特許 5697218 メタルマスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5697218

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】メタルマスク

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20150319BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20150319BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20150319BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20150319BHJP

   B23K 26/40 20140101ALI20150319BHJP

   B41N 1/24 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 302Z

   C22C38/58

   C21D9/46 Q

   B23K26/382

   B23K26/40

   B41N1/24

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-245727(P2013-245727)

(22)【出願日】2013年11月28日

(62)【分割の表示】特願2012-516409(P2012-516409)の分割

【原出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2014-80688(P2014-80688A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2013年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2011-78322(P2011-78322)

(32)【優先日】2011年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】714003416

【氏名又は名称】日新製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】平川 直樹

(72)【発明者】

【氏名】藤本 廣

(72)【発明者】

【氏名】冨村 宏紀

【審査官】 河野 一夫

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０９９０３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１０５６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４９５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ １／００ − ４９／１４

Ｂ２３Ｋ ２６／３８２

Ｂ２３Ｋ ２６／４０

Ｂ４１Ｎ １／２４

Ｃ２１Ｄ ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：４．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：４．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ：０．１２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
［４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）＋１８９］で示されるγｍａｘ値が７０〜９０で、金属組織がフェライト相およびマルテンサイト相の二相組織であり、
［１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ））］で示される凝固終了温度が１４５０℃以上であり、
［６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ））］で示される溶融状態から凝固する過程での固液共存範囲が３０℃以内であるステンレス鋼板がレーザー加工用として使用され、
レーザー加工後のレーザー打抜き端面から１０μｍ以内の断面硬さが２５０ＨＶ以上である
ことを特徴とするメタルマスク。

【請求項2】

Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを合計１．０質量％以下で含有し、
［４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋９（％Ｃｕ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）−１２（％Ｍｏ）−２３（％Ｖ）−４７（％Ｎｂ）−４９（％Ｔｉ）−５２（％Ａｌ）＋１８９］で示されるγｍａｘ値が７０〜９０で、金属組織がフェライト相およびマルテンサイト相の二相組織であり、
［１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋５．９８（％Ｃｕ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋４．２９（％Ｍｏ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ）＋１２．３５（％Ｎｂ））］で示される凝固終了温度が１４５０℃以上であり、
［６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋１．８１（％Ｃｕ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１．３０（％Ｍｏ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ）＋３．７３（％Ｎｂ））］で示される溶融状態から凝固する過程での固液共存範囲が３０℃以内である
ことを特徴とする請求項１記載のメタルマスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複相組織を有する高強度のメタルマスクに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、メタルマスク向けステンレス鋼板として、ＳＵＳ３０４の調質圧延材が多く用いられている。また、ＳＵＳ３０４の調質圧延材の中でも、以前はＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ−ＴＡ材が主流であったが、耐久性の観点から、現在はより強度の高いＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材が主流となっている。

【0003】

このようなＳＵＳ３０４は、汎用鋼種であることから材料が調達しやすく、また加工にともない加工誘起マルテンサイト変態を起こすため、高強度で耐久性に優れているというメリットがある一方、レアメタルであるＮｉを多く含有するため非常に高価である。

【0004】

メタルマスクの製造方法には、開口部の形成方法の違いによりレーザー加工、エッチング加工およびアディティブ法（電鋳法）があり、耐久性とともに基板への転写性が重要である。

【0005】

この転写性に関しては、開口部に対するはんだペーストの充填のしやすさや、はんだペースト印刷後に基板からメタルマスクを取り外す際の開口部に対するはんだペーストの抜けやすさが重要である。そして、このような充填性や抜け性には、加工端面性状が大きく影響することから、一般的に、平滑な端面を有するものほど転写性が優れているとされている。

【0006】

ここで、開口部の端面性状や寸法精度については、アディティブ法が最も優れている。しかしながら、製造コストが高く時間がかかる点や、圧延により強度の向上を図れないため耐久性に優れていない点が課題となる。

【0007】

また、エッチング加工については、寸法精度が優れているものの、メタルマスク材の両面からエッチングして開口部を形成するためエッチング部の断面がいびつな形状になり、ペーストの抜け性が良好ではない。また、加工パターンに従ってレジストを付与する時間を必要とする。なお、エッチング加工においては、エッチング加工端面性状にメタルマスク材の結晶粒径が大きく影響するため、メタルマスク材の結晶粒径が小さいほど端面性状に優れペーストの抜け性が向上する。

【0008】

そして近年では、製造性および生産性に優れるという観点から、メタルマスクの製造方法には特許文献１などのレーザー加工が多く用いられている。

【0009】

レーザー加工では、加工パターンをパーソナルコンピュータ上で入力した後、レーザーによりメタルマスク材を加工するのみであり、非常に生産性に優れている。一方、レーザー加工にともないドロス（ばり）が発生するとともに、加工端面にはレーザーによる加工筋が残留してしまう。そこで、バフ研磨、電解処理およびサウンドブラストなどの後工程により、ドロスの除去や端面粗さを向上させる必要があり、特許文献１でも、サウンドブラストにより、ドロスの除去を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平６−３９９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、調質圧延で高強度化したＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材をレーザー加工すると、レーザー打抜き部近傍では、熱影響によって素材が軟質化し、メタルマスクを繰り返し使用するにつれて打抜き端面近傍に磨耗による角落ちなどの欠損、いわゆるだれが発生するという問題がある。端面近傍のだれは、はんだペースト厚みが変化するなどの印刷性の劣化を招いてしまう。

【0012】

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低コストで、高強度で、ドロス量が少なく高生産性で、耐久性に優れたメタルマスクを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

請求項１に記載されたメタルマスクは、質量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：４．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：４．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ：０．１２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、［４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）＋１８９］で示されるγｍａｘ値が７０〜９０で、金属組織がフェライト相およびマルテンサイト相の二相組織であり、［１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ））］で示される凝固終了温度が１４５０℃以上であり、［６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ））］で示される溶融状態から凝固する過程での固液共存範囲が３０℃以内であるステンレス鋼板がレーザー加工用として使用され、レーザー加工後のレーザー打抜き端面から１０μｍ以内の断面硬さが２５０ＨＶ以上であるものである。

【0014】

請求項２に記載されたメタルマスクは、請求項１記載のステンレス鋼板において、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを合計１．０質量％以下で含有し、［４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋９（％Ｃｕ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）−１２（％Ｍｏ）−２３（％Ｖ）−４７（％Ｎｂ）−４９（％Ｔｉ）−５２（％Ａｌ）＋１８９］で示されるγｍａｘ値が７０〜９０で、金属組織がフェライト相およびマルテンサイト相の二相組織であり、［１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋５．９８（％Ｃｕ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋４．２９（％Ｍｏ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ）＋１２．３５（％Ｎｂ））］で示される凝固終了温度が１４５０℃以上であり、［６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋１．８１（％Ｃｕ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１．３０（％Ｍｏ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ）＋３．７３（％Ｎｂ））］で示される溶融状態から凝固する過程での固液共存範囲が３０℃以内であるものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、合金組成、金属組織、凝固点および固液共存範囲を規制することにより、Ｎｉの含有量を低減してコストを抑制でき、金属組織を二相組織にして強度を向上できるとともに端面性状を向上させドロス量を少なくして生産性を向上でき、熱影響による軟質化を抑制して耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例の金属組織写真である。

【図2】レーザー加工後の硬さ測定箇所を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施例およびＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡの硬さを示すグラフである。

【図4】同上実施例における調質圧延および短時間熱処理による硬さの変化を示すグラフである。

【図5】（ａ）は同上実施例のＳＥＭ写真であり、（ｂ）はＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡのレーザー打抜き部のＳＥＭ写真である。

【図6】印刷作業にともなって発生したレーザー打抜き部近傍のだれの測定方法を示す模式図である。

【図7】本発明の一実施例およびＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡの繰り返し印刷前後のレーザー打抜き部近傍のＳＥＭ写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の一実施の形態について詳細に説明する。

【0018】

この一実施の形態であるメタルマスク用ステンレス鋼板は、合金設計、熱処理および調質圧延によって組織、凝固点および固液共存範囲をコントロールすることで、低コストで、高強度で、ドロス量が少なく、高生産性で、耐久性に優れたステンレス鋼板にできる。すなわち、ＳＵＳ３０４よりレアメタルであるＮｉの含有量を４〜６質量％低減でき安価であり、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡと同等以上の３７０ＨＶ以上の硬度で、レーザー加工にともなうドロス高さをＳＵＳ３０４より３０％以上低減してレーザー加工後の工程負荷を低減できるとともに、レーザー打抜き部近傍の熱影響により軟質化しにくく繰り返し使用にともなう磨耗などによる角落ちなどの欠損であるだれを防止でき耐久性に優れるため、レーザー加工で製造するメタルマスクとして、好適なステンレス鋼である。

【0019】

まず、メタルマスク用ステンレス鋼板の化学成分について説明する。

【0020】

Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐久性を確保するために１０質量％以上含有させる必要がある。しかし、Ｃｒ含有量が２０質量％より高くなると、マルテンサイト相を生成させて、強度を向上させるＮｉおよびＭｎなどのオーステナイト生成元素の量が多くなるとともに靱性が低下する。したがって、Ｃｒの含有量は１０質量％以上２０質量％以下とした。

【0021】

Ｃは、強力なオーステナイト生成元素であり、マルテンサイト量を増加させるとともに、固溶強化によりマルテンサイト相およびフェライト相の強度を高めるのに有効である。このような効果を奏するには、Ｃの含有量は０．０１質量％以上にする必要がある。しかし、Ｃの含有量が高くなると、フェライト＋オーステナイト二相域に加熱、急冷する複相化処理において加熱時にいったん固溶したクロム炭化物が冷却時にフェライトまたはオーステナイト（冷却後はマルテンサイト）粒界に再析出し、粒界近傍にＣｒ欠乏層（鋭敏化）が生じて耐食性が著しく劣化する。このため、Ｃｒ、ＮｉおよびＭｎなどの他の元素の含有量による成分バランスによっても異なるが、Ｃの含有量は０．１５質量％以下とした。

【0022】

Ｎは、強力なオーステナイト生成元素であり、マルテンサイト量を増加させるとともに、固溶強化によりマルテンサイト相の強度を高めるのに有効である。しかし、溶解度の関係から多量に添加することは困難であるとともに、多量の添加は表面欠陥の増加を招く。したがって、Ｎの含有量は０．１２質量％以下とした。

【0023】

ＭｎおよびＮｉは、オーステナイト生成元素として、高温でフェライト＋オーステナイトの二相組織を得るために有効な元素である。また、ＭｎおよびＮｉ含有量の増加にともない冷却後のマルテンサイト量が増加して強度が向上する。これらの効果を奏するには、０．１質量％以上で、Ｃｒ含有量およびＣ含有量に応じて一定量以上のＭｎおよびＮｉを添加する。しかし、ＭｎおよびＮｉの含有量が多くなると、複相化処理後に生成するマルテンサイトが多くなりすぎて、二相組織を得ることが困難になる。したがって、ＭｎおよびＮｉの含有量はそれぞれ４．０質量％以下とした。

【0024】

上記のように合金成分を設計することにより、組織、凝固点および固液共存範囲を制御できるが、それ以外にも、耐食性の向上を目的として、Ｍｏを添加したり、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＡｌおよびＢなどの種々の元素を添加してもよい。このようにＶ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏを添加する場合には、含有量が多いと凝固点や組織に影響を及ぼすため、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを合計で１．０質量％以下で添加することが好ましい。

【0025】

ここで、金属組織は、材料製造過程の複相化処理によってフェライト＋マルテンサイトの二相組織にされる。複相化処理の加熱温度は、ステンレス鋼の化学成分に応じて多少異なるが、９００℃以上１１５０℃以下の範囲である。また、加熱後の冷却において、冷却にともなって高温でのオーステナイトがマルテンサイトに変態するには５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度が必要である。このような複相化処理によって得られた材料は、組織の７０％以上がマルテンサイト相である。

【0026】

また、複相化処理温度である９００〜１１５０℃では、主にフェライト相とフェライト粒界から核生成したオーステナイト相との二相組織となり、それぞれの相が互いに粒成長を抑制するため、冷却後には、フェライト相とマルテンサイト相とが微細分散した平均粒径１０μｍ以下の微細組織が得られる。

【0027】

γｍａｘ値は、マルテンサイト相比を示す指標であり、複相化処理にはγｍａｘ値とほぼ同量のマルテンサイト相が得られる。このγｍａｘ値は、４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）＋１８９とする（１）式にて示される。この（１）式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入する。

【0028】

なお、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを添加する場合には、γｍａｘ値は、４２０（％Ｃ）＋４７０（％Ｎ）＋２３（％Ｎｉ）＋９（％Ｃｕ）＋７（％Ｍｎ）−１１．５（％Ｃｒ）−１１．５（％Ｓｉ）−１２（％Ｍｏ）−２３（％Ｖ）−４７（％Ｎｂ）−４９（％Ｔｉ）−５２（％Ａｌ）＋１８９とする（１）´式にて示される。この（１）´式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入し、含有しない合金元素は０を代入する。

【0029】

γｍａｘ値が７０以下では、マルテンサイト量が少なく、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ（硬度３７０ＨＶ以上）に比べて十分な強度が得られない。しかし、γｍａｘ値が９０を超えると、複相化処理後に十分な強度が得られるものの、フェライト相比率が低くなり、ほとんどマルテンサイト単相状態となってしまって微細組織が得られない。エッチングによってメタルマスクを製造した際には、結晶粒径が微細なほどエッチング端面性状に優れ、一般的には充填性が向上する。このため、メタルマスク用の素材として適度な強度と微細組織とを得るには、γｍａｘ値を７０以上９０以下とする。

【0030】

複相処理後または複相化処理後に、５０％以下の調質圧延を施すと、調質圧延による加工硬化によって高強度化できるので好ましい。高強度化することで、メタルマスクとしての耐久性が向上する。

【0031】

また、複相処理後または複相化処理後に、３００℃以上５５０℃以下で短時間の熱処理を施すと、熱処理により得られる固溶炭素によるひずみ時効硬化によって高強度化できる。

【0032】

なお、５０％以下の調質圧延後に、３００℃以上５５０℃以下で短時間で熱処理すると、加工硬化および時効硬化によってさらに高強度化できるので、より好ましい。

【0033】

ＳＵＳ３０４に比べて凝固終了温度（凝固点）を高くし、溶融状態から凝固する過程での固液共存範囲を小さくすることにより、レーザー加工によって溶け出すメタル量を少なくできるため、レーザー加工を施した際に、ＳＵＳ３０４と比較してドロス量を少なくその高さを低くできる。したがって、凝固終了温度を１４５０℃以上とし、固液共存範囲を３０℃以内とした。

【0034】

凝固終了温度は、１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ））とする（２）式にて示される。この（２）式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入する。

【0035】

なお、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを添加する場合には、凝固終了温度は、１５１９−（１．３＋１０９．０７（％Ｃ）＋１３（％Ｃ）^２＋１６．３８（％Ｓｉ）＋７．０２（％Ｍｎ）＋５．９８（％Ｃｕ）＋６．６３（％Ｎｉ）＋１．９５（％Ｃｒ）＋４．２９（％Ｍｏ）＋３９（％Ｐ）＋４８．１（％Ｓ）＋１２．３５（％Ｎｂ））とする（２）´式にて示される。この（２）´式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入し、含有しない元素は０を代入する。

【0036】

固液共存範囲は、６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ））とする（３）式にて示される。この（３）式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入する。

【0037】

なお、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを添加する場合には、固液共存範囲は、６．７５２＋（０．３９３＋３２．９７（％Ｃ）＋３．９３（％Ｃ）^２＋４．９５（％Ｓｉ）＋２．１２（％Ｍｎ）＋１．８１（％Ｃｕ）＋２．００（％Ｎｉ）＋０．５９（％Ｃｒ）＋１．３０（％Ｍｏ）＋１１．８（％Ｐ）＋１４．５４（％Ｓ）＋３．７３（％Ｎｂ））とする（３）´式にて示される。この（３）´式における各項（％元素）には、各合金元素の含有量（質量％）の値を代入し、含有しない元素は０を代入する。

【0038】

このメタルマスク用ステンレス鋼は、ＳＵＳ３０４に対してレーザー打抜き部近傍の熱影響による軟質化が小さく、繰り返し使用にともなう角落ち等の欠損、いわゆるだれが発生しにくく耐久性に優れる。

【0039】

ＳＵＳ３０４に代表される調質圧延などの加工によって高強度化を図るオーステナイト系高強度ステンレス鋼は、再結晶温度以上に昇温されると組織および特性がほとんど加工前の状態に戻る。レーザー打抜き端面近傍は、一時的に溶融状態となるため、打抜き後の端面近傍の強度が著しく低下する。

【0040】

同様にこの一実施の形態であるメタルマスク用ステンレス鋼板もレーザー打抜きに際して打抜き部近傍が一時的に溶融状態となるが、その後の冷却過程で上述のようにオーステナイトがマルテンサイトに変態して硬質なマルテンサイト相が形成される。そのため、ＳＵＳ３０４などの調質圧延型のオーステナイト系高強度ステンレス鋼に比べて、レーザー打抜き端面近傍の強度を維持できる。

【0041】

また、メタルマスクとして繰り返し印刷作業に使用されて打抜き部近傍が磨耗することによるだれ（角落ち）の発生を抑制するには、レーザー打抜き部近傍の硬さを確保することが有効である。具体的には、レーザー打抜き端面から１０μｍ以内の硬さを２５０ＨＶ以上にする。そして、上記一実施の形態であるメタルマスク用ステンレス鋼板では、レーザー打抜き後であっても、レーザー打抜き端面から１０μｍ以内の硬さを２５０ＨＶ以上である。

【0042】

以上のように、合金設計および熱処理によって、フェライト相とマルテンサイト相との相比、凝固点および固液共存範囲をコントロールすることによって、ＳＵＳ３０４に比べて、レアメタルであるＮｉを４〜６質量％低減でき、３７０ＨＶ以上の硬度を確保でき、レーザー加工によるドロス高さを３０％以上低減でき、レーザー打抜き部近傍が熱影響により軟質化しにくく繰り返し使用によりだれが発生しにくい耐久性に優れたステンレス鋼板にできる。なお、γｍａｘが７０〜９０の範囲では、フェライト相とマルテンサイト相とが均一分散した平均粒径１０μｍ以下の微細組織であるため、エッチング加工後の端面性状も優れることから、レーザー加工だけでなくエッチング加工用途としても好適な材料である。

【実施例】

【0043】

以下、本発明の一実施例および比較例について説明する。
［ステンレス鋼板の作製］
表１に示す各組成のステンレス鋼を３０ｋｇ真空溶解炉で溶製してインゴットに鋳造した。得られたインゴットをスラブに分塊し、そのスラブに９２０℃で熱間圧延を施して、板厚３．０ｍｍの熱延鋼帯とした。

【0044】

【表1】

【0045】

次いで、熱延鋼帯に対して、８００℃、均熱０時間での空冷により熱延板焼鈍処理を施し、酸洗後、冷間圧延を施した。これらの過程を繰り返し、最終的に板厚１００μｍの冷延板とした。

【0046】

この冷延板に対して、１０５０℃、均熱時間１分間の条件で複相化処理を施す複相化処理工程を経て、本実施例および比較例の各サンプルを作製した。また、一部のサンプルには、複相化処理後か、複相化処理後の２０〜４０％の調質圧延後に、５００℃にて均熱０時間の短時間熱処理を施して、本実施例および比較例の各鋼板を作製した。図１には、鋼Ｎｏ．１の金属組織写真を示す。図１におけるＭはマルテンサイトを示し、Ｆはフェライトを示す。

【0047】

なお、比較対象であるＳＵＳ３０４については、３０ｋｇ真空溶解炉で溶製してインゴットに鋳造した後、そのスラブに９２０℃で熱間圧延を施して、板厚３．０ｍｍの熱延鋼帯とした。また、この熱延鋼帯に対して、１０５０℃、均熱０時間での急冷により熱延板焼鈍処理を施して、酸洗後、冷間圧延を施した。また、これらの過程を繰り返して板圧１６６μｍの焼鈍材とした。その後、総圧延率４０％の冷間圧延を施すことで、１００μｍの冷延板とし、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ仕上げを模擬して、５００℃、均熱０時間の短時間熱処理を施すことにより、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡの鋼板を作製した。

【0048】

そして、鋼Ｎｏ．１、鋼Ｎｏ．２、鋼Ｎｏ．１１、鋼Ｎｏ．１２および鋼Ｎｏ．１３は（１）式に基づいてγｍａｘ値を算出し、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢおよびＭｏの少なくとも１つを含有した鋼Ｎｏ．３ないし鋼Ｎｏ．１０は（１）´式に基づいてγｍａｘ値を算出した。
［硬度の測定］
各鋼板について、ＪＩＳＺ−２２４０の規定に準拠して、鋼板表面の硬さは試験荷重０．３ｋｇでビッカース硬度を測定し、図２に示すレーザー打抜き部近傍の硬さは試験荷重０．０１ｋｇでビッカース硬度を測定し、２０箇所の平均値を硬さの測定値とした。なお、図２におけるＨは硬さ測定箇所を示す。各サンプルの硬度の測定値を表２に示す。表２における硬さ１は表面硬さであり、硬さ２はレーザー打抜き端面から１０μｍ以内の断面硬さである。図３には、本実施例である鋼Ｎｏ．１に４０％の調質圧延後短時間熱処理を行ったサンプルＮｏ．３、および、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材に関する未加工部（鋼板表面）の硬さ（ａ）と、レーザー打抜き部近傍の硬さ（ｂ）とを示す。図４には、鋼Ｎｏ．１に４０％で調質圧延を行った後の表面硬さ（ｃ）と、調質圧延後に短時間熱処理を行った後の表面硬さ（ｄ）とを示す。
［ドロス高さ測定］
各鋼板について、日本車輌製造株式会社製の装置を用いてレーザー加工により、０．５ｍｍΦ、０．２ｍｍ×１．３ｍｍの開口部を加工した。加工条件は、出力８Ｗ、加工速度４００ｍｍ／ｍｉｎ、ビーム径２０μｍとした。そして、レーザー加工後のサンプルをＳＥＭ観察にて２０箇所のドロス高さを測定し、その平均値をドロス高さの測定値とした。各サンプルのドロス高さの測定値を表２に示す。また、図５（ａ）には、本実施例である鋼Ｎｏ．１のレーザー加工打抜き部のＳＥＭ写真を示し、図５（ｂ）にはＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材のレーザー加工打抜き部のＳＥＭ写真を示す。これら図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように本実施例（鋼Ｎｏ．１）の方が表面性状に優れている。
［凝固点および固液共存温度の測定］
示差熱変化により、凝固開始温度および凝固終了温度を測定することで、凝固点および固液共存範囲を測定した。用いたサンプル寸法は、３ｍｍΦ×５ｍｍｔ、溶融後の冷却速度は１０℃／ｍｉｎで測定を実施した。各サンプルの凝固点および固液共存温度の測定値を表２に示す。
［印刷作業および印刷にともなうだれ量の測定］
印刷作業は、ヤマハ発動機株式会社製のソルダペースト印刷機およびメタルスキージを用いてスキージ角度６０度、印刷速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、印刷圧力５０Ｎ／ｃｍ^２ではんだペースト印刷作業を行った。また、２万回印刷を実施した後、図６に示すレーザー打抜き部近傍のだれの有無をＳＥＭ観察にて確認した。図６におけるＤはだれ量の測定箇所である。なお、だれの程度については、だれ発生箇所の断面観察を行い、角落ちした部分の面積を算出して求めた。各サンプルのだれに関する測定値を表２に示す。また、図７には、繰り返し印刷作業前後の本実施例である鋼Ｎｏ．１およびＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材のレーザー打抜き部近傍のＳＥＭ写真を示す。なお、図７におけるＤはだれ（角落ち）部分である。

【0049】

【表2】

【0050】

本実施例のいずれも、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡと同等の表面硬さを有するとともに、ドロス高さが３０％以上低減している。

【0051】

一方、γｍａｘが７０以下である比較例（鋼Ｎｏ．１１）では、表面硬さが３７０ＨＶより低く、凝固終了温度が低かった。

【0052】

また、固液共存範囲が３０℃より大きい比較例（鋼Ｎｏ．１２）では、ドロス高さの低減率が小さかった。

【0053】

図３に示すように、レーザー打抜き部近傍の硬さは、いずれも熱影響によってレーザー未加工部である表面硬さより低下するが、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材は下限値が圧延前の状態と同等の１７０ＨＶまで著しく低下しているのに対し、本実施例はいずれも下限値が２５０ＨＶ以上であり、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材より高強度を維持している。また、図５に示すように本実施例（鋼Ｎｏ．１）の方がＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材より表面性状に優れている。

【0054】

メタルマスクとして繰り返し印刷作業をした後では、図７に示すように、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材が打抜き部近傍でだれ（角落ち）が発生しているのに対し、本実施例（鋼Ｎｏ．１）では、だれが確認されなかった。このようなだれは、レーザー加工にともない部分的に硬さが著しく低下した部位を起点として発生したものと考えられる。

【0055】

以上の結果から、合金設計、複相化処理、その後の短時間の熱処理や調質圧延によって、ＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材と同等の強度を有し、レーザー加工後のドロス高さを低減でき、耐久性に優れたステンレス鋼板が得られることを確認できる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、例えば精密機械などの基板にはんだペーストを印刷する際に用いられるメタルマスクに利用される。

【図2】

【図3】

【図4】

【図6】

【図1】

【図5】

【図7】