DE4404269C2

DE4404269C2 - Schattenmaskenplattenwerkstoff und daraus hergestellte Schattenmaske

Info

Publication number: DE4404269C2
Application number: DE4404269A
Authority: DE
Inventors: Koichi Teshima; Yoshinori Fujimori; Michihiko Inaba
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2014-02-11
Also published as: KR0135060B1; US5532088A; KR940022639A; JPH06264190A; DE4404269A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schattenmaskenplat tenwerkstoff für eine Farbkathodenstrahlröhre und eine daraus hergestellte Schattenmaske.

Eine Schattenmaske mit einer Vielzahl von Elektronenstrahl öffnungen wird in eine Farbkathodenstrahlröhre eingebaut. Die Schattenmaske besitzt dabei die Funktion einer Projek tion akkurater Elektronenstrahlpunkte auf einen dreifarbigen Leuchtstoffschirm. Aus diesem Grund besitzen die relativen Positionen, die Größe und die Formen der Elektronenstrahl öffnungen einen direkten Einfluß auf die Bildqualität. Dies bedingt eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit bei der Bildung der Elektronenstrahlöffnungen. Darüber hinaus ist es notwen dig, um das Auftreten einer Elektronenstreuung zu ver hindern, eine Spezialbehandlung zur Abschrägung der Kanten der Elektronenstrahlöffnung an der dem Leuchtstoffschirm gegenüberliegenden Seite zu einer halbkugelförmigen Form durchzuführen. Ist diese Behandlungsgenauigkeit gering, kommt es infolge eines Wölbens zu einer Verringerung der Bildqualität. Die Elektronenstrahlöffnungen einer oben beschriebenen Schattenmaske werden durch Photoätzen eines Schattenmaskenplatten- bzw. -blechwerkstoffs ausgebildet.

Jüngst trat zunehmend eine allgemeine Forderung nach einer hohen Auflösung eines Fernseh-Bildschirms auf. Ferner ist die Entwicklung eines eine hohe Auflösung aufweisenden Fernseh-Systems auch in Kommunikationssystemen fortgeschrit ten. Folglich ist es notwendig, daß bei einer Farbkathoden strahlröhre zur Verbesserung ihrer Auflösung feinere Elek tronenstrahlöffnungen in der Schattenmaske ausgebildet werden.

Um diese Forderungen zu erfüllen, wurde die Verwendung einer Platte bzw. eines Blechs aus einer Invarlegierung, bei spielsweise einer 36 Gew.-% Ni-Fe-Legierung, vorgeschlagen. Da die Invarlegierung einen niedrigen thermischen Expan sionskoeffizienten aufweist, kann in einer Schattenmaske aus einer Platte aus einer Invarlegierung selbst bei Erhöhung der Temperatur infolge des Beschusses mit Elektronenstrahlen ein Positionsunterschied der Elektronenstrahlöffnungen ver hindert werden. Folglich kann eine Farbfehlüberdeckung ver hindert werden. Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung JP 59-149638 A eine Schatten maske, die ein rekristallisiertes Gefüge aufweist, das durch Aufschmelzen, Heißschmieden, Heißwalzen, Kaltwalzen, Zwi schenglühen, Einstellungswalzen und Glühen zur Ausbildung eines rekristallisierten Gefüges einer Invarlegierung als Rohmaterial hergestellt worden ist, und in der Kristallflä chen auf der Oberfläche in einer {100}-Fläche angeordnet sind.

Mit zunehmender Größe und Bildauflösung einer Farbkathoden strahlröhre muß eine Schattenmaske auch akkuratere, feinere Elektronenstrahlöffnungen aufweisen. Das heißt, neben der Tatsache, daß die Schattenmaske einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, ist es notwendig, daß der Schattenmaskenplattenwerkstoff eine einfache und hochgenaue Bildung von Elektronenstrahlöffnungen, die eine feine und gleichmäßige Form aufweisen, zuläßt. Wenn jedoch in dem Plattenwerkstoff auf Basis einer Invarlegierung durch Pho toätzen Elektronenstrahlöffnungen ausgebildet werden, lassen sich fehlerhafte Öffnungsformen und eine Weißungleichheit (ein Weißunabgleich) nachweisen. Dies macht jedoch eine Verbesserung der Bildqualität schwierig. Insbesondere wenn die gewünschten Elektronenstrahlöffnungen in dem aus der japanischen Patentveröffentlichung JP 59-149638 A be kannten Plattenwerkstoff, in dem die Oberflächenkristallflä chen in einer {100}-Fläche angeordnet waren, durch Photo ätzen ausgebildet wurden, wiesen die gebildeten Elektronen strahlöffnungen eine ideal ähnliche Gestalt auf. Bei mikro skopischer Betrachtung jedoch schwankten die Größen dieser Öffnungen untereinander, und es wurde eine durch die Diffe renz in der Ätzflächenrauheit bedingte Weißungleichheit festgestellt.

Die japanische Patentveröffentlichung JP 4-341543 A of fenbart andererseits einen Schattenmaskenwerkstoff auf Fe- Ni-Basis, der durch Heißwalzen, Glühen und Kaltwalzen einer Legierung mit 34-38 Gew.-% Nickel und zum Rest hauptsäch lich aus Fe hergestellt ist und bei dem der Aggregationsgrad von {111}-Kristallflächen auf der Oberfläche 20% oder mehr beträgt. Dieser Schattenmaskenwerkstoff weist ein rekristal lisiertes Gefüge und eine hohe Schwärzungsbehandelbarkeit infolge der obigen Definition des Aggregationsgrades auf.

Die DE 36 36 815 C2 beschreibt eine Schattenmaske aus einer Legierung mit folgenden Komponenten in Gewichtsprozent:
0,1 bis 1,0% Mangan,
mindestens 30,0% Nickel,
höchstens 0,10% Kohlenstoff,
höchstens 0,30% Silizium,
höchstens 0,30% Aluminium,
Rest Chrom, Kobalt und Eisen und unvermeidbare Verunreini gungen,
wobei der Gehalt der Legierung an den Verunreinigungen
Schwefel höchstens 0,020%,
Sauerstoff höchstens 0,010%,
Stickstoff höchstens 0,005%
beträgt, wobei die Schattenmaske dadurch gekennzeichnet ist, daß

- die Legierung zusätzlich 2,0 bis 5,0% Kobalt enthält,
- die Obergrenze des Nickelgehalts 34,0% beträgt, und
- der Chromgehalt 1,0 bis 4,0% beträgt.

Die DE 39 27 310 A1 beschreibt eine kontinuierlich gegossene Platte aus einer Legierung der Fe-Ni-Reihe, die 30 bis 80 Gew.-% Ni oder weiter 0,001 bis 0,03 Gew.-% B enthält, wobei der Rest Fe ist, und der äquiaxiale Kristallanteil auf 20% oder 30% im Einklang mit dem Vorhandensein oder Nicht-Vor handensein eines Gehaltes an B beim kontinuierlichen Gießen reguliert wird, und die kontinuierlich gegossene Platte nö tigenfalls einer elektromagnetischen Rührbehandlung oder ähnlichem zur Kontrolle des äquiaxialen Kristallanteils un terworfen wird und dann auf eine Temperatur von nicht weni ger als 950°C, 1000°C bzw. 1100°C erhitzt wird, um auf diese Weise Legierungen der Fe-Ni-Reihe mit einer verbesserten streifenunterdrückenden Wirkung während des Ätzens ökono misch herzustellen.

Die EP 0 552 800 A1, deren Inhalt gemäß §3 Absatz 2 PatG als Stand der Technik gilt, beschreibt ein Metallblech für eine Schattenmaske, das ein Blech aus einer Fe-Ni-Legierung, die hauptsächlich aus Fe und Ni besteht, umfaßt, wobei der An teil der {331}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungs blechs 14% oder weniger, der Anteil der {210}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 10% oder weniger und der Anteil der {211}-Fläche auf der Oberfläche des Le gierungsblechs 10% oder weniger betragen, und das Verhältnis der Flächenanteile {210}/{331 + 211} 0,2 bis 1 beträgt. Aus der EP 0 552 800 A1 ist ferner ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske bekannt, das ein Blech aus einer Fe-Ni- Legierung, die hauptsächlich aus Fe und Ni besteht, umfaßt, wobei der Anteil der {111}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 5% oder weniger, der Anteil der (100)- Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 50-93%, der Anteil der {110}-Fläche auf der Oberfläche des Legie rungsblechs 24% oder weniger, der Anteil der {311}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 1-10%, der Anteil der {331}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 1-14%, der Anteil der {210}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 1-10% und der Anteil der {211}-Fläche auf der Oberfläche des Legierungsblechs 1-10% betragen und das Verhältnis der Anteile der Flächen aus [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}] 0,8-20 be trägt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schatten maskenplattenwerkstoff mit ausgezeichneten Ätzeigenschaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen und einem nied rigen thermischen Expansionskoeffizienten bereitzustellen, der insbesondere eine hohe Festigkeit aufweist und eine geringe Ablenkung der Elektronenstrahlen hervorruft.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Schattenmaske aus diesem Werkstoff. Diese Aufgaben werden durch die in den Patentansprüchen 1 bis 8 bzw. 9 angegebenen Merkmale gelöst.

Die einen Teil der Beschreibung darstellenden begleitenden Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausfüh rungsformen der Erfindung. In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer herkömmlich aufgebauten Farbkathoden strahlröhre, auf die die Erfindung angewandt werden kann,

Fig. 2 eine lichtmikroskopische Aufnahme des Kristall gefüges eines nach Beispiel 1 der Erfindung erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 3 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Kri stallgefüges des nach Beispiel 1 der Erfindung erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 4 eine lichtmikroskopische Aufnahme des Kristall gefüges eines nach Vergleichsbeispiel 1 erhalte nen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 5 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Kri stallgefüges des nach Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Röntgenstrahlen beugungsmusters eines nach Beispiel 2 der Erfin dung erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 7 eine lichtmikroskopische Aufnahme des Kristall gefüges des nach Beispiel 2 der Erfindung er haltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 8 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Kri stallgefüges des nach Beispiel 2 der Erfindung erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 9 eine graphische Darstellung des Röntgenstrahlen beugungsmusters eines nach Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs,

Fig. 10 eine lichtmikroskopische Aufnahme des Kristall gefüges des nach Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs und

Fig. 11 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Kri stallgefüges des nach Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Schattenmaskenplattenwerkstoffs.

Ein erfindungsgemäßer Schattenmaskenplattenwerkstoff besteht aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis mit Eisen und Nickel als Hauptbestandteilen und einem nicht vollständig rekristalli siertes Gefüge, das ausschließlich wenige rekristallisierte Körnchen mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger enthält, wobei die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse mindestens der Kri stallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberflä che, unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeu gungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, nicht weniger als 20 betragen.

Die obige Legierung auf Fe-Ni-Basis weist vorzugsweise eine Zusammensetzung mit 20-48 Gew.-% Nickel und zum Rest im wesentlichen aus Eisen auf. Liegt die Nickelmenge außerhalb dieses Bereichs, kann der thermische Expansionskoeffizient des Schattenmaskenplattenwerkstoffs nicht länger 7 × 10^-6/°C oder weniger betragen. Folglich kommt es zu einer Erhöhung der Positionsdifferenz (des Lagefehlers) der Elektronen strahlöffnungen infolge einer Temperaturerhöhung bei Beschuß mit Elektronen. Dies macht es schließlich schwierig, eine Schattenmaske mit einer erforderlichen Funktion zu erhalten. Die Nickelmenge liegt vorzugsweise im Bereich von 30-40 Gew.-%.

In dieser Legierung auf Fe-Ni-Basis kann ein Teil des Nickels durch Kobalt und/oder Chrom ersetzt sein. Die Sub stitutionsmengen an Kobalt und Chrom betragen vorzugsweise 0,01-10 Gew.-% bzw. 0,01-5 Gew.-%. Wenn jedoch Nickel durch Kobalt und Chrom ersetzt werden soll, ist es zweckmä ßig, daß die Kobaltmenge über der Chrommenge liegt.

Die Legierung auf Fe-Ni-Basis kann 0,01 Gew.-% oder weniger Bor enthalten. Ein Plattenwerkstoff aus einer derartigen Le gierung auf Fe-Ni-Basis mit Bor ist bezüglich Festigkeit und Auslenkungsbeständigkeit verbessert. Darüber hinaus ist ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge in dem Bor enthaltenden Plattenwerkstoff stabilisiert. Der Borgehalt in der Legie rung auf Fe-Ni-Basis ist aus den folgenden Gründen festge legt. Wenn der Borgehalt mehr als 0,01 Gew.-% beträgt, kön nen die Heißbearbeitungeigenschaften, die Ausbildbarkeit eines Schwärzungsfilms, die Ätzeigenschaften und die Preß formeigenschaften beeinträchtigt sein. Die untere Grenze des Borgehalts beträgt vorzugsweise 0,0001 Gew.-%. Der Borgehalt beträgt vorzugsweise 0,001-0,008 Gew.-%.

Die Legierung auf Fe-Ni-Basis kann unvermeidbare Verunreini gungen darstellende Elemente, beispielsweise 0,02 Gew.-% oder weniger C, 0,02 Gew.-% oder weniger Al, 0,01 Gew.-% oder weniger S, 0,1 Gew.-% oder weniger P, 0,02 Gew.-% oder weniger Mo, 50 ppm oder weniger Stickstoff, 100 ppm oder we niger Sauerstoff, 0,5 Gew.-% oder weniger Mn als Desoxida tionsmittel und 0,1 Gew.-% oder weniger Si enthalten.

Eine Kristallorientierung einer Legierung auf Fe-Ni-Basis, beispielsweise einer Invarlegierung mit einem kubisch flä chenzentrierten Kristall, auf der Plattenoberfläche orien tiert sich bekanntermaßen beim Kaltbearbeiten o. dgl. in einer {110}-Fläche, wobei während einer Rekristallisation durch Glühen die kristallographischen Achsen rotieren, so daß es zu einer Orientierung der Plattenoberfläche in einer {100}-Fläche kommt. Unter dem oben erwähnten "nicht vollständig rekri stallisierten Gefüge" (das des Schattenmaskenplattenwerk stoffs) ist zu verstehen, daß ein Gefüge vor Rotation der kristallographischen Achsen damit aufhört, ein rekristalli siertes Gefüge in dem Rekristallisationsvorgang vollständig auszubilden. Insbesondere ist darunter die Struktur zu ver stehen, die der Plattenwerkstoff bei seiner Rekristallisa tion ohne Anordnung oder Ausrichtung der kristallographi schen Achsen aufweist. Es sei darauf hingewiesen, daß das nicht vollständig rekristallisierte Gefüge ausschließlich wenige rekristallisierte Körnchen mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger ent halten kann.

Die Korngröße des erfindungsgemäßen Schattenmaskenplatten werkstoffs beeinflußt nicht nur den das nicht vollständig rekristalli sierte Gefüge definierenden Index, sondern auch den Zustand der geätzten Oberfläche. Bei einer Korngröße über 10 µm wird die geätzte Oberfläche bei der Ausbildung von Elektronen strahlöffnungen durch Photoätzen nicht geglättet, sondern aufgerauht. Die Korngröße beträgt vorzugsweise 5 µm oder we niger.

Bei dem erfindungsgemäßen Schattenmaskenplattenwerkstoff be tragen die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse zumindest der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrah lenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, 20 oder mehr und vorzugsweise 25 oder mehr. Insbesondere betra gen unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeu gungspeak von mindestens den Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche gleich 100 ist, die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse von mindestens zwei Kristallflächen vorzugsweise 70 oder mehr.

Der erfindungsgemäße Schattenmaskenplattenwerkstoff weist zweckmäßigerweise eine Härte (Hv) von 230 oder weniger (oder einen Erichsen-Wert von 7 oder mehr), vorzugsweise 210 oder weniger, auf. Ein derartiger Schattenmaskenplattenwerkstoff ist hinsichtlich seiner Preßformeigenschaften verbessert.

Der erfindungsgemäße Schattenmaskenplattenwerkstoff wird beispielsweise nach dem folgenden Verfahren hergestellt.

Zuerst wird ein Legierungsblock mit einer Nickel, unvermeid bare Verunreinigungen darstellenden Elementen und Fe als dem Rest enthaltenden Zusammensetzung oder einer neben diesen Bestandteilen des weiteren eine vorgegebene Bormenge enthal tenden Zusammensetzung ausgebildet und einer Heißbearbeitung unterworfen. Der erhaltene Werkstoff wird anschließend ge schmiedet und bei einer Temperatur von 900°C oder mehr (vorzugsweise 1000-1200°C) heißgewalzt. Nachfolgend wird der erhaltene Werkstoff zu einer Platte mit einer vorggebe nen Dicke durch Kaltwalzen ausgebildet. Schließlich wird der erhaltene plattenförmige Werkstoff einem Weichglühen bei einer Temperatur, die so gesteuert wird, daß sie unter der Rekristallisationstemperatur liegt, unterworfen. Dadurch wird ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt.

Der obige erfindungsgemäße Schattenmaskenplattenwerkstoff besteht aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis mit Eisen und Nickel als Hauptbestandteilen. Er weist ein nicht vollständig rekristal lisiertes Gefüge mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger, d. h. ein Gefüge, in dem sehr feine Kristallkörnchen mitein ander aggregiert sind, auf. Aus diesem Grund ist der Plat tenwerkstoff in seinen Ätzeigenschaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen verbessert. Das heißt, da bei mi kroskopischer Betrachtung ein Ätzen gleichmäßig in einer ge wünschten Richtung auf dem Plattenwerkstoff fortschreitet, ist es möglich, gleichmäßig angeordnete und eine gleichmä ßige Form aufweisende Elektronenstrahlöffnungen senkrecht zu der geätzten Oberfläche auszubilden. Folglich können in dem Plattenwerkstoff hochgenaue, feine Elektronenstrahlöffnungen ausgebildet werden.

Daneben sind in dem Schattenmaskenplattenwerkstoff mit einem nicht vollständig rekristallisierten Gefüge, in dem die Röntgenstrahlen beugungspeakverhältnisse von mindestens den Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, 20 oder mehr ausmachen, feine Kristallkörnchen aggregiert und eine auf einer Diffe renz in der Kristallfläche beruhende Ätzanisotropie deutlich verringert. Bei Photoätzen dieses Plattenwerkstoffs können folglich extrem genaue, feine Elektronenstrahlöffnungen mit hoher Reproduzierbarkeit ausgebildet werden.

Da des weiteren der Schattenmaskenplattenwerkstoff aus einer Legierung auf Ni-Fe-Basis mit einem niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten besteht, kann in einer aus dem Plat tenwerkstoff hergestellten Schattenmaske selbst bei einer Temperaturerhöhung infolge eines Beschusses mit Elektronen strahlen eine Positionsdifferenz der Elektronenstrahlöffnun gen unterdrückt werden.

Ferner weist der aus einer Legierung auf Ni-Fe-Basis mit einer vorgegebenen Menge an Bor bestehende und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger aufweisende Schattenmaskenplattenwerkstoff eine hohe Festigkeit sowie gute Ätzeigenschaften auf. Dies macht es möglich, daß das Auftreten von durch Eindrücken und Aus lenkung nach Bildung eines Schwärzungsfilms verursachten De fekten verhindert wird.

Das heißt, die Festigkeit eines aus einer Legierung auf Ni- Fe-Basis bestehenden Plattenwerkstoffs nimmt ab, wenn der Plattenwerkstoff zur Verringerung seiner Herstellungskosten zu einer dünnen Folie ausgebildet wird. Wenn folglich nach Ausbildung der Elektronenstrahlöffnungen in diesem Platten werkstoff ein Schwärzungsfilm ausgebildet wird, treten auf der Oberfläche der erhaltenen Schattenmaske ein Eindrücken und Auslenken auf. Das Ergebnis ist also ein defektes Pro dukt.

Der oben erwähnte, aus einer Legierung auf Ni-Fe-Basis mit einer vorgegebenen Menge an Bor bestehende und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aufweisende Plattenwerkstoff ist bezüglich seiner Festigkeit nach Dünnfilmbildung und Ausbil dung eines Schwärzungsfilms deutlich verbessert. Als Ergeb nis werden auf der Maskenoberfläche einer aus diesem Plat tenwerkstoff hergestellten Schattenmaske ein Eindrücken und Auslenken unterdrückt. Dies verhindert ein Auftreten von durch Eindrücken o. dgl. verursachten Defekten. Der Grund da für ist wahrscheinlich, daß die Festigkeit deutlich verbes sert werden kann, da der aus einer Legierung auf Ni-Fe-Basis mit einer vorgegebenen Menge an Bor bestehende Plattenwerk stoff ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aufweist, das durch die Zugabe von Bor stabilisiert wird.

Das Unterdrücken eines Eindrückens und einer Auslenkung in einem Plattenwerkstoff, der aus einer Legierung auf Ni-Fe- Basis mit einer vorgegebenen Menge Bor besteht und ein re kristallisiertes Gefüge aufweist, und in einem Plattenwerk stoff, der aus einer Legierung auf Ni-Fe-Basis ohne Zusatz von Bor besteht und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge auf weist, ist jedoch schwierig.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine Farb kathodenstrahlröhre beschrieben, in die die erfindungsgemäße Schattenmaske eingebaut ist.

Eine in Fig. 1 dargestellte herkömmlich aufgebaute Farbkathodenstrahlröhre umfaßt einen Glaskolben 1, drei Elektronenstrahlen 11 emittierende, in Reihe angeordnete Elektronenkanonen 3 und einen rote, grüne und blaue Leuchtstoffe, die bei Anregung durch die Elektronenstrahlen 11 sichtbares Licht emittieren, enthal tenden Leuchtstoffschirm 5. Die Elektronenkanonen 3 sind im Halsteil 2 des Kolbens 1 angeordnet, während die in vertika len Streifen von zyklisch sich wiederholenden Farben ange ordneten Leuchtstoffe auf der Innenfläche der Frontplatte (des Schirmträgers) 4 des Kolbens 1 angeordnet sind. Das Verbindungsstück zwischen dem Hals 2 und der Frontplatte 4 ist der Trichterteil 12 des Kolbens 1. Elektronenstrahlen 11 werden durch ein einen Teil des Halses 2 umgebendes Ablenk joch 10 gebildete Magnetfelder abgelenkt.

Nahe des Schirms 5 befindet sich eine Schattenmaske 6 mit einer Vielzahl von vertikal angeordneten rechteckigen Öff nungen (nicht dargestellt). Die Schattenmaske 6 ist an einem Maskenrahmen 7 befestigt, der mit Hilfe von Rahmenhaltevor richtungen 8, die lösbar auf einer Vielzahl von in den Sei tenwänden der Platte 4 eingebauten Plattenstiften 13 be festigt sind, im Kolben befestigt ist. Eine ebenfalls an dem Maskenrahmen 7 befestigte Innenabschirmung 9 erstreckt sich über einen Teil des Wegs entlang des Trichters 12 in Rich tung auf die Elektronenkanonen 3 hin und schirmt die Elek tronenstrahlen 11 vor den Wirkungen des Erdmagnetismus ab. Nach Emission aus den Elektronenkanonen 3 werden die Elek tronenstrahlen 11 beschleunigt, durch das Ablenkjoch 10 ab gelenkt und gebündelt. Anschließend passieren sie die Öff nungen der Schattenmaske 6, um den Leuchtstoffschirm 5 zu beschießen, wodurch ein Farbbild reproduziert wird.

Die obige Schattenmaske umfaßt erfindungsgemäß einen aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis bestehenden Plattenwerkstoff, eine Vielzahl von in dem Plattenwerkstoff ausgebildeten feinen bzw. kleinsten Elektronenstrahlöffnungen und einen auf der Oberfläche des Plattenwerkstoffs ausgebildeten schwarzen Film und ist nach einem die folgenden Schritte umfassenden Verfahren herge stellt:
Ausbilden einer Vielzahl von feinen Elektronenstrahlöffnun gen in einem aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis mit Eisen und Nickel als Hauptbestandteilen bestehenden und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger aufweisenden Plattenwerkstoff,
Preßformen des Plattenwerkstoffs und
Ausbilden eines schwarzen Films auf der Oberfläche des Plat tenwerkstoffs.

Die obige Legierung auf Fe-Ni-Basis weist vorzugsweise eine Zusammensetzung mit 20-48 Gew.-% Nickel, Rest im wesentli chen Eisen, auf. Liegt die Nickelmenge außerhalb dieses Be reichs, kann der thermische Expansionskoeffizient des Schat tenmaskenplattenwerkstoffs nicht länger 7 × 10^-6/°C oder we niger betragen. Folglich kommt es zu einer Vergrößerung des Lagefehlers der Elektronenstrahlöffnungen infolge einer Tem peraturerhöhung bei Beschuß mit Elektronen. Dies macht es schließlich schwierig, eine Schattenmaske mit einer erfor derlichen Funktion zu erhalten. Die Nickelmenge liegt vor zugsweise im Bereich von 30-40 Gew.-%.

Die Legierung auf Fe-Ni-Basis kann 0,01 Gew.-% oder weniger Bor enthalten. Ein Plattenwerkstoff aus einer derartigen Le gierung auf Fe-Ni-Basis mit Bor ist bezüglich Festigkeit und Auslenkungsbeständigkeit verbessert. Darüber hinaus ist ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge in dem Bor enthaltenden Plattenwerkstoff stabilisiert. Der Borgehalt in der Legie rung auf Fe-Ni-Basis ist aus den oben genannten Gründen festgelegt. Die untere Grenze des Borgehalts beträgt vor zugsweise 0,0001 Gew.-%. Der Borgehalt beträgt vorzugsweise 0,001-0,008 Gew.-%.

Die Legierung auf Fe-Ni-Basis kann unvermeidbare Verunreini gungen darstellende Elemente, beispielsweise 0,02 Gew.-% oder weniger C, 0,02 Gew.-% oder weniger Al, 0,01 Gew.-% oder weniger S. 0,1 Gew.-% oder weniger P, 0,02 Gew.-% oder weniger Mo, 50 ppm oder weniger Stickstoff, 100 ppm oder we niger Sauerstoff, 0,5 Gew.-% oder weniger Mn als Desoxida tionsmittel und 0,1 Gew.-% oder weniger Si enthalten.

Die Korngröße des Plattenwerkstoffs beeinflußt nicht nur den das nicht vollständig rekristallisierte Gefüge definierenden Index, son dern auch den Zustand der geätzten Oberfläche. Wenn die Korngröße 10 µm überschreitet, wird die geätzte Oberfläche bei der Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen durch Photoätzen nicht geglättet, sondern aufgerauht. Die Korn größe beträgt vorzugsweise 5 µm oder weniger.

Im obigen Plattenwerkstoff betragen die Röntgenstrahlenbeu gungspeakverhältnisse von mindestens den Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, 20 oder mehr, vorzugsweise 25 oder mehr. Insbesondere betragen unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak mindestens der Kri stallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberflä che gleich 100 ist, die Röntgenstrahlen-beugungspeakver hältnisse von mindestens zwei Kristallflächen vorzugsweise 70 oder mehr.

Der Plattenwerkstoff weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1- 0,3 mm auf. Insbesondere wenn der Plattenwerkstoff Bor ent hält, kann die Dicke auf 0,1 bis 0,18 mm verringert werden.

Der obige Plattenwerkstoff weist zweckmäßigerweise eine Härte (Hv) von 230 oder weniger (oder einen Erichsen-Wert von 7 oder mehr), vorzugsweise 210 oder weniger, auf. Ein derartiger Plattenwerkstoff ist bezüglich seiner Preßform eigenschaften verbessert.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Schattenmaske wird durch Photoätzen eines Plattenwerkstoffs, der aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis mit Eisen und Nickel als Hauptbe standteilen besteht und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger aufweist, unter Bildung einer Vielzahl von feinen Elektronenstrahlöffnungen, Preßformen des Plattenwerkstoffs und Ausbilden eines Schwär zungsfilms auf der Oberfläche des Plattenwerkstoffs herge stellt. Da der Plattenwerkstoff mit einem nicht vollständig rekristalli sierten Gefüge mit einer vorbestimmten Korngröße ein Gefüge aufweist, in dem sehr feine Kristallkörnchen miteinander aggregiert sind, lassen sich durch das Photoätzen hoch genaue, feine Elektronenstrahlöffnungen ausbilden. Insbeson dere in dem Plattenwerkstoff, der das nicht vollständig rekristalli sierte Gefüge aufweist und in dem die Röntgenstrahlenbeu gungspeakverhältnisse von mindestens den Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, 20 oder mehr betragen, sind feine Kristallkörnchen aggregiert und die auf einer Kri stallflächendifferenz beruhende Ätzanisotropie deutlich ver ringert. Durch Photoätzen dieses Plattenwerkstoffs ist es folglich möglich, eine Schattenmaske mit extrem akkuraten, feinen Elektronenstrahlöffnungen, die mit hoher Reproduzier barkeit ausgebildet werden, zu erhalten.

Da darüber hinaus der Plattenwerkstoff einen niedrigen ther mischen Expansionskoeffizienten aufweist, kann in einer aus dem Plattenwerkstoff hergestellten Schattenmaske selbst bei Erhöhung der Temperatur infolge eines Beschusses mit Elek tronenstrahlen ein Lagefehler der Elektronenstrahlöffnungen unterdrückt werden. Dies macht es folglich möglich, eine Farbfehldeckung zu verhindern.

Des weiteren verbessert die Ausbildung des Schwärzungsfilms nach dem Preßformen die Wärmeableitungseigenschaften der Oberfläche. Als Ergebnis ist es möglich, eine Schattenmaske zu erhalten, bei der ein Wölben infolge einer Temperaturer höhung auf der Oberfläche verhindert wird.

Ferner weist die aus dem Plattenwerkstoff, der aus einer Le gierung auf Ni-Fe-Basis mit einer vorgegebenen Menge Bor be steht und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger aufweist, durch Ausbildung der Elektronenstrahlöffnungen und Preßformen hergestellte Schattenmaske eine hohe Festigkeit sowie gute Ätzeigenschaf ten auf. Dies macht es möglich, das Auftreten von durch ein Eindrücken und Auslenken nach einer Ausbildung eines Schwär zungsfilms bedingten Defekten zu verhindern.

Im folgenden sind bevorzugte Beispiele der vorliegenden Er findung detailliert beschrieben.

In den folgenden Tabellen ist das Vorliegen eines nicht vollständig rekristallisierten Gefüges durch "keine Rekristallisation" gekennzeichnet.

Beispiel 1

Eine Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% oder we niger unvermeidbaren Verunreinigungen, z. B. P, Si und Mn, und zum Rest Fe wurde zur Bildung eines 5 t schweren Blocks einer Breite von 600 mm, einer Länge von 10 m und einer Dicke von 150 mm aufgeschmolzen. Der Block wurde anschlie ßend 4 h lang auf 1150°C erwärmt und durch Heißbearbeiten zu einem 4 mm dicken Plattenwerkstoff ausgebildet. Nachfolgend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C geglüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde bei 800°C zwischengeglüht und zu einem 0,3 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Nachfolgend wurde der Plattenwerkstoff 1 min lang bei 850°C geglüht und zu einem 0,2 mm dicken Plattenwerkstoff kaltge walzt. Danach wurde der Plattenwerkstoff in einem auf 800°C (dies ist unter der Rekristallisationstemperatur) einge stellten Ofen während einer Verweilzeit von 10 s weichge glüht und anschließend durch Dressierstich abgeflacht. Da durch wurde ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Maximaltemperatur des Plattenwerkstoffs im Weichglühschritt unseren Schätzungen zufolge etwa 700°C betrug, obwohl sie nicht tatsächlich be stimmt werden konnte.

Fig. 2 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme (500fache Vergrößerung) des Schattenmaskenplattenmaterials von Bei spiel 1. Fig. 3 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Plattenwerkstoffs. Mit den Fig. 2 und 3 wurde bestätigt, daß der Schattenmaskenplattenwerkstoff von Beispiel 1 ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnen von 10 µm oder weniger aufwies.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% oder we niger unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, sowie zum Rest Fe wurde zur Bildung eines 5 t wie genden Blocks einer Breite von 600 mm, einer Länge von 10 mm und einer Dicke von 150 mm aufgeschmolzen. Anschließend wurde der Block 4 h lang auf 1150°C erwärmt und durch Heiß bearbeiten zu einem 4 mm dicken Plattenwerkstoff ausgebil det. Nachfolgend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C geglüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde bei 1000°C zwischengeglüht und zu einem 0,2 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Nachfolgend wurde der Plattenwerkstoff 1 min lang bei 900°C geglüht und durch Dressierstich abgeflacht, wodurch ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt wurde.

Fig. 4 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme (500fache Vergrößerung) des Schattenmaskenplattenwerkstoffs von Ver gleichsbeispiel 1. Fig. 5 zeigt eine elektronenmikroskopi sche Aufnahme des Plattenwerkstoffs. Mit den Fig. 4 und 5 wurde bestätigt, daß der Schattenmaskenplattenwerkstoff von Vergleichsbeispiel 1 ein vollständig rekristallisiertes Ge füge aus großen Kristallkörnchen aufwies.

Die Herstellungsschritte der Schattenmaskenplattenwerkstoffe gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 sind in der fol genden Tabelle 1 angegeben, um die Unterschiede zwischen ih nen aufzuzeigen.

TABELLE 1

Nach einem herkömmlichen Photoätzverfahren wurden in jedem der Schattenmaskenplattenwerkstoffe von Beispiel 1 und Ver gleichsbeispiel 1 rechteckige Elektronenstrahlöffnungen mit einer Nenngröße von 1,7 × 0,7 mm ausgebildet. Als Ergebnis wurden in dem Plattenwerkstoff von Beispiel 1 auf der ge samten Oberfläche sowohl hinsichtlich Größe als auch Form gleichmäßige Elektronenstrahlöffnungen ausgebildet. Ferner wurde auf der geätzten Oberfläche keine Rauheit festge stellt. Im Gegensatz dazu war in dem Plattenwerkstoff von Vergleichsbeispiel 1 die Ätzgenauigkeit geringer als die des Plattenwerkstoffs von Beispiel 1. Ferner wurde auf der ge ätzten Oberfläche eine Rauheit festgestellt.

Durch Preßformen des Plattenwerkstoffs von Beispiel 1 mit den ausgebildeten Elektronenstrahlöffnungen und Ausbilden eines schwarzen Films darauf konnte eine qualitativ hoch wertige Schattenmaske ohne Weißungleichheit erhalten werden.

Beispiel 2

Eine Invarlegierung aus 36 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% oder weni ger unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe wurde zur Ausbildung eines 5 t schweren Blocks einer Breite von 600 mm, einer Länge von 10 m und einer Dicke von 150 mm aufgeschmolzen. Der Block wurde anschließend 4 h lang auf 1200°C erwärmt und durch Heißbearbeiten zu einem 3 mm dicken Plattenwerkstoff ausge bildet. Nachfolgend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C geglüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerk stoff kaltgewalzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde bei 900°C zwischengeglüht und zu einem 0,25 mm dicken Platten werkstoff kaltgewalzt. Nachfolgend wurde der Plattenwerk stoff kontinuierlich bei 620°C geglüht und durch Dressier stich abgeflacht, wodurch ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bear beitungsrate (Reduktion) in dem Kaltwalzschritt bei der Herstellung dieses Plattenwerkstoffs 50% oder mehr betrug.

Bei Durchführung einer Röntgenstrahlenbeugung an der ge samten Oberfläche des erhaltenen Schattenmaskenplattenwerk stoffs von Beispiel 2 wurden, wie in Fig. 6 dargestellt, deutlich die Röntgenstrahlenbeugungspeaks der Kristallflä chen {111}, {200}, {220} und {311} sichtbar. Darüber hinaus betrugen, wie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt, unter der Annahme, daß die Peakhöhe der Kristallfläche {200} mit dem höchsten Röntgenstrahlenbeugungspeak gleich 100 war, die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse der weiteren Kri stallflächen {111}, {220} und {311} 72, 98 bzw. 42. Fig. 7 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme (500fache Vergröße rung) des Schattenmaskenplattenwerkstoffs von Beispiel 2. Fig. 8 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Plattenwerkstoffs. Anhand der Fig. 7 und 8 wurde bestätigt, daß der Schattenmaskenplattenwerkstoff von Beispiel 2 ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies und seine Übergangsdichte (transition density) ebenfalls hoch war.

Vergleichsbeispiel 2

Ein dem Beispiel 2 ähnlicher Block wurde 4 h lang auf 1300°C erwärmt und zu einem 3 mm dicken Plattenwerkstoff geschmie det. Nachfolgend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C geglüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde 10 min lang bei 1000°C zwischengeglüht und zu einem 0,25 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Nachfolgend wurde der Platten werkstoff 10 min lang bei 800°C geglüht und durch Dressier stich abgeflacht, wodurch ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt wurde.

Bei Durchführung einer Röntgenstrahlenbeugung auf der ge samten Oberfläche des erhaltenen Schattenmaskenplattenwerk stoffs von Vergleichsbeispiel 2 traten, wie in Fig. 9 dar gestellt, die Röntgenstrahlenbeugungspeaks der Kristallflä chen {111} und {200} deutlich auf. Diejenigen der Kristall flächen {220} und {311} zeigten jedoch geringe Werte. Darüber hinaus betrugen, wie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt, unter der Annahme, daß die Peakhöhe der Kri stallfläche {111} mit dem höchsten Röntgenstrahlenbeugungs peak gleich 100 war, die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhält nisse der weiteren Kristallflächen {200}, {220} und {311} 84, 12 bzw. 9. Fig. 10 zeigt eine lichtmikroskopische Auf nahme (500fache Vergrößerung) des Schattenmaskenplattenwerk stoffs von Vergleichsbeispiel 2. Fig. 11 zeigt eine elek tronenmikroskopische Aufnahme des Plattenwerkstoffs. Mit den Fig. 10 und 11 wurde bestätigt, daß der Schattenmaskenplat tenwerkstoff von Vergleichsbeispiel 2 ein aus großen Kri stallkörnchen bestehendes, vollständig rekristallisiertes Gefüge aufwies und seine Übergangsdichte ebenfalls niedrig war.

Vergleichsbeispiele 3 bis 6

Entsprechend dem Vorgehen in Vergleichsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Bearbeitungsrate eines Kaltwalzens während der Herstellung und die Endglühtemperatur entsprechend der folgenden Tabelle 2 verändert wurden, wurden vier Arten von Schattenmaskenplattenwerkstoffen hergestellt.

An der gesamten Oberfläche jedes der erhaltenen Schattenmas kenplattenwerkstoffe der Vergleichsbeispiele 3 bis 6 wurde eine Röntgenstrahlenbeugung durchgeführt. Die dabei erhalte nen Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse der Kristallflä chen {111}, {200}, {220} und {311} sind in Tabelle 2 darge stellt (es wird dabei angenommen, daß der höchste Röntgen strahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 war). Darüber hinaus wies wie in Vergleichsbeispiel 2 jeder der Plattenwerkstoffe der Vergleichsbeispiele 3 bis 6 ein aus großen Kristallkörnchen bestehendes, vollständig rekristal lisiertes Gefüge auf. Ferner war ihre Übergangsdichte auch niedrig.

Nach einem herkömmlichen Photoätzverfahren wurden in jedem der Schattenmaskenplattenwerkstoffe des Beispiels 2 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 6 rechteckige Elektronenstrahlöff nungen mit einer Nenngröße von 1,7 × 0,7 mm ausgebildet, um die Ätzeigenschaften zu untersuchen. Die Ätzeigenschaften wurden mit "ausgezeichnet" bewertet, wenn die Genauigkeit der Öffnungsgröße der Elektronenstrahlöffnungen innerhalb 2% lag, mit "gut", wenn die Genauigkeit der Öffnungsgröße innerhalb 5% lag und mit "keine", wenn die Genauigkeit der Öffnungsgröße 7% oder mehr betrug. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle 2 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß in dem obigen Ätzverfahren in dem Plattenwerkstoff von Beispiel 2 auf der gesamten Oberfläche gleichmäßig große und eine gleichmäßige Form aufweisende Elektronenstrahlöffnungen ausgebildet wurden. Ferner wurde auf der geätzten Oberfläche keine Rauheit festgestellt. Im Gegensatz dazu war bei jedem der Plattenwerkstoffe der Vergleichsbeispiele 2 bis 6 die Ätzgenauigkeit geringer als die bei dem Plattenwerkstoff von Beispiel 2, und es wurde auf der geätzten Oberfläche auch Rauheit festgestellt.

Der Zustand eines Auftretens von Weißungleichheit wurde durch Preßformen jedes der Plattenwerkstoffe des Beispiels 2 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 6 mit den ausgebildeten Elektronenstrahlöffnungen und Ausbilden eines Schwärzungs films darauf untersucht. Die Weißungleichheit wurde durch visuelle Untersuchung bewertet. Das Ergebnis ist auch in Ta belle 2 angegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß Tabelle 2 ferner die Kristallgefüge der Schattenmaskenplattenwerk stoffe des Beispiels 2 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 6 angibt.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, wies der Schattenmaskenplat tenwerkstoff von Beispiel 2, bei dem die Röntgenstrahlenbeu gungspeakverhältnisse der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche 20 oder mehr unter der Annahme, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 war, betrugen und der ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aufwies, ausgezeichnete Ätzeigen schaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen auf. Ferner wurde festgestellt, daß aus diesem Plattenmaterial eine qualitativ hochwertige Schattenmaske ohne Weißungleich mäßigkeit geformt werden konnte.

Im Gegensatz dazu wies jeder der Schattenmaskenplattenwerk stoffe der Vergleichsbeispiele 2 bis 5, bei denen die Rönt genstrahlenbeugungspeakverhältnisse der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche, unter der Annahme, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 war, weniger als 20 betrugen und die ein rekristallisiertes Gefüge aufwiesen, unzureichende Ätzeigenschaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnun gen auf. Ferner führte eine aus diesem Plattenwerkstoff aus gebildete Schattenmaske zu einer Weißungleichmäßigkeit. Ins besondere die Ätzeigenschaften der Schattenmaskenplatten werkstoffe der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 waren deutlich beeinträchtigt. Ferner führte, obwohl der Schattenmasken plattenwerkstoff von Vergleichsbeispiel 6, bei dem die Rönt genstrahlenbeugungspeakverhältnisse der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Annahme, daß der höchsten Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 war, 20 oder mehr betrugen und der ein rekristallisiertes Gefüge aufwies, gute Ätzeigen schaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen auf wies, eine aus diesem Plattenwerkstoff ausgebildete Schat tenmaske zu einer Weißungleichmäßigkeit.

Beispiel 3

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Legierung aus 32 Gew.-% Ni, 5 Gew.-% Co, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde und das Endglühen bei 640°C durchge führt wurde, wurde ein Schattenmaskenplattenwerkstoff herge stellt.

Beispiel 4

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Legierung aus 36 Gew.-% Ni, 0,2 Gew.-% Co, 0,02 Gew.-% Cr, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe, hergestellter Block verwendet wurde und das Endglühen bei 600°C durchgeführt wurde, wurde ein Schattenmaskenplatten werkstoff hergestellt.

Beispiel 5

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Legierung aus 32 Gew.-% Ni, 5 Gew.-% Co, 0,2 Gew.-% Cr, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde und das Endglühen bei 620°C durchgeführt wurde, wurde ein Schattenmaskenplatten werkstoff hergestellt.

Es erfolgte eine Röntgenstrahlenbeugung auf der gesamten Oberfläche jedes der erhaltenen Schattenmaskenplattenwerk stoffe der Beispiele 3 bis 5. Die Röntgenstrahlenbeugungs peakverhältnisse der Kristallfächen {111}, {200}, {220} und {311} sind die in Tabelle 3 dargestellten (dabei ist ange nommen, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 war). Darüber hinaus wurde aus einer Beobachtung mit Hilfe elektronenmikroskopischer und lichtmikroskopischer Aufnahmen festgestellt, daß jeder der Plattenwerkstoffe der Beispiele 3 bis 5 ein nicht vollständig rekristal lisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies und ihre Übergangsdichte ebenfalls hoch war.

Nach einem herkömmlichen Photoätzverfahren wurden in jedem der Schattenmaskenplattenwerkstoffe der Beispiele 3 bis 5 rechteckige Elektronenstrahlöffnungen mit einer Nenngröße von 1,7 × 0,7 mm ausgebildet, um dadurch die Ätzeigenschaf ten entsprechend der Bewertung in Beispiel 2 zu untersuchen. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle 3 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß in dem obigen Ätzverfahren in jedem der Plattenwerkstoffe der Beispiele 3 bis 5 Elektro nenstrahlöffnungen gleichmäßiger Größe und Form auf der ge samten Oberfläche ausgebildet wurden und keine Rauheit auf der geätzten Oberfläche festgestellt wurde.

Der Zustand eines Auftretens von Weißungleichheit wurde durch Preßformen jedes der Plattenwerkstoffe der Beispiele 3 bis 5 mit den ausgebildeten Elektronenstrahlöffnungen und Ausbilden eines schwarzen Films darauf untersucht. Die Weißungleichheit wurde durch visuelle Untersuchung bewertet. Das Ergebnis ist ebenfalls in Tabelle 3 angegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß Tabelle 3 auch die Kristallgefüge der Schattenmaskenplattenwerkstoffe der Beispiele 3 bis 5 darstellt.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, wies der Schattenmaskenplat tenwerkstoff der Beispiele 3 bis 5, bei dem die Röntgen strahlenbeugungspeakverhältnisse der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche unter der Annahme, daß der höchste Röntgenstrahlbeugungspeak dieser Kristall flächen gleich 100 war, 20 oder mehr betrugen und der ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aufwies, ausgezeichnete Ätzeigenschaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnun gen auf. Ferner wurde festgestellt, daß aus diesen Platten werkstoffen qualitativ hochwertige Schattenmasken ohne Weißungleichheit ausgebildet werden konnten.

Darüber hinaus wies jede der Schattenmasken aus den Chrom enthaltenden Plattenwerkstoffen mit einem auf ihrer Ober fläche ausgebildeten stabilen schwarzen Film ausgezeichnete Wärmeableitungseigenschaften auf.

Beispiel 6

Eine Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,0002 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verunreinigungen, z. B. P, Si und Mn, und zum Rest Fe wurde zur Ausbildung eines 5 t wiegenden Blocks aufgeschmolzen. Der Block wurde anschlie ßend 4 h lang auf 1150°C erwärmt und zu einem 4 mm dicken Plattenwerkstoff durch Heißbearbeiten ausgebildet. Nachfol gend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C ge glüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerkstoff kaltge walzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde einem Zwischen glühen bei 800° unterzogen und zu einem 0,3 mm dicken Plat tenwerkstoff kaltgewalzt. Danach wurde der Plattenwerkstoff 1 min lang bei 850°C geglüht und zu einem 0,2 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Danach wurde der Plattenwerk stoff in einem auf 800°C (das ist unter der Rekristallisa tionstemperatur) eingestellten Ofen bei einer Verweilzeit von 10 s einem Weichglühen unterworfen und durch Dressier stich abgeflacht, wodurch ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß die Maxi maltemperatur des Plattenwerkstoffs im Weichglühschritt schätzungsweise etwa 700°C betrug, obwohl sie nicht tatsäch lich bestimmt wurde.

Durch Beobachtung mit Hilfe elektronenmikroskopischer und lichtmikroskopischer Aufnahmen wurde festgestellt, daß der Schattenmaskenplattenwerkstoff von Beispiel 6 ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies.

Beispiel 7

Entsprechend dem Vorgehen von Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,003 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verun reinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde, wurde ein Schattenmas kenplattenwerkstoff hergestellt. Durch elektronenmikroskopi sche und lichtmikroskopische Beobachtung wurde festgestellt, daß dieser Schattenmaskenplattenwerkstoff ein nicht vollständig rekri stallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies.

Beispiel 8

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 6, mit der Ausnahme daß ein aus einer Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,005 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verun reinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde, wurde ein Schattenmas kenplattenwerkstoff hergestellt. Durch elektronenmikroskopi sche und lichtmikroskopische Beobachtung wurde festgestellt, daß dieser Schattenmaskenplattenwerkstoff ein nicht vollständig rekri stallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies.

Beispiel 9

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Invarlegierung aus 33,7 Gew.-% Ni, 0,00 8 Gew.-% B, 1,5 Gew.-% Co, 1,0 Gew.-% Cr, 0,1 Gew.-% oder we niger an unvermeidbaren Verunreinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde, wurde ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt. Durch elektronenmikroskopische und lichtmikroskopische Un tersuchungen wurde festgestellt, daß dieser Schattenmasken plattenwerkstoff ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aus feinen Kristallkörnchen von 10 µm oder weniger aufwies.

Vergleichsbeispiel 7

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,005 Gew.-% Be, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verun reinigungen, beispielsweise P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestellter Block verwendet wurde und das Niedertempera turglühen 30 s lang bei 900°C durchgeführt wurde, wurde ein Schattenmaskenplattenwerkstoff hergestellt. Durch elektro nenmikroskopische und lichtmikroskopische Untersuchungen wurde festgestellt, daß dieser Schattenmaskenplattenwerk stoff ein vollständig rekristallisiertes Gefüge aus großen Kristallkörnchen aufwies.

Nach einem herkömmlichen Photoätzverfahren wurden in jedem der Schattenmaskenplattenwerkstoffe der Beispiele 6 bis 9 und von Vergleichsbeispiel 7 rechteckige Elektronenstrahl öffnungen mit einer Nenngröße von 1,7 × 0,7 mm ausgebildet, worauf preßgeformt und ein schwarzer Film ausgebildet wurde. Anschließend wurden die Ätzeigenschaften bei der Bildung der Elektronenstrahlöffnungen, die Verpreßeigenschaften und der Defektanteil hinsichtlich Eindrücken und Auslenken auf der Maskenoberfläche nach Ausbildung des schwarzen Films einer jeden erhaltenen Schattenmaske untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengefaßt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ätzeigenschaften entsprechend Beispiels 2 bewertet wurden. Der Defektanteil (d. h. die Aus schußrate) wurde durch die Anzahl an defekten Plattenwerk stoffen pro 100 Plattenwerkstoffen bewertet. Tabelle 4 zeigt ferner die Kristallgefüge der Schattenmaskenplattenwerk stoffe der Beispiele 6 bis 9 und von Vergleichsbeispiel 7.

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, führte jeder der Schattenmas kenplattenwerkstoffe der Beispiele 6 bis 9, die eine vorge gebene Menge (0,0001-0,01 Gew.-%) Bor enthielten und ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aufwiesen, zu wenigen Aus schußstücken infolge Eindrückung und Auslenkung oder Durch biegung auf der Maskenoberfläche nach Ausbildung eines schwarzen Films. Ferner wiesen sie ausgezeichnete Ätzeigen schaften auf und es war möglich, eine Schattenmaske mit gleichmäßigen Elektronenstrahlöffnungen aus dem Plattenwerk stoff herzustellen. Andererseits wies der Schattenmasken plattenwerkstoff von Beispiel 7, der aus einer Invarlegie rung mit 0,005 Gew.-% Bor hergestellt worden war, jedoch ein vollständig rekristallisiertes Gefüge aufwies, einen hohen Defektanteil infolge Eindrücken und Durchbiegung auf der Maskenoberfläche nach Ausbildung des schwarzen Films auf.

Beispiel 10

Eine Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,005 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verunreinigungen, z. B. P, Si und Mn, und zum Rest Fe wurde zur Bildung eines 5 t wiegenden Blocks einer Breite von 600 mm, einer Länge von 10 m und einer Dicke von 150 mm aufgeschmolzen. Der Block wurde anschließend 4 h lang auf 1200°C erwärmt und durch Heißbear beiten zu einem 3 mm dicken Plattenwerkstoff ausgebildet. Nachfolgend wurde dieser Plattenwerkstoff 4 h lang bei 1100°C geglüht und zu einem 0,7 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Der erhaltene Plattenwerkstoff wurde einem Zwi schenglühen bei 900°c unterworfen und zu einem 0,25 mm dicken Plattenwerkstoff kaltgewalzt. Danach wurde der Plat tenwerkstoff kontinuierlich bei 620°C geglüht und durch Dressierstich abgeflacht, wodurch ein Schattenmaskenplatten werkstoff hergestellt wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Herstellung dieses Plattenwerkstoffs die Bearbei tungsrate im Kaltwalzschritt 50% oder mehr betrug.

Beispiel 11

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 10, mit der Ausnahme, daß ein aus einer Invarlegierung aus 36,2 Gew.-% Ni, 0,008 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% oder weniger an unvermeidbaren Verun reinigungen, z. B. P, Si und Mn, und zum Rest Fe hergestell ter Block verwendet wurde, wurde ein Schattenmaskenplatten werkstoff hergestellt.

Vergleichsbeispiel 8

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 10, mit der Ausnahme, daß die Bearbeitungsrate beim Kaltwalzen während der Her stellung auf 90% eingestellt und die Endglühtemperatur auf 720°C festgesetzt wurde, wurde ein Schattenmaskenplatten werkstoff hergestellt.

Vergleichsbeispiel 9

Entsprechend dem Vorgehen in Beispiel 10, mit der Ausnahme, daß die Bearbeitungsrate beim Kaltwalzen während der Her stellung auf 40% und die Endglühtemperatur auf 720°C einge stellt wurde, wurde ein Schattenmaskenplattenwerkstoff her gestellt.

Auf der gesamten Oberfläche jedes der erhaltenen Schatten maskenplattenwerkstoffe der Beispiele 10 und 11 und Ver gleichsbeispiele 8 und 9 wurde eine Röntgenstrahlenbeugung durchgeführt. Die Ergebnisse der Röntgenstrahlenbeugungs peakverhältnisse der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} sind in der folgenden Tabelle 5 dargestellt (dabei ist angenommen, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak die ser Kristallflächen gleich 100 war). Darüber hinaus wurden die Kristallgefüge der Plattenwerkstoffe der Beispiele 10 und 11 und Vergleichsbeispiele 8 und 9 durch elektronen- und lichtmikroskopische Aufnahmen untersucht. Es wurde dabei festgestellt, daß jeder der Plattenwerkstoffe der Beispiele 10 und 11 ein nicht vollständig rekristallisiertes Gefüge aus feinen Kristallen von 10 µm oder weniger aufwies, während die bei den Plattenwerkstoffe der Vergleichsbeispiele 8 und 9 ein vollständig rekristallisiertes Gefüge aus großen Kristall körnchen aufwiesen.

Nach einem herkömmlichen Photoätzverfahren wurden in jedem der Schattenmaskenplattenwerkstoffe der Beispiele 10 und 11 und Vergleichsbeispiele 8 und 9 rechteckige Elektronen strahlöffnungen mit einer Nenngröße von 1,7 × 0,7 mm ausgebildet, worauf ein Preßformen und Ausbilden eines geschwärzten Films durchgeführt wurden. Anschließend wurden die Ätzeigenschaften bei der Bildung der Elektronenstrahl öffnungen, die Verpreßeigenschaften und der Defektanteil be züglich Eindrücken und Durchbiegung auf der Maskenoberfläche nach der Bildung des schwarzen Films einer jeden erhaltenen Schattenmaske untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgen den Tabelle 5 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ätzeigenschaften entsprechend Beispiel 2 bewertet wur den. Der Defektanteil wurde durch die Anzahl an defekten Plattenwerkstoffen pro 100 Plattenwerkstoffe bewertet. Ta belle 5 zeigt ferner die Kristallgefüge der Schattenmasken plattenwerkstoffe der Beispiele 10 und 11 und Vergleichsbei spiele 8 und 9.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird ein Plattenwerk stoff mit Eignung für eine Schattenmaske einer Farbkathoden strahlröhre bereitgestellt, der ausgezeichnete Ätzeigen schaften zur Ausbildung von Elektronenstrahlöffnungen und einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten auf weist. Ferner ist es möglich, einen Plattenwerkstoff mit Eignung für eine Schattenmaske für eine flache Farbkathoden strahlröhre bereitzustellen, der hohe Festigkeit aufweist, bei dem das Auftreten von Defekten infolge Eindrücken und Durchbiegung nach Ausbildung eines schwarzen Films verhin dert werden kann und der sich bezüglich Ätzeigenschaften und Schwärzungseigenschaften auszeichnet.

Claims

1. Schattenmaskenplattenwerkstoff aus einer Legierung auf Fe-Ni-Basis mit Eisen und Nickel als Hauptbestandtei len und einem nicht vollständig rekristallisierten Ge füge, das ausschließlich wenige rekrisallisierte Körnchen mit einer Korngröße von 10 µm oder weniger enthält, wobei die Röntgenstrahlenbeugungspeakverhältnisse mindestens der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche, unter der Maßgabe, daß der höchste Rönt genstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, nicht weniger als 20 betragen.

2. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Nickelmenge 20-48 Gew.-% beträgt.

3. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß ein Teil des Nickels durch mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe Ko balt und Chrom, ersetzt ist.

4. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Ersatzmenge an Kobalt 0,01-10 Gew.-% und die Ersatzmenge an Chrom 0,01-5 Gew.-% betragen.

5. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenbeugungs peakverhältnisse mindestens der Kristallflächen {111}, {200}, {220} und {311} auf der Oberfläche, unter der Maßgabe, daß der höchste Röntgenstrahlenbeugungspeak dieser Kristallflächen gleich 100 ist, nicht weniger als 25 betragen.

6. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach einem der vorher gehenden Ansprüche, der zusätzlich nicht mehr als 0,01 Gew.-% Bor enthält.

7. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß die Bormenge in der Legie rung 0,0001-0,01 Gew.-% beträgt.

8. Schattenmaskenplattenwerkstoff nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß die Bormenge in der Legie rung 0,001-0,008 Gew.-% beträgt.

9. Schattenmaske (6) aus einem Schattenmaskenplattenwerk stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vielzahl von in dem Schattenmaskenplattenwerk stoff ausgebildeten feinen Elektronenstrahlöffnungen und einem auf der Oberfläche des Schattenmasken plattenwerkstoffs ausgebildeten schwarzen Film.