WO2022244701A1 - 鉄系合金箔及びその製造方法、並びにそれを用いた部品 - Google Patents

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WO2022244701A1
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alloy foil
iron
rolling
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裕人 海野
篤士 矢代
浩明 大原
彩日 澤田
直樹 藤本
直哉 佐脇
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日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an iron-based alloy foil, a method for manufacturing the same, and parts using the iron-based alloy foil.
  • it can be applied to electronic device parts such as metal masks and hard disk drive suspensions, and parts for manufacturing electronic devices.
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • HDD hard disk drives
  • the pitch between the mask holes is at least the same as the pixel density of the OLED, and the mask holes The pore size is also reduced accordingly.
  • the mask hole of a metal mask has a truncated cone shape (the cross section is tapered).
  • the cross section is tapered.
  • etching defects may occur. For example, if an inclusion having a size equal to or larger than half the plate thickness of the metal plate is present in the portion where the mask hole is formed, the metal portion around the inclusion is dissolved when half-etching is performed from one side. Then, the part where the dry film is arranged on the opposite side surface is also dissolved, and the dry film on the opposite side is peeled off. Then, when the metal plate is half-etched from the opposite side, the portion of the metal plate where the dry film is peeled off is also etched, resulting in a state in which irregular-shaped holes are formed centering on the inclusions.
  • etching defects caused by such inclusions become more pronounced as the pixel density of the manufactured OLED increases.
  • the metal mask is formed by etching a metal plate having a thickness similar to the pitch interval corresponding to the pixel density of the manufactured OLED. Therefore, in the case of an OLED with a pixel density of 800 to 1000 PPI, it will be necessary to reduce the thickness of the metal mask from the current 20.00 to 30.00 ⁇ m to 12.00 to 15.00 ⁇ m. For this reason, it is necessary to limit the size of inclusions to less than 10.00 ⁇ m.
  • Inclusions are mainly hard inclusions such as alumina (Al 2 O 3 ) and magnesium-aluminum spinel (MgO.Al 2 O 3 ), and soft inclusions such as silica (SiO 2 ) and CaO. .
  • Hard inclusions have high interfacial energy and tend to agglomerate, and tend to increase in size after agglomeration.
  • hard inclusions are difficult to be refined by hot rolling or cold rolling, and as a result, they remain as inclusion particles having a large size. Therefore, it is important to reduce the size of the inclusions contained in the metal plate and reduce the number of particles in order to improve etching defects associated with high-precision processing.
  • Patent Documents 1 and 2 propose using an Invar alloy.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a metal mask for OLED with a plate thickness of about 100.00 ⁇ m, in which an Fe—Ni alloy is subjected to vacuum melting, forging, hot rolling, cold rolling, and intermediate annealing in this order.
  • Patent Document 2 discloses that in order to reduce the oxygen concentration of the molten metal, the purity of the molten metal is increased by vacuum induction melting or the like, and then the ingot is cast, thereby preventing defective etching of the metal mask material. .
  • molten metal molten alloy
  • tundish or melting furnace molten metal
  • Billets produced by continuous casting and vacuum melting take time to completely solidify. Therefore, a steel slab manufactured by continuous casting and vacuum melting solidifies from the outside while the center remains in a melted state, so inclusions tend to segregate and solidify inside the steel slab.
  • the alumina and spinel remaining in the molten metal have high interfacial energies, so they tend to cluster and form coarse inclusions during cooling of the molten metal.
  • Patent Documents 3 and 4 estimate the size of the maximum nonmetallic inclusions in the Fe—Ni alloy slab, and the etching process that can clarify the quality history of the finally obtained rolled sheet and coil. Disclosed is a method for manufacturing an Fe—Ni alloy plate for However, in Patent Documents 3 and 4, Fe—Ni alloy ingots are produced by casting by a conventional ingot casting method or by continuous casting. Therefore, the steel slab manufactured by the manufacturing methods disclosed in Patent Documents 3 and 4 takes time to completely solidify, so inclusions tend to segregate and solidify inside the steel slab.
  • Patent Document 5 a steel ingot of an Fe-31%Ni-5%Co super invar alloy is produced by a vacuum induction melting furnace, then heated to 1100° C. for solution treatment, forging and hot rolling. After performing a niobium nitride precipitation treatment at 800 to 900° C. as a sheet material, cold rolling and annealing are repeated to produce a cold rolled material with a thickness of 0.1 mm.
  • a vacuum induction melting furnace After performing a niobium nitride precipitation treatment at 800 to 900° C. as a sheet material, cold rolling and annealing are repeated to produce a cold rolled material with a thickness of 0.1 mm.
  • Patent Document 6 discloses a stainless steel plate suitable for precision equipment members such as HDD (hard disk drive) members and thin-film silicon solar cell substrates.
  • the presence of minute pits distributed on the surface of a stainless steel plate greatly affects the washability of the stainless steel plate. It is disclosed that these minute pits are caused by inclusions and traces of carbonized particles falling off during the rolling process.
  • MgO—Al 2 O 3 -based inclusions have low deformability in the cold rolling process, voids and gaps are likely to occur at the metal/inclusion interface, and they become starting points for micropits and cracks. described as easy.
  • non-metallic inclusions mainly composed of Mn(O,S)--SiO 2 and adjusting MgO and Al 2 O 3 to a predetermined concentration or less, the non-metallic inclusions are rendered harmless. It is disclosed that the
  • Patent Document 7 in an Fe—Ni alloy plate for a vapor deposition mask, the number of particles of 1 ⁇ m or more per 1 mm 3 is 3000 or less, the number of particles of 3 ⁇ m or more is 50 or less, and the total number of particles of 1 ⁇ m or more. It discloses a metal plate having a number ratio of 1 to 3 ⁇ m particles to 70% or more.
  • the metal plate manufacturing method disclosed in Patent Document 7 is based on the premise that inclusions float during solidification during ingot manufacturing, and segregation that occurs during the normal solidification process (especially segregation to the center of the ingot) ) is not taken into consideration, so it cannot be applied to actual metal plate manufacturing. Therefore, Patent Document 7 essentially discloses only the selection criteria that a person skilled in the art would naturally perform, that is, a metal plate with few coarse inclusions is selected and used as a metal plate for a vapor deposition mask.
  • etching defects caused by inclusions become more pronounced as electronic components become more precise or downsized.
  • the higher the pixel density of manufactured OLEDs the smaller the suspension for HDDs, the more pronounced.
  • the present inventors have conducted intensive research into the relationship between the size of inclusions and poor etching of metal mask materials. As a result, it was found that when the thickness of the metal mask material is as thin as about 10.00 ⁇ m, if inclusions larger than 5.00 ⁇ m are reduced, defective etching of the metal mask material can be reduced.
  • pinholes are reduced by reducing inclusions with a particle size of greater than 5.00 ⁇ m contained in the metal mask material.
  • an object of the present invention is to reduce the number of coarse inclusions having a grain size of more than 5.00 ⁇ m in an ultrathin iron alloy foil having a thickness of 10.00 ⁇ m or more, and an iron-based alloy foil with reduced coarse inclusions. , its manufacturing method, and parts using it. Inclusions having a grain size of more than 5.00 ⁇ m are hereinafter referred to as coarse inclusions unless otherwise specified.
  • the inventors focused on Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , CaO, Mn(O, S), and CrS as basic components of inclusions.
  • inclusions made of at least one of SiO 2 , CaO, Mn(O, S), and CrS are difficult to cluster and have a low melting point and are soft. It was found that crushing reduces coarse inclusions. (SiO 2 , CaO, Mn(O, S), and CrS are sometimes called soft inclusions.)
  • inclusions such as alumina (Al 2 O 3 ) and magnesium-aluminum spinel (MgO.Al 2 O 3 , hereinafter sometimes referred to as spinel) have high interfacial energy and segregate and aggregate during solidification. , the size after agglomeration tends to increase. Furthermore, since inclusions of alumina and spinel are hard, the inclusions are difficult to be crushed during hot rolling or cold rolling, and as a result, they remain as inclusion particles having a large size. (Alumina and magnesium-aluminum spinel are sometimes called hard inclusions.)
  • the ratio of alumina and spinel contained in the inclusions is reduced, the manufacturing conditions of the iron alloy foil, especially the rolling conditions, are reviewed, the number of coarse alumina and spinel inclusions is reduced, and the soft inclusions are finely divided. It was found that an iron-based alloy foil with reduced coarse inclusions can be obtained by dispersing them.
  • the present invention was made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • the iron-based alloy foil according to any one of (1) to (4), wherein the surface of the iron-based alloy foil has a pinhole density of 5/1000 m 2 or less with a diameter of 20 ⁇ m or more.
  • the iron-based alloy foil in % by mass, C: 0.150% or less, Si: 0.1 to 2.00%, Mn: 0.10-1.20%, S: 0.007% or less, Ni: 2.00 to 15.00%, Cr: 15.00 to 19.00%, N: 0.20% or less, Al: 0.010% or less, An austenitic stainless steel with the balance being Fe and impurities, having a density of 5 pinholes/1000 m 2 or less with a diameter of 20 ⁇ m or more on the surface, and a 0.2% proof stress of 700 MPa or more.
  • the iron-based alloy foil according to (1) (7)
  • a metal mask material comprising the iron-based alloy foil according to any one of (1) to (7).
  • (10) A part having the iron-based alloy foil according to any one of (1) to (7).
  • (11) A hard disk drive suspension comprising the iron-based alloy foil according to any one of (1) to (7).
  • an iron-based alloy foil in which coarse inclusions are reduced and defects are less likely to occur during rolling and etching. Furthermore, when applied to metal masks and suspensions for hard disks, etching defects can be remarkably reduced, enabling high-precision processing with high yield. Furthermore, such high-precision processing can result in more downsized electronic components.
  • FIG. 1 is an example for verifying the validity of the evaluation area of inclusions on the surface of an alloy foil, and is a diagram showing variations in the number density of inclusions with respect to the measured area.
  • the iron-based alloy foil of the present invention is, in mass %, C: 0.150% or less, Si: 2.00% or less, Mn: 10.00% or less, Ni: 2.00 to 50.00%, Cr : 19.00% or less, N: 0.20% or less, Al: 0.030% or less, Co: 5.00% or less, Mg: 0.0005% or less, Ca: 0.0005% or less, Ti: 0 0.01% or less, P: 0.035% or less, S: 0.0300% or less, and the balance being Fe and impurities.
  • Ni has effects of improving corrosion resistance and workability, and is a main element for adjusting the thermal expansion coefficient of the alloy.
  • the Ni content should be 2.00% or more.
  • the Ni content is 5.00% or more, 10.00% or more, 15.00% or more, 20.00% or more, 25.00% or more.
  • the Ni content is preferably 30.00% or more, 31.00% or more, 32.00% or more, 34.00% or more, or 35.00% or more.
  • Ni is an expensive element, and if the Ni content is too high, a bainite structure tends to form in the steel after hot rolling or hot forging. Therefore, the Ni content is preferably 50.00% or less, 45.00% or less, 40.00% or less, 38.00% or less, or 37.00% or less.
  • Cr is an alloy component necessary for improving corrosion resistance. However, if Cr is contained excessively, the steel material becomes hard and workability deteriorates, so the Cr content should be 19.00% or less.
  • the lower limit of the Cr content is not particularly limited and may be 0%. On the other hand, when the Cr content is 15.00% or more, the effect of adding Cr becomes remarkable, so the Cr content is preferably 15.00% or more.
  • Co is a component that can further reduce the coefficient of thermal expansion of the alloy when the amount added is increased in relation to the amount of Ni.
  • Co may not be contained, but if Co is contained, it is preferably 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.05% or more.
  • the upper limit of the Co content should be 5.00%, preferably 4.00% or less, or 3.00% or less.
  • C carbon
  • C carbon
  • it may be contained because it increases the strength of metal foils such as metal mask materials. If C is contained, it should be 0.001% or more, 0.003% or more, 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.020% or more. However, if C is contained excessively, the coefficient of thermal expansion increases, and Cr-based inclusions (Cr carbides) precipitated at grain boundaries increase, causing pinholes. Therefore, the C content should be 0.150% or less, preferably 0.100% or less, or 0.050% or less.
  • Ca forms a solid solution in sulfides, finely disperses the sulfides, and spheroidizes the sulfides.
  • Ca may not be contained, but if Ca is contained, the Ca content should be 0.0001% or more, or 0.0002% or more. On the other hand, if a large amount of Ca is contained, Ca that does not form a solid solution in the sulfide may form coarse oxides, resulting in poor etching. Therefore, the Ca content should be 0.0005% or less, preferably 0.0004% or less.
  • Mn is actively used as a deoxidizer instead of Mg and Al to avoid spinel formation.
  • the Mn content is preferably 10.00% or less, preferably 5.00% or less, 2.00% or less, 1.50% or less, 1.20% or less, 1.00% or less, and 0.80%. % or less, 0.60% or less, 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
  • Mn may not be included. However, if the Mn content is too small, it becomes difficult to adjust the composition of inclusions to a Mn(O,S)—SiO 2 system composition.
  • the Mn content is preferably 0.01% or more, 0.03% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more.
  • Mn(O, S) refers to MnO simple substance, MnS simple substance, and inclusions in which MnO and MnS are combined. It means an inclusion.
  • Si is positively used as a deoxidizer instead of Mg and Al in order to avoid formation of spinel.
  • Si increases the thermal expansion coefficient of the alloy.
  • the metal mask material is sometimes used in a temperature environment of about 200° C. so that the organic EL light-emitting material emitted from the vapor deposition source can pass through the mask holes.
  • the deoxidation product MnO—SiO 2 is a vitrified soft inclusion, which is elongated and split during hot rolling to be refined. Therefore, the hydrogen embrittlement resistance is enhanced.
  • the Si content exceeds 2.00%, the strength becomes too high and the steel is hardened. sexuality is greatly reduced.
  • the Si content should be 2.00% or less, preferably 1.00% or less, 0.50% or less, or 0.30% or less. Si may not be included. However, if it is too small, deoxidation will be insufficient, and the concentration of Cr 2 O 3 in inclusions will increase, making it easier to generate inclusions that induce work cracks. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more, 0.03% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more.
  • Mg is used for deoxidizing steel. However, if the Mg content exceeds 0.0005%, coarse inclusions may form. In addition, since it is preferable that the content of Mg is low in order to avoid the formation of spinel, it may not be included. Therefore, the Mg content should be 0.0005% or less, preferably 0.0003% or less, 0.0002% or less, or 0.0001% or less.
  • Al is also used for deoxidizing steel. However, if the Al content exceeds 0.030%, coarse inclusions may form. Also, the Al content is preferably as low as possible in order to avoid spinel formation. Therefore, the Al content should be 0.030% or less, preferably 0.020% or less, 0.010% or less, or 0.005% or less.
  • P and S are elements that combine with alloying elements such as Mn in iron-based alloys to form inclusions, so the smaller the content, the better, so they do not have to be included. Therefore, the P content should be 0.035% or less, preferably 0.010% or less, 0.007% or less, or 0.005% or less, and the S content should be 0.0300% or less, preferably 0.005% or less. 0100% or less, 0.0070% or less, or 0.0050% or less.
  • Ti increases the coefficient of thermal expansion of the alloy, it is preferable that it is low. Therefore, Ti does not have to be contained, but its content should be 0.01% or less.
  • N is also a solid-solution strengthening element.
  • the 0.2% yield strength increases, but the steel material hardens and the manufacturability remarkably deteriorates. Therefore, N may not be included, and the upper limit of the N content should be 0.20%, preferably 0.10% or less.
  • the balance of the above steel components is Fe and unavoidable impurities.
  • the unavoidable impurities are components that are mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ores and scraps, when steel is manufactured industrially, and have an adverse effect on the present invention. It means what is permissible within the scope of
  • inclusions There should be few inclusions, ideally none at all. However, since it is mixed in during the manufacturing process or generated from steel components, it is not easy to eliminate it completely. As described above, when used as a material for a metal mask or the like, inclusions having a size of about half of the plate thickness are harmful because they cause poor etching. Furthermore, it has been found that coarse inclusions on the surface fall off during rolling and tend to cause pinholes and surface pits. Therefore, in the case of inclusions with a large grain size, for example, an ultra-thin alloy foil with a plate thickness of 10 ⁇ m, it is important to reduce inclusions with a circle-equivalent grain size of 5 ⁇ m or more as much as possible.
  • the inventors focused on Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , CaO, Mn(O, S), and CrS as basic components of inclusions.
  • soft inclusions such as SiO 2 , CaO, Mn(O, S), and CrS are hard to cluster and have a low melting point and are soft, so they are stretched or crushed by rolling, and coarsening is suppressed. rice field.
  • hard inclusions such as alumina and magnesium-aluminum spinel have high interfacial energy and tend to segregate and agglomerate during the solidification process.
  • inclusions of alumina and spinel are hard, so that they are difficult to be stretched or crushed during rolling, and as a result, they remain as inclusion particles with a large size.
  • the steel components in order to ensure the mechanical strength of the alloy foil without forming inclusions in both soft and hard alloy foils, it is preferable to use the steel components as described above. In order not to mix inclusions, it is important to review the process. For example, it is recommended to review the refractories used for molten metal treatment and use refractories containing less Al and Mg. Furthermore, one of the causes of the aggregation of inclusions is, for example, segregation and aggregation during solidification from molten metal. It is not easy to avoid segregation during solidification. Furthermore, the ingot may be produced by a process that does not use a solidification process from molten metal, such as HIP (Hot Isostatic Pressing). The manufacturing process will be explained later.
  • HIP Hot Isostatic Pressing
  • Inclusions contained in the iron-based alloy foil of one aspect of the present invention are inclusions having a particle size (equivalent circle diameter) of 2.00 ⁇ m or more for measurement reasons (hereinafter simply referred to as “inclusions” unless otherwise specified). There are cases.) is targeted. Coarse inclusions with a grain size of more than 5.00 ⁇ m are harmful and should be reduced as much as possible. On the other hand, inclusions with a particle size of 2.00 to 5.00 ⁇ m are preferably reduced, but are not directly harmful.
  • the number of inclusions with a grain size of 2.00 to 5.00 ⁇ m is preferably 80.00% or more of the total number of inclusions with a grain size of 2.00 ⁇ m or more. It is preferably 85.00% or more, 90.00% or more, 95.00% or more, 97.00% or more, 98.00% or more, 99.00% or more, or 100%.
  • Al 2 O 3 should be 30% by mass or less and MgO should be 15% by mass or less with respect to the total mass of inclusions having a grain size of 2.00 ⁇ m or more. Since these hard inclusions are preferably as small as possible, the ratio of Al 2 O 3 is preferably 25% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 3% or less, or 1%. It should be below. Similarly, the proportion of MgO is preferably 10% or less, 8% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, or 1% or less.
  • the inclusion size is measured as follows. Inclusions on the surface of the metal foil are observed using a scanning electron microscope (SEM). As the SEM, for example, JSM-IT500HR manufactured by JEOL Ltd. may be used. An example of SEM settings is shown. ⁇ Detector: Backscattered electron detector BED-C ⁇ Observation magnification: 80 times ⁇ Acceleration voltage: 20.0 kV ⁇ Working distance (WD): 10.0 mm ⁇ Irradiation current: 80% Inclusions were detected from the image acquired by the SEM using inclusion automatic analysis software, and composition analysis of the inclusions was performed using an energy dispersive X-ray spectrometer (hereinafter referred to as an EDS device).
  • EDS device energy dispersive X-ray spectrometer
  • the particle analysis mode of AZtec manufactured by Oxford may be used.
  • the EDS apparatus may be ULTIM MAX 65 manufactured by Oxford, for example.
  • the step of identifying inclusions by the inclusion automatic analysis software first, an SEM image used in the inclusion automatic analysis software is obtained. Next, from the image acquired by the SEM, the inclusion automatic analysis software shows that the equivalent circle diameter (equivalent circle equivalent diameter) is 2.00 ⁇ m or more, and the elements of Al, Mg, Si, Ca, Mn, and S are determined by EDS. If one or more of these are detected, they are identified as inclusions. Images for which EDS analysis has been completed are combined on software and output as one image.
  • the circle-equivalent diameter and elemental composition of inclusions identified by the inclusion automatic analysis software are also obtained. Measurement is performed up to the set area by repeating the procedure for identifying inclusions described above.
  • the measurement area of the image may be 10 cm 2 as one field of view, which is the unit of measurement, and 10 fields of view may be measured, and a total of 100 cm 2 may be used as the evaluation area.
  • the diameter of a circle having the same area as the measured inclusion area is defined as the equivalent circle diameter (equivalent circle diameter), which is defined as the "grain size".
  • the inclusion composition is calculated as follows for each inclusion identified by the inclusion automatic analysis software. First, the mass percentages of the elements Al, Mg, Si, Ca, Mn, Cr, and S obtained by EDS analysis are divided by their atomic weights to obtain apparent material amounts of the elements. Next, the above seven elements are converted into oxides or sulfides, which are basic components of inclusions. In inclusions, Al, Mg, Si and Ca are mainly present as oxides. Mn and Cr mainly exist as sulfides, and Mn may also exist as an oxide MnO. S may exist as a chromium sulfide CrS in addition to the aforementioned sulfide MnS.
  • the apparent amount of S is greater than the apparent amount of Mn, the same amount of MnS as the apparent amount of Mn is present, and the apparent amount of Mn is subtracted from the apparent amount of S.
  • the apparent amount of S is less than the apparent amount of Mn, the same amount of MnS as the apparent amount of S is present, and the apparent amount of S is subtracted from the apparent amount of Mn.
  • a material amount of MnO is present.
  • the apparent amount of Mn and the apparent amount of S are exactly the same, the amount of MnS is present in the same amount as the amount of Mn and S.
  • the equivalent mass of oxides, etc. is derived by multiplying the respective molecular weights.
  • Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , CaO, MnO, MnS, CrS (hereinafter, “oxides, etc.” In some cases, it is said.) Calculate the mass% equivalent of oxides, etc.
  • the area of inclusions obtained by the automatic analysis software for inclusions is multiplied by the mass % equivalent to seven oxides, etc., and the inclusion area ⁇ m of Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , CaO, MnO, MnS, and CrS is obtained. Ask for 2 .
  • the inclusion area is obtained for all the inclusions identified by the inclusion automatic analysis software, and the inclusion area is totaled for each of the above seven oxides or sulfides to obtain the total area of Al 2 O 3 , MgO to obtain the total area of , the total area of SiO2 , the total area of CaO, the total area of MnO, the total area of MnS, and the total area of CrS.
  • the total sum of these seven areas is defined as the total area of all inclusions.
  • the composition ratio (% by mass) of inclusions is calculated by dividing the total area of each oxide or the like by the total area of all inclusions.
  • the area ratio of inclusions is obtained by dividing the total area of each oxide or the like or the total area of all inclusions by the evaluation area to obtain the area ratio of each oxide or the like or the area ratio of all inclusions.
  • the total inclusion number density is derived by dividing the total number of inclusions observed in the measurement area kcm2 by the measurement area, where k is 1, 2 , 4, 5, 8, 10, 20, 25, 40, 50, 100 and 200.
  • the number ratio of spinel-based inclusions is extremely reduced, coarse inclusions are unlikely to exist.
  • Mn and Si are mainly used as deoxidizing agents, the number ratio of MnO—SiO 2 type inclusions increases. This is because MnO—SiO 2 based inclusions are difficult to form clusters, and since they have a low melting point and are soft, they are easily stretched or crushed in the hot rolling process or cold rolling process, and are unlikely to exist as coarse inclusions. is.
  • the number density of inclusions having a particle size of more than 5.00 ⁇ m can be reduced to 15/cm 2 or less. Therefore, inclusions of a size that cause etching defects are reduced.
  • the number of coarse inclusions having a particle size of more than 5.00 ⁇ m is preferably as small as possible, preferably 12/cm 2 or less, 10/cm 2 or less, 8/cm 2 or less, 6/cm 2 or less, 5/cm 2 or less. cm 2 or less.
  • the thickness of the iron-based alloy foil is not particularly limited, the thickness is preferably 30.00 ⁇ m or less because the size of the ingot (ingot) is required to some extent in normal manufacturing processes.
  • the thickness is preferably 27.50 ⁇ m or less, 25.00 ⁇ m or less, or 22.50 ⁇ m or less.
  • the plate thickness is less than 10.00 ⁇ m, handling becomes more difficult during etching or rolling, and defects such as wrinkles may occur.
  • the 0.2% yield strength can be made 700 MPa or more. If the 0.2% proof stress of 700 MPa or more is obtained, it can be applied to a metal mask or the like without bending under normal use conditions.
  • the iron-based alloy foil according to the present invention can be produced, for example, as follows. The methods presented below are exemplary and not intended to be limiting.
  • a raw material adjusted to a predetermined composition is vacuum melted in a vacuum atmosphere of 10 ⁇ 1 (Torr) or less to obtain a molten metal having a desired alloy composition.
  • Mn and Si are added so that the contents of Mn and Si in the molten metal after the slag removal are respectively predetermined contents.
  • atomization is performed by gas atomization using an inert gas such as Ar or N2 gas.
  • the temperature of the molten metal during gas atomization is preferably in the range of +50° C. to 200° C. in order to lower the viscosity of the molten metal.
  • the ratio of gas flow rate (m 3 /min)/melt flow rate (kg/min) during gas atomization is preferably 0.3 (m 3 /kg) or more.
  • the ratio of gas flow rate (m 3 /min)/molten metal flow rate (kg/min) is less than 0.3 (m 3 /kg), the cooling rate of the droplet becomes slow, so that the liquid when colliding with the ingot surface The liquid fraction of the droplets is too high and the inclusions become coarse. Therefore, the ratio of gas flow rate to molten metal flow rate is 0.3 (m 3 /kg) or more, preferably 0.5 or more, 0.7 or more, 0.9 or more, 1.0 or more, 1.5 or more, or 2 .0 or more is preferable.
  • the upper limit of the ratio of gas flow rate (m 3 /min)/melt flow rate (kg/min) is not particularly limited, but the cooling capacity is saturated at 5.0 (m 3 /kg) or more, so the upper limit is 5.0. (m 3 /kg).
  • the alloy powder obtained by the atomizing process is sintered by a hot press method or HIP method to produce an ingot.
  • the sintering method is not particularly limited. Conditions may be appropriately set in accordance with a conventional hot press method or the like.
  • the alloy powder preferably has a particle size of 300 ⁇ m or less, preferably 250 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less.
  • the content of Al and Mg can be suppressed by the atomizing (powdering) method described above. Furthermore, unlike the solidification method (casting method), the sintering method in which the refractory is processed in a solid phase does not contain Al or Mg from the refractory, so the formation of coarse (for example, 5 ⁇ m or more) inclusions is suppressed. As a result, Al 2 O 3 and spinel-based inclusions themselves are finally reduced, and in particular, the generation of coarse inclusions of 5 ⁇ m or more can be remarkably suppressed.
  • the produced alloy ingot is hot forged, cut or ground to produce steel slabs.
  • the steel slab is rolled to a thickness of 3.0 mm to 200 mm.
  • the rolling may be hot rolling or cold rolling.
  • the rolled sheet having a thickness of 3.0 mm to 200 mm is formed into an iron-based alloy foil by repeating the rolling process.
  • the ingot may be annealed before and after hot rolling, hot forging, or cold rolling.
  • the temperature in the annealing step, hot forging step and hot rolling step is a temperature below the melting point of the iron-based alloy in order to prevent inclusions from agglomerating, preferably the melting point temperature of the iron-based alloy -500 ° C. As described above, it is preferable that the melting point temperature of the iron-based alloy is in the range of ⁇ 200° C. or lower.
  • Cold rolling should be performed after hot rolling or hot forging. Intermediate annealing may be performed during cold rolling. Rolling extends and crushes inclusions, especially soft inclusions, so that the inclusions can be made finer. Refinement of inclusions is more effective in cold rolling than in hot rolling, and when the plate thickness is thin. Therefore, it is preferable to set the total reduction ratio of cold rolling to 97.0% or more based on the plate thickness after hot rolling (plate thickness immediately before cold rolling). It is preferably 98.0% or more, 99.0% or more, or 99.5% or more.
  • the rolling reduction in each rolling pass is 20% or more, except for the final rolling to make the target plate thickness and shape correction rolling.
  • the soft inclusions can be expanded and crushed to be finer and dispersed.
  • finish rolling after the plate thickness has been reduced to a certain extent and the inclusions have been refined to some extent, surface recesses and pinholes penetrating the alloy foil may be generated due to the falling off of the inclusions. I found out. Therefore, in finish rolling (multi-stage cold rolling) from 2 to 3 times the final thickness or from about 40 ⁇ m to the final thickness (for example, 10 ⁇ m or 20 ⁇ m), mild rolling with a low rolling reduction is recommended. For example, it is preferable to set the rolling reduction in each pass of the finish rolling to 1 to 18% and the cumulative rolling reduction to 50% or more. If the cumulative reduction in finish rolling is less than 50%, the strength of the alloy foil may not develop.
  • the upper limit of the cumulative rolling reduction in finish rolling is not particularly limited, it is preferably 98% or less due to the capacity of a normal foil rolling mill. That is, the total rolling reduction in cold rolling is 97.0% or more, the cold rolling before finish rolling is 20% or more to refine soft inclusions, and the finish rolling is mild rolling to remove inclusions. should be suppressed.
  • rolling (cold rolling) from a thickness of about 10 times the final thickness to the final thickness is called foil rolling, and is sometimes distinguished from cold rolling after hot rolling. In this case, it is more preferable to decrease the rolling reduction in order of cold rolling after hot rolling, subsequent foil rolling up to finish rolling, and final finish rolling.
  • the rolling reduction of each pass should be 40% or more for cold rolling after hot rolling, 20% or more for foil rolling before finish rolling, and less than 20% for finish rolling in foil rolling.
  • the draft is expressed by the following formula, where t1 is the plate thickness before rolling and t2 is the plate thickness after rolling.
  • Reduction rate (t1-t2)/t1
  • the cumulative rolling reduction may be calculated by setting the plate thickness before finish rolling to t1 and the plate thickness after finish rolling to t2.
  • the draft of each pass can be calculated by setting the plate thickness before each rolling pass to t1 and the plate thickness after the rolling pass to t2.
  • the unit rolling load (kN/mm) of each pass in the finish rolling should be controlled within an appropriate range.
  • the unit rolling load is obtained by dividing the load applied from the rolling rolls to the work material by the width of the work material.
  • a preferable unit rolling load is 0.4 to 1.3 kN/mm.
  • the unit rolling load is less than 0.4 kN/mm, there is little heat generated during rolling and the flexibility of the alloy foil, which is the work material, is reduced. More things fall off.
  • the unit rolling load exceeds 1.3 kN/mm, the amount of heat generated during processing increases, but the amount of plastic deformation of the alloy foil itself increases, so cracks occur at the interface with inclusions, and many inclusions fall off. Become. Therefore, the unit rolling load may be controlled instead of the rolling reduction. Of course, the rolling reduction and the unit rolling load may be combined for control.
  • annealing may be performed for strain relief after finish rolling (final rolling).
  • non-magnetic properties are required. That is, in mass%, C: 0.150% or less, Si: 0.1 to 2.00%, Mn: 0.10 to 1.20%, S: 0.007% or less, Ni: 2.00 Austenitic stainless steel containing ⁇ 15.00%, Cr: 15.00 to 19.00%, N: 0.20% or less, Al: 0.010% or less, and the balance being Fe and impurities. Also in this case, as in the above description, alumina and spinel-based inclusions can be reduced, and an alloy foil with good etching properties and excellent high-precision workability can be obtained.
  • Example 1 For test materials 1, 2, and 4, a molten metal having an iron-based alloy composition adjusted to the components shown in Table 1 was prepared in a vacuum induction melting furnace, and powdered by gas atomization using N 2 gas. The temperature of the molten metal during gas atomization was in the range of liquidus temperature +50° C. to liquidus temperature +200° C. in order to lower the viscosity of the molten metal. The ratio of gas flow rate (m 3 /min)/melt flow rate (kg/min) during gas atomization was adjusted to 1.0 to 3.0 (m 3 /kg). Next, the obtained alloy powder was enclosed in a metal container, and ingots of test materials 1, 2 and 4 were produced by a known HIP treatment method.
  • a molten metal having an iron-based alloy composition adjusted to the components shown in Table 1 was prepared in a vacuum induction melting furnace, and then the molten metal was transferred to a mold and solidified in the mold to produce an ingot. During this period, the same refractory used in normal operation was used for the tundish containing the molten metal and the refractory for the inner wall of the mold.
  • Each obtained ingot is hot forged to produce a steel slab having a cross section of 80 mm x 80 mm, the steel slab is hot rolled to a thickness of 3.0 mm, and then cold rolled to a thickness of 0.30 mm. obtained a steel plate.
  • the obtained steel sheet was subjected to so-called foil rolling (cold rolling, but called foil rolling to distinguish it from cold rolling after hot rolling) to produce an alloy foil (steel foil) having a thickness of 20 ⁇ m.
  • foil rolling cold rolling, but called foil rolling to distinguish it from cold rolling after hot rolling
  • the reduction ratio of each pass in cold rolling is 40 to 50%
  • foil rolling each pass until the plate thickness is about 40 to 50 ⁇ m.
  • the reduction rate of the passes was set to 20 to 50%, and then to 1 to 18% until the sheet thickness reached 20 ⁇ m. Annealing was performed as appropriate in order to remove strain due to cold rolling including foil rolling.
  • test materials 1 to 4 were observed for inclusions on the surface of the metal foil using an SEM (JSM-IT500HR manufactured by JEOL Ltd.).
  • SEM SEM
  • the SEM settings are as follows. ⁇ Detector: Backscattered electron detector BED-C ⁇ Observation magnification: 80 times ⁇ Acceleration voltage: 20.0 kV ⁇ Working distance (WD): 10.0 mm ⁇ Irradiation current: 80%
  • the image acquired by the SEM detects inclusions with inclusion automatic analysis software (AZtec particle analysis mode manufactured by Oxford), and the composition of inclusions is analyzed with an EDS device (ULTIM MAX 65 manufactured by Oxford). carried out.
  • an SEM image used in the inclusion automatic analysis software is acquired.
  • inclusions with an equivalent circle diameter of 2.00 ⁇ m or more were detected by inclusion automatic analysis software, and at least 1 element of Al, Mg, Si, Ca, Mn, and S was detected by EDS. Identify inclusions when more than one species is detected. Images for which EDS analysis has been completed are combined on software and output as one image. At that time, the grain size and elemental composition of inclusions identified by the inclusion automatic analysis software are also obtained.
  • the evaluation area was 100 cm 2 , and the equivalent circle diameter was taken as the grain size of inclusions.
  • the inclusions identified by the automatic analysis software for inclusions are calculated as oxides of Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , CaO, MnO, MnS, and CrS, and the content of the inclusions is The inclusion area ⁇ m 2 of each inclusion was obtained by multiplying the area of the inclusion obtained by the automatic analysis software. Next, all the inclusions were treated as described above, and the total area was determined for each oxide, and divided by the total area of all the inclusions to calculate the composition ratio of the inclusions.
  • Tables 2 and 3 show the evaluation results of inclusions per 100 cm 2 for each metal mask material.
  • Test materials 1 to 4 were cut into pieces of 100 mm ⁇ 100 mm, and etched (half-etched) to half the plate thickness with a mask hole pattern assuming a 1000 PPI OLED metal mask. After half-etching, the test materials 1 to 4 were evaluated for etching defects at 10 locations of 100 cm 2 and a total evaluation area of 1000 cm 2 . Further, pinholes were evaluated over the entire length of the metal foils (steel strips after rolling) of test materials 1 to 4, and the number of pinholes of ⁇ 20 ⁇ m or more was measured. Table 4 lists the results of etching defect evaluation and pinhole evaluation.
  • Test material 2 has a larger total area ratio (ppm) of inclusions than test material 3.
  • test materials 1 and 2 had inclusions with grain sizes in the range of 2.00 ⁇ m or more and 5.00 ⁇ m or less, that is, the proportion of inclusions within the size range that does not adversely affect etching There are many.
  • the number density of inclusions having a size that may adversely affect etching that is, the number density of inclusions having a grain size of more than 5.00 ⁇ m is much lower than in test material 3.
  • the average composition of inclusions having a particle size of 2.00 ⁇ m or more contained in test material 3 contains more than 30% by mass of Al 2 O 3 and more than 15% by mass of MgO. Therefore, it can be seen that there are many alumina and spinel as inclusions.
  • the MgO content was suppressed to about 7.0% and the Al 2 O 3 content was 20.0% or less. Therefore, it can be seen that in test materials 1, 2 and 4, alumina and spinel are extremely reduced.
  • Table 4 it can be seen that the etchability of test materials 1, 2 and 4, the number of pinholes, and the like are remarkably improved.
  • an iron-based alloy foil in which coarse inclusions are reduced and defects are less likely to occur during rolling and etching. It is useful for downsizing or weight reduction, and can be suitably used for manufacturing OLEDs with high definition and resolution.

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Abstract

本発明は電子部品の高精度化に供するメタルマスクに適用される厚さ１０～３０μｍの極薄鉄系合金箔において、エッチング不良やピンホールの原因を極力低減することを課題とする。　上記課題を解決するため、Ｃ：０．１５０％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：１０．００％以下、Ｎｉ：２．００～５０．００％、Ｃｒ：１９．００％以下、Ｎ：０．２０％以下、Ａｌ：０．０３０％以下、Ｃｏ：５．００％以下、Ｍｇ：０．０００５％以下、Ｃａ：０．０００５％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、粒径２．００μｍ以上の介在物の合計質量に対して、Ａｌ２Ｏ３：３０質量％以下、ＭｇＯ：１５質量％以下であり、粒径２．００μｍ以上の介在物のうち、粒径５．００μｍ以下の介在物の個数割合が８０．００％以上である鉄系合金箔とした。

Description

鉄系合金箔及びその製造方法、並びにそれを用いた部品
　本発明は、鉄系合金箔及びその製造方法と、前記鉄系合金箔を用いた部品に関する。例えば、メタルマスク、ハードディスクドライブサスペンションなどの電子デバイス用部品や電子デバイスの製造のための部品に適用することができる。
　電子機器の小型化及び高密度実装化に伴い、前記電子機器を構成する各電子部品のダウンサイジング化又は軽量化が要求される。
　多くの場合、電子部品のダウンサイジング化に伴い高精度化が必要になる。例えば、フォトエッチングは、電子部品の高精度加工に多用される技術であって、これを利用した電子部品の高精度化の例として、メタルマスクのマスク孔の微細化によるＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）の高画素密度化やハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用のサスペンションの微細化等を挙げることができる。それに用いられるメタルマスクは、薄い金属板の表面にフォトレジスト法によるパターンを形成した後、エッチングによって金属板を溶解して製造される。
　メタルマスクのマスク孔は、製造されるＯＬＥＤの画素のＲＧＢに対して１：１で対応する必要があるため、マスク孔間のピッチ間隔は少なくともＯＬＥＤの画素密度と同程度になり、マスク孔の孔径もそれに伴って微細化される。
　通常、メタルマスクのマスク孔は円錐台状（断面がテーパー状）になっている。そのようにするため、マスクとなる金属板の一方の表面側を小口径に、他方の表面側を大口径になるようドライフィルムでマスキングして、それぞれの表面から板厚の半分程度までハーフエッチングすることによって製造される。
　メタルマスク製造用の金属板中に、エッチング液に対して難溶性の介在物が存在すると、エッチング不良が生じる場合がある。例えば、マスク孔が形成される部分に、金属板の板厚の半分以上のサイズを有する介在物が存在すると、一方側からハーフエッチングする際に介在物の周囲の金属部分が溶解される。
　そして、反対側表面でドライフィルムが配置された部分も溶解され、反対側のドライフィルムが剥離する。そして、反対側から金属板をハーフエッチングした時に、ドライフィルムが剥離した部分の金属板もエッチングされることになり、介在物を中心として不定形の孔が空いた状態になる。
　これは一例であるが、このような介在物に起因するエッチング不良は、製造されるＯＬＥＤの画素密度が大きいほど顕著になる。何故なら、前述したように、メタルマスクは、製造されるＯＬＥＤの画素密度に対応するピッチ間隔と同程度の板厚を有する金属板をエッチングすることによって形成されるからである。従って、画素密度が８００～１０００ＰＰＩのＯＬＥＤの場合、メタルマスクの板厚を現在の２０．００～３０．００μｍから１２．００～１５．００μｍまで薄くする必要が生じる。このため、介在物のサイズを１０．００μｍ未満にまで制限する必要がある。
　介在物は、主に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシウム－アルミニウムスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）などの硬質系介在物や、シリカ（ＳｉＯ２）、ＣａＯなどの軟質系介在物である。硬質系介在物は界面エネルギーが高く凝集し易く、また凝集後のサイズが大きくなりやすい。さらに、硬質系介在物は、熱間圧延や冷間圧延において微細化されにくく、結果として、サイズが大きな介在物粒子として残存してしまう。従って、高精度加工化に伴うエッチング不良を改善するには、金属板に含まれる介在物のサイズの微細化とともに粒子数の低減が重要である。
　このようなメタルマスクを製造するため、特許文献１、２ではインバー合金を用いることが提案されている。
　特許文献１は、Ｆｅ－Ｎｉ系合金を、真空溶解、鍛造、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍を順に行うという、板厚１００．００μｍ程度のＯＬＥＤ用メタルマスクの製造方法を開示している。
　特許文献２は、溶湯の酸素濃度を低減するために、真空誘導溶解などにより溶湯の清浄度を高めてからインゴットを鋳造することによって、メタルマスク材料のエッチング不良を防止することを開示している。
　しかし、連続鋳造及び真空溶解は、溶解した合金（以下、「溶湯」という。）をタンディッシュあるいは溶解炉から一定形状の容器に流し込み、前記容器を冷却することによって鋼片を製造する工程を含む。連続鋳造及び真空溶解によって製造される鋼片は、完全に凝固されるまでに時間がかかる。そのため、連続鋳造及び真空溶解によって製造された鋼片は、その中心が溶解した状態のまま、その外側から凝固するので、鋼片内部に介在物が偏析して凝固しやすい。
　さらに、連続鋳造の場合、タンディッシュ内の溶融スラグを除去しても、溶湯内に残存するアルミナ及びスピネルは界面エネルギーが高いので、溶湯の冷却中にクラスター化して粗大な介在物になりやすい。
　特許文献３、４は、Ｆｅ－Ｎｉ合金スラブ中の最大非金属介在物の大きさを推定し、最終的に得られる圧延シート、コイルがどのような品質履歴をもっていたかを明らかにできるエッチング加工用Ｆｅ－Ｎｉ合金板の製造方法を開示する。しかし、特許文献３、４において、Ｆｅ－Ｎｉ合金のインゴットは、普通造塊法により鋳造するか、又は連続鋳造により鋳造することにより製造されている。そのため、特許文献３、４に開示された製造方法により製造される鋼片は、完全に凝固されるまでに時間がかかるので、鋼片内部において介在物が偏析して凝固しやすい。
　特許文献５は、真空誘導溶解炉により、Ｆｅ－３１％Ｎｉ－５％Ｃｏスーパーインバー系合金の鋼塊を作製し、その後１１００℃に加熱して固溶化処理を行い、鍛造と熱間圧延を施して板材として、８００～９００℃で窒化ニオブの析出処理を行った後、冷間圧延と焼鈍を繰り返して厚さ０．１ｍｍの冷間圧延材を作製することを開示する。しかし、真空誘導溶解炉により鋼塊を作製する工程と、その後の固溶化処理の工程では、前述したように凝固されるまでに時間がかかるので、鋼片内部において介在物が偏析して凝固しやすい。
　特許文献６には、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の部材や薄膜シリコン太陽電池基板などの精密機器部材に適したステンレス鋼板が開示されている。ステンレス鋼板の表面に分布している微小なピットの存在が、ステンレス鋼板の洗浄性に大きく影響する。これらの微小なピットは介在物や炭化粒子の圧延工程での脱落痕に起因することが開示されている。さらに、特許文献６には、ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３系介在物は、冷延工程での変形能が小さいため、メタル／介在物界面にボイドや空隙が発生しやすくマイクロピットや割れの起点となりやすいことが記載されている。これに対し、Ｍｎ（Ｏ，Ｓ）－ＳｉＯ２を主成分とする非金属介在物を生成させるとともに、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３を所定の濃度以下に調整することによって、非金属介在物を無害化することが開示されている。
　特許文献７には、蒸着マスク用Ｆｅ－Ｎｉ系合金板において、１ｍｍ３あたり１μｍ以上の粒子数を３０００個以下に、３μｍ以上の粒子数を５０個以下に、さらに１μｍ以上の粒子の全個数に対する１～３μｍの粒子の個数比率が７０％以上になる金属板を開示している。しかし、特許文献７に開示されている金属板の製造方法は、インゴット製造時の凝固中に介在物が浮上することを前提としており、通常の凝固過程で生じる偏析（特にインゴット中心部への偏析）を考慮していないため、実際の金属板製造に適用できない。そのため、実質的に特許文献７には、粗大介在物が少ない金属板を選択して蒸着マスク用金属板に使用するという、当業者が当然に行うであろう選択基準しか開示されていない。
特開２００４－１８３０２３号公報 特開２０１７－８８９１５号公報 特開２００５－２５６０４９号公報 特開２００５－２７４４０１号公報 特開２００１－２６２２７８号公報 特開２０１１－２０２２５３号公報 特許第６７８８８５２号公報
　前述したように介在物に起因するエッチング不良は、電子部品が高精度化するほど、あるいはダウンサイジングするほど顕著になる。例えば、製造されるＯＬＥＤの画素密度が大きいほど、ＨＤＤ用のサスペンションを小型化するほど顕著になる。
　本発明者らは、介在物のサイズとメタルマスク材料のエッチング不良との関係について鋭意研究を進めた。その結果、メタルマスク材料の板厚が１０．００μｍ程度の極薄の場合、５．００μｍより大きい介在物を低減すれば、メタルマスク材料のエッチング不良が減少することを見出した。
　また、メタルマスク材料に含有される粒径５．００μｍより大きい介在物を低減すれば、ピンホールも減少することを見出した。
　従って、本発明は、厚さ１０．００μｍ以上の極薄鉄合金箔において、粒径５．００μｍ超の粗大介在物の個数を低減させることを課題とし、粗大介在物が低減した鉄系合金箔、その製造方法、並びにそれを用いた部品を提供することを目的とする。以下、特に断りのない限り粒径５．００μｍ超の介在物を粗大介在物と呼ぶ。
　本発明者らは、介在物の基本的な成分として、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｍｎ（Ｏ、Ｓ）、ＣｒＳに着目した。このうちＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｍｎ（Ｏ、Ｓ）、ＣｒＳの少なくとも１種からなる介在物はクラスター化し難く、また、低融点で軟質であるため、熱延工程や冷延工程で展伸、あるいは破砕することにより、粗大介在物が低減することを見出した。（ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｍｎ（Ｏ、Ｓ）、ＣｒＳを軟質系介在物と呼ぶ場合がある。）
　一方、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシウム－アルミニウムスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３。以下、スピネルという場合がある。）などの介在物は界面エネルギーが高く、凝固中に偏析して凝集するので、凝集後のサイズが大きくなり易い。さらに、アルミナやスピネルの介在物は、硬質であるため熱間圧延や冷間圧延において介在物が破砕されにくく、結果として、サイズが大きな介在物粒子として残存してしまう。（アルミナやマグネシウム－アルミニウムスピネルを硬質系介在物と呼ぶ場合がある。）
　そこで、介在物に含有されるアルミナやスピネルの比率を低減し、鉄合金箔の製造条件、特に圧延条件を見直して、粗大なアルミナやスピネル介在物の個数を減らし、且つ軟質な介在物を細かく分散させることで、粗大介在物が減少した鉄系合金箔を得ることができることを見出した。
　本発明は上記知見を基に成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）
　質量％にて、
Ｃ：０．１５０％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：１０．００％以下、
Ｎｉ：２．００～５０．００％、
Ｃｒ：１９．００％以下、
Ｎ：０．２０％以下、
Ａｌ：０．０３０％以下、
Ｃｏ：５．００％以下、
Ｍｇ：０．０００５％以下、
Ｃａ：０．０００５％以下、
Ｔｉ：０．０１％以下、
Ｐ：０．０３５％以下、
Ｓ：０．０３００％以下を含み、
残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
粒径２．００μｍ以上の介在物の合計質量に対して、Ａｌ２Ｏ３：３０質量％以下、ＭｇＯ：１５質量％以下であり、
前記粒径２．００μｍ以上の介在物のうち、粒径５．００μｍ以下の介在物の個数割合が８０．００％以上であり、
板厚が１０．００～３０．００μｍであることを特徴とする鉄系合金箔。
（２）
　前記鉄系合金箔において、質量％にて、
Ｎｉ：３０．００～５０．００％であることを特徴とする（１）に記載の鉄系合金箔。
（３）
　前記鉄系合金箔において、質量％にて、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．０００５％以下、
Ｍｎ：０．３０％以下、
Ｓｉ：０．３０％以下、
Ｍｇ：０．０００５％以下、
Ａｌ：０．０３０％以下のうち少なくとも１種を満足することを特徴とする（１）又は（２）に記載の鉄系合金箔。
（４）
　粒径５．００μｍ超の介在物が１５個／ｃｍ２以下であることを特徴とする（１）～（３）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔。
（５）
　前記鉄系合金箔の表面において、直径２０μｍ以上のピンホール密度が５個／１０００ｍ２以下であることを特徴とする（１）～（４）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔。
（６）
　前記鉄系合金箔が、質量％にて、
Ｃ：０．１５０％以下、
Ｓｉ：０．１～２．００％、
Ｍｎ：０．１０～１．２０％、
Ｓ：０．００７％以下、
Ｎｉ：２．００～１５．００％、
Ｃｒ：１５．００～１９．００％、
Ｎ：０．２０％以下、
Ａｌ：０．０１０％以下を含み、
残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼であって、表面において直径２０μｍ以上のピンホール密度が５個／１０００ｍ２以下であって、０．２％耐力が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする（１）に記載の鉄系合金箔。
（７）
　前記２．００μｍ以上の介在物が、表面において面積率で１～１００ｐｐｍであることを特徴とする（６）に記載の鉄系合金箔。
（８）
　（１）～（７）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるメタルマスク材料。
（９）
　（１）～（７）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるメタルマスク。
（１０）
　（１）～（７）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔を有する部品。
（１１）
　（１）～（７）のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるハードディスクドライブサスペンション。
（１２）
　（１０）に記載の部品が用いられた電子デバイス封止部材。
（１３）
　（１）～（３）、（６）のうちいずれかに記載の組成からなる鋼片を熱間圧延する工程と、
　前記熱間圧延された熱延板を、仕上圧延を含む冷間圧延する工程とを含み、
　前記冷間圧延における圧下率を９９．０％以上とし、前記仕上圧延における各圧延パス（以下、単にパスと言う場合がある。）の圧下率を１～１８％にすることを特徴とする鉄系合金箔の製造方法。
　本発明によれば、粗大な介在物が低減され、圧延加工及びエッチング加工の際の不良が生じ難い鉄系合金箔を提供することができる。さらに、メタルマスクやハードディスク用サスペンションに適用した場合、エッチング不良が著しく低減され、高精度加工が高歩留で可能とすることができる。さらに、そのような高精度加工により、よりダウンサイジングされた電子部品を得ることができる。
図１は、合金箔表面での介在物の評価面積の妥当性を検証するための一例であり、測定面積とそれに対する介在物の個数密度のバラツキを示す図である。
　以下、本発明に係る鉄系合金箔について詳述する。特に断りのない限り、成分に関する「％」は鋼中の質量％を示す。特に下限を規定していない場合は、含有しない場合（０％）を含んでよい。
［鋼組成］
　本発明の鉄系合金箔は、質量％にて、Ｃ：０．１５０％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：１０．００％以下、Ｎｉ：２．００～５０．００％、Ｃｒ：１９．００％以下、Ｎ：０．２０％以下、Ａｌ：０．０３０％以下、Ｃｏ：５．００％以下、Ｍｇ：０．０００５％以下、Ｃａ：０．０００５％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。
　Ｎｉは耐食性改善や加工性改善効果を有し、さらに合金の熱膨張係数を調整するための主要元素である。耐食性改善の観点からは、Ｎｉ含有量は２．００％以上にするとよい。好ましくはＮｉ含有量を５．００％以上、１０．００％以上、１５．００％以上、２０．００％以上、２５．００％以上にするとよい。さらに、熱膨張を抑える観点からは、Ｎｉ含有量を、好ましくは３０．００％以上、３１．００％以上、３２．００％以上、３４．００％以上又は３５．００％以上にするとよい。
　しかしながら、Ｎｉは高価な元素であり、含有量が高過ぎれば、熱間圧延後又は熱間鍛造後において、鋼中にベイナイト組織が生成しやすくなる。従って、Ｎｉ含有量は５０．００％以下、４５．００％以下、４０．００％以下、３８．００％以下、又は３７．００％以下とすることが好ましい。
　Ｃｒは、耐食性の改善に必要な合金成分である。しかし、Ｃｒが過剰に含まれると鋼材が硬質化し、加工性が劣化することから、Ｃｒ含有量は１９．００％以下にするとよい。Ｃｒ含有量の下限は特に限定せず０％であってもよい。一方、Ｃｒ含有量が１５．００％以上でＣｒ添加の効果が顕著になることから、好ましくは１５．００％以上にするとよい。
　ＣｏはＮｉ量との関連でその添加量を増すと合金の熱膨張係数を一段と低下させることができる成分である。Ｃｏは含有しなくてもよいが、含有するのであれば０．０１％以上、０．０２％以上、又は０．０５％以上にするとよい。一方、非常に価格の高い元素であるため、Ｃｏ含有量の上限を ５．００％とするとよく、好ましくは４．００％以下、又は３．００％以下にするとよい
　Ｃ（炭素）は含有しなくてもよいが、メタルマスク材料などの金属箔の強度を高めるので含有してもよい。Ｃを含有するのであれば、０．００１％以上、０．００３％以上、０．００５％以上、０．０１０％以上、又は０．０２０％以上にするとよい。しかしながら、Ｃが過剰に含有されれば、熱膨張係数が大きくなるとともに、結晶粒界に析出するＣｒ系の介在物（Ｃｒ炭化物）が増加しピンホールが発生する原因となる。従って、Ｃ含有量は、０．１５０％以下、好ましくは０．１００％以下、又は０．０５０％以下にするとよい。
　Ｃａは、硫化物に固溶して、硫化物を微細分散させ、硫化物の形状を球状化する。Ｃａは含有しなくてもよいが、含有するのであればＣａ含有量は０．０００１％以上、又は０．０００２％以上にするとよい。一方、Ｃａを多量に含有すると、硫化物に固溶しなかったＣａが粗大な酸化物を形成し、エッチング不良を生じるおそれがある。従って、Ｃａ量は０．０００５％以下、好ましくは０．０００４％以下にするとよい。
　Ｍｎは、スピネルの生成を避けるため、Ｍｇ及びＡｌの代わりに脱酸剤として積極的に用いられる。しかし、Ｍｎ含有量が多すぎれば、粒界に偏析して粒界破壊を助長して、耐水素脆化性が低くなる。従って、Ｍｎ含有量は１０．００％以下にするとよく、好ましくは５．００％以下、２．００％以下、１．５０％以下、１．２０％以下、１．００％以下、０．８０％以下、０．６０％以下、０．５０％以下、０．４０％以下、又は０．３０％以下にするとよい。
　Ｍｎは含まなくてもよい。しかし、Ｍｎ含有量が少な過ぎると介在物をＭｎ（Ｏ，Ｓ）－ＳｉＯ２系の組成に調節することが困難になる。そのためＭｎ含有量は、好ましくは０．０１％以上、０．０３％以上、０．０５％以上、又は０．１０％以上にするとよい。
　ここで、Ｍｎ（Ｏ，Ｓ）とは、ＭｎＯ単体、ＭｎＳ単体、及びＭｎＯとＭｎＳが複合した介在物のことを指し、ＯとＳの比率は一定ではなく、酸化物と硫化物が複合した介在物のことを意味する。
　Ｓｉは、スピネルの生成を避けるためにＭｇ、Ａｌの代わり脱酸として積極的に用いられる。しかし、Ｓｉは合金の熱膨張係数を増加させる。メタルマスク材料は、蒸着源から放出された有機ＥＬ発光材料がマスク孔を通過できるように、２００℃程度の温度環境下で使用される場合がある。また、脱酸生成物のＭｎＯ－ＳｉＯ２はガラス化した軟質の介在物であり、熱間圧延中に延伸及び分断されて微細化される。そのため、耐水素脆化特性が高まる。一方、Ｓｉ含有量が２．００％を超えれば、強度が高くなり過ぎ硬質化し、冷間加工で薄板を製造する際に所定板厚まで圧延するために多くの圧延パス回数を必要とし、生産性が大きく低下する。そのため、Ｓｉ含有量は２．００％以下、好ましくは１．００％以下、０．５０％以下、又は０．３０％以下にするとよい。
　Ｓｉは含まなくてもよい。しかし、少な過ぎると脱酸不足となり、介在物中のＣｒ２Ｏ３濃度が増加して、加工割れを誘発させる介在物が生成し易くなる。そこで、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０１％以上、０．０３％以上、０．０５％以上、又は０．１０％以上にするとよい。
　Ｍｇは鋼の脱酸に用いる。しかし、Ｍｇ含有量が０．０００５％を超えれば、粗大な介在物が生成するおそれがある。また、スピネルの生成を避けるためにＭｇの含有量は低い方が好ましいので、含まなくてもよい。従って、Ｍｇ含有量は０．０００５％以下、好ましくは０．０００３％以下、０．０００２％以下、又は０．０００１％以下にするとよい。
　Ａｌも鋼の脱酸に用いる。しかし、Ａｌ含有量が０．０３０％を超えれば、粗大な介在物が生成するおそれがある。また、スピネルの生成を避けるためにＡｌの含有量は低い方が好ましい。従って、Ａｌ含有量は０．０３０％以下、好ましくは０．０２０％以下、０．０１０％以下、又は０．００５％以下にするとよい。
　Ｐ、及びＳは、鉄系合金中でＭｎ等の合金元素と結合して介在物を生成する元素であるので、含有量は少ない方が好ましいので、含まなくてもよい。従って、Ｐ含有量は０．０３５％以下、好ましくは０．０１０％以下、０．００７％以下、又は０．００５％以下にするとよく、Ｓ含有量は０．０３００％以下、好ましくは０．０１００％以下、０．００７０％以下、又は０．００５０％以下にするとよい。
　Ｔｉは合金の熱膨張係数を増加させるので低い方が好ましい。従って、Ｔｉは含有しなくてもよいが、その含有量は０．０１％以下にするとよい。
　Ｎは、Ｃと同様に固溶強化元素でもある。Ｎが多量に含まれると０．２％耐力が上昇するが、鋼材が硬質化して製造性が著しく悪化する。そのため、Ｎは含まなくてもよく、Ｎ含有量の上限を０．２０％にするとよく、好ましくは０．１０％以下にするとよい。
　上記鋼成分の残部はＦｅ及び不可避的不純物である。ここで不可避的不純物とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料をはじめとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
［介在物］
　介在物は少ない方がよく、全く存在しないことが理想的である。しかし、製造過程で混入したり、鋼成分から生成したりするため、皆無にすることは容易ではない。前述したように、メタルマスクなどの素材として使用する場合、板厚の半分程度の大きさの介在物がエッチング不良の原因となり有害である。さらに、圧延中に表面にある粗大介在物が脱落し、ピンホールや表面ピットの原因となり易いことも分かった。従って、粒径の大きな介在物、例えば板厚１０μｍの極薄合金箔の場合、円相当粒径で５μｍ以上の介在物を極力低減させることが重要である。
　本発明者らは、介在物の基本的な成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｍｎ（Ｏ、Ｓ）、ＣｒＳに着目した。これらのうちＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｍｎ（Ｏ、Ｓ）、ＣｒＳの軟質系介在物はクラスター化し難く低融点で軟質であるため、圧延により展伸あるいは破砕され、粗大化が抑制されることが分かった。一方、アルミナやマグネシウム－アルミニウムスピネルなどの硬質系介在物は界面エネルギーが高く、凝固過程において偏析し凝集し易いので、凝集後のサイズが大きくなり易い。さらに、アルミナやスピネルの介在物は硬質であるため、圧延において展伸や破砕されにくく、結果として、サイズが大きな介在物粒子として残存してしまうことも分かった。
　これらの知見から、軟質系介在物の生成を抑制し、さらに生成した軟質系介在物は圧延条件（例えば圧下率）を調整することにより微細化することが重要であると考えた。一方、硬質系介在物は圧延による微細化が難しいため、硬質系介在物を生成させず、また混入もさせないことと、たとえ生成や混入したとしても凝集させない（粗大化させない）ことが重要であると考えた。
　まず軟質系、硬質系とも介在物を生成させずに合金箔としての機械的強度などを担保するため、前記したような鋼成分にするとよい。
　介在物を混入させないためにはプロセスの見直しが重要になる。例えば、溶湯処理する際の耐火物を見直し、ＡｌやＭｇなどが少ない耐火物を使用するとよい。
　さらに、介在物の凝集は、例えば溶湯から凝固する際の偏析し凝集することが原因の一つである。凝固の際に偏析することは避けることは容易ではないが、できるだけ凝集しないよう溶湯を攪拌させるなどの方法が考えられる。さらに、溶湯からの凝固プロセスを使用しないプロセス、例えばＨＩＰ（熱間静水圧プレス）などによりインゴットを製造するとよい。製造プロセスについては後で説明する。
　本発明の一態様の鉄系合金箔に含まれる介在物は、測定上の理由から粒径（円相当直径）２．００μｍ以上の介在物（以下、特に断りのない限り単に「介在物」という場合がある。）を対象とする。粒径５．００μｍ超の粗大介在物が有害であり極力低減した方がよい。一方、粒径２．００～５．００μｍの介在物は低減した方が好ましいが、直接的に有害になるものではない。
　本発明の一態様として、粒径２．００～５．００μｍの介在物の個数が粒径２．００μｍ以上の介在物の全個数に対する個数割合で８０．００％以上であるとよい。好ましくは８５．００％以上、９０．００％以以上、９５．００％以上、９７．００％以上、９８．００％以上、９９．００％以上、又は１００％であるとよい。
　また、アルミナやスピネルのような硬質系介在物は粗大粒になり易いため、極力低減させるとよい。そのため、粒径２．００μｍ以上の介在物の合計質量に対して、Ａｌ２Ｏ３を３０質量％以下、ＭｇＯを１５質量％以下にするとよい。これらの硬質系介在物は少ない方が好ましいので、Ａｌ２Ｏ３の比率は、好ましくは２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、３％以下、又は１％以下であるとよい。同様にＭｇＯの比率は、好ましくは１０％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、又は１％以下であるとよい。
　介在物のサイズは、以下のように測定される。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて金属箔表面の介在物を観察する。ＳＥＭとしては、例えば日本電子製のＪＳＭ－ＩＴ５００ＨＲを用いてもよい。ＳＥＭの設定の一例を示す。
・検出器： 反射電子検出器ＢＥＤ－Ｃ
・観察倍率： ８０倍
・加速電圧： ２０．０ ｋＶ
・ワーキングディスタンス（ＷＤ）： １０．０ ｍｍ
・照射電流： ８０%
　また、ＳＥＭで取得した画像は介在物自動解析ソフトにて介在物を検出し、エネルギー分散型Ｘ線分光装置（以下、ＥＤＳ装置）にて介在物の組成分析を実施した。介在物自動解析のソフトウェアに関しては、例えばＯｘｆｏｒｄ社製のＡＺｔｅｃの粒子解析モードを使用してもよい。ＥＤＳ装置は、例えばＯｘｆｏｒｄ社製のＵＬＴＩＭ　ＭＡＸ　６５を用いてもよい。
　介在物自動解析ソフトによる介在物の識別工程において、初めに介在物自動解析ソフトで使用するＳＥＭ像を取得する。次にＳＥＭで取得した画像から介在物自動解析ソフトにて円相当直径（等面積円相当直径）で２．００ μｍ以上であり、かつＥＤＳでＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓの元素のうち一種以上が検出された場合に介在物として識別する。ＥＤＳ分析まで終わった画像についてはソフト上で結合し、１つの画像として出力する。その際、介在物自動解析ソフトにより識別された介在物の円相当直径、元素組成も取得する。以上の介在物識別の手順を繰り返し実施することで設定した面積まで測定を行う。例えば、画像の測定面積は１０ｃｍ２を測定の単位である１視野とし、１０視野測定を実施し、合計１００ｃｍ２を評価面積とするとよい。なお、測定した介在物の面積と同じ面積を持つ円の直径を円相当径（円相当直径）とし、これを「粒径」とする。
　介在物の組成は、介在物自動解析ソフトで識別された各介在物について、以下のように計算される。まず、ＥＤＳ分析により得られた元素Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｓの質量％をそれぞれ原子量で割り、元素のみかけの物質量を求める。次に、上記７種の元素について、介在物の基本成分である酸化物あるいは硫化物の状態にする。介在物中において、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａは主として酸化物として存在する。
　Ｍｎ、Ｃｒは主として硫化物で存在し、Ｍｎは酸化物ＭｎＯとしても存在することもある。Ｓは前述の硫化物ＭｎＳ以外に、クロムの硫化物ＣｒＳとして存在することもある。Ｍｎのみかけの物質量よりＳのみかけの物質量が多い場合、Ｍｎのみかけの物質量と同量のＭｎＳが存在し、このとき、Ｓのみかけの物質量からＭｎのみかけの物質量を減算した物質量のＣｒＳが存在する。Ｍｎのみかけの物質量よりＳのみかけの物質量が少ない場合、Ｓのみかけの物質量と同量のＭｎＳが存在し、このときＭｎのみかけの物質量からＳのみかけの物質量を減算した物質量のＭｎＯが存在する。Ｍｎのみかけの物質量とＳのみかけの物質量が全く同量存在する場合、Ｍｎ及びＳの物質量と同量のＭｎＳが存在する。
　介在物の基本成分である酸化物あるいは硫化物の状態にするため、各元素のみかけの物質量に対応する元素Ｏ（酸素）又はＳの物質量をそれぞれＡｌ：Ｏ＝２：３、Ｍｇ：Ｏ＝１：１、Ｓｉ：Ｏ＝１：２、 Ｃａ：Ｏ＝１：１、Ｍｎ：Ｏ＝１：１、Ｍｎ：Ｓ＝１：１、Ｓ：Ｃｒ＝１：１の量論比に基づき付与した後、それぞれの分子量をかけて酸化物等換算質量を導出する。求めた酸化物等換算質量のそれぞれを、７つの酸化物等換算質量の合計で割ることで、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＭｎＳ、ＣｒＳ（以下、「酸化物等」と言う場合がある。）の酸化物等換算質量％を求める。介在物自動解析ソフトで求めた介在物の面積に対し、７つの酸化物等換算質量％をそれぞれ積算し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＭｎＳ、ＣｒＳの介在物面積μｍ２を求める。
　次に、介在物自動解析ソフトで識別された全介在物について介在物面積をそれぞれ求め、上記７つの酸化物あるいは硫化物毎に介在物面積を合計して、Ａｌ２Ｏ３の面積合計、ＭｇＯの面積合計、ＳｉＯ２の面積合計、ＣａＯの面積合計、ＭｎＯの面積合計、ＭｎＳの面積合計、ＣｒＳの面積合計を得る。この７つの面積合計の総和を全介在物の面積合計とする。各酸化物等の面積合計を全介在物の面積合計で割ることで、介在物の組成比率（質量％）を算出する。
［面積率について］
　介在物の面積率は、各酸化物等の面積の合計、あるいは、全介在物の面積合計を評価面積で割り、各酸化物等それぞれの面積率、あるいは、全介在物の面積率とする。
［評価面積について］
　なお、金属箔中で介在物が不均一に存在する場合、ＳＥＭで観察する箇所により介在物の存在状況が変わりうると考えられる。そこで、以下の方法により評価面積の妥当性を検証した。まず、２００ ｃｍ２のＳＥＭ測定を行い、介在物自動解析ソフトにより介在物を識別した。この測定面積を格子状に２００個に等分する。この時１つの格子は１辺１ｃｍの正方形であり、その面積は１ｃｍ２となるようにする。次に、統計数を増やすため２００個の格子からランダムにｋ個選び、仮想的に１ｃｍ２×ｋ個＝ｋｃｍ２測定した時の全介在物の個数密度を導出し、これを１０００回繰り返し、測定面積がｋｃｍ２の時の個数密度を１０００個得た。ここで、全介在物個数密度は、測定面積ｋｃｍ２において観測された全介在物の個数を測定面積で割ることにより導出し、ｋはそれぞれ１、２、４、５、８、１０、２０、２５、４０、５０、１００、２００とした。次に、ｋ＝２００ｃｍ２における全介在物の個数密度を図１のaverage（実線）で表し、得られた１０００個の個数密度の最大値及び最小値を図１のエラーバーとして示した。図１より、評価面積１００ｃｍ２であればaverage±１０％以内に収まっていることを検証した。この結果から、好ましい評価面積は１００ｃｍ２であると考え、前記評価面積を１００ｃｍ２と決定した。
　本発明に係る鉄系合金箔は、スピネル系介在物の個数割合は極めて低減されるので、粗大な介在物が存在し難い。Ｍｎ、Ｓｉが脱酸剤として主に使用されている場合、ＭｎＯ－ＳｉＯ２系介在物の個数割合が多くなる。これは、ＭｎＯ－ＳｉＯ２系介在物はクラスター化し難く、また、低融点で軟質であるため、熱延工程や冷延工程で展伸、あるいは破砕し易く、粗大な介在物として存在し難いためである。
　また、粒径が５．００μｍ超の介在物の個数密度を１５個／ｃｍ２以下にすることができる。このため、エッチング不良を生じさせるサイズの介在物が低減されている。粒径が５．００μｍ超の粗大介在物は少ない方がよく、好ましくは１２個／ｃｍ２以下、１０個／ｃｍ２以下、８個／ｃｍ２以下、６個／ｃｍ２以下、５個／ｃｍ２以下にするとよい。
［板厚］
　前述したように軟質系介在物は圧延過程において展伸、破砕して微細化し、５．００μｍ以上の粗大粒を低減することができる。このため鉄系合金箔の圧延過程において圧下率を高くするとよい。そのため、鉄系合金箔の板厚は特に限定しないものの、通常の製造工程においてインゴット（鋳塊）の大きさはある程度必要なため、板厚は３０．００μｍ以下にすることが好ましい。好ましくは２７．５０μｍ以下、２５．００μｍ以下、又は２２．５０μｍ以下にするとよい。一方、板厚が１０．００μｍ未満の場合、エッチング加工時又は圧延加工時に取り扱いの難易度が増すため、皺などの欠陥が生じるおそれがあるため板厚は１０．００μｍ以上にするとよい。
［ピンホール］
　粗大介在物が合金箔の表面に存在していると、圧延時などに脱落し、その部分に凹部となる。そのまま、圧延すると凹部が拡大し、円相当径で２０μｍ（φ２０μｍ）程度以上のピンホールとなる。本発明に係る鉄系合金箔は、粗大介在物が減少するため、粗大介在物の脱落に起因するピンホールも減少し、φ２０μｍ以上のピンホールを５個／１０００ｍ２以下にすることができる。
［耐力］
　上記に規定した組成であれば、０．２％耐力を７００ＭＰａ以上にすることができる。７００ＭＰａ以上の０．２％耐力がれば、通常の使用条件下で曲げ癖が付かずにメタルマスクなどに適用することができる。
［鉄系合金箔の製造方法］
　本発明に係る鉄系合金箔は、例えば、次のように製造することができる。以下に示す方法は例示であって、これに限定されることを意図しない。
　例えば、１０－１（Ｔｏｒｒ）以下の真空雰囲気中で所定の組成に調整した原料を真空溶解し、目的とする合金組成の溶湯を得る。この時、溶湯を脱酸するため、除滓後の溶湯のＭｎ及びＳｉ含有量がそれぞれ所定の含有量になるように、Ｍｎ及びＳｉを添加する。
　次に、Ａｒ又はＮ２ガス等の不活性ガスを使用して、ガスアトマイズによりアトマイズ（粉体化）を行う。ガスアトマイズ時の溶湯温度は、溶湯の粘性を下げるために、融点＋５０℃～２００℃の範囲とするのが好ましい。また、ガスアトマイズ時のガス流量（ｍ３／分）／溶湯流量（ｋｇ／分）の比が０．３（ｍ３／ｋｇ）以上にするとよい。ガス流量（ｍ３／分）／溶湯流量（ｋｇ／分）の比が０．３（ｍ３／ｋｇ）未満では、溶滴の冷却速度が遅くなるため、鋳塊表面に衝突した際の液滴の液相率が高過ぎて、介在物が粗大化する。
　そのため、ガス流量と溶湯流量の比は０．３（ｍ３／ｋｇ）以上、好ましくは０．５以上、０．７以上、０．９以上、１．０以上、１．５以上、又は２．０以上とすることが好ましい。ガス流量（ｍ３／分）／溶湯流量（ｋｇ／分）の比の上限は特に限定しないが、５．０（ｍ３／ｋｇ）以上では冷却能力が飽和するので、上限は、５．０（ｍ３／ｋｇ）にするとよい。
　前記アトマイズ工程によって得られた合金粉末をホットプレス法やＨＩＰ法により焼結してインゴットを製造する。焼結方法は特に限定しない。常法のホットプレス法などに従い、適宜条件設定すればよい。
　合金粉末は、その粒径が小さくなるほど焼結が進みやすくなるが、粒径の大きい合金粉末に比べて生産性が低くなる。その一方、合金粉末の粒径が大きくなるほど、炉材からの不純物が混入しやすくなるおそれがある。そのため、合金粉末は、粒径３００μｍ以下、好ましくは２５０μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、又は１００μｍ以下とすることが好ましい。
　上記のアトマイズ（粉体化）法によりＡｌやＭｇの含有を抑制することができる。さらに固相で処理される焼結法であれば凝固法（鋳造法）のように耐火物からのＡｌやＭｇの混入もないので、粗大（例えば５μｍ以上）介在物の生成が抑制される。これらのことから、最終的にＡｌ２Ｏ３やスピネル系の介在物自体が低減され、特に５μｍ以上の粗大介在物の生成を著しく抑制することができる。
　次に、製造された合金インゴットを熱間鍛造、切削あるいは研削などにより鋼片を製造する。そして、当該鋼片を３．０ｍｍ～２００ｍｍ厚になるまで圧延する。前記圧延は、熱間圧延であっても冷間圧延であっても良い。３．０ｍｍ～２００ｍｍ厚の前記圧延板は、さらに圧延工程を繰り返し行うことによって、鉄系合金箔に成形される。
　前記インゴットを熱間圧延、熱間鍛造あるいは冷間圧延の前後で焼鈍しても良い。また、前記焼鈍工程、熱間鍛造工程及び熱間圧延工程における温度は、介在物の凝集を防ぐために、鉄系合金の融点未満の温度であり、好ましくは、鉄系合金の融点温度－５００℃以上、鉄系合金の融点温度－２００℃以下の範囲とすることが好ましい。
　熱間圧延又は熱間鍛造後は、冷間圧延を行うとよい。冷間圧延の途中で中間焼鈍を行っても良い。圧延により介在物を、特に軟質系介在物を伸展、破砕するので、介在物を微細化することができる。介在物の微細化は、熱間圧延より冷間圧延が、さらに板厚が薄い方が効果的である。そのため、熱間圧延後の板厚（冷間圧延直前の板厚）を基準として冷間圧延の総圧下率を９７．０％以上にするとよい。好ましくは９８．０％以上、９９．０％以上、９９．５％以上にするとよい。さらに、各圧延パスの圧下率が高い方が介在物の微細化効果が期待できるため、例えば狙いの板厚に造り込む最終圧延や形状矯正圧延を除き、各圧延パスにおける圧下率は２０％以上にするとよい。このような圧下率で冷間圧延することによって、軟質な介在物を伸展、破砕により微細化し、分散させることができる。
　一方、板厚がある程度まで薄くなり、介在物がある程度微細化された後の圧延（仕上圧延）においては、介在物の脱落により表面凹部や、合金箔を貫通するピンホールが生成する場合があることが分かった。そのため、最終板厚の２～３倍もしくは４０μｍ程度から最終板厚（例えば１０μｍや２０μｍ）までの仕上圧延（多段冷間圧延）においては圧下率を低くしたマイルドな圧延にするとよい。例えば、仕上圧延の各パスにおける圧下率を１～１８％にし、累積圧下率を５０％以上にするとよい。仕上圧延の累積圧下率が５０％未満であると、合金箔の強度が発現しない場合がある。仕上圧延の累積圧下率の上限は特に限定しないが、通常の箔圧延機の能力から９８％以下にするとよい。
　即ち、冷間圧延において総圧下率を９７．０％以上にし、仕上圧延前の冷間圧延では圧下率を２０％以上として軟質介在物を微細化し、仕上圧延ではマイルド圧延にして介在物の脱落を抑制するとよい。
　一般に、最終板厚の１０倍程度の板厚から最終板厚までの圧延（冷間圧延）を箔圧延と呼び、熱延後の冷間圧延と区別する場合がある。この場合、熱延後の冷間圧延、それに続く箔圧延のうち仕上圧延前までの圧延、そして最終の仕上圧延の順に圧下率を下げていくとさらによい。例えば、各パスの圧下率を、熱延後の冷間圧延は４０％以上とし、仕上圧延前の箔圧延は２０％以上とし、箔圧延のうち仕上圧延は２０％未満にするとよい。
　ここで、圧下率とは、圧延前の板厚をｔ１、圧延後の板厚をｔ２とした時に、以下の式で示される。
　圧下率＝（ｔ１－ｔ２）／ｔ１
　例えば仕上圧延が多段圧延であっても、その累積圧下率は、仕上圧延前の板厚をｔ１、仕上圧延後の板厚をｔ２として算出すればよい。各パスの圧下率は、各圧延パス前の板厚をｔ１、当該圧延パス後の板厚をｔ２として算出すればよい。
　また、仕上圧延における各パスの単位圧延荷重（ｋＮ／ｍｍ）は適正域にコントロールするとよい。単位圧延荷重とは、圧延ロールから被加工材にかかる荷重を被加工材の板幅で除したものである。好ましい単位圧延荷重は０．４～１．３ｋＮ／ｍｍである。単位圧延荷重が０．４ｋＮ／ｍｍ未満であると、圧延に伴う加工発熱が少なく、被加工材である合金箔の柔軟性が低下するため、介在物と合金箔の界面にクラックが生じ、介在物の脱落が多くなる。また、単位圧延荷重が１．３ｋＮ／ｍｍを超えると加工発熱が多くなるが、合金箔の塑性変形量自体が大きくなるため、介在物との界面にクラックが発生し、介在物の脱落が多くなる。そのため、上記の圧下率に代えて単位圧延荷重を制御してもよい。もちろん、圧下率と単位圧延荷重を組合せて制御してもよい。
　さらに、仕上圧延（最終圧延）後に歪み取りのために焼鈍しても良い。
　次に、ハードディスクドライブサスペンション、電子デバイス封止部材等の部品に用いる場合は、非磁性が求められるために、以下の成分含有量のオーステナイト系ステンレス鋼にするとよい。
　即ち、質量％にて、Ｃ：０．１５０％以下、Ｓｉ：０．１～２．００％、Ｍｎ：０．１０～１．２０％、Ｓ：０．００７％以下、Ｎｉ：２．００～１５．００％、Ｃｒ：１５．００～１９．００％、Ｎ：０．２０％以下、Ａｌ：０．０１０％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼。
　この場合も、上記の説明と同様、アルミナやスピネル系の介在物を低減することができ、エッチング性がよく、高精度加工性に優れた合金箔を得ることができる。
　以下、実施例を示すが、本発明はこの実施例で示す態様に限定されるものではない。
［実施例１］
　試験材１、２、４については、真空誘導溶解炉により表１に示す成分に調整した鉄系合金組成の溶湯を調製し、Ｎ２ガスによるガスアトマイズにより粉末化した。ガスアトマイズ時の溶湯温度は、溶湯の粘性を下げるために、液相線温度＋５０℃～液相線温度＋２００℃の範囲とした。また、ガスアトマイズ時のガス流量（ｍ３／分）／溶湯流量（ｋｇ／分）の比は１．０～３．０（ｍ３／ｋｇ）になるよう調整した。
　次に、得られた合金粉末を金属容器に封入し、公知のＨＩＰ処理方法により試験材１、２、４のインゴットを製造した。
　試験材３も真空誘導溶解炉により表１に示す成分に調整した鉄系合金組成の溶湯を調製したが、その後溶湯を鋳型に移し、鋳型中で凝固させインゴットを製造した。この間、溶湯を入れたタンディッシュや鋳型内壁の耐火物は、通常操業で使用するものと同等の耐火物を使用した。
　得られた各インゴットを熱間鍛造して断面が８０ｍｍ×８０ｍｍの鋼片を製造し、当該鋼片を３．０ｍｍ厚になるまで熱間圧延し、その後冷間圧延して板厚０．３０ｍｍの鋼鈑を得た。得られた鋼鈑をいわゆる箔圧延（冷間圧延であるが、熱延後の冷間圧延と区別して箔圧延と呼ぶ。）して、板厚２０μｍの合金箔（鋼箔）を製造した。この時、狙いの板厚に造り込む最終圧延や形状矯正圧延を除き、冷間圧延での各パスの圧下率を４０～５０％に、箔圧延において板厚４０～５０μｍ程度になるまでの各パスの圧下率を２０～５０％に、その後板厚２０μｍになるまでを１～１８％にした。なお、箔圧延を含む冷間圧延による歪除去のため適宜焼鈍を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試験材１～４のそれぞれの表面をＳＥＭ(日本電子製のＪＳＭ－ＩＴ５００ＨＲ)を用いて金属箔表面の介在物を観察した。ＳＥＭの設定は以下の通りである。
・検出器： 反射電子検出器ＢＥＤ－Ｃ
・観察倍率： ８０倍
・加速電圧： ２０．０ ｋＶ
・ワーキングディスタンス（ＷＤ）： １０．０ ｍｍ
・照射電流： ８０%
　また、SEMで取得した画像は介在物自動解析ソフト(Ｏｘｆｏｒｄ社製のＡＺｔｅｃの粒子解析モード)にて介在物を検出し、ＥＤＳ装置（Ｏｘｆｏｒｄ社製のＵＬＴＩＭ　ＭＡＸ　６５）にて介在物の組成分析を実施した。
　介在物自動解析ソフトによる介在物の識別工程において、初めに介在物自動解析ソフトで使用するＳＥＭ像を取得する。次にＳＥＭで取得した画像は介在物自動解析ソフトにて円相当直径で２．００ μｍ以上の介在物が検出され、かつＥＤＳでＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓの元素を少なくとも１種以上が検出された場合に介在物として識別する。ＥＤＳ分析まで終わった画像についてはソフト上で結合し、１つの画像として出力する。その際、介在物自動解析ソフトにより識別された介在物の粒径、元素組成も取得する。評価面積は１００ｃｍ２とし、円相当直径を介在物の粒径とした。
　介在物の組成は、前記介在物自動解析ソフトで識別された介在物についてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＭｎＳ、ＣｒＳの酸化物等換算質量％を計算し、前記介在物自動解析ソフトで求めた介在物の面積を乗算して各介在物の介在物面積μｍ２を求めた。次に、全介在物について前記の処理を行い酸化物毎に面積合計を求め、全介在物の面積合計で割り、介在物の組成比率を算出した。
　それぞれのメタルマスク材料に関して、１００ｃｍ２当たりの介在物の評価結果を表２と表３に示す。
　試験材１～４を１００ｍｍ×１００ｍｍに切断し、１０００ＰＰＩのＯＬＥＤメタルマスクを想定したマスク孔パターンで板厚の半分までエッチング（ハーフエッチング）した。ハーフエッチング後の試験材１～４について、１００ｃｍ２で１０か所、合計評価面積１０００ｃｍ２でエッチング不良を評価した。また、ピンホールに関しては試験材１～４の金属箔（圧延後の鋼帯）の全長に亘り評価し、φ２０μｍ以上のピンホール数を測定した。エッチング不良評価とピンホール評価の結果を表４に記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　試験材２は、介在物の面積率合計（ｐｐｍ）が試験材３よりも大きい。しかし、表２に示されるように試験材１及び２は、粒径が２．００μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内の介在物、すなわちエッチングに悪影響を与えないサイズの範囲内で介在物の割合が多い。一方試験材１及び２は、エッチングに悪影響を与える可能性のあるサイズ、すなわち粒径が５．００μｍ超の介在物の個数密度は試験材３よりも極めて少ない。
　また、表３に示すように、試験材３に含有される粒径が２．００μｍ以上の介在物の平均組成はＡｌ２Ｏ３：３０質量％超、ＭｇＯ：１５質量％超を含んでいるので、介在物としてアルミナやスピネルが多く存在することが分かる。これに対して、試験材１、２及び４の介在物の平均組成では、ＭｇＯの含有量が７．０％程度に低く抑えられ、且つＡｌ２Ｏ３含有量が２０．０％以下であったので、試験材１、２及び４においてアルミナやスピネルが極めて低減されていることが分かる。
　その結果、表４に示すように、試験材１，２及び４のエッチング性、ピンホール数などが著しく改善されていることが分かる。
　本発明によれば、粗大な介在物が低減されており、圧延加工及びエッチング加工の際の不良が生じ難い鉄系合金箔を提供できるので、本発明に係る鉄系合金箔は、電子部品のダウンサイジング化又は軽量化に有用であり、さらに、高精細な解像度のＯＬＥＤの製造等に好適に使用できる。

Claims (13)

  1. 　質量％にて、
    Ｃ：０．１５０％以下、
    Ｓｉ：２．００％以下、
    Ｍｎ：１０．００％以下、
    Ｎｉ：２．００～５０．００％、
    Ｃｒ：１９．００％以下、
    Ｎ：０．２０％以下、
    Ａｌ：０．０３０％以下、
    Ｃｏ：５．００％以下、
    Ｍｇ：０．０００５％以下、
    Ｃａ：０．０００５％以下、
    Ｔｉ：０．０１％以下、
    Ｐ：０．０３５％以下、
    Ｓ：０．０３００％以下を含み、
    残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
    粒径２．００μｍ以上の介在物の合計質量に対して、Ａｌ２Ｏ３：３０質量％以下、ＭｇＯ：１５質量％以下であり、
    前記粒径２．００μｍ以上の介在物のうち、粒径５．００μｍ以下の介在物の個数割合が８０．００％以上であり、
    板厚が１０．００～３０．００μｍであることを特徴とする鉄系合金箔。
  2. 　前記鉄系合金箔において、質量％にて、
    Ｎｉ：３０．００～５０．００％
    であることを特徴とする請求項１に記載の鉄系合金箔。
  3. 　前記鉄系合金箔において、質量％にて、
    Ｃ：０．０５０％以下、
    Ｃａ：０．０００５％以下、
    Ｍｎ：０．３０％以下、
    Ｓｉ：０．３０％以下、
    Ｍｇ：０．０００５％以下、
    Ａｌ：０．０３０％以下のうち
    少なくとも１種を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄系合金箔。
  4. 　粒径５．００μｍ超の介在物が１５個／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の鉄系合金箔。
  5. 　前記鉄系合金箔の表面において、直径２０μｍ以上のピンホール密度が５個／１０００ｍ２以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の鉄系合金箔。
  6. 　前記鉄系合金箔が、質量％にて、
    Ｃ：０．１５０％以下、
    Ｓｉ：０．１～２．００％、
    Ｍｎ：０．１０～１．２０％、
    Ｓ：０．００７％以下、
    Ｎｉ：２．００～１５．００％、
    Ｃｒ：１５．００～１９．００％、
    Ｎ：０．２０％以下、
    Ａｌ：０．０１０％以下を含み、
    残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼であって、
    表面において直径２０μｍ以上のピンホール密度が５個／１０００ｍ２以下であって、
    ０．２％耐力が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の鉄系合金箔。
  7. 　前記２．００μｍ以上の介在物が、表面において面積率で１～１００ｐｐｍであることを特徴とする請求項６に記載の鉄系合金箔。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるメタルマスク材料。
  9. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるメタルマスク。
  10. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の鉄系合金箔を有する部品。
  11. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の鉄系合金箔からなるハードディスクドライブサスペンション。
  12. 　請求項１０に記載の部品が用いられた電子デバイス封止部材。
  13. 　請求項１～３及び６のいずれか一項に記載の組成からなる鋼片を熱間圧延する工程と、　前記熱間圧延された熱延板を、仕上圧延を含む冷間圧延する工程とを含み、
    前記冷間圧延における圧下率を９９．０％以上とし、
    前記仕上圧延における各パスの圧下率を１～１８％にすることを特徴とする鉄系合金箔の製造方法。
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