JP3409941B2

JP3409941B2 - プレスプレート用ステンレス鋼およびその製造方法

Info

Publication number: JP3409941B2
Application number: JP07541595A
Authority: JP
Inventors: 雄二池上; 茂平田
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JPH08269636A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層プリント配線板を
製造する際に用いられるプレスプレート用ステンレス鋼
に関し、特に、プリント配線板の平坦度を出すために、
その両側を挟圧するときに用いるプレスプレート材（板
状, 帯状）とその製造方法に関しての提案である。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の多機能化、低コスト化
への要求が高まり、こうした要求を実現する方法とし
て、プリント配線板については多層化が進んでいる。そ
れは、多層プリント配線板というのは、単層板では実現
できないような高密度配線が可能であり、電子機器の多
機能化、コスト低減に大きく寄与するからである。こう
した多層プリント配線板の標準的な製造工程は、銅張積
層基板（内層回路板）と多層化のための接着剤層（絶縁
層）もしくはプリプレグを重ね合わせ、ホットプレス機
により熱圧成形して一体化し、次いでスルーホールなど
の孔あけに続き、めっき導体を形成して多層プリント配
線板とする方法である。

【０００３】上述したように、プレスプレートというの
は、多層プリント配線板の製造に当たって、基板となる
銅張積層板とプリプレグもしくは絶縁性接着剤層および
銅箔などを１〜複数枚重ね合わせ、その上下を該プレス
プレートで挟むと共に、さらにその外側に熱板を配置し
て加熱下に挟圧して成形するときに用いるものである。

【０００４】このようなプリント配線板用のプレスプレ
ート材料としては、従来、高硬度と良好な平坦度が求め
られるため、SUS-304, SUS-301, SUS-630 などのステン
レス鋼板が使用されてきた。しかしながら、最近、基板
に貼着する銅箔が薄くなってきていることから、樹脂の
熱加圧工程において、銅箔に破断やしわが発生し問題と
なっていた。これは、SUS-304, SUS-301, SUS-630 など
のプレスプレート材料と銅箔との熱膨張係数に差がある
ためと考えられている。

【０００５】これに対し、特公平５−8265号公報では、
熱膨張係数が銅と近い高マンガンオーステナイトステン
レス鋼を提案することにより、銅箔に発生する破断やし
わを無くすことを試みている。たしかに、高マンガンオ
ーステナイトステンレス鋼はプレスプレート材料として
優れた特性を示すが、使用中に反りが発生し、使用でき
なくなるという欠点があった。また、従来の高マンガン
オーステナイトステンレス鋼については、要求硬さを冷
間加工を施すことによって確保しているが、この方法に
より得られる硬さは、製造上の制約がある冷間加工率に
よって決まることから、常に希望する硬さを得ることは
できなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特公
平５−8265号公報に記載の方法でも、ある程度は破断や
しわの発生を防止することはできる。しかしながら、こ
の従来高マンガンオーステナイトステンレス鋼は、使用
中に反りが発生し、使用できなくなるという欠点があっ
た。また、要求硬さを冷間加工率のみによって実現する
には限界があった。本発明の目的は、上記の問題点に鑑
み、長時間使用しても歪み（反り）の発生がなく、かつ
高硬度のプレスプレート用ステンレス鋼とそれの有利な
製造方法を提案することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、プレスプ
レートの使用中に発生する反りについて調査したとこ
ろ、高温硬さの変化とこの反りの大きさとの間には、高
温での硬さが低下すると、反りが発生するという相関関
係があることを見い出した。そこで、高マンガンオース
テナイトステンレス鋼の高温硬さに及ぼす影響, とくに
構成元素の作用効果について調査した。その結果、高温
での硬さの低下を抑制するにはＶの添加が有効で、これ
により使用中の反り発生を効果的に無くせることがわか
った。また、高硬度を得るには冷間加工率を大きくする
と良いが、上述したようにこの方法で得られる硬さには
限界がある。そこで、高マンガンオーステナイトステン
レス鋼において、冷間加工後の硬さに及ぼす種々の元素
の影響についても調べた結果、Cu, ＶおよびAlの添加が
有効であり、これらを適正に複合添加すれば、それらの
相乗作用により、高硬度を実現できることがわかった。
しかも、本発明鋼は、冷間加工後に時効処理を施すと硬
度を上昇させることができるから、従来よりも一層容易
に高硬度のものが得られるようになることがわかった。

【０００８】即ち、上記知見に基づいて開発した本発明
の要旨は、下記の構成にある。 (1) Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt％,Mn：1
0〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10wt％,
Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％, Al：
0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を含有し、
残部Feならびに不可避的不純物からなるプレスプレート
用ステンレス鋼。 (2) Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt％,Mn：1
0〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10wt％,
Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％, Al：
0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を含有し、
残部Feならびに不可避的不純物からなるステンレス鋼の
熱延板をもとに、焼鈍を伴う１回以上の冷間圧延によっ
て冷延板を製造するにあたり、最終冷間圧延時に、20％
以上の加工率で冷間加工することを特徴とするプレスプ
レート用ステンレス鋼の製造方法。 (3) Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt％,Mn：1
0〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10wt％,
Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％, Al：
0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を含有し、
残部Feならびに不可避的不純物からなるステンレス鋼の
熱延板をもとに、焼鈍を伴う１回以上の冷間圧延によっ
て冷延板を製造するにあたり、最終冷間圧延時に、20％
以上の加工率で冷間加工し、その後 400〜600 ℃の温度
で時効処理を施すことを特徴とするプレスプレート用ス
テンレス鋼の製造方法。

【０００９】なお、本発明の具体的な方法は、熱延板
を、複数回の（焼鈍−酸洗−冷延）処理の後、焼鈍−酸
洗−20％以上の最終冷延−矯正−研磨の各工程を経てプ
レスプレート材を製造する。

【００１０】

【作用】以下に、本発明にかかるステンレス鋼につい
て、その成分組成を上記のように限定した理由を述べ
る。Ｃ：0.01〜0.20wt％Ｃは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト
組織の安定化をはかり、加工誘起マルテンサイトの生成
を防止すると同時に、固溶強化により強度を付与する成
分である。こうした作用効果を得るためには少なくとも
0.01wt％は必要である。しかし、その含有量が0.20wt％
を超えると耐食性が劣化するので、上限を0.20wt％とし
た。なかでも、0.03〜0.12wt％の範囲がより好ましい。

【００１１】Si：0.1 〜3.0 wt％ Siは、製鋼時の脱酸成分として、また、鋼強度を上げる
のに有効な元素であり、0.1 wt％以下の添加では、その
効果は小さい。一方、3.0 wt％を超える添加は、熱間加
工性を害するほか、σ相生成傾向を助長するので、その
上限を3.0 wt％とした。なかでも、0.5 〜1.5 wt％の範
囲がより好ましい。

【００１２】Mn：10〜20wt％ Mnは、オーステナイト組織を安定化させるのに有効な元
素であり、少なくとも10wt％の添加は必要である。しか
し、過度に添加すると通常の溶製および熱間加工が困難
となるので20wt％を上限とした。なかでも、13〜16wt％
がより好ましい。

【００１３】Ni：２〜10wt％ Niは、オーステナイト組織を安定化させる元素であり、
耐食性あるいは熱間加工性を向上させる作用効果をもつ
成分であり、そのためには少なくとも２wt％の添加が必
要である。しかし、過度の添加はコストの上昇を招くの
で10wt％を上限とした。なかでも、３〜６wt％の範囲が
より好ましい。

【００１４】Cr：15〜25wt％ Crは、ステンレス鋼としての基本的な成分であり、耐食
性を維持のためには少なくとも15wt％は必要である。し
かし、この添加量が25wt％を超えるとフェライトの生成
や熱間加工性の低下をもたらすので上限を25wt％とし
た。なかでも、16〜20wt％の範囲がより好ましい。

【００１５】Cu：0.03〜1.0 wt％ Cuは、本発明の成分系において、ＶおよびAlと共働して
冷間加工後の硬さを大きくする効果があり、このために
は少なくとも0.03wt％以上が必要である。しかし、その
含有量が1.0 wt％を超えると凝固偏析が大きくなり、熱
間加工性の劣化を招くので上限を1.0 wt％とした。なか
でも、0.4 〜0.8 wt％の範囲がより好ましい。

【００１６】Ｖ：0.05〜0.8 wt％Ｖは、高温での硬さ低下を抑制し、プレスプレート使用
中に発生する反りを最小限に抑え、冷間加工後の硬さを
CuおよびAlとの共働下において大きくする効果がある。
このためには少なくとも0.05wt％は必要である。しか
し、過度の添加は熱間加工性を劣化させると共に、コス
トの上昇を招くので上限を0.8 wt％とする。なかでも、
0.2 〜0.6 wt％の範囲がより好ましい。

【００１７】Al：0.001 〜0.10wt％ Alは、脱酸のために添加する元素であり、上述したよう
にCu, Ｖとの複合添加によりその相乗作用で鋼の硬さを
向上させる。この添加量が0.001 wt％以下では効果が小
さく、却って介在物が多く発生して研磨性を悪くする。
一方、0.10wt％を超えて添加すると表面疵が発生しやす
くなるため、上限を0.10wt％とした。なかでも、0.03〜
0.08wt％の範囲がより好ましい。

【００１８】Ｎ：0.20〜0.50wt％ＮはＣと同様、オーステナイト生成元素であり、オース
テナイト組織の安定化をはかり、加工誘起マルテンサイ
トの生成を防止すると同時に、固溶強化により強度を付
与するのに有効に働く。このためには少なくとも0.20wt
％の添加が必要である。しかし、その含有量が0.50wt％
を超えると造塊中のブローホール発生の恐れがあり好ま
しくない。そのため、上限を0.50wt％とした。なかで
も、0.20〜0.40wt％の範囲がより好ましい。

【００１９】次に、本発明の製造方法について、とくに
上記成分組成からなる鋼スラブを必要な熱処理を含む熱
間圧延と冷間圧延を経て製品板とする一連の工程の中か
ら、特徴的な構成に着目して説明する。冷間圧延上記成分組成にかかるステンレス鋼の熱延板は、必要な
熱処理を含む冷延処理に付されるが、この冷延時、本発
明においては、最終冷間圧延時に２０％以上の加工率を
もって冷間圧延を行う。この冷延加工率を２０％以上に
する理由は、プレスプレート材として必要な硬度を確保
するためであり、たとえ後で時効処理を施したとしても
十分な硬度とするには、この冷延時に適度の加工率は不
可欠である。好ましくは４０〜６０％の加工率とするの
がよい。

【００２０】矯正, 研磨得られたステンレス鋼冷延板は、次に、必要に応じ所要
の平坦度を付与するために、シートレベラーなどを使っ
て機械的な矯正加工を加える。プレスプレート材は硬さ
が非常に高いため、この矯正は難しい。しかしながら、
本発明法に基づいてプレスプレート材を製造する場合、
時効硬化量が非常に大きいため、従来よりも加工率の低
いところで冷間圧延を終え、その後矯正を行い、しかる
のちにこれを時効処理することで従来とほぼ同じ硬さを
得ることができるので好都合である。さらにその後、研
磨を行うことが望ましい。この意味において、本発明の
製造方法は、機械的な制約を軽減し、生産の自由度を広
げるものである。

【００２１】時効処理条件本発明では、プレスプレート材として要求される硬さを
得るために、さらに上記冷間圧延後に冷延板の時効処理
を行う。この時効処理は、400 〜600 ℃の温度範囲で行
う。この理由は、400 ℃未満の温度では時効による硬さ
増加が小さく、一方 600℃を超える温度での時効処理
は、かえって軟化するため、 400〜600 ℃とした。なか
でも、 450〜550 ℃の範囲内で行うのがより好ましい。
この時効処理における保持時間は、特に限定されない
が、１分以上の範囲で行うのが望ましい。好ましくは１
分以上、４時間以内である。

【００２２】

【実施例】表１に、発明例（No.1〜６）と比較例（No.7
〜10) の成分組成を示す。供試材は、いずれもステンレ
ス鋼の通常の製錬工程（電気炉、真空あるいはアルゴン
／酸素脱酸処理によって製錬）で精錬後、連続鋳造スラ
ブとし、これを熱間圧延により板厚５mmの熱延板とし、
さらに任意の冷間圧延率の冷間圧延、熱処理を繰り返
し、最終板厚1.0 mmの冷延板とした後、矯正を経て 500
mm×500 mmに切断し、研磨工程を経由してプレスプレー
ト材とした。

【００２３】表２は、各鋼材（No.1〜10) についての冷
間圧延率、冷間圧延後の硬さ、研磨性評価結果、実機で
のプリント配線板製造結果を示す。冷間圧延後の硬さ
は、製造した鋼材のビッカース硬さを測定して評価し
た。研磨性の評価は、研磨したときに板表面に疵が残る
ものを×、残らないものを○とし評価した。使用中に発
生する反りの大小は、500 mm×500 mmの板をプレスプレ
ートとし、前述の熱圧加圧工程を１回とし、200 回分の
プリント配線板を製造した後の反りの大きさにより比較
した。表２に示すとおり、本発明鋼はＶを添加しCuとAl
とを複合添加しているため、使用中の反り発生が小さい
ことがわかる。また、上記の複合添加のため、冷間加工
後の硬さが大きい。

【００２４】次に、冷間加工を施したものに、表３に示
す条件で時効処理を行い、その硬さを測定した。表３に
示すとおり、本発明による適正な条件で時効処理を施す
ことにより、硬さを大きくすることができた。一方、N
o.1-a (冷延加工率外れ), No.2-a, 3-a (時効処理なし)
,No.2-b, c（温度外れ), No.4-a ( 加工率外れ), No.5
-a ( 温度外れ) の場合、いずれも時効硬化が低いこと
がわかる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるプ
レスプレート用ステンレス鋼は、使用中の反りがほとん
ど発生せず硬度も高いので、寿命の長いプレスプレート
材が得られ、コスト上も有利である。また、本発明は、
生産の自由度が格段に上昇する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 C21D 8/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt
％,Mn：10〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10
wt％, Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％,
Al：0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を
含有し、残部Feならびに不可避的不純物からなるプレス
プレート用ステンレス鋼。
【請求項２】Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt
％,Mn：10〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10
wt％, Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％,
Al：0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を
含有し、残部Feならびに不可避的不純物からなるステン
レス鋼の熱延板をもとに、焼鈍を伴う１回以上の冷間圧
延によって冷延板を製造するにあたり、最終冷間圧延時
に、20％以上の加工率で冷間加工することを特徴とする
プレスプレート用ステンレス鋼の製造方法。
【請求項３】Ｃ：0.01〜0.20wt％, Si：0.1 〜3.0 wt
％,Mn：10〜20wt％, Cr：15〜25wt％,Ni：2 〜10
wt％, Cu：0.03〜1.0 wt％,Ｖ：0.05〜0.8 wt％,
Al：0.001 〜0.10wt％およびＮ：0.20〜0.50wt％を
含有し、残部Feならびに不可避的不純物からなるステン
レス鋼の熱延板をもとに、焼鈍を伴う１回以上の冷間圧
延によって冷延板を製造するにあたり、最終冷間圧延時
に、20％以上の加工率で冷間加工し、その後 400〜600
℃の温度で時効処理を施すことを特徴とするプレスプレ
ート用ステンレス鋼の製造方法。