專利名稱：用于制造鐵－鎳基合金薄板材的方法
技術領域：
本發明涉及用于制造鐵-鎳基合金薄板材(strip)的方法，所述薄板材用于引線框材料、引線材料等。
背景技術：
迄今為止，已經公開了用于制造由鐵-鎳基合金板材制成的引線框的多種方法。其中，集中在熱收縮和殘余應力的文獻包括例如JP-A-05-109960和JP-A-06-145811。
JP-A-05-109960中公開了包括如下步驟的制造方法(1)使鐵-鎳合金或鐵-鎳-鈷合金冷軋成具有制品厚度(product thickness)的薄板；(2)然后，將薄板縱切成具有制品寬度(product width)的板材；和(3)然后，將這些板材在600～700℃的溫度下退火1～3分鐘，以除去由于縱切導致的應力，同時將5kg/mm2或更低、優選2kg/mm2或更低的張力施加其上。
另一方面，JP-A-06-145811公開了包括如下步驟的制造方法(1)將薄板進行軋制，進行最后加工(finishing)；(2)然后，將其縱切成板材；(3)然后，在630～700℃范圍內的溫度下將這些板材充分退火，以除去由于縱切引起的應力；和(4)隨后，將這些板材用平整機矯直，這與此前采用的下列工藝相反(1)熱軋鐵-鎳合金板；(2)然后冷軋該薄板；(3)然后將其退火一次，以使其軟化；(4)然后以50％或更低的壓縮速率(reduction rate)進行軋制，進行最后加工；(5)然后，將其剪切(縱切)，以制造具有預定寬度的板材；和(6)隨后，將這些板材在600℃或更低的溫度下退火，以除去由于縱切導致的應力。
發明內容
如上所述，常規使用的方法是將具有制品寬度的鋼板材進行退火，以除去由于縱切導致的應力。這些制造方法有下列問題。
傳統制造方法的技術理念是想通過作為最后工藝的熱處理來減少由于縱切和冷軋導致的應力。然而，當在板材被縱切成制品寬度之后進行熱處理時，應力釋放會產生波浪形的變形，導致板材平整性下降。
此外，當對多個縱切成制品寬度后的原料板材同時進行熱處理時，這些板材之間的張力不同，因而難于穩定地控制這些板材。此外，由于板材在爐子中彎曲(meander)，因此板材變形和損傷是不可避免的。當這些板材逐一進行熱處理時，不會造成張力控制和彎曲的問題，但是生產率明顯降低。
因此，盡管能夠通過熱處理而減少由于縱切導致的應力，但是在縱切之后將板材退火以除去應力的傳統制造方法的最差缺點是不能獲得引線框材料所需的穩定熱收縮和平整性，所述的穩定熱收縮是由穩定的張力控制導致的。
在JP-A-06-145811中，為了確保平整性，隨后用平整機進行矯直。然而，如上所述，不能穩定地控制熱收縮。此外，通過使用平整機矯直在熱處理中的變形部分，在縱切成制品寬度的鋼帶中產生局部殘余應力，這樣可能會在用于制造引線框的沖壓或蝕刻之后導致引線變形。
例如，當板材具有約30mm或更低的常規窄寬度時，盡管有一些起伏，但是該板材也能夠用于例如引線框材料。然而，因為板材寬度由于最近增加的ICs效率而需要加寬，其寬度為60mm或更大，因而對平整性的需要變得更加嚴格。因此，采用傳統制造方法非常難以確保平整性。
本發明的一個目的是提供一種用于制造鐵-鎳基合金薄板材的方法，所述薄板材用于引線框材料、引線材料等，即使對于例如60mm或更大的寬度，該方法也能夠特別解決熱收縮的問題，并獲得優異的平整性。
本發明是鑒于上述問題而提供的。
本發明提供一種用于制造鐵-鎳基合金薄板材的方法，其中該方法包括通過平整機矯直最后冷軋過的薄板；然后將該矯直薄板在連續退火爐中退火，以除去該矯直薄板的應力；然后，將該薄板縱切成板材。
優選地，當在連續退火爐中將薄板退火以除去應力時，將不大于20N/mm2的張力施加到薄板上。
更優選地，將薄板在400～750℃范圍內的溫度下進行退火，以除去應力。
而且，在本發明中，優選使用協同操作的一對上下圓盤切刀縱切薄板，所述每個圓盤切刀的直徑都是被縱切的鐵-鎳基合金板厚度的750倍或更大。
更優選地，在縱切成板材過程中，上下圓盤切刀的重疊部分為被縱切的鐵-鎳基合金板厚度的5～50％。
構成本發明中鐵-鎳基合金的優選組成的是不大于0.1％的碳、不大于1.0％的硅、不大于1.2％的錳、30～50％的鎳，其余基本上為鐵，這些組成均以質量百分比計。
通過應用本發明的制造方法，更確定能夠解決熱收縮問題，而且能夠獲得具有優異平整性的鐵-鎳基合金薄板材。因此，能夠易于獲得用于引線框材料、引線材料等的鐵-鎳基合金薄板材，而不可避免地要對所述板材進行微加工(micro-fabricating)。
下面將詳細描述本發明中限定的一些限制。
根據本發明，為了確保薄板材的平整性，將最后冷軋過的薄板用平整機矯直，以使用于引線框材料、引線材料等的鐵-鎳基合金薄板材變直，隨后將薄板在連續退火爐中退火，以除去薄板的應力。
此處所指的“平整機”是將某個張應力施加到處于縱向中的鋼板的整個寬度上，以消除板材中的長度差異的裝置。考慮到鐵-鎳基合金薄板材的厚度，在本發明中實際使用的平整機優選張力平整機。也可以使用用于彎曲和張力的組合平整機。該張力可以在50～500N/mm2的范圍。
根據本發明，能夠將具有例如300～1200mm寬度的鐵-鎳基合金板在連續退火爐中退火，以除去應力，這是因為合金板是在被縱切成具有制品寬度的板材之前進行退火的。因此，只有薄板自身重量加載在鐵-鎳基合金板的整個寬度上，與多個具有窄寬度的鋼帶同時通過爐中的情形相比，這樣可以易于控制張力。
因此，能夠抑制鐵-鎳基合劑板中熱收縮的常規局部變化，因而獲得穩定熱收縮。此外，與多個鐵-鎳基合金薄板材同時通過爐中的情形相比，也能夠易于控制材料的彎曲，從而也能夠消除板材變形和損傷的可能性。
盡管本發明中典型的連續退火爐可以是垂直或水平的，但是在這兩種爐中都能夠控制張力，以實現提高生產率的優點。
尤其是，當使用其中鋼板縱向是垂直的垂直連續退火爐時，能夠抑制鋼板的松弛，因而獲得更穩定的熱收縮。
當將薄板退火以除去應力時，優選在爐中向該薄板施加不超過20N/mm2的張力。如果張力在這個范圍，則在加壓沖壓中進行的中間熱處理過程中或在半導體包裝制造過程中產生的熱收縮能夠被最小化，因而更能夠防止由于尺寸改變導致的缺陷。
如果爐中的張力大于20N/mm2，則當中間熱處理例如在加壓沖壓中進行時，熱收縮增加，因而易于出現由于尺寸改變而導致的缺陷。因此，將爐中的張力限制在不大于20N/mm2。
另一方面，張力下限改變程度取決于所使用的連續退火爐是垂直的還是水平的。例如，當使用垂直爐時，薄板能夠在沒有張力的情況下退火，這是因為它可以通過其自身重量而不需要施加額外的張力而垂下。然而，鑒于加工的穩定性，垂直爐和水平爐的下限都可以是0.5N/mm2，并且為了更確定地獲得上述效果，優選1～15N/mm2范圍內的張力。
優選上述用于除去應力的退火是在400～750℃范圍內的溫度下進行的。
在這個溫度范圍內，能夠獲得在冷軋和矯直中引入的應力松弛效果。優選的溫度范圍是500～700℃。盡管退火時間在此處沒有具體限制，但是退火時間可以為10～120秒。
此外，這種退火可以在露點為-70～-5℃的還原氣氛中或在惰性氣體如氮氣中進行。該氣氛的選擇可取決于薄板所需要的性質。例如，如果首先改善耐腐蝕性是重要的，則在惰性氣體中退火更有利，而在還原氣氛中退火時，能夠首先提供防止薄板表面被氧化的作用。
根據本發明，在為除去應力而進行如上所述的退火之后，將薄板縱切成例如具有制品寬度的板材。
在本發明中，由于平整性和熱收縮在縱切成板材之前得以改善，因此在將薄板縱切成板材中不向薄板過度施加應力是適宜的。可以使用將薄板縱切成含有小應力的板材的任何方法，例如通過激光束加工的方法，但是將薄板用協同操作的一對上下圓盤切刀進行縱切是方便的。
用于縱切的上下圓盤切刀中的每一個都優選其直徑為鐵-鎳基合金板厚度的750倍或更大。這是因為如果切刀的直徑小于薄板厚度的750倍，則剪切角可以變大，因而殘余應力在縱切成板材的過程中增加。
因此，在本發明中，為了顯著降低由于縱切導致的應力，上下圓盤切刀直徑為鐵-鎳基合金板厚度的750倍或更大，優選為900倍。
此外，上下圓盤切刀的重疊部分可以是薄板厚度的5～50％，以進一步降低縱切導致的應力。如果重疊部分增加，則剪切角變大，因而縱切導致的殘余應力增加。如果重疊部分太小，則切刀不能完全切割薄板，導致切口缺陷。
此處所指的“鐵-鎳基合金”表示含有作為主要元素的鐵和鎳的合金。典型的組成是如含有27～52質量％的鎳、其余基本為鐵的合金，還包括不大于7％的鉻的合金，或者用不大于20％的鈷代替上述鎳的合金。
其中，優選基本上由鐵和鎳構成的合金。下面描述其中包含元素的優選范圍及其原因。
碳不超過0.1％碳是損害可以進行蝕刻的鐵-鎳基合金薄板材的蝕刻性質的元素。因此，碳的上限限定為不超過0.1％。碳的優選上限為0.03％。
硅不超過1.0％，且錳不超過1.2％為了脫氧目的，鐵-鎳基合金中包含有痕量的硅和錳。如果這些元素過量加入，則它們可能被分離。因此，將硅限定為不超過1.0％，而錳限定為不超過1.2％。
鎳30～50％當鐵-鎳基合金薄板材用作例如引線框時，由于鎳起著調節熱膨脹系數的作用，因而其是顯著影響低熱膨脹性質的元素。如果鎳的量低于30％或高于50％，都不會出現降低熱膨脹系數的效果。
其余基本上為鐵。
雖然除上述元素之外其余基本上是鐵，但是在制造中的材料內包含有雜質是不可避免的。另外，為了改善加壓沖壓性質，可以含有0.005～0.020％用于改善易切削性質的元素如硫，或者可以含有0.0005～0.0050％用于改善熱加工性質的元素如硼。
圖1A所示為解釋用于測定縱切所引起應力的方法的示意性頂視圖。
圖1B所示為解釋用于測定縱切所引起應力的方法的示意性側視圖。
具體實施例方式
本發明將用下面的實施例進行詳細描述。
通過真空熔融、鍛造和熱軋制造用于冷軋的鐵-鎳基合金板，該合金板用于引線框。然后，將鐵-鎳基合金板在還原氣氛中重復進行退火和冷軋，以制造出厚度為0.125mm且寬度為700mm的鐵-鎳基合金薄板。退火溫度為950℃，最終冷軋的壓縮比為25％。所使用張力平整機的施加張力范圍為200～400N/mm2。
然后，通過本發明方法和傳統方法，由這種鐵-鎳基合金板制造用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材。每一塊薄板都用協同操作的一對上下圓盤切刀縱切成板材。這些板材的所有切口寬度都為100mm。
在比較實施例中，在從薄板縱切之后對薄板材進行退火。在工藝編號7和編號8中，將三個板材同時退火，以除去應力，而在工藝編號9中，板材是一個接一個地進行退火的。
表1所示為化學組成，表2所示為制造條件。
表1(質量％)
表2
*)氣體符號H2純氫氣，N2純氮氣，AX75％H2+25％N2**)用以除去應力的退火是在連續退火爐中進行的。
縱切之后，對于在每一制造條件下制造的用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材測量其熱收縮量。
在熱收縮量的測定中，在每個樣品中劃出標線。在軋制方向上的兩條標線之間的距離為180mm，該距離是使用工具制造廠顯微鏡測定的。在將樣品在650℃加熱(在氫氣中)10分鐘之后，再次使用工具制造廠顯微鏡測定該距離，以確定收縮量。將收縮量除以加熱之前標線之間的距離并乘以100，以表示評估值。
如圖1A和1B所示，在離用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材1的切口邊緣2A和2B 1.5mm距離的位置上用鋼絲剪剪出長150mm的切口4，然后將切割之后的板材1放置在平臺3上，使用刻度尺測定切口邊緣2A和2B的頂端的升高值R，從而測定出由縱切所引起的應力量。
為了測定平整性，在將樣品在長度方向上切割500mm后，將其放置在平臺上，使用激光距離傳感器測定最大的升高值(以毫米計)。
測定從每一塊薄板中縱切出的六個用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材中的每一個。表3示出測定結果。
表3
-繼續-
-繼續-
如表3所示，根據本發明方法制造的用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材具有不大于0.03％的小的熱收縮量。
在縱切之后進行退火以除去應力的比較實施例中，工藝編號7中的收縮量大。這是因為在除去應力的退火中施加了高的張力，而且平整機又引入了另外的應力。
在工藝編號8中，一些樣品的熱收縮量不大于0.03％，但是批間偏差大。這是因為當多個板材同時在爐子中通過時，對于每個板材不能單獨控制張力的緣故。
在工藝編號9中，批間偏差相對較小，這是因為板材在除去應力的退火中是一個接一個地通過的。然而，因為板材是在縱切之后進行退火以除去應力的，因此釋放應力導致板材的平整性變差。
在測定由縱切引起的應力中，在本發明的縱切條件下制造的用于引線框材料的鐵-鎳基合金薄板材具有不大于15mm的小的由縱切所引起的應力量。
關于平整性，根據本發明方法，對于100mm寬度達到了不大于0.2mm的平整性，而在比較實施例中產生了0.27～0.58mm的升高值。這是因為當每個薄板材中的應力通過縱切之后的熱處理釋放時，不存在環境束縛(constresst)，因而薄板材容易成波浪形。尤其是，在寬材料如寬度為100mm情況下，可看到顯著的平整性差異。
本發明具有優異的低熱收縮性和低的由縱切所引起的應力，因此本發明能夠應用于使用鐵-鎳合金薄板材的應用中，而該板材不可避免會被微加工。
權利要求
1.一種用于制造鐵-鎳基合金薄板材的方法，其中所述方法包括用平整機矯直最后冷軋的薄板；然后，將所述矯直薄板在連續退火爐中退火，以除去其應力；和然后，將所述薄板縱切成板材。
2.如權利要求1所述的方法，其中當將所述薄板在連續爐中退火以除去應力時，將不大于20N/mm2的張力施加到薄板上。
3.如權利要求1所述的方法，其中將所述薄板在400～750℃范圍內的溫度下進行退火，以除去應力。
4.如權利要求1所述的方法，其中將所述薄板用一對協同操作的上下圓盤切刀進行縱切，每個圓盤切刀的直徑是被縱切鐵-鎳基合金板厚度的750倍。
5.如權利要求1所述的方法，其中將所述薄板用一對協同操作的上下圓盤切刀進行縱切，并且其中上下圓盤切刀的重疊部分為被縱切鐵-鎳基合金板厚度的5～50％。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述鐵-鎳基合金由下列以質量百分比計的元素構成碳不大于0.1％硅不大于10％錳不大于1.2％鎳30～50％，且其余基本上為鐵。
全文摘要
本發明提供一種用于制造鐵－鎳基合金薄板材的方法，所述薄板材用于引線框材料、引線材料等中，所述薄板材即使很寬，比如具有不小于60mm的寬度，該薄板材也具有優異的平整性。所述方法包括用平整機矯直最后冷軋的薄板；然后，將所述矯直薄板在連續退火爐中退火，以除去其應力；然后，將所述薄板縱切成板材。優選地，將不大于20N/mm
文檔編號C21D9/54GK1754968SQ20051010418
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優先權日2004年9月29日
發明者長鹽隆之, 市川一夫, 中村秀一 申請人:日立金屬株式會社