DE2438029A1 - Herstellungsverfahren fuer farbbildroehren-lochmasken und lochmaske - Google Patents

Description

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7. August I974

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Herstellungsverfahren für Farbbildröhren-Lochmasken

und Lochmaske

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Bildröhren-Lochmasken oder Schattenmasken, insbesondere Farbbildröhren-Lochmasken, und eine Lochmaske, bei der ein besseres Bild erzeugt wird durch Kleinhalten der Versetzung der Lochmaskenöffnungen, was sonst zum sogenannten Streckverzerrungseffekt (stretcher strain phenomenom) führen kann.·

Im allgemeinen verwendet die herkömmliche Lochmasken-Farbbildröhre von allen magnetischen Metallen ein Eisenblech als Loch-

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maskenwerkstoff aus Bearbeitungs- und Kostengründen, wobei die Lochmaske aus einem Eisenblech nach den in Fig. 1 dargestellten Bearbeitungs- oder Verfahrensschritten hergestellt wird.

Zunächst wird ein Lochmasken werkstoff in Form eines Eisenblechstreifens mit ca. 700 mm Breite und ca. 0,3 mm Dicke geglüht, mittels eines Tandem-Duo Walzwerks auf ca. 0,18 mm Dicke gewalzt, auf ca. 550 mm Breite geschnitten und zu einer Rolle aufgewickelt. Der gewickelte Eisenblechstreifen wird in mehrere etwa 400 kg schwere Eisenbleche geschnitten und zum Fotoätzen geführt. Beim Fotoätzen wird jedes Eisenblech mit einem Sensibilisator an beiden Seiten beschichtet und wieder in mehrere etwa 50 kg schwere Bleche geschnitten. Vorgefertigte Glas-Urmuster mit bestimmten Punkten oder Schlitzen werden dicht auf beide Seiten des Eisenblechs befestigt, das Eisenblech wird dann mit UV-Strahlung belichtet und mit Heißwasser-Sprühen entwickelt. Nachdem sich die bestimmten Punkte und Schlitze gebildet haben, wird das Blech bei 320 C für 5 min einem Einbrennen unterworfen zum Erwärmen und Härten des zurückbleibenden lichtempfindlichen Films. Das Blech wird durch Aufsprühen einer Eisen (III)-chloridlösung geätzt, um dadurch öffnungen bestimmter Größe zu schneiden. Auf diese Weise wird ein flaches Basisblech oder eine Platine der Lochmaske erhalten. Dieses Basisblech wird bei 940 C 10 min geglüht,, mit einer Rollenrichtmaschine geglättet und durch eine Presse geführt zum Formen bestimmter Krümmungen und Seitenwände. Schließlich wird die Lochmaskenfläche geschwärzt, um eine Schicht aus Triferrit-Tetraoxid als Korrosionsschutzmittel zu bilden.

Bei den beschriebenen herkömmlichen Herstellungsschritten für eine Lochmaske ruft (der Verfahrensschritt) das Walzen des Eisen-

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blechs von 0,30 mm auf 0,18 mm Dicke nach dem Glühen eine Querschnittsverminderung beim Walzen von bis zu 40 % hervor (die Querschnittsverminderung beim Walzen oder Walzreduzierung ist definiert als das Verhältnis der Dickenverminderung eines Blechs, ausgehend von der Originaldicke, durch ein Walzverfahren), so daß die Kristallkörner des Eisenblechs, in Schnittansicht parallel zur Walzrichtung gesehen, spindelförmig, sehr dünn und um 1 bis 2 % verlängert sind. Da eine Verlängerung um mindestens 3 % für das Formpressen benötigt wird, wird das Eisenblech, das so auf eine Dicke von 0,18 mm gewalzt ist, wie gemäß Kurve 1 der Fig. 2, beim Formpressen ohne jegliche vorhergehende Schutzmaßnahme jedoch zerbrechen. Als solch eine Schutzmaßnahme wird der das Glühen als dem Formpressen vorhergehender Verfahrensschritt eingeführt. Als Folge des Glühens ändert sich der Kristallkorndurchmesser im Eisenblechquer schnitt, ausgedrückt in ASTM-Ferritkorngrößen, auf 4 oder 5 im Vergleich zu 10 oder 11 beim ursprünglichen Blechwerkstoff. Das bedeutet eine Verlängerung um etwa 30 %, was die Bruchgefahr des Eisenblechs während des Formpressens vermeidet, wie das aus-Kurve 2 in Fig. 2 ersichtlich ist. Obwohl zwar der Kristallkorndurchmesser um so größer ist, je höher die Glühtemperatur liegt, ist jedoch eine Glühzeit von mehr als 10 min nicht sehr zweckmäßig wegen des geringen Gewichts des Lochmaskenbasisblechs. In anderen Worten ist dann,' wenn das Kristallkorn kleiner als die ASTM-Ferritkomgröße 3 ist, z.B. 2 oder 1, der Durchmesser der Körner so groß, daß die Oberfläche des Lochmaskenbasisblechs aufrauht, was eine Qualitätsverschlechterung ergibt. Darüber hinaus verursacht der für das verlängerte Glühen benötigte zusätzliche Brennmaterialverbrauch nachteilig höhere Kosten. Eine niedrige Glühtemperatur ergibt andererseits geringeren Wachstum des Korndurchmessers im Eisenblechquerschnitt. Obwohl es eine bekannte Tat-

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sache ist, daß ein Rollenrichtverfahrensschritt nach dem Glühschritt die Fließgrenzenerstreckung vermindert, wie gemäß Kurve 3 in Fig. 2, werden Körner, die größer als die ASTM-Ferritkorngröße 5 oder 6 sind, z. B. 7 oder 8, nicht unter 2 % der Fließgrenzenerstreckung herabgesetzt, selbst wenn sie mehrfach, z.B. 50 mal, einem Rollenrichten ausgesetzt sind. Das hat zur Folge, daß während eines Formpressens zusammen mit einer maximalen Verlängerung von 3 % der sogenannte Streckverzerrungseffekt deutlich auftritt, bei dem die Verlängerung an unterschiedlichen Stellen des Eisenblechs von 1 bis 3 % unterschiedlich ist, wodurch der Nachteil teilweiser Ungleichförmigkeit von sowohl Teilung als auch Größe der Maskenöffnungen erreicht wird. Eine Lochmaske mit derartigen Maskenöffnungen besitzt auch Ungleichförmigkeit bei der Übertragung von Elektronenstrahlen, und die sich so ergebende Farbbildröhre ist ein Erzeugnis geringen wirtschaftlichen Werts, da es bei der weißen Farbe und der Helligkeit ungleich ist. Insbesondere ist bei einer Lochmaskenöffnungsanordnung mit einem Abstand von 600 um eine so kleine Abstandsabweichung von 2 jum Ursache für ungleiche übertragung. Tatsächlich trifft diese hohe Anforderung auch auf den Lochmaskenöffnungsdurchmesser zu. Bei einer Lochmaskenöffnung von z. B. 200 um Durchmesser ergibt ein Fehler von 2 um ungleiche Übertragung, wenn er bei verschiedenen aufeinanderfolgenden öffnungen vorkommt.

Bei der herkömmlichen Lochmaske mit einem Eisenblech mit Krietallkörnern der ASTM-Komgröße 4 oder 5 wird einerseits der Lochmaskenwerkstoff dünner, wenn er geschmolzen wird, und andererseits werden die Maekenöffnungen vergrößert, während des bekannten Nachäteschrittes (insbesondere bei Lochmasken zur Verwendung in der herkömmlichen Schwarzmatrix-Farbbildröhre oder der Nicht-Schwarz-

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matrix-Farbbilröhre, ζ. B. der Nachbeschleunigungs-Farbbildröhre kann das Nachätzen durchgeführt werden). Auf diese Weise wird die Festigkeit des Lochmaskenwerkstoffs vermindert mit der Folge, daß dann, wenn ein örtlich starker-Strahlstrom einen Teil des Bildschirms erhellt durch Betreiben der eine solche Lochmaske enthaltenden Farbbildröhre, Lochmaskenabschnitte um etwa 60 mm im Inneren ihres Umfangs, ungleich den mittleren und Randabschnitten, oft verzerrt werden, wodurch relative Versetzungen der Auftreffstellen des Elektronenstrahls^auf dem Schirm- und dem Leuchtstoff verursacht werden und das Bild deshalb eine vollkommen veränderte Farbe zeigt. Wenn z. B. ein Strahlstrom von 2 mA in eine Fläche innerhalb 60 mm Durchmesser fließt, bei den fraglichen Abschnitten, so entsteht eine Versetzung um etwa 140 jum beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf dem Schirm bei einer Schwarzmatrix-Farbbildröhre mit 110 Ablenkwinkel.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lochmaske und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzusehen für eine Farbbildröhre, die einen Eisenblechwerkstoff enthält, dessen Korngröße herabgesetzt ist, ohne dadurch Streckverzerrungseffekte hervorzurufen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein erstes Glühen zum Glühen eines Lochmaskenwerkstoffs, ein erstes Walzen zum Walzen des geglühten Werkstoffs auf gewünschte Dicke, ein zweites Glühen zum Glühen des gewalzten Werkstoffs, und ein zweites Walzen zum Nachwalzen des Werkstoffs nach dem zweiten Glühen.

Die Erfindung sieht also eine Lochmaske für Farbbildröhren und ein Verfahren zu deren Herstellung vor, bei dem das Entstehen des Streckverzerrungseffekts verhindert wird durch Vermindern des Durch-

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messers der Kristallkörner des Eisenblechwerkstoffs für die Lochmaske.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema der Herstellungsschritte einer herkömmlichen Lochmaske,

Fig. 2 ein Dehnungs-Spannungs-Schaubild der herkömmlichen Lochmaske,

Fig. 3 ein Fließschema zur Erläuterung der Herstellungsschritte einer Lochmaske gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaubild der Beziehung zwischen Glühtemperatur und Kristallkorngröße,

Fig. 5 ein Schaubild der Beziehung zwischen Kristallkorngröße und Festigkeit,

Fig. 6 ein Schaubild mit Spannungs-Dehnungs-Kurven vor und nach einem Nachwalzen.

Das in den Fig 1 und 2 dargestellte herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Lochmasken wurde bereits weiter oben näher erläutert.

In Fig. 3 ist ein Fließschema zur Erläuterung der Herstellungsschritte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei

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die Schritte, die identisch denen in Fig. 1 dargestellten bezeichnet sind, die gleiche Funktionsweise besitzen wie die in Fig. 1, wobei angemerkt werden sollte, daß das Glühen nach dem Ätzen nicht durchgeführt wer den muß, und daß das Rollenrichten bei der Erfindung beseitigt sein kann.

Beim Durchführen der Erfindung wird als Vorbereitsungsschritt für den herkömmlichen Formpreßschritt ein zweiter Glühschritt a und ein Nachwalz- oder Dressierschritt b eingefügt zwischen dem Walzen des Eisenblechs auf Dicke, z. B. 0,18 mm, und dem Schneiden auf Breite, z. B. auf 543 mm. Der zweite Glühschritt a wird bei einer Temperatur von 550 - 750 C oder vorzugsweise von 600 - 700 C durchgeführt. Das Glühen des Eisenblechs bei dieser Temperatur während 10 min hat zur Folge, daß sich die auf die Dicke von 0,18 mm gewalzten spindelförmigen Kristallkörner rekristallisieren und.schließlich absetzen oder stabilisieren und, wie das aus Fig. 4 für die Ergebnisse eines Versuches über die Beziehung zwischen Glühtemperatur und Korngröße dargestellt ist, gehen über auf die ASTM-Korngrößen 7 oder 8. Es ist ebenso aus Fig. 5 ersichtlich, die die Beziehung zwischen Korngröße und Festigkeit darstellt, daß Kristallkörner mit ASTM-Körn-,

großen 7 oder 8 große Festigkeit besitzen, und daß die Oberseite des Eisenblechs nicht uneben ist.

Das Nachwalzen oder Dressieren b verursacht andererseits eine Walzreduzierung von 0,5 - 5 % mit einer optimalen Reduzierung von 1,5 - 2,0 %. Das leichte Walzen durch das Nachwalzen beseitigt die Fließgrenzenerstreckung 4 a der Spannungs-Dehnungs-Kurve 4 vor dem Nachwalzen wie in Fig. 6 dargestellt, so daß die Erstreckung etwa 45 % erreicht nach dem Nachwalzen, wie das durch die Spannungs-Dehnungs-

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Kurve 5 dargestellt ist, wodurch jegliches Brechen während des Formpressens verhindert wird. Es ist wichtig, das zweite Glühen a und das Nachwalzen b in dieser Reihenfolge durchzuführen. Wenn das Formpressen z.B. sofort nach dem zweiten Glühen a durchgeführt wird, so ist der Streckverzerrungseffekt weder beseitigt, noch ist es möglich, ihn während des Rollenrichtens zu beseitigen. Andererseits macht eine Walzreduktion bei einem Nachwalzen um ca. 10 % eine Oberfläche des Eisenblechs so hart, daß ein zu starkes Rückfedern nach dem Formpressen erreicht ist, wodurch es unmöglich wird, eine bestimmte Krümmung zu erhalten. Auch aus diesem Grund ist die optimale Walzreduzierung beim Nachwalzen 1,5 - 2,0 %.

Zusätzlich zur Nachätz-Schwarzmatrix-Röhre, wie oben erwähnt, ist die Erfindung mit dem gleichen Effekt auch auf die Schwarzmatrix-Röhren anwendbar, bei denen kein Nachätzen durchgeführt wird, jedoch eine Lichtquelle geeignet betrieben wird, um Graphitlöcher kleinen Durchmessers zu erzeugen durch die Verwendung einer Lochmaske mit öffnungen großen Durchmessers, ebenso wie auf Farbbildröhren, die keine Schwarzmatrix-Farbbildröhren sind. Das heißt, daß bei diesen zusätzlichen Anwendungsgebieten, bei denen weder die Dicke der Lochmaske herabgesetzt wird, noch der Öffnungsdurchmesser während der Farbbildröhren-Herstellungsschritte vergrößert wird, es möglich ist, die gleiche große Festigkeit der kleinen Kristallkörner wie bei der Erfindung zu erreichen, wodurch eine Qualitätsverminderung infolge Lochmaskenverzerrungen selten wird. Darüber hinaus bleibt trotz der Tatsache, daß die Herstellungsschritte für Farbbildröhren mit einer Formungsmaske drei oder vier Anwendungen umfaßt, durch den Brennofen und den Abgasofen, die Korngröße in dem Lochmaskenabschnitt unverändert.

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Aus der vorhergehenden Beschreibung ist erkennbar, daß gemäß der Erfindung eine Lochmaske aus Eisenblech besteht mit ASTM-Korngrößen 7 oder 8 in einem Lochmaskenquerschnitt, wodurch eine Farbbildröhre hoher Qualität mit stabilen Eigenschaften erreichbar ist, bei der keine Verzerrungen auftreten.

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Claims (4)

1. A nsprüche

   f 1 .J Herstellungsverfahren für eine Farbbildröhren-Lochmaske durch Walzen, Fotoätzen und Maskenformen,

   gekennzeichnet durch

   ein erstes Glühen zum Walzen des geglühten Werkstoffs auf gewünschte Dicke,

   ein zweites Glühen (a) zum Glühen des gewalzten Werkstoffs, und

   ein zweites Walzen (b) zum Nachwalzen des Werkstoffs nach dem zweiten Glühen (a).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glühen (a) bei einer Temperatur zwischen 600 C und 700 C durchgeführt wird, um ASTM-Ferritkorngrößen zwischen 7 und 8 für die Kristallkörner des Lochmasken werkstoffs zu erhalten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten Walzen (b) eine Walzreduzierung um 1,5 - 2,0 % hervorgerufen wird.
4. 4. Farbbildröhren-Lochmaske, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße in einem gegebenen Querschnitt eines als Werkstoff für die Lochmaske verwendeten Eisenblechs die ASTM-Ferritkorngröße 7-8 aufweist.