CN1294405A - 展张型荫罩 - Google Patents

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牧田明
松元丰
青木孝仁
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Abstract

一种展张型荫罩,能够适用于荫栅式彩色阴极射线管,热膨胀小,能承受在高张力下的展张、固定操作。展张型荫罩由含有31.0—38.0质量%的镍和1.0—6.5质量%的钴的铁基合金构成,上述铁基合金含有0.01—0.10质量%的碳,由此解决上述课题。此时,该铁基合金最好具有650N/mm2以上、1000N/mm2以下的拉伸强度。

Description

展张型荫罩
本发明涉及用于彩电或计算机等的彩色阴极射线管的荫罩，特别是涉及适用于荫栅方式的彩色阴极射线管的展张型荫罩。
彩电或计算机等的彩色阴极射线管使用的荫罩设置在阴极射线管内规定的位置，具有开孔部，该开孔部用来将电子束照射到阴极射线管内表面上的荧光体上。荫罩就其开孔部而言有：(A)形成多个圆形小孔的，(B)形成多个长方形小孔的，(C)排列设置多个槽的。上述形成(A)(B)开孔部的荫罩(下面简单称作“压制型荫罩”)通常用压力成形来制造，而形成上述(C)开孔部的荫罩(下面称作“展张型荫罩”)一般称作荫栅，将槽的长度方向展张固定在强固的框架上制造，使得槽间隔不产生紊乱。
在配备荫罩的阴极射线管内，从电子枪照射的电子束的一部分不通过小孔或槽而碰撞到荫罩的表面。因此，荫罩由于这样的电子束碰撞而发热。但是，因为目前的荫罩使用热膨胀系数大的低碳素钢板，所以荫罩由于电子束碰撞引起发热而容易发生热膨胀，会产生小孔的位置偏离或小孔变形，或产生槽部分松弛，发生所谓槽间隔紊乱的现象。这种现象会引起到达阴极射线管内荧光面的电子束发生位置偏差，所以存在所谓图象产生颜色偏差的问题。
以往认为展张型荫罩使用的金属材料会产生热膨胀，所以在即使发生热膨胀也不会在槽部分产生松弛的高张力下进行展张、固定操作。在这样的高张力下进行固定操作的情况下，荫罩必须使用具有与此相应的强度的材料来制造。而且钢框强度也必须提高。
对于这种问题，从抑制荫罩使用的金属材料的热膨胀的观点出发，分析了使用热膨胀系数小的金属材料的情况。例如，用铁-镍合金或铁-镍-钴合金制造的荫罩具有即使由于电子碰撞引起发热也难以产生热膨胀的优点。但是，铁-镍或铁-镍-钴合金因为本来并不具有充分的机械强度，所以特别是在展张型荫罩使用这些金属材料的情况下，有可能不能承受在高张力下进行的展张、固定操作。
此外，与压制型荫罩即与阴极射线管曲面吻合而压力成形并保持其形状的荫罩相比较，展张型荫罩一般使用板厚薄的金属材料，所以上述问题更显著。
本发明是为解决上述问题而开发的，提供一种能够特别适用于荫栅式的彩色阴极射线管，热膨胀少，能够承受高张力下的展张、固定操作的展张型荫罩。
本发明第一方面所述的发明的展张型荫罩由含有31．0-38．0质量％的镍和1．0-6．5质量％的钴的铁基合金制成，上述铁基合金含有0．01-0．10质量％的碳。
根据本发明，含有31．0-38．0质量％的镍和1．0-6．5质量％的钴的铁基合金，因为它热膨胀系数小，所以用该金属材料制造的展张型荫罩即使由于电子束碰撞引起发热也难以产生热膨胀。其结果是，得到的展张型荫罩难以产生由热膨胀引起的槽部分松弛，难以产生槽间隔的无序，因此在制造时不需要在过高张力下进行展张固定，同时也无需提交钢框强度。此外，由于铁基合金含有0．01-0．10质量％的碳，因此与不含碳的铁基合金比较，拉伸强度提高。因此，在制造展张型荫罩时，即使假定展张型荫罩产生少许热膨胀的情况下，也可以在产生该少许热膨胀槽部分也不发生松弛的高张力下进行展张、固定操作。其结果是，本发明的展张型荫罩不必担心在阴极射线管内产生槽的无序，达到阴极射线管内荧光面的电子束的位置不产生偏差，因此形成图象中颜色不产生偏差。
本发明第二方面所述的发明，在本发明第一方面所述的展张型荫罩中，上述铁基合金具有650N／mm2以上、1000N／mm2以下的拉伸强度。
根据该发明，因为铁基合金具有650N／mm2以上、1000N／mm2以下的拉伸强度，所以在制造展张型荫罩时可以使高张力下的展张、固定操作容易且适当地进行。其结果是，即使在由于电子束的碰撞引起发热产生少许热膨胀的情况下，得到的展张型荫罩的槽部分也不发生松弛，因此可以防止槽间隔的无序。
下面，对本发明的展张型荫罩进行详细说明。以下的说明中只要无特殊说明，表示组成时的“％”指质量％(与重量％相同)。
附图的简要说明如下：
图1表示彩色阴极射线管用的本发明展张型荫罩的实施例的立体图；
图2A是表示展张固定在钢框上而制造的本发明展张型荫罩的一个例子的正视图，图2B为其剖面图。
图1是表示彩色阴极射线管11使用的本发明展张型荫罩1的一个实施例的立体图。图2A、图2B表示被展张、固定在钢框12上而制造的本发明展张型荫罩1的一个例子的正面图及其剖面图。
本发明的展张型荫罩1由含有31．0-38．0％镍和1．0-6．5％钴的铁基合金构成。该铁基合金含有0．01-0．10％的碳。用该铁基合金制造展张型荫罩时，铁基合金的拉伸强度最好在650N／mm2以上、1000N／mm2以下。
至少含有上述成分组成的铁基合金是具有约4．0×10-6／℃的低膨胀系数的热膨胀系数小的金属材料。考虑适合的热膨胀系数时更好的成分组成范围是镍：32．0-34．0％，钴：3．5-6．5％。镍含量不足31．0％时或者超过38．0％时，由于电子束碰撞引起发热而容易发生热膨胀，有可能展张型荫罩的槽部分会产生松弛从而使槽间隔无序。钴含量不足1．0％或超过6．5％时，也与上述相同，由于电子束碰撞引起发热而容易发生热膨胀，有可能展张型荫罩的槽部分会产生松弛从而使槽间隔无序。
该铁基合金含有0．01％以上、0．10％以下的碳，使其拉伸强度提高。考虑材料强度和蚀刻性时，碳含量的下限更理想的是0．02％，上限更理想的是0．07％、最好是0．06％。含有该范围的碳的铁基合金，具有承受一般进行的展张型荫罩制造时的展张、固定操作的充分的强度，同时具有承受下述高张力下进行的展张、固定操作的充分的强度，这种高张力使得即使在安装于阴极射线管内的展张型荫罩发生少许热膨胀槽部分也不发生热松弛。
碳含量不足0．01％时，铁基合金的拉伸强度稍微不足，因此有时不能经受即使展张型荫罩发生一定热膨胀槽部分也不发生松弛的高张力下进行的展张、固定操作。另一方面，碳含量超过0．10％时，碳化物系夹杂物有增加的倾向，容易妨害展张型荫罩制造工序中的蚀刻性。其结果是，这样得到的展张型荫罩其槽宽度容易产生偏差，装着该展张型荫罩的阴极射线管有时会在荧光面上产生斑点。
碳含量上限是0．07％、最好是0．06％，这是因为即使在追求更高品质的透过率19．0％时，在阴极射线管上也难以出现斑点。所谓透过率在制造的展张型荫罩中，是用实际形成槽的开口面积相对于形成槽的部分的所定范围的面积的比例(％)表示的值。
铁基合金的拉伸强度有时根据铁基合金的加工处理条件也略有不同，较好是650N／mm2以上、1000N／mm2以下，更好是750N／mm2以上、900N／mm2以下。拉伸强度不足650N／mm2时，有时不能承受上述高张力下的展张、固定操作。另一方面，若拉伸强度超过1000N／mm2，则铁基合金变硬，在冷轧工序中有时难以形成均匀的板状。再者在后述的展张型荫罩的制造工序中，适当组合冷轧工序的压下率、退火工序的退火温度或时间，可将铁基合金的拉伸强度设定控制在上述所定的范围内。
在本发明中，因为使用热膨胀小且具有足够拉伸强度的铁基合金，所以在制造时没有必要在过高张力下进行展张固定，同时在一定程度的高张力下也可以进行展张、固定操作，这种高张力使得即使在展张型荫罩发生少许热膨胀槽部分也不发生松弛。其结果是，本发明的展张型荫罩不必担心阴极射线管内产生槽无序，到达阴极射线管内荧光面的电子束的位置不会产生偏移，因此形成的图像不发生颜色偏移。
本发明的展张型荫罩由热膨胀系数小拉伸强度大的铁基合金制造，因此与使用低碳钢的荫罩相比，可以使厚度减薄10-30％。通过使展张型荫罩厚度变薄，具有可使在阴极射线管中保持荫罩的框架(钢框)实现轻量化的优点。而且本发明展张型荫罩用的铁基合金具有足够的磁特性，可以发挥充分的磁屏蔽效果，因此可适合用作阴极射线管用的展张型荫罩。
本发明展张型荫罩如下制造。
首先，按照铁基合金的成分组成配合金属材料，溶解制成钢块。将该钢块热锻或热轧压制成所定的厚度，然后经过冷轧或退火等工序，制成0．02-0．30mm的厚度的板材。得到的板材蚀刻加工后加工成展张型荫罩的原板即由铁基合金构成的格栅基材2。该蚀刻加工方法是在得到的板材上涂布保护层使其干燥后，使用具有规定槽图案的图案形成用的掩模并曝光，其后用蚀刻处理剂溶解形成为具有所定槽图案的格栅基材。
如图2A所示，得到的展张型荫罩原板即格栅基材2(用假想虚线表示)，在沿与其展张方向Y相反的方向F对钢框12加压的状态下，将其上下焊接在钢框12上。接着，解除该加压，通过钢框12的复原力对格栅基材12施加高张力。此时，将对格栅2施加的张力设定为如下程度，即在制造的展张型荫罩实际用在阴极射线管内时，即使该展张型荫罩发生少许热膨胀槽部分也不发生松弛的张力。因此，在本发明中，因为格栅基材的热膨胀小，所以无需在过高张力下固定格栅基材，对钢框12的加压可以比以前使用低碳钢板时的加压小。
然后，在大气中等氧化性气氛中，在450-700℃下、进行5-30分钟热处理，由此对其进行表面黑化处理，制造展张型荫罩1。该表面黑化处理是为了防止其后二次电子的发生、热辐射、锈的产生等而进行的，特别具有使耐腐蚀性提高的效果。
接下来说明铁基合金含有的其它成分元素。铁基合金含有在其制造工序中混入的不可避免的杂质，在可实现本发明目的的允许的范围内，还可以适当含有制造时以发挥脱氧作用或锻造性及其他材料性能的目的而添加的硅、锰、磷、硫、铬等。通常它们的含量为硅：0．30％以下、锰：0．60％以下、磷：0．020％以下、硫：0．020％以下，余量是铁和不可避免的杂质，但是不限定于此。
硅以MnO-SiO2、MnO-FeO-SiO2等硅酸盐系夹杂物存在于铁基合金中。硅含量若超过0．30％，则由于这样的硅酸盐系夹杂物的存在，有可能会阻碍在展张型荫罩的制造工序中的蚀刻性。因此，最好在0．30％以下。
锰是在铁基合金的炼钢工序中以脱氧作用和防止热脆性为目的而添加的。锰含量超过0．60％时，上述目的特别是防止热脆性的目的不能达到。因此最好在0．60％以下。
磷含量若超过0．020％，则铁基合金硬化，轧制性恶劣。因此最好在0．020％以下。
硫作为硫化物系夹杂物存在于铁基合金中。若硫含量超过0．020％，则因为这样的硫化物系夹杂物的存在，有可能阻碍在展张型荫罩的制造工序中的蚀刻性。因此最好在0．020％以下。
下面叙述实施例和比较例，更具体地说明本发明。
实施例1
制造由示于表1的材料A构成的厚度0．1mm的铁基合金板。在该铁基合金板的两面涂敷水溶性酪素保护层，使其干燥后，形成保护膜。然后，使用具有规定槽图案的一对形成图案用掩模即玻璃感光板，对上述两面的保护膜曝光进行图案形成。并且，进行硬质处理和烘焙处理后，把液温60℃、比重48°Be(重玻美)的氯化铁溶液作为蚀刻液，从喷嘴对形成图案的两面保护膜进行喷雾，蚀刻加工成规定的槽图案。水洗后，利用碱溶液剥离残留的保护膜，洗净，干燥后制成展张型荫罩的原板即格栅基材。该格栅基材制成透过率19．0％的制品。得到的格栅基材的品质或特性用下面的方法进行评价。其结果示于表2。
接着，制成展张型荫罩。如图2A、图2B所示，在沿与格栅基材2的展张方向Y相反的方向F对钢框12加压的状态下，将格栅基材2的上下焊接在钢框12上，接着解除该加压，在大气中，在670℃下进行30分钟的表面黑化处理，制成展张型荫罩1。得到的展张型荫罩1用下面的方法进行评价，将其结果示于表2。
实施例2、比较例1、2
分别制成表1所示材料B-D构成的厚度0．1mm的铁基合金板。用与实施例1相同的方法对各铁基合金板进行蚀刻加工，分别制成展张型荫罩的原板即格栅基材。这些格栅基材也都制成透过率19．0％的制品。实施例2用材料B制造，比较例1、2分别由材料C、D制造。得到的各格栅基材的品质或特性以及展张型荫罩用与实施例1相同的下述方法进行评价，将其结果示于表2。比较例1因为使用再结晶温度低的现有组成的低碳钢板，所以进行使用低碳钢时通常进行的表面黑化处理(在大气中460℃，15分钟)。
表1
材料 C  Ni  Co  Si  Mn     P     S     Bal．
A(实施品) 0．051  32．0  5．0  0．01  0．25  0．006  0．008  Fe、杂质
B(实施品) 0．010  32．0  5．0  0．01  0．25  0．006  0．007  Fe、杂质
C(比较品) 0．002 - -  0．01  0．20  0．015  0．007  Fe、杂质
D(比较品) 0．003  32．0  5．0  0．01  0．25  0．006  0．008  Fe、杂质
表2
    格栅基材   展张型荫罩
拉伸强度N/mm2   热膨张系数10-6/℃ 再结晶温度℃   顽磁力A/m 透过率％ 偏差μm   斑点
实施例1     955     2.0     750     90    19.0   0.51     ○
实施例2     650     1.5     750     75    19.0   0.52     ○
比较例1     850     12.5     550     130    19.0   0.56     ○
比较例2     620     0.8     700     68    18.9   0.52     ○
实施例3-5、比较例3、4
分别制造示于表3的材料E-I构成的厚度0．1mm的铁基合金板。用与实施例1相同的方法对各铁基合金板进行蚀刻加工，分别制成展张型荫罩的原板即格栅基材。这些格栅基材分别制成透过率19．0％和21．0％的制品。实施例3-5用材料E-G分别制造，比较例3、4分别由材料H、I制造。得到的各格栅基材的品质、特性以及展张型荫罩用与实施例1相同的下述方法进行评价，将其结果示于表4。比较例3因为使用再结晶温度低的现有组成的低碳钢板，所以进行使用低碳钢时通常进行的表面黑化处理(在大气中460℃，15分钟)。
表3
材料 C  Ni  Co  Si  Mn     P     S     Bal．
E(实施品) 0．015  32．0  5．0  0．01  0．25  0．005  0．008  Fe、杂质
F(实施品) 0．049  32．0  4．0  0．01  0．25  0．005  0．008  Fe、杂质
G(实施品) 0．090  32．1  5．0  0．01  0．25  0．005  0．008  Fe、杂质
H(比较品) 0．003  32．0  5．0  0．01  0．27  0．005  0．008  Fe、杂质
I(比较品) 0．117  32．1  4．0  0．01  0．25  0．005  0．008  Fe、杂质
表4
    格栅基材     展张型荫罩
拉伸强度N/mm2 热膨张系数10-6/℃ 顽磁力A/m 透过率％ 偏差μm   斑点   透过率％ 偏差μm 斑点
实施例3     650     1.5     75   21.0   0.56     ○     19.0     0.56     ○
实施例4     940     2.0     90   21.0   0.60     ○     19.0     0.61     ○
实施例5     955     2.5     92   21.0   0.81     ○     19.0     0.80     △
比较例3     610     0.8     69   21.0   0.54     ○     19.0     0.55     ○
比较例4     1000     3.0     98   21.1   0.95     ×     19.0     0.95     ×
测定方法
把从上述格栅基材切出的各试样按照JIS Z2201加工成5号试验片，根据JIS Z2241规定的金属材料试验测定拉伸强度。与制造展张型荫罩时相同，对从上述格栅基材切出的各试样进行表面黑化处理(在670℃的大气中处理30分钟)后，用JIS C2531规定的方法测定顽磁力。
展张型荫罩的品质如下进行评价。因为阴极射线管上斑点的出现方式根据透光量(透过率)不同而不同，所以仅仅按照槽宽度的偏差大小难以判断展张型荫罩的品质。因此，在这里以槽宽偏差的上限值规定评价用目视判定为看不到斑点的界限值。作为这样的槽宽度的上限值对于透过率为21．0％的制品容许的上限值是0．90μm，对于透过率为19．0的制品的容许的上限值是0．80μm。此时，在透过率为19．0％和21．0％的制品中，透过率大的21．0％的制品斑点的出现方式小，因此比透过率19．0％的制品偏差上限值稍大。评价偏差时，不足容许的上限值时为O、表示高品位制品，为容许上限值时为Δ、表示可以使用制品，超过容许上限值时为×、表示不可使用的制品。
使用透过率调节为与形成图案用掩模相同的展张型荫罩，测定相邻的25个槽宽度，用其最大级差评价槽宽度的偏差。
可根据表2和表4，实施例1-5具有低热膨胀系数和大的拉伸强度，因此得到具有优异特性的展张型荫罩。另一方面，比较例1虽然拉伸强度大但是存在热膨胀系数大的问题。比较例2、3虽然热膨胀系数小但存在拉伸强度小的问题，比较例4拉伸强度大但热膨胀系数大，且具有斑点。
实施例1-5与使用现有低碳钢板的比较例1、3比较，因为具有相同程度的磁特性，能够充分发挥磁屏蔽效果，同时因为再结晶温度高，所以具有可在高温下进行表面黑化处理的优点。
如上所述，根据本发明第一方面，制造的展张型荫罩即使由于电子束碰撞引起发热也难以发生热膨胀，因此制造时不必要在过高张力下展张固定，同时难以发生由于热膨胀引起的槽部分松驰，难以发生槽间隔无序。铁基合金因为较不含碳的铁基合金拉伸强度提高，所以即使在发生热膨胀而槽部分不发生松驰的高张力下也可以进行展张固定操作。
根据本发明第二方面，可以在制造展张型荫罩时的高张力下容易且适当地进行展张固定操作，因此即使在由于电子束碰撞引起发热而发生少许热膨胀时，得到的展张型荫罩的槽部分也不会发生松弛，可以防止槽间隔的无序。
这样的本发明展张型荫罩在阴极射线管中实际使用时，不产生图像颜色的偏差。此外因为再结晶温度也高，所以可以进行高温的表面黑化处理，可进一步提高耐腐蚀性。

Claims (2)

1．一种展张型荫罩，由含有31．0-38．0质量％的镍和1．0-6．5质量％的钴的铁基合金构成，其特征在于，上述铁基合金含有0．01-0．10质量％的碳。
2．如权利要求1所述的展张型荫罩，其特征在于，上述铁基合金具有650N／mm2以上、1000N／mm2以下的拉伸强度。
CN00128432A 1999-10-29 2000-10-29 展张型荫罩 Pending CN1294405A (zh)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31006599 1999-10-29
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