(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだ、特に溶融状態のＳｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだに対する耐性が優れたＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材を提供する。【解決手段】Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらに必要に応じて、（ａ）Ａｌ：０．０５〜０．３０％、（ｂ）Ｌａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種、（ｃ）Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、の内の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項２】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項３】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項４】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項５】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項６】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項７】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項８】
質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置部材。
【請求項９】
請求項１〜８の内のいずれかの請求項に記載のＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置用はんだ槽。
【請求項１０】
請求項１〜８の内のいずれかの請求項に記載のＦｅ基合金からなることを特徴とするＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置用噴射ノズル。
【請求項１１】
請求項１〜８の内のいずれかの請求項に記載のＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置用プロペラ。
【請求項１２】
請求項１〜８の内のいずれかの請求項に記載のＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置用シャフト。
【請求項１３】
請求項１〜８の内のいずれかの請求項に記載のＦｅ基合金からなることを特徴とする鉛フリーはんだ付け装置用ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉛フリーはんだ、特に溶融状態のＳｎ−Ａｇ系の鉛フリーはんだに対する耐性が優れたＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に関する関心が高まり、例えば、ヨーロッパでは電子機器などへの有害物質の含有を規制することが決定されている。その規制物質の１つとして鉛が取り上げられている。鉛は電子部品の接合に用いられているはんだの主成分であることから、鉛を全く使用しないＳｎ−Ａｇ系の鉛フリーはんだ（鉛フリーはんだであるＳｎ−Ａｇ系はんだの組成としてはＳｎ−３．０％Ａｇ−０．１％Ｎｉ、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕなどが知られている）が開発され、従来の鉛はんだとの置き換えが進みつつある。ところが、鉛フリーはんだである前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだは、従来の鉛はんだに比べて反応性が高くかつ溶融温度が高く、そのために従来から使用されているＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８〜２０質量％、Ｆｅ：８〜１０．５質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）、ＳＵＳ３０９Ｓ（Ｃｒ：２２〜２４質量％、Ｆｅ：１２〜１５質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）、ＳＵＳ３１６（Ｃｒ：１６〜１８質量％、Ｆｅ：１０〜１４質量％、Ｍｏ：２〜３質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）などのステンレス鋼で作製したはんだ付け装置では損傷に耐えられないことが明らかとなっている。
【０００３】
鉛フリーはんだに対するはんだ付け装置の損傷を少しでもやわらげるために、はんだ付け装置を構成するステンレス鋼表面をセラミックコーティングしたり、ステンレス鋼表面に窒化層を設けるなどして装置の溶融鉛フリーはんだに対する耐性を改善しようとしている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４などを参照）。
【非特許文献１】ＦＥＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＦＥＣＳ  ２００３．９．１  第４９〜５２頁
【非特許文献２】ＦＥＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＦＥＣＳ  ２００４．１．５  第９１〜９８頁
【非特許文献３】ＦＥＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＦＥＣＳ  ２００４．２．２  第３７頁
【非特許文献４】ＦＥＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＦＥＣＳ  ２００４．２．１６  第３５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、セラミックコーティングまたは窒化処理などの表面処理をすると、溶接などによる補修が容易にできなかったり、チューブ部材内面などの複雑形状の部材にはこうした処理が施せないなどの課題があり、そのために、コーティングまたは窒化処理などの表面処理せずに使用できる溶融鉛フリーはんだに対する耐性の高い材料が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者は、Ｆｅ基合金に着目し、種々の添加元素を最適化することにより、溶融する鉛フリーはんだに対する耐性に優れた金属材料を得るべく鋭意研究を行った。
【０００６】
その結果、質量％（以下、％は質量％を示す）でＮｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらに必要に応じて下記の、
（ａ）Ａｌ：０．０５〜０．３０％、
（ｂ）Ｌａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種、
（ｃ）Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、
の内の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金は、溶融する鉛フリーはんだに対する耐性に優れ、したがって、このＦｅ基合金で作製したはんだ付け装置は、溶接部を含め、溶融する鉛フリーはんだに対する耐性が格段に上昇することから、使用寿命が格段に長くなる、という知見を得たのである。
【０００７】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
（１）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（２）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（３）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（４）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（５）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（６）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（７）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、
（８）質量％で、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｃｏ：１６〜２２％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：１〜４％、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらにＴａ：０．１〜１．０％およびＮｂ：０．１〜１．０％の内の１種または２種を含有し、さらにＡｌ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＬａ：０．００５〜０．０４０％およびＺｒ：０．００５〜０．０４０％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｇ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材、に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材は、はんだ槽、噴射ノズル、プロペラ、シャフト、ダクトなどの鉛フリーはんだ付け装置の各種構成部品の部材として有効である。したがって、この発明は、
（９）前記（１）〜（８）の内のいずれかに記載のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置用はんだ槽、
（１０）前記（１）〜（８）の内のいずれかに記載のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置用噴射ノズル、
（１１）前記（１）〜（８）の内のいずれかに記載のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置用プロペラ、
（１２）前記（１）〜（８）の内のいずれかに記載のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置用シャフト、
（１３）前記（１）〜（８）の内のいずれかに記載のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置用ダクト、に特徴を有するものである。
【０００９】
次に、この発明の鉛フリーはんだ付け装置部材の合金組成における各元素の限定理由について詳述する。
Ｎｉ，Ｃｏ：
ＮｉおよびＣｏは、母相の結晶構造であるオーステナイト構造を安定化させる元素である。母相をオーステナイトに安定化させることによって、加工性を向上させることやＣｒ，Ｗ，Ｍｏ等の有効な合金元素を多量に固溶させることにより、溶融鉛フリーはんだに対する耐性（耐食性、耐摩耗性）を向上させることができる。ベースであるＦｅにＮｉとＣｏを所定の量含有させることにより、元来フェライト構造であるＦｅをオーステナイト構造を安定化させることが可能となる。したがって、ＦｅにＮｉおよびＣｏを共存させてベースとすることが必要である。特にＣｏは上述の特性に加えて、溶融鉛フリーはんだに対する耐摩耗性を向上する効果がある。しかし、Ｃｏの含有量が１６％未満ではその効果が十分に発揮されず、一方、２２％を越えれ含有すると、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏが共存してベースとなる合金においては加工性が劣化する傾向が現れるようになるので好ましくない。したがって、Ｃｏの含有量を１６．０〜２２．０％に定めた。Ｃｏ含有量の一層好ましい範囲は１７．０〜２１．０％である。
また、Ｎｉは上述の特性に加えて、特に加工性を向上させる効果がある。これらの効果を発揮させるためにはＮｉを１８％以上含有させる必要があるが、２２％を越えて含有すると、共存するＣｏによる溶融鉛フリーはんだに対する耐摩耗性効果を損なう傾向が現れることから好ましくない。したがって、Ｎｉの含有量を１８．０〜２２．０％に定めた。Ｎｉ含有量の一層好ましい範囲は１９．０〜２１．０％である。
【００１０】
Ｃｒ：
Ｃｒは、表面に濃縮して薄くて緻密なＣｒ２Ｏ３を主体とする不働態被膜を形成することにより、溶融する鉛フリーはんだである溶融するＳｎ−Ａｇ系はんだが直接はんだ付け装置部材と接して反応してしまうことを阻害する効果があるが、Ｃｒを１８％未満含有しても所望の効果が得られず、一方、２５％を超えて含有すると加工が困難となる。従って、この発明のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材に含まれるＣｒは１８〜２５％に定めた。一層好ましくは、１８〜２２％である。
【００１１】
Ｍｏ：
Ｍｏは、不働態被膜の主成分となるＣｒ２Ｏ３の形成を促進すると同時に不働態被膜の再生能を高める効果があり、結果として溶融鉛フリーはんだ中における耐性の向上をもたらす効果があるが、Ｍｏを０．０５％未満を含有しても所望の効果が得られず、一方、４％を越えて含有すると、必要元素として添加するＳｉと金属間化合物を形成し、脆化傾向が現れ、形状付与が困難となるので好ましくない。したがって、Ｍｏの含有量を１〜４％に定めた。一層好ましい範囲は２〜４％である。
【００１２】
Ｗ：
Ｗは、耐摩耗性を向上させることにより、溶融鉛フリーはんだによる損傷を抑制する効果があるが、Ｗを１％未満含有させても所望の効果が得られず、一方、Ｗを４％を超えて含有するとオーステナイトを不安定にし、結果的に加工が困難となる傾向をもたらす。したがって、Ｗの含有量を１〜４％に定めた。一層好ましくは１．５〜３．５％である。
【００１３】
Ｃ：
Ｃは同時に含有するＷと共に硬化相であるＷＣを形成し、これを微細に分散させることで溶融鉛フリーはんだに対する耐摩耗性を著しく向上させる作用があるが、Ｃは０．０５％未満を含有しても所望の効果が得られず、一方、０．２％を越えて含有すると、合金が脆化し、板などへの形状付与が困難となるので好ましくない。したがって、Ｃの含有量を０．０５〜０．２％に定めた。一層好ましい範囲は０．０６〜０．１８％である。
【００１４】
Ｎ、Ｍｎ：
ＮおよびＭｎを共存させることにより、母相であるオーステナイトを安定化させることができる。すなわち、ＮおよびＭｎは母相であるＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉオーステナイト相を安定化させ、ＣｒおよびＭｏの固溶化を促進し、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ等の炭化物安定元素からなる炭化物を除く第２相（Ｃｒ炭化物は含まれる）を析出し難くし、溶接部とその熱影響部における溶融鉛フリーはんだに対する耐性劣化を抑制する効果がある。しかし、Ｎの含有量が０．０５％未満では相安定化の効果が無く、したがって、溶接部の耐性が劣化するのを抑制する効果がなく、一方、０．３％を越えて含有すると、窒化物を形成し、高温加工性が劣化し、その結果、形状付与をが困難になる。したがって、Ｎの含有量を０．０５〜０．３％に定めた。Ｎ含有量の一層好ましい範囲は０．１０〜０．２０％である。同様に、Ｍｎ含有量が０．５％未満未満では相安定化の効果が無く、一方、２．０％を超えて含有すると相安定性を損ね、溶接部やその熱影響部の耐性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量を０．５〜２．０％（一層好ましくは、０．８〜１．８％）とした。
【００１５】
Ｓｉ：
Ｓｉは酸素との親和性が高いために表面にＳｉＯ２を形成し、Ｃｒ２Ｏ３と共に溶融する鉛フリーはんだであるＳｎ−Ａｇ合金が直接金属と接して反応してしまうことを阻害する効果があるが、Ｓｉを０．１％未満含有しても所望の効果が得られず、一方、１．０％を越えて含有すると、合金の脆化が顕在化し、板などへの形状付与が困難となるので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量を０．１〜１．０％に定めた。一層好ましい範囲は０．２〜０．５％である。
【００１６】
Ｎｂ，Ｔａ：
ＮｂおよびＴａは共にＣとの親和性が高く、ＮｂＣやＴａＣといった炭化物を形成し、これら炭化物は素地中に微細に分散し、材料の溶融鉛フリーはんだ中における耐摩耗性を向上させることにより溶融鉛フリーはんだに対する損傷を低減させる作用があるが、Ｎｂの含有量が０．１％未満では炭化物の形成が十分になされないことからその効果が無く、一方、１．０％を越えて含有すると大量の炭化物析出に伴い脆化傾向が現れるので好ましくない。したがって、Ｎｂの含有量を０．１〜１．０％に定めた。一層好ましくは０．２〜０．９％である。
同様に、Ｔａの含有量が０．１％未満では炭化物の形成が十分になされないことからその効果が無く、一方、１．０％を越えて含有すると大量の炭化物析出に伴い脆化傾向が現れるので好ましくない。したがって、Ｔａの含有量を０．１〜１．０％に定めた。一層好ましくは０．２〜０．９％である。
【００１７】
Ａｌ：
Ａｌは酸素との親和性が高いために表面にＡｌ２Ｏ３皮膜を形成することによりＳｉＯ２やＣｒ２Ｏ３と共に溶融する鉛フリーはんだであるＳｎ−Ａｇ合金が直接金属と接して反応してしまうことを阻害する効果があるので必要に応じて添加するが、Ａｌを０．０５％未満添加しても所望の効果が得られず、一方、０．３％を越えて添加すると、溶融鉛フリーはんだに対する耐性が劣化するので好ましくない。したがって、Ａｌの添加量は０．０５〜０．３０％に定めた。一層好ましい範囲は０．１〜０．２％である。
【００１８】
ＬａおよびＺｒ：
これら成分は、微量に添加することにより、溶融鉛フリーはんだ中で形成されるＦｅ基合金の表面皮膜の密着性を向上させることにより溶融鉛フリーはんだに対する耐性を向上させる効果があるところから、必要に応じて添加される。しかし、Ｌａの含有量が０．００５％未満では所望の効果が得られず、一方、０．０４０％を越えて含有すると、逆に表面皮膜は剥離し易くなり、有害となるので好ましくない。したがって、Ｌａの含有量を０．００５〜０．０４０％に定めた。Ｌａの含有量の一層好ましい範囲は０．０１０〜０．０３０％である。
同様に、Ｚｒの含有量が０．００５％未満ではＦｅ基合金の表面皮膜の密着性を向上させるに十分な効果が得られず、一方、０．０４０％を越えて含有すると、逆に表面皮膜は剥離し易くなり、有害となるので好ましくない。したがって、Ｃｅの含有量を０．００５〜０．０４０％に定めた。Ｃｅの含有量の一層好ましい範囲は０．０１０〜０．０３０％である。
【００１９】
Ｍｇ：
ＭｇはＭｎと共存させることにより母相の結晶構造であるオーステナイト構造を安定化させ、それにより脆化を抑制し、形状付与を容易にするという効果があるので必要に応じて添加するが、Ｍｇの含有量が０．００１％未満では所望の効果が発揮されず、一方、０．０５％を超えて含有すると、逆に相安定性を劣化させ加工を困難にさせてしまうので好ましくない。したがって、Ｍｇの含有量を０．００１〜０．０５％（一層好ましくは、０．００２％〜０．０１０％）とした。
【００２０】
不可避不純物：
不可避不純物としてはＰやＳなどが挙げられるが、これら不純物は、高温加工などの合金製造時における割れや溶接部における高温割れの原因となる。したがって、できるだけ低減することが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明のＦｅ基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材は、鉛フリーはんだに対する耐性、特に溶接部に対する耐性が優れており、したがって、この部材で作製した鉛フリーはんだ付け装置は長期間損傷することなく使用することができ、電子・電気産業上優れた効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
通常の高周波溶解炉を用いて溶解し鋳造して表１〜４に示される成分組成を有するＦｅ基合金からなる厚さ：４０ｍｍ、重さ：約５ｋｇを有するインゴットを作製した。このインゴットを１２３０℃で１０時間均質化熱処理を施し、１０００〜１２３０℃の範囲内に保持しながら、１回の熱間圧延で１ｍｍの厚さを減少させつつ最終的に厚さ：３ｍｍの薄板とし、ついで１２００℃で３０分間保持し水焼入れすることにより固溶化処理を施し、表面をバフ研磨することにより本発明鉛フリーはんだ付け装置部材（以下、本発明部材という）１〜３６および比較鉛フリーはんだ付け装置部材（以下、比較部材という）１〜２２からなる薄板を作製した。
さらに、ＳＵＳ３０４からなる厚さ：３ｍｍの従来鉛フリーはんだ付け装置部材（以下、従来部材という）を用意した。
さらに、鉛フリーはんだの基本組成として知られているＳｎ−３．０％Ａｇ−０．１％Ｎｉの組成の鉛フリーはんだを用意した。
【００２３】
前記本発明部材１〜３６、比較部材１〜２２および従来部材からなる薄板をそれぞれ縦：３０ｍｍ、横：２０ｍｍ、厚さ：３ｍｍの寸法に切断して溶接無し試験片を作製し、さらに前記本発明部材１〜３６、比較部材１〜２２および従来部材からなる厚さ：３ｍｍの薄板をアルゴンアーク溶接器を用いて同材種の突き合わせ溶接を行い、突き合わせ溶接部を含む板から溶接ビードを中央に位置するように縦：３０ｍｍ、横：２０ｍｍの寸法に切断して溶接有り試験片を作製した。これら試験片の表面を研磨し、最終的に耐水エメリー紙＃４００仕上げの表面研摩したのち、これらをアセトン中超音波振動状態に５分間保持し脱脂した。
【００２４】
さらに、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．１％Ｎｉの組成の鉛フリーはんだを４７０℃に加熱しこの温度に保持することにより溶融鉛フリーはんだを作製した。この溶融鉛フリーはんだを撹拌翼により対流させ、この対流している溶融鉛フリーはんだに前記溶接無し試験片および溶接有り試験片を浸漬し、１０００時間保持した。１０００時間保持後、溶接無し試験片および溶接有り試験片を取出し、溶接無し試験片の断面および溶接有り試験片の溶接部の断面を光学顕微鏡により観察し、母材部および溶接部の最大侵食深さを測定し、その結果を表５に示し、溶融鉛フリーはんだに対する耐性を評価した。
【００２５】
【表１】
2006225695.tif 000002
【００２６】
【表２】
2006225695.tif 000003
【００２７】
【表３】
2006225695.tif 000004
【００２８】
【表４】
2006225695.tif 000005
【００２９】
【表５】
2006225695.tif 000006
【００３０】
表１〜５に示された結果から、本発明部材１〜３６の溶接無し試験片の最大侵食深さは、従来部材であるＳＵＳ３０４ステンレス鋼の溶接無し試験片の最大侵食深さに比べて小さく、さらに本発明部材１〜３６の溶接有り試験片の溶接部における最大侵食深さは従来部材であるＳＵＳ３０４ステンレス鋼の溶接有り試験片の溶接部における最大侵食深さに比べて一層小さくいところから、本発明部材１〜３６は、従来部材に比べて鉛フリーはんだに対する耐食性、特に溶接部に対する耐食性に優れていることが分かる。
しかし、この発明から外れた比較部材１〜２２の溶接有り試験片は溶接部の耐性が劣っていたり、溶接無し試験片および溶接有り試験片の溶接部の両方の耐性が劣っていたり、さらに板に加工する途中で割れが発生するものがあったりして好ましくない特性が有ることが分かる。
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月15日(2005.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
近年、環境問題に関する関心が高まり、例えば、ヨーロッパでは電子機器などへの有害物質の含有を規制することが決定されている。その規制物質の１つとして鉛が取り上げられている。鉛は電子部品の接合に用いられているはんだの主成分であることから、鉛を全く使用しないＳｎ−Ａｇ系の鉛フリーはんだ（鉛フリーはんだであるＳｎ−Ａｇ系はんだの組成としてはＳｎ−３．０％Ａｇ−０．１％Ｎｉ、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕなどが知られている）が開発され、従来の鉛はんだとの置き換えが進みつつある。ところが、鉛フリーはんだである前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだは、従来の鉛はんだに比べて反応性が高くかつ溶融温度が高く、そのために従来から使用されているＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８〜２０質量％、Ｎｉ：８〜１０．５質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）、ＳＵＳ３０９Ｓ（Ｃｒ：２２〜２４質量％、Ｎｉ：１２〜１５質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）、ＳＵＳ３１６（Ｃｒ：１６〜１８質量％、Ｎｉ：１０〜１４質量％、Ｍｏ：２〜３質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物）などのステンレス鋼で作製したはんだ付け装置では損傷に耐えられないことが明らかとなっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
鉛フリーはんだに対するはんだ付け装置の損傷を少しでもやわらげるために、はんだ付け装置を構成するステンレス鋼表面をセラミックコーティングしたり、ステンレス鋼表面に窒化層を設けるなどして装置の溶融鉛フリーはんだに対する耐性を改善しようとしている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４などを参照）。
【非特許文献１】ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ２００３．９．１  第４９〜５２頁
【非特許文献２】ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ２００４．１．５  第９１〜９８頁
【非特許文献３】ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ２００４．２．２  第３７頁
【非特許文献４】ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ２００４．２．１６  第３５頁
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【表１】
2006225695.tif 000007
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【表２】
2006225695.tif 000008
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【表３】
2006225695.tif 000009
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【表４】
2006225695.tif 000010