JPH0778271B2 - エッチング時のスジむら抑制効果に優れるFe−Ni系合金の製造方法 - Google Patents

エッチング時のスジむら抑制効果に優れるFe−Ni系合金の製造方法

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JPH0778271B2
JPH0778271B2 JP63204622A JP20462288A JPH0778271B2 JP H0778271 B2 JPH0778271 B2 JP H0778271B2 JP 63204622 A JP63204622 A JP 63204622A JP 20462288 A JP20462288 A JP 20462288A JP H0778271 B2 JPH0778271 B2 JP H0778271B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エッチング時のスジむら抑制効果に優れるFe
−Ni系合金の製造方法に関し、特にカラーテレビブラウ
ン管のシャドウマスクや蛍光表示管等の電子機器用材料
として好適に用いられるFe−Ni系合金に関するものであ
る。
なお、本発明のかかるFe−Ni系合金は、シャドウマスク
用36Niアンバー合金、リードフレーム用42Ni合金、低熱
膨張特性や磁気的特性に着目して使用される電子,電磁
用Fe−Ni系合金、および電磁用材料として用いられるパ
ーマロイ合金などのFe−Ni系合金の連続鋳造材によるも
のを対象としている。
〔従来の技術〕
カラーテレビブラウン管のシャドウマスク素材用鉄−ニ
ッケル合金鋼(Fe−Ni系合金)は、これをフォトエッチ
ング穿孔してシャドウマスクを製造する際に、白すじ模
様すなわり“スジむら”が発生する欠点のあることが指
摘されていた。
従来、このエッチング時のスジむらの発生を抑制するた
めのいくつかの技術が提案されており、例えば特開昭60
−128253号公報に開示の技術では、普通造塊インゴット
を850℃以上に加熱後、各ヒートでのトータル断面減少
率40%以上の鍛造を施すことにより、ニッケルの成分偏
析部を軽減することを通じ、該スジむらの発生を抑制し
ている。
また、特開昭61−223188号公報に開示の技術は、インゴ
ット製造時の偏析防止あるいは条材製造工程中での熱処
理によるニッケルの拡散処理を施すことにより、ニッケ
ルの偏析率,偏析帯を管理して、エッチングのスジむら
を抑制している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、特開昭60−128253号公報に開示された上
記従来技術は、トータル断面減少率が40%を超えるよう
な鍛造をすることが特徴であるが、一般にこの程度の作
業は普通に行われる負荷であり、かような方法では各種
元素の偏析がなかなか消滅せず、したがって、エッチン
グ時のスジむらの発生を防止するのには不十分であっ
た。
一方、特開昭61−223188号公報に開示された上記従来技
術は、高温熱処理によるNiの拡散を通じてその成分偏析
を軽減することを特徴としているが、スラブ段階での加
熱に比べ板厚が薄いため酸化ロスが相対的に大きくな
り、歩留り低下が著しくなる点で問題点があった。
また、これらの従来技術は、素材がいずれも普通造塊イ
ンゴットであり、そのため凝固組織には特に問題はない
ものの製品の歩留りが低く、コスト高になるという問題
点があった。
以上述べたように、各従来技術は、いずれもエッチング
時のスジむらを完全に克服することができないばかり
か、安価な製品を工業的に製造することができていない
のが実情であった。
本発明の目的は、かかる斯界の実情に鑑み、エッチング
時にスジむらが発生することのない合金材料、すなわち
Niを30〜80%含有し、Bを0.001〜0.03%を含有するFe
−Ni系合金を連続鋳造材を使って製造する方法を提案す
るところにある。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者らは、上述の目的を実現すべく、Fe−
Ni系合金のスジむらについて種々研究を行った。その結
果、探り得たスジむらの原因として、CやSi,Mn,Crな
どの不純物元素の成分偏析、結晶組織の相違、が主た
るものであることを突きとめた。
たとえば、CやSi,Mn,Crなどの不純物元素の成分偏析部
分は、他の部分に比べると、エッチングの速度が変わる
ため、フォトエッチング穿孔時に孔形状の差異を発生し
てスジむらの原因となるのである。
一方、結晶組織の相違については、たとえば、(100)
面が多く配向している個所は、他の部分に比べると、エ
ッチングの速度が速くなって、フォトエッチング穿孔時
に孔形状の差異を生じる。これは、鋳造時の凝固組織,
すなわち特定方位を有する柱状組織の存在に起因してお
り、この柱状組織は以後の加工,熱処理段階でも消滅す
ることなく、形を変えながら圧延方向に伸ばされ、最終
的にスジむらの原因をつくることになるのである。
また、本発明者らが知見したとろこによれば、Fe−Ni系
合金に添加成分としてBを使用すると、スラブ加熱時に
上記柱状晶を分断し、ランダム化を加速させる効果のあ
ることが判明した。
このことから、本発明では、成分偏析の抑制のみなら
ず、Bの添加という相乗効果による結晶組織の調整をも
狙って、上述の課題の克服を試みた。
すなわち、その課題克服の手段として本発明は、 第1に、等軸晶率が20%以下のスラブの場合として、Ni
を30〜80wt%,Bを0.001〜0.03wt%含み,残部が主とし
てFeであるFe−Ni系合金の該連続鋳造スラブを、1000℃
以上の温度で1時間以上加熱保持すること、 そして、第2に、等軸晶率が20%を超えるスラブの場合
には、この連続鋳造スラブを950℃以上の温度で1時間
以上加熱保持することとして、エッチング時のスジむら
制御効果に優れるFe−Ni系合金の製造方法、 を提案する。
〔作用〕
さて、本発明において、素材についてのNi含有量の下限
を30wt%(以下は単に「%」で略記する)としたのは、
Fe−Ni系合金を上記機能材として使用する場合にこのNi
含有量が30%未満では十分な電磁気特性が発揮されず実
用に耐えないためであり、逆にNiが80%を超える場合、
電子,電磁用材料としての品質が劣化するためである。
なお、フォトエッチングにより穿孔される材料として
は、Ni50%以下のFe−Ni系合金を用いるのがより好適で
ある。
またBは、この発明のFe−Ni系合金の特性をきわだたせ
る重要な元素であり、CやSi,Mn,Crなど不純物元素の結
晶粒界への偏析を阻止すると共に、みずから結晶粒界や
他の欠陥部に優先的に凝集して再結晶の核となり、結晶
粒を微細化して等軸晶化を向上させる。しかし、このよ
うな作用は0.001%未満の含有量では不十分であり、含
有量が増加するにしたがって顕著な効果を示すが、0.03
%を超えて添加すると、M2B(Ni,Cr,Fe)の金属間化合
物の外に、C,O,Nを含む種々のホウ化物が生成し高温で
凝固割れを起こす危険性が高くなるので、上限は0.03%
に限定する必要がある。
本発明において採用するFe−Ni系合金の素材は、通常の
造塊材ではなく連続鋳造材とする。このように被処理材
を、連続鋳造材(スラブ)とする理由は、普通造塊材に
比べると、連続鋳造スラブの方がマクロ的成分偏析が少
なく、かつ加工,熱処理特性に優れるためである。
なお、この連続鋳造スラブの場合、鋳片断面の結晶組織
は両側から柱状晶が発達した偏析の少ないものになる
が、その反面で“スジむら”に着目した場合次のような
現象も見られた。
すなわち、このスジむらは、成分偏析の他に、鋳造時の
柱状晶が、その後の加工,熱処理で消滅することなく、
形を変化させながら圧延加工により圧延方向に伸ばされ
たものが起因していることが判った。しかも、本発明者
らの研究によれば、最終板厚にまで加工された際に特定
方位をもつ柱状晶の長さの短いものは、その幅,長さも
相対的に小さくなり、エッチング穿孔時に発生する部分
的なエッチング速度の差は見られず、したがって、連続
したスジむらとしては観察されなかった。ところが、こ
の柱状晶(結晶粒)の長さが長いものは、加工を経ても
その幅および長さに相当するものがそのまま,すなわち
大きいまま残存し、これがエッチング時のスジむらとな
ったのである。
このスジむらが出るか否かの限界となる柱状晶の長さ
は、上記成分組成の場合、すなわちBを含むと、鋳片の
等軸晶率にして20%が境となる。
本発明は、こうした両者の問題点をともに克服する方法
として、等軸晶率20%を境にする好適な熱処理法を提供
して、いずれの場合もスジむらが出ないようにしたので
ある。
次に、スラブ熱処理温度を1000℃以上とした理由は、等
軸晶率20%以下のスラブにおいては、安定な方位をもつ
柱状晶の影響が強いため、1000℃以下の低い温度では、
スジむらが出ないようにするべくかかる柱状晶を分断
し、ランダム化させるには不十分なためである。
これに対し、等軸晶率が20%を超えると、この柱状晶が
熱間圧延後も残るようなことがなく、したがって、スジ
むらの発生機会が少ないので950℃という低い熱処理温
度でもよいのである。ただし、この熱処理温度が950℃
以下になると、偏析の軽減が十分に行なわれず、偏析を
原因とするスジむらの発生が生じるようになる。
なお、本発明においては、上述のように連続鋳造鋳片の
等軸晶率をコントロールするために、連続鋳造機のモー
ルドもしくは2次冷却帯に電磁攪拌装置(EMS)を設置
し、電磁力を調整することにより、鋳片内の未凝固溶湯
を攪拌して等軸晶率を目標のものにする。あるいは、注
湯温度のコントロール,超音波振動によっても等軸晶率
を目標のものにすることができる。
以上説明したように本発明は、Fe−Ni系合金に対し、適
量のBを添加し、連続鋳造時での凝固をコントロールし
かつ連鋳スラブに対し適正な熱処理を施すことにより、
結晶の均質化および成分偏析の軽減が同時に実現でき
る。そのため、本発明においては、エッチング時のスジ
むらを発生することのないFe−Ni系合金を製造すること
ができる。
〔実施例〕
第1表に、この実施例で用いたFe−Ni系合金の化学組成
および等軸晶率などの実施の条件とその結果を示す。
この第1表に示した特に本発明の対象とする合金は、電
気炉で溶解した溶融金属を、引き続いてAOD法またはVOD
法により精錬し、次いで連続鋳造機にてこれに付帯させ
た電磁攪拌装置を作動させ等軸晶率を制御しながら鋳造
し、第1表に示すような所定の連鋳スラブを得た。
次いで、この連鋳スラブを冷却し手入れを施した後、95
0℃以上の所定の温度で1時間以上加熱保持し、その後
熱間圧延を施して5.5mm厚のコイルとした。その熱間圧
延以降は常法に従い冷間圧延と熱処理を適宜組合わせた
常法に従う処理を行って最終製品を得た。
このようにして製造した供試材料を、塩化第二鉄溶液
(比重1.45,50℃)で実際のフォトエッチング開孔を行
い、スジむら発生の有無を調査した。
その結果は第1表に示すとおりであった。
この第1表に示すところから判るように、本発明法に従
って製造したFe−Ni系合金は、同一組成の従来法によっ
て製造した、普通造塊材のFe−Ni系合金(比較例)に比
べると、エッチング時のスジむらの発生はほとんど見ら
れず、エッチング用素材として優れた合金であることが
明らかとなった。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明方法によって製造したBを
適量添加したFe−Ni系合金は、フォトエッチング穿孔後
のスジむらが全く無いため、電子,電磁材料として望ま
しい性質を有するFe−Ni系合金を安価に提供することが
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Niを30〜80wt%,Bを0.001〜0.03wt%含
    み、残部が主としてFeであるFe−Ni系合金の等軸晶率20
    %以下の連続鋳造スラブを、1000℃以上の温度で1時間
    以上加熱保持することを特徴とするエッチング時のスジ
    むら抑制効果に優れるFe−Ni系合金の製造方法。
  2. 【請求項2】Niを30〜80wt%,Bを0.001〜0.03wt%含
    み、残部が主としてFeであるFe−Ni系合金を連続鋳造す
    ると共にこの鋳造に際して電磁攪拌,注湯温度のコント
    ロール,または超音波振動を施すことにより鋳片の等軸
    晶率が20%を超える連続鋳造スラブを調製し、この連続
    鋳造スラブを950℃以上の温度で1時間以上加熱保持す
    ることを特徴とするエッチング時のスジむら抑制効果に
    優れるFe−Ni系合金の製造方法。
JP63204622A 1988-08-19 1988-08-19 エッチング時のスジむら抑制効果に優れるFe−Ni系合金の製造方法 Expired - Lifetime JPH0778271B2 (ja)

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