【事件の表示】
　特許第３１５０８３１号「高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金」の請求項１ないし３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１５０８３１号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第３１５０８３１号の手続きの経緯は次のとおりである。
　特許出願　　　平成　５年　９月３０日
　設定登録　　　平成１３年　１月１９日 　
　公報発行　　　平成１３年　３月２６日
　特許異議申立　平成１３年　９月２６日
　取消理由通知　平成１３年１２月２０日付
　訂正請求　　　平成１４年　３月１２日
　異議意見書　　平成１４年　３月１２日
　
２．訂正の適否
２−１．訂正の要旨
・訂正事項ａ
　　明細書中の特許請求の範囲を次のように訂正する。
【請求項１】重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．１３％以下、Ｎｂ：０．０９７〜０．７１％、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
【請求項２】重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．２７％以下、Ｎｂ：０．４２〜０．６１％、Ｂ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
【請求項３】Ａｌ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｚｒ≦０．５％、Ｔａ≦１．０％、Ｈｆ≦１．０％、Ｂｅ≦０．５％のうち１種又は２種以上を総量で０．１〜１．０％含むことを特徴とする請求項２記載の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
　
・訂正事項ｂ
　実施例の表１及び表３における「発明合金２〜４」を、「参考合金２〜４」と訂正する。
　
・訂正事項ｃ  
　段落【０００７】の第６行の後に、実施例に記載されている「ヤング率の測定方法は一端固定ぎょう曲法である。」の説明を入れる。
　
・訂正事項ｄ
　段落【０００５】の３行目「（１）」から１３行目「Ｎｉ合金」までを、次のとおり訂正する。
　「（１）重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．１３％以下、Ｎｂ：０．０９７〜０．７１％、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
　
・訂正事項ｅ
　段落【０００６】の１行目「（２）」から１２行目「Ｎｉ合金」までを、次のとおり訂正する。
　「（２）重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．２７％以下、Ｎｂ：０．４２〜０．６１％、Ｂ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
　
　２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否     
　訂正事項ａの請求項１で「Ｃｒを０．１３％以下」としたのは、表１で請求項１に該当する合金番号１，５，６，７のうちＣｒ含有量が一番多いＮｏ．７が「０．１３％」であることを根拠としており、同様に、「Ｎｂを０．０９７％〜０．７１％」としたのは、各Ｎｏ．１、Ｎｏ．５を根拠としている。
　同じく請求項２で「Ｃｒを０．２７％以下」としたのは、表１でＢを含有している請求項２，３に該当するものでＣｒ含有量が最大のＮｏ．１３が「０．２７％」であることを根拠とし、「Ｎｂを０．４２〜０．６１％」としたのは、各Ｎｏ．１０、Ｎｏ．９を根拠としている。
　また、請求項１〜３にヤング率の数値範囲が付加されたが、これは表２の値を根拠にしている。
  上記訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに相当する。
　訂正事項ｂで、実施例の表１及び表３における「発明合金２〜４」を「参考合金２〜４」と訂正するのは、これらの合金のＣ含有量が本件発明のＣ含有量の範囲からはずれているためであり、訂正事項ｃで、ヤング率の測定方法が一端固定ぎょう曲法である説明を入れたのは、請求項１〜３に「ヤング率の数値範囲」を入れることに伴い、その数値範囲の意義を明確にさせるためで、これは段落【００１３】第４３行の記載に基づくものであり、また、訂正事項ｄ，ｅは、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るためで、訂正事項ｂ〜ｅは不明りょうな記載の釈明を目的とするものである。
　そして、これら訂正事項ａ〜ｅは、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではなく、また、特許明細書に記載した事項の範囲内においてなされるものである。
２−３．訂正の適否についての結論
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項乃至３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについての判断
３−１．本件請求項１〜３に係る発明
　上記２−１．訂正事項ａに記載のとおりである。
　
３−２．異議申立ての理由及び取消し理由
　本件各発明は、特許異議申立人の提示した甲各号証に記載されている、或いは、甲各号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件請求項１〜３に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項第３号或いは同第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、本件特許は取り消されるべきものである。
　
３−３．甲各号証に記載の事項
◎甲第１号証：特開平５−１９５１６０号公報
　ｗｔ％で、Ｎｉ：３４〜３８％、Ｈ：１ｐｐｍ以下、Ｍｎ：０．３５％以下、Ａｌ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０２％以下であって、〔Ｔｉ〕＋〔Ｃｒ〕＋〔Ａｌ〕＋〔Ｓｉ〕≦０．１０％であり、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｗ：０．０２％以下、Ｎｂ：０．０２％以下、Ｖ：０．０２％以下、Ｃｕ：０．０２％以下を含有し、残部不可避的不純物およびＦｅの成分組成からなり、・・・黒化処理性に優れたシャドウマスク用Ｆｅ−Ｎｉ合金（第２頁第１欄第２〜１６行）が記載され、実施例のいずれの合金もＢ量は０．０００２％以下であること（第５頁第８欄第１３〜１４行）が記載されている。
　
◎甲第２号証：特公平５一１８６８５３号公報
　Ｎｉ３５．３〜３６．３％、Ｎｂ０．０２〜０．２％、Ｂ０．０００５〜０．００４％を含有し、Ｃ≦０．００８％、Ｓｉ≦０．１％、Ｍｎ≦０．２％、Ａｌ≦０．０３％であって、残部がＦｅであり、且つ、Ｎｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＡｌが次式：Ｋ＝３０（％Ｃ）＋３．０（％Ｓｉ）＋１．２（％Ｍｎ）＋３．０（％Ａｌ）−２．０（％Ｎｂ）≦０．４０を満足する範囲で存在することを特徴とするシャドウマスク用アンバー合金（特許請求の範囲請求項２、第２頁第１欄第１１〜１９行）が、そして、請求項１には、Ｂを含有しないものが記載されている。
　
◎甲第３号証：特開昭６３−２５９０５４号公報
　重量％でＣ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下、Ｍｎ０．１〜１．０％、Ｓ０．０２％以下、Ｏ０．０１％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃｒ０．３〜２．０％未満及びＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以上を総計で０．０１〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるシャドウマスク（第１頁左下欄第１７行ないし右下欄第５行）が記載され、第３頁右上欄ないし右下欄にかけてシャドウマスク中の各成分の限定理由が記載されている。
　
◎参考資料Ｉ：特開平５−１４０６９８号公報
　従来技術の項に、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の熱間加工性改善については、Ｂを積極的に添加するものが開示されている。（第２頁第１欄第３７〜４０行）。
　
◎参考資料ＩＩ：「電気製鋼」第５３巻、第２号〔１９８２年〕第１２２〜１２９頁
　Ｆｅ−Ｎｉ−Ｎｂ−Ｃ系インバー合金の強度及び熱膨張係数に及ぼすＮｂ、Ｃの影響について、固溶Ｃ、固溶Ｎｂはいずれも引張り強さを上昇させ、熱処理状態の熱膨張係数については、固溶Ｃは低温領域の熱膨張係数を大きくする一方、固溶Ｎｂは２００〜３００℃間の高温側の熱膨張係数を著しく大きくする旨記載されている。
（以下、甲第１〜３号証及び参考資料１，２を、各甲１〜甲３，参考１，２という。）
　
３−４．判断
　本件請求項１〜３に記載の本件特許発明（以下、本件各発明という。）は、ヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率である低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金を提供することにあり、その技術的特徴は、
イ．Ｃｒは低熱膨張及び黒化性を阻害する元素であることから、Ｃｒを合金中の有効元素として添加せず、Ｎｂを必須の構成成分として積極的に添加することにより高ヤング率の低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金を提供する（本件特許明細書段落００１０）。
ロ．Ｃの所定量を固溶及び加工硬化による材質強化に寄与する元素として積極的に添加し、また、Ｎｂを積極的に添加することによる弊害を是正するために、Ｃ、ＮをＮｂとの添加量との関係において（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３に厳密に制御して、Ｎｂの炭化物、窒化物形成を防止し、該高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金のエッチング性等の諸特性を維持若しくは改善する（同段落０００８，００１２）ものである。
　なお、本件でいうヤング率の数値は、一端固定ぎょう曲法で測定したものである。（同段落０００７、００１３）
　そして、本件各請求項に記載の構成を採用することにより、ヤング率が高く、低熱膨張性で、耐力が低く、高強度のＦｅ−Ｎｉ合金が得られ、該合金をカラーテレビ受像管用シャドウマスクを製造するのに用いるときは本件特許明細書段落００２２等に記載の効果を奏するのである。
　これに対し、甲１に記載の技術は、シャドウマスク用インバー合金の黒化処理性を改善することにあり、本件発明で必須成分とするＮｂに関し、「黒化膜の成長速度を高めるにはＭｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｕ量の低減が必要である。・・Ｎｂ０．０２％を越えると・・充分な黒化膜が形成できない」（第５欄段落００２８）と記載されており、甲１ではＮｂは不純物成分と認識されているから、ヤング率向上のために甲１が上限値であるとする０．０２％を越えてＮｂを添加する本件発明とは技術的に異質のものであり、両者の発明の構成も異なるものである。
　次に、甲２合金中のＮｂは、熱膨張係数を低下させる有効添加元素（第３欄段落００１１）として認識されており、Ｎｂ０．０２〜０．２％の範囲で有効である旨記載され、本件発明のヤング率に関する言及はないが、本件請求項１の下限値０．０９７％から０．２％の範囲で重複はしているものの、本件請求項１〜３の本件各発明は、Ｎｂの規定だけでなく、上記のようにＣ，Ｎとの関係も要求される。
　即ち、本件各発明は、Ｃを必須成分とし、Ｃは固溶及び加工硬化による材質強化に寄与し、硬さを確保するには最低限量０．００３％を必要とする（本件明細書段落０００８）のに対し、甲２では、Ｃは熱膨張係数を増大させるからできるだけ少なくし０．００８％以下とすることが必要と記載されている（３欄段落００１２）。
　また、本件各発明では、Ｃ成分だけでなく、明細書段落０００８、００１０、００１２に記載のように、優れたエッチング性を付与するためには合金中のＮの量と、さらに、（Ｃ＋Ｎ）量とＮｂ量との関係規定が重要であるが、甲２には、Ｎに関する記載は見いだせず、該（Ｃ＋Ｎ）量とＮｂ量についても何ら述べられていない。
　そして、甲２の表１に示される合金の成分組成が本件発明のいずれにも重複するところもないから、本件各発明が、甲２に記載されているとも、甲２に記載の事項から当業者が容易に発明をすることができたものであるということもできない。
　次に、本件各発明と甲３に記載の事項とを対比すると、甲３に記載の技術も本件と同じくＦｅ−Ｎｉ系低熱膨張性合金のヤング率を向上させる点で両者共通している。
　しかしながら、甲３では、「Ｃｒは焼鈍後の耐力を低下させ、またヤング率を向上させる。Ｃｒの含有量が０．３％より少ないと耐力の低下が十分でなく、ヤング率もほとんど上昇しない。Ｃｒを２％を越えて含有すると熱膨張係数が大きくなりすぎる。よってその成分範囲を０．３〜２．０％未満とする。」（第３頁右下欄第４〜９行）と記載されるように、ヤング率向上のためにＣｒを必須の成分とし、０．３％未満ではほとんどその効果がないと認識され、Ｃｒを０．３％以上含有することを前提としているから、甲３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金ともいうべきものである。
　他方、本件各発明では、「Ｃｒは１．０％を越えると熱膨張係数が高くなり、また黒化性も劣化する。」（段落００１０）という認識から、具体的には、０．１７％以下（請求項１）、或いは０．２７％以下（請求項２、３）と規定されているように、Ｃｒを積極的に添加していないものである。
　そして、本件各発明は、ヤング率を向上させる元素として、甲３のＣｒに変えて、Ｎｂを所定量用いることにより上記目的を達成した点に特徴を有する。
　しかして、Ｎｂに関し、甲３ではＴｉ，Ｚｒ，Ｍｏ等の１０個の元素と等価の元素として扱われ、これらの元素はヤング率の上昇、結晶粒の微細化、耐共振性及び耐座屈性に効果があり、その成分範囲を０．０１〜１．０％とする（第３頁右下欄第１０〜１８行）と記載されているが、この記載はＣｒの添加理由に続くもので、甲３ではＣｒ添加をヤング率向上の本質的元素と特徴付けられ、上記１０元素は、Ｃｒを０．３％以上添加した場合の補助的元素と考えられる。
　この点は、甲３発明の第１表に記載のヤング率の数値に基づいて、Ｃｒ単独添加合金とＣｒとＮｂ併用添加合金の、従来型アンバー合金（試験Ｎｏ．２１）に対するヤング率の向上効果から、甲３におけるＮｂ添加による効果を算出し、これを本件各発明のＮｂ添加合金の従来型合金（Ｎｏ．１７）に対する効果と比較してみても明らかである。（なお、両者の従来型合金はほぼ同等である。）
　したがって、本件各発明の、Ｃｒを使用することなく、甲３の１０元素の中からＮｂを選択し、Ｎｂの単独添加によるＦｅ−Ｎｉ系合金における優れたヤング率向上効果を見出した点は、有意であり、評価すべきところと認められる。
　また、本件各発明は、上記のように所定量のＣを必須添加元素とするが、甲３は「Ｃが０．１０％を超えると熱膨張係数が高くなる。また、鉄炭化物の生成のためエッチング性が阻害されシャドウマスクに適さない。よって、Ｃは０．１０％以下とする。」（第３頁右上欄第６〜９行）と述べられるように、Ｃは不純物成分として取り扱われ、合金中できるだけ少なくする成分と認識されている。
　そして、さらに、本件各発明は、Ｎｂ及びＣを積極的に添加したときに生ずる炭窒化物の弊害について、Ｎｂ添加量との関係においてＣ量とＮ量をどのようにすればよいかを式を用いて、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３と示しているが、甲３には、この指針は何ら示されていない。
　してみれば、甲３に記載の事項に基づいて、本件各発明を容易に発明することができたということはできない。
　また、参考１は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の熱間加工性はＢ添加により改善されることが記載されるのみであり、また、参考２には、該系合金の固溶Ｃ、Ｎｂが引張り強度を向上し、熱膨張係数に影響することが述べられているが、本件各発明のように特定元素が該系合金のヤング率に及ぼす影響や、エッチング性に及ぼす炭窒化物の形成に関してＣ、Ｎ及びＮｂとの量的関係については何ら示唆するところがないから、甲１〜甲３に、参考１，２に記載される事項を併せ考慮しても、本件各発明を容易に想到できるものではない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申し立ての理由によっては、本件請求項１〜３に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件上記請求項に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年３月２６日（２００２．３．２６）
【訂正の要旨】
　訂正の要旨
・訂正事項ａ
　明細書中の特許請求の範囲を次のように訂正する。
　【請求項１】重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．１３％以下、Ｎｂ：０．０９７〜０．７１％、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
　【請求項２】重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．２７％以下、Ｎｂ：０．４２〜０．６１％、Ｂ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎ合金。
　【請求項３】Ａｌ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｚｒ≦０．５％、Ｔａ≦１．０％、Ｈｆ≦１．０％、Ｂｅ≦０．５％のうち１種又は２種以上を総量で０．１〜１．０％含むことを特徴とする請求項２記載の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
・訂正事項ｂ
　実施例の表１及び表３における「発明合金２〜４」を、「参考合金２〜４」と訂正する。
・訂正事項ｃ
　段落【０００７】の第６行の後に、実施例に記載されている「ヤング率の測定方法は一端固定ぎょう曲法である。」の説明を入れる。
・訂正事項ｄ
　段落【０００５】の３行目「（１）」から１３行目「Ｎｉ合金」までを、次のとおり訂正する。
　「（１）重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．１３％以下、Ｎｂ：０．０９７〜０．７１％、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
・訂正事項ｅ
　段落【０００６】の１行目「（２）」から１２行目「Ｎｉ合金」までを、次のとおり訂正する。
　「（２）重量％にて、Ｃ：０．００３〜０．０２％、Ｎ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：０．２７％以下、Ｎｂ：０．４２〜０．６１％、Ｂ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とするヤング率が１１４５１ｋｇ／ｍｍ２以上の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。」
（５４）【発明の名称】
高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　重量％にて、
　Ｃ　：０．００３〜０．０２％
　Ｎ　：０．０１％以下
　Ｓｉ：０．０１〜２．０％
　Ｍｎ：０．０１〜３．０％
　Ｎｉ：２５〜４５％
　Ｃｒ：
０．１３％以下
　Ｎｂ：
０．０９７〜０．７１％
　Ｓ　：０．０１％以下
　残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とする
ヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の
　【請求項２】　重量％にて、
　Ｃ　：０．００３〜０．０２％
　Ｎ　：０．０１％以下
　Ｓｉ：０．０１〜２．０％
　Ｍｎ：０．０１〜３．０％
　Ｎｉ：２５〜４５％
　Ｃｒ：
０．２７％以下
　Ｎｂ：
０．４２〜０．６１％
　Ｂ　：０．０１％以下
　Ｓ　：０．０１％以下
　残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とする
ヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の
　【請求項３】　Ａｌ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｚｒ≦０．５％、Ｔａ≦１．０％、Ｈｆ≦１．０％、Ｂｅ≦０．５％のうち１種又は２種以上を総量で０．１〜１．０％含むことを特徴とする請求項２記載の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金に関し、特にシャドウマスク用に適する高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来、カラーテレビ受像管用シャドウマスクには、薄いにもかかわらず十分な強度を有し、かつ微細な加工を行うことができ、しかも熱膨張率が低い材質のものを使用することが必要とされ、このような観点から従来は低炭素リムド冷延鋼板や低炭素Ａｌキルド鋼が用いられている。
　これは、カラーテレビ受像管を作動させた際、シャドウマスクの開孔を通過する電子ビームは全体の１／３以下であり、残りの電子ビームはシャドウマスクに射突して、シャドウマスクは時として８０℃にも達する程加熱される。この際、熱膨張によりシャドウマスクが歪み、色純度の低下が生ずることになる。
　このため、その材質として熱膨張率の低いものを使用すれば、その悪影響を少なくすることができるということから、前記のＡｌキルド鋼等の代わりに、これらよりも熱膨張率の低いＦｅ−３６Ｎｉ系インバー合金を使用することにより、その熱膨張を軽減しようという技術が提案されている。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかし、現在知られている組成のＦｅ−３６Ｎｉ系インバー合金を前記のシャドウマスクに使用した場合には、その熱膨張率は低いが、強度とヤング率が低いため、ブラウン管の組立時、又はセット後において振動により折れが入ったり、またスピーカーからの音によりマスクが振動し、ドーミング現象が生じる等の問題がある。
　このため、カラーテレビの高品質化に伴い、低熱膨張であって、かつ高強度、高ヤング率の材料が求められている。
　【０００４】
　本発明の目的は、低熱膨張であって、かつ高強度、高ヤング率のＦｅ−Ｎｉ系合金を得ようとするものである。
　また、本発明の目的は、従来使用されているＡｌキルド鋼よりも低熱膨張であって、Ｆｅ−３６Ｎｉ系インバー合金に比しても熱膨張の点でさほど遜色がなく、それでいてＦｅ−３６Ｎｉ系インバー合金に比して十分高強度、高ヤング率で、カラーテレビ用シャドウマスクとして精度の高いものが得られるようなＦｅ−Ｎｉ系合金を得ようとするものである。
　さらに、本発明の目的は、熱膨張係数が２．５×１０−４／℃以下である低熱膨張特性と、耐力が３５ｋｇｆ／ｃｍ２以下であるプレス成形性を維持し、かつ高ヤング率のＦｅ−Ｎｉ系合金を得ようとするものである。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、下記に示す手段により前記の目的を達成することができた。
　（１）　重量％にて、
　Ｃ　：０．００３〜０．０２％
　Ｎ　：０．０１％以下
　Ｓｉ：０．０１〜２．０％
　Ｍｎ：０．０１〜３．０％
　Ｎｉ：２５〜４５％
　Ｃｒ：
０．１３％以下
　Ｎｂ：
０．０９７〜０．７１％
　Ｓ　：０．０１％以下
　残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とする
ヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の
　【０００６】
（２）　重量％にて、
　Ｃ　：０．００３〜０．０２％
　Ｎ　：０．０１％以下
　Ｓｉ：０．０１〜２．０％
　Ｍｎ：０．０１〜３．０％
　Ｎｉ：２５〜４５％
　Ｃｒ：
０．２７％以下
　Ｎｂ：
０．４２〜０．６１％
　Ｂ　：０．０１％以下
　Ｓ　：０．０１％以下
　残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３であることを特徴とする
ヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の
　【０００７】
（３）　Ａｌ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｚｒ≦０．５％、Ｔａ≦１．０％、Ｈｆ≦１．０％、Ｂｅ≦０．５％のうち１種又は２種以上を総量で０．１〜１．０％含むことを特徴とする（２）項記載の高ヤング率低熱膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
　本発明は、上記の組成をもつことにより、熱膨張係数が２．５×１０−６／℃以下である低熱膨張特性、耐力が３５ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるプレス成形性、優れたエッチング性を有し、かつヤング率が１１４５１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高ヤング率を有することができる。
ヤング率の測定方法は一端固定ぎょう曲法である。
　そして、これらの性質により、素材板厚みを薄く設計することができるため、より小さな孔を開けることが容易となり、より高精細なマスクを得ることができる。
　【０００８】
　【作用】
　本発明の合金の組成を上記のように定めた理由は、次の通りである。
　Ｃ：０．００３〜０．０２％；固溶及び加工硬化による材質強化に寄与する。硬さを確保するには、０．００３％を超える添加を必要とする。一方、０．０２％を超えると炭化物が多く析出してエッチング性、プレス成形性及び黒化性を悪くする。このため、その含有量を０．００３〜０．０２％に限定する。また、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３を満足することが必要である。
　Ｎ：０．０１％以下；Ｎは、Ｎｂ添加を基本とした合金においては、Ｎｂと容易に結合し、Ｎｂの化合物を形成する。Ｎｂの化合物は合金中に多く含有されると悪影響を及ぼす。また、Ｎｂは多すぎると窒化物が多く析出して、エッチング性、プレス成形性及び黒化性を悪くする。即ち、Ｎが０．０１％を超えると上記のような悪化を生ずる理由から０．０１％を上限とした。また、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３を満足することが必要である。
　【０００９】
　Ｓｉ：０．０１〜２．０％；Ｓｉは合金の精錬に際して、脱酸剤として０．０１％以上が必要であるが、２．０％を超えて存在すると熱間加工性が劣化するので、０．０１〜２．０％に限定する。
　Ｍｎ：０．０１〜３．０％；Ｍｎは固溶強化でき、更に合金の精錬に際して、脱酸剤として０．０１％以上は必要であるが、３．０％を超えて存在しても脱酸効果には変わりはなく、原価的に不利となる。また、Ｍｎを高めると、製造時の熱間加工性が本質的に低くなるという製造上の問題を有しているので、０．０１〜３．０％に限定する。
　Ｎｉ：２５〜４５％；Ｎｉは２５％未満であると焼鈍状態でもマルテンサイトが形成され、磁気特性、熱膨張、強度、その他の物理的特性が損なわれるので好ましくなく、２５％以上が必要となる。但し、このＮｉは４５％を超えて含有すると、熱膨張係数が高くなり、靱性が劣化し、飽和磁束密度、電気抵抗が減少し、原価的にも不利になるので、上限は４５％とする。
　【００１０】
　Ｃｒ：１．０％以下；Ｃｒは１．０％を超えると熱膨張係数が高くなり、また黒化性も劣化するため、１．０％以下とする。
　Ｎｂ：０．０１〜１．０％；本合金を特徴づける元素である。Ｎｂの添加によりヤング率が増大する。また結晶粒度を著しく微細化することにより、靱性、エッチング性、プレス成形性を向上するとともに、黒化性も向上する。本合金にヤング率と黒化性を付与するには少なくとも０．０１％以上の添加が必要である。好ましくは０．４％以上添加した方がよい。しかし、１．０％を超えて含有させると、靱性、プレス成形性及び黒化性を低下させるため、０．０１〜１．０％に限定する。また、（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３を満足することが必要である。
　Ｓ：０．０１％以下；Ｓは０．０１％を超えると熱間加工性が損なわれるので上限を０．０１％とした。
　【００１１】
　さらに、次の成分を添加した場合についての作用としては、
　Ａｌ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｚｒ≦０．５％、Ｔｉ≦１．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｈｆ≦１．０％、Ｂｅ≦０．５％のうち１種又は２種以上を総量で０．１〜１．０％；これらの元素はそれら自体の固溶強化作用と時効硬化によってヤング率を一層向上させるのに役立つ。一方多過ぎると低熱膨張特性、靱性、プレス成形性、黒化性が劣化し、化合物を形成することによってエッチング性が悪くなる。また、熱間加工性も劣化する。
　Ｂ：０．０１％以下；Ｂは熱間加工性を向上させるために用いるが、０．０１％を超えると、多量且つ安定なＮｂのほう化物を析出させ、エッチング性、プレス成形性とも劣化するので、０．０１％以下に限定する。
　なお、Ｎｂを複合添加する場合のＢの固溶限は小さく、その固溶限を越えた場合にＮｂほう化物を析出するのであり、多量のＮｂほう化物を析出すると、エッチング性が悪くなり、かつ熱間加工性も著しく劣化する。
　【００１２】
　本合金において、優れたエッチング性を付与するためには、このＣとＮの添加量はＮｂの含有量によって適正な範囲としなければならない。即ち、Ｃ＋Ｎ、Ｎｂの添加濃度とエッチング性との関係は、次の式：
　（Ｃ＋Ｎ）≦−０．００８Ｎｂ＋０．０２３
を満足するものでなければならない。このことはＮｂの添加量が多くなればＣ＋Ｎの最大添加量を減らさなければならないことを意味している。従って、もし上式を満足しないＣ＋Ｎの含有量になると多量の炭窒化物を形成し、加工又は熱処理しても消えないので、エッチング性が著しく劣化することを意味している。
　エッチング性評価については、直径１２０μｍのパターンを用い、フォトエッチングを行った後、エッチングされたリンクの断面を走査顕微鏡の２次電子像で観察する。Ｎｂの化合物がある場合はエッチングされたリンクは真円にならない、且つリンクのエッチング断面に残留するので、エッチング性が悪い。そうでない場合はエッチング性が良い。
　エッチング性の評価は、２次電子像観察で断面が明確なものを○、ガサついているものを×とした。
　【００１３】
　【実施例】
　後述する第１表の組成になるように、合金の各成分を調整して各配合物を形成し、その各配合物を大気誘導炉で溶解してインゴットを作製し、次いでこのインゴットに１０００〜１１５０℃で熱間鍛造加工を施し、次いで９５０℃に加熱後に徐冷する熱処理と圧下率９０％以下で行う冷間圧延とを繰り返し行い、最終冷間圧延を圧下率８０％以下で行って圧延加工を終了し、次いで、９５０℃３０分間の固溶体処理を行った後、急冷して厚さ０．１５ｍｍの板を得た。
　熱膨張係数は常温から３００℃までの範囲で測定し、３０〜１００℃の平均熱膨張係数を求め、０．２％耐力を引張試験により測定し、ヤング率を一端固定ぎょう曲法で測定した。また、熱間加工性はインゴットから試験片を採取し、１０００℃の絞り値を測定した。それらの結果を以下の第２表に示す。
　以下の第１表は、本発明実施材
、参考材
、参考材
　【００１４】
　【表１】
　【００１５】
　【表２】
　【００１６】
　【表３】
　【００１７】
　【表４】
　【００１８】
　第２表からも明らかなように、本発明の合金はヤング率と熱膨張係数において十分有用な特性を有しているといえる。
　第２表にみるように、本発明の実施材は、熱膨張係数が２．５×１０−６／℃以下である低熱膨張特性を有し、耐力は３５ｋｇｆ／ｍｍ２であり、プレス成形性及びエッチング性が優れると共に、高ヤング率である。
　これに対して、比較合金Ｎｏ．１７は、ヤング率が低いから、防振性が劣る。
　比較合金Ｎｏ．１８は、Ｎｂ化合物を形成する〔（Ｃ＋Ｎ）＞−０．００８Ｎｂ＋０．０２３〕ので、エッチッグ性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．１９は、耐力は高い（Ｎｂ＞１．０により）、且つＮｂ化合物を形成する〔（Ｃ＋Ｎ）＞−０．００８Ｎｂ＋０．０２３〕から、プレス成形性とエッチング性が悪くなる。
　【００１９】
　比較合金Ｎｏ．２０は、耐力は高い（Ｎｂ＞１．０により）から、プレス成形性が悪くなる。かつ、Ｎｂ化合物を形成するから、プレス成形性とエッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２１は、Ｎｂ化合物を形成する〔（Ｃ＋Ｎ）＞−０．００８Ｎｂ＋０．０２３〕ので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２２は、耐力は高い（Ａｌ＋Ｔｉ＞１．０により）から、プレス成形性が悪くなる。また、Ａｌ、Ｔｉ化合物を形成するのでエッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２３は、Ｎｂの含有量が高く、かつＢを含有するためＮｂのホウ素化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　【００２０】
　比較合金Ｎｏ．２４は、耐力が高いからプレス成形性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２５は、耐力が高い（Ｔｉ＞１．０）からプレス成形性が悪くなる。また、Ｔｉの化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２６は、耐力が高い（Ｚｒ＞０．５）からプレス成形性が悪くなる。また、Ｚｒを含有する化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２７は、耐力が高い（Ｂｅ＞０．５）からプレス成形性が悪くなる。また、Ｂｅを含有する化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．２８は、Ａｌ、Ｖ含有の化合物を形成する（Ａｌ＋Ｖ＞１．０）ので、エッチング性が悪くなる。
　【００２１】
　比較合金Ｎｏ．２９は、耐力が高い（Ｔａ＋Ｈｆ＞１．０）からプレス成形性が悪くなる。また、Ｔａ、Ｈｆ含有の化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．３０は、耐力が高い（Ａｌ＋Ｖ＋Ｂｅ＞１．０）からプレス成形性が悪くなる。また、Ａｌ，Ｖ，Ｂｅを含有する化合物を形成するので、エッチング性が悪くなる。
　比較合金Ｎｏ．３１は、Ｃｒの含有量は１．０以上になったので熱膨張が高くなる。
　Ｂを適量含有するＮｏ．８、９、１０、１３は、Ｂを含有しないものに比較して熱間加工性がすぐれる。
　比較合金Ｎｏ．２３は、Ｂが過剰なためかえって熱間加工性が劣化する。
　比較合金Ｎｏ．２４、２８は、Ａｌ等が適量を超えるため、Ｂの作用が十分でない。
　【００２２】
　【発明の効果】
　本発明のＦｅ−Ｎｉ合金は、ヤング率が高く、低熱膨張性で、耐力が低く、高強度である。このようにこの合金はヤング率が高く、高強度であるため、カラーテレビ受像管用シャドウマスクを製造するのに用いるときには、振動により折れが入ったり、スピーカー音によりマスクが振動する問題が起こらない。熱膨張係数が低いので、前記のシャドウマスクを製造した時に熱による変形で色歪みを生ずることが抑えられる。
　また、耐力が低いので、プレス成形性に優れ、かつエンチング性に優れており、それにより素材厚みを薄く設計することができるため、より小さな孔を開けることが容易になり、より高精細なマスクを得ることができる。
　【００２３】
　さらに、本発明の合金は、Ａｌ，ＶやＺｒ等を特定量含有するときには、これらの元素自体の固溶強化作用と時効硬化によりヤング率が一層向上したものが得られる。
　また、Ｂを０．０１％以下含有するものは、熱間加工性が向上して圧延加工が非常に容易になり、生産上有利である。