CN1290767A - 电子枪电极用Fe－Cr－Ni类合金板和Fe－Cr－Ni类合金 - Google Patents

电子枪电极用Fe－Cr－Ni类合金板和Fe－Cr－Ni类合金 Download PDF

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Abstract

一种电子枪电极Fe－Cr－Ni类合金,其经深冲加工不会产生裂纹。其重量%组成为: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%、余量为Fe和杂质,在将其压延成0.1～0.7mm的板材时,其表面层的10～20μm×20μm夹杂物≤20个/mm2,20μm×20μm夹杂物≤5个/mm2。

Description

电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金板和Fe-Cr-Ni类合金
本发明涉及要求具有非磁性的电子枪电极用合金，特别是涉及一种在进行深冲加工时具有优良冲压性的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金和由这种Fe-Cr-Ni类合金制造的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金板。
在彩色显象管等构件中使用的电子枪电极通常使用一种板厚为0．1～0．7mm左右的属于非磁性不锈钢的Fe-Cr-Ni类合金板，通过冲压加工以将其深冲成预定形状来制造。为了改善深冲性，特别是为了使去毛刺的成形加工(在冲裁出圆形的孔后清除在圆孔周边呈圆筒状的突出物的加工步骤)变得容易，有人提出了研究压延加工量或退火条件的技术(特愿平6-257253)。另外，有人提出了一种可以提高冲压加工性的方法，该方法是在冲压成形中使用一种可以提高冲压生产率并容易脱脂的低粘度油以及规定属于表面粗糙度的中心线平均粗糙度和最大粗糙度(特愿平8-205453)。另外，有人发现，在去毛刺加工中，冲孔时残存的毛刺与毛刺裂纹有关，据此提出了一种可以改善深冲性的方法，在该方法中，为了确保冲孔性而使材料含有某种程度的S并控制材料中的微量成分(特愿平9-283039)。
可是，在近年来，随着计算机显象管的高精细化和高亮度化的进展，对电子枪的聚焦特性提出了严格的要求，要求所用的材料能够高精度地加工成大直径的电极透镜，并且可以相应地提高冲压加工速度。然而，现有的材料容易在深冲面上产生裂纹，因此不能充分满足要求。
本发明鉴于上述情况，其目的是提供一种能够改善在近年来人们对其提出更严格要求的深冲性，特别是难以产生深冲裂纹的电子枪电极用合金板。
本发明人针对上述提出的课题进行了深入的研究，结果发现，深冲性随着在材料表面层中存在的夹杂物组的大小和个数而变化。具体地说本发明人发现，当存在于材料表面层中的夹杂物组(也包含单独的夹杂物)达到某种程度的大小以上时，就会导致深冲裂纹的产生，并且发现，通过减少这些夹杂物的数目，可以抑制深冲裂纹的产生。图1是示出了在厚度为0．6mm的Fe-Cr-Ni类合金的表面层中存在的夹杂物的个数与深冲裂纹产生率(从2000个冲压产品中随机地选取200个进行检查时的深冲裂纹产生率)的关系曲线图。
也就是说，在图1中，按照夹杂物组的宽度和长度将夹杂物划分为粗5～10μm，长20μm以上；粗10～20μm，长20μm以上；粗20μm以上，长20μm以上的三类夹杂物，分别地以各分类中夹杂物组的个数对深冲裂纹作图。从图1可以看出，如果是粗5～10μm，长20μm以上的夹杂物组，那么，即使在每单位面积中的夹杂物的个数增加，也不会对深冲裂纹的产生带来多大影响。
与此相对照，对于粗10～20μm，长20μm以上的夹杂物来说，当其个数超过20个／mm2左右时，就会使深冲裂纹的产生率超过1％，并且，随着夹杂物组数目的增加，深冲裂纹的产生率迅速增加。因此，为了抑制深冲裂纹的产生，必须将粗10～20μm而长20μm以上相互连接的夹杂物组限制在20个／mm2以下，并且将粗20μm以上而长20μm以上相互连接的夹杂物组限制在5个／mm2以下。
另外，通过本发明人的研究还发现，即使夹杂物的大小和个数在上述规定的范围内，但是当夹杂物为Al2O3或MnO与SiO2的复合夹杂物时，深冲裂纹的产生率有时也会超过1％，也就是说，深冲裂纹产生的容易程度随夹杂物的组成而变化。
此处，在材料表面层中的夹杂物组的大小和个数可按下述方法测定。首先，将材料的表面层研磨成镜面状，然后将其置于磷酸中进行电解研磨，这样就容易识别夹杂物。然后，将光学显微镜的图象输入图象解析装置中，利用夹杂物与Fe-Ni-Cr基底的色差将夹杂物的图象取出。然后，将每个夹杂物的图象沿着压延方向增大5μm再沿着与压延垂直的方向增大5μm，然后，将该图象在有关方向上缩小5μm。这时存在于狭小间隔内的夹杂物就相互挨紧成为一组。最后用图象解析装置测定各个夹杂物组(也包含单独的夹杂物)的图象的宽度和长度。
另外，通过使用EPMA(电子射线微量分析仪)分析随机选取的10个夹杂物的组成来对夹杂物组的组成进行定量分析。
基于上述见解，本发明的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金的特征在于，它由如下按重量％计的成分组成：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，在将上述Fe-Cr-Ni类合金压延成厚度为0．1～0．7mm的板材时，在其表面层中，粗10～20μm而长20μm以上相互连接的夹杂物组在20个／mm2以下，并且粗20μm以上而长20μm以上相互连接的夹杂物组在5个／mm2以下。
另外，本发明的上述电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金的特征在于，在其表面层中的夹杂物的原子％组成为：40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30。
另外，本发明还提供一种由上述电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金压延而制成的厚度为0．1～0．7mm的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金板。
下面说明对本发明的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金材料中的合金成分作出限定的理由和对夹杂物作出限定的理由。
Cr：作为电子枪电极，要求它是非磁性的。通常，为了达到非磁性，要求其导磁率在1．005以下。为了满足这一条件，要求Cr的含量在15～20％的范围内，优选在15～17％的范围内。
Ni：Ni的含量如果少于9％，则其磁性过高，如果多于15％，则其成本过高，因此将Ni的含量范围限定为9～15％。
C：C的含量如果超过0．12％，则显著地生成碳化物并且深冲性变差，因此将C的含量限定在0．12％以下。
Si：添加Si的目的是为了脱氧，当Si含量少于0．005％时，没有脱氧效果，而如果超过1．0％，则加工性变差。因此将Si的含量限定为0．005～1％。
Mn：添加Mn的目的是脱氧和析出MnS，当Mn的含量少于0．005％时，不能获得上述效果，而如果超过2．5％，则会使材料的硬度增高并使其深冲性变差，因此将Mn的含量限定在0．005～2．5％的范围内。
P：P的含量如果超过0．03％，材料的深冲性显著变差，因此将P的含量限定在0．03％以下。
S：适量地含有S时可使其与Mn形成MnS，这样，在冲孔时可以抑制毛刺的生成，并且在进行除毛刺加工时可以抑制除毛刺裂纹的生成。然而，当S的含量不足0．0003％时，不能获得上述效果，而如果超过0．0100％，则会生成粗大的MnS，这样反而会使深冲性劣化。因此将S的含量限定为0．0003～0．0100％。
Mo：Mo可以提高耐蚀性，因此在要求增强耐蚀性时希望添加Mo。但是，当Mo的含量超过2．0％时，材料的加工性变差。因此将Mo的含量限定为2．0％以下。
Al：添加Al的目的是为了脱氧。但是当Al的含量不足0．001％时，脱氧效果不充分，而如果超过0．2％，则材料的加工性变差，因此将Al的含量限定为0．001～0．2％。
O：当含有较大量O时，氧化物类的夹杂物会随之增多并因此使深冲性劣化。因此将O的含量限定在0．005％以下。
N：当N的含量超过0．1％时，材料的加工性变差。因此将N的含量限定在0．1％以下。
Ti：Ti能形成碳化物、硫化物、氧化物、氮化物，从而使深冲性变差。因此将Ti的含量限定在0．1％以下，优选在0．02％以下。
Nb：Nb能形成碳化物、硫化物、氧化物、氮化物，从而使深冲性变差。因此将Nb的含量限定在0．1％以下，优选在0．02％以下。
V：V能形成碳化物、氧化物、氮化物，从而使深冲性变差。因此将V的含量限定在0．1％以下，优选在0．02％以下。
Zr：Zr能形成氧化物，从而使深冲性变差。因此将Zr的含量限定在0．1％以下，优选在0．02％以下。
Ca：Ca能够形成硫化物、氧化物，从而使深冲性变差。因此将Ca的含量限定在0．05％以下，优选在0．01％以下。
Mg：Mg能形成氧化物，从而使深冲性变差。因此将Mg的含量限定在0．02％以下，优选在0．005％以下。
表面层中夹杂物组的个数：在表面层中，如果粗10～20μm而长20μm以上相互连接的夹杂物组超过20个／mm2，则容易发生深冲裂纹，因此对其作出如上限定。另外，根据同样的理由，将粗20μm以上而且长20μm以上相互连接的夹杂物组的个数限定在5个／mm2以下。
夹杂物的组成：在夹杂物组成中，如果Al2O3的比例过多，则容易产生裂纹。另外，当夹杂物的组成是富含MnO的MnO与SiO2的复合夹杂物，或者是MnO与Al2O3的复合夹杂物的情况下，也容易产生裂纹。因此，在夹杂物组成中的Al2O3和MnO所占的比例应加以限制，并且夹杂物的原子％组成优选为：40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30。
对附图的简单说明
图1是曲线图它示出了在材料表面层中的夹杂物组的个数与深冲裂纹产生率之间的关系。
图2是表示在本发明的实施例中制成的电子枪电极的附图，其中，(A)是其立体图；(B)是沿图(A)的A-B线剖开的剖面图。
实施例
下面举出实施例来解释本发明。把可以获得如表1所示组成的各合金成分加热熔化并进行连续铸造。这时，为了调整夹杂物的组成，样品No．5和No．8使用Al进行强力脱氧；样品No．4和No．9不用Al而是使用Si、Mn、C进行脱氧；其余样品使用Si、Al进行脱氧。然后，将样品加热至1180℃～1230℃并进行初轧和去皮处理，再将其加热至相同的温度并进行热轧，在进行除鳞屑处理之后，将其反复地进行冷轧和退火处理，从而制成一种厚度为0．3mm的退火板材。
表1
 No.     C     Si     Mn     P     S     Ni     Cr     Cu     Al     Mo     N     O     Ca   Mg
  1     0.036     0.63     1.59   0.025     0.0034     14.20     16.11     0.05   0.0017     0.05   0.0445   0.0025     0.002   0.002
  2     0.045     0.59     0.92   0.018     0.0026     12.28     17.53     0.08   0.0022     0.02   0.0250   0.0029     0.002   0.001
  3     0.043     0.67     0.45   0.031     0.0052     14.09     15.77     0.16   0.0051     0.08   0.0200   0.0023     0.003   0.002
  4     0.036     0.60     1.52   0.025     0.0025     14.07     15.84     0.04   0.0058     0.01   0.0360   0.0031     0.002   0.002
  5     0.061     0.51     0.98   0.028     0.0035     13.97     15.77     0.09   0.0069     0.07   0.0366   0.0017     0.003   0.003
  6     0.054     0.49     1.97   0.021     0.0015     12.19     16.37     0.19   0.0032     0.09   0.0437   0.0047     0.003   0.003
  7     0.052     0.51     2.28   0.022     0.0017     12.22     16.30     0.18   0.0041     0.12   0.0420   0.0025     0.003   0.002
  8     0.038     0.62     1.39   0.023     0.0079     14.28     16.14     0.06   0.0350     0.04   0.0445   0.0028     0.001   0.002
  9     0.042     0.61     1.48   0.026     0.0013     14.25     15.84     0.04   0.0015     0.05   0.0297   0.0082     0.002   0.001
表2示出了在这些退火板材的表面层中，粗10μm以上并且长20μm以上的夹杂物组在单位面积内的个数。其中，No．1～No．5是本发明的实例，特别是其中的No．1～No．3均满足了权利要求2的条件。另外，No．6～No．9是比较例。应予说明，虽然在表2中作为各种退火板材含有的夹杂物只举出了含有SiO2、Al2O3和MnO组成(at％)的夹杂物，但是也可以含有这三种类型以外的夹杂物。
表2
 No. 粗10-20μm并且长20μm以上的夹杂物组的个数(个/mm2） 粗20μm以上并且长20μm以上夹杂物组的个数(个/mm2) 夹杂物组成(at％)   深冲裂纹的产生率(％)
    SiO2     Al2O3     MnO
  1     3     0     45～52     12～18     18～26     0.00.00.51.01.0 发明例
  2     11     0     52～58     21～27     ＜1
  3     18     2     ＞98     ＜1     ＜1
  4     12     0     48～52     ＜3     44～49
  5     10     0     ＜1     86～89     11～14
  6     22     3     45～55     21～27     18～21     2.55.53.55.5 比较例
  7     32     7     ＞97     ＜1     ＜1
  8     17     6     ＜1     ＞99     ＜1
  9     25     9     48～68     ＜1     32～51
将所获退火板材成形为一种具有直径6mm的小孔和2mm的去毛刺高度的零件，从2000个这样的成形品中随机地选取200个，调查在成形品中产生的如图2所示的深冲裂纹。表2中示出了深冲裂纹的产生率。
从表2可以看出，与比较例的No．6～No．9相比，在本发明的No．1～No．5中，任一个样品的深冲裂纹产生率都较低，显示出优良的深冲性。其中，No．4和No．5虽然满足了本发明权利要求1(夹杂物组的个数)，但是没有满足权利要求2(夹杂物组成)，因此，其深冲裂纹产生率稍高于具有大致相同夹杂物组个数的No．2。另外，No．6～No．9由于夹杂物的个数较多，因此，其深冲裂纹产生率都较高。
如上所述，使用本发明的Fe-Cr-Ni类合金，可以显著地改善深冲性，即使按照苛刻的冲压条件加工，其中也很少产生深冲裂纹。因此，可以用它制成一种最适合作为电子枪电极用的Fe-Cr-Ni类合金板。

Claims (3)

1．一种电子枪电极用的Fe-Cr-Ni类合金，其特征在于，
它由如下按重量％计的成分组成：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：0．005％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，
在将上述Fe-Cr-Ni类合金压延成厚度为0．1～0．7mm的板材时，在其表面层中，粗10～20μm而长20μm以上相互连接的夹杂物组在20个／mm2以下，并且粗20μm以上而长20μm以上相互连接的夹杂物组在5个／mm2以下。
2．如权利要求1所述的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金，其特征在于，在表面层中的夹杂物的原子％组成为：40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30。
3．由权利要求1或2所述的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金制造的厚度为0．1～0．7mm的电子枪电极用Fe-Cr-Ni类合金板。
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