JP6820215B2 - Fe基合金 - Google Patents
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Description
Si:0.01〜0.40質量%
Mn:0.01〜0.80質量%
S:0.0005〜0.0050質量%
Al:0.001〜0.020質量%
を含み、かつ
Ni:25.0〜45.0質量%、
Co:0〜22.0質量%を
25.0質量%≦Ni+Co≦55.0質量%
の範囲で含み、かつ、
Au:0.0275質量%以下
Ag:0.0500質量%以下
Pd:0.0500質量%以下
Pt:0.0330質量%以下
Cu:0.300質量%以下
の1種または2種以上を
0.0020≦1.8×質量%Au+質量%Ag+質量%Pd+1.5×質量%Pt+0.10×質量%Cu≦0.0500
の範囲で含み、かつ
残部がFeおよび不可避的不純物からなるFe基合金である。
C:0.001〜0.020質量%
Si:0.01〜0.40質量%
Mn:0.01〜0.80質量%
S:0.0005〜0.0050質量%
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を含み、かつ
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の範囲で含み、かつ、
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の範囲で含み、かつ
残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
Cが含まれることで、Fe基合金に機械的強度を付与することができる。機械的強度を得る点から、Cは0.001質量%以上配合される。一方で、Cの配合量の上限値は、粗大な炭化物の析出により打ち抜き性等の機械的強度の低下を防止し、また、化学研磨後に大きな析出物が溶け残る、すなわち、化学研磨後の表面清浄性が低下して後工程であるめっき性が低下することを防止する点から0.020質量%であり、0.015質量%が好ましく、0.010質量%が特に好ましい。
Siは、脱酸元素としてFe基合金に配合される。確実に脱酸の効果を得る点から、Siは0.01質量%以上配合される。一方で、Siの配合量の上限値は、Fe基合金の熱膨張係数の増加を防止する点から0.40質量であり、0.30質量%が好ましく、0.20質量%が特に好ましい。
Mnは、脱酸元素としてFe基合金に配合される。確実に脱酸の効果を得る点から、Mnは0.01質量%以上配合される。一方で、Mnの配合量の上限値は、熱膨張係数の増加を防止する点から0.80質量%であり、0.60質量%が好ましく、0.40質量%が特に好ましい。
SはMnと反応してMnSを形成することで、Fe基合金に電子部品等の製造に必要な打ち抜き性等の機械的強度を付与する。打ち抜き性等の機械的強度を得る点から、Sは0.0005質量%以上配合される。一方で、Sの配合量の上限値は、粗大なMnSが形成されて表面清浄性が低下するのを防止する点から0.0050質量%であり、0.0040質量%が好ましく、0.0030質量%が特に好ましい。
Alは、脱酸元素としてFe基合金に配合される。確実に脱酸の効果を得る点から、Alは0.001質量%以上配合される。一方で、Alの配合量の上限値は、粗大な介在物を形成することで、打ち抜き性等の機械的強度が低下し、また、化学研磨時の腐食生成物の付着の起点となって、結果、表面清浄性が低下してしまうことを防止する点から0.020質量%であり、0.015質量%が好ましく、0.010質量%が特に好ましい。
Niは、Fe基合金の熱膨張係数を決定する上で重要な元素である。Niの配合量の下限値は、室温(25℃)での組織を安定させて熱膨張係数の増加を防止する点から25.0質量%であり、26.0質量%が好ましく、27.0質量%が特に好ましい。一方で、Niの配合量の上限値は、低熱膨張係数を維持する点から45.0質量%であり、40.0質量%が好ましく、35.0質量%が特に好ましい。
Coは、上記Niとの組み合わせによって、Fe基合金に低熱膨張係数を付与するために配合する元素である。従って、Coは、必須成分ではなく、必要に応じて配合すればよい。Coの配合量は、熱膨張係数の増加を防止する点から22.0質量%以下であり、5.0〜20.0質量%が好ましく、10.0〜18.0質量%が特に好ましい。
NiとCoは、それぞれ、Fe基合金に低熱膨張係数を付与するために添加する元素であり、その合計値の制御は低熱膨張係数を得るために重要である。NiとCoの合計値が25.0質量%未満でも55.0質量%超でも、Fe基合金の熱膨張係数が増加する。よって、Fe基合金に低熱膨張係数を付与する点から25.0質量%≦Ni+Co≦55.0質量%であり、35.0質量%≦Ni+Co≦52.0質量%が好ましく、40.0質量%≦Ni+Co≦48.0質量%が特に好ましい。
高周波誘導炉を用いてマグネシア坩堝中で、大気中で溶解し、CaO−SiO2−Al2O3−MgO−F系スラグを形成して脱硫した後、鋳型に鋳込んで、下記表1に示す20kg鋼塊(インゴット)を作製した。次いで、上記インゴットを、1250℃にて熱間鍛造し、10mmの板状とした後に、硝弗酸にて酸洗し、室温(25℃)にて冷間圧延を施すことで、板厚1mmの冷間圧延板を作製した。その後、該冷間圧延板を切り出し、#240湿式研磨を施して表面に凹凸を形成したものを試験用サンプルとした。化学研磨液として、過酸化水素(10質量%)、硫酸(0.5質量%)、一水素二フッ化二アンモニウム(1.5質量%)及びフェノール(0.3質量%)を混合した混合酸水溶液を用いた。試験用サンプルを、前記化学研磨液に、25℃にて60秒浸漬して、化学研磨後の表面平滑性及び化学研磨後の表面清浄性を評価した。
上記試験用サンプルの表面に形成された凹凸が、化学研磨液によってどの程度平滑化されたかで評価した。具体的には、化学研磨液による研磨前後の凹凸の低減の程度を算術平均粗さRaの比(Ra(試験後)/Ra(試験前))から算出し、その結果を下記4段階にて評価することで、表面平滑性を評価した。なお、算術平均粗さRaの測定には、KEYENCE社製の3Dレーザー顕微鏡VK−9710を用いた。
表面平滑性極めて良好(◎):Ra(試験後)/Ra(試験前)=0.40未満
表面平滑性良好(○):Ra(試験後)/Ra(試験前)=0.40以上0.45未満
表面平滑性有り(△):Ra(試験後)/Ra(試験前)=0.45以上0.49未満
表面平滑性なし(×):Ra(試験後)/Ra(試験前)=0.49以上
上記試験用サンプル表面について、化学研磨後の腐食生成物の発生の程度を、光学顕微鏡(500倍)で観察し、下記4段階で評価した。
表面清浄性極めて良好(◎):腐食生成物無し
表面清浄性良好(○):若干の腐食生成物が観察
表面清浄性有り(△):ある程度の腐食性生物が観察されたが、許容できる程度
表面清浄性なし(×):おびただしく腐食性生物が観察
鉄屑、フェロニッケル、Fe−Ni合金屑、Fe−Ni−Co合金屑などを所定の比率に調整した原料を、電気炉にて溶解した。その後、AOD(Argon Oxygen Decarburization)炉またはVOD(Vacuum Oxygen Decarburization)炉で二次精錬して、下記表2に示す種々の成分組成を有するFe基合金を調製した。その後、調製したFe基合金を連続鋳造して鋼片(スラブ)とした。次いで、上記スラブを1250℃にて熱間圧延、焼鈍、硝弗酸にて酸洗し、室温(25℃)にて冷間圧延を実施して、板厚1mmの冷間圧延板を作製した。その後、該冷間圧延板を切り出し、#240湿式研磨を施して、表面に凹凸を形成したものを試験用サンプルとした。
Claims (2)
- C:0.001〜0.020質量%
Si:0.01〜0.40質量%
Mn:0.01〜0.80質量%
S:0.0005〜0.0050質量%
Al:0.001〜0.020質量%
を含み、かつ
Ni:25.0〜45.0質量%、
Co:4.8〜22.0質量%を
Ni+Co≦55.0質量%
の範囲で含み、かつ、
Au:0.0275質量%以下
Ag:0.0500質量%以下
Pd:0.0500質量%以下
Pt:0.0330質量%以下
Cu:0.300質量%以下
の1種または2種以上を
0.0020≦1.8×質量%Au+質量%Ag+質量%Pd+1.5×質量%Pt+0.10×質量%Cu≦0.0500
の範囲で含み、かつ
残部がFeおよび不可避的不純物からなるFe基合金。 - Al:0.001〜0.010質量%である請求項1に記載のFe基合金。
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