(57)【要約】【課題】能率低減の問題点を解決し、かつ酸化膜性光沢ムラの発生防止を図ることができるFe-Ni系合金薄板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のFe-Ni系合金薄板は、Ni:30〜50%を含むFe-Ni系合金鋼に、冷延し、次いで、ブラシロールの圧下量を2.5mm以上として洗浄し、次いで、露点を-30℃未満で焼鈍し、焼鈍後、仕上冷延までの窒素防錆時間を10時間以上とした後、仕上冷延を行うことで製造される。前記Fe-Ni系合金鋼としては、さらに、Co:3〜10%を含む、もしくはさらに、C:0.05%以下、Si:0.1%以下、Mn:1%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下を含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ni:30〜50質量%を含むFe-Ni系合金鋼に、冷延、洗浄、焼鈍、仕上冷延を行いFe-Ni系合金薄板を製造するにあたり、
洗浄時のブラシロールの圧下量を2.5mm以上とし、
焼鈍時の露点を-30℃未満とし、
焼鈍後、仕上冷延までの窒素防錆時間を１０時間以上とすることを特徴とする表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
【請求項２】
前記Fe-Ni系合金鋼が、さらに、Co:3〜10質量%を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
【請求項３】
前記Fe-Ni系合金鋼が、さらに、質量％で、C:0.05%以下、Si:0.1 %以下、Mn:1%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法に関するものであり、とくに光沢ムラの発生を防止するFe-Ni系合金薄板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シャドウマスクの素材として、従来から、低炭素Alキルド鋼やFe-Ni系合金が用いられている。中でもFe-Ni系合金は、熱膨張率が小さいため、ドーミングに対して有利であり、近年使用されることが多くなってきている。一方で、Fe-Ni系合金は、シャドウマスクとして電子ビーム通過孔の形成という微細なフォトエッチング加工が施されるため、最近のブラウン管の高輝度化、高精度化に伴って、外観が良好であることが求められている。
しかし、Fe-Ni系合金薄板を製造するにあたっては、仕上冷延後に、幅方向に不均一に帯状の光沢のバラツキ不良（以降、光沢ムラと称す）が発生し外観を損なう場合がある。特に、光沢ムラの内、焼鈍後の幅方向の酸化膜形成量が異なることにより発生する光沢ムラ（以降、酸化膜性光沢ムラと称す）は外観不良の主原因となるため、酸化膜性光沢ムラの発生を防止することが重要となってくる。
この酸化膜性光沢ムラは、焼鈍後の仕上冷延前では幅方向の一部（特に中央部が多い）に薄茶色にシミ状の模様として認められ、仕上冷延後に前記の薄茶色のシミ状の模様とほぼ一致する幅方向位置に帯状に発生する光沢ムラであり，前述のように酸化膜に起因したものと推定されている。この酸化膜性光沢ムラが発生した場合には製品とならず屑化し、歩留低下や納期遅延等による多大な損失を被っていた。
【０００３】
その後の研究の結果、この酸化膜性光沢ムラの発生防止方法として、焼鈍時の雰囲気ガスの水素濃度を低下（例えば、10％未満）させることが有効であるという知見が得られたが、水素濃度を低下させると炉内冷却帯での冷却能力低下するため通板速度を下げざるを得ず、能率が大幅に低減するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、能率低減の問題点を解決し、かつ酸化膜性光沢ムラの発生防止を図ることができるFe-Ni系合金薄板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究した。その結果、この酸化膜性光沢ムラは焼鈍時の雰囲気中の水素濃度が高い（10％以上）場合に発生することがわかった。そして、水素濃度が高い（10％以上）雰囲気で焼鈍した場合の酸化膜性光沢ムラの発生傾向を調査したところ、仕上冷延前の焼鈍後から次の仕上冷延までの窒素防錆時間、焼鈍時の露点及び洗浄時のブラシロールの圧下量と酸化膜性光沢ムラの発生の間には相関関係があることを知見した。そして、窒素防錆時間、露点、圧下量を適切な範囲に規定することにより、光沢ムラを防止したFe-Ni系合金薄板が製造可能であることを見出した。
【０００６】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［1］Ni:30〜50質量%を含むFe-Ni系合金鋼に、冷延、洗浄、焼鈍、仕上冷延を行いFe-Ni系合金薄板を製造するにあたり、洗浄時のブラシロールの圧下量を2.5mm以上とし、
焼鈍時の露点を-30℃未満とし、焼鈍後、仕上冷延までの窒素防錆時間を10時間以上とすることを特徴とする表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
［2］前記［1］において、前記Fe-Ni系合金鋼が、さらに、Co:3〜10質量%を含むことを特徴とする表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
［3］前記［1］または［2］において、前記Fe-Ni系合金鋼が、さらに、質量％で、C:0.05%以下、Si:0.1 %以下、Mn:1%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下を含むことを特徴とする表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板の製造方法。
【０００７】
また、本明細書において、鋼の成分を示す%は、すべて質量%である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光沢ムラのない表面外観の優れたFe-Ni系合金薄板を製造することができる。また、本発明の製造方法では、水素濃度を低下することなしに製造可能であるため、生産能率を低下させることがない。
【０００９】
このように本発明の製造方法により製造されるFe-Ni系合金薄板は高精細のシャドウマスク用の材料として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の詳細を説明する。
まず、仕上冷延前の焼鈍後から次の仕上冷延までの窒素防錆時間と酸化膜性光沢ムラの発生の関係について調査した。試験材として、Ni：36％を含むFe-Ni合金鋼に冷延、洗浄、焼鈍、仕上冷延を施したFe-Ni系合金薄板を準備した。試験は、前記仕上冷延までの窒素防錆時間を変えて行い、仕上冷延後に光沢ムラ不良が発生した試験材（以降ＮＧ材と称す）と光沢ムラ不良が発生しなかった試験材（以降ＯＫ材と称す）とに整理した。なお、焼鈍時の水素濃度は80％と水素濃度が高い雰囲気とした。図1に、仕上冷延前の焼鈍後から次の仕上冷延までの窒素防錆時間と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況との関係を示す。図1より、ＯＫ材は窒素防錆時間が10時間以上の長時間の領域に多く分布していることがわかる。一方、ＮＧ材では、窒素防錆時間が10時間未満の短時間の領域に多く分布していることがわかる。ただし，窒素防錆時間が10時間以上の長時間の領域にもＮＧ材が散見される。尚、ここで言う窒素防錆とは、例えば、図4に示すように、焼鈍後のFe-Ni系合金薄板コイルの両エッジ側にビニールキャップをかけて、N2用ホ−スにてその内側に窒素を封入することにより、酸化しやすい外気を置換して錆発生等を防止する処置を施すことをいう。
【００１１】
そこで、次に、焼鈍時の炉内雰囲気の露点と酸化膜性光沢ムラの発生の関係について調査した。この時の試験材は、図1と同様の方法により得られた試験材の中から、上記図1の結果を考慮して窒素防錆時間を10時間以上としたもののみを選択した。焼鈍時の水素濃度は80％である。図2に焼鈍時の露点と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況を示す。図2より、ＯＫ材は、露点が−30℃未満の低温領域に多く分布していることがわかる。一方、ＮＧ材は、−10℃から−50℃の各温度域に分散しているもののどちらかと言えば高温側の領域に多く分布していることがわかる。ただし，露点が−30℃未満の低温領域にも僅かながらＮＧ材が散見される。
【００１２】
更に、上記の結果を踏まえて、焼鈍前の洗浄時のブラシロール（ナイロン6、φ300ｍｍ）の圧下量と酸化膜性光沢ムラの発生の関係について調査した。試験材としては、図1と同様の方法により得られた試験材の中から、上記図1及び図2に結果を踏まえ、焼鈍後から次の仕上冷延までの窒素防錆時間が10時間以上、焼鈍時の露点が−30℃未満のもののみを選択した。焼鈍は水素濃度は80％で行った。また、洗浄は、ナイロン6、φ300ｍｍのブラシロールを用いた。得られた結果を図3に示す。図3は、ブラシロールの圧下量と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況を示した図である。図3より、ＯＫ材は圧下量が2．5ｍｍ以上の高圧下の領域に、ＮＧ材は2．5ｍｍ未満の低圧下の領域に、それぞれ分布していることが判明した。尚、ここでいう圧下量とは、ブラシロールのブラシ先端と薄板とが接触する時のブラシロールの位置を基準にしたときの実際に洗浄している時のブラシロールの位置の変位量（回転軸芯の降下量）のことである。
【００１３】
以上の結果より、水素濃度を下げることなく水素濃度が高い（10％以上）雰囲気で焼鈍を行った場合でも、1）焼鈍後の窒素防錆時間、2）焼鈍時の露点、3）焼鈍前洗浄セクションのブラシロール圧下量を適切な範囲に規定することにより、酸化膜性光沢ムラの発生を防止することが可能であることがわかった。このように光沢ムラの発生が防止される詳細な理由は不明であるが、以下のように推察される。
焼鈍前に薄板表面に形成された均一な酸化膜は、高い水素濃度の雰囲気下で焼鈍されることにより一旦還元されるが、焼鈍後に薄板が大気に接触することにより、この活性な表面が急速に再酸化し不均一な酸化膜が形成され，酸化膜性光沢ムラとなるものと推定される。窒素防錆時間を長くすること、焼鈍時の露点を充分に下げることにより不均一な再酸化が抑制され、均一な酸化膜となり、また、ブラシロール圧下量を適正化し焼鈍前の薄板表面を充分に洗浄することにより、酸化膜発生の起点となる汚れ（圧延油残留分等）の残留を抑制し不均一な酸化膜の形成を抑制できると考えられる。これらのことから、上記のような対策により酸化膜性光沢ムラの発生を防止できたものと推察される。
【００１４】
よって、本発明において、光沢ムラを防止したFe-Ni系合金薄板を製造するにあたっては、水素濃度を下げることなく水素濃度が高い（10％以上）雰囲気で焼鈍した場合でも酸化膜性光沢ムラの発生を防止することができる手段として、1）焼鈍時の露点、2）焼鈍後の窒素防錆時間、3）焼鈍前洗浄セクションのブラシロール圧下量を以下の範囲に規定することとする。
【００１５】
1）焼鈍後の窒素防錆時間：10時間以上
10時間未満では再酸化抑制効果が不充分なため、焼鈍後の窒素防錆時間は10時間以上とする。好ましくは20時間以上である。
【００１６】
2）焼鈍時の露点：-30℃未満
-30℃以上になると、再酸化しやすくなるため、焼鈍時の露点は-30℃未満とする。好ましくは-38℃未満である。
【００１７】
3）焼鈍前洗浄セクションのブラシロール圧下量：2.5mm以上
2.5mm未満では酸化膜発生の起点となる汚れが残留しやすくなるため、焼鈍前洗浄セクションのブラシロール圧下量は2.5mm以上とする。好ましくは2.7mm以上4.1mm未満である。
【００１８】
本発明は、上記のように、1）焼鈍後の窒素防錆時間、2）焼鈍時の露点、3）焼鈍前洗浄セクションのブラシロール圧下量を適切な範囲に規定することを特徴とし、これ以外の製造方法については特に限定しない。しかし、下記のように製造することが好ましい。以下に、一実施態様を示す。
【００１９】
まず、本発明のFe-Ni系合金薄板の化学成分について説明する。
【００２０】
Ni:30〜50%
Niは、Fe-Ni系合金の低熱膨張特性に大きな影響を及ぼす元素である。シャドウマスクに用いられる電子部品材料は、色ずれを防止するため、低熱膨張特性が要求される。従って、本発明は、上記の効果を達成するために、Niの成分範囲は30〜50％とする。Ni:32〜40％とすることがさらに好ましい。
【００２１】
なお、低熱膨張と高強度が要求される場合にはNiに加えCoを添加することが望ましく、その場合にはCo：3〜10％とすることが好ましい。
【００２２】
C:0.05%以下
その含有量が0.05％を超えると鉄炭化物の生成が著しく、これがエッチング穿孔性を阻害し穿孔欠陥の原因となる。従って、Ｃの成分範囲は0.05％以下が好ましい。
【００２３】
Si:0.1%以下
Siは、合金の精錬に際して脱酸剤として使用するが、0.1％を超えるとＳｉＯ2 の生成が著しく、これが熱間圧延やその後の冷間圧延の加工により高延性のため直鎖状に残留してエッチング時に筋状の穿孔ムラの原因となる。従って、Ｓｉの成分範囲は0.1％以下が好ましい。
【００２４】
Mn:1%以下
Mnは、固溶強化成分であり、また合金の精錬に際して脱酸剤として使用するが、1％をこえると脱酸効果は飽和し、経済的に不利となる上、エッチング速度を低下させる。従って、Mnの成分範囲は1％以下が好ましい。
【００２５】
P:0.1%以下
Ｐは、0.1％を超えるとエッチング性を著しく阻害する。従って、Ｐの成分範囲は0.1％以下が好ましい。
【００２６】
S:0.01%
Ｓは、打ち抜き性の向上に有効な成分であるが、0.01％を超えると、合金中の結晶粒界に偏析して、粒界を脆化させ、その結果、熱間加工における粒界割れを生じる原因となる。従って、Sの成分範囲は0.01％以下が好ましい。
【００２７】
残部はFe及び不可避不純物とする。
【００２８】
本発明では上記成分からなるFe-Ni系合金鋼に対して、少なくとも1回、冷延、洗浄、焼鈍、仕上冷延を行いFe-Ni系合金薄板を製造する。合金鋼の溶製方法にとくに制限はない。上記成分からなるスラブまたはインゴットを常法に従い、熱延、酸洗し、冷延以降の工程を経て所定の板厚のFe-Ni系合金薄板とする。仕上冷延後、さらに、形状矯正（テンションレベラー）または調質圧延あるいは調質圧延に加えて歪み取り焼鈍を実施しても良い。なお、この時、洗浄時のブラシロ−ル圧下量、焼鈍時の露点、焼鈍後から仕上冷延までの窒素防錆時間は上述の通りとする。
【実施例１】
【００２９】
表1に示す成分からなるFe-Ni系合金を溶製し、熱延，酸洗後に冷延、洗浄、焼鈍、仕上冷延を行い、板厚0.3mmのFe-Ni系合金薄板の試験材を製造した。なお、この時、表2に示したように洗浄ブラシの圧下量、焼鈍雰囲気の露点、窒素防錆時間を変化させて、複数の試験材を製造した。尚、焼鈍雰囲気の水素濃度は80％、焼鈍温度は950℃とした。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
それぞれの試験材について、目視にて酸化膜性光沢ムラの発生状況を確認し、酸化膜性光沢ムラの発生の有無を調査した。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表2より、比較例では酸化膜性光沢ムラが発生しているのに対し、本発明例では酸化膜性光沢ムラの発生が完全に防止されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のFe-Ni系合金薄板は光沢ムラが防止され外観が良好であるため、シャドウマスクの素材を中心に高機能材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】仕上冷延前の焼鈍後から次の仕上冷延までの窒素防錆時間と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況を示す図である。
【図２】焼鈍時の露点と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況を示す図である。
【図３】ブラシロールの圧下量と試験材の酸化膜性光沢ムラ発生分布状況を示す図である。
【図４】窒素防錆の状況を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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