CN1081681C - 用于电子枪电极的合金 - Google Patents

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Abstract

所公开的是一种用于电子枪电极的合金，该合金的组成为(%重量)：Cr15-20%、Ni9-15%、C≤0.12%、Si0.005-1.0%、Mn0.005-2.5%、P≤0.03%、S0.0003-0.0100%、Mo≤2.0%、Al0.001-0.2%、O≤0.005%、N≤0.1%、Ti≤0.1%、Nb.1%、V≤0.1%、Zr≤0.1%、Ca≤0.05%、Mg≤0.02%，余量的Fe及不可避免的杂质。通过不仅严格控制S和Mn含量，而且还控制过去不作考虑的Al、O等的含量，该合金就具有了良好的深冲及高度的出毛边方面的成形性，从而最适用于电子枪电极。

Description

用于电子枪电极的合金
本发明涉及用于电子枪电极的非磁性合金，尤其是涉及具有良好的深冲和高度出毛边方面的可成形性的合金。
就电子枪零件，尤其是就用于彩色显象管的电子枪电极而言，一直使用非磁性的不锈钢，而且它们已公开于日本专利公开32(57)-751和4(92)-43372中。这些申请中的日本专利公开4(92)-43372公开了一种具有改善了的深冲及高度出毛边方面的成形性的合金，它具有足以胜任充作常规显象管电子枪电极材料的性能。本文中所用的术语“高度出毛边”(highburring)指的是一种加工技术，用它可在板状金属中打出园孔，同时形成从孔边突起的毛边或凸缘。
近来，更精细更鲜明的计算机显象管的迅速出现一直要求改进深冲和高度出毛边方面的可成形性。也就是说，这种要求需要加大电极的镜头的光圈直径，同时以高精度形成的高的毛边，从而改进电子枪的聚焦性能。结果，对深冲及高度起毛边方面的成形性的要求就变得从来未有地严格，因为现有技术的合金因次品的增加而降低了产率。此外，近年来一直强烈要求降低原料成本。但，若降低贵重材料Ni的含量，则深冲及高度的出毛边方面的成形性将恶化，因此现有技术的合金不能满足上述要求。
考虑到上述情况，形成了本发明，而其目的在于提供一种用于电子枪电极的合金，它满足了目前对改进深冲及高度起毛边方面的成形性的较严的要求。
本发明人研究了合金的化学成份，以便改善了深冲和高度的出毛边方面的成形性。结果，本发明人发现了一直未被考虑的P.N.Ti.Nb.V.Zr.Ca和Mg，以及S对上述成形性的影响。S迄今一直被认为是恶化热轧性能及耐腐蚀性的有害元素。就深冲和高度出毛边方面的成形性而言，一直认为应将S含量保持得尽可能地低。在日本专利公开4(92)-43372中申请人还提到：降低S含量将改善深冲和高度出毛边方面的成形性。另一方面，日本专利申请No.336866推荐的合金通过含有适量的S，从而在合金基体中的晶界上及晶粒中均匀分散S或S的化合物(主要由MnS构成的化合物)而改善冲压性能。
后来，本发明人发现，当含S不适当时，则使冲压性能恶化，因而模具的磨损导致形成大的毛刺，这会引起毛边裂纹。因此，为有高度的出毛边成形性，应含适量的S。但，若象上述日本专利申请No.6(92)-336866一样，将最大含S量设为0.003％，则原料的处理会复杂化，脱S费用也会增加。
因此，本发明人极力研究该合金的化学成份，结果发现：当精确地控制包括P.N.Ti.Nb.V.Zr.Ca和Mg的元素含量时，无需将最大S含量设定为0.003％。
在以化学成份定量分析进行的上述研究的基础上完成了本发明。本发明提供了一种用于电子枪电极的合金，它由(％重量)Cr15-20％、Ni9-15％、C≤0.12％、Si0.005-1.0％、Mn0.005-2.5％、P≤0.03％、S0.0003-0.0100％、Mo≤2.0％、Al0.001-0.2％、O≤0.005％、N≤0.1％、Ti≤0.1％、Nb≤0.1％、V≤0.1％、Zr≤0.1％、Ca≤0.05％、Mg≤0.02％及余量的Fe及不可避免的杂质构成。
上述限制量的理由将与本发明的效果一起解释。下列说明中的“％”均指“％重量”。
(Cr)：要求用于电子枪电极的合金基本上是非磁性的。为满足此要求，必需将Cr和Ni的含量控制在适当范围中。因此将Cr含量限在15-20％的范围内，以便达到非磁性。Cr含量的优选范围为15-17％。
(Ni)：为达到非磁的特性，要求至少9％的Ni。若Ni含量超过15％，则材料费用增得过多。因此将Ni含量限于9-15％的范围内。Ni含量的较佳范围为13-15％。
(C)：若C含量超过0.12％，则形成大量碳化物，从而恶化了深冲和高度的出毛边方面的成形性，因此将C含量限于0.12％或更少。
(Si)：为脱氧而加Si。若Si含量小于0.005％，则不能起到作脱氧剂的作用。另一方面，若Si含量大于1.0％，则深冲及高度的出毛边方面的成形性变差。因此Si含量限在0.005-1.0％的范围内。
(Mn)：为脱氧及形成MnS，借此得到上述效果而加Mn。若Mn含量小于0.005％，则不能指望这些效果。若Mn含量大于2.5％，则合金硬度明显上升，从而恶化了深冲和高度的出毛边方面的成形性。因此将Mn含量限于0.005％2.5％的范围。
(P)：若P含量大于0.03％，则深冲及高度的出毛边方面的成形性恶化。因此P含量必等于或小于0.03％。
(S)：兰含量适宜时，S与Mn一起形成MnS，从而改善深冲和高度的出毛边方面的成形性。若S含量小于0.0003％，则不能期望这种效果。若S含量大于0.0100％，则形成粗大的MnS，从而恶化深冲及高度的出毛边方面的成形性。因此S含量被限于0.0003-0.0100％的范围内。
(Mo)：由于Mo改善耐腐蚀性能，所以在要求特定的抗腐蚀性时，加Mo是有益的。但，若Mo含量大于2.0％，则深冲和高度的出毛边方面的成形性变差。因而Mo含量必须≤2.0％。
(Al)：为脱氧而加Al，为此，0.001％或更高的Al含量是有效的。若Al含量大于0.2％，则深冲和高度的出毛边方面的成形性恶化，所以将Al含量限于0.001-0.2％。
(O)：当含有大量的O时，氧化物型的夹杂数量上升，从而恶化了深冲和高度的出毛边方面的成形性，因此O含量必须≤0.005％。
(N)：当N含量过大时，该合金的深冲和高度的出毛边方面的成形性变差，因此N含量必须≤0.1％。
(Ti)：Ti形成碳化物、硫化物、氧化物和氮化物，因而恶化深冲和高度的出毛边方面的成形性。因此Ti含量必须≤0.1％。其更佳范围为≤0.02％。
(Nb)：Nb形成碳化物、硫化物、氧化物及氮化物，从而使深冲和高度的出毛边方面的成形性变差，因此Nb含量必须≤0.1％。其优选范围为≤0.02％。
(V)：V形成碳化物和氮化物，从而恶化深冲及高度的出毛边方面的成形性能，因此将V含量限于0.1％或以下。V含量的较佳范围为≤0.02％。
(Zr)：Zr形成氧化物，因而恶化深冲及高度的出毛边方面的成形性，因此将Zr含量限于0.1％或更少。Zr含量的优选范围为≤0.02％。
(Ca)：Ca形成硫化物和氧化物，从而恶化深冲及高度的出毛边方面的成形性，因此Ca含量必须≤0.05％，其较佳范围为≤0.01％。
(Mg)：Mg形成氧化物，从而恶化了深冲和高度的出毛边方面的成形性，因此Mg含量必须≤0.02％，其优选范围为≤0.005％。
.此外，若该合金根据JISG0555测的光洁度大于0.03％，则深冲和高度的出毛边方面的成形性变差。因此该合金的光洁度应≤0.03％。应注意的是：当采用根据JISG0555的测量方法时，难以分析各碳化物和氧化物。因此，仅满足光洁度≤0.03％的条件是不够的，而且还必须将化学成份严格地控制在本发明的范围内。
现将结合加工实施例及对比例详细陈述本发明。试样材料的化学成份示于表1。用VOD或真空熔炼生产18支锭。将这些锭锻造，打磨、热轧和酸洗。然后将这些试样反复冷轧，再退火至厚0.4mm的退火板。控制工艺条件，以得到晶粒度数值8.0的相同的晶粒度。进行深冲试验，然后测量极限深冲比(LDR)。还进行扩孔试验，以评价出毛边成形性。用带有60°角的顶部的锥形冲头使具有10mm直径园孔的平板试样变形，该顶部扩张此孔的边缘，最终使其破裂。以用以下等式：λ＝(h1-h0)/h0确定孔的扩张，λ，评价出毛边成形性，式中的h0和h1分别为开始和终了时的孔径。
各试样的LDR和孔的扩张表于表2中。按JISG0555测各试样的光洁度，其结果示于表2。
表1
No. Cr Ni C Si Mn P S Mo Al O N Ti Nb V Zr Ca Mg Fe 注
1 16.1 14.5 0.05 0.6 1.5 0.022 0.0018 0.01 0.002 0.0023 0.035 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 余量 I
2 15.8 14.2 0.04 0.6 1.6 0.018 0.0015 0.02 0.023 0.0018 0.032 0.001 0.001 0.001 0.001 0.002 0.001 余量
3 17.8 11.7 0.05 0.5 1.5 0.020 0.0022 0.02 0.002 0.0028 0.040 0.002 0.002 0.001 0.002 0.002 0.001 余量
4 18.1 11.5 0.04 0.6 1.6 0.019 0.0017 1.20 0.004 0.0026 0.038 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001 0.002 余量
5 19.0 10.7 0.01 0.5 1.4 0.022 0.0033 0.02 0.006 0.0022 0.035 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0.003 余量
6 16.2 14.3 0.03 0.5 1.6 0.015 0.0020 0.01 0.001 0.0038 0.042 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002 0.001 余量
7 16.1 13.8 0.04 0.3 1.7 0.070 0.0015 0.02 0.005 0.0028 0.045 0.002 0.002 0.001 0.001 0.002 0.001 余量 C
8 16.3 14.2 0.04 0.4 1.3 0.018 0.0001 0.01 0.002 0.0035 0.038 0.001 0.002 0.003 0.002 0.001 0.002 余量
9 16.0 13.7 0.05 0.4 0.9 0.023 0.0125 0.03 0.003 0.0031 0.037 0.002 0.001 0.001 0.002 0.003 0.003 余量
10 16.1 14.4 0.03 0.6 1.3 0.022 0.0023 0.01 0.400 0.0016 0.042 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.003 余量
11 15.5 14.0 0.04 0.5 1.6 0.020 0.0036 0.01 0.001 0.0078 0.045 0.002 0.001 0.002 0.001 0.001 0.002 余量
12 15.9 13.5 0.03 0.4 1.8 0.017 0.0018 0.02 0.006 0.0029 0.350 0.001 0.003 0.002 0.003 0.002 0.001 余量
13 15.9 13.7 0.05 0.6 1.6 0.019 0.0028 0.01 0.003 0.0028 0.050 0.320 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002 余量
14 16.1 14.5 0.04 0.5 1.4 0.022 0.0016 0.02 0.004 0.0026 0.038 0.003 0.285 0.003 0.003 0.002 0.001 余量
15 15.8 14.2 0.04 0.5 1.5 0.025 0.0055 0.01 0.003 0.0030 0.047 0.002 0.002 0.335 0.001 0.001 0.002 余量
16 15.8 13.9 0.05 0.7 1.8 0.019 0.0028 0.01 0.005 0.0025 0.034 0.002 0.003 0.003 0.250 0.002 0.002 余量
17 16.2 14.5 0.05 0.5 1.0 0.021 0.0015 0.02 0.002 0.0034 0.045 0.001 0.002 0.001 0.002 0.075 0.001 余量
18 15.9 14.1 0.04 0.6 1.6 0.019 0.0027 0.01 0.004 0.0026 0.052 0.002 0.002 0.002 0.003 0.002 0.040 余量
“T”代表本发明的实施例
“C”代表对比例
表2
No 极限深冲比(LDR)   孔扩张(λ)   光洁度(％)
   1    2.32    1.70    0.017   本发明的实施例
   2    2.35    1.80    0.008
   3    2.25    1.65    0.013
   4    2.24    1.65    0.017
   5    2.22    1.60    0.021
   6    2.20    1.50    0.038
   7    2.10    1.35    0.025     对比例
   8    2.35    1.45    0.033
   9    2.15    1.30    0.029
  10    2.15    1.40    0.004
  11    2.10    1.25    0.075
  12    2.15    1.35    0.021
  13    2.10    1.30    0.029
  14    2.10    1.35    0.025
  15    2.10    1.30    0.033
  16    2.10    1.30    0.021
  17    2.15    1.30    0.033
  18    2.15    1.35    0.029
如表2所示，在本发明的实施例1-6中，极限深冲比≥2.20，孔扩张≥1.50，这表明深冲及高度的出毛边方面的成形性优良。实施例6的光洁度＞0.03％，因而其极限深冲比及孔扩张与本发明其它实施例相比均低。因此最佳的光洁度为0.03％或更小。
另一方面，对比例No.7的P含量(0.07％)超过本发明的上限(0.03％)，因而极限深冲比及孔的扩张均低。对比例No8的S含量(0.0001％)小于本发明的下限(0.0003％)，因而虽然极限深冲比很高，但孔扩张低。对比例9-18在S、Al、O、N、Ti、Nb、V、Zr、Ca和Mg含量方面超出本发明，因此极限深冲比和孔扩张均低。
本发明将S和Mn含量限在上述范围内，并严格控制过去不作考虑的Al、O等的含量。因此本发明可满足改善深冲及高度的出毛边方面的成形性的要求，而这些两项性能近来已日益变得严格。因此，本发明可提供用于电子枪电极的最优合金。

Claims (6)

1、一种用于电子枪电极的合金，它由下述组分构成，其组成以重量％表示为：
Cr15-20％、Ni9-15％、C≤0.12％、Si0.005-1.0％、Mn0.005-2.5％、P≤0.03％、S0.0003-0.0100％、Mo≤2.0％、Al0.001-0.2％、O≤0.005％、N≤0.1％、Ti≤0.1％、Nb≤0.1％、V≤0.1％、Zr≤0.1％、Ca≤0.05％、Mg≤0.02％及余量的Fe及不可避免的杂质构成。
其中，该合金按日本工业标准JISG0555的光洁度为0.03％。
2、权利要求1的用于电子枪电极的合金，其中，Cr含量在15-17重量％的范围内。
3、权利要求1的用于电子枪电极的合金，其中，Ni含量在13-15重量％的范围内。
4、权利要求1的用于电子枪电极的合金，其中，Ti、Nb、V和Zr中的至少一种的含量限定于0.02重量％或更少。
5、权利要求1的用于电子枪电极的合金，其中，Ca含量限定于0.01重量％或更少。
6、权利要求1的用于电子枪电极的合金，其中，Mg含量限定于0.005重量％或更少。
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