(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食性や耐アウトガス性を向上させつつ、十分な被削性を備える電子機器部品用材料を提供する。【解決手段】電子機器部品用材料は、重量％で、C：0.005〜0.10%，Si：0.01〜2.0%，Mn：0.10〜1.5%，P：0.010〜0.10%，S：0.05〜0.50%，Cu：0.05〜2.0%，Ni：0.05〜2.0%，Cr：16.0〜25.0%，Mo：0.01〜4.0%，Ti：2.0%以下，O：0.03%以下，N：0.05%以下，Al：0.001〜0.100%を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、硫化物中へＣｒを固溶する熱処理を施され、鋼中のＭｎ含有量とＳ含有量の比が３．０以下、Ｍｎ含有量とＣｒ含有量の比が０．１以下であり、且つ、鋼中に存在する硫化物中のＣｒ含有量が５．０％以上であるフェライト系快削ステンレス鋼からなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％，Ｓｉ：０．０１〜２．０％，Ｍｎ：０．１０〜１．５％，Ｐ：０．０１０〜０．１０％，Ｓ：０．０５〜０．５０％，Ｃｕ：０．０５〜２．０％，Ｎｉ：０．０５〜２．０％，Ｃｒ：１６．０〜２５．０％，Ｍｏ：０．０１〜４．０％，Ｔｉ：２．０％以下，Ｏ：０．０３％以下，Ｎ：０．０５％以下，Ａｌ：０．００１〜０．１００％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
９００℃以上１１００℃以下の温度で０．５ｈ以上３．０ｈ以下の時間保持した後に水冷を行う熱処理を施され、
鋼中のＭｎ含有量をＷMn，Ｓ含有量をＷS，Ｃｒ含有量をＷCrとしたとき、ＷMn／ＷS：３．０以下，ＷMn／ＷCr：０．１以下であり、且つ、鋼中に存在する硫化物中のＣｒ含有量が５．０％以上であるフェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼成分に加え、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％，Ｓｅ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．０１〜０．１０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％のうち１種または２種以上を含有するフェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鋼成分に加え，Ｃａ：０．０００５〜０．０５％，Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％，Ｂ：０．０００１〜０．０２％，ＲＥＭ：０．０１００％以下のうち１種または２種以上を含有するフェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鋼成分に加え，Ｗ：０．０１〜２．０％を含有するフェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の鋼成分に加え，Ｖ：０．０１〜２．０％，Ｎｂ：０．０１〜２．０％，Ｔａ：０．０１〜２．０％のうち１種または２種以上を含有するフェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系快削ステンレス鋼からなる電子機器部品用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｆｅ系材料の被削性向上元素としては、Ｓ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｃａ等が一般に知られている。このうちＰｂは、環境保護の観点から次第に敬遠されるようになってきており、その使用を制限する機器や部品が多くなっている。そこで、Ｓを被削性向上元素の主体として用いた材料が代替材料として考えられている。これは、主にＭｎＳ系硫化物を生成させ、切屑時における硫化物への応力集中効果や工具と切屑の間の潤滑作用によって、被削性を高めるものである。
【０００３】
また、近年、精密電子機器やその他の弱電製品のメンテナンスフリー化を図るべく、比較的安価に高耐食性が得られるフェライト系ステンレス鋼が部品材料として広く用いられている。特に、寸法精度確保のため精密な仕上げ加工が要求される部品や加工代の大きい複雑形状の部品に用いるには、十分な被削性が要求されることから、快削性付与元素の添加量は増やされる傾向にある。また、これらの元素を複合添加して用いることも行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４０５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ｓを快削性付与元素として用いる場合、合金の耐食性，熱間加工性あるいは冷間加工性を劣化させる原因となるとともに、大気中に暴露すると材料中に含有されているＳ成分が硫黄含有ガスとなって放出され、部品周辺に硫黄コンタミを生じさせることがある。このような硫黄コンタミは、特に、密封状態で使用されることが多い電子機器等において配線を腐食させ、断線の問題等を生じさせてしまう。そこで、硫黄含有ガスの放出を抑制する（耐アウトガス性を向上させる）必要がある。
【０００６】
特許文献１には、かかる問題を解決するべく、Ｍｎ含有量の制限によって硫化物中のＣｒ含有量を高めることで、耐食性や耐アウトガス性を改善する技術が開示されている。しかし、この場合、被削性や熱間加工性が著しく低下する傾向にあり、その用途は限定されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、良好な耐食性及び耐アウトガス性を有しつつ、十分な被削性を備える電子機器部品用材料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・発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電子機器部品用材料は、重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％，Ｓｉ：０．０１〜２．０％，Ｍｎ：０．１０〜１．５％，Ｐ：０．０１０〜０．１０％，Ｓ：０．０５〜０．５０％，Ｃｕ：０．０５〜２．０％，Ｎｉ：０．０５〜２．０％，Ｃｒ：１６．０〜２５．０％，Ｍｏ：０．０１〜４．０％，Ｔｉ：２．０％以下，Ｏ：０．０３％以下，Ｎ：０．０５％以下，Ａｌ：０．００１〜０．１００％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、９００℃以上１１００℃以下の温度で０．５ｈ以上３．０ｈ以下の時間保持した後に水冷を行う熱処理を施され、鋼中のＭｎ含有量をＷMn，Ｓ含有量をＷS，Ｃｒ含有量をＷCrとしたとき、ＷMn／ＷS：３．０以下，ＷMn／ＷCr：０．１以下であり、且つ、鋼中に存在する硫化物中のＣｒ含有量が５．０％以上であるフェライト系快削ステンレス鋼からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明者等は、上記鋼成分を有するフェライト系快削ステンレス鋼に対し比較的高温の熱処理（焼鈍処理）を施すことによって、鋼中の硫化物（ＭｎＳ系硫化物）中へのＣｒの固溶が促進される（濃化する）ことを見出した。すなわち、これによれば、上記特許文献１のように敢えてＭｎ含有量を制限することなく、ＭｎＳ系硫化物中のＣｒ含有量を高めることができることになる。その結果、被削性を確保するのに十分な量のＭｎを添加しつつ、同時に耐食性及び耐アウトガス性の向上を図ることができるのである。なお、ＭｎＳ系硫化物とは、ＭｎＳのみならず、Ｍｎの一部がＣｒに置換された（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓ等の硫化物も含む概念である。また、Ｔｉが添加された場合には、Ｔｉも含んだ（Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｓが形成される。
【００１０】
熱処理は、具体的には、上記鋼成分を有するフェライト系快削ステンレス鋼に対し、９００℃以上１１００℃以下の温度で０．５ｈ以上３．０ｈ以下の時間保持した後に水冷を行うものである。通常、ＳＵＳ４３０に代表されるフェライト系ステンレス鋼では７００〜８００℃程度で焼鈍処理を行うのが一般的であるが、本発明では、これよりも高温の熱処理を施すことによって、ＭｎＳ系硫化物中にＣｒを固溶させる。
【００１１】
かかる熱処理が施されることで、鋼中に生成したＭｎＳ系硫化物中のＣｒ含有量は５．０％以上となる。これにより、Ｓ成分による悪影響が排除されて、耐食性及び耐アウトガス性が向上する。他方、ＭｎＳ系硫化物中のＣｒ含有量が過度に大きいと被削性が劣化してしまうことから、４５．０％以下であることが望ましい。ここで、ＭｎＳには、Ｍｎが６０％程度，Ｓが４０％程度含まれており、ＣｒはこのＭｎの一部を置換する形で固溶する。なお、ＭｎＳ系硫化物の成分については、ＥＰＭＡ（電子プローブ微小分析）等の分析により得られる成分ごとの面積から重量比を求めることができる。
【００１２】
以下、本発明の各鋼成分の限定理由について説明する。
【００１３】
（１）Ｃ：０．００５〜０．１０％
Ｃは、過度に添加すると被削性向上に不利となる単体の炭化物を多量に生成してしまうため、上限を０．１０％とする。製造コストとの兼ね合いであるが、望ましくは０．０６％以下、更に望ましくは０．０３％以下とする。他方、過度に不足すれば、延性が上がりすぎて被削性が劣化してしまうため、０．００５％以上の添加が必要である。
【００１４】
（２）Ｓｉ：０．０１〜２．０％
Ｓｉは、鋼の脱酸剤として添加する。その効果を得るには０．０１％以上の添加が必要である。望ましくは０．０５％以上とする。他方、過度の添加は、固溶化熱処理後の硬さが高くなって冷間加工性に不利となるばかりでなく、靭性の低下を招くため、上限を２．０％とする。特に冷間加工性を重視する場合、０．５０％以下とするのが望ましい。
【００１５】
（３）Ｍｎ：０．１０〜１．５％
Ｍｎは、Ｓとの結合によって被削性を向上させるＭｎＳ系硫化物を生成する。これらの効果を得るには０．１０％以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、ＭｎＳ系硫化物の増大によって熱間加工性や冷間加工性が大きく劣化するので、１．５％を上限とする。Ｍｎの増量に伴い鋼中のＮも増加し、被削性劣化の原因となる窒化物が増加することから、１．０％以下、更には０．５％以下とするのが望ましい。
【００１６】
（４）Ｐ：０．０１０〜０．１０％
Ｐは、粒界脆化により被削性を向上させる。この効果を得るには、０．０１０％以上の含有が必要である。他方、過度の含有は、粒界の偏析が多くなり、粒界に偏析して粒界腐食感受性を高めるほか、靭性の低下を招くため、上限を０．１０％とする。
【００１７】
（５）Ｓ：０．０５〜０．５０％
Ｓは、被削性を向上させるＭｎＳ系硫化物の構成元素であり、十分な被削性を得るには０．０５％以上の添加が必要である。望ましくは０．１０％以上とする。他方、過度の添加は、熱間加工性を低下させることから、上限を０．５０％とする。望ましくは０．３０％とする。また、被削性にはＭｎＳ系硫化物の量が影響することから、その面積率（１視野あたりのＭｎＳ系硫化物の面積率）が０．４０％以上であることが望ましい。他方、過度に多いと材料の脆化等の悪影響を生じる場合があるため、面積率が５．０％以下であることが望ましい。
【００１８】
（６）Ｃｕ：０．０５〜２．０％
Ｃｕは、耐食性（特に還元性酸環境中での耐食性）を向上させる効果がある。その効果を得るには０．０５％以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、熱間加工性を劣化させることから、上限を２．０％とする。望ましくは１．０％以下とする。
【００１９】
（７）Ｎｉ：０．０５〜２．０％
Ｎｉは、耐食性を補填するために必要な元素である。その効果を得るには０．０５％以上の添加が必要である。他方、過度の添加はコスト上昇を招くため、上限を２．０％とする。望ましくは１．０％以下とする。
【００２０】
（８）Ｃｒ：１６．０〜２５．０％
Ｃｒは、耐食性及び耐アウトガス性を向上させる元素であり、その効果を得るには１６．０％以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、コスト上昇を招くばかりでなく熱間加工性を低下させるので、上限を２５．０％とする。望ましくは２１．０％以下とする。
【００２１】
（９）Ｍｏ：０．０１〜４．０％
Ｍｏは、耐食性や強度をより向上させる効果を有する。その効果を得るには０．０１％以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、コスト上昇を招くばかりでなく熱間加工性を低下させるので、上限を４．０％とする。特にコスト面を考慮する場合、１．５％以下とするのが望ましい。
【００２２】
（１０）Ｔｉ：２．０％以下
Ｔｉは、耐食性や耐アウトガス性に優れた硫化物を構成する元素であり、必要に応じて添加する。しかし、過度の添加はコスト上昇を招くため、上限を２．０％とする。
【００２３】
（１１）Ｏ：０．０３％以下
Ｏは、被削性の劣化原因となる酸化物を形成することから、その含有量を極力抑制すべきであり、上限を０．０３％とする。製造コストとの兼ね合いであるが、０．０１５％以下、更には０．００８％以下とするのが望ましい。
【００２４】
（１２）Ｎ：０．０５％以下
Ｎは、被削性の劣化原因となる窒化物を形成することから、その含有量を極力抑制すべきであり、上限を０．０５％とする。製造コストとの兼ね合いであるが、０．０３％以下、更には０．０１２％以下とするのが望ましい。
【００２５】
（１３）Ａｌ：０．００１〜０．１００％
Ａｌは、脱酸剤として添加する。その効果を得るには０．００１％以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、被削性に有害な酸化物を形成してしまうことから、上限を０．１００％とする。望ましくは０．０５０％以下とする。
【００２６】
（１４）ＷMn／ＷS：３．０以下
鋼中のＭｎ含有量（ＷMn）とＳ含有量（ＷS）の比（ＷMn／ＷS）を３．０以下とすることで、ＭｎＳ系硫化物中のＭｎＳ成分が抑制されるため、耐食性及び耐アウトガス性が向上する。他方、ＷMn／ＷSが過度に小さいと被削性が劣化してしまうことから、０．３％以上であることが望ましい。
【００２７】
（１５）ＷMn／ＷCr：０．１以下
鋼中のＭｎ含有量（ＷMn）とＣｒ含有量（ＷS）の比（ＷMn／ＷCr）を０．１以下とすることで、ＭｎＳ系硫化物中のＣｒ含有量を高めることができるため、耐食性及び耐アウトガス性が向上する。
【００２８】
上記のフェライト系快削ステンレス鋼には、更に、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％，Ｓｅ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．０１〜０．１０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％のうち１種または２種以上を含有させることができる。Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉは、被削性をさらに向上させる効果があるため、必要に応じて添加することができる。その効果を得るには下限以上の添加が望ましい。他方、過度の添加は、熱間加工性を低下させるため、上限以下に制限することが望ましい。
【００２９】
上記のフェライト系快削ステンレス鋼には、更に、Ｃａ：０．０００５〜０．０５％，Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％，Ｂ：０．０００１〜０．０２％，ＲＥＭ：０．０１００％以下のうち１種または２種以上を含有させることができる。Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ，ＲＥＭ（希土類元素）は、鋼の熱間加工性を向上させる効果があるため、必要に応じて添加することができる。その効果を得るには下限以上の添加が望ましい。他方、過度の添加は、効果が飽和して、逆に熱間加工性を低下させることから、上限以下に制限することが望ましい。
【００３０】
上記のフェライト系快削ステンレス鋼には、更に、Ｗ：０．０１〜２．０％を含有させることができる。Ｗは、耐食性や強度をより向上させる効果を有するため、必要に応じて添加することができる。その効果を得るには０．０１％以上の添加が望ましい。他方、過度の添加は、熱間加工性を害するほか、コストの上昇を招くため、上限を２．０％とすることが望ましい。
【００３１】
上記のフェライト系快削ステンレス鋼には、更に、Ｖ：０．０１〜２．０％，Ｎｂ：０．０１〜２．０％，Ｔａ：０．０１〜２．０％のうち１種または２種以上を含有させることができる。Ｖ，Ｎｂ，Ｔａは、炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化して強靭性を高める効果があるため、必要に応じて添加することができる。その効果を得るには下限以上の添加が望ましい。他方、過度の添加は、効果が飽和することから、上限以下に制限することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の電子機器部品用材料を用いた電子機器部品は、上記フェライト系快削ステンレス鋼の表面の少なくとも一部に切削加工が施されたものとして構成することができる。上記フェライト系快削ステンレス鋼は、良好な被削性を有しているため、切削加工を施して所望の形状にすることにより、耐食性及び耐アウトガス性に優れた電子機器部品を容易に得ることができる。このような電子機器部品は、密封状態で使用される電子機器等に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。
表１に示す成分組成の各々５０ｋｇのインゴットを、高周波誘導炉にて溶製した。次に、各インゴットを１０５０〜１１００℃に加熱し、熱間鍛造により２０ｍｍの丸棒に加工した。その後、それらの丸棒に対し実施例に示す熱処理（本発明の熱処理）を施した後、以下に記述する各試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2006316310.tif 000002
【００３５】
（１）被削性
被削性評価は、切削加工後のワーク外径変寸量によって評価した。切削加工は、超硬コーティングバイトを用い、周速100mm/min，一回転あたりの切込み量0.10mm，一回転あたりの送り量0.01mm/rev，不水溶性油による湿式にて実施した。外径変寸量とは初期ワークからの変寸量であり、横逃げ面磨耗が50μm以下の場合を「小」，50μm超100μm以下の場合を「中」，100μm超の場合を「大」として判定した。
【００３６】
（２）耐食性
耐食性評価試験は、湿潤試験により行った。試験片は直径10mm,高さ50mmの円柱形状のものを用い、表面をエメリー紙により番手#400まで研磨加工し、脱脂洗浄した後、これら各試料を温度50℃、湿度98%RHの高温多湿雰囲気中に98h保存して、目視により発錆の有無を判定した。
【００３７】
（３）耐アウトガス性
アウトガス試験は、15×3×25mmの全面#400仕上げの試験片を使用し、密閉容器中に試験片とＡｇ箔（5×10mm）と0.5
ccの純水を入れ、85℃で20h保持した後のＡｇの色変化（Ag2S生成度合い）を確認した。評価は目視により、「１」を劣（全面変色＝アウトガス発生量大）、「５」を優（変色なし）として、１〜５の間で評価した。なお、アウトガス試験は、上記本発明の熱処理とは別に、通常の焼鈍処理（７８０℃で４ｈ保持後に空冷）を施した試験片に対しても行った。
【００３８】
（４）硫化物評価
鋼中に含まれる硫化物について、ＥＰＭＡ（電子プローブ微小分析）により分析し、硫化物中のＣｒの重量％及び１視野あたりの面積率を求めた。
【００３９】
表１に示す試験結果によると、本発明の組成範囲及び硫化物の要件を充足する発明鋼１〜１４は、比較例３１〜３４と比べて、耐食性及び耐アウトガス性が良好であるとともに、十分な被削性を有するものであることがわかる。また、本発明の熱処理が、耐アウトガス性の向上に寄与することも、試験結果より明らかである。