CN1180114C - 彩色显像管的阴罩材料、阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管 - Google Patents

彩色显像管的阴罩材料、阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种用于彩色显像管、具有优异抗拉强度和优异高温蠕变强度的阴罩材料，由所述阴罩材料制成的阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管。用于阴罩的材料由锰含量等于或高于0.60wt.%和铝含量为0.002-0.012wt.%的低碳钢制成。阴罩由所述材料制成，而所述阴罩安装在彩色显像管中。

Description

彩色显像管的阴罩材料、阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管
发明领域
本发明涉及用于彩色显像管的阴罩材料、阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管，尤其涉及用于彩色显像管、具有优异抗拉强度和优异高温蠕变强度的阴罩材料，由所述材料制备的阴罩以及具有所述阴罩的彩色显像管。
背景技术
在用于彩色显像管的传统阴罩中，阴极射线管的正面采用的是弧形面(拱顶形)，其中，阴罩的一个表面稍微弯曲并与框架焊接相连。用于这种传统阴罩的材料能够进行变形，以使其适应拱顶形状。因此，其压制成形性和保持压制形状不变的形状固定性很重要。
由于外来的光线在弧形面上不规则反射，因此观看弧形面阴极射线管会使眼睛过于劳累。为了解决这一不足，长期以来一直需要平面阴极射线管。对于前述阴罩而言，使传统阴极射线管使用的弧形面平面化很困难。
因此，一直需要适合用于传统阴罩型阴极管的纯平阴罩的材料。
在阴罩型阴极射线管中，虽然已提出了几种设想来使阴罩表面平面化，但最优选的工业方法之一是一种沿上下方向施加拉力的伸展阴罩法。
根据预定光点图形，采用蚀刻方法在阴罩材料上形成透孔。当在与伸展方向相反方向对阴罩材料的框架加压时，阴罩材料通过焊接等与该框架结合一起。去掉施加在框架上的压力，则由于框架反作用力的作用会在阴罩中出现拉力。为了避免出现二次电子、热反射、铁锈和其他有害元素，在450-470℃进行发黑处理10-20分钟。
用于这种伸展阴罩的材料必须具有的性能包括优异的耐腐蚀性，充分的抗拉强度和发黑处理时的高温蠕变性能。在发黑处理中，当由框架反作用力引起的拉力作用于阴罩材料上时，实施热处理。在热能和拉力的作用下，阴罩材料上出现蠕变现象，结果阴罩材料变长。对于其中在阴极射线管中安装的是蠕变延伸大而拉力小的阴罩的电视机而言，当声音变大时阴罩会强烈震动。这是色彩间隙(color gapping)出现的原因之一。
传统技术中已对某些想法进行了考虑，即：降低作用于框架上的压力，提高阴罩材料的刚性以及在用于支撑喇叭和阴极射线管的部分设置衬垫材料。然而，到目前为止，还未能获得足够的效果。
日本专利2548133公开了一种用于障栅型(aperture grill type)阴罩的钢板材料，该材料包括氮含量为40-100ppm、锰含量为0.20-0.60wt.％的低碳钢，其中，通过利用具有高强度和高温蠕变特性的低碳钢板来降低发黑处理中的蠕变延伸率。氮(N)的固溶原子半径远比铁(Fe)的固溶原子半径小，因此，氮能够以嵌入型固溶方式存在于铁晶格中。这就是所谓的Cottrell气氛。在高温如发黑处理温度下，氮在铁中的扩散速度很快，结果，通过形成其中氮原子聚集在位错蠕变周围的云状Cottrell气氛，能够控制位错蠕变的运动。因此，可以认为蠕变延伸率得以降低。
日本专利Laid-Open公开11-222628公开了一种与日本专利2548133类似的技术思路。日本专利Laid-Open公开11-222628列举了一种钢板，其另外含有100-170ppm的氮和0.10-0.60wt.％的锰，以避免与日本专利2548133要求的范围重迭。
本发明的目的是提供与上述纯平阴极射线管相对应的彩色显像管以及通过改进阴罩材料的刚度，即减小膨胀槽缝型(expanded slottype)阴罩的蠕变延伸率来解决色彩间隙的问题。
发明公开
本发明最重要的技术主题是通过添加等于或高于0.60wt.％的锰和0.002-0.012wt.％的铝来改善蠕变特性。结果，通过在不降低夹杂水平的条件下控制AlN的析出能够改善固溶氮的蠕变效应。
用于彩色显像管的阴罩材料的特征在于其包括锰含量等于或高于0.60wt.％和铝含量为0.002-0.012wt.％的低碳钢。
用于彩色显像管的阴罩材料的特征在于其包括碳含量等于或低于0.03wt.％、锰含量等于或高于0.60wt.％和铝含量为0.002-0.012wt.％的低碳钢。
优选上述阴罩材料含有等于或低于0.01wt.％的硅、等于或低于0.10wt.％的磷、0.010-0.020wt.％的氮、等于或低于0.10wt.％的硫、0.001-0.1wt.％的铜和0.001-0.1wt.％的铬。
用于彩色显像管的根据本发明的阴罩的特征在于其使用上述的阴罩材料。
根据本发明的彩色显像管的特征在于其安装有上述阴罩。
根据本发明的彩色显像管的特征在于：当拉力沿上下方向作用于所述阴罩上时，阴罩固定在框架上。
根据本发明的彩色显像管的特征在于：当拉力分别沿所述框架的上下方向和左右方向作用于所述阴罩上时，阴罩固定在框架上。在这种彩色显像管中，优选沿所述左右方向的拉力低于沿所述上下方向的拉力。
根据本发明的阴罩材料的特征在于所述材料在450℃受到196N/mm2的拉力作用60分钟，所述阴罩材料的延伸率等于或低于0.3％。
根据本发明的阴罩的特征在于其安装在彩色显像管中，其中在450℃受到196N/mm2的拉力作用60分钟，所述材料的延伸率等于或低于0.5％。
实施本发明的最佳模式
在根据本发明的阴罩中，对包括于阴罩材料中的元件进行选择，以便在强拉力沿上下方向作用于阴罩上时能够使阴罩固定(焊接)在框架上。即使根据本发明的阴罩在高温下工作，当阴罩受到沿左右方向的轻微拉力(该拉力低于沿上下方向施加的拉力)作用时，能够获得优异的高温蠕变性能，从而能够避免出现由于阴罩本身松驰引起的皱折。
对于用于根据本发明的阴罩的低碳钢，优选采用真空除气法对碳钢进行脱碳和脱氮并热轧，以降低碳钢中的碳和氮的含量。首先，介绍包含于根据本发明的阴罩的钢中含有的原子类型以及确定它们的含量范围的原因。
锰是本发明中的重要组元。为了改进膨胀槽缝型阴罩的蠕变特性，优选锰含量尽可能高。从制造成本和腐蚀特性考虑，确定其下限为0.60wt.％，上限等于或低于1.0wt.％。
与锰类似，铝也是本发明中的重要组元。铝在制造过程中作为脱氧剂使用，并且能够改善钢的洁净程度。优选其含量等于或高于0.002wt.％，更优选等于或高于0.003wt.％。另一方面，如果铝含量过高，则钢会由于发生固溶硬化而变脆，而且腐蚀特性会下降。此外，通过与钢中的固溶N结合会形成AlN。由于AlN的形成使固溶N的含量降低，并导致蠕变特性下降。因此，铝含量上限为0.012wt.％。
碳是通过溶解进入钢板中使材料硬化，从而改善抗拉强度和蠕变强度的必需元素。如果碳含量过高，则碳化物量增加。这是腐蚀特性下降的原因之一。优选碳含量上限为0.03wt.％。至于碳含量下限，从采用真空脱气法或者采用箱式退火炉的松卷退火方法实际能够降低的水平考虑，优选其为0.0001wt.％。优选地，最低含量等于或高于0.0002wt.％，更优选等于或高于0.0003wt.％。
硅对腐蚀性能有害并降低黑色层的结合性能。因此，优选硅含量尽可能低，其含量优选等于或低于0.01wt.％。
磷含量的上限为0.1wt.％，原因是磷对腐蚀性能有害。
如上所述，氮固溶在钢中使材料硬化并且改善抗拉强度和蠕变强度。因此，必须添加氮。另外，添加固溶氮形成的氮化物弥散分布在晶粒间，具有阻止位错蠕变运动的作用，特别是具有改善蠕变强度的作用。因此，优选其含量等于或高于0.010wt.％，更优选等于或高于0.012wt.％。
另一方面，如果氮含量过高，则氮化物的量过度增加。材料变脆。优选氮含量等于或低于0.02wt.％，更优选等于或低于0.017wt.％。
硫在晶界处偏聚并且对腐蚀性能有害。这是材料变脆的原因之一。优选其含量尽可能低。优选其含量等于或低于0.10wt.％，更优选等于或低于0.05wt.％。
添加固溶铜可使钢更硬，并且能够改善抗拉强度和蠕变强度。因此，必须添加铜。优选铜含量等于或高于0.001wt.％，更优选等于或高于0.002wt.％，还更优选等于或高于0.003wt.％。
另一方面，如果铜含量过高，腐蚀速度变得更慢，而且，腐蚀液受到污染。因此，优选铜含量等于或低于0.1wt.％，更优选等于或低于0.08wt.％。
钢中添加固溶铬可使钢更硬，并且能够改善抗拉强度和蠕变强度。因此，必须添加铬。铬易于与钢中存在的固溶氮反应形成氮化物如CrN，结果氮化物得以形成，并且能够获得稳定化作用。结果，板坯中的气孔显著减少，而且，由于微小氮化物的弥散分布使蠕变强度显著提高。这将是根据位错运动而使蠕变延伸抗力得以提高的原因之一。
因此，铬含量的下限优选等于或高于0.001wt.％。其含量更优选等于或高于0.002wt.％，还更优选等于或高于0.003wt.％。
另一方面，如果铬含量过高，则会形成碳化物，并且会损害磁学特性。优选铬含量等于或低于0.1wt.％，更优选等于或低于0.09wt.％，还更优选等于或低于0.08wt.％。
下面开始介绍用于根据本发明的阴罩材料的薄钢板的制备方法。采用真空脱气的气体或者铝、硅及其它元素对由通常熔炼方法获得的具有上述各组元的熔融金属进行脱氧，并且进行连铸和热轧，形成热轧钢板。在酸洗除鳞之后，将钢板冷轧至厚度为0.2-0.8mm。然后，通过退火处理使钢板软化。作为成品化(furnish)处理，将钢板冷轧至0.05-0.20mm的厚度。至于所述退火处理，可采用箱式退火炉或者连续退火炉。
下面介绍根据本发明的阴罩。
将水溶性酪蛋白抗蚀剂涂敷在如表1所示的阴罩材料的两个表面上。然后，采用一对表面和里面描有图形的干版在涂敷在上述两表面的已干燥抗蚀剂进行图形化。图形化之后，进行暴露处理、膜硬化处理和发黑处理。然后，将氯化铁溶液(液体温度60℃，比重48Be)作为腐蚀液喷撒在上述两个已图形化的抗蚀剂表面上，以便对抗蚀剂进行腐蚀。腐蚀之后，采用碱性溶液清洗薄钢板以使抗蚀剂剥落。最后的制备步骤是对阴罩进行清洗并干燥。
下面介绍将根据本发明的阴罩固定至框架上的条件。当施加拉应力时将根据本发明的阴罩固定在框架上。尽管各种将阴罩固定在框架上的方法都可以考虑使用，但是，焊接法最有名。开始时，当将框架的每个上下框架条的中心部分被用力向内弯曲时，将阴罩固定在框架上。然后，已弯曲的上下框架部分分别回复至初始位置(释放出强制力)，这样就将拉应力沿上下方向施加在阴罩上。
当将阴罩如上所述固定在框架上时，优选施加沿左右方向的拉力，该拉力比所述沿上下方向的拉力小。在根据本发明的彩色显像管中，优选沿上下方向施加强拉应力。除了上下方向的载荷之外，在左右方向也施加拉应力。结果，通过沿上下方向施加拉应力，能够阻止阴罩起皱。然而，如果沿左右方向在阴罩上施加大的拉力，则在阴罩上形成的槽孔会变形。
尽管沿上下方向施加在上述阴罩上的拉力实际上达几百个N/mm2，但是，如果在450℃下阴罩材料受196N/mm2的拉力作用达60分钟后其延伸率等于或低于0.5％，则固定在彩色显像管上的阴罩不会变形。
至于在进行所谓发黑处理之前阴罩材料的状况，最好对上述机械特性进行严格评价，因为将对材料进行的发黑处理是一种热处理。如果在450℃下阴罩材料受196 N/mm2的力作用达60分钟后其延伸率等于或低于0.3％，则固定在彩色显像管上的阴罩不会变形。
实施例
下面详细介绍本发明的实施方案。
表1示出了具有不同化学组成的各种薄钢板(A-G)，其中，对每种薄钢板进行了真空脱气以获得熔融板坯，并且，对该板坯进行热轧，获得厚度为2.5mm的热轧薄板。这些热轧薄板采用硫酸并冷轧，获得厚度为0.35mm的冷轧薄板。然后，所述薄板在连续退火炉中进行退火并且冷轧，获得厚度为0.10mm的试验材料。
                    表1  试验材料的化学组成(薄钢板)
试样编号                             化学组成(wt.％)   本发明或对照例
  C  Mn   Si   S   P   N   Al   Cu   Cr
  A   0.010  0.65   0.010   0.006   0.012   0.0127   0.003   0.08   0.040   本发明
  B   0.024  0.68   0.010   0.007   0.012   0.0130   0.007   0.08   0.045   本发明
  C   0.019  0.78   0.009   0.005   0.014   0.0148   0.005   0.06   0.055   本发明
  D   0.022  0.95   0.010   0.008   0.015   0.0155   0.010   0.06   0.054   本发明
  E   0.015  0.33   0.013   0.012   0.009   0.0090   0.009   0.06   0.055   对照例
  F   0.021  0.36   0.004   0.008   0.013   0.0113   0.018   0.05   0.04   对照例
  G   0.023  0.62   0.011   0.015   0.010   0.0124   0.032   0.03   0.050   对照例
表2示出了所获每种试验材料的性能实验结果。采用Instron型试验机进行拉伸试验，采用蠕变试验机(Tokai Seisakusho公司制造)进行蠕变延伸率试验。在拉伸试验中，通过将试验材料在450℃下受196N/mm2的拉力作用达60分钟后的延伸率(％)与试验材料在450℃下受196N/mm2的拉力作用20分钟并重复进行三次后的延伸率(％)进行比较来确定延伸率。至于蠕变强度，则使用的是下述标准。
指定蠕变延伸率(％)的参照值“等于或低于0.3％”作为表2所示阴罩材料的一个特征值。如上所述，对焊接在框架上的阴罩热处理以进行发黑处理。为了使作用于在框架上固定的阴罩上的拉力保持不变而不松弛，确定上述蠕变延伸率(％)的参照值作为阴罩材料的一个试验条件。作为该试验条件，在测定蠕变延伸率之前，阴罩材料在450℃下受196N/mm2的拉力作用达60分钟。如果延伸率等于或低于0.3％，则这种阴罩材料可应用于安装在彩色显像管中的纯平型阴罩。
在实际的彩色显像管中，需要对安装在显像管中的已发黑处理的阴罩材料进行几次热处理，例如焙烤处理和玻璃密封处理。因此，阴罩的蠕变延伸率将高于上述阴罩材料的延伸率。通过回顾上述实际制造步骤，本发明指定阴罩材料的延伸率等于或低于0.6％，其中，阴罩在室温下受196N/mm2的拉力作用20分钟以及在450℃下受196N/mm2的拉力作用20分钟并重复进行三次。
                       表2  试样性能
试样编号   试验项目   判定   区分
  阴罩材料的特性 阴罩特性
  抗拉强度(N/mm2) 蠕变延伸率(％) 蠕变延伸率(％)
参照值     588或以上     0.3或以下     0.6或以下
  A     805.6     0.20     0.28    ○ 本发明
  B     818.3     0.17     0.22    ○ 本发明
  C     829.1     0.14     0.18    ○ 本发明
  D     845.7     0.12     0.15    ○ 本发明
  E     702.7     0.33     0.49    × 对照例
  F     743.8     0.43     0.58    × 对照例
  G     785.0     0.44     0.63    × 对照例
如果延伸率等于或低于0.6％，则这种阴罩材料可应用于安装在彩色显像管中的纯平型阴罩。因此，指定作为阴罩特性的蠕变延伸率的参照值为0.6％。
如表2所示，就所有特性而言，根据本发明的实验材料均很优异，因此，评价一栏中可以采用标记“○”表示总的评价结果。另一方面，不包含在本发明指定范围的对照试样至少有一个性能较差。因此，在评价一栏中采用标记“×”表示其总的评价结果。
工业应用性
用于彩色显像管中的槽缝型阴罩的根据本发明的材料具有优异的腐蚀特性。该槽缝型阴罩和安装所述阴罩的彩色显像管均具有优异的抗拉强度和优异的高温蠕变强度，结果，阴极射线管能够传统型阴罩表面变成纯平。

Claims (8)

1.用于彩色显像管的阴罩材料，其包括锰含量为0.60-1.0wt.％、铝含量为0.002-0.012wt.％、碳含量等于或低于0.03wt.％、硅含量等于或低于0.01wt.％、磷含量等于或低于0.10wt.％、氮含量0.010-0.020wt.％、硫含量等于或低于0.10wt.％、铜含量为0.001-0.10wt.％和铬含量为0.001-0.10wt.％的低碳钢。
2.根据权利要求1的用于彩色显像管的阴罩材料，其中，所述材料在450℃受到196N/mm2的拉力作用60分钟，所述阴罩材料的延伸率等于或低于0.3％。
3.由根据权利要求1的阴罩材料制备的用于彩色显像管的阴罩。
4.如权利要求3的用于彩色显像管的阴罩，其中，在450℃受到196N/mm2的拉力作用60分钟，所述材料的延伸率等于或低于0.6％。
5.具有根据权利要求3的所述阴罩的彩色显像管。
6.具有根据权利要求3的阴罩的彩色显像管，其中，当拉力沿上下方向作用于所述阴罩上时，所述阴罩被固定在框架上。
7.具有根据权利要求3的阴罩的彩色显像管，其中，当拉力分别沿所述框架的上下方向和左右方向作用于所述阴罩上时，所述阴罩被固定在框架上。
8.根据权利要求7的具有阴罩的彩色显像管，其中，沿所述左右方向的拉力低于沿所述上下方向的拉力。
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