DD254463A5 - Verfahren zum herstellen einer lochmaske - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Lochmaske. Eine aus einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellte Lochmaskenplatte wird mittels eines Ziehverfahrens zu einer Lochmaske formgezogen. Vor dem eigentlichen Ziehvorgang erfaehrt die Lochmaskenplatte eine Gluehbehandlung. Nach dem Ziehverfahren erfaehrt die Lochmaske nacheinander eine ergaenzende Gluehbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphaere bei einer Temperatur zwischen 700 und 1 200C zur Verbesserung der magnetischen Abschirmeigenschaften der Lochmaske und eine Gluehbehandlung in einer oxydierenden Gasatmosphaere. Nach der Oxydierung wird die Lochmaske auf einem Tragrahmen befestigt, der eine Gluehbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphaere und anschliessend eine oxydierende Gluehbehandlung erfahren kann. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen 7

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lochmaske aus einer Lochmaskenplatte einer Eisen-Nickel-Legierung, wobei die Lochmaskenplatte aufeinanderfolgend geglüht, zu einer Lochmaske formgezogen und anschließend oxydiert wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine Farbfernsehbildröhre ist für äußere Magnetfelder empfindlich, die die Wirkung der Farbfernsehbildröhre nachteilig beeinflussen können. Eines dieser magnetischen Störfelder ist das Erdmagnetfeld. Die Farbfernsehbildröhre muß daher mit einer wirksamen magnetischen Abschirmung versehen werden. Eine Hülle aus einem weichmagnetischen Material kann hinsichtlich von Quermagnetstörfeldern in der Farbfernsehbildröhre eine wirksame Abschirmung geben. Zum Unwirksammachen axialer Felder in der Farbfernsehbildröhre kann eine derartige Hülle jedoch nicht vor dem Bildfenster der Farbfernsehbildröhre angebracht werden. Die aus weichmagnetischem Material bestehende Lochmaske liefert eihe gute Abschirmung gegen Axialfelder. Nichtsdestoweniger bildet die Beeinflussung der Wirkung der Farbfernsehbildröhre durch Axialfelder ein großes Problem bei der Optimierung der Magnetabschirmung der Farbfernsehbildröhre. Einweichmagnetisches Material, das eine gute Magnetabschirmung bietet, ist beispielsweise eine Legierung im wesentlichen aus Eisen und Nickel. Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Lochmaske, die aus einer Lochmaskenplatte einer im wesentlichen aus Eisen und Nickel zusammengesetzten Legierung besteht, wird vor dem eigentlichen Ziehverfahren die Lochmaskenplatte einer Glühbehandlung unterworfen. Diese Glühbehandlung erfolgt in einer reduzierenden Gasatmosphäre und bewirkt Rekristallisation des Materials, wodurch innere mechanische Spannungen beseitigt werden. Außerdem wird durch Diffusion der Kohlenstoffgehalt des Materials reduziert. Nach dieser Glühbehandlung wird die Lochmaskenplatte durch mechanische Verformung formgezogen. Dieser Zieh Vorgang, der bei der Herstellung der Lochmaske aus einer Eisen-Nickel-Legierung bei einer Temperatur zwischen 150 und 250⁰C erfolgt, beeinflußt die zunächst vorteilhaften magnetischen Abschirmeigenschaften des Lochmaskenmaterials nachteilig.

Aus verschiedenen Gründen ist es im allgemeinen üblich, eine Lochmaske nach dem Formzeichen einer oxydierenden Behandlung zu unterwerfen, bei der die Lochmaske eine Glühbehandlung in einer oxydierenden Gasatmosphäre erfährt. So verhindert die Oxydation beispielsweise unkontrolliertes Rosten der Lochmaske. Durch die Oxydation entsteht auf der Lochmaske'eine schwarze Oxidschicht. Aus diesem Grund heißt die Oxydation auch Schwärzen. Diese oxydierte Schicht ergibt eine Verbesserung der Wärmeabgabe der Lochmaske mittels Strahlung.

Wird eine Lochmaske aus einer Eisen-Nickel-Legierung einer derartigen oxydierenden Glühbehandlung unterworfen, besitzt die Lochmaske noch nicht diejenigen vorteilhaften magnetischen Abschirmeigenschaften, die die Lochmaskenplatte vor dem Formziehen hatte.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.

-2- 254 463 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eine raus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehenden Lochmaske zu schaffen, wobei das Verfahren eine Lochmaske mit besseren magnetischen Abschirmeigenschaften liefert. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Formziehen und vor dem Oxydieren die Lochmaske einer ergänzenden Glühbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 und 1 200⁰C unterworfen wird. Die ergänzende Glühbehandlung bewirkt Rekristallisation des Materials, wodurch die inneren mechanischen Spannungen infolge des Ziehverfahrens beseitigt werden. Die magnetischen Abschirmeigenschaften, die die Lochmaske nach dem Ziehverfahren erhalten hat, werden durch diese ergänzende Glühbehandlung verbessert. Es hat sich gezeigt, daß für eine wenigstens teilweise Rekristallisation einer Lochmaske aus einer Eisen-Nickel-Legierung die ergänzende Glühbehandlung bei Temperaturen über etwa 700°C durchgeführt werden muß. Ergänzende Glühbehandlungen, die bei Temperaturen über 1200⁰C erfolgen, liefern eine Verbesserung der magnetischen Abschirmeigenschaften, die wirtschaftlich gesehen jedoch nicht interessant sind. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Glühbehandlung bei einer Temperatur erfolgt, die wenigstens nahezu gleich der Temperatur ist, bei der die Lochmaskenplatte geglüht wird. Erfolgt die ergänzende Glühbehandlung bei nahezu gleicher Temperatur, bei der die Lochmaskenplatte geglüht wird, kann man bei der ergänzenden Glühbehandlung den gleichen Ofen verwenden, der auch bei der Glühbehandlung der Lochmaskenplatte benutzt wird.

Bei der Aufstellung der Lochmaske in der Farbfernsehbildröhre bedient man sich im allgemeinen eines Tragrahmens, auf dem die Lochmaske befestigt wird. Vor dem Aufstellen dieses Tragrahmens in der Farbfernsehbildröhre erfährt dieser wie die Lochmaske eine oxydierende Glühbehandlung. Da sich derTragrahmen nahezu an dergleichen Stelle in der Farbfernsehbildröhre wie der der Lochmaske befindet, kann der Tragrahmen auch zum Abschirmen magnetischer Störfelder beitragen, die sich in der Axialrichtung der Röhre befinden.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Lochmaske nach dem Oxydieren auf einem Tragrahmen befestigt wird, wobei derTragrahmen einer oxydierenden Glühbehandlung unterworfen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß derTragrahmen aus einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt ist und vor dem Oxydieren einer ergänzenden Glühbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 und 1200⁰C unterworfen wird. Die ergänzende Glühbehandlung des Tragrahmens in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bewirkt eine Rekristallisation des Materials, aus dem derTragrahmen hergestellt ist. Diemechanischen Spannungen im Material nehmen hierdurch ab, wodurch sich die magnetischen Abschirmeigenschaften des Materials verbessern. Der Temperaturbereich der ergänzenden Glühbehandlung ist nach den gleichen Erwägungen gewählt, wie bei der ergänzenden Glühbehandlung der Lochmaske beschrieben. In der Kombination mit der Lochmaske, die durch die ergänzende Glühbehandlung bessere magnetische Abschirmeigenschaften erhalten hat, sorgt ein Tragrahmen, der einer ergänzenden Glühbehandlung unterworfen wurde, für eine bessere magnetische Abschirmung axialer Maghetstörfelder in einer Farbfernsehbildröhre. Demzufolge zeigt die Farbfernsehbildröhre eine bessere Wirkung.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein perspektivisches Bild einer Farbfernsehbildröhre mit einer Lochmaske und einem Tragrahmen und Fig. 2: schematisch einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Formziehen einer Lochmaskenplatte.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Farbfernsehbildröhre enthält einen Glaskolben 1, der aus einem Bildfenster 2, einem Konus 3, einem Hals 4 und drei Elektronenstrahlerzeugungssystemen 5; 6 und 7 zum Erzeugen von drei Elektronenstrahlen 8; 9 und 10 zusammengesetzt ist. Das Bildfenster 2 ist an der Innenseite mit einer Vielzahl von Tripein von Leuchtstoff linien versehen. Jedes Tripel enthält eine Linie 11, die aus einem blauleuchtenden Leuchtstoff, einer Linie 12, aus einem grünleuchtenden Leuchtstoff und einer Linie 13 aus einem rotleuchtenden Leuchtstoff besteht. Alle Tripel bilden zusammen den Bildschirm 14. Zwischen den Elektronenstrahlerzeugungssystemen 5; 6 und 7 und dem Bildschirm 14 ist eine Lochmaske 15 angeordnet, in der eine Vielzahl von Öffnungen 16 angebracht ist, durch die die Elektronenstrahlen 8; 9 und 10 gehen, die je nur auf Leuchtstofflinien einer Farbe treffen. Die Lochmaske 15 ist auf einem Tragrahmen 17 angeordnet, der in der Farbfernsehbildröhre aufgehängt ist. Äußere Magnetfelder beeinflussen den Verlauf der Elektronenstrahlen 8; 9 und 10, wodurch störende Fehler auftreten, wie beispielsweise Farbunreinheit durch Fehllandung und Konvergenzfehler. Zur Untersuchung der Einflußwirkung externer Magnetfelder ist es sinnvoll, ein derartiges Feld in bezug auf die Farbfernsehbildröhre in drei untereinander senkrechte Komponenten aufzuteilen. Eine dieser Komponenten, die axiale Komponente, verläuft entlang der Röhrenachse. Eine Lochmaske 15 aus weichmagnetischem Material kann hinsichtlich dieses axialen Störfeldes eine wirksame Abschirmung liefern. Ein weichmagnetisches Material mit guten magnetischen Abschirmeigenschaften ist eine Legierung im wesentlichen aus Eisen und Nickel, wobei der Gehalt an Nickel beispielsweise zwischen 35 und 37% liegt. Neben Eisen und Nickel enthält die Legierung Kohlenstoff und weitere Verunreinigungen. Die Herstellung einer Lochmaske aus einer derartigen Legierung geschieht wie folgt. Eine mit Öffnungen versehene Lochmaskenplatte aus einer Eisen-Nickel-Legierung wird einer Glühbehandlung bei einer Temperatur beispielsweise zwischen 700 und 820⁰C unterworfen, und die Zeit dafür reicht zum Bewirken einer vollständigen Rekristallisation des Materials der Lochmaskenplatte. Durch diese Rekristallisation werden die mechanischen Spannungen im Material reduziert. Die Glühbehandlung erfolgt in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wie beispielsweise in einer wasserstoffhaltigen Stickstoffatmosphäre (6% H₂, Rest N₂). Der Wasserstoff reduziert den Kohlenstoffgehalt in der Eisen-Nickel-Legierung. Bei einer Lochmaske aus einer Eisen-Nickel-Legierung dient die Glühbehandlung auch zum Herabsetzen der Ziehspannung, bei der die 0,2%-Streckengrenze des Materials einen derartigen Wert erreicht, daß ein reproduzierbares Ziehverfahren erhalten wird. Für diese Reproduzierbarkeit wird die Lochmaskenplatte nicht bei Raumtemperatur, sondern bei

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einer höheren Temperatur formgezogen, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 150 und 25O⁰C. Anhand der Figur 2 wird ein Ziehverfahren einer Lochmaske beschrieben. Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Formziehen einer Lochmaskenplatte. Die Vorrichtung enthält einen Ziehstempel 18 (auch mit Dorn bezeichnet), einen Druckring 19 (auch Falthalter genannt) und einen Ziehring 20. Auf dem Ziehstempel 18 wird eine rechteckig Lochmaskenplatte 21 gelegt. Der Ziehring 20 wird in vertikaler Richtung zum.Druckring 19 geführt, wodurch die Lochmaskenplatte_21 an zwei überstehenden Rechteckseiten zwischen dem Ziehring 20 und dem Druckring 19 eingeklemmt wird. Das gewünschte Formziehender Lochmaskenplatte 21 erfolgt durch gleichzeitiges Herunterbewegen des Ziehrings 20 und des Druckrings 19. Die Lochmaskenplatte 21 wird dabei über den Ziehstempel 18 gezogen. Bei diesem Ziehverfahren wird die Temperatur der Lochmaskenplatte 2Ϊ auf etwa 200⁰C gehalten. Zur Verwirklichung enthält der Ziehstempel 18 eine Kupferblock 22, in den elektrische Heizelemente 23 hineingeschoben sind. Auf gleichartige Weise sind der Ziehring 19 mit Kupferblöcken 24 und Heizelementen 25 und der Ziehring 20 mit Kupferblöcken 26 und Heizelementen 27 versehen. Zum Erhalten einer einheitlichen Temperatur an der Lochmaskenplatte 21 während des Ziehverfahrens enthält der Ziehstempel 18 einige Wärmehohlleiter 28, die für den Temperaturausgleich an der Oberfläche des Ziehstempels 18 sorgen. Die magnetischen Abschirmeigenschaften der ' formgezogenen Lochmaske sind durch das Ziehverfahren auch dadurch nachteilig beeinflußt, daß wieder mechanische Spannungen im Material auftreten. Eine ergänzende Glühbehandlung in einer nichtoxydierenden Atmosphäre für die Dauer wenigstens zur Verwirklichung einer teilweisen Rekristallisation ohne wesentliches Formwachstum reduziert diese mechanischen Spannungen im Material, wodurch die magnetischen Abschirmeigenschaften wiederhergestellt werden. Die Temperatur, bei der diese ergänzende Glühbehandlung erfolgt, liegt zwischen 700 und 1 200°C. Bei Temperaturen unter 700⁰C tritt keine vollständige Rekristallisation auf, während über 1 200⁰C die Verbesserung der Abschirmeigenschaften den Aufwand zum Aufrechterhalten einer so hohen Temperatur nicht aufwiegt. Die nichtoxydierende Atmosphäre, in der die ergänzende Glühbehandlung erfolgt, kann beispielsweise eine reduzierende wasserstoffhaltige Stickstoffatmosphäre sein. In der Praxis zeigt es sich, daß eine Stickstoffatmosphäre mit 6% Wasserstoff erfolgreich verwendet werden kann. Die Benutzung nichtoxydierender Atmosphären beschränkt sich jedoch nicht auf das oben genannte Beispiel. So ist es weiter möglich, eine beispielsweise nur aus Stickstoff bestehende Atmosphäre zu verwenden. Erfolgt die ergänzende Glühbehandlung bei der gleichen Temperatur, bei der die Lochmaskenplatte geglüht wird, beispielsweise bei 760⁰C, kann für diese zwei Glühbehandlungen derselbe Ofen verwendetwerden. Eine Glühbehandlung beispielsweise für 10 Minuten beieinerTemperatur von 760⁰C ergibt eine ausreichende Rekristallisation, bei der die mechanischen Spannungen im Material einen annehmbaren Pegel erreichen. Die Dauer der ergänzenden Glühbehandlung zur Erhaltung vollständiger Rekristallisation ist von der benutzten Temperatur abhängig.

Bei der Wirkung der Farbfernsehbildröhre trifft ein Großteil des Elektronenflusses auf seinem Weg zum Bilschirm 14 die Lochmaske 15, wodurch eine Erwärmung der Lochmaske 15 auftritt. Aus verschiedenen Gründen soll diese Erwärmung möglichst gering sein, und/oder die Wärmeableitung muß möglichst groß sein. Innerhalb des Glaskolbens 3 der Farbfernsehbildröhre herrscht ein Vakuum, so daß Wärmeübertragung durch Strahlung am wichtigsten ist. Die Wärmeausstrahlung einer Oberfläche ist bekanntlich am höchsten bei einem sog. schwarzen Körper. Metalle, die keine zusätzlichen Bearbeitungen erfahren haben, besitzen eine reflektierende Oberfläche, wodurch der Anteil der Wärmeübertragung durch Stahlung untergeordnet bleibt. Zur Vergrößerung dieses Anteils soll die Metalloberfläche mit einer Abdeckschicht versehen sein, die die Eigenschaften eines schwarzen Körpers hat. Indem die Lochmaske eine Glühbehandlung bei einer Temperatur zwischen 300 und 650⁰C in einer oxydierenden Atmosphäre erfährt, entsteht eine Abdeckschicht, durch die die Wärmeabgabe mittels Strahlung vergrößert wird. Es zeigt sich, daß in der Praxis eine Glühbehandlung bei 600⁰C genügt. Diese Oxydierung der Lochmaske wird allgemein angewandt.

Zum Aufhängen der Lochmaske 15 in der Farbfernsehbildröhre wird ein Tragrahmen 17 verwendet, auf dem die Lochmaske 15 befestigt wird. Zur Erhöhung der Abschirmung gegen axiale Magnetstörfelder ist es vorteilhaft, den Tragrahmen 17 aus einem Material mit guten magnetischen Abschirmeigenschaften herzustellen, wie beispielsweise im Fall einer Legierung aus Eisen und Nickel. Vor dem Aufhängen des Tragrahmens 17 in der Farbfernsehbildröhre wird er einer oxydierenden Glühbehandlung unterworfen, wodurch der Anteil der Wärmeübertragung durch Strahlung vergrößert wird. Vor dieser Oxydierung erfährt der Tragrahmen 17 eine ergänzende Glühbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 und 1 200⁰C. Die magnetischen Abschirmeigenschaften verbessern sich durch diese ergänzende Glühbehandlung. Erfolgen die nichtoxydierenden Glühbehandlungen des Tragrahmens und der Lochmaske bei derselben Temperatur, beispielsweise bei 760⁰C, wird nur ein Ofen für die nichtoxydierenden Glühbehandlungen benötigt. Die endgültige Lochmaske-Tragrahmen-Kombination (oder die Lochmaske allein) bietet nicht nur eine gute Abschirmung gegen Axialmagnetstörfelder in der Farbfernsehbildröhre, sondern dadurch, daß die Lochmaske-Tragrahmen-Kombination als Schachtel betrachtet werden kann, deren Wände sich in der Längsrichtung der Farbfernsehbildröhre erstrecken, werden auch senkrecht zu den Axialstörfeldern verlaufende Magnetstörfelder abgeschirmt.

Claims (4)

1. ti Verfahren zum Herstellen einer Lochmaske aus einer Lochmaskenplatte aus einer Eisen-Nickel-Legierung, wobei die Lochmaskenplatte aufeinanderfolgend geglüht, zu einer Lochmaske formgezogen und anschließend oxydiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Formziehen und vor dem Oxydieren die Lochmaske eine ergänzende Glühbehandlung in einer ntchtoxydierenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 und 1 200⁰C unterworfen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Glühbehandlung bei einer Temperatur erfolgt, die wenigstens nahezu gleich der Temperatur ist, bei der die Lochmaskenplatte geglüht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lochmaske nach dem Oxydieren auf einem Tragrahmen befestigt wird, der eine oxydierende Glühbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen aus einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt ist und der Tragrahmen vordem Oxydieren eine ergänzende Glühbehandlung in einer nichtoxydierenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 und 1 200⁰C erfährt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen-Nickel-Legierung 35 bis 37 Gew.-% Nickel enthält.