KR930006300B1

KR930006300B1 - 에칭시의줄무늬억제효과가우수한철-니켈계합금의제조방법

Info

Publication number: KR930006300B1
Application number: KR1019890011655A
Authority: KR
Inventors: 마사오미 쯔다; 도시히꼬 다니우찌
Original assignee: 닛뽄야낀 고오교오 가부시끼가이샤; 이시꾸로 요시도
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1993-07-12
Also published as: KR900003395A; DE3927310A1; US5325911A; FR2641546B1; CA1319589C; FR2641546A1; DE3927310C2

Abstract

내용 없음.

Description

에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법

본 발명은 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법에 관한 것이며, 특히 컬러 텔레비젼 브라운관의 샤도우 마스크나 형광표시관등의 전자기기용 재료로서 적합하게 쓰이는 Fe-Ni계 합금의 제조방법에 관찬 것이다.

컬러 텔레비젼 브라운관의 샤도우 마스크 소재로서 쓰이는 철-니켈계 합금(이하 이것을 「Fe-Ni계 합금」이라 약기함)은 이것을 포토 에칭천공함으로서 샤도우 마스크를 제조할 때 흰줄 얼룩 즉 "줄무늬"가 발생하는 결점이 있다는 것이 지적되고 있었다.

종래, 이 에칭시의 줄무늬의 발생을 억제하는 기술로서, 다음과 같은 방법이 제안되어 있다. 예컨대 일본국 특개소 60-128253호 공보에는 보통조괴 잉곳을 850℃ 이상으로 가열한 후, 각 히트에서의 토탈단면감소을 40% 이상의 단조를 실시함으로서 니켈의 성분편석부를 경감하는 것을 통하여 이 줄무늬 발생을 억제하는 방법이 개시되어 있다.

또, 특개소 61-223188호 공보에는 잉곳 제조시의 편석방지 혹은 조재(條材 )제조 공정중에서의 열처리에 의한 니켈의 확산처리를 시행함으로서 니켈의 편석율, 편석대(偏析帶)를 관리하여 에칭의 줄무늬를 억제하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특개소 60-128253호 공보에 개시된 상기 종래기술은 토탈단면감소율이 40%를 넘는 단조를 하는 방법이지만, 이 정도의 단조는 보통으로 행하는 부하라고 말할 수 있으므로 실질적으로는 각종 원소의 편석을 억제할 수 없다. 그 결과, 에칭시의 줄무늬 발생을 방지하기에는 불충분하였다.

한편, 특개소 61-223198호 공보에 개시된 상기 종래기술은 고온 열처리에 의한 Ni의 확산을 통하여 그 성분편석을 경감하는 방법이지만, 슬랩 단계에서의 가열에 비하여 판두께가 얇기때문에 산화로스가 상대적으로 커지므로 수율의 저하가 현저해지는 문제점이 있었다.

또, 이들 각 종래기술은 소재가 모두 보통조괴된 잉곳이다. 따라서 소재의 응고 조직은 그다지 문제가 없다. 그러나, 소재가 잉곳으로 제공되기 때문에 수율이 낮고, 코스트가 상승되는 문제점이 있었다.

이상 기술한 바와같이 상기 각 종래기술은 모두 에칭시의 줄무늬를 완전히 극복할 수 없거나 값싼 제품을 공업적으로 제조할수 없는 방법이었다.

본 발명의 주된 목적은 상기의 점을 고려하여 에칭시의 줄무늬가 발생하지 않는 Fe-Ni계 합금을 재공하는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 잉곳 주조를 중지하고, 연속주조재로 함으로서 Fe -Ni계 합금을 높은 수율로 제조하여 로스트 저감을 실현하는데 있다.

이러한 목적에 적합한 본발명의 구성은 이하에 표시하는 바와같다. 즉, 본 발명은 Ni를 30∼80wt% 함유하고 있고, 잔부가 Fe로 주로 이루어진 Fe-Ni계 합금 용탕을 연속주조함으로서 등축정율(等軸晶率)이 30% 이하인 연속주조 슬랩으로하고, 이 연속주조 슬랩을 1100℃이상의 온도에서 1시간 이상 가열 유지(持)하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법이다.

본 발명에 있어서, 상기 Fe-Ni 합금은 Ni : 30∼50wt%, 잔부가 실질적으로 Fe로 이루어진 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, Fe-Ni계 합금용탕을 연속주조함에 있어서는 이 용탕을 전자교반처리, 주탕온도조절처리, 및 초음파 진동처리중 적어도 어느 하나의 처리를 실시함으로서 등축정율이 30%를 초과하도록 제어하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, 등축정율이 30%를 초과하도록 제어했을때의 연속주조 슬랩의 가열 유지에 있어서는 이 연속주조슬랩을 950℃이상의 온도에서 1시간 이상 가열 유지하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 Ni를 30~80wt%, B를 0.001~0.03wt% 함유하고 있고, 잔부가 주로 Fe로 이루어진 Fe-Ni계 합금용탕을 연속주조함으로서 등축정율이 20%이하인 연속주조 슬랩으로 하고, 이 연속주조슬랩을 1000℃ 이상의 온도에서 1시간이상 가열 유지하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법을 제안한다.

본 발명에 있어서, 상기 Fe-Ni계 합금은 Ni를 30~50wt%, B를 0.001~0.03wt % 함유하고 있고, 잔부가 실질적으로 Fe로 이루어진 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, Fe-Ni계 합금용탕을 연속주조함에 있어서는 이 용탕을 전자 교반처리, 주탕온도조절처리 및 초음파 진동처리중 적어도 어느 하나의 처리를 실행함으로서 등축정율이 20%를 초과하도록 제어하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서, 등축정율이 20%를 초과하도록 제어했을때의 연속주조슬랩의 가열유지에 있어서는 이 연속주조슬랩을 950℃이상의 온도에서 1시간 이상 가열유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 구성 및 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 실시예에 의해 한층 명료해 질 것이다. 본 발명자들은 Fe-Ni계 합금의 줄무늬에 대하여 각종 연구를 행할 결과 ① C 나 Si, Mn, Cr등의 불순물원소의 성분편석, ② 결정조직의 상위등이 줄무늬의 주된 원인이라는 것을 구명하였다.

즉, C 나 Si, Mn, Cr등의 불순물 원소의 성분편석부분은 다른 부분에 비하여 에칭 속도가 변하기 때문에 포토에칭천공시에 구멍형상의 차이를 발생시켜서 줄무늬의 원인이 된다.

한편, 결정조직의 상위에 대해서는 가령(100) 면이 많이 배향하고 있는 개소는 다른 부분에 비하여 에칭의 속도가 빨라져서 포토에칭천공시에 구멍형상의 차이를 발생시킨다.

이것은 주조시의 응고조직. 즉 특정 방위를 갖고 있는 주상조직(柱狀組織)의 존재에 기인하고 있는 것이다. 즉, 주조시에 생긴 주상 조직은 이후의 가공, 열처리 단계에서도 소멸하지 알고, 형을 바꾸면서 압연방향으로 신장되어 잔류하여, 최종적으로 줄무늬의 원인을 만들게 된다.

이 사실로부터 본 발명에서는 성분편석의 억제만이 아니라 결정조직의 조정도 목표로 하여 상기 과제의 극복을 시도하였다.

그 과제극복의 수단으로서, 본 발명은 등축정율이 30% 이하인 Fe-Ni계 합금연속 주조 슬랩의 경우는 이 연속주조슬랩을 1100℃ 이상의 온도에서 1시간 이상가열 유지할것으로 하였다.

한편, 등축정율이 30%를 초과하는 Fe-Ni계 합금 연속주조슬랩의 경우에는 이 연속주조 슬랩을 950℃이상의 온도에서 1시간이상 가열 유지하도록 하여, 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금을 제조할 것으로 하였다.

본 발명자들이 알게 된것에 의하면 Fe-Ni계 합금에 첨가 성분으로서 B를 사용하면 슬랩 가열시에 상기 주상정을 분단하여 랜덤화를 가속시키는 효과가 있다는 것이 판명되었다. 이 사실로 인하여 본 발명에서는 성분편석의 억제뿐만 아니라 B의 첨가라고 하는 상승효과에 의한 결정조직의 조정도 목표로하여 상기 과제의 극복을 시도하였다.

다만, 이 B의 첨가합금의 경우 그 첨가에 의해 주상정의 발달이 변화(억제)되기 때문에 상기 등축정율은 20%를 경계로하여 가열온도를 바꾸면 좋다.

또, 본 발명에서는 상기 등축정율을 제어하는 방법으로서

① 연속주조시에 주형내 용탕 혹은 2차 냉각대의 주편대 용탕을 전자 교반하는 처리,

② 상기 용탕을 주형내에 주탕할때에 그 주탕온도를 콘트롤하는 처리.

③ 주형내 용탕 또는 2차 냉각대의 주편내 용탕에 초음파 진동을 부여하는 처리를 행하도록 하였다.

이하 본 발명을 더 상세히 설명한다.

그런데 본 발명에 있어서 소재에 대한 Ni함유량의 하한을 30wt%로한 것은 Fe-Ni계 합금을 상기 기능재로서 사용할 경우에 이 Ni함유량이 30wt% 미만에서는 충분한 전자기 특성이 발휘되지 않고 실제 사용에서 견디지 못하기 때문이며, 반대로 Ni가 80wt%를 넘을 경우, 전자(電子), 전자(電磁)용 재료로서의 품질이 열화되기 때문이다.

또한, 포토에칭에 의해 천공되는 재료로서는 Ni이 50wt% 이하인 Fe-Ni계 합금을 사용하는 것이 더 적합하다.

또, B는 본 발명의 Fe-Ni계 합금의 특성을 두드러지게 하는 중요한 원소이고, C나 Si, Mn, Cr등 불순물 원소의 결정입계로의 편석을 저지함과 동시에 스스로 결정입계나 다른 결함부에 우선적으로 응집하여 재결정의 핵이 되고, 결정립을 미세화하여 등축정화를 향상시킨다. 그러나 이와같은 작용은 0.001wt% 미만의 함유량에서는 불충분하고, 함유량이 증가함에 따라 현저한 효과를 나타내지만 0.03wt%를 초과하여 첨가하면 M,B(Ni,Cr,Fe)의 금속간 화합물외에 C,O,N을 함유하는 각종 붕화물이 생성되어 고온에서 응고균열을 일으킬 위험성이 높아지므로 상한은 0.03wt%로 한정할 필요가 있다.

본 발명에서 채용하는 Fe-Ni계 합금의 소재는 통상의 조괴재는 아니고 연속주조재로 한다. 이와같이 피처리재를 연속주조재(슬랩)로 하는 이유는 보통 조괴재에 비하면 연속주조슬랩쪽이 매크로적 성분편석이 적고, 또 가공, 열처리 특성이 뛰어나기 때문이다.

또한 이 연속주조슬랩의 경우, 주편 단면의 결정조직은 양측에서 주상정이 발달한 편석이 적은 것이 되지만, 그 반면 "줄무늬"에 착안했을 경우 다음과 같은 현상도 보인다.

즉, 이 줄무늬는 성분편석외에 주조시의 주상정이 그후의 가공, 열처리로 소멸되지 않고 형을 변화시키면서 압연가공에 의해 압연방향으로 신장된 것에 기인된다는 사실이 판명되었다. 더구나, 본 발명자들의 연구에 따르면 최종 판두께로까지 가공되었을 때에 특정방위를 갖는 주상정의 길이가 짧은 것은 그 폭, 길이도 상대적으로 작아지고, 에칭천공시에 발생하는 부분적인 에칭속도의 차는 보이지 않고, 따라서 연속한 줄무늬로서는 관찰되지 않았다. 그러나 이 주상정(결정립)의 길이가 긴 것은 가공을 거쳐도 그 폭과 길이에 상당하는 것이 그대로 즉 큰 채로 잔존하고, 이것이 에칭시의 줄무늬로 되었던 것이다. 이 줄무늬가 생기느냐 아니냐의 한계가 되는 주상정의 길이는 주편의 등축정율로서 30% 또는 20%(B함유합금의 경우)가 한계가 된다.

본 발명은 이러한 양자의 문제점을 함께 극복하는 방법으로서 B를 함유하지 않는 합금의 경우의 등축정율은 30%를, B를 함유하는 합금의 경우에 있어서는 20%를 경계로 하여 가각에 적합한 열처리방법을 제공하여 어느 경우에나 줄무늬가 생기지 않게한 것이다.

다음에 슬랩 열처리온도에 대해서는 B를 함유하지 않는 합금과 B를 함유하는 합금과는 상이하다.

우선, B를 함유하지 않은 합금의 경우, 이 온도는 1100℃이지만 B함유 합금의 경우, 1000℃가 목표가 된다. 이와같이 슬랩 열처리 온도를 1100℃혹은 1000℃이상으로 한 이유는 등축정율 30% 이하 혹은 B함유합금에 있어서의 등축정율 20% 이하인 연속주조 슬랩에 있어서는 안정된 방위를 갖는 주상정의 영향이 강하기 때문에, 1100℃ 이하 혹은 1000℃ 이하의 낮은 온도에서는 이러한 주상성을 분단하고, 랜덤화시키는 데는 불충분하기 때문이다.

이에 대하여 등축정율이 30% 혹은 20%를 초과하는 슬랩에서는 주상정이 열간 압연후에도 남는일이 없다. 따라서 줄무늬의 발생기회가 적기 때문에 B를 함유하지 않는 경우에나 또는 함유하는 합금의 경우에나 모두 950℃라는 낮은 레벨의 열처리 온도라도 좋다. 다만, 이 열처리온도가 950℃ 미만이 되면 편석의 경감이 충분히 행해지지 않고, 편석을 원인으로 하는 줄무늬의 발생이 생기게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기와 같이 연속주조 주편의 등축정율을 콘트롤하는 가장 유효한 처리방법으로서 연속주조기의 몰드 또는 2차 냉각대에 전자교반장치(EM S)를 설치하고, 전자력을 조정함으로서 주편내의 미응고용탕을 교반하여 등축정율을 목표의 것으로 한다. 이는 물론 주탕온도의 콘트롤이나 초음파 진동에 의해서도 등축정율을 목표의 것으로 할 수 있다는 것은 상술한 바와 같다.

이상 설명한 바와같이 본 발명은 Fe-Ni계 합금에 대하여 연속주조시에서의 응고를 콘트롤하고 또 연속 주조 슬랩에 대하여 적정한 열처리를 실행함으로서 결정의 균질화 및 성분편석의 경감이 동시에 실현될 수 있다. 그 때문에 본 발명에 있어서는 에칭시의 줄무늬가 발생되지 않는 Fe-Ni계 합금을 제조할 수 있다.

[실시예 1]

표1에 본 실시예에서 사용한 Fe-Ni계 합금의 화학조성 및 등축정률등의 실시 조건과 그 결과를 표시하였다.

이 표1에 표시한 특히 본발명의 대상이 되는 합금은 전기로에서 용해한 용해 금속을 계속하여 AOD법 또는 VOD법에 의해 정련하고, 이어서 연속주조기에서 이것에 부대되어 있는 전자교반장치를 작동시켜 등축정율을 제어하면서 주조하고, 제 1표에 표시하는 바와 같은 소정의 연주슬랩을 얻었다.

이어서, 이 연주슬랩을 냉각하여 손질한 다음, 950℃ 이상의 소정 온도에서 1시간 이상 가열유지하고, 그 후 열간압연을 실행하여 5.5㎜ 두께의 코일로 하였다. 이 열간압연이후는 통상법에 따라 냉각압연과 열처리를 적절히 조합한 통상법에 따른 처리를 행하여 최종제품을 얻었다.

이와 같이하여 제조한 공시재료를 염화 제 2철용액(비중 1.45, 50℃)으로 실제의 포토에칭 개공(開孔)을 행하고, 줄무늬발생의 유무를 조사하였다. 그 결과는 제 1표에 표시하는 바와 같았다.

이 제 1표에 표시하는 것으로 알 수 있듯이 본 발명법에 따라 제조한 Fe-Ni계 합금은 동일 조성의 종래법에 의해 제조한 보통 조괴재의 Fe-Ni계 합금(비교예)에 비하면 에칭시의 줄무늬의 발생은 거의 보이지 않고, 에칭용 소재로서 우수한 합금이라는 것이 분명해졌다.

[표 1]

[실시예 2]

표2에 이 실시예에서 사용한 Fe-Ni-B계 합금의 화학조성 및 등축정율등의 실시조건과 그 결과를 표시하였다.

이 표2에 표시한 특히 본 발명의 대상으로하는 B함유합금(No.13~No.18)은 전기로에서 용해한 용해금속을 계속하여 AOD법 또는 VOD법에 의해 정련하고, 이어서 연속 주조기에 의해 이것에 부대되어 있는 전자 교반장치를 작동시켜 등축정율을 제어하면서 주조하고, 제 2표에 도시하는 바와 같은 소정의 연주슬랩을 얻었다.

이어서, 이 연주 슬랩을 냉각하여 손질을 한 후, 950℃이상의 소정온도에서 1시간 이상 가열 유지하고, 그 후 열간압연을 실행하여 5.5㎜ 두께의 코일로 하였다. 이 열간압연 이후는 통상법에 따라 냉각압연과 열처리를 적절히 조합한 통상법에 따른 처리를 행하여 최종제품을 얻었다.

이렇게하여 제조한 공시재료를 염화 제이철용액(비중 1.45, 50℃)으로 실제의 포토에칭 개공을 행하고, 줄무늬의 발생 유무를 조사하였다. 그 결과는 표2에 표시하는 바와 같았다.

이 표2에 표시하는 것으로 알수 있듯이 본발명법에 따라 제조한 Fe-Ni계 합금은 동일조성의 종래법에 의해 제조한 보통 조괴재의 Fe-Ni계 합금(비교예 No.19~ No.22)에 비교하면 에칭시의 줄무늬의 발생은 거의 보이지 않고 에칭용 소재로서 우수한 합금이라는 것이 명백해 졌다.

[표 2]

이상 설명한 바와 같이 본 발명방법에 의해 제조한 Fe-Ni계 합금은 포토에칭천공후의 줄무늬가 전혀 없기 때문에, 전자, 전자재료로서 바람직한 성질을 갖는 Fe-Ni계 합금을 값싸게 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 이러한 Fe-Ni계 합금은 샤도우 마스크용 36Ni 인바(invar)합금, 리드 프레임용 42Ni 합금, 저열팽창특성이나 자기적 특성에 착안하여 사용되는 전자, 전자용 Fe-Ni계 합금 및 전자용재료로서 사용되는 퍼어말로이 합금등의 Fe-Ni계 합금의 연속 주조재에 적용된다.

또, 본 발명을 상세히 그 가장 바람직한 실시양태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

Claims

Ni를 30~80wt% 함유하고 있고 잔부가 Fe로 이루어진 Fe-Ni계 합금용탕을 연속 주조함으로서 등축정율 30% 이하의 연속 주조 슬랩으로 하고, 이 연속주조슬랩을 1100℃ 이상의 온도에서 1시간이상 가열유지하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 Fe-Ni계 합금으로서, Ni : 30~50wt%, 잔부가 Fe로 이루어진 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
Ni을 30~80wt%, 함유하고 있고 잔부가 Fe로 이루어진 Fe-Ni계 합금용탕을 연속 주조함에 있어서, 이 용탕을 전자교반처리, 주탕온도조절처리 및 초음파 진동처리중, 적어도 어느 하나의 처리를 실시함으로 등축정율이 30%를 초과하는 연속 주조슬랩으로 하고, 이 연속주조슬랩을 950℃이상의 온도에서 1시간이상 가열유지하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법.
Ni를 30~80wt%, B를 0.001~0.03wt% 함유하고 있고, 잔부가 Fe인 Fe-Ni계 합금용탕을 연속 주조함으로서 등축정율이 20% 이하인 연속주조 슬랩으로 하고, 이 연속 주조슬랩을 1000℃ 이상의 온도에서 1시간이상 가열 유지하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni합금의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 Fe-Ni계 합금으로서 Ni를 30~50wt%, B를 0.001~0.03 wt% 함유하고 있고, 잔부가 Fe로 이루어진 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
Ni를 30~80wt% 함유하고 있고 잔부가 Fe로 이루어진 Fe-Ni계 합금용탕을 연속 주조함에 있어서, 이 용탕을 전자교반처리, 주탕온도조절처리 및 초음파 진동처리 중, 적어도 어느 하나의 처리를 실시함으로서 등축정율이 20%를 초과하는 연속주조슬랩으로 하고, 이 연속주조슬랩을 950℃이상의 온도에서 1시간 이상 가열유지하는 것을 특징으로 하는 에칭시의 줄무늬 억제효과가 우수한 Fe-Ni계 합금의 제조방법.