CN88101110A

CN88101110A - 用于彩色阴极射线管中的铁—镍合金荫罩板

Info

Publication number: CN88101110A
Application number: CN88101110.XA
Authority: CN
Inventors: 童华苏
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1988-09-07
Also published as: KR950005582B1; EP0280512A3; HK1000177A1; US4751424A; CN1011272B; DE3875255T2; KR880010460A; EP0280512B1; PL158628B1; DE3875255D1; PL270885A1; EP0280512A2

Abstract

一用于彩色阴极射线管的荫罩板，其上有多个通孔，由改进的包含由下列成分重量百分比限定的铁-镍合金片制成：C≤0.04，Mn≤0.1，Si≤0.04，P≤0.012，S≤0.12，Ni32至39，Al≤0.08，Y≤0.6，余额为铁和在生产该合金时不可避免地混杂进去的杂质。包含大量部分γ-三氧化二铁和四氧化三铁及小量部分α-三氧化二铁和氧化钇的氧化物层形成在铁-镍合金片上，并被分散在整个合金片的晶格的结点间中的氧化钇所稳定和使之结合到该合金片上。

Description

本发明涉及一种用于一彩色阴极射线管中的荫罩板，而更具体地涉及由铁-镍合金制造的一种荫罩板，该铁-镍合金显示出改善了的可成形性和氧化特性。

一种传统的荫罩式阴极射线管通常包括一抽空外壳;该外壳中具有一包含着三种不同发射彩色的磷光元素的阵列制成的荧光屏，该三种不同发射彩色的磷光元素按循环序列进行配置;用于产生三条会聚电子束的装置，该会聚电子束则指向靶;及一包括一开着孔的遮罩板的彩色选择结构，该遮罩板被放置在靶和电子束发生装置之间。该遮罩板荫蔽该靶，因此，通常称之为荫罩板。会聚角度的差异使得各电子束的透射部分冲击到该所理想的发射彩色的磷光元素上并将之激发。在约为该荫罩板的中央处，该遮罩板阻止该电子束流而只让约其总量的18%通过，即该荫罩板被认为具有约18%的透过率。如此，遮罩板的荫罩孔的面积为该荫罩板的面积的约18%。撞击到该遮罩板的各电子束的剩余部分没有被透射出去而导致荫罩板局部受热至约353°K的温度。其结果为该荫罩板发生热胀导致荫罩板发生朝向荧光屏的“穹窿”或膨胀现象。当发生穹窿现象时，阴极射线管的彩色纯度降低。用以制造荫罩板的传统材料，及那些几乎包含100%铁的材料，诸如铝（脱氧）镇静钢即AK钢，在273°K至373°K的温度范围内，其热膨胀系数约为12×10^-6/°K。这种材料极易因穹窿现象而损坏。

现代彩色电视显象管普遍地制成对角线尺寸范围在25至27英寸的大型显象管，而对角线大至35英寸的显象管已在小批量地生产。大多数的这种显象管以几乎平坦的面屏为其特点，而该面屏需要几乎平坦的热膨胀性非常低的荫罩板。

Invar（殷钢）即铁-镍合金具有低的热膨胀性，在273°K至373°K的温度范围内，其值约为1×10^-6/°K至2×10^-6/°K之间;然而，与普通的铁比较传统的Invar具有一个高的弹性及在退火后具有一个高的抗拉强度。此外，还证实难以在传统的Invar制成的荫罩板上产生牢固地粘附的低反射性氧化覆盖层。为增加图象对比度一黑色氧化物是理想的。

按照本发明用于一彩色阴极射线管的一种荫罩板具有多个透过该荫罩板的荫罩孔。该荫罩板是用一改进的铁-镍合金片制成的，该铁-镍合金片主要地包含用以下重量百分比限定的组成成分：C≤0.04，Mn≤0.1，Si≤0.04P≤0.012，S≤0.012，Ni≤32-39，Al≤0.08，Y≤0.6，而余额为铁及在生产该铁-镍合金过程中不可避免地混杂到该合金之中的杂质。在该铁-镍合金片上形成一氧化层，并通过一分散在整个合金片的晶格的结点间的氧化钇对该氧化物产生稳定作用并使之结合在该合金片上。

图1为实施本发明的一彩色阴极射线管的部分地在轴线截面中的平面图;

图2A为栅条式荫罩板的一部分的平面图;

图2B为沿示于图2A中的栅条式荫罩板的一条2B-2B线截取的荫罩板截面的图;

图2C为沿示于图2A中栅条式荫罩板的一条2C-2C线截取的荫罩板截面的图;

图3A为提供以圆形荫罩孔的一部分荫罩板的平面图;

图3B为沿示于图3A的荫罩板的一条3B-3B线截取的荫罩板的截面的图;及

图4A、4B和4C示出一荫罩板的生产过程的步骤的截面图。

图1为一矩形彩色阴极射线管10的平面图，该矩形彩色阴极射线管具有一玻璃外壳包含一矩形面屏面板或帽盖12和一管状颈部14，由一矩形漏斗16连接。该面板12包括一观察面屏18和一周缘或侧壁20，该壁被密封到漏斗16上。一嵌镶的三色荧光屏22由该面屏18的内表面所承载。该荧光屏22最好为带有磷光体线条的基本上垂直伸展于该管的高频光栅行扫描（垂直于图1的平面）的条形屏。另一种可选择的方式，该屏可为本技术领域内已知的点矩阵屏。用传统的方法将一多孔的彩色选择电极或荫罩板24以与荧光屏22有预定的间隔关系可拆卸地安装于荧光屏22。该荫罩板24最好为栅条式荫罩板如示于图2A、2B和2C中或一圆孔形荫罩板如示于图3A和3B中。一个一字排列的电子枪26，以虚线示意地示于在图1中，该电子枪校准中心地装配于该颈部14中用以产生三束电子束28并使之笔直沿空间共平面的会聚路径传输穿过该荫罩板24而达到荧光屏22。

该管10被设计成与一外部磁偏转线圈配合使用，如示意地于围绕颈部14和漏斗16的连接处附近的偏转线圈30。当被激励时，该偏转线圈使该三束电子束28承受垂直的和水平的磁通量的作用，使该电子束在荧光屏22上的矩形光栅中分别地垂直地和水平地扫描。偏转的起始平面（在零偏转）由图1中的P-P线示出，约在偏转线圈30的中间处。为简单起见，在偏转区中该被偏转的电子束的路径的实际弯曲情况在图1中是没有示出的。

该荫罩板24是由一种改进的铁-镍合金片制成的，与传统的Invar比较，该合金片显示出改善了的可成形性和氧化特性。Invar为一商标，其注册号为63，970。

表Ⅰ为本发明中所用的改进的合金与传统的Invar合金的成分比较，其中各量是按重量百分比表示。

表Ⅰ

荫罩板材料的成分极限值（重量%）

合金碳锰硅磷硫铝钇镍铁

类型

改进 0.04 0.1 0.04 0.012 0.012 0.08 0.6 32-39余额

合金

传统 0.009 0.4 0.13 0.00 0.002 - - 36.5余额

InVar^＊

＊叙述在1985年8月20日授与大竹（Ohtake）等人的美国专利4，536，226中。

该改进的合金与传统Invar合金比较起来则前者具有较小的锰和硅的浓度及此外还包含微量的铝。这些成分上的差异被认为对改进制成的荫罩板24的可腐蚀性和可成形性方面极为有益。除此之外，还加入了从治金学观点上足够量的钇以提供在该改进的合金的矩阵或晶格的结点间中的一精细的氧化钇（三氧化二钇，Y₂O₃）的分散，以使对其后形成的氧化物膜产生稳定作用并使该氧化物膜和该荫罩板24的表面结合，该氧化物膜将在此后详细叙述。

对若干个4英寸×4英寸的合金试样和一铝（脱氧）镇静钢即AK钢的对照试样进行腐蚀测试。表Ⅱ对AK钢对照试样、一传统的Invar（INV.1）合金钢，改进的含钇合金钢（V91），及一改进的不含钇的合金钢（V92）进行成分比较。

表Ⅱ

腐蚀测试是通过在如图4A所示的一荫罩板片33的两侧边的表面上涂敷适宜的光敏薄膜31进行的。分别将第一和第二掩模片35和37放置成与涂敷以光敏薄膜31的荫罩板片接触。通过将掩模片35和37暴露在光之下，该两片上的图形分别被印到两侧边的光敏薄膜31上。然后，如图4B所示，将暴光的薄膜部分去除以便部分地露出该荫罩板片33的表面。在该露出表面上的构造形状和面积则对应于掩模片35和37上的图形。

将荫罩板片33的露出表面从两侧边进行腐蚀，并在一定时间间隔后，在片33上形成通孔39（或为条栅形或为圆形孔）。表Ⅲ列出腐蚀参数。腐蚀温度为约70℃（157°F）而腐蚀溶液的比重为玻美比重计47.2°。在图4C中，试样的“O”侧边表示面对电子枪的荫罩板的一侧边，而“R”侧边表示面对管中荧光屏的荫罩板的一侧边。所有尺寸均以微米为计算单位。

表Ⅲ

AK钢、Invar和改进的合金钢的腐蚀系数

试样抗蚀剂开荫罩板片上凹蚀腐蚀深度腐蚀系数

孔宽度开孔宽度

“O”侧边

AK 3.9 5.37 0.735 1.96 2.67

INV.1 3.9 5.47 0.785 2.12 2.68

V91 3.9 5.86 0.980 2.25 2.30

V92 3.9 5.63 0.852 1.84 2.11

试样抗蚀剂开荫罩板片上凹蚀腐蚀深度腐蚀系数

孔宽度开孔宽度

“R”侧边

AK 17.33 19.20 0.935 2.58 2.76

INV.1 17.33 19.64 1.155 3.07 2.65

V91 17.33 19.58 1.125 2.81 2.49

V92 17.33 19.47 1.070 2.59 2.42

在表Ⅲ中凹蚀是指在光敏薄膜31下的横向腐蚀的量。腐蚀系数被定义为腐蚀深度除以凹蚀所得的商。该改进的合金材料（V91和V92）比传统的Invar（INV.1）或作为对照的铝（脱氧）镇静钢（AK）具有较低的锰和硅浓度，显示与传统的Invar和铅（脱氧）镇静钢相当的腐蚀参数。

用六个铁-镍合金的试样标题。该合金试样的成分列于表Ⅳ中，除了钇的含量外其它成分基本上相同。

将含钇试样（V63至V66）和不含钇试样V61和V62进行可成形性测试，评估方法为对0.15毫米（0.006英寸）厚的带状试样进行弹性后效测试。弹性后效测试是对冷轧试样和对在860℃（1580°F）退火后的试样进行的。测试的方法是将该带状试样的一端部夹在夹具上，而将自由端移动90°。然后将该带状试样释放，从释放点测定其角位移。在大多数测试中，每个试样标题进行三个试样的测定，对其结果求平均值。所求得测试结果总结在表Ⅴ和Ⅵ中。

表Ⅴ

铁-镍

冷轧合金

试样弹性后效角度平均值

V61 87，89，88 88

V62 88，87，87 87.5

V63 88，89.5，89 89.0

V64 89，5.87，88 88.0

V65 89，89，87 88.5

V66 88，88.5，88.5 88.5

表Ⅵ

铁-镍

860℃退火合金

试样弹性后效角度平均

V61 87，85.5，-＊ 86

V62 88，87.5，87.5 87.5

V63 88，87，85 86.5

V64 86，88，88 87.5

V65 87，87，89 87.5

V66 87，87.5，87 87

＊只测试两个退火V61试样。

含钇试样（V63至V66）的弹性后效与不含钇试样（V61-V62）的弹性后效是相当的。如预期的，退火一般地降低含钇或不含钇试样的弹性后效。

还进行其它的测试以确定合金试样和铝（脱氧）镇静钢试样的氧化特性。所有试样都通过将该材料试样暴露于600℃蒸汽进行蒸汽发黑处理以形成一氧化物层。该氧化物层的厚度为峰值氧化物层厚度，而所有试样具有不可觉察的氧化物面积。理想的氧化物层厚度为约1.5微米。太厚的氧化物层有剥落趋势并产生微粒，而非常薄的氧化物层则又使图象对比度降低。该氧化测试结果列于表Ⅶ中。

表Ⅶ

600℃蒸汽中氧化

表面粗糙度氧化物厚度电抛光＊氧化物厚度

（Ra）

试样（微米）（微米）（微米）

AK＊＊ 0.5 5.50 - -

V61 0.5 1.64 - 0.47

V62 0.5 1.76 - 无值

V63 0.5 1.87 - 1.32

V64 0.5 1.64 - 1.44

V65 0.5 1.87 - 1.35

V66 0.5 1.64 - 1.40

＊对表面粗糙度，不进行测定。

＊＊对AK钢，利用以上参数进行蒸汽发黑处理产生太厚的氧化物层。因此，为获得约1.5微米厚度的氧化物层，若不是降低所用的温度，则使用天然的大气气体。

该铝（脱氧）镇静钢试样具有约3倍大于任何铁-镍合金试样的峰值氧化物层厚度。每个试样的表面粗糙度（Ra）为约0.5微米。额外的合金试样经过电抛光以提供基本上光滑的（0微米）表面。将经电抛光合金试样在600℃进行蒸汽发黑处理，并测定其峰值氧化物层厚度。该含钇电抛光试样（V63至V66）具有氧化物层厚度从1.32微米至1.44微米，该厚度被认为令人满意;而不含钇电抛光试样V61只具有峰值氧化物层厚度为0.47微米，而不含钇电抛光试样62在电抛光表面上测不出其上形成的氧化层厚度。该含钇电抛光合金试样具有约3倍大于不含钇电抛光合金试样的峰值氧化物层厚度。形成在含钇合金试样片的该氧化物层包含一大量部分的γ-三氧化二铁（γ-Fe₂O₃）和四氧化三铁（Fe₃O₄），及一小量部分的α-三氧化二铁（α-Fe₂O₃）和氧化钇（三氧化二钇，Y₂O₃）。在含钇合金试样（V63至V66）中，被认为该氧化物层是被氧化钇（三氧化二钇，Y₂O₃）所稳定和通过氧化钇使该氧化物层结合到试样的表面上，而该氧化钇是分散在整个合金片的晶格的结点间中。基于前述测试的结果，其中钇的成分，其量在0.1到0.2重量%是优先的。

Claims

1、一种用于彩色阴极射线管中具有多个开孔通过其上的荫罩板，其特征在于所述荫罩板(24)包含-改进铁-镍合金片(33)，该铁-镍合金片基本上包含用以下重量百分比限定的组成成分：C≤0.04，Mn≤0.1，Si≤0.4，P≤0.012，S≤0.012，Ni32-39，Al≤0.08，Y≤0.6，余额为Fe和在生产该合金的过程中不可避免地混杂到所述铁-镍合金的杂质，及在所述铁-镍合金片上形成的氧化物层，所述氧化物层由-分散在整个所述合金片的晶格的结点间的氧化钇(Y₂O₃)所稳定并由该氧化钇将该氧化物层结合到所述合金片上。

2、按照权利要求1所述的荫罩板，其特征在于，该组合成分限定所述Ni和所述Y的重量百分比为：Ni34.5至37.5，而Y≤0.5。

3、按照权利要求1所述的荫罩板，其特征在于，该组成成分限定所述Ni和所述Y的重量百分比为：Ni34.5至37.5，而Y为0.1至0.2。

4、按照权利要求1、2或3所述的荫罩板，其特征在于，所述氧化层包含γ-三氧化二铁（γ-Fe₂O₃），四氧化三铁（Fe₃O₄），α-三氧化二铁（α-Fe₂O₃），和氧化钇（Y₂O₃）。

5、按照权利要求1、2或3所述的荫罩板，其特征在于，所述氧化物层包含一大量部分的γ-三氧化二铁（γ-Fe₂O₃）和四氧化三铁（Fe₃O₄），和一小量部分的α-三氧化二铁（α-Fe₂O₃）和氧化钇（Y₂O₃）。