KR102326688B1

KR102326688B1 - 핸들링성이 우수한 금속박판

Info

Publication number: KR102326688B1
Application number: KR1020200058401A
Authority: KR
Inventors: 쥰이치 니시다
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-11-15

Abstract

본 발명은 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 얇은 금속박판을 대상으로 하여 핸들링성이 우수한 금속박판을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 금속박판은 판두께가 0.5 ㎜ 이하이고, 표면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서의 SEM-EBSD법에 의한 GOS값이 3∼12°인 금속박판으로서, 이 금속박판은 예를 들면 탄소강, 스테인리스강 등으로 이루어지는 박강판이나, Fe-Ni계 합금, Fe-Ni-Co계 합금 등으로 이루어지는 철기 합금 박판으로, 기계부품, 전기부품, 전자부품 등의 금속부품에 사용할 수 있는 금속박판이다.

Description

핸들링성이 우수한 금속박판{Metal sheet having excellent handling property}

본 발명은 각종 기계부품, 전기부품, 전자부품 등에 널리 사용되는 금속박판에 관한 것이다.

종래, 기계부품, 전기부품, 전자부품 등의 금속부품에 사용되는 금속박판으로서, 탄소강, 스테인리스강 등으로 이루어지는 「박강판」이나, Fe-Ni계 합금, Fe-Ni-Co계 합금 등으로 이루어지는 「철기 합금 박판」이 대표적이다. 이러한 금속박판으로 제작되는 금속부품은, 예를 들면 코일 형상으로 감긴 금속박판의 최종 소재(띠재)가 전개된 후에, 그것에 절단이나 성형 등의 각종 가공, 표면처리 등의 공정을 거쳐 제작된다(예를 들면 특허문헌 1).

일본국 특허공개 제2002-193539호 공보

상기 각 공정에서 금속박판이 반송될 때, 금속박판에 뜻하지 않은 충격이 가해지면, 금속박판이 절곡되어 변형되는 것이 우려된다. 최근, 각종 부품의 정치화(精緻化)에 의해 금속박판이 얇아지고 있어, 상기 절곡 변형에 대해서는, 종래 이상의 「내-절곡 변형성」을 필요로 한다. 그리고, 금속박판이 반송될 때, 자석에 의한 흡착을 이용한 것이라면, 금속박판이 갖는 「착자성」의 정도에 따라서는, 금속박판이 자석으로부터 뜻하지 않게 떨어지는 것이 우려된다. 그리고, 자석으로부터 떨어진 금속박판이 낙하하여 충격이 가해지는 것으로도 또한, 상기 절곡 변형이 우려된다. 이들 사실에 의해 금속박판의 「핸들링성」이 저하된다.

본 발명의 목적은 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 얇은 금속박판을 대상으로 하여 핸들링성이 우수한 금속박판을 제공하는 것이다.

본 발명은 판두께가 0.5 ㎜ 이하이고, 표면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서의 SEM-EBSD법에 의한 GOS값이 3∼12°인 금속박판이다.

본 발명의 금속박판에 의하면, 얇더라도 절곡 변형되기 어려우며, 또한 착자성도 우수한 것으로부터, 판두께가 작은 금속박판의 핸들링성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 금속박판의 굽힘 시험의 양태를 나타내는 모식도이다.

본 발명자들은 금속박판의 내-절곡 변형성과 착자성에 영향을 미치는 인자를 조사하였다. 그 결과, 금속박판을 굽혔을 때의 「스프링백(굽힘 후 위치로부터의 돌아오는 양)」이 큼으로써, 금속박판의 내-절곡 변형성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한, 금속박판의 「최대자속밀도」가 큼으로써, 금속박판의 착자성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 그리고, 스프링백 및 최대자속밀도의 값이 금속박판의 「내부 변형」에 의존하며, 또한 이 내부 변형을 후술하는 「GOS값」의 지표값으로 정량화 가능한 것으로부터, 이들 지표값을 최적화함으로써 금속박판의 핸들링성을 재현성 좋게 향상시킬 수 있는 것을 밝혀내었다.

먼저, 금속박판의 절곡 변형의 난이(難易)는 금속박판을 굽혔을 때의 스프링백으로 평가할 수 있다. 즉, 스프링백이 큼으로써, 금속박판이 절곡되어도 원래의 형상으로 돌아가기 쉽다. 그리고, 특히 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 "얇은" 금속박판에 있어서는, 실온에 있어서의 60°굽힘 시험을 행하였을 때의 스프링백을 대략 「25°이상」으로 함으로써, 금속박판이 반송되는 환경에서 상정되는 충격에 대해, 금속박판을 과잉으로(감각적으로) 고강도화하지 않더라도, 절곡 변형을 충분히 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 상기 스프링백을 대략 「29°이상」으로 하면, 보다 충분하다. 그리고, 스프링백은 금속박판의 내부 변형에 의존하여, 이 내부 변형이 클수록 스프링백이 커진다. 따라서, 금속박판에 적정한 내부 변형을 도입함으로써, 상기 「25°이상」의 스프링백으로 조정할 수 있다.

또한, 금속박판의 착자의 난이는 금속박판의 최대자속밀도로 평가할 수 있다. 즉, 최대자속밀도가 큼으로써 금속박판은 착자하기 쉽다. 그리고, 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 금속박판에 있어서, 외부 인가자장이 2,000 A／m일 때의 최대자속밀도를 대략 「0.1 T 이상」으로 함으로써, 금속박판이 자석에 의한 흡착을 이용하여 반송되는 환경에 대응한 충분한 착자성을, 감각에 의지하지 않고 금속박판에 부여할 수 있는 것을 알 수 있었다. 상기 최대자속밀도를 대략 「0.3 T 이상」으로 하면, 보다 충분하다. 그리고, 최대자속밀도도 또한, 금속박판의 내부 변형에 의존하여, 이 내부 변형이 작을수록 최대자속밀도가 커진다. 따라서, 금속박판에 적정한 내부 변형을 도입함으로써, 다양한 성분 조성을 갖는 금속박판의 최대자속밀도를 상기 「0.1 T 이상」으로 조정할 수 있다.

그리고, 상기 금속박판의 내부 변형을 후술하는 「GOS값」의 지표값으로 정량화 가능한 것으로부터, 우수한 내-절곡 변형성과 착자성을 동시에 달성하기에 최적인 내부 변형의 도입 상태를 "수치적으로" 나타낼 수 있어, 금속박판의 핸들링성을 재현성 좋게 향상시킬 수 있다.

GOS(Grain-Orientation-Spread)값이란, 결정립 내 변형의 크고작음을 나타내고 있는 입내 방위차 파라미터를 말하는 것으로, 결정립 내의 변형 분포를 평가하는 값이다. GOS값은 종래 알려지는 「SEM-EBSD법(전자선 후방산란 회절법)」에 의해 측정할 수 있고, 결정립을 구성하는 점(픽셀)의 방위차를 계산하여, 이 계산값을 평균한 값을 말하는 것이다. 또한, 15°이상의 방위차가 연속하고 있는 계면을 결정립계로 하여, 동일 결정립 내의 방위차를 평균한다. 그리고, 이 GOS값이 클수록 내부 변형이 큰 상태이다.

또한, 결정립 내의 변형 분포를 평가하는 값으로서, KAM(Kernel-Average-Misorientation)값이 있다. 단, KAM값은 결정립경의 영향을 받기 쉬워, 예를 들면 동일한 변형 분포의 재료라 하더라도, 결정립이 미세한 쪽이 커지기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 통상 압연에 의해 제작되어, 결정립이 미세한 경향에 있는 금속박판에서, 보다 정확하고 재현성 좋은 내부 변형(핸들링성)을 실현하기 위해, 본 발명에서는 GOS값을 채용한다.

본 발명의 경우, 상기 GOS값을 측정하는 금속박판의 위치는, 그 「표면(압연면)으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치」로 한다. 통상, 금속박판이 압연에 의해 제작되는 것을 생각할 때, 금속박판에 도입된 내부 변형은 그의 두께방향에서 상이할 수 있는 바, 금속박판의 표면이나 판두께 중앙에서는 판두께의 다른 위치에 비해 내부 변형이 "국소적"으로 변동되기 쉽기 때문에, GOS값의 측정에 적합하지 않다.

그리고, 본 발명의 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 금속박판의 경우, 그 표면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서의 GOS값을 「3°이상」으로 함으로써, 금속박판의 내부 변형이 적당히 커져, 상기 스프링백을 「25°이상」으로 하는 것에 효과적이다. 단, GOS값이 지나치게 커지면, 금속부품까지의 제조공정에서 프레스 성형공정이 들어가는 경우에, 형상 동결성이 저하되어(예를 들면, 상기 스프링백이 「50°초과」라고 하는 커다란 값이 되어), 프레스 변위량의 조정이나 온간 성형 등으로의 배려를 필요로 한다. 그리고, GOS값을 「12°이하」로 함으로써, 금속박판의 내부 변형이 적당히 작아져, 상기 최대자속밀도를 「0.1 T 이상」으로 하기에 충분하다. 따라서, 본 발명의 금속박판은 표면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서의 SEM-EBSD법에 의한 GOS값을 「3∼12°」로 한다. 바람직하게는 「4°이상」이고, 보다 바람직하게는 「5°이상」이다. 또한, 바람직하게는 「11°이하」이고, 보다 바람직하게는 「10°이하」이다.

본 발명의 금속박판은 얇더라도 절곡 변형되기 어려우며, 또한 착자성도 우수한 것으로부터, 이러한 금속박판이 반송될 때의 환경에 대응한, 우수한 핸들링성을 달성할 수 있다. 그리고, 상기 우수한 핸들링성이 보다 얇은 금속박판에서도 달성할 수 있기 때문에, 판두께가 바람직하게는 0.4 ㎜ 이하인 금속박판에도 적합하다. 보다 바람직하게는 0.3 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎜ 이하이다. 그리고, 보다 더욱 바람직하게는 0.15 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.1 ㎜ 이하이다. 또한, 판두께의 하한에 대해서 특단의 지정을 필요로 하지 않으나, 현실적으로는 0.05 ㎜ 정도이다.

본 발명의 금속박판에는, 예를 들면 페라이트계 스테인리스강으로 이루어지는 박강판이나, Ni량이 대략 5 질량% 이상 50 질량% 이하인 Fe-Ni계 합금, Fe-Ni-Co계 합금으로 이루어지는 철기 합금 박판을 들 수 있다.

본 발명의 금속박판이 상기 박강판인 경우, 본 발명의 GOS값은 "좀 높게" 조정하는 것이 효과적이다. 예를 들면 상기 GOS값이 「5°이상」인 것이 바람직하고, 「7°이상」인 것이 보다 바람직하다. 이는 상기 박강판의 영률(예를 들면 170 ㎬ 이상)이, 상기 철기 합금 박판의 영률(예를 들면 120 ㎬ 이상)과 비교하여 큰 것에 기인하는 것으로 생각된다. 먼저, 본 발명의 GOS값을 만족시킴으로써, 본 발명의 금속박판은 충분히 큰 스프링백을 달성할 수 있다. 그러나, 그 충분히 큰 스프링백을 달성한 금속박판 중에서, 영률이 큰 금속박판의 스프링백은 작은 경향에 있다. 이에, 영률이 큰 금속박판인 경우, 본 발명의 GOS값을 "좀 높게" 조정함으로써, 충분히 큰 스프링백의 보증에 효과적이다.

실시예

페라이트계 스테인리스강(SUS430), Fe-Ni계 합금(Fe-10 질량% Ni 합금, Fe-36 질량% Ni 합금, Fe-39 질량% Ni 합금)의 중간 소재를 사용하여, 표 1에 나타내는 제조공정에 의해 금속박판의 최종 소재를 제작하였다. 상기 중간 소재는 가열온도 1,150℃에서 판두께 3 ㎜까지 열간압연한 것이다.

제작한 각 금속박판 폭의 중심 부근으로부터 시험편을 채취하였다. 그리고, 채취한 시험편의 압연면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서, 압연면과 평행이 되는 면을 경면연마하고, 추가로 전해연마를 행하여 EBSD법에 의한 GOS값의 측정면으로 하였다.

GOS값의 측정은 ZEISS사 제조 SEM(모델 「ULTRA55」)과, TSL사 제조의 EBSD 측정·해석 시스템 OIM(Orientation-Imaging-Micrograph)을 사용해서 행하였다. 측정면적은 100 ㎛×100 ㎛로 하고, 인접하는 픽셀 간의 스텝 거리는 0.2 ㎛로 하였다. 또한, 인접하는 픽셀 간의 방위차가 15°이상인 경계를 결정립계로 하였다. 그리고, 측정면적 내의 모든 결정립에 대해서 그 결정립 내의 각 측정점과 결정립 내 전점(결정립계를 제외함)의 방위차를 결정립별로 구하여, 각각의 결정립에 대응하는 입내 방위차 파라미터를 결정립의 면적으로 가중치를 부여함으로써 평균화한 값(측정면적의 대표값)을 GOS값으로 하였다.

그리고, 이러한 금속박판에 대해서 굽힘 시험에 의한 스프링백과, 최대자속밀도를 측정하였다. 시험편은 동일하게 금속박판 폭의 중심 부근으로부터 채취하였다. 그리고 굽힘 시험은 각각의 치수가 금속박판의 길이와 폭에 대응한, 길이 20 ㎜×폭 10 ㎜의 굽힘 시험편을, 도 1의 요령으로 금속박판(1) 길이방향의 일단을 블록(2) 사이에 끼워 고정하고(굽힘 반경 0.38 ㎜, 돌출 10 ㎜), 실온에 있어서의 60°굽힘을 행하였을 때의 스프링백(θ)을 측정하는 것으로 하였다. 최대자속밀도의 측정은 외부 인가자장이 2,000 A／m일 때의 최대자속밀도로 하였다. 이상의 결과를 GOS값과 함께 표 2에 나타낸다.

본 발명의 금속박판은 그 소재의 종류별에 있어서, 표 1에 나타낸 제조공정(압연과 소둔의 실시 타이밍, 압연율과 소둔온도)의 미세한 조정에 의해, GOS값을 「3°이상」으로 함으로써, 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 금속박판에서 「25°이상」의 스프링백을 달성하였다. 또한, 「0.1 T 이상」의 충분한 최대자속밀도도 유지하고 있었다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 금속박판은 얇더라도 절곡 변형되기 어려우며, 또한 착자성도 우수한 것으로부터, 이러한 금속박판이 반송될 때의 환경에 대응한 금속박판의 핸들링성의 향상을 기대할 수 있다.

1　금속박판
2　블록

Claims

페라이트계 스테인리스강으로 이루어지는 박강판, 또는, Ni량이 5 질량% 이상 50 질량% 이하인 Fe-Ni계 합금 또는 Fe-Ni-Co계 합금으로 이루어지는 철기 합금 박판으로, 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 냉간압연 박판이고, 표면으로부터의 깊이가 판두께의 1／4의 위치에서의 SEM-EBSD법에 의한 GOS값이 3∼12°인 것을 특징으로 하는 핸들링성이 우수한 금속박판.
제1항에 있어서,
상기 판두께가 0.3 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 핸들링성이 우수한 금속박판.
제1항에 있어서,
상기 판두께가 0.2 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 핸들링성이 우수한 금속박판.