JPH05253816A - 表面性状に優れたＦｅ−Ｎｉ合金材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は研削仕上面におけるチャタマークの
発生を防止し、研削目を改善して、冷延仕上面において
光沢ムラが発生しない製造条件およびその製造方法を確
立し、表面光沢に優れたＦｅ−Ｎｉ合金板材およびその
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱間仕上板材の表面研削工
程において、該板材を円筒形研削工具によって研削する
に際し、該研削工具の軸心に対する回転中心の偏心量を
１．０mm以下として回転させると共に、研削部に供給す
る潤滑液の供給量を幅１cm当たり１．０リットル／分以
上とし、かつ最終研削スタンドの砥粒番手を＃１００以
上として研削するＦｅ−Ｎｉ合金板材の製造法、及び研
削仕上面におけるチャタマークの高さが３０μｍ以下、
かつ加工変質層の深さが３μｍ以下、最大表面粗さが５
０μｍ以下としたＦｅ−Ｎｉ合金板材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた製品の表面性状
を有するＦｅ−Ｎｉ合金材及びその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】Ｆｅ−Ｎｉ合金の薄板製品は、リードフ
レーム、シャドウマスク、磁気ヘッド等の電子機器に多
用されているが、製品表面に光沢ムラが発生しやすく、
表面品質上問題となることがしばしば発生していた。そ
のために、これらの製品には光沢ムラがなく表面性状が
優れていることが強く要望されている。このような要求
に対して、従来、冷間圧延前に熱延板材を焼鈍し酸洗し
た後、同板材の表裏面をベルトタイプ研削工具にて疵の
除去や表面の平滑化を実施する方法（以下、ベルト研削
工程と呼ぶ）等が採られていた。

【０００３】しかしながら、ベルトタイプ研削工具には
研削性能の時間依存性、即ち砥粒が研削時間の経過とと
もに摩耗するため、研削後仕上材の表面性状が研削時間
とともに変動するという問題があった。更に、研削量も
研削時間の経過とともに急激に減少するため、少ない処
理量、例えば１コイル毎にベルト交換するという煩雑な
作業を短時間で繰返すことを余儀なくされていた。

【０００４】本発明者等は、上記のベルト研削工程の代
わりに、高効率かつ高作業性を有するものとして円筒形
研削工具を用いて、光沢ムラのない表面性状が優れたＦ
ｅ−Ｎｉ合金材を得ることができる製造プロセスについ
て検討を行った。前記円筒形研削工具は、自生作用によ
り摩耗した砥粒が脱落しその代わりに新しい砥粒が出て
来るため、研削性能の時間依存性が極めて小さく、高効
率な研削が可能である。また、研削工具を円筒形にする
ことにより、工具交換の自動化が可能となり、更にベル
トタイプに比べ長寿命化が図れるため、作業性が極めて
高い。

【０００５】ここでの円筒形研削工具とは板の形状にな
じみやすくするためにある程度の弾性を持たせたロール
（円筒）状の砥石（研削時にはおよそ１００μｍ程度以
下の弾性変形が発生する）であり、例えば砥粒が塗布さ
れた円盤を積層しロール状に成形したもの（積層型）、
フラップホイールを積層しロール状に成形したもの（フ
ラップ型）および砥粒入りナイロン樹脂をロール状に一
体成形したもの（一体型）等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】円筒形研削工具では、
研削ロール形状に起因すると思われるチャタマークと呼
ぶ表面プロフィールの欠陥が発生し易い。これは、研削
方向と直角にほぼ線状に発生し、かつ研削方向にあるピ
ッチを持ったうねりである。この凹凸状うねりの高さを
チャタマークの高さという。このマークが発生した場合
には、次の工程で冷間圧延および焼鈍を経て製品にする
と、圧延方向に周期的な光沢ムラが生じることがある。

【０００７】また、Ｆｅ−Ｎｉ合金薄板材を円筒形研削
工具にて研削すると、表層に研削時の加工熱や塑性変形
等のために加工変質層が発生し易い。この変質層が深い
場合には、冷間圧延するとオイルピット状の微小欠陥が
形成され、圧延方向に線状の光沢ムラが生じることがあ
る。

【０００８】更に、研削中には新しい砥粒が次々と自生
するために、同じ砥粒番手であれば研削面がベルト研削
に比べ粗くなり易い。特に、研削目が深い場合（例えば
５０μｍ）には、８０％以上の圧下率にて冷間圧延して
も研削目が残存し、圧延方向および幅方向に不規則的な
光沢ムラが生じることがある。

【０００９】本発明は上記したような製品表面の品質低
下を防止するものであって、研削仕上面におけるチャタ
マークの発生を防止し、研削目を改善して、冷延仕上面
において光沢ムラが発生しない製造条件およびその製造
方法を確立し、表面性状、特に光沢に優れたＦｅ−Ｎｉ
合金材およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち(1)Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金の熱間仕上材の表面研削工程において、該
合金材を円筒形研削工具によって研削するに際し、該研
削工具の軸心に対する回転中心の偏心量を１．０mm以下
として回転させると共に、研削部に供給する潤滑液の供
給量を幅１cm当たり１．０リットル／分以上とし、かつ
最終研削スタンドの砥粒番手を＃１００以上として研削
することを特徴とする表面性状に優れたＦｅ−Ｎｉ合金
材の製造方法。及び(2)研削仕上面におけるチャタマー
クの高さが３０μｍ以下、かつ加工変質層の深さが３μ
ｍ以下、最大表面粗さＲmax が５０μｍ以下であること
を特徴とする表面性状に優れたＦｅ−Ｎｉ合金材であ
る。

【００１１】前記方法において、研削部に供給する潤滑
液は水溶性の潤滑液であることが好ましく、また前１項
記載の円筒形研削工具にて研削した後には、酸洗を行っ
てもよい。

【００１２】

【作用】以下、本発明の限定理由について詳細に説明す
る。本発明者等は、研削仕上面の表面性状を種々検討し
た結果、図１に示すように、チャタマークの高さを３０
μｍ以下にすることにより、冷間圧延仕上面の規則的な
光沢ムラが防止できることを確認した。そして、そのた
めの方法として図２に示すように円筒形研削工具の軸心
に対する回転中心の偏心量（以下、単に偏心量と称
す。）を１．０mm以下に抑える必要があることを見出し
た。

【００１３】図１は、Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱延板あるいは
薄鋳片（３mm厚）（以下Ｆｅ−Ｎｉ合金板材という。）
を円筒形研削工具によって図中に示した条件で表面研削
を行った時、研削仕上面のチャタマークの高さと、該研
削仕上材を圧下率５０％にて冷間圧延した時に認められ
る圧延方向に規則的な光沢ムラとの関係を示す。ここ
で、光沢ムラは特ＡおよびＡ〜Ｅの６段階のランクにて
評価し、特Ａ，ＡおよびＢが合格ランクである。図から
明らかのように、チャタマークの高さが３０μｍを超え
ると、チャタマークのピッチに対応した圧延方向に規則
的な光沢ムラランクが下がり、製品表面として不合格レ
ベルとなる。従って、研削仕上面のチャタマークの高さ
は３０μｍ以下にするとよいこよが分る。

【００１４】図２は、円筒形研削工具の偏心量を種々変
化させた時に同研削工具によるＦｅ−Ｎｉ合金板材のチ
ャタマークの高さを示したものである。ここでの偏心量
は、円筒形研削工具の回転時における動バランスにより
決定されるものであり、研削時の回転数で同研削工具を
回転させる時に研削点近傍での同研削工具の外周の振れ
に相当するものである。これは、シャフト中心と回転時
の重心との距離でもって表わされ、シャフト両端に設置
した振動計にて測定することができる。図２に示すよう
に、偏心量が１．０mmを超えると、チャタマークの高さ
が３０μｍを超えることが分る。従って、本発明では偏
心量を１．０mm以下とした。この偏心量は、工具軸両端
部へのバランス用ウェイト取付けや、オートバランサ
ー、更にはオンラインドレッシング等によって上記範囲
になるようにコントロールすることが好ましい。

【００１５】冷間圧延仕上面に線状の光沢ムラが発生す
るのを防ぐためには、研削仕上面の加工変質層の深さを
３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下にすることにより達
成され、そのためには円筒形研削工具による研削部に供
給する潤滑液の供給量が幅１cm当たり１．０リットル
（ｌ）／分以上、好ましくは５ｌ／分以上にする必要が
あることを確認した。

【００１６】すなわち図３は、Ｆｅ−Ｎｉ合金板材を円
筒形研削工具によって表面研削を行った時、研削仕上面
の加工変質層の深さと該研削仕上材を圧下率５０％にて
冷間圧延した時に認められる圧延方向の線状の光沢ムラ
（ランクで示す）との関係を示したものであるが、加工
変質層の深さが３μｍを超えると、本発明の目標光沢ラ
ンクＢに達しない。すなわち、ピット状の微小欠陥に対
応した圧延方向に線状の光沢ムラが多くなってランクが
下がり、製品表面として不合格レベルとなる。従って、
本発明では研削仕上面の加工変質層の深さを３μｍ以下
とした。

【００１７】また円筒形研削工具による研削点への潤滑
液の供給量と、Ｆｅ−Ｎｉ合金板材の研削仕上面におけ
る加工変質層の深さとの関係を図示したものが図４であ
る。この図より、円筒形研削工具による研削部への潤滑
液の供給量を幅１cm当たり１．０ｌ／分以上、好ましく
は５ｌ／分以上とすれば、本発明が対象とする加工変質
層の深さを３μｍ以下できることが分る。さらに本発明
者等は、研削仕上面の幅方向の最大表面粗さを５０μｍ
以下にすることにより、冷間圧延仕上面における圧延方
向およびその幅方向に不規則的な光沢ムラが防止可能な
ことを見出した。

【００１８】すなわち図５に、Ｆｅ−Ｎｉ合金板材を円
筒形研削工具によって表面研削を行った時の研削仕上面
の幅方向の最大表面粗さ（Ｒmax)と、同研削仕上材を圧
下率７０％にて冷間圧延した時に認められる圧延方向お
よびその幅方向に不規則的な光沢ムラ（ランク）との関
係を示す。前記最大表面粗さＲmax が５０μｍを超える
と、圧延方向およびその幅方向に不規則的な光沢ムラが
多くなり、製品として不合格レベルとなる。従って、本
発明では研削仕上面における幅方向の最大表面粗さＲma
x を５０μｍ以下とした。

【００１９】また最終研削スタンドでの砥粒番手を種々
変化させた時に、同研削工具によって仕上げたＦｅ−Ｎ
ｉ合金板材の研削仕上面における幅方向の最大表面粗さ
との関係を図示したものが図６である。この図から明ら
かのように、＃１００以上の砥粒番手にて最終研削を行
うと、研削仕上面の最大表面粗さＲmax が３０μｍ以下
に改善されることが分る。従って、本発明では最終研削
スタンドでの砥粒番手を＃１００以上とすることが好ま
しい。

【００２０】本発明以上のような表面研削処理を実施す
るが、Ｆｅ−Ｎｉ板材を連続して処理する場合には、帯
状Ｆｅ−Ｎｉ板材をペイオフリールから捲き戻し、溶接
機によりリーダーを介して先行材と溶接してから、必要
に応じてトリマーまたはエッジグラインダーにてエッジ
部の疵や割れを除去した後、表面スケールが剥離し易く
するためにガス或いは電気等の手段で加熱し冷却してか
ら、乾式または湿式ショットブラスト処理を行うと、表
面に投射される鋼球の衝突力により酸化スケールの亀裂
や剥離が助長される。次いで、ブライドルロールにて張
力を付与しつつテンションレベラーに通すことにより、
前記亀裂や剥離が一層助長されると共に、均一研削を容
易にするための形状矯正がなされる。このような処理は
本発明の前処理であり、処理する板材の形状や表面性状
により必要に応じて実施する。

【００２１】必要に応じた前処理を行った板材は研削装
置に導かれ、上記した条件で表面研削を行う。研削は板
材の形状やクラウンになじむ弾性砥石ロールにて、酸化
スケールを含む表層部を研削してデスケールと疵取りを
同時に行う。板材には、これを製造する熱間圧延あるい
はその後の工程の焼鈍や、薄肉鋳片連続鋳造工程で発生
するスケールの厚みや表面疵の深さが少なくとも５〜１
０μｍ程度あるため、素地を含む表層部を除去する研削
量が少なくとも１０μｍ、望ましくは２０μｍ以上にす
る必要があり、しかも研削後の表面粗さやチャタマー
ク、並びに加工変質層の発生をコントロールしなければ
ならない。

【００２２】そのため本発明においては、押えロールと
対になる弾性砥石ロールを副数段に配置し、しかも最終
段（スタンド）のロール砥粒番手を＃１００以上として
研削後の表面粗さＲmax が５０μｍを超えないように
し、また、各スタンドの研削部に供給する潤滑液を少な
くとも１リットル／分／１cm幅とすることにより加工変
質層の深さを３μｍ以下にすると共に弾性砥石ロールの
偏心量を１．０mm以下に調整してチャタマークが３０μ
ｍ以下になるように管理する。

【００２３】研削部に供給する潤滑液としては水溶性あ
るいは油性のものを使用することができるが、水溶性の
潤滑油を用いれば均一な研削を可能とすると共に冷却効
果が向上し、研削熱起因の加工変質層が軽減されるため
より好ましい。ここでの水溶性潤滑液とは、水分を５％
以上含有した含水タイプの鉱油系研削液、水分を５０％
以上含有したエマルジョンタイプ（鉱油添加）およびソ
リュブルタイプ（鉱油無添加）の水溶性研削液である。

【００２４】また本発明においては、研削工程後に酸洗
処理を行ってもよく、この処理により研削目が平滑にな
り、表面光沢が向上する。酸洗には、硫酸、硝弗酸或い
は硝酸溶液を用いることができ、Ｆｅ−Ｎｉ合金板材の
表面を溶削する。研削設備と酸洗設備は連続ラインが好
ましい。酸洗処理されたＦｅ−Ｎｉ合金板材は表面洗浄
を行った後に、圧下率７０％以上で冷間圧延され、製品
となる。

【００２５】

【実施例】表１に本発明例、比較例および従来例を示
す。供試材はＦｅ−Ｎｉ合金の熱延板材または薄鋳片材
の熱間仕上板材である。処理条件と共にそれぞれの処理
結果を表１に併記した。研削量は処理前後の重量を測定
し、比重から除去厚みを算出した。表面粗さは各処理後
にサンプルを採取し板幅方向に粗度計にて測定し、最大
粗さＲmax を用いた。また、デスケール評価は次のよう
にした。 ○：スケール残りおよび表面疵なし。 △：スケール残りが認められないが、表面疵は残存。 ×：スケールおよび表面疵残存。 冷延焼鈍製品の表面品質は光沢ムラの程度により特Ａお
よびＡ〜Ｅの６ランクにて評価し、Ｂランク以上を合格
とした。光沢ムラにうち規則的（光沢ムラ）はチャタマ
ークに基づくもの、線状とは表面粗さに基づくもの、不
規則的とは研削変質層に基づく光沢ムラである。

【００２６】本発明例Ｎｏ．１〜６は冷間焼鈍製品の表
面光沢ムラがＢランク以上であり、少ないスタンド数で
もベルト研削と同等の研削量を確保しており、かつ研削
速度も増加していることが分る。また研削工具の平均寿
命でも本発明例ではベルト研削より格段に優れ、さらに
平均作業能率も高く、ベルト研削の２倍以上になってい
る。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【発明の効果】以上のことから明らかな如く、本発明に
よれば、チャタマークの発生を防止し、研削目を改善し
て、光沢ムラがない表面性状の優れたＦｅ−Ｎｉ合金の
板材が得られると共に、円筒形研削工具を用いることに
より、研削工程においてベルト研削に比べ極めて高効率
かつ高作業性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｆｅ−Ｎｉ合金板材における研削仕上面のチャ
タマークの高さと、冷延仕上面の圧延方向における規則
的な光沢ムラランクとの関係を示す図。

【図２】円筒形研削工具の偏心量を種々変化させて研削
した時のＦｅ−Ｎｉ合金板材の研削仕上面のチャタマー
クの高さを示す図。

【図３】Ｆｅ−Ｎｉ合金板材における研削仕上面の加工
変質層の深さと、冷延仕上面における圧延方向の線状の
光沢ムラランクとの関係を示す図。

【図４】円筒形研削工具による研削部への潤滑液の供給
量を種々変化させた時に同研削工具によるＦｅ−Ｎｉ合
金板材の研削仕上面の加工変質層の深さを示す図。

【図５】Ｆｅ−Ｎｉ合金板材における研削仕上面の幅方
向の最大表面粗さと、冷延仕上面における圧延方向およ
びその幅方向に不規則的な光沢ムラランクとの関係を示
す図。

【図６】最終研削スタンドでの砥粒番手を種々変化させ
て研削した時のＦｅ−Ｎｉ合金板材の研削仕上面の幅方
向の最大表面粗さを示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 隆広 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 高木 和幸 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱間仕上材の表面研削
   工程において、該合金材を円筒形研削工具によって研削
   するに際し、該研削工具の軸心に対する回転中心の偏心
   量を１．０mm以下として回転させると共に、研削部に供
   給する潤滑液の供給量を幅１cm当たり１．０リットル／
   分以上とし、かつ最終研削スタンドの砥粒番手を＃１０
   ０以上として研削することを特徴とする表面性状に優れ
   たＦｅ−Ｎｉ合金材の製造方法。
2. 【請求項２】 研削部に供給する潤滑液が水溶性の潤滑
   液であることを特徴とする請求項１記載の表面性状に優
   れたＦｅ−Ｎｉ材の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の円筒形研削工具にて研削
   した後、酸洗を行うことを特徴とする表面性状に優れた
   チタン板及びチタン合金板の製造方法。
4. 【請求項４】 研削仕上面におけるチャタマークの高さ
   が３０μｍ以下、かつ加工変質層の深さが３μｍ以下、
   最大表面粗さＲmax が５０μｍ以下であることを特徴と
   する表面性状に優れたＦｅ−Ｎｉ合金材。