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      平板顯示器用防護膜框架及其制造方法與流程

      文檔序號:24543047發布日期:2021-04-02 10:27
      平板顯示器用防護膜框架及其制造方法與流程

      本發明涉及在平板顯示器(fpd)面板的制造中防止異物附著于光刻工序中所使用的光掩模和光罩的防護膜組件(pellicle)的框架及其制造方法,特別是涉及大型的fpd用防護膜框架及其制造方法。



      背景技術:

      lsi和超lsi等半導體裝置和fpd面板通過向半導體晶片或fpd用原版照射光而形成圖案(利用光刻形成圖案)。其中,在使用附著有灰塵的曝光原版時,該灰塵會吸收和/或反轉光,因此無法良好地轉印圖案(例如,會發生圖案的變形和邊緣的不清晰)。其結果,有半導體裝置或fpd面板的品質和外觀等受損,發生性能或制造成品率下降這樣的問題。

      因此,涉及光刻的工序通常在無塵室內進行,但即使是在該環境下,也無法完全防止灰塵向曝光原版的附著,因此通常會在曝光原版的表面設置有用于遮擋灰塵的防護膜組件。防護膜組件由防護膜框架和張緊設置于該防護膜框架的防護膜構成,設置為包圍形成于曝光原版表面的圖案區域。只要在光刻時對焦在曝光原版的圖案上,即使是在灰塵附著于防護膜的情況下,該灰塵也無法對轉印產生影響。

      因此,即使現有的一般的半導體用的防護膜組件大,也只是150mm見方左右,但隨著近年來的fpd面板的大型化,防護膜組件的大型化也在發展,例如也要求超過1000mm見方的尺寸的防護膜框架。對于防護膜框架,除了要求具有高的尺寸精度和平坦度以外,還要求具有不因防護膜的張力而發生變形的強度,但隨著防護膜框架的大型化,滿足這些要求變得困難。

      對此,例如,在專利文獻1(日本特開2009-3111號公報)中公開了一種防護膜框,其特征在于:該防護膜框由鋁合金構成,該原材料鋁合金具有如下的組成:以質量%計,含有mg:超過3.5%且5.5%以下,還含有ti:0.005~0.15%及b:0.0005~0.05%中的一種或兩種,并且,分別控制fe:0.15%以下、si:0.10%以下,剩余部分由al和不可避免的雜質構成,并且,在利用1萬倍的掃描型電子顯微鏡對該鋁合金進行的組織觀察中,具有如下組織:即,所觀察到的結晶物在視野內所占的合計面積率為5%以下,且所觀察到的結晶物中最大的結晶物的直徑以當量圓直徑計為3μm以下。

      在上述專利文獻1所記載的防護膜框中,通過使防護膜框的原材料成為mg含量比較高的5000系鋁合金且結晶物少的組織,除了抑制白點缺陷的發生以外,還能夠提供如下的鋁合金制防護膜框:即使厚度比較薄也能夠確保剛性,能夠大型化,且能夠應對薄型液晶電視的液晶顯示屏的顯著的大型化。

      另外,在專利文獻2(特開2006-284927號公報)中公開了一種支撐框,其特征在于:該支撐框具有鋁合金制的框架和由彈性系數大于上述框架的材料構成的加強部件,上述加強部件被埋入在形成于上述框架的埋設凹部。

      在上述專利文獻2所記載的防護膜組件用支撐框中,與只由鋁合金制的框架構成的情況相比,彎曲剛性和剪切剛性變高,因此,即使將其大型化,也不易發生撓曲或變形。而且,由于成為將加強部件埋入在形成于框架的埋設凹部的結構,因此能夠使框架與加強部件簡單且可靠地一體化。

      進一步而言,出于防止來自光源的光的反射而得到鮮明的圖案轉印圖像的目的、以及容易地進行使用前的異物無附著檢査等的目的,需要使防護膜用支撐框的表面黑色化,例如,提出了如下方法:使有機染料等浸透至陽極氧化覆膜的空隙而成為黑色的方法、陽極氧化處理后通過電解析出而黑色化的方法(例如,專利文獻3:日本特開2013-7762號公報)。

      [現有技術文獻]

      專利文獻

      專利文獻1:日本特開2009-3111號公報

      專利文獻2:日本特開2006-284927號公報

      專利文獻3:日本特開2013-7762號公報



      技術實現要素:

      [發明所要解決的技術問題]

      然而,即使是上述專利文獻1所記載的防護膜框,也難以完全實現大型化快速發展的fpd用面板中使用的防護膜框架所要求的高的尺寸精度、平坦度、楊氏模量和強度等。特別是,近年來,為了使曝光區域最大化,迫切希望擴大防護膜框架的內部尺寸,在使框變細時,能夠確保充分的剛性。

      另外,在上述專利文獻2所記載的防護膜用支撐框中,需要在框架中形成埋設凹部、以及與加強部件的一體化等,制造工序復雜化,并且價格高昂。此外,由于加強部件使用彈性系數大于框架的鐵或鈦等異種材料,因此難以充分確保加工精度和可靠性。

      進一步而言,使防護膜用支撐框的表面黑色化的方法基本上最適用于鋁合金制的防護膜用支撐框,而將該方法適用于由其他的材料構成的防護膜用支撐框是非常困難的。

      鑒于以上的現有技術中的問題點,本發明的目的在于:提供一種通過控制外觀顏色而使曝光光線的散射防止和使用前的異物無附著檢査等能夠容易地進行的fpd用防護膜框架及其有效的制造方法。

      [用于解決技術問題的技術方案]

      本發明的發明人為了實現上述目的,對fpd用防護膜框架及其制造方法反復進行了精心研究,結果發現:由不銹鋼材料構成fpd用防護膜框架,并利用因形成透明氧化覆膜而產生的干涉色等是極為有效的,從而完成了本發明。

      即,本發明提供一種fpd用防護膜框架,其特征在于:

      由具有透明氧化覆膜的不銹鋼材料構成,

      上述透明氧化覆膜的膜厚為420nm~700nm。

      在本發明的fpd用防護膜框架中,利用上述透明氧化覆膜的表面和上述不銹鋼材料的表面所產生的反射光的干涉色,優選明度指數l*值為33以下。通過使明度指數l*值成為33以下,能夠防止曝光光線的散射,并且能夠容易地進行使用前的異物無附著檢査等。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架中,優選由上述透明氧化覆膜和上述不銹鋼材料的表面所產生的反射光的干涉色為黑色、灰色或品紅色。通過使fpd用防護膜框架的外觀顏色成為黑色、灰色或品紅色,能夠更容易且可靠地進行使用前的異物無附著檢査等。

      本發明的fpd用防護膜框架因為由不銹鋼材料構成,所以與目前用作防護膜框架的材質的7000系(al-zn-mg系)鋁合金、6000系(al-mg-si系)鋁合金和5000系(al-mg系)鋁合金相比,具有高的楊氏模量。其中,不銹鋼材料的楊氏模量優選為100gpa以上,更優選為150gpa以上,最優選為180gpa以上。通過使框架的楊氏模量變高,即使是大型fpd用的防護膜框架的情況下,也能夠充分確保剛性,并能夠使框比現有的防護膜框架更細。

      另外,本發明的fpd用防護膜框架由具有透明氧化覆膜的不銹鋼材料構成,上述透明氧化覆膜的膜厚為420nm~700nm。由于在不銹鋼材料的表面形成有膜厚為420nm~700nm的透明氧化覆膜,因此利用透明氧化覆膜的表面所產生的反射光和不銹鋼材料的表面所產生的反射光的干涉色,能夠使明度指數l*值成為33以下,還能夠使外觀顏色成為黑色、灰色或品紅色。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架中,優選上述不銹鋼材料為奧氏體系不銹鋼材料。通過使用奧氏體系不銹鋼材料,能夠使外觀顏色(干涉色)變為黑色、灰色或品紅色。

      進一步而言,通過使fpd用防護膜框架為奧氏體系不銹鋼材料,能夠兼具高的楊氏模量和耐腐蝕性。此外,奧氏體系不銹鋼材料富于延展性和韌性,冷軋加工性良好,因此能夠容易地加工成所希望的框架形狀。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架中,優選上述不銹鋼材料為馬氏體系不銹鋼材料。通過在馬氏體系不銹鋼材料的表面形成膜厚為420nm~700nm的透明氧化覆膜,外觀顏色(干涉色)成為黑色,能夠更可靠地防止曝光光線的散射。

      進一步而言,通過使fpd用防護膜框架為馬氏體系不銹鋼材料,能夠形成200gpa左右的楊氏模量和400hv以上的維氏硬度。此外,由于馬氏體系不銹鋼材料不含ni,因此比較廉價,能夠降低fpd用防護膜框架的材料成本。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架中,優選短邊的長度為300mm以上,且長邊的長度為400mm以上。關于本發明的fpd用防護膜框架,由于該框架由具有高的楊氏模量的不銹鋼材料構成,具有充分的剛性,因此即使是在將框架大型化的情況下,也能夠用作防護膜框架。

      另外,本發明也提供一種fpd用防護膜框架的制造方法,其特征在于,包括:

      得到由不銹鋼材料構成的框架的第一工序;和

      將上述框架浸漬在含有鉻酸和硫酸的混合溶液中而形成透明氧化覆膜的第二工序。

      在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,通過將由不銹鋼材料構成的框架浸漬在含有鉻酸和硫酸的混合溶液中,能夠形成透明氧化覆膜,利用該浸漬時間能夠以埃單位控制透明氧化覆膜的膜厚。其結果,能夠容易地控制由來自透明氧化覆膜表面的反射光和來自不銹鋼材料表面的反射光形成的干涉色。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,優選使上述透明氧化覆膜的膜厚設為420nm~700nm。通過使透明氧化覆膜的膜厚設為420nm~700nm,利用由透明氧化覆膜的表面所產生的反射光和不銹鋼材料的表面所產生的反射光形成的干涉色,能夠使防護膜框架的外觀成為黑色、灰色或品紅色。其結果,能夠防止曝光光線的散射,并且能夠容易地進行使用前的異物無附著檢査等。

      另外,本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,優選使上述不銹鋼材料為奧氏體系不銹鋼或馬氏體系不銹鋼。通過使不銹鋼材料為奧氏體系不銹鋼材料,除了能夠兼具高的楊氏模量和耐腐蝕性以外,因為奧氏體系不銹鋼材料富于延展性和韌性,冷軋加工性良好,因此還能夠容易地加工成所希望的框架形狀。

      另外,通過使不銹鋼材料為馬氏體系不銹鋼材料,在表面形成膜厚為420nm~700nm的透明氧化覆膜,由此能夠可靠地使外觀顏色(干涉色)成為黑色。此外,還能夠形成200gpa左右的楊氏模量和400hv以上的維氏硬度。進一步而言,由于馬氏體系不銹鋼材料不含ni,因此比較廉價,能夠降低fpd用防護膜框架的材料成本。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,在上述第一工序中,優選利用上述不銹鋼材料的固相接合而形成上述框架。通過利用不銹鋼材料的固相接合而形成fpd用防護膜框架的基本形狀,能夠提高材料的成品率,與從不銹鋼板切出fpd用防護膜框架的情況相比,能夠降低材料成本。

      另外,通過使用接合溫度比較低的固相接合,能夠抑制將棒狀的不銹鋼材料接合而構成的防護膜框架的變形和強度下降。其中,只要不損害本發明的效果,則對固相接合沒有特別的限定,可以使用目前公知的各種固相接合方法,例如,優選使用摩擦攪拌接合或線性摩擦接合。此外,通過對接合體實施切削加工,能夠得到尺寸精度高的防護膜框架。

      在摩擦攪拌接合中,利用接合用工具的旋轉速度、移動速度和負荷等,能夠控制接合溫度,并能夠控制接合部的組織,此外還能夠控制熱影響部的形成等。另外,在線性摩擦接合中,利用線形摩擦條件(振幅、頻率和負荷等),也能夠實現接合部的組織控制和熱影響部的抑制等。進一步而言,在線性摩擦接合中,不需要作為消耗品的接合用工具,能夠降低接合成本。

      利用電弧焊接或激光焊接等熔融焊接將擠壓材料彼此接合時,接合部形成急冷凝固組織而與母材的機械性質和熱性質的差異變大,因此難以用于要求具有高的尺寸精度和可靠性等的防護膜框架。另外,在熔融焊接中,有時會在接合部中形成小的氣孔缺陷,而在防護膜框架中,即使是極小的缺陷,也是嚴重的問題。與之相對,利用摩擦攪拌接合和線性摩擦接合的話,除了能夠實現被接合材料的變形極小這一點以外,接合部(攪拌部)基本上形成不伴隨熔融凝固的再結晶組織,能夠使其與母材的差異變得比較小。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,優選使最終的防護膜框架的短邊的長度為300mm以上,使長邊的長度為400mm以上,使最大寬度為6mm以下。在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,由于利用作為固相接合的摩擦攪拌接合將具有高的楊氏模量的不銹鋼材料接合,因此,即使是在使框架大型化并使板寬度變小的情況下,也能夠得到良好的框架。其中,從擴大fpd用防護膜框架的內部尺寸的觀點考慮,框的最大寬度更優選為5mm以下。

      另外,在本發明的fpd用防護膜框架的制造方法中,優選在第一工序中,將具有大致相同的形狀和大小的4塊不銹鋼材料(棒材)接合。通過將構成防護膜框架的不銹鋼材料(棒材)的形狀和大小統一,能夠提高接合的作業性,并能夠降低制造成本。

      [發明效果]

      利用本發明,能夠提供一種能夠容易地進行曝光光線的散射防止和使用前的異物無附著檢査等的fpd用防護膜框架及其有效的制造方法。

      附圖說明

      圖1是實施方式的fpd用防護膜框架的立體圖。

      圖2是實施方式的fpd用防護膜框架1的c-c’截面圖。

      圖3是實施方式的fpd用防護膜框架的制造方法的工序圖。

      圖4是實施例中所得到的fpd用防護膜框架的概觀照片。

      具體實施方式

      以下,參照附圖對關于本發明的fpd用防護膜框架及其制造方法的代表性的實施方式進行詳細說明,但本發明并不只限定于這些實施方式。另外,實施方式中的構成要素可以適當地組合一部分或全部。其中,在以下的說明中,有時對相同或相當的部分標注相同的符號,并省略重復的說明。另外,附圖是用于概念性地對本發明進行說明的圖,因此,所示的各構成要素的尺寸或它們的比例有時與實際不同。

      1.fpd用防護膜框架

      如圖1、圖2所示,fpd用防護膜框架1由具有透明氧化覆膜4的不銹鋼材料2構成。更具體而言,fpd用防護膜框架1具有:由不銹鋼材料2構成的框架(以下,有時稱為“不銹鋼制框架”。)3、和形成于不銹鋼制框架3的透明氧化覆膜4。fpd用防護膜框架1由不銹鋼材料構成,從而與目前用作防護膜框架的材質的鋁合金相比,具有高的楊氏模量。其中,不銹鋼材料的楊氏模量優選為100gpa以上,更優選為150gpa以上,最優選為180gpa以上。通過使框架的楊氏模量變高,即使是在大型fpd用的防護膜框架的情況下,也能夠充分確保剛性,并能夠使框比現有的防護膜框架更細。

      不銹鋼制框架3由具有高的楊氏模量的不銹鋼材料構成,因此即使減少不銹鋼制框架3的截面積,也能夠維持大型的fpd用防護膜框架1所要求的剛性,通過減少該截面積,能夠擴大框架的內部尺寸,并且能夠得到具有高的尺寸精度和平坦度的fpd用防護膜框架1。

      只要不損害本發明的效果,對于不銹鋼制框架3所使用的不銹鋼材料沒有特別的限定,可以使用目前公知的各種不銹鋼材料,然而,從確保耐腐蝕性的觀點考慮,優選使用奧氏體系不銹鋼材料;從楊氏模量和硬度的觀點考慮,優選使用馬氏體系不銹鋼材料。

      其中,作為奧氏體系不銹鋼材料,例如,可以列舉jis標準所規定的sus301、sus301l、sus301j1、sus302b、sus303、sus304、sus304cu、sus304l、sus304n1、sus304n2、sus304ln、sus304j1、sus304j2、sus305、sus309s、sus310s、sus312l、sus315j1、sus315j2、sus316、sus316l、sus316ln、sus316ti、sus316j1、sus316j1l、sus317、sus317l、sus317ln、sus317j1、sus317j2、sus836l、sus890l、sus321、sus347、sussxm7、susxm15j1。

      另外,作為馬氏體系不銹鋼材料,例如,可以使用jis標準所規定的sus403、sus410、sus410s、sus420j1、sus420j2、sus440a。

      對于不銹鋼制框架3而言,例如,優選從不銹鋼板切出而得到,不具有接合部等的特性不同的區域,當具有接合部時,優選為固相接合部。熔融焊接部形成急冷凝固組織而與母材的機械性質的差異變大,而固相接合部基本上形成再結晶組織,能夠使其與母材的機械性質的差異變小。此外,固相接合時輸入的熱量比較小,因此能夠抑制防護膜框架的顯著變形或強度下降。

      fpd用防護膜框架1的短邊(圖1的a)的長度通常為300mm以上,優選為500mm以上,更優選為700mm以上,對于上限沒有特別的限定,通常為3000mm以下。fpd用防護膜框架1的長邊(圖1的b)的長度通常為400mm以上,優選為600mm以上,更優選為900mm以上,對于上限沒有特別的限定,通常為4000mm以下。當fpd用防護膜框架1的短邊和長邊的長度為上述下限值以上時,即使是對于大型的fpd面板,也容易抑制灰塵對曝光原版的影響。另外,關于fpd用防護膜框架1,由于不銹鋼制框架3是由具有高的楊氏模量的不銹鋼材料構成,因此,即使是將框架大型化的情況下,也能夠充分用作防護膜框架。

      fpd用防護膜框架1的框的最大寬度(圖2的w)優選為6mm以下,更優選為5mm以下。fpd用防護膜框架1由具有高的楊氏模量的不銹鋼材料2構成,因此即使減小框寬度,也能夠確保剛性。因此,通過使框的最大寬度為6mm以下,能夠抑制框架附近的曝光不良;通過為5mm以下,能夠進一步擴大fpd用防護膜框架1的內部尺寸。

      不銹鋼制框架3的表面形成有透明氧化覆膜4。透明氧化覆膜4的膜厚通常為420nm以上,優選為430nm以上,更優選為440nm以上,進一步優選為450nm以上,特別優選為460nm以上;通常為700nm以下,優選為600nm以下,更優選為550nm以下,進一步優選為500nm以下,特別優選為480nm以下。通過使透明氧化覆膜4的膜厚處于上述范圍內,利用由透明氧化覆膜4的表面所產生的反射光和不銹鋼材料2的表面所產生的反射光形成的干涉色,能夠使fpd用防護膜框架1的明度指數l*值成為所希望的值,另外,還能夠使外觀顏色成為黑色、灰色或品紅色。與一般的涂裝等不同,透明氧化覆膜4的膜厚極薄,因此能夠將覆膜對fpd用防護膜框架1的尺寸精度等產生的影響控制在最小限度。在本說明書中,透明氧化覆膜4的膜厚是指利用實施例所記載的方法測得的值。

      fpd用防護膜框架1的明度指數l*值通常為33以下,優選為32以下,更優選為31以下,特別優選為30以下。明度指數l*值為上述范圍內時,容易防止曝光光線的散射,并且容易進行使用前的異物無附著檢査等。在本說明書中,明度指數l*值是指利用實施例所記載的方法測得的值。

      另外,fpd用防護膜框架1的外觀顏色是由透明氧化覆膜4的表面所產生的反射光和不銹鋼材料2的表面所產生的反射光形成的干涉色,而不是染料或顏料所產生的顏色,因此,即使長時間曝露在強光中,顏色也不會發生變化。

      只要不損害本發明的效果,則對于透明氧化覆膜4的組成和微細結構沒有特別限定,優選調節膜厚而使fpd用防護膜框架1的明度指數l*值成為所希望的值。另外,關于透明氧化覆膜4,優選在形成于不銹鋼材料2的表面的多孔氧化覆膜中,該多孔氧化覆膜上所產生的孔被堵塞。該透明氧化覆膜4通過如下方法而得到:將不銹鋼制框架3(不銹鋼材料2)浸漬在加熱后的鉻酸與硫酸的混合溶液中,得到透明的多孔氧化覆膜,然后在該多孔氧化覆膜的孔中析出鉻氧化物,從而能夠得到上述的透明氧化覆膜4。通過利用鉻氧化物堵塞透明多孔氧化覆膜的孔,能夠提高覆膜硬度和耐腐蝕性。

      另外,透明氧化覆膜4優選是通過使不銹鋼材料2自身的氧化覆膜成長而得到的。由此,透明氧化覆膜4例如不會如電鍍覆膜那樣在金屬表面附著有其他的物質,因此具有極為良好的附著性,在形成透明氧化覆膜4后也可以實施彎曲加工或輕度的壓制加工等。

      關于fpd用防護膜框架1的截面形狀,在不損害本發明的效果的范圍內沒有特別限制,可以是目前公知的各種形狀,優選張緊設置防護膜的上邊和設置粘接用粘合層的下邊形成平行四邊形。fpd用防護膜框架1的上邊需要設為用于張緊設置防護膜的寬度,下邊需要設為用于設置粘接用粘合層并與曝光原版粘接的寬度。

      fpd用防護膜框架1的平坦度優選為150μm以下、更優選為100μm以下。通過提高fpd用防護膜框架1的平坦度,在使防護膜組件與曝光原版粘貼時,能夠使fpd用防護膜框架1的變形量變小。其中,在本說明書中,平坦度是通過下述方法得到的:即,通過在fpd用防護膜框架1的各角4點和4邊的中央4點的合計8點處測定高度,從而算出假想平面,在從該假想平面到各點的距離中,最高點減去最低點而得到差,由此能夠算出平坦度。

      另外,通過使用fpd用防護膜框架1而能夠構成各種防護膜組件。本實施方式的防護膜組件具有fpd用防護膜框架1和設置于fpd用防護膜框架1的上表面的防護膜。進一步而言,防護膜組件也可以具有設置于fpd用防護膜框架1的下表面的保護膜。例如,在fpd用防護膜框架1的上表面覆蓋并設置透明性的防護膜,并在fpd用防護膜框架1的下表面形成粘接層,在該粘接層的下表面以可剝離的方式覆蓋并設置保護膜,從而能夠得到上述的防護膜組件。利用本實施方式的fpd用防護膜框架1的話,由于具有由不銹鋼材料2構成的框架3,因此在構成防護膜組件時,即使是在框架3的寬度因框架3的內部尺寸的擴大而變窄的情況下,由于能夠維持剛性,也不容易發生變形等。此外,利用目前公知的各種表面處理或表面覆蓋,能夠使fpd用防護膜框架1黑色化,并能夠避免曝光時的光的反射使轉印圖案變得不鮮明這樣的問題。

      2.fpd用防護膜框架的制造方法

      如圖3所示,本實施方式的fpd用防護膜框架的制造方法包括:得到由不銹鋼材料構成的框架的第一工序(s01),和將框架浸漬在含有鉻酸和硫酸的混合溶液中而形成透明氧化覆膜的第二工序(s02)。以下,對包括可選的工序在內的各個工序等進行詳細說明。

      (1)第一工序(s01:框架成型工序)

      第一工序(s01)是用于得到不銹鋼制框架3的工序,是用于根據需要對不銹鋼材料2實施接合和切削等,從而以高的尺寸精度得到fpd用防護膜框架1所使用的不銹鋼制框架3的工序。

      當不銹鋼材料2具有充分的大小時,能夠從不銹鋼材料2切出不銹鋼制框架3。另一方面,通過將不銹鋼材料2固相接合,也能夠得到不銹鋼制框架3,此時,能夠提高不銹鋼材料2的成品率。另外,對于通過切出或固相接合而得到的不銹鋼制框架3,也可以進一步進行切削加工。以下,對利用固相接合而得到不銹鋼制框架3的工序進行詳細說明。

      1.不銹鋼材料的固相接合

      不銹鋼材料的固相接合是可選的工序,是用于將不銹鋼材料2固相接合而得到與fpd用防護膜框架1的形狀接近的接合體的工序。通過將不銹鋼材料2固相接合而形成fpd用防護膜框架1的基本形狀,由此,材料的成品率高,與從不銹鋼板切出fpd用防護膜框架1的情況相比,能夠降低材料成本。

      另外,通過使用接合溫度比較低的固相接合,能夠抑制將板狀的不銹鋼材料2接合而構成的防護膜框架的變形或強度下降。在此,只要不損害本發明的效果,則對固相接合的方法沒有特別的限定,可以使用目前公知的各種固相接合方法,例如,優選采用摩擦攪拌接合或線性摩擦接合。

      在摩擦攪拌接合中,利用接合用工具的旋轉速度、移動速度和負荷等,能夠控制接合溫度,并能夠控制接合部的組織,此外,還能夠控制熱影響部的形成等。另外,在線性摩擦接合中,利用線形摩擦條件(振幅、頻率和負荷等),也能夠實現接合部的組織控制和熱影響部的抑制等。進一步而言,在線性摩擦接合中,不需要作為消耗品的接合用工具,能夠降低接合成本。

      當采用摩擦攪拌接合將不銹鋼材料2接合時,在接合溫度下,使用強度比不銹鋼材料2高的材質的接合用工具。只要能夠實現摩擦攪拌接合,則對該接合用工具的材質沒有特別限定,例如,可以使用超硬合金、氮化硅或pc-bn等陶瓷、w-re等高熔點金屬。

      其中,在利用電弧焊接或激光焊接等熔融焊接將擠壓材料彼此接合時,接合部形成急冷凝固組織而與母材的機械性質和熱性質的差異變大,因此,難以用于要求具有高的尺寸精度和可靠性等的fpd用防護膜框架1的制造。另外,在熔融焊接中,有時會在接合部中形成小的氣孔缺陷,而在fpd用防護膜框架1中,即使是極小的缺陷,也是嚴重的問題。與之相對,利用摩擦攪拌接合或線性摩擦接合的話,除了能夠實現被接合材料的變形極小這一點以外,接合部(攪拌部)基本上形成不伴隨熔融凝固的再結晶組織,能夠使其與母材的差異變得比較小。

      另外,如上所述,只要不損害本發明的效果,則對fpd用防護膜框架1所使用的不銹鋼材料2沒有特別限定,可以使用目前公知的各種不銹鋼材料,然而,從確保耐腐蝕性的觀點考慮,優選使用奧氏體系不銹鋼材料;從楊氏模量和硬度的觀點考慮,優選使用馬氏體系不銹鋼材料。

      另外,將不銹鋼材料2接合而制造不銹鋼制框架3時,優選在第一工序中,將具有大致相同的形狀和大小的4塊不銹鋼材料2接合。通過將構成防護膜框架的不銹鋼材料2的形狀和大小統一,能夠提高接合的作業性,并能夠降低制造成本。

      2.接合體的切削加工

      通過對預備工序1中所得到的不銹鋼材料2的接合體實施切削加工,能夠得到不銹鋼制框架3和最終的fpd用防護膜框架1的形狀。

      優選使切削加工后的框架的短邊的長度為300mm以上,使長邊的長度為400mm以上,使最大寬度為6mm以下。fpd用防護膜框1作為整體要求均質且具有高的剛性,但是,即使是在具有接合部的情況下,通過利用固相接合將具有高的楊氏模量的不銹鋼材料2接合,即使是在將框架大型化并且使板寬度變小的情況下,也能夠得到良好的框架。另外,從擴大fpd用防護膜框架1的內部尺寸的觀點考慮,框的最大寬度更優選為5mm以下。

      因此,當接合所導致的變形等成為問題時,優選在對接合體進行加壓退火后,實施切削加工。與利用熔融焊接的情況相比,利用固相接合得到的框架的變形較小,然而,對于fpd用防護膜框1而言,要求其具有極高的尺寸精度。對此,通過對接合體實施加熱退火而除去內部變形,能夠進一步提高切削加工后的框架的尺寸精度。

      (2)第二工序(s02:透明氧化覆膜形成工序)

      第二工序(s02)是用于將第一工序(s01)中所得到的不銹鋼制框架3浸漬在含有鉻酸和硫酸的混合溶液中而形成透明氧化覆膜的工序。利用第二工序(s02)能夠決定fpd用防護膜框架1的外觀顏色。

      通過將不銹鋼制框架3浸漬在加熱后的鉻酸與硫酸的混合顯色溶液中,能夠在不銹鋼材料2的表面形成透明氧化覆膜4。在混合顯色溶液中成長的氧化覆膜為多孔質膜,有時其本身的覆膜硬度和耐腐蝕性不充分。在此,當覆膜硬度和耐腐蝕性不充分時,優選在水洗之后,在鉻酸系的溶液中將制品作為陰極進行電解,從而在氧化覆膜的孔中析出鉻氧化物而堵塞孔。

      對于fpd用防護膜框架1的外觀顏色,可以利用透明氧化覆膜4的膜厚進行控制,透明氧化覆膜4的膜厚優選為420nm~700nm的范圍。通過使透明氧化覆膜4的膜厚為420nm~700nm,能夠將fpd用防護膜框架1的明度指數l*值設為33以下,該值有時也因不銹鋼制框架的表面狀態而發生微妙變化,因此,優選根據所希望的值和外觀顏色對透明氧化覆膜4的膜厚進行微調。

      其中,關于透明氧化覆膜4的膜厚,可以以埃單位進行調整。具體而言,在混合顯色溶液中測定不銹鋼制框架與鉑的測定電極的電位差(單位mv),利用該電位差隨著透明氧化覆膜4的成長而變化的情況,決定浸漬時間即可。

      透明氧化覆膜4能夠顯色的顏色也依賴于不銹鋼的種類,奧氏體系不銹鋼材料的情況下,可以為琥珀色、藍色、灰色、金色、品紅色、綠色及其中間色、黑色,優選為黑色、灰色或品紅色。另外,馬氏體系不銹鋼材料的情況下,原則上只有黑色。

      以上,對本發明的代表性的實施方式進行了說明,但本發明并不只限定于這些實施方式,可以進行各種設計變更,這些設計變更全部包含在本發明的技術范圍內。

      [實施例]

      實施例

      對jis-sus303的板材實施切削加工,得到長邊940mm、短邊760mm、框寬度6mm和框厚6mm的不銹鋼制框架。

      接著,對不銹鋼制框架實施脫脂和水洗后,將其在株式會社東陽理化學研究所制造的混合顯色溶液(鉻酸與硫酸的混合溶液)中浸漬75秒,形成透明氧化覆膜。之后,進行水洗和干燥,得到fpd用防護膜框架。實施例的fpd用防護膜框架的透明氧化覆膜的膜厚為490nm。在本實施例中,使用掃描電子顯微鏡(sem)(日立制作所制造、型號:s-4500),觀察通過切斷fpd用防護膜框架而得到的試樣的截面,根據觀察照片算出上表面、內側面、外側面的覆膜厚度,求出這些覆膜厚度的平均值,由此進行透明氧化覆膜的膜厚的測定。將所得到的fpd用防護膜框架的外觀照片示于圖4中。沒看到fpd用防護膜框架的變形和傷痕,可知得到了具有充分的剛性和尺寸精度的大型的fpd用防護膜框架。另外,fpd用防護膜框架的外觀顏色為品紅色。

      對fpd用防護膜框架的短邊上的2個部位和長邊上的2個部位的合計4個部位,測定明度指數l*值。在本實施例中,關于明度指數l*值的測定,利用分光色差計(日本電色工業制造、型號:nf777)對fpd用防護膜框架的表面進行測定,將各邊的測定值平均,由此進行測定。將各測定值及其平均值示于表1中。關于明度指數l*值,即使最大也只有32.01,在全部區域內為33以下。

      [表1]

      對所得到的fpd用防護膜框架實施拉伸試驗,根據應力-變形曲線求出楊氏模量,楊氏模量為198.8gpa。另外,拉伸強度為617mpa,0.2%屈服強度(proofstress)為236mpa。目前已知的a5052鋁合金制的fpd用防護膜框架的楊氏模量為69gpa左右,可知所得到的fpd用防護膜框架具有高的楊氏模量。在本實施例中,關于拉伸試驗,使用拉伸試驗機(島津制作所制造、型號ag-is100kn)進行測定。關于拉伸強度、屈服強度、伸長率,基于jisz2241進行測定。關于楊氏模量,根據應力-伸長率曲線求出。關于拉伸試驗的條件,在測定楊氏模量和屈服強度之前將十字頭位移速度設為0.5mm/min,在其之后設為5mm/min。

      比較例1

      將混合顯色溶液中的浸漬時間設為50秒,除此以外,與實施例同樣地操作,得到fpd用防護膜框架。比較例1的fpd用防護膜框架的透明氧化覆膜的膜厚為400nm。

      另外,與實施例同樣地操作,測定明度指數l*值。將所得到的各測定值及其平均值示于表1中。fpd用防護膜框架的外觀顏色為藍色,明度指數l*值為35以上。

      比較例2

      將混合顯色溶液中的浸漬時間設為65秒,除此以外,與實施例同樣地操作,得到fpd用防護膜框架。比較例2的fpd用防護膜框架的透明氧化覆膜的膜厚為220nm。

      另外,與實施例同樣地操作,測定明度指數l*值。將所得到的各測定值及其平均值示于表1中。fpd用防護膜框架的外觀顏色為金色,明度指數l*值為34以上。

      [符號說明]

      1···fpd用防護膜框架、2···不銹鋼材料、3···不銹鋼制框架(框架)4···透明氧化覆膜。

      再多了解一些
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