压板用奥氏体系不锈钢板的制作方法

专利名称：：压板用奥氏体系不锈钢板的制作方法
技术领域：
：本发明涉及压板用奥氏体系不锈钢，即制造压板时被用作材料的奥氏体系不锈钢。并且，本发明涉及使用了该奥氏体系不锈钢的压板的制造方法以及由该奥氏体系不锈钢形成的压板。
背景技术：
：压板是指，在通过压制成型制造多层印刷电路板、装饰板、胶合板等多层层积体时用于将压力机与多层层积体之间或多层层积体彼此之间隔开的厚度为数毫米程度以下的平板夹具。例如，在制造多层印刷电路基板的情况下，将覆铜箔层积板(电路形成板)和粘结用预成型料(薄板状树脂)重叠，在其上部、下部层积铜箔以制成层积体，使压板介于层积体-压力机之间和两个以上的层积体之间，利用热压机从上下方向进行加热、加压，由此对两块以上的多层印刷电路板同时进行热压成型。要求压板具有如下所示的特性，这些特性的好坏会在很大程度上影响多层层积体的品质。1.表面的平整度优异。2.坚硬。3.层积体表面不存在如同被转印的表面缺陷。以往，作为用于制造多层印刷电路板用压板的材料，使用SUS630钢、SU420J2钢等由马氏体单相构成的马氏体系不锈钢、在亚稳定奥氏体系不锈钢中生成了形变诱发马氏体的加工硬化型奥氏体系不锈钢(专利文献1)等，这些不锈钢的硬度是由马氏体相赋予的。专利文献l:日本特开平8-225896号公报如上所述，要求压板兼顾硬度和表面的平整度。例如，对于多层印刷电路板制造用的压板来说，要求其具有400HV程度以上的表面硬度和3mm左右以下的平整度。但是，对于由表面硬度为400HV以上的坚硬的不锈钢制成的钢板来说，仅凭利用平整轧制或张力矫直机等进行形状修正难以使其得到充分平整。因此，对于以往用作压板材料的马氏体系不锈钢来说，需要利用淬火或回火工序以确保平整度，从而存在制造工序的负担大的问题。并且，在将压板用于多层印刷电路板的制造的情况下，压板与铜箔直接接触，以往用作压板材料的马氏体系不锈钢的热膨胀系数约为11.0xl0，C，小于铜的热膨胀系数(约16.0xl0YC)。因此，使用现有材料制造的压板存在如下问题在热压成型中，铜箔受到与压板的热膨胀差的收縮应力而断裂或出现褶皱。铜箔的断裂或褶皱会引起由铜箔形成的电路的短路等问题，这是多层印刷电路板不良的原因。特别是随着近年来多层印刷电路板的高密度化，层积在多层印刷电路板上的铜箔的厚度也趋于变薄，热压成型中铜箔的断裂或出现褶皱的问题变得更加严重。在以上问题之中，对于制造工序的负担大这一问题，可以考虑使压板材料变得柔软以便仅通过利用张力矫直机等进行形状修正就能够达到较高的平整度。由于奥氏体相相比于马氏体相为软质组织，因而只要使用奥氏体的比例高的奥氏体系不锈钢作为压板材料，就容易提高压板的平整度。并且，对于因与铜箔的热膨胀差异导致褶皱发生的问题，可以考虑使压板材料的热膨胀系数达到与铜的热膨胀系数同等程度的值。具有马氏体组织的不锈钢的热膨胀系数约为11.0xl0'VC，该值低于铜的热膨胀系数，与此相对，具有奥氏体组织的不锈钢的热膨胀系数约为16.0xl(rVC，与铜的热膨胀系数大致相同。因此，只要使用马氏体比例少、奥氏体比例高的奥氏体系不锈钢作为压板材料，就能够防止热膨胀系数降低，并能够保持奥氏体组织的热膨胀系数，即能够保持奥氏体组织的热膨胀系数为与铜同等程度的热膨胀系数。如上所述，从平整度、热膨胀系数的方面出发，优选使用马氏体比例少、奥氏体比例高的奥氏体系不锈钢作为压板材料。但是，若减少奥氏体系不锈钢中的硬质马氏体的比例，增加软质奥氏体的比例，则无法制造出满足硬度(另一重要特性)的压板。对于这点，作为使不锈钢具备压板所要求的硬度水平的方法，现在尚不知道代替马氏体的生成的实用的方法。在这种状况下，尽管在平整度、热膨胀系数的方面存在上述那样的问题，但仍然在继续使用由马氏体相赋予硬度的马氏体系不锈钢、加工硬化型奥氏体系不锈钢来作为压板材料。
发明内容于是，本发明的目的在于提供一种新型压板材料，这种材料能够容易地制造出兼具平整度和硬度这两个难以并存的特性且具有与铜的热膨胀系数同等程度的热膨胀系数的压板。本发明人为了解决上述问题对不锈钢进行了深入的研究，结果发现，含有1.0质量％4.0质量°/。的Si的具有特定组成的奥氏体系不锈钢其本身虽为软质，但通过实施时效处理会引起应变时效，使其飞跃性地硬化，从而具有压板所要求的硬度。并且，本发明人完成了如下内容使用这样的奥氏体系不锈钢作为材料，在时效处理前的软质状态下进行形状修正，然后实施时效处理使其发生应变时效硬化，由此能够制造出兼备平整度和硬度的压板。进而可知，由于在使用这样的奥氏体系不锈钢制造出的压板中，马氏体的量少，剩余部分为奥氏体钢，因此所述压板具有与铜同等程度的热膨胀系数。艮p，本发明的技术方案如下。一种压板用奥氏体系不锈钢板，其具有如下组成Si:1.0质量％4.0质量％、Cr:10.0质量％25.0质量％、Ni:5.0质量％15.0质量％、C+N:0.3质量％以下(包括0质量％)、Mn:5质量％以下(包括0质量％)、Cu:5质量％以下(包括0质量％)、Mo:5.0质量％以下(包括0质量％)、剩余部分Fe和不可避免的杂质，该不锈钢板的以下式(l)表示的奥氏体稳定性指标Md3o("C)为25以下，Md30(。C)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo…(1)。利用本发明的压板用奥氏体系不锈钢，能够容易地制造出兼具平整度和硬度这两个以往难以并存的特性的压板。并且，使用本发明的奥氏体系不锈钢制造出的压板具有与铜同等程度的热膨胀系数，因此，通过使用该压板就能够制造出不良较少的多层印刷电路板。具体实施例方式下面对本发明进行具体地说明。首先对本发明的奥氏体系不锈钢进行说明。在本发明中，通过将奥氏体系不锈钢的组成限定在特定的范围，在马氏体的生成较少的情况下，利用应变时效使奥氏体系不锈钢飞跃性地硬化而该奥氏体系不锈钢没有同时发生形状变化。本发明的压板用奥氏体系不锈钢具有如下组成Si:1.0质量％4.0质量％、Cr:10.0质量％25.0质量％、Ni:5.0质量％15.0质量％、C+N:0.3质量％以下(包括0质量％)、Mn:5质量％以下(包括0质量％)、Cu:5质量％以下(包括0质量％)、Mo:5.0质量％以下(包括0质量％)、剩余部分Fe和不可避免的杂质，并且该不锈钢的以下式(l)表示的奥氏体稳定性指标Md3orC)为25以下Md30(°C)=55M62(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo…(1)。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Si的含量为1.0质量％4.0质量％。Si通常是为了脱氧而以1.0质量％以下的量添加到不锈钢中，而在本发明中，除了这样的目的以外，添加Si还是为了通过时效处理使奥氏体相发生应变时效硬化。为了使奥氏体相充分发生应变时效硬化以赋予压板所要求的硬度水平，需要Si的含量为1.0质量％以上。另一方面，过量的Si会引起不锈钢在高温下出现裂纹。因此，在本发明中，Si的含量为1.0质量％4.0质量％。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Cr是为了确保作为不锈钢的耐腐蚀性而必需的成分，但过量含有Cr时，在高温下会大量生成S铁素体相。因此，在本发明中，Cr的含量为10.0质量％25.0质量％。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Ni是生成奥氏体相并使之稳定的必需的成分。但是，Ni的含量超过15.0质量Q/。时，奥氏体相变得过于稳定。因此，在本发明中，Ni的含量为5.0质量G/o15.0质量。/0。从抑制马氏体的生成的方面出发，更优选Ni的含量为8.0质量％以上，进一步优选为10.0质量％以上。在本发明的奥氏体系不锈钢中，C、N起到稳定奥氏体相的作用，但过量的C、N会使奥氏体相因固溶强化而硬质化，从而难以利用形状修正而达到平整。因此，在本发明中，可以根据需要在奥氏体系不锈钢中含有C、N，但C、N的含量合计为0.3质量n/。以下(包括0质量。/。)。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Mn起到稳定奥氏体相的作用，但过量的Mn会损害不锈钢的耐腐蚀性。因此，在本发明中，可以根据需要在奥氏体系不锈钢中添加Mn，但Mn的含量为5.0质量％以下(包括0质量％)。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Cu起到稳定奥氏体相的作用，但过量的Cu会对热加工性带来不良影响。因此，在本发明中，可以根据需要在奥氏体系不锈钢中添加Cu，但Cu的含量为5.0质量％以下(包括0质量％)。在本发明的奥氏体系不锈钢中，Mo显示出改善耐腐蚀性的效果，但过量的Mo会使奥氏体相硬质化，从而难以利用形状修正而达到平整。因此，在本发明中，可以根据需要在奥氏体系不锈钢中添加Mo，但Mo的含量为5质量°/。以下(包括0质量％)。式(l)表示的奥氏体稳定性指标Md3。('C)是表示发生形变诱导马氏体相变的难易度的参数，Md3oCC)的值越大，奥氏体越不稳定，越容易生成马氏体。通过设计不锈钢的组成以使Md3。(i:)为25以下，能够抑制形变诱导马氏体的生成。进而，将Mc^fC)调整为-20以下时，在工业采用的轧制条件下难以生成形变诱导马氏体，因而优选将Md3orC)调整为-20以下。Md3o("C)的值更优选为-90以下，进一步优选Md3(C)为-120以下。在本发明中，从通过形状修正以使表面得到平整的方面出发，压板用奥氏体系不锈钢的表面硬度优选为400HV以下，更优选为380HV以下，进一步优选为350HV以下。此处"表面硬度"是指维氏硬度。通过使本发明的奥氏体系不锈钢中的马氏体的量为30体积％以下，能够达到上述的表面硬度。此处"马氏体的量"是指奥氏体系不锈钢中存在的全部马氏体相在整个奥氏体系不锈钢中所占的比例。在本发明中，对于奥氏体系不锈钢中的马氏体的量来说，通过对退火、热轧、冷轧等的加工条件进行微小调整就可以简单地使马氏体的量为30体积％以下，而无需进行复杂的试错。需要说明的是，奥氏体系不锈钢中的马氏体的量可以通过例如利用铁素体测定仪(ferritescope)对测定试样表面的马氏体相的量进行测定来求出。下面对本发明的压板的制造方法进行说明。通过使用本发明的奥氏体系不锈钢，并经由以下工序ac，能够制造出压板。a.准备由本发明的奥氏体系不锈钢形成的钢板的工序；b.对由工序a备好的钢板进行形状修正的工序;和c.将在工序b中进行了形状修正的钢板约束在2块平板之间，在此状态下于35(TC55(TC实施时效处理的工序。在工序a中，对准备由本发明的奥氏体系不锈钢形成的钢板的方法没有限制，可以按照现有公知的方法进行制造。例如，利用真空熔化炉等将原料成分熔化，然后进行铸造，在根据需要进行热锻、热轧后，反复进行退火和冷轧直至其板厚达到目标值，由此能够制造出奥氏体单相或少量生成了马氏体相的奥氏体系不锈钢。此外，对铸造方法没有限制，但采用连续铸造法是高效的。并且，优选在退火和冷轧之间存在酸洗工序以除去退火后的氧化皮。在工序b中，对于对钢板进行形状修正的方法没有限制，例如可以通过利用了张力矫直机、辊式矫直机、拉伸矫直机的公知的矫正方法进行形状修正以使表面平整。在工序b中，优选进行形状修正以使钢板的平整度为3mm以下。在工序c中，通过在35(TC550'C的温度下对形状修正后的钢板进行时效处理，使奥氏体系不锈钢发生应变时效硬化，从而使其具有作为压板的用途所要求的表面硬度。时效处理温度为35(TC55(TC。为了使应变时效硬化得到充分发生，优选在40(TC以上进行时效处理，更优选在42(TC以上进行时效处理。另一方面，从获得430HV以上的表面硬度这一方面考虑，优选时效处理温度为52(TC以下，更优选为50(TC以下。并且，对处理时间没有限制，进行时效处理直至钢板的表面硬度达到必要值。处理时间通常为10分钟10小时左右，考虑到工业生产率而优选处理时间为1小时左右。本发明的奥氏体系不锈钢在时效处理中有时也会出现少许马氏体相变，导致形状恶化。为此，时效处理是在将钢板约束于2块平板之间的状态下进行的。通过如此操作，能够得到保持着在工序b中达到的良好平整度的平整的钢板。此处，对所使用的平板没有限制，只要是具有能够约束钢板的硬度的平整的物件即可，例如，可以优选使用厚度为1.0mm5.0mm左右、尺寸大于钢板的不锈钢板等。下面对本发明的压板进行说明。为了制造出铜箔上没有褶皱或断裂的优异的印刷电路板，压板的热膨胀系数必须与铜的热膨胀系数为同等程度。因此，在本发明中，优选压板的热膨胀系数为14.5xlO-，C以上，更优选为15.0xlO—，C以上，进一步优选为15.5xlO—V。C以上。对于本发明的压板来说，可以通过使马氏体的量为30体积％以下来使其热膨胀系数达到上述值。本发明的奥氏体系不锈钢的热膨胀系数会在马氏体的量为22.0体积％的前后发生剧烈变化。因此，更优选压板的马氏体的量为22.0体积％以下。通过应变时效硬化而赋予了本发明的压板足够的硬度，因此即使马氏体的量降低至0体积％也可以，但在压板的硬度格外受到重视的情况下，也可以适度地生成马氏体以同时利用由马氏体相赋予的硬化。如上所述，在本发明中可以考虑硬度、热膨胀系数等来适当决定压板中的马氏体的量。在本发明中，使用马氏体的量小于30体积％的奥氏体系不锈钢作为材料，由此能够使作为最终产品的压板中的马氏体的量在30体积％以下。不过，由于在压板的制造过程中也可能发生马氏体相变，因此需要还考虑到这一点来决定作为材料的奥氏体系不锈钢中的马氏体的量。在本发明中，压板的表面硬度优选为400HV以上，更优选为430HV以上。实施例下面举出实施例来详细地说明本发明，但本发明不限于以下的实施例。i)压板的制造1.钢板的制造使具有表1的AD所示组成的80t试验材料分别在电炉中真空熔化，铸造厚度为200mm的钢块。对所得到的钢块实施热轧，制造出厚度为3.0mm的热轧板。对这些热轧板实施退火并在酸洗后实施冷轧，制造出厚度为1.5mm或1.0mm的冷轧板。对这些冷轧板实施退火并在酸洗后进一步实施冷轧，得到实施例或比较例的由奥氏体系不锈钢形成的厚度为0.6mm的钢板No.18。2.时效处理将钢板No.18切断成500mmx500mm，夹在2块600薩x600mmx20mm(厚度)的不锈钢板之间，在钢板No.18处于这种受约束的状态下使其保持在450。C的时效处理炉中1小时，实施时效处理。ii)奥氏体系不锈钢的特性评价将在i)的l.中得到的时效处理前的钢板No.18的表面硬度以及在进行i)的2.时效处理之后的钢板No.18的表面硬度、马氏体的量、热膨胀系数列于表l。此外，对于表面硬度来说，使用负荷为98N的维氏硬度计，对每个试样测定5处，其平均值即为该试样的表面硬度。并且，对于马氏体的量，用振动样品磁强计测出作为磁性质的饱和磁化量，利用马氏体的量与饱和磁化量成比例关系这一点，根据该比例计算出马氏体的量。进而，对于热膨胀系数，利用差示热膨胀计测定出于20°CIO(TC的平均热膨胀系数。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>对于本发明的实施例的由奥氏体系不锈钢形成的钢板No.14来说，在时效处理前，其表面硬度为319385(HV)，是通过形状修正可容易进行平整的钢板。并且，通过实施时效处理，钢板No.14的表面硬度大幅度增加5070(HV)，能够硬化至压板所要求的硬度水平。进而，在时效处理后钢板No.14中的马氏体的量较少，为0.3体积％23.0体积％，其结果，这些钢板的热膨胀系数为与铜同等程度的值。对于比较例的由奥氏体系不锈钢形成的钢板No.58来说，表面硬度均没有因时效处理而较大增加。因此，钢板No.57的表面硬度为330387(HV)，是通过形状修正可容易进行平整的钢板，但在时效处理后，其表面硬度没有达到压板所要求的程度。另一方面，钢板No.8在时效处理后虽然其表面硬度达到了必要值，但该硬度是由马氏体相赋予的，在时效处理后马氏体的量较多。因此，热膨胀系数较小，为14.5xlO，厂C)。并且，由于时效处理前其表面硬度也较高，为447(HV)，因此钢板No.8是难于进行形状修正的钢板，不适于制造压板。并且，对比本发明的钢板No.3和比较例的钢板No.6，尽管两者在时效处理后的表面硬度为同等程度，但本发明的钢板No.3以更少的马氏体的量达到了这样的表面硬度。其结果，本发明的钢板No.3具有更接近铜的热膨胀系数。并且，对比本发明的钢板No.4和比较例的钢板No.7，尽管两者的马氏体的量为同等程度，但本发明的钢板No.4在时效处理后具有更大的表面硬度。由以上结果可知，与现有的压板材料相比，利用本发明的奥氏体系不锈钢能够制造出平衡良好地兼具表面硬度、平整度和热膨胀系数的压板。工业实用性对于本发明的奥氏体系不锈钢来说，仅通过对其进行形状修正并实施时效处理就能够制造出兼具优异的表面硬度和平整度的钢板而无需实施研磨等特殊处理，因而其可以适用于各种压板的制造。特别是本发明的奥氏体系不锈钢具有与铜等同的热膨胀系数，能够制造出具有3mm以下的极高平整度的板材，因而适于多层印刷电路板制造用压板的制造。权利要求1.一种压板用奥氏体系不锈钢板，该奥氏体系不锈钢板具有如下组成Si1.0质量％～4.0质量％、Cr10.0质量％～25.0质量％、Ni5.0质量％～15.0质量％、C+N0.3质量％以下(包括0质量％)、Mn5质量％以下(包括0质量％)、Cu5质量％以下(包括0质量％)、Mo5.0质量％以下(包括0质量％)、剩余部分Fe和不可避免的杂质，并且，所述奥氏体系不锈钢板的以下式(1)表示的奥氏体稳定性指标Md30(℃)为25以下，Md30(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo…(1)。2.如权利要求l所述的压板用奥氏体系不锈钢板，其中，所述奥氏体系不锈钢板的表面硬度小于400HV。3.—种压板的制造方法，该方法依次包括如下步骤ac:a.准备权利要求1或2所述的奥氏体系不锈钢板的工序；b.对由工序a备好的钢板进行形状修正的工序；和c.将在工序b中进行了形状修正的钢板约束在2块平板之间，在此状态下于350。C55(TC实施时效处理的工序。4.一种压板，该压板是由权利要求1或2所述的奥氏体系不锈钢板形成的。5.如权利要求4所述的压板，其中，所述压板的热膨胀系数为14.5xl(y6/。C以上。6.如权利要求4所述的压板，其中，所述压板中的马氏体的量为30体积％以下(包括0体积％)。7.如权利要求4所述的压板，其中，所述压板的表面硬度为430HV以上。8.如权利要求4所述的压板，其中，所述压板用于多层印刷电路板的制造。全文摘要本发明涉及压板用奥氏体系不锈钢板。本发明提供一种新型压板材料，该材料能够容易地制造出兼具平整度和硬度这两个难以并存的特性且具有与铜的热膨胀系数为同等程度的热膨胀系数的压板。本发明提供一种压板用奥氏体系不锈钢板，其具有如下组成Si1.0质量％～4.0质量％、Cr10.0质量％～25.0质量％、Ni5.0质量％～15.0质量％、C+N0.3质量％以下(包括0质量％)、Mn5质量％以下(包括0质量％)、Cu5质量％以下(包括0质量％)、Mo5.0质量％以下(包括0质量％)、剩余部分Fe和不可避免的杂质，并且，该不锈钢板的以下式(1)表示的奥氏体稳定性指标Md₃₀(℃)为25以下。Md₃₀(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo…(1)。文档编号C22C38/58GK101314836SQ20081010817公开日2008年12月3日申请日期2008年5月30日优先权日2007年5月31日发明者弘中明,藤本广,铃木聪申请人:日新制钢株式会社