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CN117337342A - 铁类合金箔及其制造方法、以及使用其的部件 - Google Patents

铁类合金箔及其制造方法、以及使用其的部件 Download PDF

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CN117337342A
CN117337342A CN202280036097.4A CN202280036097A CN117337342A CN 117337342 A CN117337342 A CN 117337342A CN 202280036097 A CN202280036097 A CN 202280036097A CN 117337342 A CN117337342 A CN 117337342A
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CN
China
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less
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alloy foil
rolling
iron alloy
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Application number
CN202280036097.4A
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海野裕人
矢代笃士
大原浩明
泽田彩日
藤本直树
佐脇直哉
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明的课题在于，在供电子部件的高精度化的金属掩模所适用的厚度10～30μm的超薄铁类合金箔中，极力减少蚀刻不良或针孔的成因。为了解决上述技术问题，而制作如下的铁类合金箔：包含C：0.150％以下、Si：2.00％以下、Mn：10.00％以下、Ni：2.00～50.00％、Cr：19.00％以下、N：0.20％以下、Al：0.030％以下、Co：5.00％以下、Mg：0.0005％以下、Ca：0.0005％以下、Ti：0.01％以下、P：0.035％以下、S：0.0300％以下，剩余部分由Fe及杂质构成的组成；相对粒径2.00μm以上的夹杂物的总计质量，Al2O3：30质量％以下、MgO：15质量％以下；粒径2.00μm以上的夹杂物之中，粒径5.00μm以下的夹杂物的个数比例为80.00％以上。

Description

铁类合金箔及其制造方法、以及使用其的部件
技术领域
本发明涉及铁类合金箔及其制造方法、使用所述铁类合金箔的部件。例如，能够适用于金属掩模、硬盘驱动器悬架等的电子器件用部件或用于电子器件的制造的部件。
背景技术
伴随电子机器的小型化及高密度安装化，要求构成所述电子机器的各电子部件的精简化或轻量化。
多数情况下，伴随电子部件的精简化需要高精度化。例如，光蚀刻是在电子部件的高精度加工中使用较多的技术，作为利用其的电子部件的高精度化的例子，可以举出基于金属掩模的掩模孔的细微化的OLED(有机发光二极管)的高像素密度化或硬盘驱动器(HDD)用的悬架的细微化等。其中所使用的金属掩模是在薄的金属板的表面形成通过光刻法的图案后，通过蚀刻溶解板所制造的。
金属掩模的掩模孔需要对于所制造的OLED像素的RGB以1：1对应，因此掩模孔间的间距至少与OLED的像素密度相同程度，掩模孔的孔径也与之相应地细微化。
通常，金属掩模的掩模孔为圆锥梯形(剖面为锥形状)。为了使之成为这样，以作为掩模的金属板的一个表面侧成为小口径、另一表面侧成为大口径的方式通过干膜进行遮蔽，通过从各个表面半蚀刻至板厚的一半程度进行制造。
在金属掩模制造用的金属板中，若存在对于蚀刻液难溶性的夹杂物，则有时会产生蚀刻不良。例如，若在形成有掩模孔的部分，存在具有金属板的板厚一半以上的尺寸的夹杂物，则在从一侧进行半蚀刻时，夹杂物周围的金属部分溶解。
并且，在对侧表面配置有干膜的部分也会溶解，对侧的干膜会剥离。并且，在从对侧对金属板半蚀刻时，干膜剥离的部分的金属板也被蚀刻，因此形成以夹杂物为中心，开有不定形的孔的状态。
虽仅为一个示例，但这种夹杂物导致的蚀刻不良在所制造的OLED的像素密度越大时越显著。原因在于，如前所述，金属掩模是通过对具有与所制造的OLED的像素密度对应的间距相同程度的板厚的金属板蚀刻而形成的。因此，在像素密度为800～1000PPI的OLED的情况下，则有必要将金属掩模的板厚从当前的20.00～30.00μm减薄至12.00～15.00μm。因此，需要将夹杂物的尺寸限制在小于10.00μm。
夹杂物主要是氧化铝(Al2O3)或镁－铝尖晶石(MgO·Al2O3)等的硬质类夹杂物、或二氧化硅(SiO2)、CaO等的软质类夹杂物。硬质类夹杂物容易界面能量较高地凝聚，并且凝聚后的尺寸容易变大。进一步，硬质类夹杂物在热轧或冷轧中难以细微化，其结果，作为尺寸较大的夹杂物颗粒残留。因此，为了改善伴随高精度加工化的蚀刻不良，金属板所包含的夹杂物的尺寸细微化的同时颗粒数量减少也重要。
为了制造这样的金属掩模，专利文献1、2中提出了使用因瓦合金的方案。
专利文献1公开了对Fe－Ni系合金依次进行真空熔解、锻造、热轧、冷轧、中间退火的、板厚100.00μm左右的OLED用金属掩模的制造方法。
专利文献2公开了如下内容：为了降低熔融金属的氧浓度，通过真空感应熔解等提高熔融金属的清洁度后铸造钢锭，从而防止金属掩模材料的蚀刻不良。
但是，连续铸造及真空熔解包括将熔解的合金(下面，称为“熔融金属”。)从中间包或熔炼炉流入一定形状的容器中，通过冷却所述容器制造钢片的工序。通过连续铸造及真空熔炼制造的钢片到达完全凝固花费时间。因此，通过连续铸造及真空熔炼制造的钢片在其中心熔解的状态下，从其外侧开始凝固，因此夹杂物容易偏析凝固在钢片内部。
并且，连续铸造时，即使除去中间包内的熔解炉渣，熔融金属内残留的氧化铝及尖晶石由于界面能量高，在熔融金属冷却中簇化，容易成为粗大的夹杂物。
专利文献3、4公开了蚀刻加工用Fe－Ni合金板的制造方法，其推定Fe－Ni合金板坯中的最大非金属夹杂物的大小，能够明确最终得到的轧制片材、线圈等为什么样的品质经历。但是，在专利文献3、4中，Fe－Ni合金的钢锭通过普通铸锭法铸造，或者通过连续铸造而制造。因此，通过专利文献3、4所公开的制造方法制造的钢片到完全凝固花费时间，因此在钢片内部，夹杂物容易偏析凝固。
专利文献5公开了通过真空感应熔炼炉，制作Fe－31％Ni－5％Co超因瓦合金的钢锭，其后加热至1100℃，进行固溶化处理，施以锻造和热轧，制成板材，以800～900℃进行氮化铌的析出处理后，重复冷轧和退火，制作厚度0.1mm的冷轧件。然而，在通过真空感应熔炼炉制作钢锭的工序和其后的固溶化处理的工序中，如前所述到凝固为止花费时间，因此在钢片内部，夹杂物容易偏析并凝固。
专利文献6公开了适用于HDD(硬盘驱动器)的部件或薄膜硅太阳能电池基板等的精密器械部件的不锈钢板。分布在不锈钢板的表面的微小的凹坑的存在对不锈钢板的清洁性大幅影响。且公开了这些微小的凹坑是夹杂物或碳化颗粒的轧制工序中的脱落痕迹导致的。进一步，专利文献6还记载了MgO－Al2O3系夹杂物在冷轧工序中的变形能小，因此在金属/夹杂物界面容易产生空位或空隙，容易成为微小凹坑或断裂的起点。对此，还公开了生成以Mn(O，S)－SiO2为主要成分的非金属夹杂物，同时将MgO、Al2O3调整到规定的浓度以下，从而使非金属夹杂物无害化。
专利文献7中，公开了在蒸镀掩模用Fe－Ni系合金板中，使每1mm31μm以上的粒子数为3000个以下、3μm以上的粒子数为50个以下，并且相对于1μm以上的粒子的全部个数，1～3μm的粒子的个数比率为70％以上的金属板。但是，专利文献7所公开的金属板的制造方法是以在制造钢锭时的凝固中，夹杂物浮起为前提，由于并没有考虑在通常的凝固过程中产生的偏析(尤其是向钢锭中心部的偏析)，因此不能适用于实际的金属板制造。因此，实质上，专利文献7中仅公开了“选择粗大夹杂物较少的金属板用于蒸镀掩模用金属板”这样的对本领域技术人员理所当然的选择基准。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2004－183023号公报
专利文献2：特开2017－88915号公报
专利文献3：特开2005－256049号公报
专利文献4：特开2005－274401号公报
专利文献5：特开2001－262278号公报
专利文献6：特开2011－202253号公报
专利文献7：特许第6788852号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
如前所述，夹杂物引起的蚀刻不良在电子部件越是高精度化，或者越是精简越显著。例如，制造的OLED的像素密度越大，使HDD用的悬架越小型化越显著。
本发明的发明人针对夹杂物的尺寸与金属掩模材料的蚀刻不良之间的关系进行了深入研究。其结果发现了，在金属掩模材料的板厚为10.00μm左右超薄时，若减少大于5.00μm的夹杂物，金属掩模材料的蚀刻不良减少。
此外，还发现了若减少金属掩模材料所含有的大于粒径5.00μm的夹杂物，针孔也会减少。
因此，本发明以在厚度10.00μm以上的超薄铁合金箔中，减少粒径高于5.00μm的粗大夹杂物的个数为课题，目的在于提供一种减少粗大夹杂物的铁类合金箔、其制造方法、以及使用其的部件。下面，只要没有特别说明，将粒径高于5.00μm的夹杂物称为粗大夹杂物。
用于解决技术问题的方法
本发明的发明人着眼于夹杂物的基本成分：Al2O3、MgO、SiO2、CaO、Mn(O、S)、CrS。其中发现了：由SiO2、CaO、Mn(O、S)、CrS的至少一种构成的夹杂物难以簇化，此外还是低熔点且软质，因此通过在热轧工序或冷轧工序中伸展或破碎，使粗大夹杂物减少。(有时将SiO2、CaO、Mn(O、S)、CrS称为软质类夹杂物。)
另一方面，氧化铝(Al2O3)或镁－铝尖晶石(MgO·Al2O3。下面有时称为尖晶石。)等的夹杂物，界面能量高，凝固中偏析聚集，因此聚集后的尺寸容易变大。并且，氧化铝或尖晶石的夹杂物由于为硬质，在热轧或冷轧中，夹杂物不易破碎，其结果，作为尺寸较大的夹杂物颗粒残留。(有时将氧化铝或镁－铝尖晶石称为硬质类夹杂物。)
因此，有如下发现：降低夹杂物所含有的氧化铝或尖晶石的比率，重新考虑铁合金箔的制造条件，尤其是轧制条件，减少粗大的氧化铝或尖晶石夹杂物的个数，且通过使软质的夹杂物细致地分散，能够得到粗大夹杂物减少的铁类合金箔。
本发明是基于上述见解而得到的，其宗旨如下。
(1)
一种铁类合金箔，其特征在于，具有如下构成：
以质量％计，包含
C：0.150％以下、
Si：2.00％以下、
Mn：10.00％以下、
Ni：2.00～50.00％、
Cr：19.00％以下、
N：0.20％以下、
Al：0.030％以下、
Co：5.00％以下、
Mg：0.0005％以下、
Ca：0.0005％以下、
Ti：0.01％以下、
P：0.035％以下、
S：0.0300％以下，
剩余部分由Fe及杂质构成；
相对于粒径2.00μm以上的夹杂物的总计质量，为Al2O3：30质量％以下，MgO：15质量％以下；
所述粒径2.00μm以上的夹杂物之中，粒径5.00μm以下的夹杂物的个数比例为80.00％以上；
板厚为10.00～30.00μm。
(2)
如(1)所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔中，以质量％计，
Ni：30.00～50.00％。
(3)
如(1)或(2)所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔中，以质量％计，至少满足以下一种：
C：0.050％以下、
Ca：0.0005％以下、
Mn：0.30％以下、
Si：0.30％以下、
Mg：0.0005％以下、
Al：0.030％以下。
(4)
如(1)～(3)的任一项所述的铁类合金箔，其特征在于，
粒径高于5.00μm的夹杂物为15个/cm2以下。
(5)
如(1)～(4)的任一项所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔的表面，直径20μm以上的针孔密度为5个/1000m2以下。
(6)
如(1)所述的铁类合金箔，特征如下，
所述铁类合金箔，以质量％计，包含
C：0.150％以下、
Si：0.1～2.00％、
Mn：0.10～1.20％、
S：0.007％以下、
Ni：2.00～15.00％、
Cr：15.00～19.00％、
N：0.20％以下、
Al：0.010％以下；
剩余部分是由Fe及杂质构成的奥氏体类不锈钢，在表面中直径20μm以上的针孔密度为5个/1000m2以下，0.2％屈服强度为700MPa以上。
(7)
如(6)所述的铁类合金箔，其特征在于，
所述2.00μm以上的夹杂物在表面中以面积率计为1～100ppm。
(8)
一种金属掩模材料，
由(1)～(7)的任一项所述的铁类合金箔构成。
(9)
一种金属掩模，
由(1)～(7)的任一项所述的铁类合金箔构成。
(10)
一种部件，
具有(1)～(7)的任一项所述的铁类合金箔。
(11)
一种硬盘驱动器悬架，
由(1)～(7)的任一项所述的铁类合金箔构成。
(12)
一种电子设备密封部件，
采用了如(10)所述的部件。
(13)
一种铁类合金箔的制造方法，其特征在于，
包括：对由(1)～(3)、(6)之中任一项所述的组分构成的钢片热轧的工序，以及
对所述热轧后的热轧板进行包含精轧的冷轧的工序；
使所述冷轧中的轧制率在99.0％以上，使所述精轧中的各轧制道次(下面，有时简称为道次。)的轧制率为1～18％。
发明效果
根据本发明，能够提供一种减少粗大的夹杂物，不容易产生轧制加工及蚀刻加工时的缺陷的铁类合金箔。并且，在适用于金属掩模或硬盘用悬架的情况下，显著减少蚀刻不良，能够以高成品率进行高精度加工。并且，通过这样的高精度加工，能够得到进一步精简的电子部件。
附图说明
图1是用于验证在合金箔表面的夹杂物的评价面积妥当性的一个示例，是示出测定面积和相对于其的夹杂物的个数密度的不均衡的图。
具体实施方式
下面，针对本发明的铁类合金箔进行详细叙述。只要没有特别说明，与成分相关的“％”表示钢中的质量％。在没有特别规定下限的情况下，也可以包含不含有的情况(0％)。
[钢组分]
本发明的铁类合金箔具有如下组成：以质量％计，C：0.150％以下、Si：2.00％以下、Mn：10.00％以下、Ni：2.00～50.00％、Cr：19.00％以下、N：0.20％以下、Al：0.030％以下、Co：5.00％以下、Mg：0.0005％以下、Ca：0.0005％以下、Ti：0.01％以下、P：0.035％以下、S：0.0300％以下，剩余部分为Fe及杂质。
Ni具有改善耐腐蚀性和改善加工性的效果，是进一步用于调整合金的热膨胀系数的主要元素。从改善耐腐蚀性的观点出发，Ni含量为2.00％以上即可。优选地，将Ni含量设为5.00％以上、10.00％以上、15.00％以上、20.00％以上、25.00％以上均可。进一步，从抑制热膨胀的观点出发，将Ni含量优选地设为30.00％以上、31.00％以上、32.00％以上、34.00％以上或35.00％以上即可。
但是，Ni是高价元素，若含量过高，在热轧后或热锻后，钢中容易生成贝氏体组织。因此，Ni含量优选设为50.00％以下、45.00％以下、40.00％以下、38.00％以下、或37.00％以下。
Cr是改善耐腐蚀性而必要的合金组分。但是，若过剩含有Cr，则钢材硬质化，加工性变差，因此Cr含量设为19.00％以下即可。Cr含量的下限并不特别限定，也可以为0％。另一方面，Cr含量为15.00％以上时，添加Cr的效果显著，因此优选设为15.00％以上即可。
Co是与Ni量相关联若增加其添加量，能够使合金的热膨胀系数降低一级的成分。Co也可以不含有，但若含有，设定为0.01％以上、0.02％以上、或0.05％以上即可。另一方面，由于是价格非常高的元素，因此将Co含量的上限设为5.00％即可，优选设为4.00％以下，或3.00％以下
C(碳)也可以不含有，但会提高金属掩模材料等的金属箔的强度因而可以含有。若含有C，则设为0.001％以上、0.003％以上、0.005％以上、0.010％以上、或0.020％以上即可。但是，若过剩含有C，则热膨胀系数增大，同时析出到晶界的Cr系的夹杂物(Cr碳化物)增加，成为产生针孔的原因。因此，C含量设为0.150％以下，优选设为0.100％以下、或0.050％以下即可。
Ca固溶于硫化物中，使硫化物细微地分散，使硫化物的形状球状化。也可以不含有Ca，但若含有，Ca含量设为0.0001％以上，或0.0002％以上即可。另一方面，若大量含有Ca，则没有固溶于硫化物的Ca形成粗大的氧化物，可能会产生蚀刻不良。因此，Ca量设为0.0005％以下，优选设为0.0004％以下。
Mn是为了避免尖晶石的生成，代替Mg及Al而作为脱氧剂积极地使用。但是，若Mn含量过多，则会偏析至粒界，助长粒界破坏，耐氢脆化性降低。因此，Mn含量设为10.00％以下即可，优选设为5.00％以下、2.00％以下、1.50％以下、1.20％以下、1.00％以下、0.80％以下、0.60％以下、0.50％以下、0.40％以下、或0.30％以下即可。
也可以不含有Mn。但是，若Mn含量过少，则难以将夹杂物调节为Mn(O，S)－SiO2系的组成。因此，Mn含量优选设为0.01％以上、0.03％以上、0.05％以上、或0.10％以上即可。
在此，所谓Mn(O，S)，是指MnO单体、MnS单体、及MnO和MnS复合的夹杂物，表示O与S的比率并不固定，氧化物和硫化物复合的夹杂物。
Si为了避免生成尖晶石而代替Mg、Al作为脱氧积极地使用。但是，Si会使合金的热膨胀系数增加。金属掩模材料以从蒸镀源放出的有机EL发光材料能够通过掩模孔的方式，有时在200℃左右的温度环境下使用。此外，脱氧生成物的MnO－SiO2是玻璃化的软质的夹杂物，在热轧中延伸及分裂，细微化。因此，耐氢脆化特性高。另一方面，若Si含量超过2.00％，则强度变得过高，硬质化，在冷轧加工中制造薄板时为了轧制成规定的板厚，需要许多轧制道次次数，生产性大幅降低。因此，Si含量为2.00％以下，优选为1.00％以下、0.50％以下、或0.30％以下即可。
也可以不含有Si。但是，若过少则脱氧不足，夹杂物中的Cr2O3浓度增加，容易生成引发加工断裂的夹杂物。因此，Si含量优选设为0.01％以上、0.03％以上、0.05％以上、或0.10％以上即可。
Mg用于钢的脱氧。但是，若Mg含量超过0.0005％，则可能会生成粗大的夹杂物。此外，为了避免尖晶石的生成，Mg的含量越低越优选，因此也可以不包含。因此，Mg含量为0.0005％以下，优选设为0.0003％以下、0.0002％以下、或0.0001％以下即可。
Al也用在钢的脱氧中。但是，若Al含量高于0.030％，则可能会生成粗大的夹杂物。此外，为了避免生成尖晶石，Al的含量越低越优选。因此，Al含量设为0.030％以下，优选设为0.020％以下、0.010％以下、或0.005％以下即可。
P及S是在铁系合金中与Mn等的合金元素结合，生成夹杂物的元素，因此含量优选较少，因此也可以不含有。因此，P含量设为0.035％以下，优选设为0.010％以下、0.007％以下、或0.005％以下即可，S含量设为0.0300％以下，优选设为0.0100％以下、0.0070％以下、或0.0050％以下即可。
Ti会增加合金的热膨胀系数，因此优选较低。因此，虽然也可以不含有Ti，但其含量设为0.01％以下即可。
N与C同样地是固溶强化元素。若大量含有N，则0.2％屈服强度上升，但钢材硬质化，制造性显著恶化。因此，虽然也可以不含有N，但将N含量的额上限设为0.20％即可，优选设为0.10％以下。
上述钢组分的剩余部分为Fe及不可避免的杂质。在此，所谓不可避免的杂质，是在工业上制造钢时，以矿石或废料等的原料为代表，在制造工序中因各种原因混入的成分，表示在对本发明不产生不良影响的范围内允许的物质。
[夹杂物]
夹杂物越少越好，理想的是完全不存在。然而，在制造过程中混入，或者由钢组分中生成，因此并不容易完全不含有。如前所述，在作为金属掩模等的材料使用的情况下，板厚的一半左右的大小的夹杂物为蚀刻不良的原因，是有害的。并且，还可知的是，轧制中位于表面的粗大夹杂物脱落，容易成为针孔或表面凹坑的原因。因此，在粒径较大的夹杂物、例如板厚10μm的超薄合金箔的情况下，极力降低圆当量粒径为5μm以上的夹杂物很重要。
本发明的发明人着眼夹杂物的基本成分如下，Al2O3、MgO、SiO2、CaO、Mn(O、S)、CrS。其中，已知SiO2、CaO、Mn(O、S)、CrS的软质类夹杂物难以簇化，熔点低且为软质，因此通过轧制伸展或破碎，抑制粗大化。另一方面，氧化铝或镁－铝尖晶石等的硬质类夹杂物，界面能量高，在凝固过程中容易偏析凝集，因此凝集后的尺寸容易变大。并且可知，氧化铝或尖晶石的夹杂物为硬质的，因此在轧制中难以伸展或破碎，其结果，作为尺寸大的夹杂物颗粒残留。
从这些见解来看，抑制软质类夹杂物的生成，进而使生成的软质类夹杂物通过调整轧制条件(例如轧制率)来细微化很重要。另一方面，硬质类夹杂物难以进行基于轧制的细微化，因此不生成或不使硬质类夹杂物混入，即使生成或混入也不使其凝集(不使其粗大化)这点也很重要。
首先，由于要在软质系、硬质系均不生成夹杂物的前提下确保作为合金箔的机械性强度等，因此设为所述的钢成分即可。
为了不混入夹杂物，改进工艺很重要。例如，改进熔融金属处理时的耐火物，使用Al或Mg等较少的耐火物即可。
并且，夹杂物的凝集例如熔融金属凝固时偏析凝集是原因之一。避免在凝固时的偏析并不容易，考虑尽可能以不凝集的方式搅拌熔融金属等的方法。并且，通过不使用熔融金属凝固工艺的工艺、例如通过HIP(热等静压)等制造钢锭即可。关于制造工艺将在后文说明。
本发明的一种方案的铁类合金箔所包含的夹杂物，出于测定方面的理由，以粒径(当量圆直径)2.00μm以上的夹杂物(下面，只要没有特别说明，有时简称为“夹杂物”。)为对象。粒径高于5.00μm的粗大夹杂物是有害的，优选极力减少。另一方面，虽优选减少粒径2.00～5.00μm的夹杂物，但其并非是直接有害的。
作为本发明的一种方案，粒径2.00～5.00μm的夹杂物的个数相对于粒径2.00μm以上的夹杂物的总个数的个数比例为80.00％以上即可。优选设为85.00％以上、90.00％以上、95.00％以上、97.00％以上、98.00％以上、99.00％以上、或为100％即可。
此外，氧化铝或尖晶石那样的硬质类夹杂物容易成为粗大粒子，因而极力降低即可。因此，相对于粒径2.00μm以上的夹杂物的总计质量，将Al2O3设为30质量％以下，将MgO设为15质量％以下即可。这些硬质类夹杂物优选较少，因此Al2O3的比率优选为25％以下、20％以下、15％以下、10％以下、5％以下、3％以下、或为1％以下即可。同样地，MgO的比率优选为10％以下、8％以下、6％以下、5％以下、4％以下、3％以下、2％以下、或1％以下即可。
通过如下的方式测定夹杂物的尺寸。使用扫描型电子显微镜(SEM)观察金属箔表面的夹杂物。作为SEM，例如可以使用日本电子制造的JSM－IT500HR。示出SEM设定的一个示例。
·检测器：反射电子检测器BED－C
·观察倍率：80倍
·加速电压：20.0kV
·工作距离(WD)：10.0mm
·照射电流：80％
此外，通过SEM取得的图像在夹杂物自动解析软件中检测夹杂物，在能量分散型X射线分光装置(下面，EDS装置)中实施夹杂物的组成分析。关于夹杂物自动解析软件，例如可以使用Oxford社制造的Aztec的粒子解析模式。EDS装置例如可以使用Oxford社制造的ULTIMMAX65。
在基于夹杂物自动解析软件的夹杂物的识别工序中，首先取得在夹杂物自动解析软件中使用的SEM图像。接着，在从SEM取得的图像中，通过夹杂物自动解析软件以当量圆直径(等面积当量圆直径)为2.00μm以上，且以EDS检测到Al、Mg、Si、Ca、Mn、S的元素之中一种以上的情况下，作为夹杂物识别。对于在EDS分析中结束的图像通过软件结合，作为一个图像输出。此时，还获取通过夹杂物自动解析软件识别的夹杂物的当量圆直径、元素组成。通过反复实施上面的夹杂物识别顺序进行测定，直到到达设定的面积。例如，图像的测定面积将10cm2作为测定单位的1视野，实施10视野测定，将总计100cm2作为评价面积即可。此外，将具有与测定的夹杂物的面积相同面积的圆的直径作为相当于圆的直径(当量圆直径)，将其设为“粒径”。
夹杂物的组分，针对以夹杂物自动解析软件识别的各夹杂物，以如下的方式计算。首先，将通过EDS分析得到的元素Al、Mg、Si、Ca、Mn、Cr、S的质量％用各自的原子量除算，求得元素的表观的物质的量。接着，针对上述7种元素，设定夹杂物的基本成分即氧化物或硫化物的状态。在夹杂物中，Al、Mg、Si、Ca主要作为氧化物存在。
Mn、Cr主要作为硫化物存在，Mn还有时作为氧化物MnO存在。S除前述的硫化物MnS以外，还有时作为铬的硫化物CrS而存在。相比于Mn的表观的物质的量，S的表观物质的量更多的情况下，存在与Mn的表观的物质的量相同量的MnS，此时，存在从S的表观物质的量减去Mn的表观物质的量的物质的量的CrS。在相比于Mn的表观物质的量，S的表观物质的量较少的情况下，存在与S的表观物质的量同量的MnS，此时，存在从Mn的表观物质的量减去S的表观物质的量的物质的量的MnO。在Mn的表观物质的量与S的表观物质的量完全同量存在的情况下，存在与Mn及S的物质的量同量的MnS。
由于处在作为夹杂物的基本成分的氧化物或硫化物的状态，根据各个Al：O＝2：3、Mg：O＝1：1、Si：O＝1：2、Ca：O＝1：1、Mn：O＝1：1、Mn：S＝1：1、S：Cr＝1：1的计量比赋予与各元素的表观物质的量对应的元素O(氧)或S的物质的量后，乘以各自的分子量，导出氧化物等换算质量。通过将求得的氧化物等换算质量的各者用7个氧化物等换算质量的合计除算，求得Al2O3、MgO、SiO2、CaO、MnO、MnS、CrS(下面，有时称为“氧化物等”。)的氧化物等换算质量％。对夹杂物自动解析软件求得的夹杂物的面积，分别累计7个氧化物等换算质量％，求得Al2O3、MgO、SiO2、CaO、MnO、MnS、CrS的夹杂物面积μm2。
接着，针对通过夹杂物自动解析软件识别的所有夹杂物分别求得夹杂物面积，对上述7个氧化物或硫化物每个将夹杂物面积求和，得到Al2O3的面积总和、MgO的面积总和、SiO2的面积总和、CaO的面积总和、MnO的面积总和、MnS的面积总和、CrS的面积总和。将该七个面积总和的总和作为全部夹杂物的面积总和。将各氧化物等的面积总和用所有夹杂物的面积总和除算，从而计算夹杂物的组分比率(质量％)。
[关于面积率]
夹杂物的面积率是将各氧化物等的面积总和，或所有夹杂物的面积总和用评价面积除算，作为各氧化物等各个的面积率、或所有夹杂物的面积率。
[关于评价面积]
此外，在金属箔中不均匀地存在夹杂物的情况下，考虑到因通过SEM观察的位置而可能导致夹杂物的存在状况变化。因此，通过下面的方法验证评价面积的妥当性。首先，进行200cm2的SEM测定，通过夹杂物自动解析软件识别夹杂物。将该测定面积呈格子状等分200个。此时，一个格子为1边1cm的正方形，其面积为1cm2。接着，为了增加统计数量，从200个格子中随机选取k个，导出假定测定1cm2×k个＝kcm2时的所有夹杂物的个数密度，将其重复1000次，得到1000个测定面积为kcm2时的个数密度。在此，所有夹杂物个数密度通过在测定面积kcm2中观测的所有夹杂物的个数用测定面积除算来导出，k分别为1、2、4、5、8、10、20、25、40、50、100、200。接着，用图1的average(实线)表示k＝200cm2中所有夹杂物的个数密度，将所得到的1000个个数密度的最大值及最小值作为图1的误差棒示出。根据图1，验证了若评价面积100cm2，限制在average±10％以内。根据该结果，考虑优选的评价面积为100cm2，将所述评价面积决定为100cm2。
本发明的铁类合金箔极力降低了尖晶石系夹杂物的个数比例，因此粗大的夹杂物难以存在。作为脱氧剂主要使用Mn、Si时，MnO－SiO2系夹杂物的个数比例增大。这是因为MnO－SiO2系夹杂物难以簇化，此外为低熔点、软质，因此在热轧工序或冷轧工序中容易伸展或破碎，作为粗大的夹杂物是难以存在的。
此外，能够将粒径为高于5.00μm的夹杂物的个数密度设为15个/cm2以下。因此，会产生蚀刻不良的尺寸的夹杂物减少。粒径为高于5.00μm的粗大夹杂物越少越好，优选为12个/cm2以下、10个/cm2以下、8个/cm2以下、6个/cm2以下、5个/cm2以下。
[板厚]
如前所述，软质类夹杂物在轧制过程中伸展、破碎，细微化，能够减少5.00μm以上的粗大粒。因此，在铁类合金箔的轧制过程中提高轧制率即可。因此，铁类合金箔的板厚并不特别限定，但在通常的制造工序中，钢锭(铸锭)的大小需要为一定程度，因此优选板厚设为30.00μm以下。优选设为27.50μm以下，25.00μm以下，或22.50μm以下。另一方面，板厚小于10.00μm时，在蚀刻加工时或轧制加工时处理的难易度增加，因而可能会产生褶皱等的缺陷，板厚设为10.00μm以上即可。
[针孔]
若粗大夹杂物存在于合金箔的表面，则在轧制时等脱落，该部分成为凹部。在该状态下，轧制时，凹部会扩大，成为当量圆直径为20μm左右以上的针孔。本发明的铁类合金箔由于粗大夹杂物会减少，粗大夹杂物的脱落引起的针孔也会减少，可以使/>以上的针孔设在5个/1000m2以下。
[屈服强度]
若为上述规定的组分，则能够将0.2％屈服强度设为700MPa以上。若为700MPa以上的0.2％屈服强度，在通常的使用条件下不施加卷曲地能够适用于金属掩模等。
[铁类合金箔的制造方法]
本发明的铁类合金箔例如能够如下地制造。下面所示的方法为例示，目的并不在于限定于此。
例如，在10－1(Torr)以下的真空气氛中，将调整为规定的组分的原料真空熔解，得到作为目标的合金组分的熔融金属。此时，为了使熔融金属脱氧，以除渣后的熔融金属的Mn及Si含量分别成为规定的含量的方式，添加Mn及Si。
接着，使用Ar或N2气体等的惰性气体，通过气体喷散进行雾化(粉体化)。为了降低的粘性，气体喷散时的熔融金属温度优选设为熔点+50℃～200℃的范围。此外，气体喷散时的气体流量(m3/分)/熔融金属流量(kg/分)之比设为0.3(m3/kg)以上即可。气体流量(m3/分)/熔融金属流量(kg/分)之比小于0.3(m3/kg)时，熔滴的冷却速度变慢，因此碰撞铸锭表面时的液滴的液相率过高，夹杂物粗大化。
因此，气体流量与熔融金属流量之比为0.3(m3/kg)以上，优选设为0.5以上、0.7以上、0.9以上、1.0以上、1.5以上、或2.0以上。气体流量(m3/分)/熔融金属流量(kg/分)之比的上限并不特别限定，但在5.0(m3/kg)以上时冷却能力饱和，因此上限设为5.0(m3/kg)即可。
将通过所述雾化工序所得到的合金粉末通过热压法或HIP法烧结，制造钢锭。烧结方法并不特别限定。根据通常的热压法等，以适当条件设定即可。
合金粉末，其粒径越小烧结越容易进行，但相比于粒径较大的合金粉末，生产性降低。另一方面，合金粉末的粒径越大，炉材中的杂质可能越容易混入。因此，合金粉末为粒径300μm以下，优选为250μm以下、200μm以下、150μm以下、或100μm以下。
能够根据上述的雾化(粉体化)法抑制Al或Mg的含量。并且，如果是在固相下处理的烧结法，不会像凝固法(铸造法)那样存在来自耐火物的Al或Mg的混入，因此抑制粗大(例如5μm以上)夹杂物的生成。由此，最终减少Al2O3或尖晶石系的夹杂物自身，尤其是能够显著抑制5μm以上的粗大夹杂物的生成。
接着，将所制造的合金钢锭通过热锻、切削或磨削等制造钢片。而且，将该钢片轧制到3.0mm～200mm厚度。所述轧制可以是热轧，也可以是冷轧。3.0mm～200mm厚的所述轧制板通过进一步重复轧制工序，成形为铁类合金箔。
也可以使所述钢锭在热轧、热锻或冷轧的前后进行退火。此外，为了防止夹杂物的凝集，所述退火工序、热锻工序及热轧工序中的温度小于铁系合金的熔点的温度，优选设为铁系合金的熔点温度－500℃以上，优选设为铁系合金的熔点温度－200℃以下的范围。
热轧或热锻后进行冷轧即可。也可以在冷轧过程中进行中间退火。通过轧制将夹杂物，尤其是软质类夹杂物伸展、破碎，能够使夹杂物细微化。对于夹杂物的细微化，相比于热轧，冷轧效果更好，并且板厚较薄更有效。因此，以热轧后的板厚(冷轧前的板厚)为基准，将冷轧的总轧制率设为97.0％以上即可。优选设为98.0％以上、99.0％以上、99.5％以上。并且，各轧制道次的轧制率高，能够期待夹杂物的细微化效果，因此例如除去制作目标板厚的最终轧制或形状校正轧制，各轧制道次中的轧制率设为20％以上即可。通过以这样的轧制率进行冷轧，能够通过延展、破碎，使软质的夹杂物细微化，使其分散。
另一方面，已知在板厚薄至一定程度，夹杂物细微化至一定程度后的轧制(精轧)中，夹杂物的脱落导致表面凹部、贯通合金箔的针孔有时会产生。因此，在最终板厚的2～3倍或40μm左右至最终板厚(例如10μm或20μm)的精轧(多级冷轧)中，设定为降低轧制率的温和的轧制即可。例如，将精轧各道次中的轧制率设为1～18％，将累积轧制率设为50％以上即可。精轧的累积轧制率小于50％时，有时不能展现合金箔的强度。精轧的累积轧制率的上限并不特别限定，但由通常的箔轧制机的能力，设为98％以下即可。
即，在冷轧中将总轧制率设为97.0％以上，在精轧前的冷轧中将轧制率设为20％以上，使软质夹杂物细微化，在精轧中进行温和轧制，抑制夹杂物的脱落即可。
一般而言，有时将从最终板厚的10倍左右的板厚至最终板厚的压制(冷轧)称为箔轧制，与冷轧后的冷轧相区别。此时，以热轧后的冷轧，接着其的箔轧制之中精轧前的轧制，然后最终的精轧的顺序降低轧制率更优选。例如，将各道次的轧制率设定为，热轧后的冷轧为40％以上，精轧前的箔轧制为20％以上，箔轧制之中精轧小于20％即可。
在此，所谓轧制率，在将轧制前的板厚设为t1，将轧制后的板厚设为t2时，以下面的式表示。
轧制率＝(t1－t2)/t1
例如，精轧为多级轧制时，其累积轧制率将精轧前的板厚设为t1，将精轧后的板厚设为t2计算即可。各道次的轧制率将各轧制道次前的板厚设为t1，将轧制道次后的板厚设为t2计算即可。
此外，精轧中的各道次的单位轧制率(kN/mm)控制在适当范围即可。所谓单位轧制率，是轧制辊施加于被加工才的荷重以被加工件的板宽除算得到的。优选的单位轧制率为0.4～1.3kN/mm。单位轧制率小于0.4kN/mm时，伴随轧制的加工发热较少，作为被加工件的合金箔的柔软性降低，因此夹杂物与合金箔的界面产生裂纹，夹杂物的脱落增多。此外，单位轧制率超过1.3kN/mm时，加工发热增多，因此合金箔的塑性形变量自身增大，在与夹杂物的界面产生裂纹，夹杂物的脱落增多。因此，代替上述轧制率，可以控制单位轧制率。当然，也可以组合控制轧制率与单位轧制率。
进一步，也可以在精轧(最终轧制)后为了去应力而退火。
接着，在用于硬盘驱动器悬架、电子设备密封部件等的部件的情况下，为了追求非磁性，设定下面成分含量的奥氏体类不锈钢即可。
即，是以质量％计，包含C：0.150％以下、Si：0.1～2.00％、Mn：0.10～1.20％、S：0.007％以下、Ni：2.00～15.00％、Cr：15.00～19.00％、N：0.20％以下、Al：0.010％以下，剩余部分由Fe及杂质构成的奥氏体类不锈钢。
在该情况下，与上述说明同样地，能够降低氧化铝或尖晶石系的夹杂物，能够得到蚀刻性优异，高精度加工性优异的合金箔。
实施例
下面，示出实施例，但本发明并不限定于以该实施例所示的方案。
[实施例1]
关于试样1、2、4，制备通过真空感应熔炼炉调整为表1所示的成分的铁系合金组成的熔融金属，通过基于N2气体的气体喷散粉末化。为了降低熔融金属的粘性，气体喷散时的熔融金属温度设为液相线温度+50℃～液相线温度+200℃的范围。此外，气体喷散时的气体流量(m3/分)/熔融金属流量(kg/分)之比调整为1.0～3.0(m3/kg)。
接着，将所得到的合金粉末封入金属容器中，通过公知的HIP处理方法制造试样1、2、4的钢锭。
试样3也制备通过真空感应熔炼炉调整为表1所示的成分的铁系合金组分的熔融金属，但其后将熔融金属移至铸模中，在铸模中使其凝固，制造钢锭。在此期间，放入熔融金属的中间包或铸模内壁的耐火物使用与通常的作业中使用的耐火物相同的耐火物。
对所得的各钢锭热锻，制造截面为80mm×80mm的钢片，将该钢片热轧至3.0mm厚度，其后冷轧，得到板厚0.30mm的钢板。将得到的钢板进行所谓的箔轧制(为冷轧，但为了与热轧后的冷轧相区别称为箔轧制)，制造板厚20μm的合金箔(钢箔)。此时，去掉制造目标板厚的最终轧制或形状校正轧制，将冷轧中的各道次的轧制率设为40～50％，将箔轧制中板厚为40～50μm左右的各道次的轧制率设为20～50％，随后使其为1～18％直至板厚达20μm。此外，为了除去因包含箔轧制的冷轧导致的应力，适当进行退火。
[表1]
对试样1～4各自的表面，使用SEM(日本电子制造的JSM－IT500HR)，观察金属箔表面的夹杂物。SEM的设定为如下。
·检测器：反射电子检测器BED－C
·观察倍率：80倍
·加速电压：20.0kV
·工作距离(WD)：10.0mm
·照射电流：80％
此外，SEM取得的图像通过夹杂物自动解析软件(Oxford社制造的Aztec的颗粒解析模式)检测夹杂物，通过EDS装置(Oxford社制造的ULTIMMAX65)实施夹杂物的组分分析。
在基于夹杂物自动解析软件的夹杂物识别工序中，首先获取夹杂物自动解析软件中使用的SEM图像。接着，SEM获取的图像在通过夹杂物自动解析软件以当量圆直径检测到2.00μm以上的夹杂物，且通过EDS检测到Al、Mg、Si、Ca、Mn、S的元素的至少一种以上的情况下，作为夹杂物识别。对于EDS分析完成的图像，将其通过软件相接，作为一个图像输出。此时，还取得通过夹杂物自动解析软件识别的夹杂物的粒径、元素组成。评价面积设为100cm2，将当量圆直径设为夹杂物的粒径。
夹杂物的组分，针对通过所述夹杂物自动解析软件识别的夹杂物，计算Al2O3、MgO、SiO2、CaO、MnO、MnS、CrS的氧化物等换算质量％，乘以通过所述夹杂物自动解析软件求得的夹杂物的面积，求得各夹杂物的夹杂物面积μm2。接着，针对全部夹杂物，进行所述处理，对每个氧化物求得面积总和，用全部夹杂物的面积总和除算，算出夹杂物的组成比率。
关于各个金属掩模材料，在表2和表3中示出每100cm2的夹杂物的评价结果。
将试样1～4切断为100mm×100mm，以设想1000PPI的OLED金属掩模的掩模孔图案蚀刻(半蚀刻)至板厚的一半。针对半蚀刻后的试样1～4，以100cm2，10个位置，总计评价面积1000cm2，评价蚀刻不良。此外，关于针孔，在试样1～4的金属箔(轧制后的钢带)的整长进行评价，测定以上的针孔数。在表4中记载蚀刻不良评价和针孔评价的结果。
[表2]
[表3]
[表4]
试样2中，夹杂物的面积率合计(ppm)大于试样3。但是，如表2所示，试样1及2的粒径为2.00μm以上5.00μm以下的范围内的夹杂物、即在对蚀刻不造成不良影响的尺寸的范围内的夹杂物的比例较高。另一方面，试样1及2，存在对蚀刻造成不良影响的可能性的尺寸，即粒径为高于5.00μm的夹杂物的个数密度比试样3少很多。
此外，如表3所示可知，试样3所含有的粒径为2.00μm以上的夹杂物的平均组成包含Al2O3：高于30质量％、MgO：高于15质量％，因此夹杂物存在许多氧化铝或尖晶石。对此可知，在试样1、2及4的夹杂物的平均组成中，MgO的含量被较低地抑制在7.0％左右，且Al2O3含量为20.0％以下，由此可知在试样1、2及4中，氧化铝或尖晶石被充分减少。
其结果，如表4所示可知，试样1、2及4的蚀刻性、针孔数等显著改善。
工业可利用性
根据本发明，能够提供一种减少粗大的夹杂物，轧制加工及蚀刻加工时不易产生缺陷的铁类合金箔，因此本发明的铁类合金箔在电子部件的精简化或轻量化方面是有用的，并且能够适当地使用在高精细的分辨率的OLED的制造等中。

Claims (13)

1.一种铁类合金箔，其特征在于，具有如下的组成：
以质量％计，包含：
C：0.150％以下、
Si：2.00％以下、
Mn：10.00％以下、
Ni：2.00～50.00％、
Cr：19.00％以下、
N：0.20％以下、
Al：0.030％以下、
Co：5.00％以下、
Mg：0.0005％以下、
Ca：0.0005％以下、
Ti：0.01％以下、
P：0.035％以下、
S：0.0300％以下，
剩余部分由Fe及杂质构成；
对于粒径2.00μm以上的夹杂物的总计质量，Al2O3：30质量％以下、MgO：15质量％以下；
所述粒径2.00μm以上的夹杂物之中，粒径5.00μm以下的夹杂物的个数比例为80.00％以上；
板厚为10.00～30.00μm。
2.根据权利要求1所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔中，以质量％计，
Ni：30.00～50.00％。
3.根据权利要求1或2所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔中，以质量％计，至少满足以下一种：
C：0.050％以下、
Ca：0.0005％以下、
Mn：0.30％以下、
Si：0.30％以下、
Mg：0.0005％以下、
Al：0.030％以下。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的铁类合金箔，其特征在于，
粒径高于5.00μm的夹杂物为15个/cm2以下。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的铁类合金箔，其特征在于，
在所述铁类合金箔的表面，直径20μm以上的针孔密度为5个/1000m2以下。
6.根据权利要求1所述的铁类合金箔，其特征在于，
所述铁类合金箔是奥氏体类不锈钢，以质量％计，包含
C：0.150％以下、
Si：0.1～2.00％、
Mn：0.10～1.20％、
S：0.007％以下、
Ni：2.00～15.00％、
Cr：15.00～19.00％、
N：0.20％以下、
Al：0.010％以下，并且
剩余部分由Fe及杂质构成；
其中，在表面，直径20μm以上的针孔密度为5个/1000m2以下，
0.2％屈服强度为700MPa以上。
7.根据权利要求6所述的铁类合金箔，其特征在于，
所述2.00μm以上的夹杂物在表面以面积率计为1～100ppm。
8.一种金属掩模材料，
由权利要求1～7的任一项所述的铁类合金箔构成。
9.一种金属掩模，
由权利要求1～7的任一项所述的铁类合金箔构成。
10.一种部件，
具有权利要求1～7的任一项所述的铁类合金箔。
11.一种硬盘驱动器悬架，
由权利要求1～7的任一项所述的铁类合金箔构成。
12.一种电子设备密封部件，
采用权利要求10所述的部件。
13.一种铁类合金箔的制造方法，其特征在于，
包括对由权利要求1～3及6的任一项所述的组成构成的钢片进行热轧的工序，及将所述热轧的热轧板进行包含精轧的冷轧的工序；
将所述冷轧中的轧制率设为99.0％以上；
将所述精轧中的各道次的轧制率设为1～18％。
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