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不锈钢箔、开关用弹簧、柔性显示器用基板和不锈钢箔的制造方法

文献发布时间:2023-06-19 18:32:25


不锈钢箔、开关用弹簧、柔性显示器用基板和不锈钢箔的制造方法

技术领域

本发明涉及不锈钢箔、开关用弹簧、柔性显示器用基板和不锈钢箔的制造方法。

背景技术

目前,通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧中使用不锈钢箔。这种情况下,由于开关的重复操作,在不锈钢箔重复地产生应力。因此,需要能够耐受重复应力的具有充分疲劳强度的不锈钢箔。

例如在日本专利第4401816号公报中,记载有一种便携终端用开关中使用的金属穹顶用亚稳态奥氏体系不锈钢带。在日本专利第4401816号公报中,为了提高疲劳强度,提高了奥氏体系不锈钢带的0.2%弹性极限应力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第4401816号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

其中,虽然在上述日本专利第4401816号公报中没有公开,但不锈钢箔的疲劳强度受不锈钢箔所含非金属夹杂物的影响。存在于不锈钢箔的非金属夹杂物由于其形状、大小或所含化合物的种类或比例等各种因素,成为破裂的起点,使不锈钢箔的疲劳强度降低。

然而,存在于不锈钢箔的非金属夹杂物是在构成不锈钢箔的不锈钢的熔制过程中生成的,难以从不锈钢箔中完全去除。因此,为了得到具有充分疲劳强度的不锈钢箔,使不锈钢箔中存在的非金属夹杂物难以成为破裂起点比较重要。

本发明为了解决上述技术问题而研发,本发明的一个目的在于,提供一种使存在于不锈钢箔的非金属夹杂物难以成为破裂的起点、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的发明人着眼于不锈钢箔中存在的非金属夹杂物的各种因素进行深入研究,结果发现,非金属夹杂物的当量圆直径的最大值小于3μm的不锈钢箔不容易发生破裂。由此完成了本发明。即,本发明的第一方式的不锈钢箔由不锈钢构成,剖视时非金属夹杂物的当量圆直径的最大值小于3μm。

本发明的第一方式的不锈钢箔由不锈钢构成,剖视时非金属夹杂物的当量圆直径的最大值小于3μm。通过使存在于不锈钢箔的非金属夹杂物的当量圆直径的最大值小于3μm的方式,能够抑制以非金属夹杂物为起点的不锈钢箔的破裂发生。作为其结果,能够提供存在于不锈钢箔的非金属夹杂物难以成为破裂的起点、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔。并且,该效果已通过后述实验(实施例)确认。

在上述第一方式的不锈钢箔中,优选疲劳强度为1550MPa以上。设为这样的构成,由于不锈钢箔的疲劳强度在1550MPa以上,对于例如通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧所要求的重复应力也能够充分地耐受。并且,该效果已通过后述实验(实施例)确认。

在上述第一方式的不锈钢箔中,优选非金属夹杂物包含Mn氧化物,非金属夹杂物整体中Mn氧化物的比例为50质量%以上。其中,Mn氧化物比其他非金属夹杂物(例如Al氧化物、Mg氧化物等)更脆,压延时更容易破碎。因此,通过使脆的Mn氧化物的比例为非金属夹杂物整体的50质量%以上,能够容易成为存在于不锈钢箔的非金属夹杂物的当量圆直径最大值小于3μm的方式。

在上述第一方式的不锈钢箔中,非金属夹杂物包含50质量%以上的Mn氧化物,有时还包含Al氧化物和Mg氧化物。这种情况下,优选非金属夹杂物整体中Al氧化物比例为10质量%以下,Mg氧化物比例为5质量%以下。其中,与Mn氧化物相比,Al氧化物和Mg氧化物不脆,因而在压延时比Mn氧化物难以破碎。因此,通过使比Mn氧化物硬的Al氧化物和Mg氧化物在非金属夹杂物整体中所占比例较小,使脆的Mn氧化物的比例为非金属夹杂物整体的50质量%以上,能够更容易成为存在于不锈钢箔的非金属夹杂物的当量圆直径最大值小于3μm的方式。

在上述第一方式的不锈钢箔中,优选利用极值统计法得到的非金属夹杂物的等效尺寸的最大值小于3μm。其中,所谓极值统计法,是指对多个检查基准面积分别测定大小(例如当量圆直径),获得多个检查基准面积各自的大小的最大值,从所得到的大小的最大值推算在某一面积中可以存在的大小的最大值的方法。因此,当利用极值统计法得到的非金属夹杂物的等效尺寸的最大值小于3μm时,能够推定,在不锈钢箔整体中非金属夹杂物的当量圆直径最大值没有达到3μm以上。由此能够推定,成为了存在于不锈钢箔的非金属夹杂物不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的方式,并且成为了具有充分疲劳强度的不锈钢箔。

在上述第一方式的不锈钢箔中,优选剖视时非金属夹杂物的当量圆直径的算术平均值小于2.5μm,更加优选小于2.3μm。通过设为存在于不锈钢箔的非金属夹杂物的当量圆直径的算术平均值小于2.3μm的方式,非金属夹杂物充分难以成为破裂起点,因此能够成为具有充分疲劳强度的不锈钢箔,这一点本发明的发明人通过后述实验(实施例)得知。

在上述第一方式的不锈钢箔中,不锈钢箔的整体厚度也可以为0.1mm以下。如上所述,当存在于不锈钢箔的非金属夹杂物为不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的形态,并且是具有充分疲劳强度的不锈钢箔时,即使不锈钢箔的整体厚度小至0.1mm以下,也能够具有充分的疲劳强度。此外,这种具有充分疲劳强度的不锈钢箔的整体厚度也可以为0.05mm以下。因此,通过使用整体厚度为0.1mm以下(优选0.05mm以下)的不锈钢箔,还能够充分应对要求薄型化和疲劳强度的制品(例如通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧等)的实用化。

上述第一方式的不锈钢箔优选由奥氏体系不锈钢构成。设为这样的构成,由于奥氏体系不锈钢与铁素体系不锈钢不同,不易生锈且不易带磁性,所以能够抑制使用本发明不锈钢箔的部件生锈或部件磁化。由此,例如在用于通信设备的开关的情况下,能够抑制周边电子部件等出现生锈或磁化所引起的缺陷。

这种情况下,优选奥氏体系不锈钢为JIS标准的SUS301。其中,JIS标准SUS301与其他奥氏体系不锈钢JIS标准SUS304相比,容易通过压延发生加工硬化。因此,与JIS标准SUS304相比,容易提高不锈钢箔的硬度,有利于提高不锈钢箔的疲劳强度。

本发明的第二方式的开关用弹簧能够使用第一方式的不锈钢箔形成。通过使用非金属夹杂物为不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的形态、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔,能够提高开关用弹簧的耐久性。

本发明的第三方式的柔性显示器用基板能够使用第一方式的不锈钢箔形成。通过使用非金属夹杂物为不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的形态、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔,能够提高柔性显示器用基板的耐久性。

本发明的第四方式的不锈钢箔的制造方法包括将不锈钢熔化并进行精炼来熔制不锈钢材的熔化精炼工序、将熔制后的不锈钢材形成为不锈钢板的第一压延工序、和将压延后的不锈钢板形成为不锈钢箔的第二压延工序,第二压延工序包括将不锈钢板所含的非金属夹杂物破碎以使非金属夹杂物的当量圆直径的最大值小于3μm的工序。

本发明的第四方式的不锈钢箔的制造方法中,第二压延工序包括将不锈钢板所含的非金属夹杂物破碎以使非金属夹杂物的当量圆直径最大值小于3μm的工序。由此,在第二压延工序中将非金属夹杂物破碎而使非金属夹杂物的当量圆直径最大值小于3μm,因而能够制造存在于不锈钢箔的非金属夹杂物为不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的形态、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔,这一点本发明的发明人通过后述实验(实施例)得知。

在上述第四方式的不锈钢箔的制造方法中,优选熔化精炼工序包括以非金属夹杂物整体中Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序。其中,由于Mn氧化物比其他非金属夹杂物(例如Al氧化物,Mg氧化物等)脆,能够更容易通过熔化精炼工序后的第一压延工序和第二压延工序破碎。因此,通过在熔化精炼工序中将Mn氧化物比例调整为50质量%以上,在第二压延工序中能够容易地使非金属夹杂物形成不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的状态。由此,能够使存在于不锈钢箔的非金属夹杂物形成不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3mm的形态,并且能够形成具有充分疲劳强度的不锈钢箔。

在上述第四方式的不锈钢箔的制造方法中,非金属夹杂物包含50质量%以上的Mn氧化物,有时还包含Al氧化物和Mg氧化物。这种情况下,优选熔化精炼工序包括以非金属夹杂物整体中Al氧化物比例达到10质量%以下且Mg氧化物比例达到5质量%以下的方式进行调整的工序。其中,与Mn氧化物相比,Al氧化物和Mg氧化物不脆,压延时比Mn氧化物难以破碎。因此,通过减少不脆且难以破碎的Al氧化物和Mg氧化物在非金属夹杂物整体中所占比例,使脆且容易破碎的Mn氧化物比例达到非金属夹杂物整体的50质量%以上,由此,能够利用熔化精炼工序后的第一压延工序和第二压延工序,容易地形成非金属夹杂物不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的方式。

在上述第四方式的不锈钢箔的制造方法中,优选第二压延工序包括以压下率达到60%以上的方式压延不锈钢板的工序。通过这样增大压下率,能够容易使压延后的不锈钢箔中存在的非金属夹杂物形成不易成为破裂起点的当量圆直径最大值小于3μm的形态,并且能够减小压延后不锈钢箔的厚度。其中,压下率意指压延加工度。

在上述第四方式的不锈钢箔的制造方法中,优选第二压延工序包括以不锈钢箔的厚度达到0.1mm以下的方式压延不锈钢板的工序。设为这样的构成,通过以不锈钢箔的厚度达到0.1mm以下的方式压延不锈钢板,能够制造适用于要求薄型化和疲劳强度的制品(例如通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧等)的部件的不锈钢箔。

发明的效果

根据本发明,如上所述,能够提供一种使存在于不锈钢箔的非金属夹杂物难以成为破裂起点、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔。

附图说明

图1是示出本发明实施方式的不锈钢箔的图。

图2是用于说明非金属夹杂物的图。

图3是用于说明当量圆直径的图。

图4是用于说明极值统计法的图。

图5是示出本发明实施方式的通信装置的立体图。

图6是示出本发明实施方式的通信装置的音量调整按钮的构成的图。

图7是示出本发明实施方式的柔性显示器的图。

图8是用于说明本发明的不锈钢箔的制造方法的图。

图9是用于说明试验片的图。

具体实施方式

以下,基于附图说明本发明的实施方式。

(不锈钢箔的构成)

首先,参照图1~图6对本发明的一个实施方式的不锈钢箔1进行说明。

如图1所示,本实施方式的不锈钢箔1的厚度(整体厚度)t1为0.1mm以下。此外,根据不锈钢箔1的使用用途,不锈钢箔1的厚度t1可以设定为0.05mm以下(例如0.04mm)。

不锈钢箔1由不锈钢构成。作为构成不锈钢箔1的不锈钢,只要是不锈钢即可,可以从奥氏体系、铁素体系和马氏体系等选择,没有特别限定。然而,在用于通信设备、音响产品、电脑相关设备和精密电子部件的情况下,优选使用不易生锈且不易磁化的奥氏体系不锈钢。

奥氏体系不锈钢含有Fe(铁)、Cr(铬)和Ni(镍),是常温下以奥氏体为主要组织的不锈钢。Fe是用于构成奥氏体的主成分,Cr有助于抗腐蚀性,Ni使奥氏体稳定。作为奥氏体系不锈钢,例如有含有Fe、18质量%以上20质量%以下的Cr和8质量%以上11质量%以下的Ni的JIS标准的SUS304、以及含有Fe、16质量%以上18质量%以下的Cr和6质量%以上8质量%以下的Ni的JIS标准的SUS301等。SUS301比SUS304容易加工硬化,因此有利于提高不锈钢箔1的疲劳强度。此外,例如在开关用弹簧中,除不锈钢以外也可以使用磷青铜、铍铜、镍基合金等,但优选使用比它们廉价且疲劳强度高的SUS301等不锈钢。

如图2所示,不锈钢箔1中存在非金属夹杂物2。目前,关于有可能存在于常规不锈钢箔的非金属夹杂物,例如可以想到来自熔制不锈钢材时使用的脱氧材料的氧化铝(三氧化二铝、Al

本发明的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2是来自熔制不锈钢材时使用的脱氧材料的氧化锰(MnO)等Mn氧化物。在该Mn氧化物之外,上述Al氧化物、Mg氧化物、Si氧化物、Ca氧化物和Ti氧化物也是有可能存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2。另外,图2示意地表示非金属夹杂物2,因此与实际形状不同。

如图3所示,在本实施方式中,剖视不锈钢箔1(参照图2)时非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm。也就是说,存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的当量圆直径R全部小于3μm。1个非金属夹杂物2的当量圆直径R,意指具有与该非金属夹杂物2的面积S相同面积的圆3的直径。存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的当量圆直径R,例如能够通过使多个不锈钢箔1成为密接叠层的状态,沿该叠层状态的不锈钢箔1的厚度方向形成具有20mm

不锈钢箔1优选具有1550MPa以上的疲劳强度。疲劳强度不充分的不锈钢箔1在持续地反复施加超过规定值的应力时,发生破裂(龟裂),以该破裂(龟裂)为起点而导致破损。具有1550MPa以上的疲劳强度的不锈钢箔1能够充分耐受例如在通信设备、音响产品、电脑相关设备和精密电子部件等的开关用弹簧11(参照图6)所要求的重复应力或柔性显示器用基板21(参照图7)所要求的重复应力。

其中,疲劳强度能够参照JIS-Z2273:1978(金属材料的疲劳试验方法通则)通过疲劳试验求得。具体而言,使用滑轮式单向拉伸疲劳试验机,进行对从不锈钢箔1切出的具有沿压延方向长度6mm的板状剖面(厚度t1、宽度3mm)的试验样品重复施加规定的拉伸应力(试验应力)的疲劳试验,且逐渐加大试验应力进行疲劳试验。这种情况下,对于1个试验应力准备5个试验样品,将施加试验应力的重复次数(循环数)设为100万次,实施5次疲劳试验。试验应力调整为1260MPa、1400MPa、1440MPa、1460MPa、1490MPa、1540MPa、1560MPa、1590MPa、1640MPa、1730MPa和1830MPa这11个阶段。该试验应力的变化倾向能够很好地拟合于3次近似式y=1.31x

在本发明中,基于上述疲劳试验结果,将循环数达到100万次时未破损试验样品为3个以上的情况的试验应力(σ1)定义为不锈钢箔1的疲劳强度。另外,存在当循环数达到100万次时在某一试验应力(σ2)下全部试验样品(5个)未破损,而在提高了1个阶段的试验应力(σ3)下未破损试验样品为2个以下的情况。这种情况下,替代上述的定义,求得循环数达到100万次时未破损试验样品为2个以下的情况的试验应力σ3与比其低1个阶段的全部试验样品(5个)均未破损的试验应力σ2的平均值σa=(σ2+σ3)/2,将该平均值σa定义为不锈钢箔1的疲劳强度。

在本实施方式中,非金属夹杂物2包含Mn氧化物。这种情况下,优选非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例为50质量%以上。存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2整体中的Mn氧化物比例越大越好。另外,在本实施方式中,在包含Mn氧化物之外,有时还包含Al氧化物和Mg氧化物。这种情况下,优选非金属夹杂物2整体中Al氧化物的比例为10质量%以下,非金属夹杂物2整体中Mg氧化物的比例为5质量%以下。存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2整体中的Al氧化物和Mg氧化物的比例越小越好。

如图4所示,利用极值统计法得到的非金属夹杂物2的等效尺寸的最大值优选小于3μm。所谓极值统计法,是指对多个检查基准面积分别测定大小(例如当量圆直径),获得多个检查基准面积各自的大小的最大值,从所得到的大小的最大值推算在某一面积中可以存在的大小的最大值的方法。在本实施方式中,对多个检查基准面积S

在本实施方式中,剖视时非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值优选小于2.5μm,更加优选小于2.3μm。算术平均通过将剖视观察到的非金属夹杂物2各自的当量圆直径R的合计除以非金属夹杂物2的数量来算出。

本实施方式的不锈钢箔1能够用于通信设备、音响产品、电脑相关设备和精密电子部件等的开关用弹簧11(参照图6)、或柔性显示器用基板21(参照图7)。以下,对用于开关用弹簧11(参照图5)或柔性显示器用基板21(参照图7)的情况进行说明。

如图5所示,开关用弹簧11(参照图6)例如用于通信设备100的音量调整按钮50。

如图6所示,音量调整按钮50从通信设备100的外部表面侧依次配置有盖部51、开关用弹簧11。如图6(a)所示,在开关关断状态时开关用弹簧11具有朝向盖部51突出的穹顶形状。开关用弹簧11例如为碟形弹簧。如图6(b)所示,音量调整按钮50通过操作(从外部表面侧按压),开关用弹簧11凹陷,与音量调整电路52接触,从而音量调整电路52接通。由此,在音量调整电路52接通的期间音量得到调整。此外,音量调整按钮50的操作解除后,开关用弹簧11恢复原来的形状的同时,音量调整电路52成为非接通状态,成为开关关断状态。开关用弹簧11由厚度t1小(例如0.1mm以下)的不锈钢箔1叠层多层而构成。由此,使用者能够得到按压音量调整按钮50的触感,并且相比于使用了与叠层多层时同等厚度的单片不锈钢薄板所构成的开关用弹簧11的情况,能够减少作用于各个不锈钢箔1的应力。因此,能够使开关用弹簧11不易破裂。

在将不锈钢箔1用于开关用弹簧11的情况下,不锈钢箔1的表面中,至少在与音量调整电路52相接触的面,可以设置有用于提高导电性的金属层。形成金属层的方法只要是常规已知的方法就没有特别限定,例如可以通过镀敷法或蒸镀法形成。此外,在设置金属层的情况下,既可以在不锈钢箔1上直接设置金属层,也可以在金属层与不锈钢箔1之间设置底涂层。金属层的材料没有特别限定,作为金属层,例如可以使用Au镀层、Ag镀层、Cu镀层或Ni镀层。例如在开关用弹簧的表面,优选具有由比较硬的Ag镀层构成的金属层。此外,底涂层的材料没有特别限定,例如可以由Ni构成底涂层,并且由Au镀层构成金属层。形成金属的底涂层的方法只要是常规已知的方法就没有特别限定,例如可以通过镀敷法或蒸镀法形成。

如图7所示,柔性显示器200是能够折叠或能够卷绕的显示装置。柔性显示器200具有有机EL等自发光的树脂制显示器20。由于柔性显示器200自身柔软,为了加强机械强度,使用柔性显示器用基板21。柔性显示器用基板21中能够使用不锈钢箔1。另外,也可以在柔性显示器用基板21上安装用于折叠柔性显示器200的铰链部。此时,铰链部也能够使用不锈钢箔1。

在将不锈钢箔1用于柔性显示器用基板21的情况下,在不锈钢箔1与显示器20接触的面也可以进行形成Cr氧化膜的处理。关于形成Cr氧化物的处理,使不锈钢箔1内所含的Cr氧化的处理比较简便。由此,能够提高树脂制显示器20与由不锈钢箔1构成的柔性显示器用基板21的粘接性。

(不锈钢箔的制造方法)

参照图8,对本实施方式的不锈钢箔1的制造方法进行说明。不锈钢箔1的制造方法包括:将不锈钢110a熔化并进行精炼来熔制不锈钢材110的熔化精炼工序;将熔制后的不锈钢材110形成为不锈钢板10的第一压延工序;和将压延后的不锈钢板10形成为不锈钢箔1的第二压延工序。

在熔化精炼工序中,将不锈钢110a熔化并且进行精炼,熔制不锈钢材110。不锈钢板10的厚度例如形成为10mm。

在熔化精炼工序中,例如在炉30中熔化不锈钢110a制成熔融金属。然后,向不锈钢110a的熔融金属内,以脱氧为目的优先添加含有充分量Mn的脱氧材料。接着,在添加含Mn脱氧材料后,根据需要,可以选择性添加含Al脱氧材料、含Mg脱氧材料、以及含Al和Mg的脱氧材料。此外,根据需要,进一步选择性添加含Si脱氧材料、含Ca脱氧材料和含Ti脱氧材料。此时,对于含Mn脱氧材料以外的选择性添加的脱氧材料的添加量合计,优选调整为使得非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例不小于50质量%的量。这样,通过降低含Mn脱氧材料而根据需要添加其他脱氧材料,在熔化的不锈钢110a(熔融金属)内不锈钢110a所含的氧与所添加脱氧材料所含的Mn发生反应,使不锈钢110a脱氧(还原)。或者,根据需要选择性添加的脱氧材料所含的Al、Mg与氧发生反应,使不锈钢110a脱氧(还原)。或者,根据需要进一步选择性添加的脱氧材料所含的Si、Ca、Ti与氧发生反应,使不锈钢110a进一步脱氧(还原)。此后,将浮在熔化不锈钢110a(熔融金属)表面的含有Mn氧化物等氧化物的炉渣尽可能去除。此时,未完全去除而残留在不锈钢110a内的Mn氧化物等氧化物成为非金属夹杂物2。

熔化精炼工序优选包括以非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序。该工序通过将含Mn脱氧材料优先添加且添加必要充分的量,使Mn与不锈钢110a中的氧优先反应而充分形成Mn氧化物,然后尽可能去除含有Mn氧化物等氧化物的炉渣来进行。由此,能够将脆且压延时容易破碎的Mn氧化物调整为非金属夹杂物2整体中的Mn氧化物比例达到50质量%以上。

此外,在熔化精炼工序中,根据需要可以包括以非金属夹杂物2整体中Al氧化物的比例达到10质量%以下且Mg氧化物的比例达到5质量%以下的方式进行调整的工序。该工序通过将含Mn脱氧材料优先添加且添加必要充分的量而充分形成Mn氧化物后,适当添加含Al脱氧材料和含Mg脱氧材料,使Al和Mg与不锈钢110a中残留的氧发生反应而形成Al氧化物和Mg氧化物,然后尽可能去除含有Mn氧化物、Al氧化物和Mg氧化物等氧化物的炉渣来进行。由此,能够调整为在非金属夹杂物2整体中,脆且压延时容易破碎的Mn氧化物的比例为50质量%以上,与Mn氧化物相比不脆且压延时不易破碎的Al氧化物的比例为10质量%以下,Mg氧化物的比例为5质量%以下。

在第一压延工序中,利用第一辊31对熔制得到的不锈钢材110进行压延,形成不锈钢板10。不锈钢板10的厚度t2例如形成为0.25mm。另外,在第一压延工序中,直至达到厚度t2,根据需要可以进行软化退火、酸洗、清洗或研磨等处理。

在第二压延工序中,将经过压延的不锈钢板10利用第二辊32进行压延,形成不锈钢箔1。不锈钢箔1的厚度t1形成为0.10mm以下。另外,在第二压延工序中,直至达到厚度t1,根据需要可以进行软化退火、酸洗、清洗或研磨等处理。

在第二压延工序中,优选以压下率达到60%以上的方式进行压延,形成不锈钢板10。压下率意指压延加工度,能够通过将压延前厚度t2与压延后厚度t1之差(t1-t2)除以压延前厚度t2来求得。例如在第二压延工序前的不锈钢板10的厚度t2为0.25mm,第二压延工序后的不锈钢箔1的厚度t1为0.10mm的情况下,通过(0.25-0.10)÷0.25×100=60,压下率为60%。此外,例如在第二压延工序后的不锈钢箔1的厚度t1为0.05mm的情况下,通过(0.25-0.05)÷0.25×100=80,压下率为80%。

<本实施方式的效果>

在本实施方式中,能够得到如下效果。

在本实施方式中,不锈钢箔1由不锈钢110a构成,剖视时非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm。通过成为存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm的状态,非金属夹杂物2不易成为破裂的起点,因此能够抑制以非金属夹杂物2为起点发生的不锈钢箔1的破裂。作为其结果,能够提供使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2难以成为破裂起点、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔1。

在本实施方式中,不锈钢箔1优选疲劳强度为1550MPa以上。设为这样的构成,由于不锈钢箔1的疲劳强度为1550MPa以上,例如对于通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧所要求的重复施加的应力也能够充分耐受。

在本实施方式中,优选非金属夹杂物2包含Mn氧化物,非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例为50质量%以上。设为这样的构成,由于脆且压延时容易破碎的Mn氧化物的比例为非金属夹杂物2整体的50质量%以上,能够容易使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2成为当量圆直径R的最大值小于3μm的形态。

在本实施方式中,非金属夹杂物2包含50质量%以上的Mn氧化物,有时还包含Al氧化物和Mg氧化物。这种情况下,优选非金属夹杂物2整体中Al氧化物的比例为10质量%以下,Mg氧化物的比例为5质量%以下。设为这样的构成,通过使与Mn氧化物相比不脆且压延时不易破碎的Al氧化物和Mg氧化物在非金属夹杂物整体中所占比例变小,使脆且压延时容易破碎的Mn氧化物的比例为非金属夹杂物整体的50质量%以上,能够更容易使存在于不锈钢箔的非金属夹杂物成为当量圆直径最大值小于3μm的形态。

在本实施方式中,优选利用极值统计法得到的非金属夹杂物2的等效尺寸的最大值小于3μm。设为这样的构成,利用极值统计法得到的非金属夹杂物2的等效尺寸的最大值小于3μm,由此能够推定,在不锈钢箔1整体,不会成为非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值为3μm以上的形态。由此能够推定,成为了存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2为不易成为破裂起点的当量圆直径R的最大值小于3μm的形态,并且成为了具有充分疲劳强度的不锈钢箔1。

在本实施方式中,优选剖视时非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值小于2.5μm,更加优选小于2.3μm。设为这样的构成,成为存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值小于2.3μm的形态,从而非金属夹杂物2充分难以成为破裂的起点,因此能够制成具有充分疲劳强度的不锈钢箔1。

在本实施方式中,不锈钢箔1的整体厚度t1也可以为0.1mm以下。如上所述,不锈钢箔1即使在其整体厚度t1减小到0.1mm以下的情况下,也能够具有充分的疲劳强度。因此,通过使用整体厚度t1为0.1mm以下的不锈钢箔1,能够充分应对要求薄型化和疲劳强度的制品(例如通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧等)的实用化。

在本实施方式中,不锈钢箔1优选由奥氏体系不锈钢构成。设为这样的构成,由于奥氏体系不锈钢与铁素体系不锈钢不同,不易生锈且不易带磁性,所以能够抑制使用本发明不锈钢箔1的部件生锈或部件磁化。由此,例如在用于通信设备的开关的情况下,能够抑制周边电子部件等发生因生锈或磁化引起的缺陷。

在本实施方式中,优选奥氏体系不锈钢为JIS标准的SUS301。设为这样的构成,由于是比其他奥氏体系不锈钢JIS标准SUS304更容易通过压延发生加工硬化的SUS301,所以有利于提高不锈钢箔1的疲劳强度。

在本实施方式中,开关用弹簧11能够使用上述实施方式的不锈钢箔1形成。通过使用非金属夹杂物2为不易成为破裂起点的当量圆直径R最大值小于3μm的形态并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔1,能够提高开关用弹簧11的耐久性。

在本实施方式中,柔性显示器用基板21能够使用上述实施方式的不锈钢箔1形成。通过使用非金属夹杂物2为不易成为破裂起点的当量圆直径R最大值小于3μm的形态并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔1,能够提高柔性显示器用基板21的耐久性。

在本实施方式中,不锈钢箔1的制造方法包括将不锈钢110a熔化并进行精炼来熔制不锈钢材110的熔化精炼工序、将熔制后的不锈钢材110形成为不锈钢板10的第一压延工序、和将压延后的不锈钢板10形成为不锈钢箔1的第二压延工序,第二压延工序包括将不锈钢板10所含非金属夹杂物2破碎以使非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm的工序。由此,通过在第二压延工序中将非金属夹杂物2破碎而形成非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm的形态,能够制造使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2形成不易成为破裂起点的当量圆直径R的最大值小于3μm形态、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔1。

在本实施方式中,优选熔化精炼工序包括以非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序。由此,脆且压延时容易破碎的Mn氧化物的比例成为非金属夹杂物2整体的50质量%以上,因而变得容易通过熔化精炼工序后的第一压延工序和第二压延工序破碎非金属夹杂物2(Mn氧化物)。因此,通过在熔化精炼工序中以Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整,能够在第二压延工序中容易地使非金属夹杂物2形成不易成为破裂起点的当量圆直径R的最大值小于3μm的形态。由此,能够形成存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2为不易成为破裂起点的当量圆直径R最大值小于3μm的形态、并且具有充分疲劳强度的不锈钢箔1。

在本实施方式中,熔化精炼工序中,非金属夹杂物2包含50质量%以上的Mn氧化物,有时还包含Al氧化物和Mg氧化物。这种情况下,优选熔化精炼工序包括以非金属夹杂物2整体中Al氧化物的比例达到10质量%以下、Mg氧化物的比例达到5质量%以下的方式进行调整的工序。由此,能够使与Mn氧化物相比不脆且压延时不易破碎的Al氧化物和Mg氧化物在非金属夹杂物2整体中所占比例变小,因而能够使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2更容易成为当量圆直径R的最大值小于3μm的形态。

在本实施方式中,优选第二压延工序包括以压下率达到60%以上的方式压延不锈钢板10的工序。如此,通过使压下率变大,能够使压延后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2容易形成不易成为破裂起点的当量圆直径R的最大值小于3μm的形态,并且能够使压延后的不锈钢箔1的厚度变小。

在本实施方式中,优选第二压延工序包括以不锈钢箔1的厚度达到0.1mm以下的方式压延不锈钢板10的工序。由此,以不锈钢箔1的厚度达到0.1mm以下的方式压延不锈钢板10,因而能够制造适用于要求薄型化和疲劳强度的制品(例如通信设备或音响设备等的开关的碟形弹簧等)的部件的不锈钢箔1。

实施例

以下,对基于上述实施方式的比较实验(实施例和比较例)进行说明。在实施例1~4中,通过与上述实施方式的制造方法同样的制造方法,在熔化精炼工序中,使用多种脱氧材料(含Mn脱氧材料、含Al脱氧材料、含Mg脱氧材料等),有意地进行以非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序,形成不锈钢箔1。另外,在比较例1~4中,在熔化精炼工序中,不特意进行上述以非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序,除此以外,通过与上述实施方式相同的制造方法形成不锈钢箔1。另外,在实施例和比较例中,均将第一压延工序后的不锈钢板10的厚度t2形成为0.25mm,将第二压延工序后的不锈钢箔1的厚度t1形成为0.1mm以下的0.04mm。

对于不锈钢板10和不锈钢箔1,使用电子显微镜(Hitachi High-TechCorporation制的FlexSEM1000)和颗粒解析软件(牛津仪器株式会社制的Aztec)观察剖面(图像解析)。在不锈钢板10和不锈钢箔1的观察中,使用通过沿压延方向切出,以厚度方向的端面(截断面)露出的方式埋入树脂,对其端面进行镜面研磨而得到的样品。另外,对于厚度t1小的不锈钢箔1,使沿压延方向切出的多个箔片在厚度方向密接叠层后埋入树脂。将观察倍率设为400倍,观察面积设为20mm

对于不锈钢板10,基于图像解析数据提取具有2μm以上的当量圆直径R的非金属夹杂物2,将非金属夹杂物2的个数以每1μm刻度进行计数,求出非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值和算术平均值。此外,对于不锈钢箔1,与不锈钢板10同样求出个数、最大值和算术平均值,并且将检查基准面积S

将不锈钢板10的观察结果示于表1,并且将不锈钢箔1的观察结果示于表2。

[表1]

[表2]

如表1所示,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在实施例1中为6.45μm,在实施例2中为6.58μm。此外,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在实施例3中为3.84μm,在实施例4中为5.37μm。另一方面,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在比较例1中为10.90μm,比较例2中为4.11μm,比较例3中为5.74μm,比较例4中为5.39μm。此外,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在实施例1中为2.43μm,在实施例2中为2.51μm。此外,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在实施例3中为2.46μm,在实施例4中为2.50μm。另一方面,存在于第一压延工序后的不锈钢板10的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在比较例1中为2.82μm,比较例2中为2.47μm,比较例3中为2.93μm,比较例4中为2.64μm。由此,确认了第一压延工序后的不锈钢板10全部中存在有当量圆直径R的最大值为3μm以上的状态的非金属夹杂物2。还确认了实施例1和实施例2的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值大于比较例2~4。

在对经过第一压延工序压延的不锈钢板10在第二压延工序中进一步压延而形成不锈钢箔1的情况下,如表2所示,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在实施例1中为2.53μm,在实施例2中为2.45μm。此外,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在实施例3中为2.68μm,在实施例4中为2.54。因此,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值在实施例中均小于3μm,达到了2.7μm以下。另一方面,在比较例1中为4.99μm,比较例2中为3.12μm,比较例3中为4.81μm,比较例4中为4.33μm,均未达到小于3μm,而是在3μm以上。此外,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在实施例1中为2.21μm,在实施例2中为2.18μm。此外,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在实施例3中为2.42μm,在实施例2中为2.31μm。第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2的当量圆直径R的算术平均值在实施例中为2.45μm以下。另一方面,在非金属夹杂物的当量圆直径的最大值为3μm以上的比较例1中为2.72μm,比较例2中为2.32μm,比较例3中为2.74μm,比较例4中为2.57μm,均未达到小于2.3μm。

由以上结果确认了利用本实施方式的制造方法,能够使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2成为当量圆直径R的最大值小于3μm的形态。换言之,可知通过以下的本实施方式的制造方法,能够使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2成为当量圆直径R的最大值小于3μm的形态,上述本实施方式的制造方法具有:至少包括以非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例达到50质量%以上的方式进行调整的工序(还可以包括以非金属夹杂物2整体中Al氧化物比例达到10质量%以下、Mg氧化物比例达到5质量%以下的方式进行调整的工序)的熔化精炼工序;包括将通过第一压延工序形成的不锈钢板10所含非金属夹杂物2破碎以使非金属夹杂物2的当量圆直径R最大值小于3μm的工序的第二压延工序。并且,还可知能够使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2成为当量圆直径R的算术平均值小于2.3μm的形态。

此外,如表2所示,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2利用极值统计法得到的等效尺寸最大值在实施例1中为2.86μm,在实施例2中为2.65μm。此外,第二压延工序后的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2利用极值统计法得到的等效尺寸最大值在实施例3中为2.95μm,在实施例4中为2.83。因此,存在于第二压延工序后的不锈钢箔1的非金属夹杂物2利用极值统计法得到的等效尺寸最大值在实施例中小于3μm。另一方面,在比较例1中为4.92μm,比较例2中为4.42μm,比较例3中为4.69μm,比较例4中为4.32μm,均未达到小于3μm,而是在4.3μm以上。由该结果确认了通过本实施方式的制造方法,能够使存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2成为利用极值统计法求得的等效尺寸的最大值小于3μm的形态。

接下来,求出在实施例1~4和比较例1~4的不锈钢箔1的剖面观察到的非金属夹杂物2的组成。存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的组成通过对利用上述颗粒解析软件提取的非金属夹杂物2进行氧化物的能量色散型X射线分析(EDX:Energy Dispersive X-raySpectroscopy),根据分析出的元素(Mn、Al、Mg、Si、Ca和Ti)的质量浓度,以非金属夹杂物2(MnO、Al

[表3]

此外,对实施例1~4和比较例1~4的不锈钢箔1测定疲劳强度、维氏硬度、抗拉强度和加工诱发马氏体(马氏体发生量)。

不锈钢箔1的疲劳强度参照JIS-Z2273:1978通过疲劳试验进行测定。具体而言,使用滑轮式单向拉伸疲劳试验机,进行对从不锈钢箔1切出的具有沿压延方向长度6mm的板状剖面(厚度t1、宽度3mm)的试验样品重复施加规定拉伸应力(试验应力)的疲劳试验,且逐渐加大试验应力进行疲劳试验。另外,对于1个试验应力准备5个试验样品,将施加试验应力的重复次数(循环数)设为100万次,实施5次疲劳试验。试验应力调整为1260MPa、1400MPa、1440MPa、1460MPa、1490MPa、1540MPa、1560MPa、1590MPa、1640MPa、1730MPa和1830MPa这11个阶段。将其结果示于表4。

关于不锈钢箔1的维氏硬度,对不锈钢箔1的压延面进行研磨而露出剖面,使用自动硬度试验系统(Matsuzawa Co.,Ltd.的AMT-X7FS)进行测定。关于试验片,从宽度B的不锈钢箔1(参照图9)的宽度方向的端部起1/4·B的位置获取。将其结果示于表4。

不锈钢箔1的抗拉强度使用Tensilon万能试验机(株式会社A&D制的RTC-1310A)进行测定。试验片设为JIS5号试验片,试验方向为压延方向。将其结果示于表4。

关于不锈钢箔1的加工诱发马氏体(马氏体发生量),通过对不锈钢箔1的压延面进行研磨而露出剖面,使用HELMUT FISCHER公司制的铁素体测定仪FMP30测定铁素体测定值。其中,铁素体测定值意指在不锈钢箔1的组织中加工诱发的马氏体组织的比例。试验片从宽度B的不锈钢箔1(参照图9)的宽度方向端部起1/4·B的位置获取。将其结果示于表4。

[表4]

如表3所示,关于实施例的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2,在实施例1中,MnO的比例为65.84质量%,Al

另一方面,关于比较例的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2,在比较例1中,MnO的比例为2.53质量%,Al

如表4所示,关于不锈钢箔1的疲劳强度,在实施例1中为1590MPa,实施例2中为1615MPa,实施例3中为1615MPa,实施例4中为1590MPa,均为1550MPa以上。另一方面,在比较例1中为1443MPa,比较例2中为1492MPa,比较例3中为1474MPa,比较例4中为1404MPa,均小于1550MPa,且小于1500MPa。由该结果可以确认利用本实施方式的制造方法,能够制造具有1550MPa以上的充分的疲劳强度的不锈钢箔1。

实施例1~4的不锈钢箔1如表2所示,存在于不锈钢箔1的非金属夹杂物2的当量圆直径R的最大值小于3μm。结合这一点考虑,可以确认,非金属夹杂物2以当量圆直径R的最大值为3μm的形态存在的不锈钢箔1能够具有1550MPa以上的疲劳强度。

此外,实施例1~4的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2如表3所示,非金属夹杂物2整体中Mn氧化物的比例为50质量%以上。结合这一点考虑,可以确认,非金属夹杂物2以当量圆直径R的最大值为3μm的形态存在、且非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上的不锈钢箔1能够具有1550MPa以上的疲劳强度。

或者,实施例1~4的不锈钢箔1中存在的非金属夹杂物2如表3所示,非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上的同时,Al氧化物比例为10质量%以下,Mg氧化物比例为5质量%以下。结合这一点考虑,可知非金属夹杂物2以当量圆直径R的最大值为3μm的形态存在、且非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上的同时Al氧化物比例为10质量%以下、Mg氧化物比例为5质量%以下的不锈钢箔1能够具有1550MPa以上的疲劳强度。

如表4所示,不锈钢箔1的维氏硬度在实施例1中为574HV,在实施例2中为585HV。此外,不锈钢箔1的维氏硬度在实施例3中为580HV,在实施例4中为580HV。另一方面,在比较例1中为584HV,比较例2中为581HV,比较例3中为572HV,比较例4中为578HV。因此确认了如本实施方式的制造方法这样,即使是存在有非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上的非金属夹杂物2的不锈钢箔1,也能够具有570HV以上的充分维氏硬度。或者确认了即使是存在有非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上、且Al氧化物比例为10质量%以下、Mg氧化物比例为5质量%以下的非金属夹杂物2的不锈钢箔1,也能够具有570HV以上的充分维氏硬度。由此确认了在实施例1~4中,能够确保与比较例1~4同等的570HV以上的维氏硬度,同时确保大于比较例1~4的1550MPa以上的疲劳强度。

如表4所示,不锈钢箔1的抗拉强度在实施例1中为1802MPa,在实施例2中为1820MPa。此外,不锈钢箔1的抗拉强度在实施例3中为1843MPa,在实施例4中为1818MPa。另一方面,在比较例1中为1856MPa,比较例2中为1836MPa,比较例3中为1826MPa,比较例4中为1795MPa。因此确认了如本实施方式的制造方法这样,即使是存在有非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上的非金属夹杂物2的不锈钢箔1,也能够具有1800MPa以上的充分抗拉强度。或者确认了即使是存在有非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例为50质量%以上、且Al氧化物比例为10质量%以下、Mg氧化物比例为5质量%以下的非金属夹杂物2的不锈钢箔1,也能够具有1800MPa的以上充分抗拉强度。由此确认了在实施例1和实施例2中,能够确保与比较例1~4同等的1800MPa以上的抗拉强度,同时确保大于比较例1~4的1550MPa以上的疲劳强度。

如表4所示,不锈钢箔1的加工诱发马氏体在实施例1中为40.8质量%,在实施例2中为40.7质量%。此外,不锈钢箔1的加工诱发马氏体在实施例3中为40.6质量%,在实施例4中为40.8质量%。另一方面,在比较例1中为40.6质量%,比较例2中为40.9质量%,比较例3中为40.7质量%,比较例4中为40.7质量%。由此确认了如本实施方式的制造方法这样,即使在将非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例调整为50质量%以上的情况下,不锈钢箔1的组织中的加工诱发马氏体也为40质量%左右,小于50质量%,与没有将非金属夹杂物2整体中Mn氧化物比例调整为50质量%以上的情况是同等程度。

[变形例]

应当认为本次公开的实施方式和实施例在全部方面均为例示,不应进行限定性解释。本发明的范围并非由上述实施方式和实施例的说明表示,而是由请求保护的范围表示,并且,包括与请求保护的范围等同的含义和范围内的全部变更(变形例)。

例如,在本实施方式中示出了将不锈钢箔用于开关用弹簧和柔性显示器用基板的例子,但本发明不限于此。不锈钢箔能够用于例如便携设备等的框(chassis)、肋条、铰链、柔性布线用基板或散热部件的辅助件等。

此外,在本实施方式中例示了奥氏体系不锈钢为JIS标准的SUS301,但本发明不限于此。在本发明中,例如奥氏体系不锈钢可以为JIS标准的SUS304、SUS316或SUS316L等,也可以为其他不锈钢。

此外,在本实施方式中,作为非金属夹杂物所含氧化物,示出了包含Mn氧化物、Al氧化物、Mg氧化物、Si氧化物、Ca氧化物和Ti氧化物的例子(实施例1、2),但本发明不限于此。在本发明中,只要非金属夹杂物包含Mn氧化物,例如也可以含有其他任意的氧化物,也可以包含上面列举的氧化物以外的氧化物。

符号说明

1:不锈钢箔;2:非金属夹杂物;10:不锈钢板;11:开关用弹簧;21:柔性显示器用基板;110:不锈钢材;110a:不锈钢;R:当量圆直径。

相关技术
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技术分类

06120115608126