CN106955892B

CN106955892B - Fe－Ni系合金薄板的制造方法

Info

Publication number: CN106955892B
Application number: CN201610865651.6A
Authority: CN
Inventors: 安田信隆; 冈本拓也
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: KR101809377B1; CN106955892A; KR20170038671A; JP2017064763A; JP6598007B2

Abstract

本发明提供一种Fe－Ni系合金薄板的制造方法，该Fe－Ni系合金薄板是厚度为0.25mm以下的较薄的材料，能兼顾在宽幅下优良的陡度和低成本。Fe－Ni系合金薄板的制造方法的特征在于，包括经热轧来准备冷轧用坯料的工序以及反复进行一次以上的冷轧和连续退火的冷轧工序，该冷轧用坯料以质量％计包括Ni+Co：35.0％～43.0％(其中，Co为0～6.0％)、Si：0.5％以下、Mn：1.0％以下，其余部分由Fe和杂质形成，最终的冷精轧在每单位宽度的轧制负荷为150kgf/mm以下、轧制速度为1.7m/s以上、前方张力为250MPa～400MPa的条件下进行，使厚度为0.25mm以下，在所述最终的冷精轧后不进行热处理。

Description

Fe－Ni系合金薄板的制造方法

技术领域

本发明涉及例如引线框、金属掩模等所使用的Fe－Ni系合金薄板的制造方法。

背景技术

对引线框、金属掩模等所使用的Fe－Ni系合金薄板例如进行蚀刻、冲压等加工，与其他构件组合使用。对于该Fe－Ni系合金薄板，通常，在精轧前后进行去应力退火、软化退火，调整结晶取向，进行精加工，以满足期望的要求特性。

另一方面，本申请的申请人例如提出了一种蚀刻性优良的引线框材料的发明作为日本特开平6－172928号公报(专利文献1)，该引线框材料由以质量％计含有30％～60％的Ni的Fe－Ni系合金形成，利用显微镜检查在与板宽度方向垂直的截面内具有纤维状的轧制组织，且轧制面的{100}取向聚集度(日文：方位集積度)为50％以上。另外，提出了一种蚀刻性优良的荫罩材料的发明作为日本特开平6－279946号公报(专利文献2)，该荫罩材料由以质量％计含有30％～40％的Ni、其余部分由Fe以及不可避免的杂质构成的 Fe－Ni系因瓦合金形成，轧制面的{100}取向聚集度为85％以上，并且，利用显微镜检查在与板宽度方向垂直的截面内具有纤维状的轧制组织。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06－172928号公报

专利文献2：日本特开平06－279946号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于所述专利文献1、专利文献2的发明，在冷轧工序，形成期望的板厚，之后，在650℃～1000℃的温度范围内进行退火，以减少材料内部的残留应力。

但是，近年来，对于Fe－Ni系合金薄板，从生产率的观点出发，被以宽幅使用，且蚀刻加工、冲压加工、激光加工等加工方法的多样化得到推进，具有这样的要求：抑制制造成本，使用更廉价的材料。并且，有这样的使用用途：所述残留应力不会成为问题，而要求优良的陡度。

对于这样的要求，在所述专利文献1、专利文献2的Fe－Ni系合金薄板的情况下，存在以下这样的问题。首先，由于实施热处理，因此制造成本较高。另外，在轧制后在650℃～1000℃的温度范围内进行退火，从而在材料内部以不稳定的状态残留的错位成为稳定的状态，而减少了应力。另一方面，随着残留应力的释放，会发生形状变化，最终的精轧形状或者形状矫正后的最终形状可能会发生变化，从陡度这点来看是不优选的。

本发明的目的在于提供一种Fe－Ni系合金薄板的制造方法，针对厚度 0.25mm以下的薄的Fe－Ni系合金薄板，不仅能够提高生产率，尤其能够在宽幅下实现优良的陡度。

用于解决问题的方案

本发明是鉴于所述问题而做成的。

即，本发明是一种Fe－Ni系合金薄板的制造方法，该Fe－Ni系合金薄板的制造方法包括准备冷轧用坯料的工序以及对所述冷轧用坯料反复进行一次以上的冷轧和连续退火的冷轧工序，该冷轧用坯料以质量％计包括Ni+ Co：35.0％～43.0％(其中，Co为0～6.0％)、Si：0.5％以下、Mn：1.0％以下，其余部分由Fe和杂质形成，所述冷轧工序中的最终的冷精轧在每单位宽度的轧制负荷为150kgf/mm以下、轧制速度为1.7m/s以上、前方张力为250MPa～ 400MPa的条件下进行，使厚度为0.25mm以下，在所述最终的冷精轧后不进行热处理。

优选的是，在所述最终的冷精轧中，每单位宽度的轧制负荷为130kgf/mm 以下、轧制速度为3.3m/s以上，在所述最终的冷精轧工序后不进行形状矫正工序。

更优选的是，在所述冷轧工序中使用的工作辊为合金工具钢辊。

利用所述本发明的制造方法，能够使所述厚度为0.25mm以下的Fe－Ni 系合金薄板的陡度在以所述Fe－Ni系合金薄板置于水平台的状态下的浮起高度进行评价时为0.75％以下。

发明的效果

采用本发明，能够对厚度为0.25mm以下的较薄的Fe－Ni系合金薄板设定适当的轧制条件，能够省略以往的制造Fe－Ni系合金薄板时进行的最后的热处理，从而能够具备优良的陡度，而且，能够期望削减制造成本、提高生产率、取得节能效果。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。

＜材料组成＞

首先，说明本发明所规定的化学组成。具有本发明所规定的组成的Fe－ Ni系合金具有获得期望的热膨胀所需要的组成。组成以质量％表示。

[Ni+Co：35.0％～43.0％(其中，Co为0％～6.0％)]

如所述那样，Ni及Co是获得期望的热膨胀系数所需要的元素。在Ni+ Co的含有量小于35.0％的情况下，奥氏体组织容易变得不稳定，而若超过 43.0％，则热膨胀率上升，不满足低热膨胀特性，因此，Ni+Co的含有量为 35.0％～43.0％。另外，虽然Co并不是必须添加的，但是能够在到6.0％为止的范围内将Ni的一部用Co替换。

[Si：0.5％以下，Mn：1.0％以下]

在Fe－Ni系合金中出于脱氧的目的，通常含有微量Si、Mn，若过多地添加Si、Mn，则容易引起偏析，因此，Si为0.5％以下，Mn为1.0％以下。另外， Si和Mn的下限虽不特别限定，但是，如所述那样，是作为脱氧元素添加的，因此Si至少留有0.05％，Mn至少留有0.05％。

[其余部分为Fe及杂质]

实质上，所述元素以外都是Fe较佳，但是含有制造上不可避免地含有的杂质。有必要特别限制的杂质元素中有C，例如，若用于进行蚀刻的用途，则其上限为0.05％较佳。

另外，在要提高冲裁性的情况下，也可以使S等易切削性元素含有0.020％以下。也可以使能提高热加工性这样的B等元素含有0.0050％以下。

＜冷轧用坯料＞

在本发明中，经热轧后，准备冷轧用坯料。热轧材料上形成有氧化层，因此将该氧化层利用例如机械手段或者化学手段除去后，用作冷轧用坯料。另外，为了不会从冷轧中的冷轧材料的边缘产生裂纹等缺陷，在对边缘进行修整后，用作冷轧用坯料。另外，冷轧用坯料的厚度为2.0mm～5.0mm左右较佳。

然后，对所述冷轧用坯料反复进行一次以上的冷轧和连续退火，形成期望的板厚，实施最终的冷精轧。以这样的方式进行即可：最终轧制前的轧制率为50％～85％，对于连续退火，在850℃～1000℃的加热炉中以10sec～60sec 通板。另外，优选在进行最后的冷轧前的阶段使硬度为120HV～150HV来进行最终的冷精轧。

另外，如所述那样，本发明能够赋予宽幅的Fe－Ni系合金薄板优良的陡度。本发明中所谓的“宽幅”是指例如500mm～1500mm的宽度。

接着，详细说明最终的冷精轧条件。

在本发明中，在最终的冷精轧，使Fe－Ni系合金薄板的厚度为0.25mm 以下。使厚度为0.25mm以下是因为这是例如引线框、金属掩模用途所要求的厚度。另外，优选板厚为0.15mm以下。

＜轧制负荷＞

在本发明中，最终的冷精轧中的每单位宽度的轧制负荷为150kgf/mm(大约1471N/mm)以下。轧制加工通过对轧制辊两端支承部施加负荷而对轧制辊整体施加负荷。因此，若轧制负荷高，则尤其是在材料边缘部的轧制负荷变高，边缘部的伸长变多。并且，施加于轧制辊的宽度方向上的负荷分布差也变大，难以得到平坦的形状。因此，最终的冷精轧采用比较轻的负荷的 150kgf/mm以下。

另外，在0.25mm以下的Fe－Ni系合金薄板的情况下，轧制负荷本身降低为150kgf/mm以下，从而施加于材料边缘部的负荷降低就不用说了，还能够得到下述效果：也能够减小宽度方向上的负荷分布差，由辊弯曲控制以及整平控制进行的形状控制变容易。

轧制负荷的下限值没有特别设定，但是若轧制负荷过低，则无法减小板厚，得到期望的板厚的轧制本身变得困难，因此将下限设为35kgf/mm(大约 343N/mm)是现实的。

＜轧制速度＞

在本发明中，最终的冷精轧中的轧制速度为1.7m/s以上。若轧制速度过低，则轧制机油的进入量变少，轧制辊与材料之间的接触面积增大，由此，摩擦阻力增加，轧制负荷变高。并且，生产率降低导致成本增加。因此，轧制速度为1.7m/s以上。另外，轧制速度的上限值不特别设定，但是根据轧制机的构造，设为8.3m/s以下是现实的。

＜轧制张力＞

轧制张力也和所述轧制速度一起对轧制负荷造成影响。尤其是对于前方张力而言，若张力高则轧制后的板中央的伸长反而大，有可能导致形状恶化，进而，若轧制张力过高，则轧制中的材料有可能断裂。另一方面，若张力过低，则为了得到期望的板厚，要使轧制负荷升高。因此，最终的冷精轧中的轧制的前方张力为250MPa～400MPa。

以上，说明的本发明的最终的冷精轧中进行的冷精轧的道次数(日文：パス回数)为一道次就足够了。通过组合所述条件，能够形成具有优良的陡度的Fe－Ni系合金薄板。

＜省略热处理＞

本发明的另一特征在于，在所述最终的冷精轧后，不进行软化退火、去应力退火这样的热处理。

通常，若进行对再结晶组织实施调整的软化退火、在再结晶温度以下进行热处理的去应力退火，则在材料内部以不稳定的状态残留的错位变成稳定的状态，从而减少了应力，但是随着残留应力的释放，形状会发生变化。因此，由最终的冷精轧调整好的形状有可能会恶化。鉴于该情况，出于维持由加工形成的优良的陡度的目的，省略了热处理。

并且，省略所述热处理能够抑制制造成本，制造出廉价的材料，这就不用说了，还能够期望生产率的提高、节能效果。另外，根据使用用途，通过留下残留应力，还能够期待提高蚀刻加工性(蚀刻速度)的效果。

＜省略形状矫正＞

通常，在最终的冷精轧后，出于获得更优良的陡度的目的，实施由张紧校平器等进行的形状矫正。当然，在本发明中，为了获得优良的陡度，也可以在最终的冷精轧以后实施形状矫正。但是，在本发明中，在所述最终的冷精轧中，进而，使每单位宽度的轧制负荷为130kgf/mm(大约1275N/mm)以下，轧制速度为3.3m/s以上，从而能够将所述形状矫正工序也省略。

轧制机出于使施加于轧制辊的板宽度方向上的负荷分布均匀的目的而利用了辊弯曲控制以及整平控制机构。但是，若轧制负荷高，则其负荷分布差也变大，用于使负荷分布均匀的辊弯曲控制以及整平控制量也增大，因此形状控制变困难。因此，在最终的冷精轧中，进而使每单位宽度的轧制负荷为130kgf/mm以下，轧制速度为3.3m/s以上，从而能够更容易地进行基于辊弯曲控制以及整平控制的形状控制，进行它们的组合，由此即使省略形状矫正工序，在冷轧后形成制品宽度时的陡度在以薄板置于水平台的状态下的浮起高度评价时也能够为0.75％以下(优选为0.50％以下)。

＜工作辊＞

另外，本发明的冷轧工序中使用的工作辊优选为具有JIS－G4404规定的组成的合金工具钢辊。更优选为使用高速工具钢或者冷作模具钢。

工作辊中除了所述合金工具钢辊之外还有超硬辊。超硬辊的杨氏模量高，具有刚性，因此存在即使使用轧制机的辊弯曲机构、形状调整也比较困难的情况，特别不适用于宽幅材料。因此，在存在宽幅材料的板宽度方向上的形状变化的情况下，使用能够使宽度方向的形状变化更均匀并且容易得到优良的陡度的合金工具钢的工作辊为佳。

另外，优选尤其是用于最终的冷精轧的工作辊的直径为60mm～200mm。若工作辊的直径过大，则存在最终的冷精轧时的道次数增加而生产率变差的可能。另外，若工作辊的直径过小，则存在最终的冷精轧中的Fe－Ni系合金的形状调整变困难的情况。因此，工作辊的直径为60mm～200mm较佳。

接着，对利用所述本发明的Fe－Ni系合金薄板的制造方法得到的Fe－Ni 系合金薄板进行说明。

＜陡度＞

在本发明中，对Fe－Ni系合金薄板进行最终的冷精轧后，能够使形成制品宽度时的陡度以薄板置于水平台的状态下的浮起高度进行评价时为0.75％以下(优选为0.50％以下)。

近年来，对于Fe－Ni系合金薄板，从生产率的观点出发，被以宽幅使用，且蚀刻加工、冲压加工、激光加工等加工方法的多样化得到推进，有这样的使用用途：所述残留应力不会成为问题，而要求更优良的陡度。若陡度过高 (差)，则例如尤其是使用宽幅化的Fe－Ni系合金薄板、实施期望的加工时，产生下述问题，即：在生产线发生输送问题、实施加工后不能得到期望的图案、或者与其他构件的组装困难等。因此，使陡度为0.75％以下(优选为0.50％以下)。另外，陡度的下限不特别限定，完全平坦的形状(陡度0.00％)最好。但是，制造完全平坦的形状极其困难，因此现实的陡度的下限为0.01％左右。

该陡度的测量如下述这样进行即可：将薄板切割为恒定长度，置于水平台上，使用激光位移计等，测量薄板的浮起高度，此时，在板宽度以及板长度方向上，根据每隔恒定长度呈矩阵状记录浮起高度而得到的数据，算出陡度。

【实施例】

进行真空熔化、均热化热处理、热压以及热轧，而准备了厚度为3.0mm 的热轧材料。测量热轧材料的硬度，为170HV～190HV。热轧材料的化学组成表示在表1中。

之后，通过化学研磨、机械研磨将热轧材料表面的氧化层去除，实施粗轧，通过修整加工将坯料宽度方向上的两端部的热轧时的龟裂去除，而准备好冷轧用坯料。

接着，对所述冷轧用坯料反复进行冷轧和连续退火，之后，作为最终的冷精轧，分为本发明例(No.1～6)、比较例(No.21、22)、以往例(No.31～ 33)，制造的结果表示在表2中。另外，最终的冷精轧所使用的工作辊使用高速工具钢，直径使用120mm，对于最终的冷精轧的道次数，本发明和比较例均进行一道次，以往例进行多道次，最终厚度为0.1mm。其中，是最终的冷精轧前的硬度为135HV、宽度为800mm的宽幅材料。

另外，表2中所示的陡度的测量中，使用三维形状测量器，对水平台上的被切割成700mm的长度的Fe－Ni系合金薄板试验片，在测量区域为宽度 800mm×长度700mm的范围内，使用激光位移计等测量薄板的浮起高度。陡度根据每隔恒定长度(宽度方向：14mm，长度方向：8mm)呈矩阵状记录浮起高度而得到的数据算出。

【表1】

(质量％)

C	Si	Mn	Ni	Co	其余部分
						0.01	0.1	0.5	40.8	0.3	Fe和不可避免的杂质

【表2】

※No.1-6是本发明例

※本发明No.4-6是分别对本发明No.1-3进行形状矫正而得到的制品。

※No.21～22是比较例

※No.22是对比较例No.21进行形状矫正而得到的制品。

※在去应力退火中为600℃～700℃。

※No.31-33是以往例

※形状评价：陡度≤0.50％…A，0.50＜陡度＜0.75％…B，陡度≥0.75％…C

※制造成本评价-工序数：仅精轧…A，增加一个工序…B，增加两个工序…C

※制造成本评价-生产率：轧制速度≥3.0m/s…A，1.7m/s≤轧制速度＜ 3.0m/s…B，轧制速度＜1.7m/s…C

※综合评价：S表示评价最高，评价按S→A→B→C的顺序降低。

由表2所示的结果可知，本发明的No.1～6在最终的冷精轧后省略了热处理(去应力退火)，使生产率提高，并且能够得到优良的陡度。并且可知，本发明No.3仅通过精轧就能够得到优良的陡度，形状矫正也能够省略。

根据以上的结果可知，通过应用本发明的制造方法，对于厚度为0.25mm 以下的较薄的Fe－Ni系合金薄板，即使宽幅化，也能够具备优良的陡度。并且，省略以往的制造Fe－Ni系合金薄板时进行的最后的热处理，从而能够期望削减制造成本、提高生产率、取得节能效果。

Claims

1.一种Fe－Ni系合金薄板的制造方法，其特征在于，

该制造方法包括准备冷轧用坯料的工序以及对所述冷轧用坯料反复进行一次以上的冷轧和连续退火的冷轧工序，

该冷轧用坯料以质量％计包括Ni+Co：35.0％～43.0％、Si：0.05％～0.5％、Mn：0.05％～1.0％，其余部分由Fe和杂质形成，其中，Co为0％～6.0％，

所述冷轧工序中的最终的冷精轧在每单位宽度的轧制负荷为35kgf/mm～150kgf/mm、轧制速度为1.7m/s～8.3m/s、前方张力为250MPa～400MPa的条件下进行，使厚度为0.25mm以下，在所述最终的冷精轧后不进行热处理，

在以所述Fe－Ni系合金薄板置于水平台的状态下的浮起高度进行评价的所述Fe－Ni系合金薄板的陡度为0.75％以下。

2.根据权利要求1所述的Fe－Ni系合金薄板的制造方法，其特征在于，

在所述最终的冷精轧中，每单位宽度的轧制负荷为130kgf/mm以下、轧制速度为3.3m/s以上，在所述最终的冷精轧工序后不进行形状矫正工序。

3.根据权利要求1或2所述的Fe－Ni系合金薄板的制造方法，其特征在于，

在所述冷轧工序中使用的工作辊为合金工具钢辊。