KR100479778B1

KR100479778B1 - 내낙하충격변형성 및 저열팽창성 철-니켈계 합금재의열간압연균열을 방지하는 제조방법

Info

Publication number: KR100479778B1
Application number: KR10-2001-0041542A
Authority: KR
Inventors: 하따노다카츠구
Original assignee: 닛꼬 긴조꾸 가꼬 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2005-03-30
Also published as: KR20020017948A; US20020043314A1; JP2002069535A; US6508893B2; JP3802326B2

Abstract

(과제) 내낙하충격변형성 및 저열팽창성 Fe-Ni 계 합금재의 열간압연균열을 방지하는 제조방법을 확립한다.

(해결수단) Ni: 33 ∼ 37 % 및 Mn: 0.001 ∼ 0.1 % 를 함유하고, 임의적으로 Co: 0.01 ∼ 2 % 를 함유하고, 또한 Nb: 0.01 ∼ 0.8 %, Ta: 0.01 ∼ 0.8 % 및 Hf: 0.01 ∼ 0.8 % 에서 선택된 1 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.8 % 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적인 불순물 (바람직하게는 C ≤0.01 %, Si ≤0.02 %, P ≤0.01 %, S ≤0.01 %, N ≤0.005 % 로 규제) 로 이루어진 내낙하충격변형성 및 저열팽창성 Fe-Ni 계 합금재를 열간압연을 경유하여 제조하는 방법에 있어서, 열간압연의 각 압연 패스에서의 변형률 속도를 70/초 이하로 한다. 열간압연 전에 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도로 0.5 시간 내지 10 시간 가열하고, 열간압연의 최종 패스의 재료온도는 600 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Description

내낙하충격변형성 및 저열팽창성 철-니켈계 합금재의 열간압연균열을 방지하는 제조방법 {MANUFACTURING METHOD FOR PREVENTING Fe-Ni-BASED ALLOY MATERIAL HAVING DROPPING IMPACT DEFORMATION RESISTANCE AND LOW THERMAL EXPANSIBILITY FROM HOT ROLLING CRACK}

본 발명은 프레스성형형(press 成形型) 플랫마스크(flat mask)용 Fe-Ni 계 합금재의 제조방법에 관한 것이며, 특히 특정 종류의 첨가원소와 그 농도의 선택 및 열간압연 조건의 제어에 의해, Fe-Ni 계 합금이 갖는 저열팽창성 및 내낙하충격변형성을 유지하고, 또한 제조시의 열간균열을 제어한 Fe-Ni 계 합금재의 제조방법에 관한 것이다.

컬러브라운관에서는, 전자총으로부터 방출된 전자빔을 유리패널의 내측의 형광체에 맞춤으로써 화면을 표시한다. 전자빔의 방향을 자력에 의해 제어하는 것이 편향요크이다. 유리패널의 바로 앞에는 전자빔을 소정의 형광체에 맞추도록 화소단위로 구획되는 기구가 설치되어 있으며 마스크라고 불리우고 있다. 컬러브라운관용 마스크는, 마스크소재를 도트형상 또는 슬롯형상으로 에칭가공한 후 프레스성형하는 섀도우마스크 방식과, 발(簾) 형상으로 에칭후 틀에 상하로 강한 인장력을 가해 건너질러서 걸치는 애퍼처 그릴(aperture grill) 방식으로 크게 구별된다. 각각의 방식은 일장일단이 있고, 양쪽 모두 시중에서 이용되고 있다.

그런데 표시화면을 평탄하게 하는 플랫화면의 개발을 목적으로 많은 실험이 행해져 왔다. 여기서 플랫화면이란, 종래의 구면표시화면이 거의 완전에 가까운 평면형태를 가지는 것이다. 브라운관의 화면을 평탄하게 하고자 할 때 큰 문제의 하나가 되는 것은, 섀도우마스크나 애퍼처 그릴을 어떻게 하여 평탄에 가깝게 할 수 있는가이다. 각각이 난제를 안고 있지만, 프레스에 의해 섀도우마스크의 표면을 평탄에 가깝게 하여 플랫마스크를 제조하는 것은, 애퍼처 그릴과 같은 가장(架張) 방식의 것보다도 기본적을 어렵다고 되어 있다 (예컨대 [NIKKEI ECTRONICS] 1999. 7. 26 (No. 748) 128 페이지).

이것은, 섀도우마스크는 금속시트를 프레스성형하여 제조하기 때문에 가장방식과는 달리 자기보형력(自己保形力)에 의해 형상을 유지할 필요가 있어, 기본적으로는 구형상이 아니면 형상유지를 할 수 없기 때문이다. 또한, 플랫마스크는 마스크를 거의 평탄하게 하기 때문에 형상유지가 곤란하다. 이것을 해결하기 위해서는 마스크의 강도를 높이는 것 외에 방법이 없다. 여기서 말하는 「마스크 강도」란, 일반의 금속의 강도 (예컨대 인장시험에 의한 강도) 의 의미와는 다르고, 브라운관 조립후 브라운관 전체에 충격을 가해 마스크의 변형이 일어나는지의 여부이다. 구체적으로는 브라운관을 일정높이에서 낙하시켜 마스크가 변형하는지 여부를 시험한다. 이와 같은 충격변형에 대하여 강한, 즉 내낙하충격변형성을 향상시킨 마스크의 개발이 플랫관에는 필요하게 된다. 내낙하충격변형성의 평가에는, 마스크재료의 영률 및 내력(耐力)이 가장 영향을 미친다고 알려져 있다.

그리고 또한, 플랫관에는 우수한 도밍(doming)특성이 요구된다. 즉, 마스크가 구면으로부터 플랫이 됨에 따라, 마스크의 네 귀퉁이에서의 전자총으로부터 방출된 점자빔의 입사각이 예각이 된다. 결국, 이것은 마스크가 열팽창에 의해 약간만 어긋나도 전자빔이 미스랜딩되고 색어긋남의 문제가 발생하는 것을 의미한다. 이로 인해 열팽창이 종래의 마스크보다 현격하게 낮은 저팽창마스크의 개발이 필요해진다.

그런데, 섀도우마스크재료로는 기본조성으로서 Mn 을 첨가한 Fe- 33∼37% Ni 합금이 사용되어 왔다. Fe-Ni 계 합금의 열간가공성은 합금중의 S 함유량에 크게 영향을 받고, S 함유량이 많으면 그 열화가 현저하다.

S 함유에 의한 열간가공성 개선을 위해서는 Mn 을 첨가하고, 합금중의 S 를 Mn 과 화합시켜 MnS 로 하는 것이 효과적이다. 일반적으로 Mn 과 S 의 함유량의 비율이 클수록 열간가공성의 개선효과가 크고, Mn/S = 50 ∼ 100 이상이 필요하게 된다. Mn 은 탈산제로서의 역할도 한다. 반면, Mn 은 그 첨가에 의해 열팽창계수를 증가시킨다. 플랫마스크에서는 30 ∼ 100 ℃ 에서의 평균열팽창계수가 12 ×10^-7/℃ 이하로 되는 것이 필요하다.

이와 같이, 프레스성형에 의한 플랫마스크에 있어서, 종래의 마스크보다 현격하게 낮은 저열팽창 특성과 향상된 내낙하충격변형성이 요구된다. 그래서 본건 출원인은, 먼저 일본 특허출원 2000-192249 호에서, Fe-Ni 합금을 기본으로 Mn 첨가량을 저감하고 높은 내력을 얻는 것을 목적으로 하여 Ni 량과 관련해서 필요에 따라 Co 를 적정량 첨가하고, 또한 Nb, Ta 및 Hf 를 적정량 첨가하며, 불순물 함유량을 억제한 Ni: 33 ∼ 37 % 및 Mn: 0.001 ∼ 0.1 % 를 함유하고, 임의적으로 Co: 0.01 ∼ 2 % 를 함유하며, 또한 Nb: 0.01 ∼ 0.8 %, Ta: 0.01 ∼ 0.8 % 및 Hf: 0.01 ∼ 0.8 % 에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.8 % 함유하는 Fe-Ni 계 합금을 제창하였다.

그러나, 이 합금은 플랫마스크용도로 우수한 성능을 가지고는 있지만, 합금중의 S 함유량을 0.002 % 이하의 레벨로 낮게 억제하고 있다고는 해도, Mn 첨가량을 0.001 ∼ 0.1 % 로 낮게 억제하고 있기 때문에, 제조중 열간압연시에 에지(edge)균열 및 표면균열의 발생이 현저해짐을 알 수 있었다.

또한 내낙하충격변형성을 향상시키기 위해 Nb, Ta 및 Hf 를 첨가하고 있지만, 이들의 첨가에 의해 열간가공성은 떨어지고, 에지균열 및 표면균열이 쉽게 발생됨도 알 수 있었다.

본 발명의 과제는 이 합금에서 열간압연시에 에지균열 및 표면균열의 발생을 억제하는 열간압연 조건을 발견하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자는 이 합금에서 열간압연시에 에지균열 및 표면균열의 발생을 억제하는 조건의 검토를 행한 결과, 열간압연시의 매 1 패스마다의 변형률 속도가 특히 중요하며, 또한 열간압연 전의 가열조건, 열간압연 종료온도가 중요하다는 것이 판명되었고, 이들에 대하여 적당한 범위를 발견하기에 이르렀다.

이렇게 하여, 본 발명은, (가) 질량백분율 (%) 에 기초하여 (이하, % 라고 표기함), Ni: 33 ∼ 37 % 및 Mn: 0.001 ∼ 0.1 % 를 함유하고, 임의적으로 Co: 0.01 ∼ 2 % 를 함유하고, 또한 Nb: 0.01 ∼ 0.8 %, Ta: 0.01 ∼ 0.8 % 및 Hf: 0.01 ∼ 0.8 % 에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.8 % 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적인 불순물 (바람직하게는, 불순물을 C: ≤0.01 %, Si: ≤0.02 %, P: ≤0.01 %, S: ≤0.01 %, 그리고 N: ≤0.005 % 로 규제) 로 이루어진 Fe-Ni 계 합금재를 열간압연을 경유하여 제조하는 방법에서, 열간압연의 각 압연패스에서의 변형률 속도를 70/초 이하로 하는 것을 특징으로 하는 내낙하충격변형성 및 저열팽창성 Fe-Ni 계 합금재의 열간균열을 방지하는 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한, (나) 열간압연 전에 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도로 0.5 시간 내지 10 시간 가열하는 상기의 제조방법과, 또한 (다) 열간압연의 최종 패스의 재료온도는 600 ℃ 이상으로 하는 상기의 제조방법도 제공한다.

(발명의 실시형태)

마스크소재의 제조방법에서는, 소정의 조성의 합금을 예컨대 진공유도용해로 (VIM 로(爐)) 에서 용제후 주조하여 잉곳으로 한 후, 단조를 행하고, 예컨대 두께 150 mm 내지 8 ∼ 16 패스에 의한 복수패스의 열간압연으로 두께 3 mm 전후의 코일로 하고, 그 후 냉간압연과 광휘소둔을 반복하여 약 0.1 ∼ 0.25 mm 두께의 냉간압연재로 하고, 슬릿하여 소정의 판(板)폭으로 한 섀도우마스크소재가 제조된다. 섀도우마스크소재는 탈지후 포토레지스트를 양면에 도포하여 패턴을 프린팅시켜 현상후, 에칭에 의한 천공(穿孔)가공을 실시한 후 개개로 절단되어 섀도우마스크소재 유닛이 된다. 섀도우마스크소재 유닛은, 그 후 비산화성 분위기, 예컨대 환원성 분위기에서 소둔 (900 ℃ ×30 분, 수소중) 되어 프레스성형성이 부여된다 (프리어닐법에서는, 이 소둔이 에칭전에 최종냉간압연재에 대하여 행해진다). 필요에 따라, 레벨러(leveller) 가공을 거친 후, 거의 평탄한 형태의 플랫마스크로 프레스성형된다. 그리고 최후로 프레스성형된 플랫마스크는, 탈지후에 대기 또는 CO/CO₂ 가스분위기 중에서 흑화처리를 실시하여 표면에 흑색산화막을 형성한다.

본 발명에 관련된 프레스성형형 「플랫마스크」는, 예컨대 외면곡률반경 R : 100,000 mm 이상, 그리고 평면도 : 화면곡면부의 최대높이/유효화면 대각치수 = 0.1 % 이하의 거의 완전에 가까운 평면형태를 가지는 것이다.

본 발명에 관련된 프레스성형형 플랫마스크는, 30 ∼ 100 ℃ 에 걸친 평균열팽창계수를 12 ×10^-7/℃ 이하로 유지한 채, 상기 프레스성형성을 부여하기 위한 소둔후, 120,000 N/mm² 이상의 영률 그리고 300 N/mm² 이상의 0.2 % 내력을 구비한다. 영률이 120,000 N/mm²이상 그리고 0.2 % 내력이 300 N/mm² 이상이면, 상기한 브라운관 낙하시험을 완전 평면 브라운관에 시행해도 마스크변형은 일어나지 않는다.

본 발명은 저열팽창성의 Fe-Ni 계 합금의 Mn 첨가량을 저감한 일단의 저열팽창의 합금에 열팽창을 크게 하지 않고, 내낙하충격변형성을 향상시키는 내력 및 영률을 향상시키는 첨가원소로서 Co, 나아가서는 Nb, Ta 및 Hf 를 적정량 첨가한 합금조성을 기초로 하여, 열간압연시의 에지균열 및 표면균열의 발생을 방지하기 위해 열간압연의 각 압연패스에서의 변형률 속도를 70/초 이하로 하는 것을 특징으로 한다. 균열이 발생하는 원인은 매 압연패스마다 재료에 부여되는 변형이 회복되지 않고 축적되기 때문이다. 각 압연패스에서의 변형률 속도가 70/초 이하의 경우, 압연패스마다 재료에 부여되는 변형이 열에 의해 회복되기 때문에, 에지균열이나 표면균열을 일으키지 않고 열간압연을 할 수 있음이 판명된 것이다. 통상의 압연비의 제어만으로는 충분하게 균열을 방지할 수 없다.

각 압연패스에서의 변형률 속도는 가공 변형률/압연시간에 의해 구해지는 것이며 도 1 에 의해 설명을 첨가한다. 도 1 에서 재료는 압연속도 (V(m/분)) 로 열간압연롤에 의해 두께 (t0) 으로부터 두께 (t1) 로 두께 감소될 때, 가공 변형률 (ε)= ln(t0/t1) 에 의해 부여된다. 압연시간 (h) 은 h = 압연길이 (L)/압연속도 (V) 에 의해 부여된다.

압연길이 (L) 는 호 (AB) 의 길이로서, 압연롤의 반경을 r 그리고 호 (AB) 의 대응각도를 θ 로 하면, L = 2 πr(θ/360) 에 의해 구할 수 있다. θ 는 다음과 같이 산출할 수 있다:

cos^-1(r-(t0-t1)/2/r)

본 발명에 관여하는 성분원소 및 제조조건의 한정이유를 다음에 서술한다.

(기본원소)

Ni : Ni 는 마르텐사이트 등의 유해한 조직을 발생시키지 않는 것과, Co 와의 상승효과에 의한 저열팽창을 달성하기 위해 33 ∼ 37 %, 바람직하게는 34 ∼ 36 % 의 범위이다.

Co : Co 는 열팽창을 저하시킴과 동시에 내력을 향상시키는 역할도 한다. 이를 위해서는 통상은 최소한 0.01 % 의 첨가가 필요하게 되지만, 반면, 첨가량이 2 % 를 초과하면 Ni 함유량과의 밸런스에서 열팽창을 상승시킨다. 또한 함유량을 높게 하는 것은 제조비용의 면에서도 불리하게 되어 바람직하지 않다. 일반적으로, Ni 함유량이 다소 많을 (35.5 % 이상) 때는, Co 의 첨가를 0.01 % 미만의 극미량, 또는 첨가하지 않을 수 있다. 이러한 의미에서 임의적으로 첨가되는 원소로서 규정하였지만, 본 발명의 목적에서는 0.01 ∼ 2 %, 바람직하게는 0.5 ∼ 2 % 의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.

Mn : Mn 은 탈산제로서 첨가되지만, 그 첨가에 의해 열팽창계수를 증대시키기 위해, 30 ∼ 100 ℃ 의 평균열팽창계수가 12 ×10^-7/℃ 이하를 달성하기 위해서는 0.001 ∼ 0.1 % 로 하고, 바람직하게는 0.001 ∼ 0.05 % 로 하는 것이 필요하게 된다.

(첨가원소)

Nb, Ta, Hf : 열팽창을 상승시키지 않고, Co 와의 복합첨가에 의해 상승효과를 발휘함으로써 원하는 높은 내력을 얻을 수 있고, 나아가서는 영률을 향상시키는 원소로서 첨가된다. 0.01 % 미만에서는 그 효과가 없고, 한편 0.8 % 를 넘으면 에칭성의 저하 및 열팽창의 상승을 초래한다. 단독으로 0.01 ∼ 0.8 % 의 범위로 하는 것이 필요할 뿐만이 아니라, 이들의 합계 함유량은 0.01 ∼ 0.8 % 의 범위로 하는 것이 필요하다.

(불순물)

C : 0.01 % 를 넘으면 탄화물을 과잉으로 형성하고, 에칭성을 열화시키기 때문에 0.01 % 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.006 % 이하가 특히 바람직하다.

Si : 탈산효과가 있지만, 0.02 % 를 넘으면 에칭성을 크게 열화시키기 때문에, 0.02 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

P : 과잉으로 포함되면 에칭성을 열화하는 원인이 되기 때문에 0.01 % 이하, 특히 0.005 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.01 % 를 넘으면 열간가공성을 저해함과 동시에, 황화물 개재물이 많아져서 에칭성에 악영향을 미치기 때문에, 그 상한을 0.01 % 이하, 특히 0.005 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

N : Nb, Ta, Hf 와 화합물을 형성하고, 열간가공성 및 에칭성을 열화시키기 때문에, 0.005 % 이하, 특히 0.003 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

예컨대 MnS 또는 P 편석(偏析)은 연성이 있기 때문에, 압연후에 선형상으로 신장되어 있으며, 이들이 도트 혹은 슬롯형상의 에칭가공구멍의 가장자리의 형상을 악화시킨다. 에칭성을 열화시키지 않기 위해서 이러한 불순물 규제가 필요하게 된다.

(제조조건)

열간압연의 변형률 속도 : 각 압연패스에서의 변형률 속도가 70/초를 넘을 경우, 압연패스마다 재료에 부여되는 변형이 회복되지 않고 축적되기 때문에 균열이 발생한다.

각 압연패스에서의 변형률 속도가 70/초 이하인 경우, 압연패스마다 재료에 부여되는 변형이 열에 의해 회복되기 때문에, 에지균열이나 표면균열을 일으키지 않고 열간압연을 할 수 있다. 단, 변형률 속도가 10/초 이하가 되면 생산성이 저하되기 때문에 변형률 속도는 10/초 이상에서 실시하는 것이 바람직하다.

열간압연전의 가열온도 : 열간압연전의 재료의 가열온도와 시간은 1000 ℃와 0.5 시간 이하에서는 재료의 가열이 부족하고, 충분한 열간연성을 얻을 수 없음과 동시에 각 압연패스에서의 변형의 열에 의한 회복이 부족하여 에지균열이나 표면균열이 발생한다. 재료의 가열온도, 시간이 1300 ℃ 이상, 10 시간 이상에서는 재료의 산화나 가열에 의한 비용상승이 발생한다. 이로 인해, 열간압연전의 재료의 가열은 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도에서 0.5 시간 내지 10 시간으로 한다.

열간압연의 최종 패스의 재료온도 : 가열된 재료는 복수회의 패스를 경유하여 최종 패스후, 목표로 하는 두께의 열간압연재로 되지만, 재료온도가 600 ℃ 이하에서 압연하면 에지균열이 현저해지기 때문에, 최종 패스의 재료온도가 600 ℃ 이상이 되도록 열간압연을 실시할 필요가 있다.

(실시예)

이하, 본 발명에 관한 합금의 조성의 중요성을 나타내는 참고예 및 변형률 속도의 중요성을 나타내는 실시예 및 비교예를 나타낸다.

(참고예)

표 1 에 본 발명에 관한 합금조성의 실시예 및 비교합금조성을 나타낸다. 이들 조성의 합금을 진공유도용해로 (VIM 노) 에서 용제하였다. 용제후 단조 및 열간압연으로 3 mm 두께로 한 후, 냉간압연과 광휘소둔을 반복하여 약 0.12 mm 두께의 냉간압연재로 하였다. 그 후, 슬릿하여 소정의 판폭으로 한 섀도우마스크소재를 환원성 분위기중에서 소둔 (900 ℃ ×30 분 수소중) 하여 프레스성형성을 부여하였다.

이 소둔후의 재료에 대해 인장시험을 행하고, 인장강도와 0.2 % 내력을 측정함과 동시에 「JIS R 1605」를 따른 벤딩(bending) 공진법에 의해 실온에서 영률을 측정하였다.

이 벤딩공진법은, 자유로운 벤딩진동을 이룰 수 있도록 구동기측 및 검출기측 스윙실에 의해 매달린 시험편에 그 상하면에 발진기로부터의 구동력을 가하고, 검출기를 통하여 최대의 진폭 및 진동의 노드(節)를 측정하여 일차 공명진동수를 결정하고, 일차 공명진동수와 시험편의 질량 및 치수로부터 소정의 식에 기초하여 동적탄성율을 산출하는 것이다.

또한, 30 ∼ 100 ℃ 사이의 평균열팽창계수를 측정하였다.

시험편의 표면에 60 ℃ 에서 45 보메(Baume)의 염화 제 2 철 수용액을 0.3 MPa 의 압력으로 스프레이하여 에칭면의 상태를 관찰하였다.

이들의 결과를 표 2 에 나타낸다.

본 발명에 관련된 합금 No. 1 ∼ 10 은, 열팽창계수를 허용수준으로 되어 있는 (12 ×10^-7/℃) 를 넘지 않고, 목표로 하는 영률이 120,000 N/mm² 이상 그리고 0.2 % 내력이 300 N/mm²이상을 충분히 실현하고, 특히 합금 No. 9 ∼ 10 은, 영률이 140,000 N/mm²이상 그리고 동시에 0.2 % 내력이 350 N/mm² 이상을 실현하였다. Mn 및 불순물도 규정범위에 있고, 양호한 에칭면의 상태를 나타냈다.

또, 본 발명에 관련된 합금 No. 11 ∼ 15 는, 불순물원소 S, C, Si, P, N 이 각각 규정수준을 넘기 때문에, 에칭면의 상태가 약간 양호함을 잃었지만, 사용상 문제가 없는 범위였다. 그리고 0.2 % 내력, 영률 및 평균열팽창계수는 목표로 하는 값을 만족하였다.

이에 대해, 합금 No. 16 은 Mn 함유량이 0.1 % 를 넘기 때문에 평균열팽창계수가 높다. 합금 No. 17 은 Co 함유량이 2.0 % 를 넘고, Ni 함유량과의 밸런스에서 평균열팽창계수가 높다. Nb, Ta, Hf 를 첨가하지 않는 합금 No. 18 은 강도특성이 매우 부족하다. 합금 No. 19 ∼ 20 은, Ni 함유량이 33 ∼ 37 % 를 벗어나기 때문에 평균열팽창계수가 높다. 합금 No. 21 은 Nb 와 Ta 의 함유량이 0.8 % 를 넘고, 합금 No. 22 는 Nb, Ta, Hf 의 합계의 함유량이 0.8 % 를 넘기 때문에 평균열팽창계수가 높고 에칭면의 상태도 나쁜 결과를 나타냈다.

(실시예)

표 3 에 열간가공시험에 제공한 본 발명에 관련된 합금의 조성을 나타낸다. 합금 No. 1 ∼ 6 은 모두 불순물 규정을 포함하여 본 발명의 조성범위에 있는 것이다.

이들 조성의 합금을 진공유도용해로 (VIM 노) 에서 용제, 주조하여 잉곳으로 하였다. 그 잉곳을 단조하여 열간가공성시험편 (직경 10 mm 의 환봉(丸棒)) 을 잘라냈다.

각 시험편을 열간가공성시험기 (인장시험과 동일한 시험을 가열한 상태에서 행하는 시험기임) 에 장착하고, 가열온도, 가열시간, 변형률 속도를 변동시켜서 시험을 행하고, 1 회의 가공 변형률과 그 가공시간으로부터 변형률 속도를 구하였다. 가열시간은, 재료가 가열로 내에 체재하는 동안의 시간을 말한다.

시험종료후의 시험편 표면을 육안으로 관찰함과 동시에 시험편의 단면 (하중을 가한 방향과는 수직인 면) 을 관찰하고, 시험편의 균열의 깊이가 1 mm 이상의 것이 없는 것을 ◎, 균열의 깊이가 1 ∼ 2 mm 인 것을 Ｏ, 깊이 3 mm 이상의 균열이 발생한 것을 X 로 하여 열간가공성시험의 평가로 하였다. 평가결과를 표 4 에 나타낸다.

본 발명예 (A) 의 실시예 No. 1 ∼ 8 은, 변형률 속도뿐만이 아니라 가열온도, 가열시간, 열간가공온도가 본 발명의 규정범위내에 있으며, 깊이 1 mm 이상의 균열은 발생하지 않았다 (◎).

본 발명예 (B) 의 실시예 No. 9 ∼ 15 는, 모두 변형률 속도가 70/초 이하였지만, No. 9 ∼ 10 은 가열온도가 규정범위보다 낮고, No. 11 ∼ 12 는 가열시간이 규정범위보다 짧고, No. 13 ∼ 15 는 열간가공온도가 낮고, 균열이 관찰되는 경우도 있었지만 깊이 1 ∼ 2 mm 에 머물러 경미하며 실용상 문제가 없었다 (O).

비교예 No. 16 ∼ 18 은 변형률 속도가 규정범위를 벗어나고 크기 때문에 깊이 3 mm 이상의 균열이 발견되었다 (X). 비교예 No. 19 도 변형률 속도 및 열간가공온도 모두 본 발명범위를 벗어나 있으며, 깊이 3 mm 이상의 균열이 관찰되었다 (X).

(실기(實機) 시험)

또한, 실기의 열간압연기에서 변형률 속도를 조정하여 열간압연을 행하고, 균열의 유무의 확인을 행하였다. 변형률 속도의 조정은 압연속도와 압연가공도를 조정함으로써 행하였다.

합금 No. 5 및 No. 6 을 표 5 에서 나타내는 예 A 및 B 또한 C 및 D 의 조건으로 각각 실기에서 열간압연을 행하고, 두께 150 mm 내지 3 mm 까지를 14 패스에서 마무리하였다.

에지균열에 대해서는 육안관찰에 의해 깊이 5 mm 이상의 것이 없는 것, 표면균열에 대해서는 산세처리후의 표면을 육안관찰하여 길이가 3 mm 이상의 균열이 없는 것을 ◎ 로 하고, 깊이 2 ∼ 4 mm 정도의 균열이 발생하는 경우가 있지만 경미하여 실용상 문제가 없는 것을 Ｏ 로 하고, 그리고 깊이 5 mm 이상의 에지균열 및 길이 10 ∼ 30 mm 이상의 표면균열이 발생한 것을 X 로 하여, 열간가공성의 평가를 행하였다. 실기에서의 열간압연성의 평가결과를 표 5 에 나타낸다.

실시예 A 및 B 는, 본 발명에 규정된 조건을 만족하기 때문에 열간압연후의 코일에 에지균열, 표면균열은 확인되지 않았다 (◎). 비교예 C 및 D 는, 열간압연시의 각 압연패스의 변형률 속도의 최대값이 각각 110/초 및 90/초로 본 발명에 규정된 범위를 초과하며, 열간압연후의 코일의 전장의 에지에 깊이 5 ∼ 10 mm 의 균열 및 길이 10 ∼ 30 mm 의 표면균열이 산세후의 표면검사에서 확인되었다 (X).

또한, 금번의 실기시험에서는, 열간압연후의 깊이 2 ∼ 4 mm 정도의, 경미하여 실용상 문제가 없는 레벨의 사례 (Ｏ) 는 발견되지 않았다.

이상, 적절한 니켈농도를 포함하는 Fe-Ni 합금에 함유된 Mn 함유량을 낮게 제어하고, 또 적당량의 Co 를 첨가함으로써 저열팽창을 달성하면서, 부족한 내낙하충격변형성의 충족을 Nb, Ta 및/또는 Hf 의 적당량 첨가로 달성하는 합금을 기초로 하고, 이 재료의 열간가공성을 개선하기 위해 최적의 열간압연조건을 규정함으로써 열간압연시에 발생하는 에지균열이나 표면균열을 억제하고, 제조성이 양호한, 프레스성형형 플랫마스크용 Fe-Ni 계 합금을 제조할 수 있게 되었다.

이렇게 하여 금후의 플랫형 컬러브라운관에 대처하여 색어긋남이 없고, 취급에 있어서 변형하지 않는 양호한 프레스성형형 플랫마스크의 안정된 효율적인 제조가 가능해 졌다.

도 1 은 열간압연 변형률의 측정방법을 나타내는 설명도이다.

Claims

질량백분율 (%) 에 기초하여 (이하, % 라고 표기함), Ni: 33 ∼ 37 % 및 Mn: 0.001 ∼ 0.1 % 를 함유하고, 임의적으로 Co: 0.01 ∼ 2 % 를 함유하고, 또한 Nb: 0.01 ∼ 0.8 %, Ta: 0.01 ∼ 0.8 % 및 Hf: 0.01 ∼ 0.8 % 에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.8 % 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적인 불순물로 이루어진 Fe-Ni 계 합금재를 열간압연을 경유하여 제조하는 방법에 있어서,

열간압연의 각 압연패스에서의 변형률 속도를 70/초 이하로 하는 것을 특징으로 하는 내낙하충격변형성 및 저열팽창성 Fe-Ni 계 합금재의 열간균열을 방지하는 제조방법.
제 1 항에 있어서, Fe-Ni 계 합금재의 불순물을 C: ≤0.01 %, Si: ≤0.02 %, P: ≤0.01 %, S: ≤0.01 %, 그리고 N: ≤0.005 % 로 규제한 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열간압연 전에 합금재를 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도로 0.5 시간 내지 10 시간 가열하는 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열간압연의 최종 패스의 합금재 온도를 600 ℃ 이상으로 하는 제조방법.
제 3 항에 있어서, 열간압연의 최종 패스의 합금재 온도를 600 ℃ 이상으로 하는 제조방법.