CN1082763A - 一种安装在彩色阴极射线管内部的内屏蔽材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有极好磁特性和防锈性能的内屏
蔽材料及其制造方法，该方法无需进行常规的黑化处
理。
本发明的另一个目的是提供内屏蔽材料的制造
方法，该方法可使钢板或钢带平滑地进行镀敷处理，
并且可防止镀Ni钢板或钢带在退火过程中出现粘
结现象。
Description
本发明涉及一种安装在彩色阴极射线管内部的内屏蔽材料及其制造方法，尤其涉及具有极好磁特性和防锈或抗腐蚀性的内屏蔽材料的制造方法，该方法省去了在常规方法中的黑化处理及其处理方法。
彩色阴极射线管的磁屏蔽材料安装在彩色阴极射线管的外侧或内侧，以防止由于地磁而引起的电子束的偏转，安装在管内的磁屏蔽材料称为内屏蔽材料，而安装在管外的磁屏蔽材料称为外屏蔽材料。除了较高的导磁率和较低的矫顽力这些磁特性以外，作为磁屏蔽材料还要求具有所需的热辐射性能和防锈性能。
为此，在1989年的日本专利公报No.1894（以下称为前者”）中公开了一种彩色阴极射线管的制造方法，该方法是采用镀Ni或镀Cr的钢板或钢带作为内屏蔽材料，以及进行热处理来黑化已镀钢板或钢带表面的技术。然而，这种技术仅仅用于制造彩色阴极射线管，而不能扩大到用于制造内屏蔽材料。另一方面，TOKUKAIHEI2（日本未审查专利公报1990）228466（以下称为“后者”）公开了一种内屏蔽材料的制造方法，该方法采用的技术是在连续退火流线中使用氧化气体和非氧化气体，在薄钢板或钢带表面上形成一种主要组分为FeO的黑化膜或涂层。后者提到这种技术能够省去彩色阴极射线管制造过程中的黑化处理。
前者提出采用镀Ni或镀Cr的钢板或钢带可以省去黑化处理，而该黑化处理一直是常规非镀敷钢板或钢带所必需的工序。事实上，某些生产厂家采用超薄镀Cr钢板或钢带作为内屏蔽材料。
然而，通常都是通过退火、表皮光轧和镀敷的顺序处理来生产前者所述的超薄镀Cr钢板或钢带。因为退火后的钢板或钢带的晶粒由于表皮光轧而被破坏，从而超薄镀Cr钢板或钢带具有磁特性低劣的缺点。业已发现，通过改变采用镀敷和退火的顺序处理的制造方法可以单独改进这些磁特性。然而，由于下述在退火后进行镀敷的某些困难，至今还无人采用这种方法。
也就是说，经受电镀处理以前的材料由于退火处理而被软化，此外它的厚度也非常薄（通常使用厚度为0.15mm的钢板或钢带）。
因而，由于该材料表面上所谓的“皱纹”，它无法进行镀敷处理。否则，即使该材料进行了镀敷处理，由于变形太大而不能用作内屏蔽材料。
另一方面，就磁特性而言，认为后者所述方法也比前者更有利。
按照以下步骤在连续退火炉内完成黑化处理：
1.加热处理
在氧化气体中形成Fe3O4
2.均热处理
在非氧化气本中将Fe3O4转变成FeO
3.冷却处理
在非氧化气氛中快速冷却钢板或钢带，以形成主要组分为FeO的黑化膜
这方法是通过把对材料结合力低劣的Fe3O4转变成FeO来提高黑化膜结合力的一种新技术，它能够在彩色阴极射线管制造中省去黑化处理。
然而，后者提出以下建议：
a）应严格控制加热方式和气氛以形成黑化膜.这能够保持压力成形过程。
b）应在严格控制的条件下在材料表面上形成主要组分为FeO的黑化膜。
这些建议意味着，在后者方法中，很可能有时会形成结合力低劣的Fe3O4。
因而，对于后者发明来说，在生产和质量保证方面可能存在某些问题，因为严格控制生产条件对该方法来说是必不可少的，所以，如果做不到这点就很可能产生出结合力低劣的Fe3O4。
本发明的目的是提供具有极好磁特性和防锈性能的内屏蔽材料及其制造方法，该方法无需进行常规黑化处理。
本发明的另一个目的是提供一种内屏蔽的制造方法，该方法能够使钢板或钢带平滑地进行镀敷处理，并能防止镀Ni钢板或钢带在退火处理中发生粘结现象。
为了实现上述目的，本发明提供了一种内屏蔽材料（具有特定表面粗糙度的铝脱氧冷轧钢板或钢带），在该材料的至少一面上具有镍-铁扩散层而在其表面上具有镍层。
本发明还提供了一种制造内屏蔽材料的方法，该材料是通过对低碳的铝脱氧钢板或钢带按酸浸洗、冷轧、镀镍和退火顺序处理而得到的。
从而，镀Ni钢板或钢带的这种退火处理调整了该材料的晶粒并大大地改进了该内屏蔽材料的磁特性。
此外，在镀Ni前冷轧钢板或钢带有助于使其进行镀Ni处理，并防止镀Ni钢板或钢带在退火处理中发生粘结。
本发明还提供了另一种制造内屏蔽材料的方法，该方法是使钢板或钢带按酸洗、初次冷轧、退火、二次冷轧、镀Ni和再退火的顺序进行处理。
从而，在初次和二次冷轧之间的退火大大地改进了该材料的磁特性。
内屏蔽材料的制造方法包括：对表面粗糙度为0.2-2.0μmRa的铝脱氧冷轧钢板或钢带进行冷轧处理;进行表面处理，即在上述钢板或钢带的至少一个侧面上沉积厚度为0.1-5.0μm的镍层;以及对已经过表面处理的钢板或钢带进行退火处理。
以下详细叙述本发明方法的最佳实施方案。
1.酸洗
在冷轧处理以前，最好对基底钢进行酸洗，以便把热带钢上的锈皮溶入酸溶液内。在此情形下，最好使用硫酸或盐酸。
请注意，为便于去除锈皮，在酸洗的同时使用任何一种手段（例如位于酸洗线入口处的锈皮清除器）来刮除热带钢表面上的锈皮。
2.冷轧过程
通过连续冷轧机将热带钢连续冷轧到大约给定的厚度。可以使用毛面轧辊来使钢板或钢带的表面粗糙化，以便在冷轧时调整其表面粗糙度。从轧辊到钢带的转换比约为10-20%，在此情形下，使用棕榈油作为冷轧润滑油。在此过程中，应该在钢厚、表面缺陷、或形状方面对钢板或钢带进行检查。鲸鱼油或动物油为基料的合成油也可用作冷轧润滑油。
在冷轧后，在例如原硅酸钠溶液中对钢板或钢带进行电解脱脂，以便去除冷轧润滑油。
为了增强溶液的脱脂能力，可以添加某些表面活性剂。
请注意，为了提高清洗处理的脱脂能力，最好将钢板或钢带作为电解槽内的一个电极。在此情形下，在钢带表面上产生的H2和O2起到从钢表面上机械分离冷轧润滑油的作用。
3.表皮光轧过程
按照本发明的方法，可以在冷轧过程中或在上述冷轧后的表皮光轧过程中调整表面粗糙度。
一般来说，在钢板或钢带制造过程的表面处理步骤中，通常在退火之后进行表皮光轧，以防止弯折和拉伸变形，并可以平整钢带的形状;以及打印表面粗糙度。
通常，在不使用冷轧润滑油的干法中。钢板或钢带以大约0.5-3.0%的冷轧压下量被冷轧压薄很少一点。
然而，按照本发明的方法，钢板或钢带在冷轧和清洗过程后进行表皮光轧。
此外，对钢板或钢带进行粗糙化以防止它们在退火期间出现粘结和任何表面裂纹。
4.镀Ni过程
通过脱脂和酸洗处理对钢板或钢带表面进行清洗和激活，然后进行镀Ni。
在本发明中，由于Ni镀膜极好的防锈性能并对钢板或钢带的固有磁性毫无影响，因而镀敷Ni膜。
此外，镀Ni钢板或钢带具有可以省去阴极射线管制造过程中的黑化处理步骤的优点。
在镀Ni工艺中，通常使用硫酸镍镀液（所谓的Watt镀液）。然而，也可以使用其它一些普通的镀Ni镀液。例如氯化镍镀液或氨基磺酸镀液等等。
请注意，按照本发明，镀Ni的层厚度比常规镀Ni层的厚度薄。
镍阳极是装在用合成纤维袋包裹的钛篮内的镍颗粒。因而可以防止阳极泥或淤浆悬浮。
在镀液内的任何悬浮物都会由于共沉积作用而造成表面上的凸粒或镀层中的针孔。为了清除这种悬浮物，镀液一直通过过滤器进行循环。
为了达到较高的抗腐蚀性能，通常在钢板或钢带表面上镀敷较厚的Ni层。
上述的用意是使较薄的Ni层能具有高的抗腐蚀性能。
因而，能够镀敷一种厚度在0.1-5.0μm的Ni镀层。请注意，厚度大于5.0μm被认为是不经济的。
5.退火过程
在退火过程中，对镀Ni钢板或钢带进行箱式退火以促使钢板或钢带的再结晶和晶粒生长，以及改进磁特性。
使H2和N2气体流入炉内以防止Ni镀层由于氧化而变色。
钢板或钢带应在580℃-620℃的炉内进行5-8小时的退火。在此过程中，在冷轧时形成的冷轧组织进行再结晶和晶粒生长。这种加热处理可以达到较高的最大磁导率μm和较低的矫顽力Hc。
此外，在该过程中，在Ni层中形成了再结晶的晶粒和Fe-Ni扩散层以致提高了刚性、结合力和抗腐蚀性。
请注意，不了避免在退火期间钢板或钢带之间彼此粘结，应选择适当的退火温度和持续时间，此外还应通过冷轧或表皮光轧对表面进行粗糙化，以及调整带卷的松紧。
本发明的第三种方案基本上类似于本发明的第二种方案，不同之处是对钢板或钢带进行退火以及在镀Ni处理后进行再退火。
这样，通过酸洗、初次冷轧、退火、二次冷轧、镀Ni和再退火的顺序处理，从而生产出内屏蔽材料。
以下仅就那些不同之处进行说明。
（1）初次冷轧
初次冷轧一般类似于本发明第二种方案所述的冷轧。请注意，所生产的钢板或钢带的厚度与本发明的第二种方案厚度比较，可以厚20-50%。
（2）退火过程
在本发明第三种方案的实施中，在初次冷轧处理和二次冷轧处理之间对钢板或钢带进行退火。在这种退火过程后紧接一个二次冷轧的后处理过程，如果需要的话，可以再紧接进行一个表皮光轧过程。
因而，二次冷轧之前的预退火可减少冷轧的压下量，从而在再退火期间显著地长成较大的晶粒并提高该材料的磁特性。
（3）二次冷轧
这种处理基本上类似于本发明的二种方案，不同的是钢板或钢带被轧制成最终厚度。然而，在冷轧时应该注意工件的形状和厚度，因为这些性能直接影响产品的质量。
（4）再退火
在本发明的第三种方案中，钢板或钢带进行再退火。在本发明的第二种方案中，2.3mm厚的热带钢被冷轧成0.15mm厚度的带钢。在此情形中，采用了93.5%的较大的冷轧压下量。
较大的冷轧压下量会在退火后产生小晶粒和低劣的磁特性。
在本发明的第三种方案中，补充热处理和二次冷轧处理，以将最终冷轧压下量减少到20-50%。这种较低的冷轧压下量可在再退火后产生较大的晶粒。
同本发明的第二种方案比较，在本发明的第三种方案中方案增加了再退火和二次冷轧过程。
这些过程能够以较低的冷轧压下量进行二次冷轧，随后继续进行再退火，从而能在再退火后产生较大晶粒的最终产品。
请注意，退火炉和气氛相同于本发明第二种方案的退火炉和气体气氛。
实施例
（1）组分
通过下述方法使用包含表1所示组分的低碳铝脱氧钢生产出了内屏蔽材料。
表1
| 组分（wt%) | C | Si | S | Mn | P |
| 实施例 | 0.0045 | 0.005 | 0.005 | 0.24 | 0.013 |
（2）制造方法
（酸洗）
在热硫酸中去除热带钢锈皮。为了有助于去除锈皮，在酸洗线入口处使用锈皮清除器括去表面上的锈皮。
（冷轧）
使用连续冷轧机将2.3mm厚的热带钢冷轧成0.15mm的厚度。
使用棕榈油作为冷轧润滑油，并在注意钢的厚度、表面缺陷和形状。
（清洗）
为了去除冷轧润滑油，在例如原硅酸钠溶液的电解液中对已冷轧的钢板或钢带进行电解脱脂。电解液的温度为80℃-100℃。向电解液中添加表面活性剂以增强脱脂能力。
（表皮光轧）
通过以大约0.5%冷轧压下量的表皮光轧生长具有不同表面粗糙度的钢板或钢带。该结果列于表2和3中。
如同上述表2和表3所示，当表面粗糙度在特定范围中时，在钢板或钢带彼此之间观察不到退火中的粘结现象。
另一方面，在具有如表3所示较小表面粗糙度的钢带之间却观察到了粘结现象。
（镀Ni）
在以下条件下生产具有不同Ni镀层厚度的若干试样。
镀Ni镀液的组分
NiSO4·6H2O： 300g/l
NiCl2·6H2o： 45g/l
硼酸： 40g/l
表面活性剂： 0.5g/l
pH： 4.3
电流密度： 5A/dm2
电解液温度： 55℃
电量 77库仑
（抗腐蚀性评价）
通过以下方法测定镀Ni钢带的抗腐蚀性。该结果列于表2和3中。
通过以下步骤对试样进行初步处理以便进一步对其抗腐蚀性能作出评价。用三氯乙烷清洗上述试样，对它们进行干燥和加热处理（450℃，10分钟）。在下述条件下进行试验后的试样表面上以目测观察任何锈蚀现象。
湿度：95%
温度：90℃
时间：40小时
试验设备：恒温-水压调节器
在表2和3中，◎表示具有较好肮腐蚀性的试样，O表示具有与现有产品相同水平抗腐蚀性的试样;而X表示具有较现有产品低劣抗腐蚀性的试样。
已经证明，所有按照本发明特定厚度范围内镀敷Ni的试样都显示极好的抗腐性。
（退火）
在620℃对试样进行6小时的箱式退火。所使用的气体是5.5%H2和94.5%N2的混合气体。
（磁特性评价）
通过简易铁损方法（Hm＝10Oe）来评价退火后的磁特性。该结果列于表2和3中。
按照电工钢板或钢带试验方法（JIS C2550），用简易铁损法测定特性。
将4个10mm×100mm的试样安置在试验架上。其中2个试样平行于冷轧方向，而另外2个试样垂直于冷轧方向。
测量B-H磁带曲线以评价剩磁（Br）、矫顽力（Hc）和最大导磁率（μm）。在此情形中，使用RiKen电子有限公司的简易铁损分析仪。
从表2和3可出，从实施例1到6的试样都具有极好的磁特性。然而，对比例9到12的试样的磁特性都是低劣的。
实施例7和8示于表4内。
初次冷轧后的退火有助于在二次冷轧期间获得较粗糙的表面。这可以完全防止钢板或钢带在镀Ni处理后的再退火期间彼此粘结。二次退火处理可改进钢板或钢带的磁特性。
在上述本发明中，因为在具有特定范围内的表面粗糙度的钢板或钢带中观察不到粘结现象，它们可被用作极好的内屏蔽材料。
此外，在本发明中，由于镀Ni钢板或钢带具有极好的抗腐蚀性，因此可以省去彩色阴极射线管制造过程中所谓的黑化处理。因而，本发明能提供廉价的内屏蔽材料。
此外，按照本发明生产的内屏蔽材料具有极好的磁特性。
Claims (3)
1、一种内屏蔽材料，它包括一种表面粗糙度为0.2-2.0μmRa的基底钢板；在基底钢板至少一面上的镍-铁扩散层；以及在镍-铁扩散层上的厚度为0.1-5.0μm的镍层。
2、一种内屏蔽材料的制造方法，该方法包括以下步骤：
汽轧一种铝脱氧冷轧钢板或钢带以形成0.2-2.0μmRa的表面粗糙度;在上述钢板或钢带的至少一面上沉积厚度为0.1-5.0μm的镍层;以及将上述经过表面处理的钢板或钢带进行退火。
3、一种内屏蔽材料的制造方法，该方法包括以下步骤：
冷轧一种铝脱氧热钢板或钢带，在550℃-680℃将上述铝脱氧冷轧钢板或钢带退火，将已经退火的冷轧钢板或钢带再次冷轧成表面粗糙度为0.2-2.0μmRa的钢板或钢带;在上述冷轧钢板或钢带的至少一个侧面上沉积厚度为0.1-5.0μm的镍层;以及将上述经过表面处理的冷轧钢板或钢带进行再退火。
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