JP2001295083A

JP2001295083A - 熱延板の表面処理方法

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Publication number: JP2001295083A
Application number: JP2000107667A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Yanai; 俊彦谷内; Takashi Sueyoshi; 貴司末吉; Satoshi Niizaki; 諭新崎; Takahiro Takai; 貴裕高井; Yoshihiro Kiyota; 宜宏清田
Original assignee: Tsurumi Soda Co Ltd; Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Soda Co Ltd; Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】液寿命が永く、表面処理速度の低下がなく、
生産性が良く、そして製品板に平滑度の高い表面を付与
するために有効な、熱延板の表面処理方法を提案するこ
と。【解決手段】塩化第二鉄を含有する水溶液を用いて熱
延板の脱スケール処理および／または脱スケール後の表
面仕上げ処理を行う際に、処理液として、使用中の水溶
液の比重 (Gn）と使用前の水溶液の比重 (Gb）との比重
差ＧＲ＝Gn／Gbを、0.85〜1.15の範囲内に制御したもの
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱延鋼板などの表
面を、塩化第二鉄含有水溶液にて脱スケール処理，エッ
チング処理して、平滑度の高い表面を現出させるための
表面処理方法に関するものである。とくに、本発明は、
ステンレス鋼の他、ＬＮＧ容器やリードフレーム、シャ
ドウマスクなどの用途に用いられるFe−Ni系合金の外観
(表面) 性状に優れた熱延板の表面処理方法を提案す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス鋼の圧延や焼鈍工程で
発生した酸化スケール (以下、単に「スケール」とい
う) の除去手段としては、硝酸や硫酸，塩酸，フッ化水
素酸，りん酸等のような強酸の溶液中に一定時間浸漬す
る方式が採られてきた。ただし、かかる浸漬法による脱
スケール法は、脱スケール効果を高めるために強酸を用
い、しかもその濃度および温度を高くしていることか
ら、種々の問題があった。その上、使用後の廃酸の処理
法についても、多量の遊離酸と酸洗により生成した酸性
の可溶性金属塩類とを含有しているため、そのまま廃棄
することができず、そのため高価な設備と多量の中和剤
とを用いる廃酸処理技術の採用が必要であった。

【０００３】これに対し、最近、ステンレス鋼やFe−Ni
合金の脱スケールに当たり、従来の上記強酸類 (硝酸、
ふっ化水素酸) に代えて塩化第二鉄を主成分とし、他に
塩酸を含む混合水溶液を用いる表面処理 (脱スケール，
エッチング) 方法が脚光を浴びている (特開平10−3171
66号公報，特開平11−131264号公報参照) 。これら既知
の新規な表面処理方法というのは、鋼板や合金材料の熱
延板を酸洗後もしくは直接、塩化第二鉄の水溶液もしく
は塩酸を含む混合水溶液にて、浸漬もしくはスプレーし
て表面処理することにより、スケールの除去や表面キ
ズ、酸洗ムラ、スケール残りや模様の除去を目的とした
エッチングを主とする表面仕上げ処理を行って、表面性
状の良好な製品を提供する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】塩化第二鉄を用いる、
従来の表面処理の方法は、高価な強酸の使用量が少なく
なり、また、過酸洗になることもないので、処理液コス
ト、母材歩留り、廃液処理コストの低減という効果をも
たらした。しかしながら、塩化第二鉄水溶液、塩酸との
混合水溶液自体の液寿命、脱スケール速度の低下、生産
性という側面からの技術的なアプローチが欠けていたた
め、低コストでの表面性状の良好な熱延板の高効率製造
を困難にしていた。

【０００５】そこで、本発明の主たる目的は、表面性状
のより一層の向上をもたらす熱延板の表面処理方法を提
案することにある。また、本発明の他の目的は、液寿命
が永く、表面処理速度の低下がなく、生産性が良く、そ
して平滑度の高い表面を形成するために有効な熱延板の
表面処理方法を提案することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来技術が抱えている上
述した課題を解決し、上記目的を実現すべく鋭意研究し
た結果、発明者らは、表面処理時の水溶液の比重を制御
することが有効であるとの知見を得て、本発明を完成し
た。

【０００７】即ち、本発明は、塩化第二鉄を含有する水
溶液を用いて熱延板の脱スケール処理および／または脱
スケール後の表面仕上げ処理を行う際に、処理溶液とし
て、使用中の水溶液の比重 (Gn）と使用前の水溶液の比
重 (Gb）との比重差ＧＲ＝Gn／Gbを、0.85〜1.15の範囲
内に制御したものを用いることを特徴とする熱延板の表
面処理方法である。

【０００８】本発明において、使用前の水溶液は、塩化
第二鉄：５〜40wt％、好ましくは30〜40wt％、より好ま
しくは35〜40wt％含有する水溶液、または、塩化第二鉄
水溶液：５〜40wt％と塩酸：20wt％以下を含有する水溶
液のいずれかを用いることが好ましい。本発明におい
て、脱スケール処理および表面仕上げ処理は、スプレー
流量：0.01〜0.25m^３／m^２・min の条件でスプレー法に
より行うことが好ましい。本発明において、被処理熱延
板はFe−20〜60wt％Ni合金であることが好ましい。本発
明において、前記熱延板は、熱延後冷延工程を経た後
に、フォトエッチング加工を施して製品とするものに適
用されることが好ましい。そして、本発明においては、
塩化第二鉄水溶液、または塩酸との混合水溶液の処理に
先立つ処理として、まずメカニカル表面研削処理、ある
いはまた硝酸，硫酸，塩酸，フッ化水素酸，りん酸など
の酸洗による粗脱スケール処理を行うことがより好まし
い実施の形態となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明にかかる表面処理方法は、
基本的には、熱延板表面の酸化スケールを予め除去する
粗脱スケール処理を行った後に、さらに残留しているス
ケールや前記粗脱スケール処理では解消できない表面キ
ズ，酸洗ムラ，模様などを溶解することによって解消す
ることで、平滑度の高い表面を現出させるためのエッチ
ング処理、即ち表面仕上げ処理を行うことにあるが、も
ちろん、粗脱スケール処理を兼用する方法であってもよ
い。以下は便宜上、これらの処理を含めて単に「エッチ
ング処理」という。

【００１０】本発明方法の特徴は、処理液、即ち塩化第
二鉄を含有する水溶液の比重を、希釈液 (水) などを使
って制御することにある。この処理液比重を制御する理
由は、一定の脱スケール，エッチング処理速度を永く維
持して生産性を確保し、かつ液寿命の向上を図るためで
ある。一般に、金属の処理を塩化第二鉄水溶液で行う
と、金属が溶出することにより、水溶液の比重が次第に
大きくなる。そして、そのままその処理液の使用を続け
ると、次第に溶解速度の低下を招く傾向がある。

【００１１】図１は、36wt％Ni- Fe合金熱延板を、塩化
第二鉄含有水溶液 (37wt％FeCl_３,5wt％HCl 混合水溶
液、37wt％FeCl_３水溶液) を用いて、液温60℃、スプレ
ー圧力24.5 N／cm^２の条件でエッチング処理したとき
の、溶解減量 (ΔＷ）と処理時間 (液中Ni濃度の推移で
示した) との関係を示すものである。この図に示すよう
に、エッチング処理前の水溶液の比重に対して、エッチ
ング処理後の水溶液の比重を一定の範囲 (GR＝0.93〜1.
07) に保つと、エッチング速度の減少が抑制でき、生産
性の維持と該液寿命の向上とに貢献できることが明らか
である。これに対して、液比重を全く制御しないで、自
然の変化に任せた結果、液中Ni濃度の上昇 (時間の経
過) と共に、GRは当初の値(1.0) から（1.15) に変化
(次第に上昇) すると同時に、溶解減量 (ΔＷ）の減少
傾向が顕著となり、エッチング効率が著しく低下するこ
とがわかった。

【００１２】なお、本発明において、エッチングによっ
て塩化第二鉄含有水溶液中に溶解する金属成分が増加
し、比重が常に増加傾向を示すので、いわゆる液比重の
制御は、単に水の添加による希釈の程度を制御するだけ
でできる。従って、液の管理、即ち液比重の制御は非常
に容易にできると共に、作業性に優れている。

【００１３】上述したように、処理液の液比重の制御
は、水を添加することにより、使用中の水溶液の比重
（Gn）と使用前水溶液の比重 (Gb) との比重比 (GR) を
希釈して制御することによって行うが、その比重比 (G
R) は、「使用中の水溶液の比重（Gn）／使用前の水溶
液の比重 (Gb) 」で表される値である。本発明におい
て、この比重比GRは、0.85〜1.15の範囲がよい。この場
合において、好ましい下限は0.90、さらに好ましい下限
は0.92、特に好ましい下限は0.95である。一方、好まし
い上限は1.12、さらに好ましい上限は1.1 、特に好まし
い上限は1.07以下である。

【００１４】この比重比GRを上記のように限定した理由
は、0.90未満では液を希釈しすぎることにより、溶液中
の FeCl_３，HCl などの反応物質の濃度が低下するから
である。一方、1.12を超えると溶解減量が少なくなりす
ぎるからである。

【００１５】本発明で使用可能な処理液は、塩化第二
鉄を 5〜40wt％含有する水溶液、または塩化第二鉄水
溶液 5〜40wt％と塩酸20wt％以下を含有する混合水溶液
のいずれかであることが好ましい。塩化第二鉄水溶液に
塩酸を添加する理由は、塩化第二鉄水溶液に塩酸を添加
すると、FeCl_３＋ 3H_２O → Fe(OH)_３＋3HCl の平衡が
左に傾き、 Fe(OH)_３が生成されにくくなり、塩化第二
鉄水溶液の液寿命を延長することができるからである。
単一溶液の場合、塩化第二鉄の濃度が５wt％未満では有
効な反応が起こりにくくなる。Fe−Ni系合金の場合、好
ましい下限は30wt％以上であり、より好ましくは35wt％
以上である。一方、40wt％を超えると、経済的に不利で
ある。また、混合溶液の場合、塩酸が20wt％を超える
と、経済的に不利である。好ましくは15wt％程度以下と
する。なお、Fe−Ni系合金の場合、塩化第二鉄水溶液ま
たは塩化第二鉄水溶液と塩酸の混合水溶液の使用前の好
ましい液比重 (Gb) は、14程度である。

【００１６】本発明において、上記エッチング処理の方
法は、特に限定されるものではないが、浸漬法やスプレ
ー法が有利に適合する。ただし、より高いエッチング性
能を求めるためには、常に新鮮な液と被処理材表面の接
触を保つことができるスプレー法によることが望まし
い。この場合において、スプレー圧力は10〜100 N/cm^２
であることが好ましい。

【００１７】図２は、36wt％Ni−Fe合金と、30wt％FeCl
_３＋8 wt％HCl 水溶液を使ってスプレー法にて表面処理
した場合の、溶解減量とスプレー圧との関係を示すもの
であるが、このスプレー液条件の下では、スプレー圧が
10 N/cm^２を超えると、溶解減量が２ｇ／m^２以上とな
り、平滑度の高い表面を得るために必要な溶解減量が得
られることがわかる。

【００１８】また、図３は、スプレー (噴射) 流量と溶
解減量との関係を示すものであるが、スプレー流量が0.
01〜0.25m^３／m^２・min の範囲で溶解速度の向上が期待
できる。

【００１９】本発明が処理対象とする熱延板とは、鋼，
ステンレス鋼板およびFe−20〜60wt％Ni合金板の熱延板
が有利に適合する。とくに、Fe−Ni合金は、基本成分と
してNiを20wt％以上60wt％以下を含有するFe−Ni合金で
あり、その他にCoを６wt％以下を含有し、残部がFeおよ
びその他の不可避的不純物からなるものが用いられる。
より好ましくは、Niを30wt％〜39wt％含み、かつCoを６
wt％以下含有し、残部がFeおよびその他の不可避的不純
物からなるFe−Ni合金である。これらの合金において、
NiおよびCoが前記の範囲を外れると、Fe−Ni系合金板
が、ＬＮＧ容器、リードフレーム、シャドウマスク、パ
ーマロイなどの用途に使用される材料として必要な特
性、例えば物理的、磁気的性質および機械的性質を満足
できなくなるために前記のように限定した。

【００２０】これらのFe−Ni合金には、本発明の作用効
果が損なわれない限り、必要に応じてSiやMn、Cr、Cu、
Mo、Al等の元素を添加してもよく、また、Ｃ，Ｐ，Ｓ，
Ｎ，Ｏ等の不可避的不純物が混入してもよい。なお、か
かるFe−Ni合金の熱延板は、ＬＮＧ容器、リードフレー
ム、シャドウマスク、パーマロイなどの用途に用いられ
るインバー合金 (36wt％Ni) 、スーパーインバー合金
(32wt％Ni-5wt％Co) 、42合金 (42wt％Ni) 、42-6合金
(42wt％Ni-6wt％Cr) 、ＰＢ級パーマロイ (45wt％Ni)
等を例示することができる。

【００２１】本発明は、ステンレス鋼やFe−Ni合金で製
造されるシャドウマスク材、リードフレームなどのエッ
チング加工用素材として特に好適に用いられる。通常、
このようなエッチング加工用素材は、熱間圧延後、冷間
圧延され、約0.1 〜0.5 ｍｍ程度の板厚にまで加工され
た後、フォトエッチング加工が施されるが、熱延板脱ス
ケール処理や主としてその後に行うエッチング処理後の
表面状態が、最終製品に施すフォトエッチング特性に強
く影響することがわかっている。従って、もし、熱延板
の表面の凹凸，即ち粗さがあまりに大きいと、フォトエ
ッチング特性に悪い影響が出ることになる。最終製品に
良好な表面状態を付与するには、本発明で形成する熱延
板の表面の粗さＲmax は15μｍ程度以下、好ましくは10
μｍ以下にすることが好ましい。以上説明したように、
本発明方法に従って熱延板の処理を行った場合、その
後、冷間圧延工程を経て製造された薄板は、フォトエッ
チング加工用素材として好適な表面性状をもつ素材とな
り得る。

【００２２】また、本発明の表面処理方法は、熱延板を
単に脱スケール処理，エッチング処理するだけでなく、
スケールブレーカー、ブラシ研磨、ショットなどのメカ
ニカル表面研削処理と併用してもよく、あるいは熱延板
を他の公知の酸洗法によりあらかじめ脱スケールした
後、本発明により仕上げ処理 (エッチング処理) する場
合にも適用することができる。

【００２３】

【実施例】Fe−36wt％Ni合金の５mm厚の熱延板に対し、
塩化第二鉄の処理液 (FeCl_３：37wt％、HCl ：５wt％混
合水溶液) を、スプレー流量 0.2m^３／m^２・min ，液温
60℃の条件でスプレー処理する方法、および上記処理液
中に浸漬する方法で表面エッチングを行い、表面粗さに
ついて調査した。実施に当たっては、上述した比重比GR
を1.0 に制御した場合、1.0 〜1.1 、0.9 〜1.0の範囲
に制御した場合、および1.0 〜1.18の範囲内で制御しな
い場合、それぞれについて試験した。その結果を表１に
示すが、本発明で適合する条件で処理したNo. １〜３は
いずれも粗さ (Ｒmax)が小さく、良好な表面になってい
ることが明白で、しかも溶解時間も短い。これに対し、
比重制御をしない比較例 (No. 4 ) は、粗さが大きく表
面性状に劣ることがわかった。また、相対的にはスプレ
ー法による表面処理の方が良好な結果が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
滑度の高い良好な表面性状を具える熱延板を、液寿命、
表面処理速度の低下を招くことなく、高い生産性の下に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶解減量と処理時間 (Ni濃度) との関係を示す
グラフである。

【図２】溶解減量とスプレー圧との関係を示す説明図で
ある。

【図３】溶解減量とスプレー流量との関係を示す説明図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者末吉貴司神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号日本冶金工業株式会社川崎製造所内 (72)発明者新崎諭神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号日本冶金工業株式会社川崎製造所内 (72)発明者高井貴裕神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号日本冶金工業株式会社技術研究所内 (72)発明者清田宜宏神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号日本冶金工業株式会社川崎製造所内Ｆターム(参考） 4K053 PA02 PA03 PA07 PA12 PA13 QA01 RA19 RA29 SA04 TA02 TA24 YA01 YA04 ZA10 4K057 WA01 WA04 WB02 WB03 WE08 WG08 WL05 WM04 WN01 WN03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩化第二鉄を含有する水溶液を用いて熱
延板の脱スケール処理および／または脱スケール後の表
面仕上げ処理を行う際に、処理溶液として、使用中の水
溶液の比重 (Gn）と使用前の水溶液の比重 (Gb）との比
重差ＧＲ＝Gn／Gbを、0.85〜1.15の範囲内に制御したも
のを用いることを特徴とする熱延板の表面処理方法。
【請求項２】使用前の水溶液は、塩化第二鉄：５〜40
wt％含有する水溶液、または、塩化第二鉄水溶液：５〜
40wt％と塩酸：20wt％以下との混合水溶液のいずれかを
用いることを特徴とする請求項１に記載の熱延板の表面
処理方法。
【請求項３】脱スケール処理および表面仕上げ処理
は、スプレー流量：0.01〜0.25m^３／m^２・min の条件で
スプレー法により行うことを特徴とする、請求項１また
は２に記載の熱延板の表面処理方法。
【請求項４】被処理熱延板がFe−20〜60wt％Ni合金で
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の熱延板の表面処理方法。
【請求項５】前記熱延板は、熱延後冷延工程を経た後
に、フォトエッチングエッチング加工を施して製品とす
るものに適用されることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の熱延板の表面処理方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の表面処
理に先立ち、先ず酸洗による粗脱スケール処理を行うこ
とを特徴とする熱延板の表面処理方法。