JPH11269609A - 電子部品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング性に優れ、かつエッチング加工後
に軟質化焼鈍を行わなくても成形性に優れる電子部品用
Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板を提供すること。 【解決手段】 Ｎｉを３２〜３８ｗｔ％含有する電子部
品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板であって、（ａ）平均結晶粒
径が３２μｍ以下であること、（ｂ）圧延面に対して平
行な｛１００｝、｛１１１｝、｛１１０｝、｛３１
１｝、｛２１０｝、｛２１１｝の結晶面の存在比率がい
ずれも１０〜４０％であること、（ｃ）０．２％耐力が
２８０ＭＰａ以下で、かつその方向による差が２０ＭＰ
ａ以下であり、伸びが２０％以上であることを満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング加工と
プレス成形等の加工により製造され、低熱膨張性が要求
される電子部品の素材として使用されるＦｅ−Ｎｉ系合
金薄板およびその製造方法に関する。特に、テレビジョ
ンやコンピュータディスブレイのブラウン管に使用され
るシャドウウマスク用の素材として好適なＦｅ−Ｎｉ系
低熱膨張合金薄板に関し、エッチング加工の形状が良好
で寸法精度の高く、かつ成形加工により高い形状の精度
が得られるＦｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造を可能とするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】Ｆｅ−Ｎｉ系低熱膨張合金薄板を使用し
エッチング加工とブレス成形などの成形加工により製造
される電子部品では、通常、エッチング加工後に焼鈍を
施し、十分に軟質化した後、成形加工を行っている。

【０００３】このような電子部品としては、例えば、テ
レビジョンやコンピュータディスプレイのブラウン管に
配設されているＦｅ−Ｎｉ系低熱膨張合金薄板（１００
℃までの平均熱膨張係数が２×１０^-6／℃以下、通常、
板厚０．３０ｍｍ以下のＦｅ−３６Ｎｉ合金を使用）を
素材とするシャドウマスクがある。シャドウマスクは、
上記Ｆｅ−Ｎｉ系低熱膨張含金薄板をエッチング加工し
て電子ビーム通過孔を穿孔後、６５０℃以上の温度で軟
質化焼鈍を行っている。しかし、それでも軟鋼に比べて
強度が高いため、１００〜３００℃の温間プレス成形を
実施している。このうち、エッチング加工後の軟質化焼
鈍は、エッチング加工部分の形状を劣化させることがあ
り、また、生産効率の低下やコストの増加をもたらして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子機器の高性能化や
小型化に伴って、使用される電子部品もより小さく高精
度のものが要求されるようになってきている。例えば、
高画質が要求されるコンピュータのディスブレイに用い
られる高精細シャドウマスクでは、板厚０．１３ｍｍ以
下の薄板に３００μｍ以下の間隔で直径１００〜１２０
μｍの貫通孔を穿孔し、かつ孔径の設計寸法に対するず
れが数％以内である高精細エッチング加工が必要になっ
ており、また成形形状のずれも数十μｍ以内であるよう
な高精度の成形加工が求められている。

【０００５】しかし、従来のようにエッチング加工後に
高温で長時間の軟質化焼鈍を行うと、残留応力の解放や
組織の再結晶化によってエッチング加工寸法が変化して
精度不良が発生したり、焼鈍の際に焼鈍ムラが生じて成
形形状の不良が発生することもあった。また、生産効率
やコストの面でも不利であった。したがって、エッチン
グ性に優れ、エッチング加工後に軟質化焼鈍を行わなく
ても成形性に優れた素材が求められている。

【０００６】そこで従来、特開平４−７４８４９号公報
の用にエッチング加工前に軟質化させるという技術が試
みられているが、上述したような高精度のエッチング加
工と成形加工を同時に満足する素材は未だ得られていな
い。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、エッチング性に優れ、かつエッチング加工後
に軟質化焼鈍を行わなくても成形性に優れる電子部品用
Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高精度の
エッチング加工と成形加工とを同時に満足するＦｅ−Ｎ
ｉ系低熱膨張合金薄板を得るため、種々の検討を行った
結果、主たる問題は、エッチング加工に対しては結晶粒
径と各結晶面の存在比率とを制御すること、また成形加
工に対しては各結晶面の存在比率を制御することに加え
て、強度およびその異方性、伸びを調整し、これらを所
定の範囲にすることにより解決することができることを
見出した。

【０００９】本発明は、以上のような知見に基づいてな
されたものであり、Ｎｉを３２〜３８ｗｔ％含有する電
子部品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板であって、（ａ）平均結
晶粒径が３２μｍ以下であること、（ｂ）圧延面に対し
て平行な｛１００｝、｛１１１｝、｛１１０｝、｛３１
１｝、｛２１０｝、｛２１１｝の結晶面の存在比率がい
ずれも１０〜４０％であること、 （ｃ）０．２％耐力
が２８０ＭＰａ以下で、かつその方向による差が２０Ｍ
Ｐａ以下であり、伸びが２０％以上であることを特徴と
する、エッチング性と成形性に優れた電子部品用Ｆｅ−
Ｎｉ系合金薄板を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明に係るＦｅ−Ｎｉ系合金薄板は、常温か
ら１００℃までの平均熱膨張係数が２×１０^-6／℃以下
であるようなＦｅ−Ｎｉ系低熱膨張含金を前提とするも
のであり、そのためにはＮｉ量を３２〜３８ｗｔ％含有
するＦｅ−Ｎｉ合金とする。また、目的とする低熱膨張
特性が得られる範囲内で、Ｎｉの置換元素としてＣｏを
添加してもよい。また、軟質化、強度増加、弾性率増加
や耐食性向上の種々の目的に応じて、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｚｒ等を添加し
ても問題はない。

【００１１】本発明は、上記合金組成を前提として、
（１）平均結晶粒径、（２）結晶面の存在比率、（３）
強度および伸びを規定する。

【００１２】（１）平均結晶粒径 平均結晶粒径はエッチング加工部分の形状や寸法の精度
に影響を及ぼす。平均結晶粒径が３２μｍを超えるとエ
ッチング界面の凹凸が大きくなり、形状や寸法の精度を
著しく劣化させる。したがって、平均結晶粒径を３２μ
ｍ以下とする。また、結晶粒はなるべく整粒であること
が望ましい。さらに、結晶粒径が微細になるほどエッチ
ング性が向上するが、微細化しすぎると強度が増加して
加工が難しくなるため、平均結晶粒径は１４〜２８μｍ
の範囲であることが好ましい。

【００１３】（２）結晶面の存在比率 結晶面の存在比率は成形加工に影響を及ぼす。結晶面に
より変形しやすさが異なるため、特定の結晶面が特定の
方向に集積すると成形加工で形状不良が発生する。特に
シャドウマスクの成形のような等方的な加工で形状不良
が発生しやすい。例えば、エッチング速度やエッチング
ファクターを増加させるためには｛１００｝結晶面の存
在比率を高めることが有効であるが、反面、他の結晶面
とのエッチング性の違いによりエッチングムラを顕在化
させたり、強度の異方性を増大させ成形精度を低下させ
る原因となる。よって、圧延面に対して平行な｛１０
０｝、｛１１１｝、｛１１０｝、｛３１１｝、｛２１
０｝、｛２１１｝の７つの結晶面の存在比率がいずれも
１０〜４０％とする必要がある。さらに、高精細シャド
ウマスクのようにエッチング加工の精度が±２％、プレ
ス成形の精度が数十μｍ以下であるような高精度の加工
では、上記７つの結晶面の存在比率がすべて１０〜２０
％であることが望ましい。なお、結晶面の存在比率は、
Ｘ線回折法により上記７つの結晶面について計測した回
折強度を各々の結晶面に対する理論回折強度で割った値
を求め、それらを７つの結晶面の比率で示した値であ
る。例えば｛１１１｝結晶面の存在比率は、｛１１１｝
結晶面について計測した回折強度を｛１１１｝結晶面の
理論回折強度で割った値を求め、同様にして求めた７つ
の結晶面の値に対する比率を示す。

【００１４】（３）強度および伸び 強度や伸び特性は成形加工の精度やエッチング加工部分
の形状に影響を及ぼす。高精度の成形加工を行うために
は、少なくとも０．２％耐力が２８０ＭＰａ以下、伸び
が２０％以上であることが必要である。また、強度の異
方性が大きいと、成形時の破断や成形後の形状不良、エ
ッチング加工部分のずれなどが発生する。よって、材料
の圧延方向に平行な方向から直角な方向までの０．２％
耐力の差が２０ＭＰａ以下であることが必要である。さ
らに、高精細シャドウマスクのようにプレス成形の精度
が数十μｍ以下であるような高精度な加工では、０．２
％耐力の異方性が１０ＭＰａであることが望ましい。

【００１５】このように規定される本発明の合金薄板
は、エッチング性に優れ、かつ成形性に優れたものとな
り、従来のようなエッチング加工後の軟質化焼鈍を省略
することができる。

【００１６】以上のような本発明に係るＦｅ−Ｎｉ系低
熱膨張合金薄板は、熱延鋼板や薄鋳片における成分偏析
を十分に低減するとともに、介在物の清浄度を十分に低
下させ、かつ所定の圧下率の冷間圧延および焼鈍を施す
ことにより得ることができる。

【００１７】成分偏析や介在物の清浄度は、結晶粒径や
結晶面の存在比率に影響を及ぼす。鋳造時に形成される
Ｎｉ、Ｍｎ等の偏析は、冷間圧延や焼鈍における結晶方
位の変化や結晶粒成長性の変化をもたらし、組織を混粒
化すると同時に、偏析部分のエッチング性も変化させる
ため、エッチング加工の精度が著しく劣化する。よっ
て、鋼塊、連続鋳造スラブ、分塊スラブ、あるいは薄鋳
片について１１５０℃以上の熱処理を行ったり、鋼塊に
ついて１０００℃以上で鍛造を行うことによって偏析を
十分に低減することが好ましい。また、熱延鋼板や薄鋳
片における微細な介在物は結晶粒界の移動を妨げるた
め、冷間圧延や焼鈍における結晶方位の変化や結晶粒成
長性の変化をもたらし、粗大な介在物は冷間圧延や焼鈍
後も残留しエッチングを阻害するため、いずれもエッチ
ング不良を発生させる原因となる。この場合、表面研削
または酸洗を行い冷間圧延の素材とした熱延鋼板や薄鋳
片において、ＪＩＳ Ｇ０５５５で規定されるＡ系、Ｂ
系、Ｃ系を合わせた清浄度が０．０５％を超えると、組
織の混粒化、特定の結晶面の高集積化によるエッチング
不良や、介在物を起点とするエッチング不良が発生す
る。よって、熱延鋼板や薄鋳片における介在物の清浄度
は０．０５％以下とすることが好ましい。

【００１８】このように成分偏析を十分に低減し、介在
物の清浄度を所定の範囲内に抑制した熱延鋼板や薄鋳片
に冷間圧延・焼鈍を２〜３回繰り返すことで上記特性を
有する本発明の合金薄板を得ることができる。このう
ち、中間工程における冷間圧延の圧下率は５０〜９５
％、最終工程における冷間圧延の圧下率は８〜５０％と
し、焼鈍は中間工程および最終工程とも非酸化性または
還元性の雰囲気中で７５０〜１１５０℃で行う。

【００１９】さらに、平均結晶粒径、各結晶面の存在比
率、ならびに強度および伸び特性が上記範囲内であれ
ば、形状矯正や残留応カ低減のために、最終焼鈍の前工
程あるいは後工程で伸長率４％以下のスキンパス圧延や
テンションレベラー処理を行ったり、テンションアニー
ル（張力付加焼鈍）、歪み取り焼鈍を行っても良い。

【００２０】

【実施例】Ｎｉを３４〜３７ｗｔ％含むＦｅ−Ｎｉ系合
金を溶製し、鋳塊、薄鋳片を製造した。鋳塊と薄鋳片の
一部については均質化熱処理や熱間圧延等の加工を行
い、１．６〜５．０ｍｍの鋼板とし、酸洗または表面研
削により酸化槽の除去を行った。次いで、１〜２回の冷
間圧延と非酸化性雰囲気中での焼鈍を施し、さらに、最
終の冷間圧延と焼鈍を施して板厚０．１０〜０．１３ｍ
ｍの合金薄板を作製した。この際に、平坦性が悪い薄板
については伸長率２％以下のテンションレベラー処理を
施した。得られた薄板の結晶粒径、各結晶面の存在比
率、０．２％耐力の値、その異方性、伸びの値を表１に
示す。

【００２１】表１の中で、Ｎｏ．１〜７が本発明例であ
り、Ｎｏ．８〜１４が比較例である。本発明例について
は、１２００〜１３００℃で２０〜６０時間の熱処理に
より十分に均質化し、溶製時に十分に精錬を行うことに
より冷間圧延前の鋼板においてＪＩＳ Ｇ０５５５の規
定による清浄度（４００倍で６０視野以上）を０．０５
％以下とした。また、中間工程として圧下率３０〜９５
％の冷間圧延と７５０〜１１５０℃の非酸化性雰囲気中
での焼鈍を１〜２回施し、最終の冷間圧延を８〜５０
％、焼鈍を７５０〜１１５０℃の非酸化性雰囲気中で行
った。

【００２２】これら合金薄板について、平均結晶粒径、
各結晶面の存在比率、０．２％耐力と伸びを測定した。
この時、０．２％耐力と伸びは、圧延方向に対して平行
な方向から直角な方向まで角度１０°毎の方向について
測定し、０．２％耐力の欄にはその最大値を表示し、伸
びの欄にはその最小値を表示した。また、０．２％耐力
の異方性は０．２％耐力の最大値と最小値の差とした。
その値を表１に示す。

【００２３】本発明例は上述のような処理を施すことに
より、平均結晶粒径、各結晶面の存在比率、ならびに強
度および伸びを本発明の範囲内としたものであり、一
方、比較例はこれら製造条件の一つ以上がこれらの範囲
から外れることにより、平均結晶粒径、各結晶面の存在
比率、強度およびそのばらつきのうち一つ以上が本発明
の範囲から外れているものである。

【００２４】その後エッチング加工を行い、さらに１０
０〜３００℃で温間プレス成形を行った。その結果、エ
ッチング加工後の孔の形状や界面に異常が見られず、寸
法精度が±２％以下で良好なものを○、特に±１％未満
で良好なものを◎とし、エッチング性に問題があったも
のを×としてエッチング性を評価した。また、成形時に
破断がなく成形後の形状寸法や精度が良好なものを○、
特にその精度が十μｍ以下であるような良好なものを◎
とし、成形性に問題があったものを×として成形性を評
価した。その結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示すように、本発明例であるＮｏ．
１〜７はいずれも良好なエッチング性および成形性を示
した。これに対して、比較例であるＮｏ．８は０．２％
耐力とその異方性がともに大きく、Ｎｏ．９は０．２％
耐力が高く、Ｎｏ．１０は０．２％耐力の異方性が大き
いため、成型時に破断を発生したり、成形形状の精度が
著しく劣っていた。また、Ｎｏ．１１は平均粒径が非常
に大きいため、エッチング界面の荒れが大きく加工精度
も著しく劣っていた。さらに、Ｎｏ．１２は｛１００｝
結晶面の存在比率と０．２％耐力の異方性が大きく、Ｎ
ｏ．１３は｛１００｝結晶面の存在比率が高く、Ｎｏ．
１４は｛１１０｝結晶面の存在比率が高いため、エッチ
ング性、成形性ともに劣っていた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度のエッチング加工や成形を必要とする電子部品用
Ｆｅ−Ｎｉ系低熱膨張合金薄板であって、テレビジョン
やコンピュータディスブレイのブラウン管に使用される
高精細シャドウマスク用の素材として特に好適な、エッ
チング性に優れしかも成形加工性に優れたＦｅ−Ｎｉ系
低熱膨張合金薄板を得ることができ、エッチング加工後
の軟質化焼鈍が不要となる。このように本発明に係る合
金薄板は、エッチング加工後の軟質化焼鈍が省略可能で
あるため、工期短縮やコスト低減に繋がり、また、エッ
チング加工部の寸法変化や成形後の局部変形を防止する
ことができ、極めて工業的価値が高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 大介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山本 彰 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｉを３２〜３８ｗｔ％含有する電子部
   品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板であって、 （ａ）平均結晶粒径が３２μｍ以下であること、 （ｂ）圧延面に対して平行な｛１００｝、｛１１１｝、
   ｛１１０｝、｛３１１｝、｛２１０｝、｛２１１｝の結
   晶面の存在比率がいずれも１０〜４０％であること、
   （ｃ）０．２％耐力が２８０ＭＰａ以下で、かつその方
   向による差が２０ＭＰａ以下であり、伸びが２０％以上
   であることを特徴とする、エッチング性と成形性に優れ
   た電子部品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板。