JPH06322485A - 高温・低ボーメ度エッチング処理用Ｆｅ−Ｎｉ系薄板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング能率の向上やサイドエッチング抑
制の効果を有する高温・低ボ−メ度でのエッチング処理
が可能なＦｅ−Ｎｉ系薄板とその製造方法の提供。 【構成】 重量％でＮｉ３０〜６０％を含有するＦｅ−
Ｎｉ系合金において、圧延面に平行な面の｛１００｝方
位集積度が８５％以上で、かつ、圧延材の板幅方向に垂
直な断面でのミクロ組織を繊維状圧延組織とした高温・
低ボ−メ度でのエッチング特性に優れたＦｅ−Ｎｉ系薄
板、およびＦｅ−３０〜６０％Ｎｉ系合金を熱間加工
後、冷間圧延と焼鈍を施して、圧延面に平行な面の｛１
００｝方位集積度を十分高めて結晶方位を安定化した
後、さらに、前記冷間圧延の圧延率を越えない圧延率の
冷間圧延と再結晶を起こさない温度範囲の焼鈍を施す前
記Ｆｅ−Ｎｉ系薄板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッチング能率向上、
サイドエッチングの低下等の効果を有する高温およびま
たは低ボーメ度エッチングにおいても、微細エッチング
が可能なＦｅ−Ｎｉ系薄板に関し、さらに詳しくは、高
精細シャドウマスク、ファインピッチＩＣリ−ドフレ−
ム、表示管用スペーサーフレームなどの微細エッチング
加工用Ｆｅ−Ｎｉ系薄板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、カラ−ブラウン管用シャ
ドウマスク材として、アルミキルド鋼が用いられてきた
が、最近では熱膨張係数の低いアンバ−材（Ｆｅ−３６
Ｎｉ合金）が用いられるようになり、微細エッチング加
工により製造されている。また、ＩＣリ−ドフレ−ム材
料としては４２合金（Ｆｅ−４２Ｎｉ合金）がその低熱
膨張性から用いられ、１００ピンを超えるような多ピン
製品については、微細エッチング加工により製造されて
いる。この他、表示管、電子銃などの各種電子部品用素
材としてＦｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−５２Ｎｉ合金およ
びＦｅ−４２Ｎｉ−６Ｃｒ合金などのＦｅ−Ｎｉ系合金
が使用されている。

【０００３】これらのＦｅ−Ｎｉ系合金は純鉄に比べ、
エッチング速度が遅く、作業能率向上を阻害するのみな
らず、サイドエッチングが大きく、微細加工を必要とす
るシャドウマスクやＩＣリ−ドフレ−ムの製造において
は大きな問題であり、エッチング加工性に優れたＦｅ−
Ｎｉ系材料の要求があった。これまで、エッチング性を
改善することに関し、特公平４−４３９８０号、特公平
２−５１９７３号のようにＣ、Ｏ、Ｎ等の不純物元素を
低減させてエッチング速度を向上するもの、特開昭６１
−３９３４３号のように結晶粒度を規定し、また特公平
２−９６５５号のように結晶方位を規定する等により、
エッチング性改善の提案がなされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、シャドウマスク
は２００μmピッチと超高精細化し、エッチング面の粗
さ、エッチング孔の寸法形状の点でさらに品質要求が厳
しくなっている。またＩＣリ−ドフレ−ムも１６０ピン
クラスから２４０ピン、さらに３５０ピンクラス以上と
超多ピン化し、サイドエッチングによるリ−ドの狭幅化
が問題となってきており、前記従来技術ではこれらの問
題に対し解決が困難になっていた。一般に、エッチング
速度が高い程サイドエッチングが少なく加工精度が良く
なり、また、作業効率の点からも好ましい。エッチング
速度を高くするには高温でエッチングするか、あるいは
エッチング液の濃度を低くする（低ボ−メ度）ことが知
られているが、従来の材料ではエッチング面が粗くな
り、シャドウマスクにおいては電子線の散乱の原因にな
ること、リ−ドフレ−ムにおいてはリ−ド端面がギザギ
ザになるなどの理由から微細エッチング加工には適さな
かった。本発明は作業能率、サイドエッチング防止等の
観点から、高温またはおよび低ボ−メ度のエッチング条
件でも、滑らかなエッチング面を生成するＦｅ−Ｎｉ系
合金薄板を提供することを目的とする。

【０００５】

【発明を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系
合金の組織やエッチング条件（温度・ボ−メ度）に対す
る、エッチング面粗さの関係について研究を重ねた結
果、ミクロ組織を特定状態とすることにより、高温・低
ボ−メ度化してエッチング速度を高めても、精細なエッ
チング面が得られるＦｅ−Ｎｉ系薄板とその製造方法を
見いだしたことに基づくものである。従来、エッチング
加工用Ｆｅ−Ｎｉ系薄板は、一般に再結晶組織を有して
おり、一方、エッチング速度は結晶粒単位で決定される
ため、エッチング面に凹凸が発生する。そこで、微細エ
ッチング面を得るため、前述のように結晶粒径を微細範
囲に規定する提案があった。

【０００６】本発明者らは明瞭な結晶粒界を持たない繊
維状組織にすれば結晶粒の影響は防止できるものと考え
て研究を重ねた結果、特定の製造工程を採用することに
より、組織が安定化し、その後の冷間圧延や焼鈍の条件
にやや制限を加えることにより、圧延面に平行な面の
｛１００｝方位集積度を高率に維持したまま、再結晶を
生ずることなく繊維状圧延組織を有するＦｅ−Ｎｉ系薄
板を得ることができ、かつこのＦｅ−Ｎｉ系薄板におい
ては非常に滑らかなエッチング面が得られ、したがって
高温・低ボ−メ度でのエッチングが可能であることを見
いだし本発明をなした。

【０００７】すなわち、先ず第二発明は、重量％でＮｉ
３０〜６０％を含有するＦｅ−Ｎｉ系合金を熱間加工
後、冷間圧延と焼鈍を施し、圧延面に平行な面の｛１０
０｝方位集積度を十分高めて結晶方位を安定化した後
（本願ではこの状態を前駆材料と呼称する）、さらに該
前駆材料に、前記冷間圧延の圧延率を越えない圧延率の
冷間圧延と、再結晶を起こさない温度範囲の焼鈍を施し
て、圧延面に平行な面の｛１００｝方位集積度が８５％
以上で、かつ圧延材の板幅方向に垂直な断面でのミクロ
組織が繊維状圧延組織とすることを特徴とする高温・低
ボーメ度エッチング処理用Ｆｅ−Ｎｉ系薄板の製造方法
であり、次に、本願の第一発明は重量％でＮｉ３０〜６
０％を含有するＦｅ−Ｎｉ系合金において、圧延面に平
行な面の｛１００｝方位集積度が８５％以上で、かつ、
圧延材の板幅方向に垂直な断面のミクロ組織が繊維状圧
延組織を有することを特徴とする高温・低ボーメ度エッ
チング処理用Ｆｅ−Ｎｉ系薄板である。

【０００８】

【作用】先ず、本発明材料とその効果の概略を述べる。
図１および図２に本発明材料（ａ）と従来の再結晶組織
を有するＦｅ−Ｎｉ系材料（ｂ）の、それぞれ圧延板幅
方向に垂直な断面におけるミクロ組織およびエッチング
面の走査電子顕微鏡写真を示す。ミクロ組織は塩化第二
銅を飽和させた王水で腐食（約１０秒）した後、４００
倍の顕微鏡で観察したものである。本発明材料（ａ）は
繊維状圧延組織を有し、比較材料（ｂ）のような明瞭な
結晶粒界を認め難いことが特徴である。これによって、
図２に示すように、本発明材料（ａ）は比較材料（ｂ）
で問題となる結晶粒の影響によるエッチング面の凹凸が
大幅に小さくなり形状が極めて良好となることが、図２
の比較から明瞭にわかる。

【０００９】一般に、Ｆｅ−Ｎｉ系合金は再結晶過程で
立方体組織（結晶の各｛１００｝面が圧延材の長さ、
幅、厚み、それぞれの方向に直角となる配置）を形成し
易い。そして、安定な立方体組織を得るには、例えば８
５％以上の冷間圧延率と７００℃以上の焼鈍の組合せが
適当である。この処理により、圧延面に平行な｛１０
０｝面の方位集積度が十分に高められる。すなわち、本
発明材料の製造方法において、前駆材料として、仕上圧
延前までの過程で最低１回は十分に再結晶させ十分な立
方体組織を得ることが最適な繊維状の圧延組織を得る点
で非常に重要である。

【００１０】図３および図４は、それぞれ図中に示した
条件による圧延と焼鈍で調製した十分に立方体組織が発
達した本発明のＦｅ−３６Ｎｉ前駆材料（○印）と、冷
間圧延率８５％未満または焼鈍の温度が７００℃未満で
調製され、不十分な立方体組織を有する比較材のＦｅ−
３６Ｎｉ前駆材料（△印および菱形印）について、上記
の焼鈍まま（図４のみ）、その後圧下率８０％の冷間圧
延とさらにその後各温度の焼鈍を施したときの硬さの関
係、および圧延面の｛１００｝方位集積度（％）の関係
を示したものである。図３から、本発明の前駆材料は、
再結晶化温度が高温側にシフトしており、８７５℃以下
の焼鈍温度に対してもビッカ−ス硬さが約１３０以上
と、比較材料に較べ結晶組織が非常に安定しているこ
と、また、図４から、８０％の冷間圧延やその後の焼鈍
温度８５０℃までは｛１００｝方位集積度の変化がほと
んどなく、したがって、冷間圧延や、焼鈍によっても結
晶方位の変化に対し影響を受けることが非常に小さいこ
とがわかる。そのため、本発明材料は、高い｛１００｝
方位集積度を維持したまま繊維状の圧延組織を有するこ
とができるものである。

【００１１】図５は、本発明の繊維状組織を有するＦｅ
−３６Ｎｉ材（○印、繊維状組織≒１００％、｛１０
０｝方位集積度９５％）と、従来の再結晶組織を有する
Ｆｅ−３６Ｎｉ材（△印、繊維状組織≒０％、｛１０
０｝方位集積度９０％）について、４２ボ−メ、５０ボ
−メの各エッチング液でエッチングしたときの、それぞ
れエッチング液の温度とエッチング面粗さの関係を示し
たものである。図中の比較からもわかるようにエッチン
グ液が高温、低ボ−メ度である程、エッチング面粗さは
大きくなっている。本発明材料では従来材料の５０℃、
５０ボ−メでのエッチング面粗さと同じレベル（０．４
μm)のものが７０℃、４２ボ−メで得られることがわか
る。エッチング条件が高温・低ボ−メになればエッチン
グ速度が上昇する。したがって、本発明材料ではエッチ
ング速度の上昇によりサイドエッチングの減少、ライン
速度の上昇、低ボ−メによるエッチング後の洗浄時間の
短縮などの効果が約束される。

【００１２】次に本発明の数値限定理由を述べる。Ｎｉ
含有量は、３０％未満ではオ−ステナイト組織が不安定
となり、一方６０％を超えると熱膨張率が上昇し、本来
の低熱膨張特性を満足しないことから、Ｎｉ％は３０〜
６０％に限定する。圧延面に平行な面の｛１００｝方位
集積度が８５％未満ではエッチング速度が低下し、ま
た、これに伴って、サイドエッチング量が増加するた
め、圧延面の｛１００｝方位集積度は８５％以上に限定
する。なお、本発明においてＦｅ−Ｎｉ系合金とは、Ｎ
ｉ３０〜６０％を含み、残部は不純物を除いて、実質的
にＦｅからなるＦｅ−Ｎｉ合金のみならず、エッチング
性を劣化させない範囲で、主に高強度化、耐食性向上、
熱膨張調整の目的等で該目的に応じて添加されるＣｏ、
Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｂｅを単独ま
たは複合で添加したものを含む。

【００１３】

【実施例】表１に概略成分と加工条件、特性等をまとめ
て示すように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ１〜９（ＦはＡと同
一溶解）の各種のＦｅ−Ｎｉ系合金を真空誘導溶解、鋳
造し、次いで１１００〜１１５０℃で鍛造、熱間圧延を
行って、所定厚みの熱間圧延コイルとし、表面を酸洗、
研磨後前駆材料欄に示す冷間圧延およびこれに続く焼鈍
を施してそれぞれ前駆材料を調製した。続いて、仕上材
料欄に示す冷間圧延を施して厚みを０．１５ｍｍとし、
次いでやはり同欄に示す温度の焼鈍（最終焼鈍）を施し
た。前駆材料欄、仕上材料欄それぞれの焼鈍後の圧延面
に平行な面の｛１００｝方位集積度を測定するととも
に、最終焼鈍後の材料について、硬さ、圧延板幅方向に
垂直な断面における顕微鏡写真による繊維状組織面積率
とエッチング試験によるエッチング面粗さ（Ｒａ）を測
定した。

【００１４】｛１００｝方位集積度は、｛１１１｝、
｛１００｝、｛１１０｝、｛３１１｝の主たる方位のＸ
線回折での相対強度Ｉから次式により求めた。 Ｄ｛１００｝％＝Ｉ｛１００｝×１００／（Ｉ｛１１
１｝＋Ｉ｛１００｝＋Ｉ｛１１０｝＋Ｉ｛３１１｝） エッチング試験は０．１５ｍｍ厚焼鈍素材を熱アルカリ
脱脂し、所定のパタ−ンのフォトレジストをマスキング
処理後、ＦｅＣｌ₃液にて５０℃、５０ボ−メと６０
℃、４２ボ−メの条件でそれぞれスプレ−エッチングを
行なった。エッチング面粗さはエッチング面について板
幅方向に測定した。しかし、圧延方向との差はほとんど
なかった

【００１５】

【表１】

【００１６】本発明材料Ａ１〜Ｅ９は、熱間圧延後の材
料に前駆材料欄に示したごとき８５％以上の冷間圧延
と、７００℃以上の焼鈍をそれぞれ施されることによ
り、圧延面に平行な面の｛１００｝方位集積度がほぼ１
００％となって安定な立方体組織になり、その後、前駆
材料の調製での冷間圧延の圧延率を越えない冷間圧延や
それに続く８５０℃を越えない焼鈍後において、図３、
４で述べたごとく、再結晶温度が高温側にシフトすると
ともに、圧延面の｛１００｝方位集度が高いまま維持さ
れている。

【００１７】この結果、この高い｛１００｝方位集積度
による立方体組織安定化作用と再結晶遅延効果により、
繊維組織が高度に発達したままであり、従来のごとき明
瞭な結晶粒界を有しない繊維状圧延組織による作用とに
より、本発明材のエッチング面の表面粗さＲａ値は従来
材に比べ非常に低い値になっている。このため、本発明
材の高温・低ボ−メ（６０℃、４２ボ−メ）でのエッチ
ング面粗さは、比較材料では、エッチング条件を低温・
高ボーメ（５０℃、５０ボーメ）としても得られない低
い値となっている（Ｒａ０．３２〜０．３７）。

【００１８】これに対し、Ｆ１〜Ｆ５の比較材料は、前
駆材料欄に示したような、不適正な冷間圧延条件（Ｆ
１、Ｆ５）もしくは、不適正な焼鈍条件（Ｆ２、Ｆ５）
により立方体組織の発達が不十分、または仕上げ材料欄
に示したような、不適正な冷間圧延条件（前駆材料の圧
延率より高い Ｆ３）、もしくは、不適正な焼鈍条件
（８５０℃を越える過度に高温・・・図４参照 Ｆ４）に
より、立方体組織が壊されており、その結果、仕上げ材
料のミクロ組織は従来と同様の再結晶組織となってしま
い、高温・低ボ−メ（６０℃、４２ボ−メ）ではもちろ
ん、低温・高ボーメとしても、本発明材料の高温・低ボ
ーメでのエッチング面の表面粗さＲａ値は対応する本発
明材のＲａ値に及ばないものである。また、本発明材料
は、図３でも述べた再結晶温度が高いことから従来材に
比べ高強度である利点を有する。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のＦｅ−Ｎｉ
系薄板は、従来の再結晶組織を有する材料とは異なった
繊維状の圧延組織を有するものであり、これにより従来
低温・高ボ−メのエッチング条件でしか得られなかった
エッチング性を高温またはおよび低ボ−メのエッチング
条件で得ることができるＦｅ−Ｎｉ系薄板である。高温
・低ボ−メでのエッチング加工が可能なことで、エッチ
ング速度を上げることができ、サイドエッチングの減
少、エッチング時間の短縮、低ボ−メによる洗浄の簡便
化が期待できるもので、工業上の効果は極めて大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明材料と比較材料の金属断面ミクロ組織写
真である。

【図２】本発明材料と比較材料のエッチング面の金属ミ
クロ組織の走査電子顕微鏡写真である。

【図３】最終焼鈍温度と硬さの相関図である。

【図４】最終焼鈍温度と｛１００｝方位集積度の相関図
である。

【図５】エッチング条件に対するエッチング面粗さの相
関図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％でＮｉ３０〜６０％を含有するＦ
   ｅ−Ｎｉ系合金において、圧延面に平行な面の｛１０
   ０｝方位集積度が８５％以上で、かつ、圧延材の板幅方
   向に垂直な断面のミクロ組織が繊維状圧延組織を有する
   ことを特徴とする高温・低ボーメ度エッチング処理用Ｆ
   ｅ−Ｎｉ系薄板。
2. 【請求項２】 重量％でＮｉ３０〜６０％を含有するＦ
   ｅ−Ｎｉ系合金を熱間加工後、冷間圧延と焼鈍を施し、
   圧延面に平行な面の｛１００｝方位集積度を十分高めて
   結晶方位を安定化した後、さらに、前記冷間圧延の圧延
   率を越えない圧延率の冷間圧延と再結晶を起こさない温
   度範囲の焼鈍を施して、圧延面に平行な面の｛１００｝
   方位集積度が８５％以上で、かつ、圧延材の板幅方向に
   垂直な断面でのミクロ組織が繊維状圧延組織とすること
   を特徴とする高温・低ボーメ度エッチング処理用Ｆｅ−
   Ｎｉ系薄板の製造方法。