表面性状优异的Fe-Ni合金及其制造方法、CFRP用模具与流程

本发明涉及表面性状优异的fe-ni合金，涉及fe-ni合金的精炼方法，涉及通过控制熔渣组成以及钢液中的mg、al、ca和na，控制为在钢液中的非金属夹杂物中无害的cao-sio2-al2o3-mgo-mno-na2o系，进而使表面的夹杂物个数降低的表面性状优异的fe-ni合金及其制造方法，特别是涉及适合于cfrp的模具的fe-ni合金。

背景技术：

1、碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,cfrp)是具有高强度和轻重量的原材料，是从高尔夫球杆等体育用途到汽车或航空、航天产业等广泛领域中使用的原材料。特别是在用于航空器产业或汽车产业的情况下，由于要求非常高的尺寸精度，所以热膨胀系数小的因瓦合金(fe-36％ni)作为模具被广泛使用(例如参照专利文献1)。

2、在此，在使用因瓦合金作为cfrp的模具的情况下，由于模具表面被转印到cfrp上，所以模具自身的表面性状是非常重要的因素之一，需要尽可能平滑的表面。

3、在专利文献2中，提出了通过对模具用因瓦合金的表面实施镀敷处理，使模具表面保持充分平滑的方法。

4、但是，对模具表面实施镀敷导致成本上升，而且难以对微细的形状部分进行镀敷。另外，非金属夹杂物有可能影响模具基材的表面性状，但未发现有关夹杂物量或夹杂物组成的记载。

5、在此，公开了几种谋求因瓦合金中的夹杂物的无害化的技术。

6、在专利文献3中，将作为非拉伸系夹杂物的mgo·al2o3或mno-mgo-sio2的夹杂物个数控制为20％以下。

7、另外，在专利文献4中，提出了将夹杂物控制为mno-sio2-al2o3-cao-mgo-cr2o3-feo-tio2系，从而制造清洁性优异的fe-ni合金的方法。

8、但是，专利文献3和专利文献4以荫罩或引线框架为对象，与cfrp用模具所要求的特性无关。

9、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本特开平8-269613号公报，

12、专利文献2：日本特开2014-205317号公报，

13、专利文献3：日本特开2010-159437号公报，

14、专利文献4：日本特开2003-073779号公报。

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、鉴于上述问题，本发明的目的在于控制非金属夹杂物的组成或表面的夹杂物个数，从而提供表面性状优异的fe-ni合金、特别是对于cfrp模具用途具有优异的适应性的fe-ni合金。此外，还提供实现该合金的制造方法。

3、解决课题的手段

4、发明人为了解决上述课题而反复深入研究。首先，从各种板厚30mm的fe-ni合金采集10cm×10cm的试验片。对该试验片表面进行镜面研磨，使用光学显微镜，以200倍的倍率测定了10mm×20mm的面积200mm2中的与轧制方向平行地分散并连续排列40μm以上的非金属夹杂物的个数。此外，对于这些表面上的非金属夹杂物，利用sem/eds进行了组成分析。此外，将该试验片在湿度60％、温度40度的气氛中保持24小时，然后再次测定连续排列40μm以上的非金属夹杂物个数，利用sem/eds测定了非金属夹杂物的组成，此外，对该试验片表面进行水洗，进而实施1μm深度左右的抛光研磨，然后用3d激光显微镜，在10cm×10cm的试验片的表面，测定超过深度10μm、直径40μm的凹坑的数量。对这些测定结果进行了深入分析。结果发现，在cao和na2o夹杂物多的情况下，超过深度10μm、直径40μm的凹坑的数量增多。发现这是因为存在于表面的cao和na2o夹杂物如(式1)和(式2)的反应式那样与大气中的水分反应，成为水合物，从表面脱落。

5、cao+h2o＝ca(oh)2···(式1)

6、na2o+h2o＝2naoh···(式2)

7、进一步进行了深入分析，结果发现，若将非金属夹杂物控制为不与大气中的水分反应的夹杂物形态，则不产生超过深度10μm、直径40μm的凹坑。即，发现若将非金属夹杂物控制为cao-sio2-al2o3-mgo-mno-na2o系的玻璃质的夹杂物，则不产生超过深度10μm、直径40μm的凹坑。此外，关于具有如上所述的表面性状的fe-ni合金，对与操作条件的关系反复深入研究。基于通过该分析得到的见解，完成了本发明。

8、即，本发明为表面性状优异的fe-ni合金，其特征在于，由c：0.001～0.2质量％、si：0.001～0.2质量％、mn：0.005～0.7质量％、ni：30.0～45.0质量％、cr：0.3质量％以下、al：0.001～0.1质量％、ti：0.001～0.020质量％、o：0.007质量％以下、mg：0.0030质量％以下、n：0.010质量％以下、ca：0.0015质量％以下、na：0.00005～0.001质量％、余量为fe和不可避免的杂质构成，含有cao-sio2-al2o3-mgo-mno-na2o系复合氧化物的非金属夹杂物作为必需成分，进一步含有cao、mgo、mgo·al2o3、mno·sio2、na2o中的1种以上的非金属夹杂物作为任选成分，在全部非金属夹杂物中，cao-sio2-al2o3-mgo-mno-na2o夹杂物的个数比率为40％以上。

9、在本发明的合金中，进一步优选含有nb：0.01～1.00质量％。

10、此外，在该非金属夹杂物中，cao和na2o夹杂物的个数比率优选为20％以下，mgo·al2o3夹杂物的个数比率优选为20％以下，而且mno·sio2夹杂物的个数比率优选为20％以下。

11、另外，在该非金属夹杂物中，cao-sio2-al2o3-mgo-mno-na2o系氧化物由cao：20～60质量％、sio2：10～40质量％、al2o3：30质量％以下、mgo：5～50质量％、na2o为0.001～1质量％、余量为mno构成，mgo·al2o3为mgo：10～40质量％、al2o3：60～90质量％。

12、另外，在这些非金属夹杂物中，在合金表面200mm2的面积中，与轧制方向平行地分散、宽度为5μm以上且连续排列40μm以上的非金属夹杂物优选为10个以下。

13、此外，在本技术发明中，还提供该fe-ni合金的制造方法。所述制造方法是表面性状优异的fe-ni合金的制造方法，其特征在于，用电炉熔化原料，接着，在aod和/或vod中进行脱碳后，投入石灰、萤石、硅铁合金和/或al，使用由cao：50～70质量％、sio2：3～30质量％、mgo：3～15质量％、al2o3：5质量％以下、na2o：0.001～1质量％、余量为f构成的cao-al2o3-mgo-sio2-na2o-f系熔渣，一边利用大量的ar实施搅拌一边进行脱氧、脱硫，用lf一边促进由ar搅拌引起的夹杂物上浮一边进行温度和成分调整后，用连铸机或普通铸锭法进行铸造以制造铸锭，对所述铸锭实施热锻以制造板坯，接着实施热轧、冷轧。