DE19737183A1

DE19737183A1 - Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung für elektronische Bauteile, Lochmaske und Kathodenstrahlröhre mit der Lochmaske

Info

Publication number: DE19737183A1
Application number: DE19737183A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kuboi
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1998-03-05
Also published as: CN1182140A; JPH10121211A; JP3510445B2; KR19980018989A; KR100241625B1; US5997807A; CN1068635C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung für elektronische Bauteile, die nied rigere Streckgrenze und niedrigere Härte durch Anlaßwärme behandlung unter Bedingungen einer niedrigeren Temperatur und einer kürzeren Zeit haben kann, eine aus der dünnen Platte hergestellte Lochmaske und eine mit der Lochmaske ausgerüstete Kathodenstrahlröhre. Hier bedeutet der Begriff "Erweichungsbehandlung" eine zum Erweichungszweck durchge führte Anlaßbehandlung.

Die Fe-Ni-Legierung hat eine ausgezeichnete Wärmeausdeh nungseigenschaft und wurde daher für die Lochmaske der Ka thodenstrahlröhre für verschiedene Anzeigeeinrichtungen verwendet.

Im Fall, wo die Lochmaske aus dem Fe-Ni-Legierungsmaterial hergestellt wird, stellt man beispielsweise eine dünne Fe-Ni-Legierungsplatte mit einer Dicke von nicht mehr als 0,3 mm her und unterwirft sie einer Ätzbehandlung, um win zige Löcher zu bilden, durch die der Elektronenstrahl hin durchtritt. Danach wird die geätzte dünne Platte einer Bie geverformung unterworfen, um ihr eine Form der Lochmaske zu verleihen. Die erhaltene Lochmaske wird in eine Kathoden strahlröhre eingefügt. Um die Kathodenstrahlröhre so zu verwirklichen, daß sie ein Bild hoher Auflösung erzeugen kann, muß die Lochmaske eine Abschirmwirkung mit hoher Ge nauigkeit gegen Elektronenstrahlen haben. Daher ist es er forderlich, daß das Lochmaskenmaterial eine gute Verarbeit barkeit mit sehr hoher Genauigkeit bei der Ätzbehandlung und Preßformung hat. Um solche Eigenschaften des Lochmas kenmaterials zu erhalten, wurden verschiedene Wege, wie z. B. Verringerung von Einschlüssen, Einstellung der Kri stallkorngröße und Steuerung der Kristallausrichtung, vor geschlagen.

Als einer der Wege zur Verbesserung der Genauigkeit beim Preßformen wurde durch JP-B2-5-49727 ein Warmpreßformver fahren vorgeschlagen, bei dem ein durch Ätzen mit durchge henden Löchern für Elektronenstrahlen versehenes Material dem Formen im erhitzten Zustand unterworfen wird. Es ist zweckmäßig, das Material innerhalb eines Warmtemperaturbe reichs zu formen, um die Streckgrenze zu verringern und die Formungsgenauigkeit zu verbessern.

Weiter gab es eine Praxis, Materialien einer Erweichungsbe handlung von nicht unter etwa 800°C vor dem oben erwähnten Preßformen oder einem Kaltwalzen zu unterwerfen. Eine sol che Erweichungsbehandlung ist zur völligen Erweichung der Materialien, um die Preßverformung leicht auszuführen, wirksam.

Doch ergab sich, da es wirtschaftlich nicht vorzuziehen ist, die Erweichungsbehandlung bei einer hohen Temperatur über etwa 800°C für eine lange Zeit durchzuführen, ein Be darf an der Entwicklung eines Materials, das bei einer mög lichst niedrigen Erweichungstemperatur in einer möglichst kurzen Zeit erweicht werden kann.

JP-A-7-48651 offenbart ein Material, das einer solchen Er weichungsbehandlung unterworfen und in seiner Bearbeitbar keit beim Preßformen verbessert wird, indem die Sauerstoff menge zur Verringerung von Oxideinschlüssen reduziert wird. Es ist wirksam, um Oxideinschlüsse zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit beim Preßformen zu verringern. Jedoch kann diese Bearbeitbarkeit durch Verringerung nichtmetallischer Einschlüsse wie der Oxide nicht genügend verbessert werden. Es ist auch wirtschaftlich unvorteilhaft, ein Material mit verringerten nichtmetallischen Einschlüssen zu erzeugen, wenn die erheblichen Kosten bezüglich der Herstellungsbe dingungen beim Raffinierprozeß usw. berücksichtigt werden.

Die vorliegende Erfindung wird vor solchem Hintergrund vor geschlagen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht im Vorsehen einer dünnen Platte aus einer Fe-Ni-Legierung von ausgezeichneter Erwei chungseigenschaft, d. h. daß sie bei einer niedrigeren Tem peratur in einer kürzeren Zeit im Vergleich mit dünnen Platten aus herkömmlichen Fe-Ni-Legierungen ohne Entstehen höherer Kosten erweicht werden kann, einer Lochmaske, die aus der dünnen Platte aus der Fe-Ni-Legierung der Erfindung für elektronische Bauteile hergestellt ist, und einer Ka thodenstrahlröhre mit der erfindungsgemäßen Lochmaske.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst eine dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung für elektronische Bauteile, die eine ausgezeichnete Erwei chungseigenschaft hat, wobei die Fe-Ni-Legierung gewichts mäßig im wesentlichen aus 32 bis 40% Ni, nicht mehr als 0,1% Si, nicht mehr als 0,5% Mn und 5 bis 50 ppm Bor, Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht und wobei Spurenelemente als die in der Fe-Ni-Legierung enthal tenen Verunreinigungen die folgenden Anforderungen erfül len:
"S + O" 150 ppm, Al 400 ppm, N 50 ppm, P 100 ppm, (eine Menge oder eine Gesamtmenge von nicht mehr als 2000 ppm wenigstens eines aus den im Periodensystem defi nierten IVa-, Va- und VIa-Gruppen gewählten Elements), und das Atomverhältnis von "B (At.-%)/N (At.-%)" ist nicht unter 0,8 (wobei "S" Schwefel, "O" Sauerstoff, "N" Stickstoff, "P" Phosphor und "B" Bor bedeuten). Vorzugsweise enthält die Fe-Ni-Legierung "S" und "O" in Mengen von S 10 ppm und O 100 ppm.

Der Erfinder untersuchte vorab vollständig die Beziehungen zwischen der Erweichungseigenschaft, den Metallgefügen und den chemischen Zusammensetzungen der Fe-Ni-Legierungen. Als Ergebnis fand er, daß B (Bor) zur Verbesserung der Erwei chungseigenschaft der Fe-Ni-Legierungen wirkt und daß ins besondere eine bestimmte Menge von "B" das Wachstum der Kristallkörner während der Erweichungsbehandlung zur Be schleunigung der Erweichung der Fe-Ni-Legierungen fördert, wenn Spurenelemente "S" und "O" in den Legierungen die An forderungen von "S + O" 150 ppm erfüllen und Al 400 ppm ist.

Entsprechend diesen Untersuchungen wurde gefunden, daß "N" (Stickstoff) vermindert werden sollte, da dieses Element das Wachstum von Kristallkörnern erheblich verlangsamt und so die Wirkung des Zusatzes "B" aufhebt.

Schließlich wurde die oben erwähnte erfindungsgemäße Fe-Ni-Le gierung gefunden, die möglichst viel "B" hinsichtlich des Zusammensetzungsverhältnisses von "B/N" enthält, wodurch die Legierung bei einer niedrigeren Temperatur oder in ei ner kürzeren Zeit erweicht werden kann.

Erfindungsgemäß ist es möglich, bei der Erweichungsbehand lung die Erweichungstemperatur zu senken oder die Erwei chungsdauer zu verkürzen, indem man die Al-Menge als Des oxidationsmittel in der Fe-Ni-Legierung auf nicht mehr als 200 ppm, noch wirksamer auf nicht mehr als 20 ppm verrin gert. Es ist noch viel wirksamer zum Senken der Erwei chungstemperatur oder zum Verkürzen der Erweichungsdauer bei Durchführung der Erweichungsbehandlung, wenn man das Verhältnis von "B (At.-%)/N (At.-%)" auf über 1,0 einstellt.

So kann die Lochmaske aus der erfindungsgemäßen dünnen Platte aus der Fe-Ni-Legierung mit hoher Genauigkeit bei der Ätzbehandlung und Preßformung zu niedrigen Kosten er zeugt werden. Die mit der erfindungsgemäßen Lochmaske aus gerüstete Kathodenstrahlröhre kann mit einem hohen Produk tionswirkungsgrad erzeugt werden, womit ein Bild hoher Auf lösung erreicht werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Photographie, die ein Mikrogefüge der erfindungsgemäßen dünnen Platte aus der Fe-Ni-Le gierung mit dem B/N-Verhältnis von 2,17 nach der Erweichungsbehandlung zeigt.

Fig. 2 ist eine Photographie, die ein Mikrogefüge der erfindungsgemäßen dünnen Platte aus der Fe-Ni-Le gierung mit dem B/N-Verhältnis von 1,21 nach der Erweichungsbehandlung zeigt.

Fig. 3 ist eine Photographie, die ein Mikrogefüge ei ner dünnen Platte aus einer Fe-Ni-Vergleichsle gierung mit dem B/N-Verhältnis von 0,72 nach der Erweichungsbehandlung zeigt.

Wie oben angegeben, basiert die Erfindung auf dem Befund, daß B (Bor) zur Verbesserung der Erweichungseigenschaft von Fe-Ni-Legierungen durch Förderung des Wachstums der Kri stallkörner während der Erweichungsbehandlung unter Be schleunigung der Erweichung der Fe-Ni-Legierungen wirksam ist und daß es einen optimalen Bereich der chemischen Zu sammensetzung der Fe-Ni-Legierung gibt, wodurch diese Wir kung erhältlich ist.

Die Fe-Ni-Legierungen für elektronische Bauteile erfordern ein Wachstum der Kristallkörner, das zur Verringerung der Streckgrenze der Legierungen ausreicht, während der Erwei chungsbehandlung. Gemäß den bekannten Fe-Ni-Legierungen ist es erforderlich, eine Erweichungsbehandlung bei hoher Tem peratur für eine lange Zeit durchzuführen.

So untersuchte der Erfinder vollständig die Beziehungen zwischen einem Wachstumsmechanismus der Kristallkörner wäh rend der Erweichungsbehandlung und den chemischen Zusammen setzungen der Fe-Ni-Legierungen. Die Erkenntnis der Wirkung von Bor basiert auf diesen Untersuchungen.

Mit der erfindungsgemäßen dünnen Platte aus der Fe-Ni-Le gierung, die Bor enthält, können, da es möglich ist, das Wachstum der Kristallkörner während der Erweichungsbehand lung merklich zu fördern, ausgezeichnete Formungseigen schaften auch dann erhalten werden, wenn die Erweichungsbe handlung bei einer niedrigeren Temperatur oder in einer kürzeren Zeit als nach dem Stand der Technik durchgeführt wird.

Um eine merkliche Bor-Wirkung bezüglich der Erweichungsei genschaft der Fe-Ni-Legierung zu erzielen, ist es erforder lich, die Mengen von "N" (Stickstoff), "S" (Schwefel), "O" (Sauerstoff) und Al in der Fe-Ni-Legierung zu steuern. Ins besondere ist zu bemerken, daß "N" die Bor-Wirkung bezüg lich der Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung merk lich verschlechtert. Es wird angenommen, daß diese Erschei nung auf einem "Verschließeffekt" der BN(Bornitrid)-Verbin dung beruht, der derart erzeugt wird, daß sich an Kristall korngrenzen konzentriertes Bor mit Stickstoff in dem Fall verbindet, wo Stickstoff im Überschuß vorliegt, und eine nicht vernachlässigbare Wirkung einer Unterdrückung des Wachstums der Kristallkörner als ein sog. Stopper für sol ches Wachstum hat. Bezüglich der Gründe einer Verschlechte rung der Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung auf grund von Stickstoff wird auch angenommen, daß diese Er scheinung auftritt, weil Bor in fester Lösung, das zur Ver besserung der Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung wirksam ist, aufgrund der Bildung der Verbindung "BN" ver ringert wird.

Daher wird bei der vorliegenden Erfindung die Gesamtmenge von Stickstoff auf nicht mehr 50 ppm beschränkt, und das Verhältnis von "B (At.-%)/N (At.-%)" wird auf nicht weniger als 0,8 beschränkt, um Bor frei von Stickstoff zu behalten. Noch bevorzugter wird dieses Verhältnis auf mehr als 1,0 beschränkt, um freies Bor zu behalten, selbst wenn der ge samte Stickstoff mit Bor unter Bildung der Verbindung "BN" reagiert.

Bezüglich des Grundes, weshalb die Fe-Ni-Legierung in ihrer Erweichungseigenschaft unter den Bedingungen von nicht nur B (At.-%)/N (At.-%) < 1,0, sondern auch B (At.-%)/N (At.-%) 0,8 verbessert werden kann, wird ange nommen, daß auch gelöster Stickstoff in der Matrix ohne Verbindung mit Bor vorliegt.

Bei der Erfindung wird die untere Grenze von Bor auf 5 ppm festgelegt, weil durch einen Versuch festgestellt wurde, daß weniger als 5 ppm nicht merklich zur Verbesserung der Erweichungseigenschaft beitrug. Die obere Grenze von Bor wird auf 50 ppm festgelegt, da, auch wenn eine übermäßige Bormenge, die über 50 ppm ist, der Fe-Ni-Legierung zuge setzt wird, die Wirkung bezüglich der Erweichungseigen schaft gesättigt ist und an Korngrenzen konzentriertes Bor andere Eigenschaften einschließlich der Ätzeigenschaft ver schlechtert.

Im folgenden wird eine nähere Beschreibung bezüglich der Verbesserungswirkung der Erweichungseigenschaft gemäß der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen ge geben.

Die einzelnen Photographien der Fig. 1 bis 3 zeigen ein Mi krogefüge einer dünnen Platte aus einer Fe-Ni-Legierung, deren Durchschnittskristallkornabmessung des Austenitgefü ges vorab auf 14 µm eingestellt und die einer Erweichungs behandlung bei 750°C für 10 Minuten unterworfen wurde. Die Mikrogefüge wurden mit einem optischen Mikroskop bei 200facher Vergrößerung beobachtet.

Die dünnen Probeplatten aus Fe-Ni-Legierungen der Fig. 1 und 2 hatten 2,17 bzw. 1,21 als B (At.-%)/N (At.-%)-Werte, die den Merkmalen der Erfindung entsprechen. Andererseits hatte die andere Probe aus einer anderen Fe-Ni-Legierung der Fig. 3 einen B (At.-%)/N (At.-%)-Wert von 0,72, wobei die Legierung den Merkmalen der Erfindung mit Ausnahme dieses B/N-Wertes in At.-% entspricht.

Es sei bemerkt, daß alle Probenlegierungen eine eingestell te Menge von 15 ppm Stickstoff aufweisen, was im Bereich der Erfindungsmerkmale liegt.

Gemäß der Beobachtung der Mikrogefüge der Fe-Ni-Legierungen nach der Erweichungsbehandlung, wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt sind, sind die Durchschnittskristallkornabmessungen 18 µm bzw. 17 µm bzw. 14 µm. Es wird bestätigt, daß die beiden Proben der Fig. 1 und 2 jeweils ein merklich geför dertes Wachstum der Kristallkörner im Vergleich mit der Probe der Fig. 3 aufweisen, bei der kaum ein Wachstum der Kristallkörner vorliegt. Wenn man die beiden Proben der Fig. 1 und 2 miteinander vergleicht, weist die Probe der Fig. 1 ein stärker gefördertes Wachstum der Kristallkörner als die der Fig. 2 auf, da die erstere Probe einen höheren B/N-Wert in At.-% hat. Danach ist offenbar die Erfindung ausgezeichnet zur Verbesserung der Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung gegenüber dem Stand der Technik.

Und zwar ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung im Vergleich mit dem Stand der Technik durch Steuern des Borgehalts auf nicht weniger als 0,8 für das Verhältnis B (At.-%)/N (At.-%) unter Berücksichtigung der Fe-Ni-Legierung mit einem auf nicht mehr als 50 ppm beschränkten Stickstoffgehalt merk lich zu verbessern.

So ist es für eine dünne Platte aus einer erfindungsgemäßen Fe-Ni-Legierung mit nicht weniger als 10 ppm Stickstoff ebenso wie aus einer anderen erfindungsgemäßen Fe-Ni-Legie rung mit weniger als 10 ppm Stickstoff möglich, eine ausge zeichnete Erweichungseigenschaft zu erzielen. Die Erfindung trägt vorteilhaft auch zur Beschränkung einer Änderung des Herstellungsverfahrens bei, die zu hohen Kosten führt, wo für ein Beispiel die Steigerung der Raffinationsverfahrens schritte wegen einer Verringerung des Stickstoffgehalts ist.

Es folgt nun eine Beschreibung bezüglich S (Schwefel), O (Sauerstoff) und Al in der erfindungsgemäßen Fe-Ni-Legie rung.

S (Schwefel) und O (Sauerstoff), die unvermeidliche Verun reinigungsspurenelemente sind, verbinden sich mit einer An zahl unvermeidlicher Verunreinigungselemente in Fe-Ni-Le gierungen unter Bildung von Einschlüssen, wie z. B. MnS oder Al₂O₃. Es ist erforderlich, solche Einschlüsse in der Fe-Ni-Legierung zu verringern, da sie das Wachstum von Kri stallkörnern während der Erweichungsbehandlung hemmen. Da her werden S (Schwefel) und O (Sauerstoff) auf nicht mehr als 150 ppm als Gesamtmenge beschränkt.

Allgemein ist Al in Fe-Ni-Legierungen als ein Rückstands-Desoxi dationselement oder unvermeidliches Element vorhan den. Es ist eines der Elemente, die sich mit N (Stickstoff) und O (Sauerstoff) unter Erzeugung von Einschlüssen verbin den, die das Wachstum von Kristallkörnern während der Er weichungsbehandlung hemmen.

Der Al-Gehalt wird bei der erfindungsgemäßen Fe-Ni-Legie rung beschränkt, da Aluminium-Typ-Einschlüsse das Wachstum der Kristallkörner im Vergleich mit anderen Einschlußarten äußerst verhindern und so die Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung äußerst verschlechtern. Und zwar sollte Al auf nicht mehr als 400 ppm, vorzugsweise nicht mehr als 200 ppm und noch bevorzugter nicht mehr als 20 ppm be schränkt werden, da eine große Menge von Al die die Erwei chungseigenschaft verbessernde Borwirkung verschlechtert.

Andererseits ist es erforderlich, daß die erfindungsgemäße dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung nicht nur eine gute Erweichungseigenschaft, sondern auch andere Eigenschaften als Material für elektronische Bauteile hat.

Daher sollen die Mengen der folgenden Elemente ebenfalls gesteuert werden.

Ni: Dies wird auf wenigstens 32 Gew.-% begrenzt, da die Legierung im Fall von weniger als 32% Ni einen höheren Wärmeausdehnungsgrad hat und so nicht eine Eigenschaft ei nes Materials niedrigen Wärmeausdehnungsgrads haben kann. Die obere Grenze für Ni wird auf 40% festgelegt, da eine übermäßige Ni-Menge von mehr als 40% die Legierung bei der Wärmeausdehnungseigenschaft verschlechtert.

Si: Dies ist in der Fe-Ni-Legierung als Rückstandsdesoxi dationselement oder als unvermeidliches Element anwesend. Si wird auf bis zu 0,1% begrenzt, da eine übermäßige Si-Menge von mehr als 0,1% Einschlüsse in der Legierung stei gert, so daß deren Ätzeigenschaft verschlechtert wird.

Mn: Dies ist in der Fe-Ni-Legierung als ein Rückstands desoxidationselement oder ein unvermeidliches Element anwe send. Mn wird auf bis zu 0,5% begrenzt, da eine übermäßige Mn-Menge von mehr als 0,5% eine Ausscheidung einer Menge von MnS hervorruft, so daß der Erweichungsgrad der Legie rung verringert wird.

P: Dies ist eine unvermeidliche Verunreinigung in der Fe-Ni-Legierung. Wenn P (Phosphor) 100 Gew.-ppm übersteigt, wird das Wachstum der Kristallkörner während der Erwei chungsbehandlung der Legierung etwas verzögert. Diese Er scheinung wäre auf einen "Zieheffekt" durch in der Matrix aufgelöstes Phosphoratom zurückzuführen. Daher wird P (Phosphor) auf bis zu 100 Gew.-ppm begrenzt.

Elemente der Gruppen IVa, Va und VIa: Die im Periodensy stem definierten betroffenen Elemente, insbesondere V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo und W, sind Karbid- und Nitridbild ner. Wenn diese Elemente in ihrer Gesamtmenge 2000 ppm übersteigen, wird ein "Verschließeffekt" an den Kristall korngrenzen aufgrund von Karbiden und Nitriden hervorgeru fen, so daß das Wachstum der Kristallkörner gehemmt wird, was zur Verhinderung der Borwirkung zur Verbesserung der Erweichungseigenschaft der Legierung führt. Daher wird die Gesamtmenge der betroffenen Elemente auf bis zu 2000 ppm begrenzt.

Der oben erläuterte Effekt von Bor ist besonders erzielbar, indem man die Mengen von O (Sauerstoff) und S (Schwefel) unter den anderen oben erwähnten Elementen strenger steu ert.

O (Sauerstoff): Sauerstoff in der Fe-Ni-Legierung verbin det sich mit Al und anderen Elementen unter Bildung von Oxideinschlüssen, so daß die Borwirkung gehemmt wird. Daher wird bevorzugt, Sauerstoff auf bis zu 100 Gew.-ppm zu be grenzen.

S (Schwefel): Dieser verbindet sich mit Mn unter Bildung eines MnS-Einschlusses, wie oben erwähnt. Daher erzeugt ei ne Überschußmenge von Schwefel übermäßig viel MnS. Eine übermäßige Menge von ausgeschiedenem MnS hemmt das Wachstum der Kristallkörner, so daß die Erweichung der Legierung äu ßerst verzögert wird, oder wird zu Ausgangspunkten von Lochfraßkorrosion, die zu unebenem Ätzen führt. Daher wird Schwefel auf bis zu 10 ppm begrenzt.

Wie oben beschrieben, ist die erfindungsgemäße dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung von ausgezeichneter Erweichungsei genschaft und hat eine gute Ätzeigenschaft, und daher kann die aus der dünnen Platte hergestellte Lochmaske eine hohe Genauigkeit beim Preßformen haben, wobei niedrige Kosten eingehalten werden. Weiter kann die mit der erfindungsgemä ßen Lochmaske ausgerüstete Kathodenstrahlröhre mit einem hohen Produktionswirkungsgrad erzeugt werden, womit ein Bild hoher Auflösung erreicht werden kann.

BEISPIEL

Proben der Erfindung und Vergleichsproben wurden durch die folgenden Verfahrensschritte in der Reihenfolge herge stellt:

a) Vakuumschmelzen der Rohmaterialien, so daß die endgül tigen Legierungsplatten die chemischen Zusammensetzungen haben können, die einzeln in der Tabelle 1 gezeigt sind;
b) Gießen zu Blöcken;
c) Heißverformung der Blöcke zur Herstellung von Fe-Ni-Le gierungsplatten mit einer einheitlichen Dicke von 2,5 mm;
d) Beizen der Fe-Ni-Legierungsplatten;
e) Schleifen der Oberfläche der einzelnen Fe-Ni-Le gierungsplatten;
f) Kaltwalzen der geschliffenen Fe-Ni-Legierungsplatten zum Erhalten dünnerer Fe-Ni-Legierungsplatten mit einer einheitlichen Dicke von 0,23 mm;
g) Anlassen der dünneren Fe-Ni-Legierungsplatten bei ei ner Temperatur von 850°C;
h) Kaltwalzen der angelassenen Fe-Ni-Legierungsplatten zum Erhalten noch dünnerer Fe-Ni-Legierungsplatten mit ei ner einheitlichen Dicke von 0,20 mm; und
i) Unterwerfen der Fe-Ni-Legierungsplatten einer Span nungsfreianlaßbehandlung bei einer Temperatur von 700°C.

Tabelle I(Fortsetzung)

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Die so hergestellten Proben wurden einer Erweichungsbehand lung in einem Temperaturbereich von 700°C bis 900°C ent sprechend der Art der schrittweisen Erhöhung der Temperatur innerhalb des obigen Temperaturbereichs durch Halten der selben für 10 Minuten auf jeder Temperaturstufe einer Tem peraturdifferenz von 10°C unterworfen. Und zwar wurden ei ne Mehrzahl von Proben aus jeweilig gleichartigem Material mit der gleichen, in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Zu sammensetzung hergestellt, und sie wurden bei verschiedenen Temperaturen für 10 Minuten angelassen, die 700°C, 710°C, 780°C bzw. 800°C sind.

Danach wurden die angelassenen Proben einem Zugversuch bei einer Temperatur von 200°C unterworfen, um die Anlaßtempe ratur der Proben zu finden, deren 0,2%-Streckgrenzen nicht mehr als 130 N/mm² sind. Das Testergebnis ist in der Tabel le 2 gezeigt (siehe die Spalte "Temperatur × 10 min.").

Andererseits wurden Proben der anderen Gruppe, die die gleichen chemischen Zusammensetzungen wie die oben erwähn ten jeweils hatten, einer Anlaßbehandlung bei einer Tempe ratur von 750°C für einen Anlaßdauerbereich von 5 bis 40 Minuten entsprechend der Art unterschiedlicher Haltezeiten in Schritten von 5 Minuten unterworfen. Und zwar wurden ei ne Mehrzahl von Proben jeweils gleichen Materials mit der gleichen, in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammen setzung hergestellt, und sie wurden bei 750°C für ver schiedene Zeiten, d. h. 5, 10, . . . 35 und 40 Minuten, ange lassen.

Danach wurden die angelassenen Proben einem Zugtest bei ei ner Temperatur von 200°C unterworfen, um die Anlaßzeitdau er der Proben zu finden, deren 0,2%-Streckgrenzen nicht mehr als 130 N/mm² sind. Das Testergebnis ist in der Tabel le 2 gezeigt (siehe die Spalte "Zeit × 750°C").

Bezüglich der Tabelle 1 wird bemerkt, daß die gezeigten chemischen Zusammensetzungen die der dünnen Platten vor der Erweichungsbehandlung sind und daß die Gehaltswerte der Elemente der Gruppen IVa, Va und VIa, d. h. V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo und W unter Auslassen eines Anteils von we niger als 0,001%, d. h. 10 ppm, bestimmt wurden.

Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, wurden Proben der Gruppe A, die niedrigere Borgehalte (etwa 6 ppm) hatten, auf Änderungen der Erweichungseigenschaft aufgrund von Än derungen der Stickstoffmenge untersucht.

Bei den Proben Nr. 1 bis 3, die mehr als 0,8 als B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis hatten, zeigte die Probe Nr. 1 nicht mehr als 130 N/mm² 0,2%-Streckgrenze durch eine bei 780°C für 10 Minuten oder bei 750°C für 20 Minuten durch geführte Erweichungsbehandlung. Die Proben Nr. 2 und 3, die niedrigere Schwefel- und Sauerstoffgehalte als die Probe Nr. 1 hatten, zeigten nicht mehr als 130 N/mm² 0,2%-Streck grenze durch eine bei 770°C für 10 Minuten oder bei 750°C für 15 Minuten durchgeführte Erweichungsbehandlung.

Indessen zeigte die Probe Nr. 4, die ein B (At.-%)/N (At.-%)-Ver hältnis von weniger als 0,8 hatte, nicht mehr als 130 N/mm² 0,2%-Streckgrenze nur durch eine Hochtemperatur-Er weichungsbehandlung bei 810°C für 10 Minuten oder eine Langzeit-Erweichungsbehandlung bei 750°C für 25 Minuten.

Proben der Gruppe B, die höhere Borgehalte (etwa 47 ppm) hatten, wurden auf Änderungen der Erweichungseigenschaft aufgrund von Änderungen des Stickstoffgehalts untersucht.

Die Proben Nr. 5 bis 7 der Gruppe B zeigten eine ausge zeichnete Erweichungseigenschaft, da der Borgehalt genug zur Verbesserung der Erweichungseigenschaft war, indem das B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis auf über 1 eingestellt war. Insbesondere zeigten die Proben Nr. 6 und 7 eine ausge zeichnetere Erweichungseigenschaft, die etwa 6 ppm Schwefel aufwiesen. Andererseits war die Probe Nr. 8 von niedrigerer Erweichungseigenschaft, die eine große Menge von 55 ppm Stickstoff aufwies, was den Stickstoffgehaltbereich von nicht mehr als 50 ppm gemäß der Erfindung übersteigt.

Die Proben der Gruppe C, die etwa 0,018% (also nicht mehr als 200 ppm) Al und etwa 26 ppm Bor aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erweichungseigenschaft aufgrund von Änderun gen der Stickstoffmenge untersucht.

Die Proben der Gruppe D, die etwa 0,0015% (also nicht mehr als 20 ppm) Al und etwa 36 ppm Bor aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erweichungseigenschaft aufgrund von Änderun gen der Stickstoffmenge untersucht.

Aus dem Testergebnis der Gruppen C und D ist ersichtlich, daß Proben der Gruppe C eine verbesserte Erweichungseigen schaft haben und die Proben der Gruppe D in der gleichen Eigenschaft weiter verbessert sind, wenn man sie mit Proben der Gruppen A und B, die höhere Al-Gehalte aufweisen, ver gleicht. Dies zeigt, daß eine Verringerung des Al-Gehalts zur Förderung der Borwirkung zur Verbesserung der Erwei chungseigenschaft wirksam ist. Andererseits waren, obwohl die Vergleichsproben Nr. 11 und 14 verringerte Al-Mengen aufwiesen, diese bezüglich der Erweichungseigenschaft nicht völlig verbessert, da sie einen Stickstoffgehalt aufwiesen, der den festgelegten Stickstoffmengenbereich der Erfindung übersteigt.

Proben der Gruppe E, in der Nr. 15 niedrigere Mengen von Bor (5 ppm) und Stickstoff (5 ppm) aufwies und Nr. 16 höhe re Mengen von Bor (48 ppm) und Stickstoff (43 ppm) aufwies, wurden bezüglich der Erweichungseigenschaft untersucht. Nach dem Testergebnis haben sie allgemein die gleiche Er weichungseigenschaft. Daraus läßt sich ableiten, daß, auch wenn die Stickstoffmenge höher ist, die Erweichungseigen schaft durch Steigerung der Bormenge entsprechend der Stickstoffmenge gesichert werden kann.

Proben der Gruppe F, die sämtlich ein Niveau von etwa 12 ppm Stickstoff aufwiesen, wurden auf Änderungen der Er weichungseigenschaft aufgrund von Änderungen der Bormenge untersucht.

Proben der Gruppe G, die eine niedrigere Al-Menge von etwa 0,015% (also nicht mehr als 200 ppm) und etwa 20 ppm Stickstoff aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erwei chungseigenschaft aufgrund von Änderungen der Bormenge un tersucht.

Proben der Gruppe H, die eine noch niedrigere Al-Menge von etwa 0,0015% (also nicht mehr als 20 ppm) und etwa 33 ppm Stickstoff aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erwei chungseigenschaft aufgrund von Änderungen der Bormenge un tersucht.

Aus dem Testergebnis der Gruppen F bis H läßt sich ersehen, daß im Fall, wo das B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis nicht un ter 0,8 ist, es möglich ist, die Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung zu verbessern, auch wenn die Stickstoffmen ge festgelegt ist und die Bormenge variiert wird.

Daher läßt sich der Schluß ziehen, daß es möglich ist, die Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung zu verbessern, deren Stickstoffmenge auf nicht weniger als 10 ppm festge legt wird. Dies ist ein großer Vorteil bei der Legierungs herstellung, wenn man berücksichtigt, daß es schwierig ist, den Stickstoffgehalt durch Raffinieren zu verringern. Es wurde auch bestätigt, daß die Erweichungseigenschaft der Fe-Ni-Legierung durch Verringerung der Al-Menge verbessert wird.

Proben der Gruppen I, J und K, die etwa 2000 ppm bzw. etwa 600 ppm bzw. etwa 3000 ppm der Elemente der Gruppen IVa, Va und VIa insgesamt aufwiesen, wurden auf ihre Erweichungsei genschaft untersucht. Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersicht lich ist, wird in dem Fall, wo die Gesamtmenge der Elemente der Gruppen IVa, Va und VIa 2000 ppm, was die bei der Er findung festgelegte obere Grenze ist, übersteigt, die Er weichungseigenschaft verschlechtert, selbst wenn das B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis klar über 1 liegt. Weiter war es in dem Fall, wo die Gesamtmenge der Elemente der Gruppen IVa, Va und VIa außerhalb des festgelegten Bereichs von nicht mehr als 2000 ppm lag und die Erweichungsbehand lungstemperatur niedriger als 800°C war, unmöglich, nicht mehr als 130 N/mm² 0,2%-Streckgrenze zu erzielen.

Proben der Gruppe L, die weniger als 5 ppm Bor aufwiesen, wurden auf ihre Erweichungseigenschaft untersucht. Wie aus den Tabellen 1 und 2 zu ersehen ist, waren die Proben der Gruppe L in ihrer Erweichungseigenschaft nicht ausreichend verbessert.

Proben der Gruppe M, die etwa 0,038% (also nicht mehr als 400 ppm) Al aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erwei chungseigenschaft bezüglich verringerter Mengen von Schwe fel und Sauerstoff untersucht.

Proben der Gruppe N, die etwa 0,0015% (nicht mehr als 20 ppm) Al aufwiesen, wurden auf Änderungen der Erwei chungseigenschaft unter Berücksichtigung verringerter Men gen von Schwefel und Sauerstoff untersucht.

Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, zeigt das Testergebnis der Proben der Gruppen M und N, daß, auch wenn das B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis allgemein das gleiche ist, eine um so ausgezeichnetere Erweichungseigenschaft erhalten werden kann, je niedriger der Schwefel- oder Sauerstoffge halt ist. Obwohl die Probe Nr. 44 ein B (At.-%)/N (At.-%)-Ver hältnis von 1,98 hatte, war sie bezüglich der Erwei chungseigenschaft schlechter. Daraus läßt sich ableiten, daß die Gesamtmenge von "Schwefel und Sauerstoff" auf 150 ppm zu begrenzen ist.

Proben der Gruppe O, die nicht mehr als 400 ppm bzw. mehr als 400 ppm Al aufwiesen, wurden auf ihre Erweichungseigen schaft untersucht.

Proben der Gruppe P, die ein B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnis von etwa 0,90 hatten, wurden auf ihre Erweichungseigen schaft unter Berücksichtigung verringerter Al-Mengen unter sucht.

Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, zeigt das Testergebnis der Proben der Gruppen O und P, daß die Erwei chungseigenschaft um so schlechter ist, je höher die Al-Menge ist. Obwohl die Probe Nr. 46 einen höheren Wert von 2,99 des B (At.-%)/N (At.-%)-Verhältnisses hatte, konnte sie in ihrer Erweichungseigenschaft nicht verbessert werden, da sie 0,045% (450 ppm) Al enthielt.

Durch das Vorstehende wurde bestätigt, daß es entsprechend der erfindungsgemäßen dünnen Platte aus der Fe-Ni-Legierung für elektronische Bauteile möglich ist, die Erweichungsbe handlung bei einer niedrigeren Temperatur oder für eine kürzere Zeitdauer mit verbesserter Erweichungseigenschaft im Vergleich mit denen nach dem Stand der Technik durchzu führen. So ist es möglich, die Herstellungskosten zu ver ringern und die dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung für elektronische Bauteile vorzusehen, wobei eine Hemmung der Oxidation während der Erweichungsbehandlung erreicht wird.

Die dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung ist auch von aus gezeichneter Verformbarkeit beim Preßformen nach der Erwei chungsbehandlung, da ihre Streckgrenze durch die Behandlung merklich reduziert werden kann. Daher kann die aus der dün nen Platte hergestellte Lochmaske eine hohe Genauigkeit beim Preßformen unter Einhaltung niedriger Kosten haben. Weiter kann die mit der erfindungsgemäßen Lochmaske ausge rüstete Kathodenstrahlröhre mit einem hohen Produktionswir kungsgrad hergestellt werden, womit ein Bild hoher Auflö sung verwirklicht werden kann.

Wie aus dem Obigen offenbar wird, ist es für die erfin dungsgemäße dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung, aus der die erfindungsgemäße Lochmaske hergestellt wird, möglich, die Erweichungsbehandlung bei einer niedrigeren Temperatur und/oder einer kürzeren Zeit vor dem plastischen Warm- oder Kaltverformen durchzuführen.

Allgemein sind Anlaßöfen für eine Erweichungsbehandlung Durchlauföfen, die einen hohen Produktionswirkungsgrad ha ben. Die meisten solcher Öfen sind Öfen großer Abmessungen, um eine ausreichende Anlaßzeit zu sichern. Die neu ent wickelte Fe-Ni-Legierung kann eine Einsparung an Energie für das Anlassen und eine Kostenersparnis bewirken, da sie eine Senkung der Anlaßtemperatur oder Anlaßöfen hierfür mit ver hältnismäßig geringen Abmessungen ermöglicht. Es ist auch festzustellen, daß der Produktionswirkungsgrad durch Ver wendung einer solchen Fe-Ni-Legierung, die über kürzere Zeit angelassen werden kann, verbessert werden kann.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen hat die vorliegende Erfindung offensichtlich eine große wirtschaftliche Vortei le, da es möglich ist, die zum Anlassen erforderliche Ener gie und die Anlaßzeitdauer für die erfindungsgemäße Legie rung zu verringern. So ist, wie schon erwähnt, die dünne Platte aus der Fe-Ni-Legierung auch von ausgezeichneter Verformbarkeit beim Preßformen nach der Anlaßbehandlung, da ihre Streckgrenze durch die Behandlung merklich verringert werden kann. Die aus der dünnen Platte hergestellte Loch maske kann eine hohe Genauigkeit beim Preßformen unter Niedrighaltung der Kosten haben. Weiter kann die mit der erfindungsgemäßen Lochmaske ausgerüstete Kathodenstrahlröh re mit einem hohen Produktionswirkungsgrad erzeugt werden, mit der ein Bild hoher Auflösung erzielt werden kann.

Claims

1. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung für elektroni sche Bauteile, die eine ausgezeichnete Erweichungsei genschaft hat, wobei die Fe-Ni-Legierung gewichtsmäßig im wesentlichen aus 32 bis 40% Ni, nicht mehr als 0,1% Si, nicht mehr als 0,5% Mn und 5 bis 50 ppm Bor, Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht und wobei Spurenelemente als die in der Fe-Ni-Legierung enthaltenen Verunreinigungen die folgenden Anforderun gen erfüllen:
"S + O" 150 ppm, Al 400 ppm, N 50 ppm P 100 ppm; die Menge eines Elements der im Periodensystem defi nierten IVa-, Va- und VIa-Gruppen ist nicht mehr als 2000 ppm;
und das Atomverhältnis von "B (At.-%)/N (At.-%)" ist nicht unter 0,8 (wobei "S" Schwefel, "O" Sauerstoff, "N" Stickstoff, "P" Phosphor und "B" Bor bedeuten).

2. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung nach Anspruch 1, wobei die Schwefel- und Sauerstoffmengen der Spurenele mente die Anforderungen von S 10 ppm und O 100 ppm erfüllen.

3. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung nach Anspruch 1, wobei die Al-Menge der Spurenelemente die Anforderung von Al 200 ppm erfüllt.

4. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung nach Anspruch 3, wobei die Al-Menge die Anforderung von Al 20 ppm er füllt.

5. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung nach Anspruch 1, wobei das Atomverhältnis von "B (At.-%)/N (At.-%)" über 1,0 ist.

6. Lochmaske, die aus der in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 definierten dünnen Platte hergestellt ist.

7. Kathodenstrahlröhre, die mit der Lochmaske nach An spruch 6 ausgerüstet ist.

8. Dünne Platte aus einer Fe-Ni-Legierung nach Anspruch 1, wobei die Schwefel-, Sauerstoff- und Aluminiummengen der Spurenelemente die folgenden Anforderungen erfül len:
S 10 ppm, O 100 ppm, und Al 20 ppm.

9. Lochmaske, die aus der im Anspruch 8 definierten dünnen Platte hergestellt ist.

10. Kathodenstrahlröhre, die mit der Lochmaske nach An spruch 9 ausgerüstet ist.