JP2018062684A - Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法及びＦｅ−Ｎｉ系合金薄板 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐錆性に優れたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板とその製造方法を提供する。【解決手段】 冷間圧延を用いたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法であって、仕上げ冷間圧延後のＦｅ−Ｎｉ系合金圧延材に、２００〜４５０Ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガスを導入した窒素ガス雰囲気中で、温度７８０℃以下、保持時間０．５分以上の焼鈍を行い、前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金圧延材表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を形成することを特徴とするＦｅ−Ｎｉ合金薄板の製造方法。【選択図】 なし

Description

本発明は、耐錆性に優れたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法及びＦｅ−Ｎｉ系合金薄板に関するものである。

リードフレームやメタルマスクに代表されるＦｅ−Ｎｉ系合金は、鋼塊をプレスや熱間圧延を施し製造したフープを冷間圧延、焼鈍を繰り返して製造され、例えば、５００μｍ以下の薄板とされる。このＦｅ−Ｎｉ系合金薄板において、例えば保管や、運搬途中に発錆の不良がしばしば発生していた。
このような耐錆性が求められるような問題に対して、例えば特開平７−２５２６００号公報、特開平７−２５２６０１号公報、特開平８−３３３６５４号公報及び特開２００３−２５３３３８号公報にはＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の表面に薄いＦｅの酸化物を形成させて耐錆性を向上させる提案がなされている。

特開平７−２５２６００号公報 特開平７−２５２６０１号公報 特開平８−３３３６５４号公報 特開２００３−２５３３３８号公報

上述したＦｅ−Ｎｉ合金については従来の技術では耐錆性が十分でなく、さらなる耐錆性の向上が望まれている。本発明の目的は、耐錆性を向上させたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板とその製造方法を提供することである。

本発明者等は耐錆性が求められるリードフレーム等に用いられるＦｅ−Ｎｉ合金について、鋭意検討した結果、表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を形成させることで、発錆を抑制する均一な保護層を形成することができ、耐錆性の点で有利であることを知見した。
すなわち本発明の一態様は、冷間圧延を用いたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法であって、仕上げ冷間圧延後のＦｅ−Ｎｉ系合金圧延材に、２００〜４５０Ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガスを導入した窒素ガス雰囲気中で、温度７８０℃以下、保持時間０．５分以上の焼鈍を行い、前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金圧延材表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を形成することを特徴とするＦｅ−Ｎｉ合金薄板の製造方法である。
本発明の他の一態様は、表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を有し、かつ前記窒化物相の厚さが１００ｎｍ以下であるＦｅ−Ｎｉ系合金薄板である。

本発明によれば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板の耐錆性を向上させることが可能である。

以下に本発明を詳しく説明する。
本発明が対象とするＦｅ−Ｎｉ系合金薄板は、代表的な組成として、３０．０〜５０．０質量％のＮｉ、残部がＦｅと不可避的不純物とを含有するものである。なお、前記Ｎｉを６．０％以下のＣｏで置換しても良い。Ｓｉ、Ｍｎは、通常、脱酸の目的で使用され、Ｆｅ−Ｎｉ合金に微量含有されているが、過剰に含有すれば偏析を起こし易くなるため、Ｓｉは０．５％以下とし、Ｍｎは１．０％以下としても良い。Ｃは過度に多く含まれるとエッチング性を阻害するため、Ｃの上限を０．０１％としても良い。また、その厚さは、例えばエッチングする用途にも適用可能なように５００μｍ以下の厚さを有するものである。なお特に下限は限定しないが、取り扱い易さを考慮すると５０μｍ程度の厚さを有することができる。

本発明の製造方法は、圧延材表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を形成させるために、仕上げ冷間圧延後の圧延材にガス流量が２００〜４５０Ｌ／ｍｉｎの窒素ガス雰囲気中で、温度７８０℃以下、保持時間０．５分以上の焼鈍を行うと良い。上述したような条件で焼鈍を行うことにより、発錆防止効果を有する酸化物相と窒化物相とを含む層を形成することができる。ここで酸化物相と窒化物相の形成を兼ねた焼鈍を仕上げ圧延後に行うのは、所定の厚さの酸化物相と窒化物相とを含む層を均一に形成するためである。
焼鈍時の温度が７８０℃を超える場合、Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板の機械特性が劣化する傾向にある。温度の上限は７２０℃がより好ましい。温度の下限は特に限定しないが、６００℃が好ましく、６３０℃がより好ましい。温度の下限はより酸化物相と窒化物相とを含む層を均一に形成するために６００℃以上が望ましい。また保持時間が０．５分未満の場合、処理時間が短すぎるために酸化物相と窒化物相とを含む層が均一に形成される前に焼鈍が完了してしまう可能性がある。保持時間の下限は１．０分であることがより好ましい。保持時間の上限は特に限定しないが、生産性を考慮すると、３．０分であることが好ましく、２．０分であることがより好ましい。
本発明の製造方法における焼鈍時の窒素ガス流量は、２００〜４５０Ｌ／ｍｉｎと設定する。より好ましくは２５０〜４００Ｌ／ｍｉｎである。２００Ｌ未満となると、焼鈍雰囲気に大気が混入し、均一な酸化物相と窒化物相とを含む層の形成が困難と考えられる。４５０Ｌ／ｍｉｎを超えると、多量のガスを使用しコストが増加する事となり、経済的ではない。なお窒素ガス雰囲気とは窒素ガスを導入した雰囲気であり、空気を超える窒素濃度雰囲気を意味する。

本発明の製造方法では、上述した窒素雰囲気での焼鈍の前に、脱脂洗浄を行うことが好ましい。この脱脂洗浄により圧延材表面の炭素を低減させることで、窒素雰囲気焼鈍後の合金薄板により均一な酸化物相と窒化物相とを含む層を作成することが可能となる。この時の洗浄液にはアルカリ溶液や有機溶剤を使用することができる。また脱脂洗浄時間は、０．１〜１．５ｍｉｎ程度と設定することができる。

本発明のＦｅ−Ｎｉ系合金薄板は、表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を有し、かつ前記層の厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする。この構成により薄くて均一な酸化物相と窒化物相とを含む層を形成し、優れた耐錆性を発揮することが可能である。酸化物相と窒化物相とを含む層の厚さを１００ｎｍ超とすると、エッチング液の浸透性が阻害される為、エッチング不良問題が発生しやすくなる傾向にある。また、焼鈍時間も長くなり過ぎて、例えば、連続で処理することが困難となり、生産性も劣化するため好ましくない。好ましい酸化物相と窒化物相とを含む層の厚さは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下の厚さでも十分である。下限は特に限定せず、、例えば０．０５ｎｍと設定することができる。なお本実施形態での酸化物相と窒化物相とを含む層の厚みは、Ｘ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）で測定することができる。未知の試料に対しては１分のドライエッチングによってどの程度ドライエッチされるかは不明であるため、本実施形態では、例えば、ＥＳＣＡ分析時に１分のドライエッチングにてＳｉＯ_２標準試験片を１.７ｎｍドライエッチされるように調整し、本発明の試料に対しては１分のドライエッチングで１．７ｎｍドライエッチされたものとみなすことで、厚みを測定することとする。

真空溶解、均熱化熱処理、熱間プレス及び熱間圧延を行って厚さ３．０ｍｍの熱間圧延材を準備した。熱間圧延材の化学組成を表１に示す。
前述の熱間圧延材を化学研摩、機械研磨にて熱間圧延材表面の酸化層を除去し、トリム加工で熱間圧延材幅方向の両端部にある熱間圧延時の亀裂を除去して厚さ１．９ｍｍの冷間圧延用素材を準備した。なお、冷間圧延用素材の幅は６８０ｍｍである。
次に、前述の冷間圧用素材に対し、冷間圧延と連続焼鈍とを繰り返した後、最終の仕上げ冷間圧延を行って厚みを０．５ｍｍに調整した後、Ｎ_２純度９９％以上の窒素ガスを流量３２５Ｌ／ｍｉｎで炉内に導入しながら、温度６６０℃、保持時間１．４ｍｉｎの条件で歪取り焼鈍を行い、本発明のＦｅ−Ｎｉ系合金薄板を作成した。

上記のＦｅ−Ｎｉ合金薄板についてＥＳＣＡ分析を行った。なお酸化物相と窒化物相とを含む層の深さ方向の測定は、ＥＳＣＡ分析時に１分のドライエッチングにてＳｉＯ_２標準試験片を１.７ｎｍドライエッチされるように調整し、本発明の試料に対しては１分のドライエッチングで１．７ｎｍドライエッチされたものとみなして測定した。結果、本発明のＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の表面に、酸素が約３５ｗｔ%、窒素が約０．７ｗｔ％存在することが確認できた。これにより本発明は酸化物相と窒化物相とを含む層が形成されていると推定でき、本発明のＦｅ−Ｎｉ系合金薄板は、良好な耐錆性を備えることが可能である。

Claims (2)

1. 冷間圧延を用いたＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法であって、
   仕上げ冷間圧延後のＦｅ−Ｎｉ系合金圧延材に、２００〜４５０Ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガスを導入した窒素ガス雰囲気中で、温度７８０℃以下、保持時間０．５分以上の焼鈍を行い、前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金圧延材表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を形成することを特徴とするＦｅ−Ｎｉ合金薄板の製造方法。
2. 表面に酸化物相と窒化物相とを含む層を有し、かつ前記層の厚さが１００ｎｍ以下であるＦｅ−Ｎｉ系合金薄板。