酸化皮膜１１の外観ムラが抑制される。
まず、上述した酸化処理工程に先立ち、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、上述した化学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、素地１５を得ることができる。このように表面を研磨した素地１５を用いることにより、その後の工程で素地表面に形成される黒色の酸化皮膜１１の外観ムラが抑制される。
【0050】
（酸化処理工程）
本工程は、熱処理により素地１５の表面に黒色の酸化皮膜１１を形成する工程である。素地１５に、酸化性雰囲気において１０００℃以上１１００℃以下の温度で６０秒以上３００秒以下の時間加熱し、かつ、５００℃～８００℃における昇温速度の平均を１８℃／秒以上とする酸化処理（焼鈍）を施すことによって、素地１５表面上に厚み０．３０以上１．００μｍ以下の黒色の酸化皮膜１１が形成される。
本工程は、熱処理により素地１５の表面に黒色の酸化皮膜１１を形成する工程である。素地１５に、酸化性雰囲気において１０００℃以上１１００℃以下の温度で６０秒以上３００秒以下の時間加熱し、かつ、５００℃～８００℃における昇温速度の平均を１８℃／秒以上とする酸化処理（焼鈍）を施すことによって、素地１５表面上に厚み０．３０以上１．００μｍ以下の黒色の酸化皮膜１１が形成される。
【0051】
酸化処理時の加熱温度が高すぎる、もしくは加熱時間が長すぎると、酸化皮膜１１の厚みが厚くなりすぎ、また、素地表層における内部酸化物１３の個数も多くなることから、優れた研磨性が得られない。よって、加熱温度は１１００℃以下である。また、加熱時間は、３００秒以下である。一方、酸化処理時の加熱温度が低すぎると、酸化皮膜１１中のＴｉ分率が低くなり、所望の黒色色調が得られない。よって、加熱温度は１０００℃以上である。また、加熱時間が短すぎると酸化皮膜が十分に発達せず、所望との厚みが得られない。よって、加熱時間は、６０秒以上である。好ましい加熱温度は１０５０～１０８０℃であり、好ましい加熱時間は１２０～１８０秒である。
【0052】
また、昇温速度を速くすることで、酸化皮膜１１の表面側にＴｉとＣｒの複合酸化物が優先的に形成される。これにより、酸化皮膜１１中にＴｉが濃化されるとともに、素地表層におけるＴｉＯ２の形成が抑制される。その結果、酸化皮膜１１のＴｉ分率が０．２０以上となり、所望の黒色色調を有する厚みの薄い酸化皮膜１１が得られる。また、素地表層における円相当直径０．０４μｍ以上の内部酸化物１３の個数が５～３０個となり、研磨性に優れる。一方、昇温速度が遅いと、酸化皮膜１１のＴｉ分率が低くなるため、薄い酸化皮膜１１では所望の黒色色調が得られない。また、素地表層にＴｉＯ２が多数存在するため、優れた研磨性が得られない。よって、５００℃～８００℃における昇温速度の平均は１８℃／秒以上である。また、昇温速度の上限は、特に限定されないが、実施可能な実質的な上限は５０℃／秒である。
【0053】
以上の工程により、本実施形態に係る表面に黒色の酸化皮膜１１を有する研磨性に優れたステンレス鋼材１０が製造される。また、例えば、本実施形態に係るステンレス鋼材１０は研磨性に優れるため、このステンレス鋼材１０を用いることで、黒色の酸化皮膜の一部を研磨により除去して、光沢のある銀白色の素地を露出させて模様を形成した、意匠性に優れた鋼材を製造することができる。そのため、意匠部材に用いるのに適しており、建材（特に、化粧板などの内装部材）、配管などにおいて意匠性が要求される各種部材に応用される
【実施例】
【0054】
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。
【0055】
表１の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。また、下線は、本発明の範囲外であることを示している。
【0056】
【表1】
【0057】
そして、得られた上記のステンレス鋼板の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５００～８００℃の昇温速度（℃／秒）、加熱温度（℃）、加熱時間（分）で酸化処理を施した。その後、鋼板の端部を除く板幅方向中央部から、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出した。また、同様に、酸化処理を施した後の鋼板の端部を除く板幅方向中央部から、幅１５ｍｍ、長さ１５ｍｍの断面サンプル用試験片を切り出した。
【0058】
【表2】
【0059】
以下に、測定方法を説明する。
【0060】
（色調の測定方法）
上記試験片を用いて、表面の酸化皮膜部の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９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。
上記試験片を用いて、表面の酸化皮膜部の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９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。
【0061】
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
【0062】
（酸化皮膜の厚み及びＴｉ分率）
上記の試験片を用いて素地露出部のＧＤＳ（グロー放電発光分光法）分析を行い、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）にて酸化皮膜の構造を分析した。ＧＤＳ分析（ＧＤ－ＯＥＳ）では、表層からＯ（酸素)ピーク強度が最大値の１／２となったポイントまでの深さを酸化皮膜の厚みとした。また、Ｏ（酸素)ピーク強度が最大値のポイントにおけるＴｉ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）を酸化皮膜のＴｉ分率とした。
上記の試験片を用いて素地露出部のＧＤＳ（グロー放電発光分光法）分析を行い、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光分析法（ＧＤ－ＯＥＳ）にて酸化皮膜の構造を分析した。ＧＤＳ分析（ＧＤ－ＯＥＳ）では、表層からＯ（酸素)ピーク強度が最大値の１／２となったポイントまでの深さを酸化皮膜の厚みとした。また、Ｏ（酸素)ピーク強度が最大値のポイントにおけるＴｉ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ｍｎ濃度＋Ｔｉ濃度）を酸化皮膜のＴｉ分率とした。
【0063】
ＧＤＳの測定条件は、以下の通りである。
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
【0064】
（内部酸化物の個数）
上記の断面サンプル用試験片からＦＩＢ（集束イオンビーム）加工により断面サンプルを作成し、断面サンプルの素地側をＴＥＭ（日本エフイー・アイ株式会社製の電解放出型透過電子顕微鏡：ＴａｌｏｓＦ２００Ｘ、加速電圧２００Ｖ）により観察することで内部酸化物の個数を測定した。観察位置は、素地表面（酸化皮膜／素地界面）から深さ０．３μｍ、観察範囲は面積で１μｍ２、倍率は４万倍とし、観察された円相当直径０．０４μｍ以上の粒状領域の個数を数えた。そして、３箇所測定して得られた粒状領域の個数から平均値を導出し、内部酸化物個数（個数）とした。
上記の断面サンプル用試験片からＦＩＢ（集束イオンビーム）加工により断面サンプルを作成し、断面サンプルの素地側をＴＥＭ（日本エフイー・アイ株式会社製の電解放出型透過電子顕微鏡：ＴａｌｏｓＦ２００Ｘ、加速電圧２００Ｖ）により観察することで内部酸化物の個数を測定した。観察位置は、素地表面（酸化皮膜／素地界面）から深さ０．３μｍ、観察範囲は面積で１μｍ２、倍率は４万倍とし、観察された円相当直径０．０４μｍ以上の粒状領域の個数を数えた。そして、３箇所測定して得られた粒状領域の個数から平均値を導出し、内部酸化物個数（個数）とした。
【0065】
なお、ＦＩＢ加工は、日立ハイテクノロジーズ社（現：株式会社日立ハイテク）製の
収束イオンビーム加工装置（ＦＢ－２０００Ａ）を使用し、加速電圧３０ｋＶ、イオン源Ｇａとした。また、試料最表面保護のため、タングステン膜をコーティングした後、ＦＩＢμサンプリングにより断面サンプルを摘出した。
収束イオンビーム加工装置（ＦＢ－２０００Ａ）を使用し、加速電圧３０ｋＶ、イオン源Ｇａとした。また、試料最表面保護のため、タングステン膜をコーティングした後、ＦＩＢμサンプリングにより断面サンプルを摘出した。
【0066】
以下、評価項目の測定結果について説明する。
（研磨性）
上記色調評価を行った試験片に対してハンドグラインダーを用いて研磨評価を行った。♯４０のフラップホイールを取り付けたハンドグラインダーを回転数７０００ｒｐｍ、荷重５００ｇで６０秒間試験片に押し当てて研磨を行った。研磨部について色調測定を行い、得られた明度指数Ｌ＊がＬ＊≧７０を満たす場合を研磨性に優れる（○）、Ｌ＊＜７０の場合を研磨性が不十分である（×）と評価した。評価結果を表３に示す。なお、下線は、本発明の範囲外であることを示している。
（研磨性）
上記色調評価を行った試験片に対してハンドグラインダーを用いて研磨評価を行った。♯４０のフラップホイールを取り付けたハンドグラインダーを回転数７０００ｒｐｍ、荷重５００ｇで６０秒間試験片に押し当てて研磨を行った。研磨部について色調測定を行い、得られた明度指数Ｌ＊がＬ＊≧７０を満たす場合を研磨性に優れる（○）、Ｌ＊＜７０の場合を研磨性が不十分である（×）と評価した。評価結果を表３に示す。なお、下線は、本発明の範囲外であることを示している。
【0067】
【表3】
【0068】
表３に示すように、本発明の範囲に含まれる実施例１～６のステンレス鋼板は素地の化学組成及び酸化皮膜の厚み、酸化皮膜のＴｉ分率を満たしていたことから色調基準を満たしていた。また、酸化皮膜の厚みと内部酸化物の個数が基準を満たしていたことから、良好な研磨性を示した。
【0069】
それに対し、比較例１～８のステンレス鋼板は、色調または研磨性のいずれかで実施例よりも劣っていた。比較例１、２は酸化処理の温度が高いもしくは時間が長いため、厚い酸化皮膜が形成されるとともに多量の内部酸化物が形成されたことにより、研磨性が不十分であった。比較例３、４は酸化処理の温度が低いもしくは昇温速度が遅いため、酸化皮膜のＴｉ分率が低く、明度指数Ｌ＊が色調基準を満たしていなかった。比較例５、６はそれぞれ素地のＴｉ含有量、Ａｌ含有量が多いため、内部酸化物（硬質なＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３）が多く形成されたことにより、研磨性が不十分であった。また比較例７は素地のＣｒ含有量が少ないため、Ｆｅ主体の厚い酸化皮膜が形成されたことにより、酸化皮膜の色調基準を満たさず研磨性が不十分であった。比較例８は素地としてＴｉを添加していないため、ＴｉとＣｒの複合酸化物が形成されず、酸化皮膜の色調基準を満たさなかった。
【0070】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、研磨性及び意匠性に優れる黒色の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】
【0071】
１０ ステンレス鋼材
１１ 酸化皮膜
１１１ Ｃｒ酸化物領域
１１２ Ｔｉ濃化領域
１２ 内部酸化物層
１３ 内部酸化物
１５ 素地
１１ 酸化皮膜
１１１ Ｃｒ酸化物領域
１１２ Ｔｉ濃化領域
１２ 内部酸化物層
１３ 内部酸化物
１５ 素地
【図1】