CN1279300A - 电子枪电极用铁－铬－镍系合金材料 - Google Patents

电子枪电极用铁－铬－镍系合金材料 Download PDF

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Abstract

按重量%计,由Cr:15～20%、Ni:9～15%、C:0.12%以下、Si:0.005～1.0%、Mn:0.005～2.5%、P:0.03%以下、S:0.0003～0.0100%、Mo:2.0%以下、Al:0.001～0.2%、O:0.003%以下、N:0.1%以下、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、Zr:0.1%以下、Ca:0.05%以下、Mg:0.02%以下,余量为Fe和不可避免的杂质组成的Fe－Cr－Ni系适于电子枪电极用合金材料。

Description

电子枪电极用铁—铬—镍系合金材料
本发明是关于要求非磁性的电子枪电极用合金，特别是关于为了提高深冲加工的冲压性的Fe—Cr—Ni系电子枪电极用合金。
在彩色阴极射线显象管等中使用的电子枪的电极，一般说来，是将板厚0．05mm～0．5mm左右、是非磁性不锈钢的Fe—Cr—Ni系合金材料利用冲压加工，深冲加工成规定形状来制造。为了提高这种深冲性，特别为了容易进行去毛边成形(开圆孔后将孔的周围进行像圆筒那样的突出加工)，已提出了研究轧制加工率或退火条件的技术(特願平6—257253)。另外，在为了提高冲压生产性而要使用容易脱脂的低粘度油的冲压成形中，通过规定表面粗糙度中的中心线平均粗糙度和最大粗糙度，提高冲压加工性的技术(特願平8—205453)或在去毛边加工中，发现了冲孔加工时的毛边的残留与去毛边裂纹有关，为了确保冲孔性，在含有某种程度硫之后通过控制微量成分，提高深冲性的技术(特願平9—283039)也已提出。
但是，近年来由于计算机用阴极射线显象管中的高精细化和高亮度化的进展，对电子枪的聚焦特性的要求也更严格。为此，不用说要求电极透镜直径变大、而且是能够加工成高精度的材料，也要求能适应冲压加工速度的提高，但以往的材料，因为在深冲面发生裂纹，所以不能充分满足要求。
本发明是鉴于上述事实而完成的，目的在于提供比近年来更严格的深冲性、特别深冲后的表面品质优良的电子枪电极用合金材料。
本发明人必须解决这样的课题，对材料的表面状态进行了深入地研究，结果发现，由于材料表面粗糙度的突起部的尖锐程度，深冲性发生变化。具体地说已发现，突起部的前端尖锐，而且突起和突起之间是深而陡峭时，深冲性恶化，容易发生深冲面的表面裂纹。特别，谷是深而陡峭，如果在其谷底存在夹杂物等异物时，则可准确地推断发生裂纹。于是，本发明人以锐度(クルトシス)Kr表示表面粗糙度的突起部的尖锐程度，通过定量地解析锐度Kr和深冲性的关系，达到了完成本发明。在此，锐度Kr以下述数学式表示
Kr=∑(yi／Rq)4／N
yi：粗糙度曲线
Rq：二次方平均平方根粗糙度
N：数据数
即，本发明的Fe—Cr—Ni系电子枪电极用合金材料(按重量％计)是由Cr：15～20％、Ni：9～15％、C：0．12％以下、Si：0．005～1．0％、Mn：0．005～2．5％、P：0．03％以下、S：0．0003～0．0100％、Mo：2．0％以下、Al：0．001～0．2％、O：0．003％以下、N：0．1％以下、Ti：0．1％以下、Nb：0．1％以下、V：0．1％以下、Zr：0．1％以下、Ca：0．05％以下、Mg：0．02％以下，余量为Fe和不可避免的杂质组成的Fe—Cr—Ni系合金材料，其特征在于，以Kr0、Kr90分别作为在材料表面粗糙度中的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的锐度时，具有满足下式的表面粗糙度：Kr0≤4，Kr90≤4。
以下，和本发明的作用一起说明本发明的电子枪电极用Fe—Cr—Ni系合金材料中的表面粗糙度和合全成分的限定理由。在以下的说明中，“％”表示重量％。
Kr0、Kr90：上述的锐度的范围是通过本发明人的定量的解析发现的。根据本发明人的研究，Kr0和Kr90如果大于4时，在表面粗糙度的剖面上，非常尖的高突起部或深谷部变多，其结果可知，在深冲面发生裂纹。因此，Kr0和Kr90规定为4以下。
Cr：作为电子枪电极要求非磁性。通常，为了是非磁性，要求导磁率是1．005以下，为了满足导磁率是1．005以下，Cr含量规定为15～20％。最佳的范围是15～17％。
Ni：Ni含量如果比9％少，磁性就变得过高，如果超过15％，原料成本就比较贵。因此Ni含量规定为9～15％。
C：C含量如果超过0．12％，就显著地生成碳化物，深冲性劣化，因此C含量规定为0．12％以下。
Si：Si是为脱氧目的而添加的，但在不到0．005％时，没有脱氧效果，如果超过1．0％，加工性就劣化。因此，Si含量规定为0．005～1．0％。
Mn：Mn是为脱氧目的和析出MnS的目的而添加的，但在不到0．005％时，没有该效果，如果超过2．5％，材料硬度会上升，使深冲性劣化。因此，Mn含量规定为0．005～2．5％。
P：P含量如果超过0．03％，就使深冲性显著地劣化。因此，P含量规定为0．03％以下。
S：如果含有适量的S，就和Mn形成MnS，会抑制冲孔时的毛边发生，与抑制去毛边加工时的去毛边裂纹的发生有关。但是，在S含量不到0．0003％时，得不到该效果，如果超过0．0100％，会生成粗大的MnS，反而劣化深冲性。因此，S含量规定为0．0003～0．0100％。
Mo：Mo提高耐蚀性，因此在迫切要求耐蚀性时，希望添加Mo。但是，如果超过2．0％，会劣化深冲性，因此Mo含量规定为2．0％以下。
Al：Al作为脱氧材料而添加，但是在其含量不到0．001％时，脱氧效果不充分，如果超过0．2％，会劣化加工性。因此，Al含量规定为0．001～0．2％。
O：如果O含量多，氧化物夹杂物就变多，使深冲性劣化。因此，O含量规定为0．005％以下。
N：N含量如果超过0．1％，会劣化加工性。因此，N含量规定为0．1％以下。
Ti：Ti形成碳化物、硫化物、氧化物、氮化物，使深冲性劣化。因此，Ti含量规定为0．1％以下。最佳的范围是0．02％以下。
Nb：Nb形成碳化物、硫化物、氧化物、氮化物，使深冲性劣化。因此，Nb含量规定为0．1％以下。最佳的范围是0．02％以下。
V：V形成碳化物、氧化物、氮化物，使深冲性劣化。因此，V含量规定为0．1％以下。最佳的范围是0．02％以下。
Zr：Zr形成氧化物，使深冲性劣化。因此，Zr含量规定为0．1％以下。最佳的范围是0．02％以下。
Ca：Ca形成硫化物、氧化物，使深冲性劣化。因此，Ca含量规定为0．05％以下。最佳的范围是0．01％以下。
Mg：Mg形成氧化物，使深冲性劣化。因此，Mg含量规定为0．02％以下。最佳的范围是0．005％以下。
以下，说明本发明的最佳实施方式。
本发明人进而发现，在材料表面的水平断面形状中，在平行于轧制方向和垂直于轧制方向上，如果各向异性大，深冲性就劣化。具体地说，本发明人着眼于表示材料表面的凹凸斜面的斜率标准偏差的水平断面形状的平方根斜率，以二次方平均平方根斜率Δq的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的比表示凹凸的水平断面形状的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的各向异性，研究了该比和深冲性的关系。其结果发现，在用平行于轧制方向的二次方平均平方根斜率除垂直于轧制方向的二次方平均平方根斜率的值大时，在进行深冲加工时在两方向的润滑性上产生大的差别，因此深冲性劣化。在此，二次方平均平方根斜率Δq以下式表示。Δq={∑(Δy／ΔX)2／N}1／2
Δy：相对水平方向微小距离ΔX的垂直方向的增量
根据本发明人的研究可知，以Δq0、Δq90作为在材料表面的粗糙度中的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的二次方平均平方根斜率时，如果Δq90／Δq0比4大，在平行于轧制方向和垂直于轧制方向的润滑性上产生大的差别，使深冲性劣化。因此，希望Δq90／Δq0是4以下。
再者，在JISG0555中规定的纯净度如果超过0．03％，就使冲压性，特别深冲性和去毛边加工性劣化，因此希望纯净度是0．03％以下。
为了得到像上述的锐度和水平断面形状的平方根斜率，在将材料最终轧制至所希望的板厚之后，可以用具有各种粗糙度的研磨剂或含有SiC等的抛光布机械地研磨材料的表面。或者通过适宜地设定最终轧制时使用的毛面辊的表面粗糙度，也可以控制锐度或水平断面形状的平方根斜率。
实施例
下面，示出实施例，更详细地说明本发明。分别熔炼表1所示组成的合金成分，铸造成金属锭，接着，进行初轧、剥皮、热轧和去除氧化皮后，反复进行冷轧和退火，制成板厚0．4mm的退火材。再者，铸造也可以用连铸铸成扁坯，代替初轧也可以进行锻造。另外，在表1中，在含量脱离本发明范围的化学成分值下面附加直线。
用具有各种粗糙度的研磨剂或含有SiC等的抛光布机械地研磨该退火材的表面。另外，使用粗糙度不同的毛面辊进行退火前的最终轧制，制成表面粗糙度不同的材料。在表2中一并记录研磨剂的粗糙度和毛面辊表面的中心线平均粗糙度。接着，对各退火材进行深冲试验，测定它们的极限深冲系数。作为冲压时的润滑材料，使用水溶性蜡。另外，将深冲系数规定为1．33，使用平面阳模进行深冲，进行在加工品上是否产生裂纹的评价。在表2中示出表面粗糙度的测定结果和冲压性的评价结果。
表1
  Cr   Ni   C   Si   Mn   P   S  Mo  Al   O   N   Ti   Nb   V   Zr   Ca   Mg   Fe   备注
成分A   16.1   14.5   0.05   0.6     1.5  0.022  0.0026   0.01  0.004  0.0022  0.035  0.002  0.002  0.001  0.001  0.001  0.001 余量 本发明例
成分B   16.0   13.7   0.05   0.5     1.2  0.023  0.0152   0.02  0.003  0.0025  0.037  0.003  0.001  0.002  0.002  0.001  0.001 余量 比较例
成分C   17.1   13.8   0.06   0.5     1.7  0.015  0.0022   0.01  0.003  0.0028  0.042  0.003  0.51  0.001  0.002  0.002  0.001 余量
成分D   16.5   14.2   0.06   0.5     1.5  0.023  0.0025   0.01  0.001  0.0052  0.039  0.003  0.002  0.001  0.002  0.002  0.001 余量
表2
No 化学成分     表面粗糙度     冲压性 研磨剂粗糙度 毛面辊表面的中心线平均粗糙度(μm) 纯净度(％)
    Kr0   Kr90   Δq0   Δq90   Δq90/Δq0 极限深冲系数 深冲部的裂纹
本发明例 1 A     2.97     3.48   0.0229   0.0734     3.21     2.38     无 相当#320     0.29     0.016
2 A     3.47     3.72   0.0189   0.0725     3.83     2.32     无 相当#320     0.32     0.016
3 A     2.64     3.08   0.0287   0.0654     2.28     2.41     无 相当#320     0.25     0.016
4 A     3.59     3.78   0.0265   0.0972     3.67     2.35     无 相当#240     0.30     0.016
5 A     3.12     3.65   0.0145   0.0749     5.17     2.27     无 相当#240     0.25     0.016
比较例 6 A     4.34     4.67   0.0128   0.0972     7.59     2.19     有 未研磨     0.40     0.016
7 A     3.82     5.13   0.0247   0.0725     2.94     2.22     有 相当#320     0.70     0.016
8 B     3.37     3.64   0.0218   0.0698     3.20     2.18     无 未研磨     0.25     0.021
9 B     4.23     5.46   0.0178   0.0845     4.74     2.05     无 相当#400     0.30     0.021
10 C     2.78     3.48   0.0159   0.0789     4.96     1.97     无 未研磨     0.31     0.025
11 C     4.53     4.94   0.0128   0.0889     6.95     2.10     有 未研磨     0.55     0.025
12 D     3.42     3.65   0.0255   0.0723     2.83     2.01    有(许多) 相当#320     0.32     0.037
从表2可知，本发明例的No．1～No．5与比较例的No．6～No．12相比，极限深冲系数都大，显示优良的深冲性。其中，No．5满足本发明的权利要求1(仅规定Kr)，但不满足权利要求2(规定Kr和Δq90／Δq0)，因此极限深冲系数有某些降低。与此相反，No．6和No．7，化学成分是本发明的范围内，但Kr0、Kr90的一个或者二个超过4，因此在深冲面看到微细的裂纹。另外，No．8～11，化学成分脱离本发明的范围，因此极限深冲系数都小，Kr超过4的No．11，在深冲面看到裂纹。此外，No．12的化学成分脱离本发明的范围，而且在JISG0555中规定的纯净度超过0．03％，因此深冲部的裂纹发生频度变多。
发明的效果
如以上所说明，在本发明的Fe—Cr—Ni系合金材料中，材料表面的粗糙度中的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的锐度是4以下，因此深冲性显著地提高，即使在严酷的冲压条件下进行加工，也达到难以发生裂纹的效果。因此，能够得到作为电子枪电极用的最合适的合金材料。

Claims (3)

1．电子枪电极用Fe—Cr—Ni系合金材料，它是按重量％计，由Cr：15～20％、Ni：9～15％、C：0．12％以下、Si：0．005～1．0％、Mn：0．005～2．5％、P：0．03％以下、S：0．0003～0．0100％、Mo：2．0％以下、Al：0．001～0．2％、O：0．003％以下、N：0．1％以下、Ti：0．1％以下、Nb：0．1％以下、V：0．1％以下、Zr：0．1％以下、Ca：0．05％以下、Mg：0．02％以下，余量为Fe和不可避免的杂质组成的Fe—Cr—Ni系合金材料，其特征在于，以Kr0、Kr90分别为在材料表面粗糙度中的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的锐度时，具有满足下式的表面粗糙度：Kr0≤4，Kr90≤4。
2．权利要求1所述的电子枪电极用Fe—Cr—Ni系合金材料，其特征在于，Δq0、Δq90分别作为在材料表面粗糙度中的平行于轧制方向和垂直于轧制方向的二次方平均平方根斜率时，满足下式：Δq90／Δq0≤4。
3．权利要求1或2所述的电子枪电极用Fe—Cr—Ni系合金材料，其特征在于，在JISG0555中规定的纯净度是0．03％以下。
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