表面性狀優良的Fe－Ni類遮蔽板材的製作方法
2023-05-07 12:22:41
專利名稱：表面性狀優良的Fe－Ni類遮蔽板材的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過抑制冷軋時的壓輥痕的產生而表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板(shadow mask)材。
背景技術：
一直以來，對於遮蔽板用Fe-Ni類材料要求嚴格的質量，例如，由於氧會成為各種氧化物類夾雜物的形成原因，因此被進行降低控制。用於降低氧的處理主要是精煉工序，它是利用真空精煉的脫氣處理或由向熔液中投入脫氧劑而產生的作為脫氧生成物(氧化物)的分離除去等來進行的工序。此外，在利用脫氧劑的脫氧精煉中，由於其具有強脫氧能力，因此多使用Al(鋁)。
利用脫氧劑的脫氧處理中，雖然將由此產生的脫氧生成物利用熔渣等從熔液中除去，但是作為其結果，當殘留極少量的脫氧生成物時，它就會作為夾雜物存在於鑄塊中。此外，當因Al脫氧劑的使用而產生的脫氧生成物為Al2O3時，由於它作為容易變得堅硬並且粗大的氧化鋁類夾雜物殘留在鑄塊中，因此在對薄板進行冷軋時，它會給壓延輥筒帶來疵點，從而成為將該輥筒面的疵點轉印到被壓延材料的表面上而產生的疵點即所謂的壓輥痕的產生原因。
由於該壓輥痕會降低遮蔽板用材料的質量，因此提出了各種各樣的對應方法。例如作為降低合金中氧化鋁夾雜物的方法，除氧化鋁以外，由於MgO·Al2O3類尖晶石夾雜物也是高熔點高硬度，因此成為造成表面疵點的原因，所以，在降低這些夾雜物的同時，通過將夾雜物的形態設為低熔點並且延伸性高的MnO-SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO的錳·矽化物類，就可以防止壓輥痕的產生(參照專利文獻1)。
特開2002-206144號公報所述的專利文獻1中公布的方法是用於抑制壓輥痕的產生的有效方法。但是，當進行其具體的實施時，由於氧濃度達到大約30ppm以上，因此氧化物的總量增加，表面性狀或蝕刻穿孔性不一定足夠。此外，在其對作為目的的夾雜物形態的調整中，必須將Fe-Ni類合金中的總Al量限制在0.005質量％以下等，因而在製造成本方面也有改善的餘地。
發明內容
本發明的目的在於，以低成本提供能夠抑制壓輥痕的產生的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材。
本發明人對抑制壓輥痕的產生的方法進行了研究後，得到了如下的見解，雖然其在降低堅硬並且粗大的夾雜物中是可靠的，但是另一方面，如果其要降低精煉時的脫氧能力，仍然會成為對蝕刻性之類的其他質量造成不良影響的夾雜物的形成原因，所以，需要根本性的成分設計。所以，對合金的成分組成進行了詳細的研究，結果發現，通過採用特定的成分組成區域，成本低，而且可以維持蝕刻性等的質量，可以抑制壓輥痕的產生，從而完成了本發明。
即，本發明是具有如下的特徵的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，即，以質量比表示，含有Ni35～37％，C0.01％以下，Si0.05以下％，Mn0.5以下％，S15ppm以下，Al0.010～0.035％，Mg0.0015～0.0040％，並且，Al/Mg比被調整為5以上，O20ppm以下，剩餘部分實質上由Fe構成。最好為，Al/Mg比為7～15，或者，Al0.015～0.025％，Mg0.0015～0.0030％，此外O10ppm以下。
本發明的Fe-Ni類遮蔽板材也可以設為Si小於0.03％，Mn0.05％以下，此外，也可以含有B0.004％以下，還可以將Ni的一部分用10％以下的Co置換。
根據本發明，可以用低成本提供能夠抑制壓輥痕的產生的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，成為對提高象素質量有效的技術。
圖1是表示本發明的遮蔽板材的帶鋼所具有的夾雜物形態的一個例子的微組織照片。
具體實施例方式
如上所述，本發明的重要的特徵在於，通過採用Fe-Ni類合金中的特定的成分組成，有效地抑制壓輥痕的產生。下面將對其進行詳細說明。
遮蔽板用Fe-Ni類合金中的氧化鋁類夾雜物成為壓輥痕產生的主要原因。但是，即使如此，在合金製造的精煉·脫氧工序中使用Al脫氧劑，從其優良的強脫氧能力方面考慮，仍然是理想的採用對象。所以本發明中，在精煉工序中雖然可以使用足夠量的Al脫氧劑，但是在冷軋之前，即在鑄塊的狀態下，對組織中減少了粗大並且大量的氧化鋁類夾雜物的Fe-Ni類合金材料進行了研究。
結果發現，通過除了精煉工序的Al脫氧劑的使用以外，還同時使用具有相同強脫氧能力的Mg，就可以達成所述的目的。即，通過在使用Al脫氧劑的基礎上導入Mg，除了氧化鋁類夾雜物以外，也被看作成為壓輥痕的產生原因的MgO·Al2O3類尖晶石夾雜物的還原也得到促進，從而可以實現這些粗大的物質的減少及微細化。此外，其結果是，構成組織中的夾雜物形態的MgO類夾雜物難以凝聚，而變得微細。
如果詳細描述，首先，為了達成本發明的Fe-Ni類遮蔽板材，使用足夠量的在強脫氧能力方面優良的Al脫氧劑是基本的。這樣，熔液中的氧就被減少，另一方面，Al量上升，生成較多的所述氧化鋁類或尖晶石類夾雜物。此時，由於含有具有脫氧能力的Mg，因此該氧化鋁類或尖晶石類的夾雜物被還原，由此，當然可以實現所述夾雜物的減少，對於所存在的所述夾雜物，也可以抑制它們的凝聚·粗大化，從而實現了微細化。
此外，取而代之生成的MgO類夾雜物由於其自身與所述氧化鋁類或尖晶石夾雜物相比，與Fe-Ni類熔液的浸潤性良好，因此結果在合金組織中容易達成沒有凝聚的微細的夾雜物形態。此外，MgO類夾雜物由於與所述氧化鋁類或尖晶石夾雜物相比硬度更低，因此成為對於抑制壓輥痕的產生有效的夾雜物。另外，遮蔽板材在該冷軋後的薄板狀態下將電子束穿過孔進行蝕刻穿孔時，由於MgO類夾雜物可以溶於一般的氯化鐵蝕刻液中，因此可以穿出特定的穿過孔。對於不可溶的氧化鋁類夾雜物的情況，當其粗大時，就無法穿出足夠的穿過孔，因而束透過率降低。
此外，重要的是，可以再現性良好地實施達成了以上的夾雜物形態的Fe-Ni類遮蔽板材，其手段是使最終的Fe-Ni類遮蔽板材的目標組成，對於本發明來說，特別是Al、Mg、O的平衡明確。下面將對本發明的Fe-Ni類遮蔽板材的成分限定的理由進行敘述(對於質量％，只要沒有事先說明，都以「％」表示)。
·Ni35～37質量％Ni在維持對於遮蔽板的用途不可欠缺的低熱膨脹特性中是重要的元素。本發明中，作為最能夠發揮用於該目的的因瓦(invar)效應的Ni量，將含有35～37％的Ni的Fe-Ni類合金作為基礎組成。
·C0.01％以下C同樣是在維持遮蔽板的用途中所必需的蝕刻性中不可不控制的元素。即，由於C的上升會導致蝕刻速度的降低，因此本發明中設為0.01％以下。
·Si0.05％以下Si雖然是具有脫氧能力的元素，但是由於其夾雜物會損害蝕刻性，因此希望降低。本發明中，將0.05％設為容許的上限。優選小於0.03％。
·Mn0.5％以下Mn雖然也是具有脫氧能力的元素，但是另一方面，它的含有對於熱膨脹係數的上升有較大作用。所以本發明中限制為0.5％以下。優選0.1％以下，更優選0.05％以下。
·S15ppm以下S因在晶粒邊界偏析而成為熱加工性的惡化原因，有可能造成因本用途的薄板化工序而帶來的熱軋時的破裂或蝕刻時的優先腐蝕。另外，對於重視對組織中的MgO類夾雜物的調整的本發明來說，由於含有S也能夠成為粗大的鎂的硫化物的形成原因，因此是有必要限制的元素。所以，本發明中，限制為15ppm以下。優選10ppm以下。
·Al0.010～0.035％為了獲得本發明的實現足夠的脫氧效果的遮蔽板材，Al是不可缺少的元素。該情況下，對於重視夾雜物形態的調整的本發明來說，Al雖然是無法單獨決定含量的元素，但是認為最低需要0.010％。另一方面，當超過0.035％時，即使調整Mg等其他的元素量，也難以減少粗大的氧化鋁類夾雜物。因此，本發明的Al以0.010～0.035％為必須前提。優選0.015％以上以及0.025％以下。
·Mg0.0015～0.0040％Mg除了對於本發明的充分的脫氧效果以外，對於形成將夾雜物形態調整為MgO類的遮蔽板材來說，也是不可缺少的元素。此外，對於重視夾雜物形態的調整的本發明來說，Mg雖然也是無法單獨決定含量的元素，但是能夠補足因脫氧造成的低氧量的足夠的量是必需的，因而認為最低必需為0.0015％。此外，由於如果可以確保0.0040％的含量，則對於獲得所述的效果已經是足夠的，因此，Mg以0.0015～0.0040％為必須前提。優選0.0015％以上以及0.0030％以下。
·Al/Mg比5以上對於被所述的Al及Mg量調整了的Fe-Ni類合金，通過將其Al/Mg比調整到最適水平，就可以實現足夠的低氧化，以及可以將殘存的夾雜物形態調整為MgO類夾雜物的理想形態。即，按照使Al/Mg比在5以上以及優選在20以下的方式調整Fe-Ni類合金中的Al、Mg量，由此如果與下述的20ppm以下的氧的降低調整合用，則可以實現氧化鋁類及尖晶石類夾雜物的微細·減少化。另外，更優選的Al/Mg比為7以上以及15以下。
·O20ppm以下O雖然對於遮蔽板的用途來說是需要減少的元素，但是如果為了僅將其極度減少化而使用Al等脫氧劑，則會成為粗大並且高硬度的氧化鋁類的夾雜物大量生成的原因。本發明通過使用Al脫氧劑的同時利用Mg的還原作用，實現對不影響質量的夾雜物形態的調整為目標，從而消除由單純的氧的極度減少化造成的所述的問題。本發明的Fe-Ni類遮蔽板材根據所述的Al及Mg量，通過採用O20ppm以下而實現。優選10ppm以下。
此外，本發明的Fe-Ni類遮蔽板材也可以含有下述的元素。
·B0.004％以下B具有防止在晶粒邊界上偏析的S的弊病的效果，特別是在Mn被減少的情況下，最好添加。但是，由於過多的添加會與因晶粒邊界的腐蝕阻力上升造成的蝕刻速度的降低有關，因此最好設為0.004％以下。另外，在添加的情況下，最好設為0.0003％以上。
·將Ni的一部分用10％以下的Co置換由於Co具有使Fe-Ni類合金的熱膨脹係數進一步下降的效果，因此根據需要，可以進行與Ni的置換。在置換時，最好在10％以下的範圍內置換。
以上只要是具有所述成分組成的Fe-Ni類遮蔽板材，通過經過使用脫氧劑的精煉工序來調整其成分組成，就可以實現壓輥痕的抑制、優良的蝕刻性，因此是低成本並且再現性高的手段。
應用通常進行的使用Al脫氧劑的精煉工序，製作了具有表1的成分組成的合金錠。而且，試樣No.1～6是在脫氧工序中應用了Mg的添加的本發明材料。試樣No.7～8是以往材料。
表1
*剩餘部分包含不可避免的雜質從表1可以看到，利用作為強脫氧元素的Mg的添加，本發明材料的氧比以往材料更穩定而變低。這顯示出，成為對表面性狀和蝕刻穿孔性有害原因的氧化物的總量因Mg的添加而減少，從而帶來這些質量的改善效果。
然後，對這些合金錠進行熱鍛和熱軋，得到了厚2.5mm的冷軋用帶鋼。此後，從該帶鋼上取出試樣50g，調查了夾雜物形態。夾雜物形態的調查使用了利用鹽酸和硝酸的混酸的酸提取分離法的方法。本方法中，將成為壓輥痕的原因的堅硬的氧化鋁類氧化物及尖晶石類氧化物提取分離，利用SEM(掃描電子顯微鏡)的觀察，可以定量地掌握這些氧化物尺寸及數量。硬度低並且不成為壓輥痕的原因的MgO由於具有酸可溶性，溶解於提取液中，因而無法被分離。
此外，對所述的冷軋用帶鋼，一律進行了壓延率95％的冷軋，形成厚度0.12mm的最終薄板，對其表面上的壓輥痕的產生程度進行了評價。將其結果與用所述的酸提取分離法調查的帶鋼中的硬質夾雜物的形態一起表示在表2中。另外，圖1是表示試樣No.1的帶鋼的夾雜物形態(MgO)的SEM照片。
表2
根據表2的結果，滿足本發明的成分組成的試樣中，在冷軋用帶鋼的組織中，氧化鋁類及尖晶石類的硬質夾雜物急劇減少，基本上都沒有大小在10μm以上的，此外也未確認有20μm以上的。由於此種大型的硬質夾雜物的數量越多，則與冷軋輥筒直接接觸的帶鋼表層部上夾雜物的存在概率就越大，因此雖然以往材料的No.7及8中，產生了薄板的壓輥痕，但是在本發明材料中，沒有壓輥痕的產生。此外，該滿足本發明的成分組成的試樣所形成的夾雜物形態由於可以溶於氯化鐵蝕刻液中，因此在形成遮蔽板時，可以穿出特定性狀的電子束通過孔。
本發明的Fe-Ni類遮蔽板材同樣作為具有低熱膨脹特性並且要求優良的表面性狀和蝕刻特性的薄板，例如可以適用於引線框(lead frame)材料等電子部件用材料中。
權利要求
1.一種表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，含有Ni35～37％，C0.01％以下，Si0.05％以下，Mn0.5％以下，S15ppm以下，Al0.010～0.035％，Mg0.0015～0.0040％，並且，Al/Mg比被調整為5以上，O20ppm以下，剩餘部分實質上由Fe構成。
2.根據權利要求1所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，Al/Mg比為7～15。
3.根據權利要求1或2所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，含有Al0.015～0.025％，Mg0.0015～0.0030％。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，O10ppm以下。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，Si小於0.03％。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，Mn0.05％以下。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，含有B0.004％以下。
8.根據權利要求1至7中任意一項所述的表面性狀優良的Fe-Ni類遮蔽板材，其特徵是，以質量比表示，將Ni的一部分用10％以下的Co置換。
全文摘要
一種抑制了壓輥痕的產生的表面性狀優良的Fe－Ni類遮蔽板材，以質量比表示，含有Ni35～37％，C0.01％以下，Si0.05％以下，Mn0.5％以下，S15ppm以下，Al0.010～0.035％，Mg0.0015～0.0040％，並且，Al/Mg比被調整為5以上，O20ppm以下，剩餘部分實質上由Fe構成。最好為，Al/Mg比為7～15，或者，Al0.015～0.025％，Mg0.0015～0.0030％，此外O10ppm以下。也可以設為Si小於0.03％，Mn0.05％以下，此外，也可以含有B0.004％以下，還可以將Ni的一部分用10％以下的Co置換。
文檔編號C22C38/00GK1690239SQ20041007917
公開日2005年11月2日 申請日期2004年9月15日 優先權日2004年4月19日
發明者谷口徹, 藤本馨, 三嶋節夫 申請人:日立金屬株式會社