CN1020360C - 彩色阴极射线管荫罩板的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造用于彩色阻极射线管的荫罩板的方法，它具有如下依次进行的步骤：制备具有如下构成成分的合金薄板，即，30%至50%重量比的镍、1%至5%重量比的钛、大体上为铁的剩余部分以及附带的杂质；用蚀刻方法在该合金板上打孔；对已蚀刻的合金薄板进行固溶热处理；在固溶热处理之后使该合金薄板按预定的形状成形；用把该合金薄板保存在650℃至750℃的温度范围内的非氧化气氛中的方法对已成形的合金薄板进行老炼硬化处理；在老炼硬化处理之后，对该合金薄板进行表面黑化处理，从而在该合金薄板的表面上形成黑色薄膜。

Description

本发明涉及用于彩色阴极射线管中的荫罩板的制造方法。

通常，用于彩色阴极射线管中的荫罩板具有大量按规则排列的微孔。这种彩色阴极射线管工作时，发射的电子束不到三分之一部分能够穿过这些微孔，而电子束的其余部分被荫罩板的结构部分所截获。结果，荫罩板的温度上升，因而由于荫罩板的热变形而降低了色纯度。

在这些情况下，为了消除由于荫罩板的热变形而引起的电子束的任何偏移，已经作了各种研究和提出了各种建议。例如，已经提出用殷钢，即一种具有小的热膨胀系数的铁镍合金，作为荫罩板的材料，以便减小荫罩板的热变形，如日本未审查的专利公开号59861/1984中所述。

的确，用普通铁镍合金做成的荫罩板显示出小的热变形量，但其机械强度差。结果，在荫罩板的制造或者其后的阴极射线管的装配过程中、以及在装卸或运输期间，由这种材料做成的荫罩板有变形的趋势，从而损害了色纯度，这是不希望的。

还提出了各种建议和作了各种努力，例如改进荫罩板的结构设计、把荫罩板安装在荫罩支架上的制作等等。遗憾的是，所有这些努力和建议仍然不能令人满意、未能产生任何显著的效果。

因此，本发明的目的是提供一种制造彩色阴极射线管荫罩板的方法，使得有可能制造这样一种荫罩板，即，在这种荫罩板中同时实现既改进了机械强度又减小了热膨胀。

为此目的，按照本发明的一个方面，提供了一种制造为用于彩色阴极射线管的荫罩板的方法，该方法具有如下依次进行的步骤：制备一种 具有如下构成成分的合金薄板，即，30%至50%重量比的镍、1%至5%重量比的钛、大体上为铁的剩余部分以及附带的杂质;用蚀刻方法在该合金板上打孔;对已蚀刻的合金薄板进行固溶热处理;在固溶热处理之后使该合金薄板按预定的形状成形;用把该合金薄板保存在650℃至750℃之间的温度范围内的非氧化气氛中的方法对已成形的合金薄板进行老炼硬化处理;在老炼硬化处理之后，对该合金薄板进行表面黑化处理，从而在该合金薄板的表面上形成一层黑色的薄膜。

该老炼硬化处理和表面黑化处理可以同时进行。

最好非氧化气氛是氮气和氢气的混合气体，或者是氢气，或者是真空。

根据本方法，在老炼硬化期间析出镍和钛的金属互化物，以加强该合金的机械强度，即，其0.2%屈服强度不低于45公斤力/平方毫米，其硬度不低于200威氏硬度，在20℃至100℃范围内限定的其热膨胀系数不大于4.00×10^-6/℃。

图1说明本发明的制造方法的第一实施例的步骤;

图2说明本发明的制造方法的第二实施例的步骤;

图3是荫罩板组件的剖面图。

（第一实施例）

从具有表1中所示的工作样品1至3的成分的合金中制备厚度为0.13毫米的合金薄片。用蚀刻方法在这些合金薄片上打孔，以便使它具有大量的直径0.090毫米、间距0.40毫米的微孔，从而形成荫罩板的毛坯板。然后，把这些毛坯板在1000℃的氮气和氢气的混合气体的气氛中保持一小时，用这种方法完成关于这些毛坯板的固溶热处理。进行这种固溶热处理的目的是把0.2%屈服点（proof    stress）降低到适合于冲压加工的强度。然后把这样处理过的毛坯板压制成用于15英寸电视萤光屏的荫罩板的形状。这样，对所述三种工作样品的每一种，制备三个荫罩板 样品。

对这些样品进行老炼硬化处理，其方法是把它们放在非氧化气氛中在650℃下保存半小时。最后，对这些样品进行表面黑化处理，其方法是把这些经过硬化处理的样品保存在600℃的氢气和水蒸气的混合气体（露点20℃）的气氛中。

该老炼硬化处理导致用NixTiy表示的金属互化物的析出。该表面黑化处理用来改善由于电子束的撞击所产生的热量的辐射。借助钛的择优氧化来进行表面黑化，这种择优氧化的出现归因于混合气体中的水蒸汽。由于氧化，钛变为呈现兰黑色，这使荫罩板的表面呈现黑颜色。通常，铁的氧化需要高的氧化温度以及复杂的氧化条件的控制。相反，钛能够轻易地被氧化。此外，钛的氧化物是致密和稳定的、并具有大的附着强度。因此，在装卸期间以及该制品的使用期间，钛的氧化物不易改变特性，并且显示出小的从衬底上剥落的趋势。

然而，另一方面，钛的氧化物仅仅具有小的导电率，这引起一种担心，即，当电子束撞击钛氧化物时，钛氧化物可能被静电式地充电。然而，本发明所进行的实验已经证明，低的电导率并不明显地影响该制品的质量。

表1

所加元素的    老炼硬化之后    热膨胀系数

含量＊    0.2%屈服点

工作    （%，重量比）    （公斤力/    硬度    （20-100℃）

样品 镍 镖 平方毫米） （威氏硬度） （×10^-6/℃）

1    38.9    1.6    45.3    201    3.05

2    40.8    2.4    56.9    223    3.28

3    42.7    4.0    68.3    264    3.96

＊剩余部分是铁和附带的杂质

关于用这种材料成分做的工作样品，在所有这些工作样品中，剩余部分是铁和附带的杂质。

图1中以工艺流程图的形式表示前面所说明的工艺过程。由通过上述工艺过程所制备的荫罩板样品构成了如图3中所示的荫罩板组件。

从图3可以看出，不是直接把荫罩板连接到荫罩支架2的垂直凸缘2a上，而是通过联接件3把它点焊到凸缘2a上。这种结构对于减小由于荫罩板1和荫罩支架2的材料之间的热膨胀系数的不同引起的由荫罩支架1产生的荫罩板将要变形的趋势是有效的。联接件3由厚度为0.15毫米、长度为30毫米、宽度为18毫米的不锈钢构成。对于荫罩板1的每一条长边，使用两片这样的联接件;对于荫罩板1的每一条短边，使用单片联接件。用1.6毫米厚度的低碳钢板制备该荫罩支架。

使用如此获得的荫罩板组件，用实质上已知的方法制造彩色阴极射线管。为了检验该荫罩板强度而进行了一种试验，其方法是彩色阴极射线管安装在木盒中，然后让木盒从30厘米的高度落下。没有一个经过试验的阴极射线管出现荫罩板变形。

对使用如表2中所列举的荫罩板毛坯板的彩色阴极射线管进行了同样的强度试验。采用比较样品2的毛坯板（由0.13毫米厚度的殷钢合金制成）的阴极射线管，其荫罩板出现皱纹状的永久性变形，因而实际上不能使用。另一方面采用比较样品1的毛坯板的阴极射线管，和按本发明的样品的情况一样，其荫罩板几乎不出现变形。但是，当进行试验以检验电气性能时，由比较样品1的材料制备的阴极射线管表现出如下的缺点。即，对于这类阴极射线管，使圆顶电子束在圆顶上的偏移量适合预定的容许范围是不可能的。相反，在由工作样品1至3的材料制备的荫罩板中，电子束的偏移数量不大于由比较样品1的材料制备的荫罩板所呈现的电子束偏移数量的50%。另一方面，在由比较样品2的材料制备的荫罩板中，电子束的偏移数量不大于由比较样品1的材料制备的荫 罩板所呈现的电子束偏移数量的40%。这样小的电子束偏移量是极好的，但是如上所述，在经过机械冲击实验后，由比较样品2的材料所制备的荫罩板显示出大的变形，因此实际上不能使用。

表2

荫罩板    机械性能    热膨胀系数

0.2%屈服点    硬度    （20-100℃）

毛坯板 （公斤力/ （×10^-6/℃）

平方毫米）    （威氏强度）

比较样品1    0.18毫米    11.4    92    12.0

低碳钢板

0.13毫/米

比较样品2    殷钢板    25.8    128    0.88

（36.5%镍，

剩余部分铁）

从表1和表2不难理解，根据本发明的方法的第一实施例由工作样品1至3所制作的荫罩板与由普通使用的殷钢合金（比较样品2）所制备的荫罩板相比，在0.2%屈服点方面是优良的。其机械强度（用硬度表示）也高于由所述殷钢合金制备的荫罩板所呈现的机械强度。另一方面，用本发明的方法由该材料的工作样品制备的荫罩板的热膨胀系数的值远小于由比较样品1的低碳钢制成的荫罩板的热膨胀系数的值。

镍和铁一起构成所述荫罩板材料的基质。用本发明的方法制备的荫罩板的材料的镍含量最好是在30%至50%重量比范围内，更佳的值是在35%至45%的重量比之间，因为在这样的镍含量范围内该合金的热膨胀系数将减至最小。

使钛与一部分镍键合，以便能够析出金属互化物，从而加强该合金 的强度。为了达到明显的硬化效果，钛的含量最好不小于1%重量比。必须注意，任何钛的含量超过5%都将不合需要地提高该合金的热膨胀系数、并损害该合金的可加工性。

根据本发明的方法，荫罩板的材料可以包含除铁、镍和钛之外的一些元素。例如，从改善可加工性的观点出发，附加数量不超过2%重量比的铬是较为可取的。另一方面，附加铬又不希望地提高了热膨胀系数的值。因此，应当严格地控制附加铬的数量，使它不超过2%重量比的值。

最好是在850℃至1000℃之间的温度下进行固溶热处理。为了获得明显的效果，该固溶热处理温度应当不低于850℃。任何超过1000℃的固溶热处理温度都是不可取的，这是由于存在人们所不希望的使该制品的表面变粗糙的危险。

另一方面，进行老炼处理的温度最好是在650℃至750℃的范围。在低于650℃的温度下进行的老炼硬化处理不能产生足够的硬化效果。另一方面，超过750℃的老炼硬化温度将导致过老化，其结果是降低了硬度。老炼硬化时间最好是在30分钟至1小时之间。可以在受控气氛中进行老炼硬化，以便可以同时获得老炼硬化效果和表面黑化效果。然而，最好单独地进行老炼硬化和表面黑化，以便可在各自的最佳处理条件下进行这些处理。

可以由各种气体、例如氮气、二氧化碳气体、一氧化碳气体或它们的混合物、以及在所述实施例中使用的氢气来制备表面黑化处理的保护气氛。为了获得所希望的黑化表面薄膜，通过适当地控制保护气氛、在最佳条件下进行黑化处理是可能的。

（第二个实施例）

除了在一个步骤中同时进行表面黑化和老炼硬化（如图2中工艺流程图中所示）之外，通过在与第一实施例相同的条件下进行的工艺过程来构成彩色阴极射线管。

即，在第二实施例中，由具有第一实施例的工作样品1、2和3的成分的合金薄板、通过与第一实施例相同的步骤来构成荫罩板毛坯板。对这样制备的荫罩板毛坯板进行老炼硬化处理，其方法是将它放在700℃的氢气和水蒸气的混合气体（具有20℃的露点）的保护气氛中保持一个小时。

由于NixTiy的析出老炼硬化处理导致该合金的硬化。同时，由于钛的氧化，在每块合金板的表面上形成兰黑色的薄膜。因此，在这种情况下老炼硬化处理既产生硬化效果又产生黑化效果。经过这种用于老炼硬化和表面黑化的处理之后，这些荫罩板显示出具有大体上与表1中所示的第一实施例中的相同水平的0.2%的屈服点和硬度。

由这些荫罩板、通过与第一实施例相同的步骤制造了彩色阴极射线管，并用与第一实施例相同的方法对这样制造的彩色阴极射线管进行试骓。其结果实际上与在第一实施例中所获得的结果相同。

从以上的描述可以理解，依照本发明，稳定地获得这样一种荫罩板是可能的，即，它具有小的热膨胀系数值、并显示出抵抗机械冲击的优良的机械强度，这种冲击可能发生在彩色阴极射线管的生产过程中或者在这种管子的使用期间。此外，由荫罩板圆顶引起的电子束的偏移是如此的小、以致当把本发明的荫罩板用于彩色阴极射线管时能够显著地改善色纯度和分辨率。

Claims (12)

1、一种制造用于彩色阴极射线管中的荫罩板的方法，该方法包括如下步骤：

一制备一块具有如下组成成分的合金薄板，即30%至50%重量比的镍，1%至5%重量比的钛，高达2%重量比的铬和大体为铁的剩余部分及附带杂质；

一用蚀刻法在该合金薄板上打孔；

一在850至1000℃温度范围下，对已蚀刻的合金薄板进行固溶热处理，

一在固溶热处理之后，使该合金薄板按予定的形状成形；和

一对成形后的合金薄板进行表面黑化处理；本发明方法的特征在于：

一在所述合金薄板成形成步骤之后还将所述成形后的合金薄板置于650℃至750℃之间的某温度下的非氧化气氛中，进行老炼硬化处理；及

一所述表里黑化处理是通过对所述合金薄板成分中的钛进行氧化而实现的。

2、根据权利要求1所述的制造荫罩板的方法，其特征在于所述老炼硬化处理和所述表面黑化处理是在H₂和蒸气的混合气体气氛或H₂，N₂和蒸汽的混合气体气氛中同时进行的。

3、根据权利要求1所述制造荫罩板的方法，其特征在于所述固溶热处理是在氮和氢混合气体气氛或氢气气氛或真空气氛下实现的。

4、根据权利要求1所述的制造荫罩板的方法，其特征在于所述表面黑化处理是在氢气和蒸汽混合气体气氛下或氢气，氮气与蒸汽的混合气体气氛下进行的。

5、根据权利要求1所述的荫罩板制造方法，其特征在于所述老炼硬化处理是如此进行的，以使其0.2%屈服强度不小于45kgf/mm²，硬度不低于200HV，在20至100℃下，热膨胀系数不大于4.00×10^-6/℃。

6、根据权利要求1所述荫罩板制造方法，其特征在于所述表面黑化处理是在老炼硬化处理之后进行的，而且所述老炼硬化处理是在非氧化气氛下实现的。

7、根据权利要求6所述的荫罩板制造方法，其特征在于所述表面黑化处理是在氢气和蒸汽的混合气体气氛或氢气，氮气与蒸汽的混合气体气氛中进行的。

8、根据权利要求6所述荫罩板制造方法，其特征在于所述老炼硬化处理的所述非氧化气氛是氮和氢的混合气体的气氛，或氢气气氛，或真空气氛。

9、根据权利要求1所述荫罩板制造方法，其特征在于：所述合金薄板的组成成分为35%至45%重量比的镍，1%至5%重量比的钛和主要为铁的剩余部分及附带杂质。

10、根据权利要求1所述荫罩板制造方法，其特征在于：所述合金薄板的组成成分为30-50%重量比的镍，1%至5%重量比的钛和主要为铁的剩余部分和附带杂质。

11、根据权利要求2所述的荫罩板制造方法，其特征在于：所述老炼硬化过程历经时间范围为30分钟至1小时。

12、根据权利要求1所述荫罩板制造方法，其特征在于：所述老炼硬化步骤是这样进行的以使其析出镍和钛的一种金属互化物，使该合金的机械强度比没有金属互化物的合金强度要高。

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