KR100549087B1

KR100549087B1 - 성형가공성이 우수한 전기·전자 부품용 스테인레스강소재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100549087B1
Application number: KR1020040014965A
Authority: KR
Inventors: 이동우; 김인달
Original assignee: 주식회사 풍산
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2006-02-06
Also published as: KR20050089507A

Abstract

본 발명은 최종냉간압연시 50∼70% 압하율을 적용하여 성형성에 영향을 미치는 집합조직(texture structure)의 생성을 억제하고, 동시에 일정조도를 갖도록 연마처리된 압연롤을 사용하여 압연처리함으로써 극미한 성형가공에 적합한 전기 전자 부품용 스테인레스강 소재에 관한 것이다.

본 발명은 Fe-Cr-Ni계 합금조성에 대해 소둔과 냉간압연을 반복처리하여서 된 스테인레스강 소재에 있어서, 압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛ 및 최대평균조도(Rz) 가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛임을 특징으로 하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재로 이루어진다.

또한 본 발명은 조압연에 이어서 소둔 및 냉간압연을 반복처리하여 제조된 스테인레스강 소재에 있어서, 소둔조건이 1100∼1150℃, 30초∼1분30초 범위이고, 최종냉간압연시의 압하율이 50∼70%이고, 최종압연 1pass의 압연롤 평균조도(Ra)가 0.25∼0.45㎛ 이고, 최대평균조도(Rz)가 2∼3㎛이 되도록 연마 가공처리하여서 된 압연롤을 사용하여 연마압연함을 특징으로 하는 전지전자부품용 스테인레스강 소재의 제조방법으로 이루어진다.

스테인레스강.

Description

성형가공성이 우수한 전기·전자 부품용 스테인레스강 소재 및 그 제조방법{stainless steel meterials for electric ＆ electro parts having excellent forming property and manufacture for the same}

도1a는 냉간압연(압하율53%)에 따른 가공조직 현미경사진

도1b는 냉간압연(압하율68%)에 따른 가공조직 현미경사진

도2a는 도1a 가공 후 소둔처리(1120℃,1분)에 따른 재결정조직을 나타낸 현미경사진

도2b는 도1b 가공 후 소둔처리(1120℃, 1분)에 따른 재결정조직을 나타낸 현미경사진

도3a는 본 발명의 BF처리 후 나타낸 표면 현미경사진

도3b는 일본광업 헤어라인(Hair Line)처리소재의 표면 현미경사진

도4는 본 발명에 따른 제조공정도

본 발명은 스테인레스강 소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적절한 압연조건 및 저석롤 표면처리공법(BF처리)을 통하여 ASTM 표준입도 8∼9이며, 성형가공 성에 필수적인 균질성 확보와 함께 일정조건의 압연 길이 직각방향의 평균조도(Ra)와 평균최대조도(Rz) 및 길이방향의 표면평균조도와 평균최대조도를 갖게함으로서 드로잉 작업시 요구되는 성형가공성 및 오일도포성을 갖게하는데 적합한 전기전자부품용 스테인레스강 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전기전자부품용에 사용되는 스테인레스강 소재는 그 일예로서, 전자관용 부품, 특히 컬러음극선관 등에 사용되는 전자총의 전극은 판두께 0.05∼0.6mm 정도의 스테인레스강인 Fe-Cr-Ni계 합금소재를 프레스가공에 의해 소정의 형상으로 드로잉가공하여 제조된다.

드로잉성을 향상시키기 위해 특히 버링성형[둥근 구멍을 뚫어 구멍의 둘레가장자리를 통(筒)과 같이 돌출시키는 가공)을 용이하게 하기 위해 압연가공율을 20∼50% 규정하여 제조한 기술(한국특허등록10-0194911)(우선권주장: 일본특허출원 94-257253) (이하 " 선행기술A" 라 칭하기로 함)이 제안되고 있으며, 버링가공에 있어서는 구멍을 프레스 펀칭했을 때의 버(burr)의 잔존이 버링균열에 관계하는 것을 발견하고 펀칭성을 확보하기 위해 S를 어느 정도 함유시킨 후에 미량 성분을 제어함으로써 드로잉성을 향상시키는 기술(일본 특허출원 평9-283039호)이 제안되어 있다.

상기한 선행기술 A는 JISG 0551에서 규정되는 오스테나이트 결정입자정도로 4.0∼7.0으로 조정하고, 20∼50%의 최종냉간압연(바람직하게는 35∼50%)에 의해 소망의 두께로 완성시키고 최종소둔처리하는 제조방법으로 이루어지고 있다.

상기 선행기술 A에서는 압하율을 50% 초과하면 (112) [111] 방위의 발달을 억제 할 수 없고, 20% 미만에서는 소둔열처리에 따른 재결정 후에 혼립조직이 되기 쉽기 때문에 상기와 같은 압하율을 적용하고 있다.

상기 선행기술 A는 하이버링 성형을 행한 전자총 전극의 성형정도(成形精度) 및 생산성의 저하 원인이었던 버링비의 발생을 억제하고 있으며, 또한 박리 균열도 발생하지 않는 전자총 전극을 제조하고 있다.

그러나, 근년에는 컴퓨터용 브라운관에서의 고정세화(高精細化)와 고휘도화의 진전에 의해 전자총의 포커스 특성에 대한 요구도 강해지고 있다. 이 때문에 전극렌즈 지름을 크면서도 고정밀도로 가공할 수 있는 재료일 것은 물론, 프레스 가공속도의 향상에도 대응할 수 있는 것이 요구되어 있어 종래의 재료로는 드로잉면에서 균열이 발생하기 때문에 충분히 만족할 수 없었으며, 최근에 보다 한층 까다로워진 드로잉성, 특히 드로잉 후의 표면품질이 우수한 전자총 전극용 합금소재를 제공하는 것을 목적으로 하는 대한민국 특허등록 10-365712(우선권주장: 일본특허출원 99-190280호)(이하 "선행기술 B"라 칭하기로 함)가 알려지고 있다.

상기 선행기술 B는 압연 후 표면상 조도의 균질성 즉, 클루토시스(Kurtosis)≤4인 것을 주장하고 있는 것으로, 클루토시스 지수는 표면형상의 균질한 정도를 나타내는 것으로서, 조도의 크기와는 상관 없이 균질성만 고려한 수치를 나타내고 있다.

본 발명은 상기한 선행기술들과 다르게 최종냉간압연시 50∼70% 압하율을 적용하여 냉간압연함과 함께 저석롤로 일정조도를 갖도록 연마처리하여서된 압연롤 을 사용하여 압연처리함으로써, 성형성에 영향을 미치는 집합조직(texture structure)의 생성 억제 및 적절한 표면조건 형성으로 극심한 성형가공에 적합한 전기전자부품용 스테인레스강 소재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소둔 및 냉간압연을 반복하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재 있어서, 압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛임을 특징으로 하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재로 이루어진다.

상기 길이방향에서 표면평균조도(R_a)는 길이 직각방향의 1/2수준이고, 최대평균조도(R_z)는 길이 직각방향의 1/3 수준을 나타낸다.

본 발명은 스테인레스강 합금조성, 일예로서 Cr: 17∼20중량%, Ni: 8∼12중량%, Mn: 2중량% 이하, Si: 1중량% 이하, P: 0.045중량% 이하, C: 0.07중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, N: 0.11중량% 이하이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 합금을 들 수 있다.

도4는 당해분야에서 일반적으로 실시하고 제조공법으로서, 본 발명은 그러한 공정순서를 이용하되 (4), (5), (7)공정에 따른 조건이 본 발명의 주요 구성이다.

즉, 본 발명은 소둔 및 냉간압연을 반복실시함에 있어서, 소둔조건이 1100℃∼1150℃ 온도 및 30초∼2분간 범위이고, 최종냉간압연시 압하율이 50∼70% 범위 이고, 저석롤을 사용하여 최종압연 1 Pass의 압연롤의 평균조도(Ra)가 0.25∼0.45㎛ 이고, 최대평균조도(Rz)가 2.0∼3.0㎛이 되도록 연마처리된 압연롤을 사용하여 연마압연함으로써, 압연 길이 직각방향의 표면평균조도가(Ra)가 0.1∼0.3㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛으로 이루어진 전기전자부품용 스테인레스 소재를 얻게 된다.

본 발명은 최종냉간압하율을 50∼70%함에 있어서는 소둔 후 입자의 불균일성 등을 고려하여 50% 이상으로 한정하였으며, 70% 이상의 압하율도 적용가능하나, 압연방향/직각방향간의 이방성에 영향을 주는 집합조직 발생을 억제하기 위해(표 1및 도1 및 도2 참조)압하율을 70% 이하로 한정하였다. 또한 압연재의 롤 조도의 전사율인데, 압하율이 낮은 범위와 높은 범위에서는 많은 차이점을 보이고 있으며, 일정한 전사율을 60∼70% 유지하기 위해서는 특정 압하율이 필요하다.

상기와 같이 제조된 본 발명은 ASTM 표준입도 8∼9, 표면평균조도(Ra) 및 최대평균조도(Rz) 및 기계적 특성의 균질성이 평면내 전방향에서 95% 이상인 특성을 갖는다(표 1). 따라서 심한 성형가공후에도 표면이 미려하며, 터짐현상 등이 방지되는 효과를 갖는다.

본 발명은 성형성에 영향을 미치는 집합조직의 생성을 억제하는데 특징이 있다. 집합조직은 압연을 과도하게 할 경우 압연 길이방향으로 길게 늘어서는 집합조직으로서 과도하게 존재할 경우, 차기 공정에서 고온 단시간 열처리할 때 가공조직의 재결정을 저해하여, 열처리 후에도 잔존하는 문제점이 있다.

따라서 이러한 집합조직이 심할 경우 입내의 불순물, 기포, 게재물 등이 입계에 늘어설 가능성이 높아지며(도1a 및 도1b), 후속 열처리 공정에서 상기 유해요소들의 피닝효과(Pinning effect)는 입자의 재결정후에도 나쁜 영향을 미치게 된다(도2a및 도2b).

본 발명에서는 압연 제조공정의 최적화를 통해 일반적으로 탄소 함량이 높고 용강의 청정도가 일반 관리되는 300계열의 스테인레스강(304, 304L 등)의 압연작업시 상기한 집합조직과 재결정시의 피닝효과 현상을 감소시켜 이상조직의 생성을 억제하고 입도의 균질화를 유도하여 성형가공시 이방성을 최소화한다. 이러한 공법에 의해 제조된 소재는 동일한 성분의 소재에 비해 조직 및 기계적 특성이 매우 균질하여 심한 성형 가공용으로 사용하기에 적합하다.

		53%가공후 소둔처리	68%가공후 소둔처리	78%가공후 소둔처리	비고
조직균질성		균질	집합조직 원형 일부관찰	집합조직 원형 다량 관찰	도2참조
횡/종 물성	TS (㎏/㎣)	62.83/61.5 (97.9%)	62..73/64.53 (96.9%)	61.69/65.61 (94%)
횡/종 물성	HV 1㎏	141	148	149

성형가공성을 향상시키기 위해서는 기본적으로 조직 및 물성의 균질성이 중요하지만 이러한 기본 특성 외에도 외적 특성으로서 표면조도 및 표면형상이 성형가공성의 주요변수로 작용한다.

따라서 본 발명에서는 롤 표면처리공법(BF처리) 즉, ＃80∼120메쉬(mesh)의 연마저석롤을 사용하여 최종압연 1Pass의 압연롤의 평균조도(Ra)가 0.25∼0.45㎛, 최대평균조도(Rz)가 2∼3㎛이 되도록하여 연마표면처리된 압연롤을 사용하여 연마 압연함으로써 피압연되는 소재의 압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛, 최대평균조도(Rz)가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛, 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛이 되도록 관리한다[도3a는 본 발명의 BF처리한 것이고, 도3b는 일본광업에서 헤어라인(hair line) 처리 소재의 표면을 나타낸 것이다].

다음은 실시예에 따라 설명한다.

스테인레스강 제조업체로부터 공급받은 3mm 두께의 304L의 소재를 도4(작업공정도)과 같이 소둔, 냉간압연을 반복처리하여 완성된 제품이 만들어진다.

도4에서 (4), (5), (7)번 공정이 조직균질성, 기계적특성, 표면상태를 결정짓는 주요공정으로 본 발명의 핵심 사항에 해당된다.

(4)번 및 (7)번 공정인 소둔열처리는 심하게 압연된 소재의 연화소둔 처리과정으로서 불안정상의 고용화처리 및 불순물 등에 기인한 피닝효과(finning effect)의 감소를 위해 1100∼1150℃ 온도구간에서 열처리한다. 특히 (5)번 공정의 경우에는 열처리전의 압하율을 50∼70%로 조정함으로써 재결정의 구동럭 확보 및 조직균질화를 도모하게된다.

상기한 바와 같이 최종열처리전의 압하율을 높이게 되면 동일조건에서 소둔처리하더라도 불균질한 조직을 얻게된다(도3). 물론 압하율이 적정수준 이하로 떨오지면 재결정을 위한 구동력이 저하되고, 조직의 조대화를 야기할 수도 있다.

(5)번 공정에서 50∼70%의 압하율로 냉간압연한 후 특정한 BF처리재를 만들기 위한 작업의 예는 다음과 같다.

최종냉간압연시 50∼70%의 압하율로 냉간압연한 후 저석롤로 연마처리하여서된 압연롤로 교체하여 연마압연처리한다. 즉 최종작업롤(final work roll)의 경우 저석(GC ＃120)을 사용하여 압연롤의 평균조도(Ra)를 0.25∼0.45㎛, 바람직하게는 0.3∼0.33㎛, 최대평균조도(Rz)를 2.0∼3.0㎛, 바람직하게는 2.4∼2.6㎛이 되게 연마 표면처리하여서 된 압연롤을 사용하여 압연하게 된다.

상기 최종 냉간압연에 따른 압하율을 받은 소재를 상기 저석으로 연마가공처리된 압연롤로 교체하여 압연함으로써 평균표면조도(Ra)가 0.19㎛ 이고, 최대평균조도(Rz)가 1.5㎛으로된 제품을 얻게 되어 극심한 성형가공에 적합한 전기전자부품용 압연제품이 완성된다.

이상에서와 같이 본 발명은 소둔처리 및 냉간압연을 반복처리하여 얻어지는 전기전자부품용 스테인레스강 소재에 있어서, 최종냉간압연시 압하율을 50∼70%로 하고, 이어서 저석롤을 사용하여 연마처리된 압연롤을 사용하여 연마압연하고, 소둔처리를 적절히 조정함으로써, 압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛, 최대평균조도(Rz)가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛, 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛으로 됨에 따라 심한 성형가공후에도 표면이 미려하며, 터짐현상이 방지되는 등 드로잉 작업시 요구되는 오일 도포성도 향상시키는데 적합한 전기전자부품용 압연제품을 얻게 된다.

Claims

Cr: 17∼20중량%, Ni: 8∼12중량%, Mn: 2중량% 이하, Si: 1중량% 이하, P: 0.045중량% 이하, C: 0.07중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, N: 0.11중량% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 소재에 대해 소둔과 냉간압연을 반복처리하여서 된 스테인레스강 소재에 있어서,

압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛ 및 최대평균조도(Rz) 가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 0.3∼0.8㎛임을 특징으로 하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재.
Cr: 17∼20중량%, Ni: 8∼12중량%, Mn: 2중량% 이하, Si: 1중량% 이하, P: 0.045중량% 이하, C: 0.07중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, N: 0.11중량% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 소재에 대해 소둔과 냉간압연을 반복처리하여서 된 스테인레스강 소재에 있어서,

소둔조건이 1100∼1150℃, 30초∼1분30초 범위이고, 최종냉간압연시의 압하율이 50∼70%이고, 최종압연 1pass의 압연롤 평균조도(Ra)가 0.25∼0.45㎛이고, 최대평균조도(Rz)가 2∼3㎛이 되도록 연마가공 처리된 압연롤을 사용하여 연마압연함을 특징으로 하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재의 제조방법.
제 2항에 있어서,

연마가공 처리된 압연롤을 사용하여 연마압연함에 따라 피압연 된 소재의 압연 길이 직각방향의 표면평균조도(Ra)가 0.1∼0.3㎛ 및 최대평균조도(Rz)가 1.0∼2.0㎛이고, 길이방향의 표면평균조도(Ra)가 0.05∼0.15㎛ 및 최대평균조도 (Rz)가 0.3∼0.8㎛이 되도록 함을 특징으로 하는 전기전자부품용 스테인레스강 소재의 제조방법.