JP3777756B2 - フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品 - Google Patents
フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐食性とともに高い寸法精度を要求される精密部品を製造するには、多くの場合、ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ステンレス鋼にＳを０．２％以上添加して被削性を高めたものを材料とし、切削加工を行なっている。 この種のフェライト系快削ステンレス鋼部品は、一般に、加工後不動態化処理を施して耐食性を高めた上で使用する。 不動態化は、温めた硝酸液に一定時間浸漬することにより実施するのが普通である。
【０００３】
ところが、電子機器の多くは、内部にＡｇ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属が回路の構成部分として使用されていて、これら金属は空気中に Ｈ2Ｓのような硫化物が存在すると腐食され、その結果、機器が正常に動作しなくなるというトラブルが生じる。 フェライト系快削ステンレス鋼の部品を組み込んだ機器においても、こうしたトラブルが経験された。 その原因は、切削加工および不動態化処理を施したフェライト系快削ステンレス鋼部品から硫化物のガス(通常、「硫化ガス」と略称している)が発生し、上述の腐食をひきおこしたものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フェライト系快削ステンレス鋼を材料とする電子機器部品であって、材料のもつ高い被削性という利益は享受して高い寸法精度を確保した上で、硫化ガスを発生せず、従って電子機器のトラブルの原因となることのない部品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の電子機器部品は、基本的には、重量で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：１９〜２５％およびＳ：０．２０〜０．３５％に加えて、さらにＰｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．３％以下、Ｔｅ：０．３％以下、Ｓｅ：０．４％以下およびＣａ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避な不純物である合金組成を有し、硫化ガスの発生が少ないフェライト系快削ステンレス鋼を切削加工して製造した電子機器部品である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電子機器部品を製造するフェライト系快削ステンレス鋼は、上記した基本的な組成の合金成分に加えて、さらにＭｏ：４．０％以下を含有する合金組成を有するものを使用することができる。
【０００７】
本発明において、材料とするフェライト系快削ステンレス鋼の合金組成を上記のように限定した理由は、つぎのとおりである。
【０００８】
Ｃ：０．１％以下
Ｃは代表的な固溶強化元素であるが、耐食性および常温靱性を低下させるというマイナスの面が大きいため、含有量は低い方が望ましい。 しかし、極端に低減しようとすると製造コストが高くなるから、精錬技術を考慮して上限を０．１％と定めた。
【０００９】
Ｓｉ：２．０％以下
Ｓｉは脱酸剤であるとともに固溶強化元素である。 その添加量は、必要とされる強度に応じて調節すればよい。 ただし、２．０％を超えると熱間加工性を低下させるため、この値を上限とする。
【００１０】
Ｍｎ：２．０％以下
ＭｎはＳおよびＳｅと化合物を生成し、被削性向上関して補助的な役割を果たす元素であるが、耐食性を低くするため、２％以下の添加に止める。 Ｍｎの存在はまた硫化ガスの発生を助長するので、耐食性の向上と硫化ガス発生防止の要求が強い場合は、より低い添加量、たとえば０．５％以下をえらぶ。 Ｍｎ量の低減による被削性の低下は、Ｐｂその他の快削元素の添加により補うとよい。
【００１１】
Ｃｒ：１９．０〜２５．０％
Ｃｒは耐食性の確保に必須の元素であり、不動態化処理を施さなくても合金が十分な耐食性をもつためには、１９％以上の添加が必要である。 ２５％を超えるとコストが高くなり、また、熱間加工性が劣化するため、その範囲を１９〜２５％とした。
【００１２】
Ｓ：０．２０〜０．３５％
Ｓは快削元素であり、鋼中で主に(Ｍｎ，Ｃｒ)Ｓを形成して切り屑の切れ性をよくすることによって、工具寿命の延長に役立つ。 この効果を確実に得るためには、０．２０％以上の添加を要する。 しかし、０．３５％を超える添加は熱間加工性を低下させる。
【００１３】
Ｍｏ：４．０％以下
Ｍｏは耐食性を向上させるから、必要に応じて適量を添加するとよい。 多量の添加はコスト高を招くため、４．０％以下の添加に止めるのが得策である。
【００１４】
Ｐｂ:０.４％以下、Ｂｉ:０.３％以下、Ｔｅ:０.３％以下、Ｓｅ:０.４％以下、Ｃａ:０．３％以下
ＰｂおよびＢｉは快削元素であり、鋼中に単体で分散し、切削時の熱で溶融して工具と切り屑間の潤滑作用にをし、それによって工具寿命を長くする。 多量の添加は熱間加工性を低下させるので、それぞれの上限を０．４％および０．３％とする。 ＴｅはＳ系やＳｅ系の快削ステンレス鋼中で、硫化物、セレン化物を球状化させ、材料強度の異方性を小さくし、加工性、被削性を向上させる。 多量に加えてもその効果は次第に飽和することから、上限を０．３％とする。 Ｓｅもまた快削元素であり、鋼中で主に（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｅを形成し、切り屑の切れ性をよくすることによって工具寿命を長くする。 しかし、０．４％を超える添加は熱間加工性を低下させるので、この値を上限とする。 Ｃａも被削性を向上させる。 多量に添加しようとしても酸化物が生成して歩留りが悪くなるため、０．３％以内の添加が有利である。
【００１５】
ＢおよびＭｇの１種または２種(２種の場合は合計量で）:０.００１〜０.０２％ＢおよびＭｇは、ともに熱間加工性を向上させる。 その効果は０．００１％未満では小さく、一方、０．０２％を超えると、逆に熱間加工性を低くする。 そこで、添加量を上記の範囲０．００１〜０．０２％に選ぶ。
【００１６】
ＣｕおよびＮｉの１種または２種(２種の場合は合計量で）:０．１〜４．０％
ＣｕおよびＮｉは耐食性の向上に寄与するから、その効果が確実になる０．１％以上の量を添加することが好ましい。 しかし、これらは、オーステナイト生成元素であってフェライト相を不安定にするため、その上限を４．０％とした。
【００１７】
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，ＷおよびＡｌの１種または２種以上（２種以上の場合は合計量）０．０１〜０．５０％
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗ，Ａｌの適量を添加すると、炭窒化物の生成によりＣ，Ｎの固溶量が減少し、母相が軟化して強度の向上に寄与する。 従って、これらの元素を、その効果が得られる０．０１％以上の量添加しすることが好ましい。 しかし、その総和が０．５０％を超えると、逆に、余剰となったこれら成分の固溶強化により、強度が低下する。
【００１８】
Ｏ：０．０１〜０．０４％
ＯはＡｌと酸化物Ａｌ2Ｏ3を生成し、これが鋼中で硫化物やセレン化物が生成するときに核となる。 この効果を得るためには、Ｏ量が適切でなければならない。 ０．０１％未満では効果が低く、０．０４％以上では多量のＡｌ2Ｏ3の生成を招いて、逆に被削性を低下させる。
【００１９】
【実施例】
表１に示す合金組成をもつフェライト系快削ステンレス鋼を高周波誘導炉で溶製し、５０kgのインゴットに鋳造した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
不動態化処理を施した試験片および施さなかった試験片について、下記の試験を行なった。
【００２２】
〈硫化ガス発生性〉
密閉した容器に、上記試験片とともに１０mm×１０mmに切ったＡｇ箔と少量の水を入れ、８０℃において２４時間放置したのち、Ａｇ箔の硫化による腐食（変色）状況をしらべ、つぎの４段階に評価した：
Ａ 変色なし Ｂ わずかに変色 Ｃ 変色あり Ｄ 強く変色
評価がＡまたはＢであれば、実際の電子部品の材料としたとき、硫化ガス発生によるトラブルはほとんどないと考えられる。
【００２３】
〈耐食性〉
上記硫化ガス発生性の試験に用いた試験片について、銹が発生する状況で評価した。 上記試験条件では銹の発生が全くないことが、電子機器部品として使用するために満たさなければならない条件である。
【００２４】
上記の試験結果を、表２に示す。 表２のデータから、本発明のフェライト系快削ステンレス鋼は、不動態化処理を行なわなくても十分な耐食性を示し、かつ不動態化処理を行なわないために硫化ガスを発生しないことがわかる。 また、Ｍｎ量を０．５％以下の少量にしたものは、不動態化処理をした場合でも硫化ガスの発生が実質上みられないこともわかる。
【００２５】
表２
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、フェライト系快削ステンレス鋼を材料とする電子部品であって、この種の材料のもつ良好な被削性という利益を享受して高い寸法精度を確保した上で、硫化ガス発生に起因する電子機器のトラブルを未然に防ぐことのできるものが提供される。 すなわち、本発明の電子機器部品は、不動態化処理を行なわなくても十分な耐食性を有するとともに、不動態化処理を行なわないことにより、硫化ガス発生の原因を絶ったものである。 本発明の態様によっては、合金組成の選択により、不動態化処理を行なってより高度の耐食性を実現してもなお、硫化ガスの発生が問題にならないものもある。
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐食性とともに高い寸法精度を要求される精密部品を製造するには、多くの場合、ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ステンレス鋼にＳを０．２％以上添加して被削性を高めたものを材料とし、切削加工を行なっている。 この種のフェライト系快削ステンレス鋼部品は、一般に、加工後不動態化処理を施して耐食性を高めた上で使用する。 不動態化は、温めた硝酸液に一定時間浸漬することにより実施するのが普通である。
【０００３】
ところが、電子機器の多くは、内部にＡｇ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属が回路の構成部分として使用されていて、これら金属は空気中に Ｈ2Ｓのような硫化物が存在すると腐食され、その結果、機器が正常に動作しなくなるというトラブルが生じる。 フェライト系快削ステンレス鋼の部品を組み込んだ機器においても、こうしたトラブルが経験された。 その原因は、切削加工および不動態化処理を施したフェライト系快削ステンレス鋼部品から硫化物のガス(通常、「硫化ガス」と略称している)が発生し、上述の腐食をひきおこしたものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フェライト系快削ステンレス鋼を材料とする電子機器部品であって、材料のもつ高い被削性という利益は享受して高い寸法精度を確保した上で、硫化ガスを発生せず、従って電子機器のトラブルの原因となることのない部品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の電子機器部品は、基本的には、重量で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：１９〜２５％およびＳ：０．２０〜０．３５％に加えて、さらにＰｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．３％以下、Ｔｅ：０．３％以下、Ｓｅ：０．４％以下およびＣａ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避な不純物である合金組成を有し、硫化ガスの発生が少ないフェライト系快削ステンレス鋼を切削加工して製造した電子機器部品である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電子機器部品を製造するフェライト系快削ステンレス鋼は、上記した基本的な組成の合金成分に加えて、さらにＭｏ：４．０％以下を含有する合金組成を有するものを使用することができる。
【０００７】
本発明において、材料とするフェライト系快削ステンレス鋼の合金組成を上記のように限定した理由は、つぎのとおりである。
【０００８】
Ｃ：０．１％以下
Ｃは代表的な固溶強化元素であるが、耐食性および常温靱性を低下させるというマイナスの面が大きいため、含有量は低い方が望ましい。 しかし、極端に低減しようとすると製造コストが高くなるから、精錬技術を考慮して上限を０．１％と定めた。
【０００９】
Ｓｉ：２．０％以下
Ｓｉは脱酸剤であるとともに固溶強化元素である。 その添加量は、必要とされる強度に応じて調節すればよい。 ただし、２．０％を超えると熱間加工性を低下させるため、この値を上限とする。
【００１０】
Ｍｎ：２．０％以下
ＭｎはＳおよびＳｅと化合物を生成し、被削性向上関して補助的な役割を果たす元素であるが、耐食性を低くするため、２％以下の添加に止める。 Ｍｎの存在はまた硫化ガスの発生を助長するので、耐食性の向上と硫化ガス発生防止の要求が強い場合は、より低い添加量、たとえば０．５％以下をえらぶ。 Ｍｎ量の低減による被削性の低下は、Ｐｂその他の快削元素の添加により補うとよい。
【００１１】
Ｃｒ：１９．０〜２５．０％
Ｃｒは耐食性の確保に必須の元素であり、不動態化処理を施さなくても合金が十分な耐食性をもつためには、１９％以上の添加が必要である。 ２５％を超えるとコストが高くなり、また、熱間加工性が劣化するため、その範囲を１９〜２５％とした。
【００１２】
Ｓ：０．２０〜０．３５％
Ｓは快削元素であり、鋼中で主に(Ｍｎ，Ｃｒ)Ｓを形成して切り屑の切れ性をよくすることによって、工具寿命の延長に役立つ。 この効果を確実に得るためには、０．２０％以上の添加を要する。 しかし、０．３５％を超える添加は熱間加工性を低下させる。
【００１３】
Ｍｏ：４．０％以下
Ｍｏは耐食性を向上させるから、必要に応じて適量を添加するとよい。 多量の添加はコスト高を招くため、４．０％以下の添加に止めるのが得策である。
【００１４】
Ｐｂ:０.４％以下、Ｂｉ:０.３％以下、Ｔｅ:０.３％以下、Ｓｅ:０.４％以下、Ｃａ:０．３％以下
ＰｂおよびＢｉは快削元素であり、鋼中に単体で分散し、切削時の熱で溶融して工具と切り屑間の潤滑作用にをし、それによって工具寿命を長くする。 多量の添加は熱間加工性を低下させるので、それぞれの上限を０．４％および０．３％とする。 ＴｅはＳ系やＳｅ系の快削ステンレス鋼中で、硫化物、セレン化物を球状化させ、材料強度の異方性を小さくし、加工性、被削性を向上させる。 多量に加えてもその効果は次第に飽和することから、上限を０．３％とする。 Ｓｅもまた快削元素であり、鋼中で主に（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｅを形成し、切り屑の切れ性をよくすることによって工具寿命を長くする。 しかし、０．４％を超える添加は熱間加工性を低下させるので、この値を上限とする。 Ｃａも被削性を向上させる。 多量に添加しようとしても酸化物が生成して歩留りが悪くなるため、０．３％以内の添加が有利である。
【００１５】
ＢおよびＭｇの１種または２種(２種の場合は合計量で）:０.００１〜０.０２％ＢおよびＭｇは、ともに熱間加工性を向上させる。 その効果は０．００１％未満では小さく、一方、０．０２％を超えると、逆に熱間加工性を低くする。 そこで、添加量を上記の範囲０．００１〜０．０２％に選ぶ。
【００１６】
ＣｕおよびＮｉの１種または２種(２種の場合は合計量で）:０．１〜４．０％
ＣｕおよびＮｉは耐食性の向上に寄与するから、その効果が確実になる０．１％以上の量を添加することが好ましい。 しかし、これらは、オーステナイト生成元素であってフェライト相を不安定にするため、その上限を４．０％とした。
【００１７】
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，ＷおよびＡｌの１種または２種以上（２種以上の場合は合計量）０．０１〜０．５０％
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗ，Ａｌの適量を添加すると、炭窒化物の生成によりＣ，Ｎの固溶量が減少し、母相が軟化して強度の向上に寄与する。 従って、これらの元素を、その効果が得られる０．０１％以上の量添加しすることが好ましい。 しかし、その総和が０．５０％を超えると、逆に、余剰となったこれら成分の固溶強化により、強度が低下する。
【００１８】
Ｏ：０．０１〜０．０４％
ＯはＡｌと酸化物Ａｌ2Ｏ3を生成し、これが鋼中で硫化物やセレン化物が生成するときに核となる。 この効果を得るためには、Ｏ量が適切でなければならない。 ０．０１％未満では効果が低く、０．０４％以上では多量のＡｌ2Ｏ3の生成を招いて、逆に被削性を低下させる。
【００１９】
【実施例】
表１に示す合金組成をもつフェライト系快削ステンレス鋼を高周波誘導炉で溶製し、５０kgのインゴットに鋳造した。
【００２０】
【表１】
不動態化処理を施した試験片および施さなかった試験片について、下記の試験を行なった。
【００２２】
〈硫化ガス発生性〉
密閉した容器に、上記試験片とともに１０mm×１０mmに切ったＡｇ箔と少量の水を入れ、８０℃において２４時間放置したのち、Ａｇ箔の硫化による腐食（変色）状況をしらべ、つぎの４段階に評価した：
Ａ 変色なし Ｂ わずかに変色 Ｃ 変色あり Ｄ 強く変色
評価がＡまたはＢであれば、実際の電子部品の材料としたとき、硫化ガス発生によるトラブルはほとんどないと考えられる。
【００２３】
〈耐食性〉
上記硫化ガス発生性の試験に用いた試験片について、銹が発生する状況で評価した。 上記試験条件では銹の発生が全くないことが、電子機器部品として使用するために満たさなければならない条件である。
【００２４】
上記の試験結果を、表２に示す。 表２のデータから、本発明のフェライト系快削ステンレス鋼は、不動態化処理を行なわなくても十分な耐食性を示し、かつ不動態化処理を行なわないために硫化ガスを発生しないことがわかる。 また、Ｍｎ量を０．５％以下の少量にしたものは、不動態化処理をした場合でも硫化ガスの発生が実質上みられないこともわかる。
【００２５】
表２
【発明の効果】
本発明により、フェライト系快削ステンレス鋼を材料とする電子部品であって、この種の材料のもつ良好な被削性という利益を享受して高い寸法精度を確保した上で、硫化ガス発生に起因する電子機器のトラブルを未然に防ぐことのできるものが提供される。 すなわち、本発明の電子機器部品は、不動態化処理を行なわなくても十分な耐食性を有するとともに、不動態化処理を行なわないことにより、硫化ガス発生の原因を絶ったものである。 本発明の態様によっては、合金組成の選択により、不動態化処理を行なってより高度の耐食性を実現してもなお、硫化ガスの発生が問題にならないものもある。
Claims (2)
- 重量で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：１９〜２５％およびＳ：０．２０〜０．３５％に加えて、さらにＰｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．３％以下、Ｔｅ：０．３％以下、Ｓｅ：０．４％以下およびＣａ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避な不純物である合金組成を有し、硫化ガスの発生が少ないフェライト系快削ステンレス鋼を切削加工して製造した電子機器部品。
- 請求項１に記載の合金成分に加えて、さらにＭｏ：４．０％以下を含有する合金組成を有し、硫化ガスの発生が少ないフェライト系快削ステンレス鋼を切削加工して製造した電子機器部品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31092297A JP3777756B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品 |
| US09/187,041 US6033625A (en) | 1997-11-12 | 1998-11-06 | Parts of electronic devices made of ferritic free cutting stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31092297A JP3777756B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11140597A JPH11140597A (ja) | 1999-05-25 |
| JP3777756B2 true JP3777756B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=18011011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31092297A Expired - Lifetime JP3777756B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フェライト系快削ステンレス鋼で製造した電子機器部品 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6033625A (ja) |
| JP (1) | JP3777756B2 (ja) |
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| US7297214B2 (en) | 1999-09-03 | 2007-11-20 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
| US20080124240A1 (en) * | 1999-09-03 | 2008-05-29 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
| US7381369B2 (en) | 1999-09-03 | 2008-06-03 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
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| FR2720410B1 (fr) * | 1994-05-31 | 1996-06-28 | Ugine Savoie Sa | Acier inoxydable ferritique à usinabilité améliorée. |
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