JPS62151547A - メツキ性およびはんだ付性にすぐれるフエライト系ステンレス鋼 - Google Patents

メツキ性およびはんだ付性にすぐれるフエライト系ステンレス鋼

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JPS62151547A
JPS62151547A JP29214885A JP29214885A JPS62151547A JP S62151547 A JPS62151547 A JP S62151547A JP 29214885 A JP29214885 A JP 29214885A JP 29214885 A JP29214885 A JP 29214885A JP S62151547 A JPS62151547 A JP S62151547A
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stainless steel
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Katsuhiko Horioka
堀岡 勝彦
Rikio Nemoto
根本 力男
Masaomi Tsuda
津田 正臣
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Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、Ni、Cu等のメッキを施す用途に対し、メ
ッキ性にすぐれるフェライト系ステンレス鋼に関するも
のであり、特に本発明合金はメッキ性にすぐれると共に
はんだ相性もすぐれるフェライト系ステンレス鋼に関す
るものである。
(従来の技術) 近年におけるエレクトロニクスの発展は、その技術革新
の速さとともに、あらゆる産業分野に電気・電子機器の
使用が拡大され、それにつれて高信頼性の確保、長寿命
化の要求が増大しており、これら精密機器類には多くの
f!1類の金属材料が重要な構成材料の一つとして広く
用いられているが、その中にFe−Ni合金や消合金よ
りも安価でかつ強度を備えたステンレス鋼が注目されて
いる。
電気・電子機器の信頼性の確保は、それを構成する金属
材料の高信頼性にもとすくものであって特に最近のIC
リードフレーム製造分野などでは、材料のメッキ性およ
びはんだ相性の向上と信頼性を確保した上でのメッキ厚
さの減少及びメッキコストの低減が重要な問題となって
いる。
電気・電子機器を構成する電子材料のフェライト系ステ
ンレス鋼にメッキを施すには、ステンレス鋼表面が特有
の強固な酸化皮膜で覆われているため、メッキ前に各種
の複雑な前処理が行われ、その一つとして酸化皮膜を除
去してメッキを容易にする活性化処理が行われている。
上記メッキの活性化処理としては、下記+11. (2
1のものが知られている。
+11  ステンレス鋼を脱脂した後、硫酸あるいは塩
酸溶液を用いて陰極電解処理する。
(2)  ステンレス鋼を脱脂した後、塩酸あるいは塩
酸溶液を用いて浸漬処理する。
一方はんだ付けでは、ステンレス鋼表面の安定で強固な
酸化皮膜を強い酸のフラックスを利用し、強制的に溶解
除去して、その表面を活性にする方法がとられている。
また、溶解メ・ツキ性とろう接地のすぐれたフェライト
系ステンレス鋼としては、特開昭55−14877号記
載の合金が提案されている。この合金はro、10%以
下のCと13.0〜25.0%のCrを鋼中に含有する
フェライト系ステンレス鋼において、Si含有量を0.
30%以下、 Mn含有量を0.50%以下、 AI含
有量を0.03%以下に制限し、0.005〜2.00
%のCuと0.01〜2.00%のNiを含存し、かつ
製造過程において焼鈍□工程と酸洗工程を経ていること
を特徴とする溶融メッキ性とろう接地に優れたフェライ
ト系ステンレス鋼」と記載され、成分組成にCuを含有
するが、Bを含有していない。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、上記のメッキ前に施す活性化処理方法により
、ステンレス鋼表面の活性化を行ったとしても、その表
面に酸化皮膜が再生され、それを完全に防止することは
困難なことから、それに次いで行なうメッキの密着性が
不良になる等の欠点は避けられない。
一方、ステンレス鋼表面のはんだ相性は、たとえば、ハ
ロゲン酸系の強いフラックスを用いると、それが汚染の
原因になって品質を損じたり、腐食を生じる等の問題が
ありそのような問題を起こさない弱いフラックスを用い
ると、こんどははんだ相性が好ましくない欠点がある。
フェライト系ステンレス鋼のメッキ性およびはんだ相性
の向上は、上述の如き活性化処理のみでは不充分で、メ
ッキ性およびはんだ相性に寄与する表面状態を有する合
金に改質する必要がある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、従来の諸問題を解決することのできるメッキ
性およびはんだ相性の向上に寄与する表面状態を有する
フェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とし、
特許請求の範囲記載のフェライト系ステンレス鋼を提供
することにより前記目的を達成することができる。すな
わち本発明は、第1発明としてC≦0.1 %、 Si
≦1.0%、−051,0%、 Cr:11.O〜20
.0%、N≦0.03%、  80.002〜0.02
%を含み、残部実質的にFeよりなるメッキ性およびは
んだ相性にすぐれるフェライト系ステンレス鋼、第2発
明として前記合金にCu:0.1〜2.0%を含むメッ
キおよびはんだ相性にすぐれるフェライト系ステンレス
鋼に関するものである。
次に本発明の詳細な説明する。
一最に、焼鈍・酸洗仕上げならびに非酸化性雰囲気で焼
鈍仕上げしたフェライト系ステンレス鋼の表面は、主要
元素のFe、Crを主体とする強固な酸化皮膜で覆われ
、それが鋼表面の活性化を阻害し、メッキ金属ならびに
はんだとの反応性を妨げている。本発明者らは、かかる
強固な酸化皮膜で覆われる通常のフェライト系ステンレ
ス鋼のものよりも表面の活性化が容易で、かつ強固な酸
化皮膜を再生しに(くする表面状態にし、メッキ性およ
びはんだ相性の向上を図ることに着目した。このような
考えにもとずき、各種元素について検討を重ねた結果、
フェライト系ステンレス鋼に、BならびにCuを添加す
ることによりメッキ性およびはんだ相性が向上すること
を新規に知見して本発明を完成した。
次にメッキ性ならびにはんだ相性向上に関するBの効果
について説明する。通常の非酸化性雰囲気下で焼鈍され
たフェライト系ステンレス鋼のBを含む材料と、Bを含
まない材料の表面層およびその近傍における元素の分布
についてオージ二分析装置により分析を行った。その結
果の一例を第1図および第2図に示す。両図の縦軸は、
各種元素の濃度の相対比を示し、横軸は材料の極表層か
ら基地内部方向へArでスパッターした時間を示すもの
で、この時間は材料の極表層から基地内部への深さに対
応する。
第1図より、Bを含まない材料ではスパッタ一時間が約
24分でOの相対比が平衡に達するのに対し、Bを含む
第2図では、スパッタ一時間約15分でOの相対比が平
衡に達しており、表面の酸素富化層がかなり薄いことが
わかる。さらにBを含む材料では、BとNが表面層に富
化しており、0との親和力の小さいB窒化物を形成して
いる。
さらに本発明者らは、電気化学的α1定によって、Bを
含む材料とBを含まない材料の皮膜の強固さならびに安
定性について次に示す知見を得た。
Bを含む材料とBを含まない材料を5%濃度で50°C
の硫酸溶液中に浸漬し、酸化皮膜が溶出する時間すなわ
ち活性化の難易を時間で評価した。
その結果の一例を第1表に示す。
第    1    表 第1表よりBを含まない材料では、酸化皮膜が溶出して
活性化するのに要する時間は61秒であるのに対しBを
含む材料の活性化時間はB O,0039%添加した材
料は48秒、 B O,0097%添加した材料では4
3秒、 80.013%添加した材料では39秒となり
、活性化時間が短く、しがもB添加量が多くなるほど活
性化時間が短くなり活性化しゃすいことを示している。
またBを含む材料とBを含まない材料を、30℃で1,
000 ppmの塩素イオン濃度の食塩水溶液でJIS
 G 0577に準じて孔食発生電位を測定し酸化皮膜
の強固さを比較した。その結果の一例を第2表に示す。
第    2    表 第2表よりBを含まない材料では、孔食発生電位がカロ
メル電極基準で+〇、 150Vであるのに対しBを含
む材料の孔食発生電位は、B O,0039%添加した
材料チー0.080V、  Bo、0097%添加した
材料で−0,095V、  B O,013%添加した
材料”?? −0,101νであり、孔食電位は腐食形
態の一つである孔食が起こり易いか否かを電気化学的に
評価するもので、酸化皮膜が強固でない材料はどその電
位が低く孔食が起こり易いことから、Bを含む材料はB
を含まない材料よりも酸化皮膜が強固でないものと判断
される。
以上のように、Bを含む材料はその表面に0との親和力
の小さいB窒化物を形成し、他成分の表面4化が抑制さ
れ、薄くて強固でない酸化皮膜となっているため活性化
しやすくまた酸化皮膜の再生がされにくくメッキ性およ
びはんだ相性が向上する。Cuの影響に関して、本発明
者らは第3図に示すCuを含む材料のオージェ分析装置
による表面層およびその近傍における元素の分析、なら
びに電気化学的測定結果からBと同様メッキ性およびは
んだ相性に効果のあることを認めた。
次に本発明合金の成分組成を限定する理由を以下に述べ
る。
CTCはメッキ性およびはんだ相性を向上させる元素で
ある。Bと結びつきB炭化物を生成しやすい。B炭化物
は有効B[を減少させるため、その生成を抑制する必要
がある。このためCは0.1 %以下とする必要がある
Cr:Cr はフェライト系ステンレス鋼として基本的
な元素である。しかしその含有量が多くなるほど活性化
が容易でなく、メッキ′性およびはんだ相性を低下させ
るとともに、製造コストの上昇。
熱間加工性の低下および脆化の問題も起こるのでCr含
有量の上限を20.0%とする。C「含有量が11.0
%より少ないとフェライト相の安定性が悪くなるのでそ
の下限を11%とする。このためCrは11.0〜20
.0%の範囲内にする必要がある。
Si:電子材料等に用いられるフェライト系ステンレス
は、その熱処理が非酸化性雰囲気で行われることが多く
なると、Siを主体とする酸化層が形成されるようにな
りBを添加してもその表面性状が損なわれるようになる
。このような酸化層を形成させないためには、Siを1
.0%以下にする必要がある。
Mn:Si と同様に非酸化性雰囲気の露点によっては
、Mnが多くなるとMnの°醇化層を形成しやすくなり
、Bによる表面活性効果が損なわれる。このためMnは
1.0%以下にする必要がある。
BIB添加によるメッキ性およびはんだ相性の改善は、
鋼中に固溶しているBが、非酸化性雰囲気または大気雰
囲気下の熱処理で、Nと反応し表面層に均一なり窒化物
層を形成し、表面の酸化層形成を抑制することによるも
のである。
Bを添加することにより、熱処理でフェライト系ステン
レス鋼の表面酸化層をかなり薄くすることができメッキ
およびはんだの種類によっては簡便な前処理を施すこと
で、きわめて良好なメッキ性およびはんだ相性を与える
ことができる。しかしBが0.002 %未満では、そ
の効果は小さくメッキ性およびはんだ相性の向上は期待
できない、一方Bが0.02%より多いとB化合物特に
B炭化物が析出しやすくなり材料表面に均一性を欠き、
かえってメッキおよびはんだ付の信頼性を失う、したが
って良好なメッキ性およびはんだ相性を得るためにはB
は0.002〜0.02%の範囲内にする必要がある。
Cu:CuはBと同様に酸化層の形成を抑制し、メッキ
性およびはんだ相性に有効な元素であり、Bと共存する
とさらにその効果が認められるが、0.1 %未満では
その相乗効果はうす<2.0%を超えると製造上熱間加
工性が低下するためCuは0.1〜2.0%の範囲内に
する必要がある。
NUNはメッキ性およびはんだ相性を向上させる元素で
あるBと結びつきB窒化物を生成しやすい、B窒化物は
有効B量を減少させるため基地中においては、その生成
を抑制する必要がある。
このためNは0.03%以下にする必要がある。
次に本発明を実施例について比較合金と対照して説明す
る。
実施例: 第3図に示す各種成分組成を有するフェライト系ステン
レス!ii116 kg大気誘導炉で溶製し、Bを含む
材料についてはAI脱酸後日を添加した。その後鍛造、
熱間圧延し、冷間圧延で板厚0.251mにして、アン
モニヤクラッキングガス中で焼鈍した材料および炉間圧
延後大気雰囲気下で焼鈍し調質圧延した2B仕上げ材を
作製して、メッキおよびはんだ付試験に供した。
第3表は、BおよびCuを必須元素とする本発明合金と
、BおよびCuを含有しない比較合金についてNiメッ
キ性、 Cuメッキ性、およびはんだ相性を比較したも
のである。
メッキ性は、アンモニアクランキングガス中で焼鈍した
材料および大気雰囲気下で焼鈍し、2B仕上した材料を
20wx50J(+n)の試験片に切り、通常の脱脂処
理し、10%濃度の硫酸溶液および塩酸溶液中で電流密
度0.05A/cd、温度23℃、電解時間20秒で処
理した後、Niメッキは硫酸ニッケル240g/l 塩
酸ニッケル45 g/It。
および硼酸30 g / lの濃度のNiメッキ浴で、
温度40°C4電流密度0.04 A / crA 、
  メッキ時間2分間の条件で行った。 Cuメッキは
硫M銅200g/l。
硫酸50 g / 12の濃度のCuメッキ浴で温度4
0℃。
電流密度0.04 A / cnl 、メッキ時間2分
の条件で行った。メッキ性はメッキ済み試験片について
90゜曲げを繰返し、メッキのクランク、剥離の発生す
る回数でメッキ性の良否を評価した。第3表より明らか
なように本発明合金は比較合金よりメッキ性がすぐれて
いることが分かる。
はんだ相性についでは、アンモニアガスクランキング中
で焼鈍した材料および大気雰囲気下で焼鈍し2B仕上げ
した材料を6WX50Il (am) の試験片に切り
、脱脂処理後、JIS C5033に準じて試験した。
第3表より明らかなように本発明合金は比較合金よりす
ぐれていることが分かる。
(発明の効果) 本発明合金による材料は、Niメッキ、 Cuメッキ等
のメッキ性ならびにはんだ相性を向上したものであるか
ら電子機器類の信頼性を著しく増加させるものである。
またこのようなメッキ性の向上は、メッキ層と被メッキ
物の密着性をよ(することによりメッキ層を薄くするこ
とができメッキコストの低減をもたらす0以上のように
本発明合金は、ICリードフレームなどの製造分野でフ
ェライト系ステンレス鋼の基本性質を保持しつつ、すぐ
れたメッキ性を有するものであり、表面活性状態が得ら
れやすいので、同時にはんだ相性にもすぐれるという特
徴を有し、溶融AIメッキ等への通用も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はBを含まない12%Cr −Feフェライトス
テンレス鋼の表面層よりのスパッタ一時間と元素濃度の
相対比との関係を示す図、 第2図はBを0.0097%含む12%Cr −Feフ
ェライトステンレス鋼の表面層よりのスパッタ一時間と
元素濃度の相対比との関係を示す図、第3図はCuを0
.49%含む12%Cr −Feフェライトステンレス
鋼の表面層よりのスパッタ一時間と元素濃度の相対比と
の関係を示す図である。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 理 人 弁理士  村  1) 政  治第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C≦0.1%、Si≦1.0%、Mn≦1.0%
    、Cr:11.0〜20.0%、N≦0.03%、B:
    0.002〜0.02%を含み、残部実質的にFeより
    なるメッキ性およびはんだ相性にすぐれるフェライト系
    ステンレス鋼。
  2. (2)C≦0.1%、Si≦1.0%、Mn≦1.0%
    、Cr:11.0〜20.0%、Cu:0.1〜2.0
    %、N≦0.03%、B:0.002〜0.02%を含
    み、残部実質的にFeよりなるメッキ性およびはんだ相
    性にすぐれるフェライト系ステンレス鋼。
JP29214885A 1985-12-26 1985-12-26 メツキ性およびはんだ付性にすぐれるフエライト系ステンレス鋼 Granted JPS62151547A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02179853A (ja) * 1988-12-29 1990-07-12 Kawasaki Steel Corp 電気メッキ用フェライト系ステンレス鋼

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02179853A (ja) * 1988-12-29 1990-07-12 Kawasaki Steel Corp 電気メッキ用フェライト系ステンレス鋼

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