FR2800753A1 - Alliage fe-ni a bas coefficient de dilatation thermique pour masque en semi-tension, masque en semi-tension en cet alliage et tube image en couleurs utilisant le masque - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un alliage à base de Fe-Ni, à bas coefficient de dilatation thermique, pour masque en semi-tension, ayant d'excellentes propriétés de fluage, comprenant, en pourcentage en poids, 34-38 % de Ni, 0, 01-0, 5 % de Mn, 0, 0003-0, 0015 % de B, 0, 0010-0, 0050 % de N, le reste étant Fe et d'inévitables impuretés et comprenant éventuellement, 0, 005-0, 20 % de Si et 0, 005-0, 030 % de Al. Les impuretés sont contrôlées à pas plus de 0, 010 % pour C et S, et pas plus de 0, 015 % pour P. L'alliage est soumis, au moins une fois, après le laminage à chaud/ froid, à un recuit dans une atmosphère non oxydante à 650-750degreC pendant 30 minutes à moins de 5 heures, puis à un recuit pour relâcher les contraintes après le laminage à froid final. Elle concerne également un masque en semi-tension (1) utilisant ledit alliage et un tube image en couleurs utilisant ledit masque (1).

Description

I

La présente invention concerne un masque en semi-

tension, également appelé "masque en tension semi-étiré" (SST) qui est en un alliage à base de Fe-Ni et est destiné à être utilisé dans un tube à rayons cathodiques (également appelé "tube Braun"). Plus particulièrement, la présente invention concerne un alliage à base de Fe-Ni qui a un bas coefficient de dilatation thermique et possède cependant d'excellentes propriétés de fluage et qui, à la cuisson, après soumission à une tension pour la formation du masque, présente une remarquable capacité à

supprimer les rides du masque, et un masque en semi-

tension fabriqué à partir de cet alliage, et en outre, un

tube image en couleurs utilisant le masque en semi-

tension. Les masques pour tubes images se subdivisent, approximativement, en deux types: (1) le type masque à trous dans lequel des points ou des trous oblongs sont formés par attaque chimique dans un matériau de masque pour le passage d'un faisceau électronique, puis le matériau est formé sous pression pour obtenir la forme d'un masque, et (2) le type à grille d'ouverture dans lequel des fentes verticales sont formées par attaque chimique dans un matériau de masque pour le passage d'un faisceau électronique, puis le matériau est étiré dans

deux directions, haut et bas, et monté sur un cadre.

Pour le type masque à trous, un alliage Fe-36 % Ni (appelé "alliage "invar"") est couramment utilisé dans la mesure o cet alliage a un très bas coefficient de dilatation thermique et peut contrôler le phénomène de bombage (dilatation en forme de dôme) qui résulte de la dilatation thermique. Pour le type à grille d'ouverture dont les caractéristiques structurales génèrent rarement le phénomène de bombage dû à la dilatation thermique, un acier doux dont le coefficient de dilatation thermique est plus élevé, mais qui coûte moins cher, est utilisé. Ces deux types présentent à la fois des qualités et des défauts et ont été utilisés, respectivement, sur le marché. Plus récemment, ce que l'on connaît sous le nom de "masque en semi-tension" a émergé à titre de nouveau

type combinant les qualités de ces deux types.

Le masque en semi-tension est fabriqué en formant par attaque chimique des points ou des trous oblongs dans un matériau de masque pour le passage d'un faisceau électronique, puis en montant le matériau sur un cadre de support tout en l'étirant (tensionnage) dans deux directions, haut et bas, comme dans le type à grille d'ouverture, plutôt que de le former sous pression. Au début du développement de ce nouveau type de masque, le masque était étiré dans quatre directions, à savoir dans les directions gauche et droite ainsi que dans les directions haut et bas avec une force relativement importante. Mais lorsque le masque était étiré dans quatre directions avec une force relativement importante, le masque se rompait souvent. Pour éviter cette éventuelle rupture du masque, une amélioration a été tentée en n'essayant d'étirer le masque que dans deux directions, haut et bas, avec une force relativement faible, ce qui a permis d'atteindre des résultats satisfaisants. Un masque fabriqué par ce procédé amélioré a été appelé "masque en tension semi-étiré" ou "masque en semi-tension" tout court, dans la mesure o l'étirage avec une force relativement faible dans deux directions

seulement était adopté.

Les figures 1 (a) et (b) sont des vues explicatives illustrant de manière schématique le masque de type en semi-tension et le masque de type à grille d'ouverture, respectivement. Ces deux types de masques sont étirés dans les directions haut et bas. Dans le masque de type en semi-tension 1, un certain nombre de rangées de trous oblongs verticaux 2 est formé sur toute la largeur, chaque rangée de trous oblongs 2 étant composée d'un certain nombre de trous 2 avec des ponts 3 laissés entre des trous 2 adjacents, tandis que le masque de type à grille d'ouverture 5 comprend un certain nombre de longues fentes verticales 6 sur toute la largeur et nécessite des fils d'amortissement 7 pour supprimer les vibrations communiquées au masque 5 par une source sonore quelconque telle qu'un haut-parleur. Les "ponts" 3 dans le masque de type en semi-tension 1 sont des parties métalliques qui ont été laissées telles quelles, non attaquées, entre les trous oblongs 2 de chaque rangée de trous oblongs verticaux 2 lorsque ces trous 2 ont été formés par attaque chimique. Le rôle des ponts 3 est d'empêcher la torsion de la rangée de trous oblongs verticaux 2. Le masque en semi-tension 1 est également appelé "masque en tension à ponts" en raison des ponts 3

présents dans chaque rangée de trous oblongs 2.

Comparé au type de masque à trous qui dépend d'un formage sous pression, le nouveau type en semi-tension permet au tube image d'être plus aplati, avec une luminosité plus grande et une résolution plus élevée. De plus, le type en semi-tension est supérieur au type à grille d'ouverture du point de vue des caractéristiques d'oscillation grâce à la présence des ponts, ne nécessitant pas l'utilisation de fils d'amortissement. Il ne requiert qu'une charge relativement basse pour l'étirage vertical, ce qui se traduit par une réduction

de coût.

Par contre, le type en semi-tension souffre du phénomène de bombage dû à la dilatation thermique, à la différence du type à grille d'ouverture. Pour empêcher ce phénomène, l'utilisation d'alliages à base de Fe-Ni, à bas coefficient de dilatation thermique, centrés autour

de l'alliage "invar", est à l'étude.

On a toutefois découvert que l'utilisation d'alliages à base de Fe-Ni conventionnels, y compris l'alliage "invar", provoque une "baisse de tension" ou un "relâchement de tension" dans le masque lors du traitement thermique effectué au cours de l'assemblage, conduisant à des défauts majeurs tels que la formation de

rides sur le masque.

Par conséquent, les alliages Fe-Ni classiques tels que l'alliage "invar" ne se sont pas avérés appropriés pour le masque en semi-tension. Des études détaillées de chaque étape individuelle de la fabrication du masque ont révélé que cette inadéquation est attribuable aux

propriétés de fluage du matériau.

Au cours de la fabrication, un matériau de masque dans lequel des points ou des trous oblongs ont été formés par attaque chimique est soumis à un traitement de noircissement. Le traitement de noircissement fait ici référence à un traitement destiné à former un film de couleur noire tel qu'un film d'oxyde de fer sur la surface d'un matériau de masque. Ensuite, le matériau de masque traité par noircissement est soudé à un cadre pendant qu'il est étiré sous une charge prédéterminée, après quoi, il est cuit pour être libéré des contraintes résultant du soudage et autres opérations. Au moment de cette cuisson, on a récemment découvert que l'alliage de Fe-Ni conventionnel, sous la tension exercée par le cadre, subit un déformation plastique à température élevée, ou fluage. Une fois qu'il se produit, le fluage provoque l'allongement du masque accompagné d'une "baisse de tension" ou relâchement de charge qui, à son tour, conduit à la formation de rides, à la détérioration des caractéristiques anti-oscillation, et à divers autres problèmes. Bien que l'action de consolidation par une solution solide de Cu, Nb, Mo, W et Ta se soit révélée utile pour réduire l'allongement par fluage, l'addition de ces éléments accroit inévitablement le coefficient de

dilatation thermique de l'alliage résultant.

On a maintenant découvert que l'addition de B, le contrôle de la teneur de N, l'addition contrôlée de Al et Si, le contrôle des impuretés de type C, P et S et le traitement thermique au cours de l'usinage, avec un recuit destiné à relâcher les contraintes comme souhaité, amélioreront de manière nette les propriétés de fluage de l'alliage résultant, sans affecter de manière adverse son coefficient de dilatation thermique, et sans risque de formation de rides ou autre défaut dans les étapes de

traitement de noircissement, d'étirage et de cuisson.

Sur la base de cette découverte, la présente invention résout les problèmes ci-dessus en proposant: (1) un alliage à base de Fe-Ni, à bas coefficient de dilatation thermique pour masque en semi-tension, ayant d'excellentes propriétés de fluage, caractérisé en ce qu'il contient de 34 à 38 % de Ni, de 0,01 à 0,5 % de Mn, de 0,0003 à 0,0015 % de B, de 0, 0010 à 0,0050 % de N, le reste étant du Fe et d'inévitables impuretés, (2) l'alliage à base de Fe-Ni selon (1) qui contient, en outre, de 0,005 à 0, 20 % de Si et de 0,005 à 0,030 % de Al, (3) l'alliage à base de Fe-Ni selon (1) ou (2) dans lequel, parmi les impuretés inévitables, C est contrôlé à pas plus de 0,010 %, P est contrôlé à pas plus de 0,015 %

et S est contrôlé à pas plus de 0,010 %.

(4) l'alliage à base de Fe-Ni selon (1), (2) ou (3) qui est soumis, au moins une fois après le laminage à chaud ou le laminage à froid, à un recuit dans une atmosphère non oxydante à 650-750 C pendant une durée de minutes à moins de 5 heures, et (5) l'alliage à base de Fe-Ni selon (4) qui est soumis à un recuit destiné à relâcher les contraintes

après le laminage à froid final.

La présente invention propose, en outre: (6) un masque en semi-tension utilisant un alliage à base de Fe-Ni selon l'un quelconque des points (1) à (5), dans lequel des points ou des trous oblongs sont formés par attaque chimique dans l'élément de masque en ledit alliage à base de Fe- Ni, suivie par un traitement de noircissement, ledit matériau étant ensuite monté sur un cadre de support pendant qu'il est étiré dans les directions du haut et du bas, et (7) un tube image en couleurs utilisant le masque en

semi-tension selon (6).

Les figures 1 (a) et (b) sont des vues explicatives illustrant de manière schématique le masque de type SST et le masque de type à grille d'ouverture, respectivement. Comme expliqué précédemment, la figure 1 (a) montre

de manière schématique un masque de type en semi-

tension 1. Le masque 1 est étiré dans les directions du haut et du bas. Dans le masque de type en semi-tension 1, un certain nombre de rangées de trous oblongs verticaux 2 est formé sur toute la largeur, chaque rangée de trous 2 étant composée d'un certain nombre de trous oblongs 2 avec des ponts 3 laissés entre des trous 2 adjacents. Les "ponts" 3 dans le masque de type en semi-tension 1 sont des parties métalliques qui ont été laissées telles quelles, non attaquées, entre les trous oblongs 2 de chaque rangée de trous oblongs verticaux 2 lorsque ces trous 2 ont été formés par attaque chimique. Le rôle des ponts 3 est d'empêcher la torsion de la rangée de trous oblongs verticaux 2. Comparé au type de masque à trous

qui dépend d'un formage sous pression, le type en semi-

tension permet au tube image d'être plus aplati, avec une luminosité plus grande et une résolution plus élevée. De plus, le type en semi-tension est supérieur au type à grille d'ouverture du point de vue des caractéristiques d'oscillation grâce à la présence des ponts 3, ne nécessitant pas l'utilisation de fils d'amortissement. Il ne requiert qu'une charge relativement basse pour l'étirage vertical, ce qui se traduit par une réduction

de coût.

Dans le procédé de fabrication de base d'un masque en semi-tension 1, un lingot d'alliage Fe-Ni ayant une composition donnée est porté à fusion et préparé, par exemple, par fusion sous vide. Le lingot est ensuite forgé et laminé à chaud. Après des laminages à froid et des recuits répétés, la bande est soumise à un laminage à froid final de manière à obtenir une feuille ayant une épaisseur finale requise. Le recuit précédant le laminage à froid final est appelé le "recuit final". Des points ou des trous oblongs 2 sont formés dans le matériau de masque par un procédé d'attaque chimique (définition du masque avec un agent photorésistant, développement et pulvérisation d'une solution d'attaque chimique) et le matériau est soumis à un traitement de noircissement. Le traitement de noircissement est destiné à former un film de couleur noire tel qu'un film d'oxyde de fer sur la surface d'un matériau de masque. Ensuite, le matériau de masque traité par noircissement est soudé à un cadre 4 pendant qu'il est étiré sous une charge prédéterminée, après quoi, il est cuit pour être libéré des contraintes

résultant du soudage et autres opérations.

Comme indiqué ci-dessus, le matériau de masque est étiré après le traitement de noircissement. Lorsque la température de noircissement est bien plus basse que la température de recristallisation d'un alliage à base de Fe-Ni, le durcissement à froid de l'alliage peut profiter

d'une amélioration des propriétés de fluage du produit.

Si le durcissement avance trop, la température de départ de ramollissement de l'alliage est abaissée, avec accroissement consécutif de la vitesse de fluage. Bien qu'il se soit avéré possible de réduire l'allongement par fluage par consolidation à l'aide d'une solution solide avec l'addition de Cu, Nb, Mo, W, et Ta, suivant les quantités de ces éléments supplémentaires, le coefficient de dilatation thermique peut parfois augmenter et la caractéristique de basse dilatation propre à l'alliage

invar peut être altérée.

Nous avons recherché les éléments qui pourraient être ajoutés pour réduire la vitesse de fluage, en des quantités suffisamment petites pour ne pas avoir d'effet adverse sur la dilatation thermique d'un alliage à base de Fe-Ni. En conséquence, on a maintenant découvert qu'une addition à l'état de traces de B et que le contrôle de la teneur de N provoquent une précipitation de nitrure de bore (BN) sous forme de grains fins dans la matrice d'alliage Fe-Ni, qui améliore les propriétés de fluage avec pratiquement aucun accroissement de la dilatation thermique, ni d'effet inacceptable sur l'aptitude de l'alliage à être attaqué chimiquement. Cet effet d'amélioration du fluage est également obtenu lorsque l'élément de masque est traité par noircissement à une température qui amorcera l'adoucissement d'un alliage Fe-Ni ne contenant pas cet élément à l'état de traces. Pour une précipitation de nitrure de bore sous forme de grains plus fins, il est souhaitable de soumettre l'élément de masque à un recuit, au moins une fois après le laminage à chaud ou le laminage à froid, dans une atmosphère non oxydante à 650-750 C pendant une durée de 30 minutes à moins de 5 heures. Le recuit

renforce encore les propriétés de fluage.

Le meilleur des effets qui peut être promis par un traitement de noircissement à température élevée est l'amélioration des propriétés magnétiques. Par exemple, un alliage invar pour un masque à trous moulé sous pression, ne contenant pas d'éléments supplémehtaires à l'état de traces, manifeste une perméabilité magnétique

relative de 870 à 1000 après un noircissement à 590 C.

Lorsque l'alliage est noirci à une température supérieure de 50OC, soit 640 C, la perméabilité relative est portée à 1030-1200. Dans un dispositif de blindage géomagnétique après démagnétisation CA comme dans un tube image, plus la perméabilité magnétique relative est élevée,

meilleures sont les caractéristiques de blindage.

Le matériau d'un masque en semi-tension 1 est traité par noircissement avant d'être étiré. Le traitement de noircissement peut provoquer une distorsion du masque 1 étant donné que le traitement de noircissement relâche les irrégularités dues aux contraintes résiduelles créées dans le matériau au moment de l'attaque chimique destinée à former les points ou les trous oblongs 2. Pour l'empêcher, il est recommandé de procéder à un recuit destiné à relâcher les contraintes après le laminage à

froid final.

Par conséquent, on a maintenant découvert que l'addition de B, le contrôle de la teneur de N, l'addition contrôlée de Al et Si, le contrôle des impuretés de type C, P et S et le traitement thermique au cours de l'usinage, avec un recuit destiné à relâcher les contraintes comme souhaité, amélioreront de manière nette les propriétés de fluage de l'alliage résultant, sans affecter de manière adverse son coefficient de dilatation thermique, et sans risque de formation de rides ou autre défaut dans les étapes de traitement de noircissement,

d'étirage et de cuisson.

Les raisons justifiant les diverses limitations dans

le cadre de l'invention seront maintenant expliquées.

Ni: - Si la teneur de Ni est inférieure à 34 % ou supérieure à 38 %, le coefficient de dilatation thermique de l'alliage augmente, affectant défavorablement la pureté des couleurs. De ce fait, la

proportion de Ni est spécifiée entre 34 et 38 %. -

Mn: - Mn est nécessaire dans la mesure o il neutralise S, une impureté qui altère l'usinabilité à chaud. En une proportion inférieure à 0,01 %, il n'exerce plus cet effet favorable et au-dessus de 0,5 %, il détériore les propriétés d'attaque chimique et élève le coefficient de dilatation thermique. Pour ces raisons, la proportion de Mn est limitée à la plage allant de 0,01 à 0,5 %. Une plage préférée pour améliorer les propriétés d'attaque chimique et de dilatation thermique est entre

0,01 à 0,1 %.

B: - B se combine avec N pour former un nitrure, ce qui renforce les propriétés de fluage. Cet effet est limité lorsque la teneur de B est inférieure à 0,0003 %, mais une grande proportion de B rend la surface attaquée rugueuse, cette tendance étant prononcée avec une teneur de B supérieure à 0,0015 %. Sur ces bases, la proportion de B est spécifiée comme devant être comprise

entre 0,0003 et 0,0015 %.

N: - N est un élément nécessaire pour former un nitrure avec B. Audessous de 0,0010 %, il ne forme pas suffisamment de nitrure pour améliorer la résistance au fluage. A l'inverse, au-delà de 0,0050 %, N a tendance à former des pores dans le lingot. Par conséquent, la plage

de N est de 0,0010 à 0,0050 %.

Si: - Si est ajouté à titre de désoxydant. Etant donné qu'une teneur élevée de Si affecte gravement l'aptitude à l'attaque chimique, plus sa teneur est basse, meilleur c'est. Toutefois, même en une petite quantité, Si est efficace pour améliorer les propriétés de fluage. De ce fait, la proportion de Si préconisée est entre 0,005 et 0,20 %. Pour de meilleures propriétés d'attaque chimique, une teneur inférieure à 0,03 % est préférée. Al: - Al est utilisé à titre de désoxydant. Une solution solide avec beaucoup de Al s'avère efficace pour améliorer les propriétés de fluage. Toutefois, trop de Al forme de l'alumine qui affecte l'aptitude à l'attaque chimique et produit également des défauts superficiels dus à l'alumine lors du laminage à froid. La plage, par

conséquent, est entre 0,005 et 0,030 %.

C: - C forme des carbures. Plus de 0,010 % de C forme trop de carbures, ce qui altère l'aptitude à l'attaque chimique. Pour cette raison, 0,010 % est la limite haute. C à l'état de solution solide affecte également l'aptitude à l'attaque chimique de manière adverse. De ce fait, plus la teneur de C est petite, mieux c'est. Une proportion de C préférée est audessous

de 0,005 %.

P: - Trop de P affecte l'attaque chimique. La

teneur en P doit, par conséquent, être maintenue au-

dessous de 0,015 %..

S: - Une proportion de S supérieure à 0,010 % a un effet nocif sur l'usinabilité à chaud, et forme en même temps trop d'inclusions de sulfures qui, à leur tour, altèrent l'aptitude à l'attaque chimique. De ce

fait, sa limite haute est fixée à 0,010 %.

Conditions du traitement thermique pendant l'usinage: - Pour provoquer une précipitation de nitrure de bore sous forme de grains fins, il est souhaitable de mettre le traitement thermique en oeuvre pendant une longue période de temps dans une atmosphère non oxydante et au-dessous de la température de dissociation du nitrure de bore, au moins une fois après le laminage à chaud ou le laminage à froid. Ici, pour précipiter le nitrure de bore sans augmenter la taille des cristaux, le traitement thermique est effectué à une température entre 650 C et 750 C pendant une période de temps allant de 30 minutes à moins de 5 heures. Le traitement est mis en oeuvre dans une atmosphère non oxydante pour éviter l'oxydation de B. Lorsque le traitement doit être mis en oeuvre après le laminage à chaud, il est, de préférence, mis en ouvre après élimination des dépôts d'oxyde résultant du laminage à chaud. Recuit destiné à relâcher les contraintes: - Bien qu'il n'ait pas d'effet sur l'allongement par fluage du masque après le traitement de noircissement, le recuit destiné à relâcher les contraintes est souhaitable dans la mesure o il permet de contrôler les déformations inégales dues au relâchement des contraintes résiduelles

au moment du traitement de noircissement.

EXEMPLES

L'invention sera décrite plus en détails en relation

avec des exemples.

Le Tableau 1 indique les compositions d'alliages utilisées pour les exemples.

Tableau 1

Comp. N C Si Mn P S Ni Al B N Nb Remarques A 0,003 0,01 0,27 0,0040,003 36,1 0,0180,0004 0,0028 - Conformes à B 0,004 0,01 0,26 0,0030,003 35,8 0, 021 0,00080,0018 - la variante C 0,006 0,02 0,26 0,003 0,00236,0 0,008 0, 00120,0022 - (3) de D 0,003 0,01 0,27 0,003 0,00236,2 0,0150,0005 0,0027 l'invention

E 0,003 0,02 0,25 0,0040,003 36,0 0,0220,0006 0,0041 -

F 0,013 0,03 0,26 0,0030,003 36,2 0,0120,0005 0,0015 - Conformes à G 0, 003 0,02 0,25 0,017 0,00336,0 0,017 0,0006 0,0022- la variante H 0,004 0, 03 0,27 0,002 0,01235,7 0,0110,0005 0,0020 - (2) de l'invention I 0,003 0, 22 0,25 0,003 0,00236,3 0,0170,0006 0,0017 - Conformes à J 0,007 0,01 0, 24 0,003 0,00336,3 0,035 0,00050,0019 - la variante K 0,003 0,004 0,25 0, 0030,002 36,3 0,0140,0004 0,0019 - (1) de L 0,006 0,02 0,25 0,0030,003 35, 9 0,0030,0005 0,0012 - l'invention

M 0,004 0,02 0,28 0,004 0,00336,2 0,012 0,00010,0021 -

N 0,003 0,03 0,26 0,004 0,00335,9 0,015 0,00180,0005 - Non O 0,004 0,04 0, 26 0,0020,003 36,2 0,0140,0025 0,0053 - conformes à P 0,003 0,04 0,77 0, 003 0,00435,9 0,0120,0004 0,0018 - l'invention

Q 0,004 0,01 0,27 0,0020,002 39,2 0,013 0,00050,0021 -

R 0,004 0,01 0,007 0,0020,00336,1 0,012 0,00040,0018 -

S 0,003 0,02 0,26 0,0010,004 33,3 0,0120,0006 0,0016 -

T 0,004 0,01 0,24 0,003 0,00335,9 0,014 0,00050,00210,3

Les alliages Fe-Ni ayant les compositions données dans le Tableau 1 ont été portés à fusion et préparés par fusion sous vide. Une atmosphère d'azote a été utilisée dans l'étape o B (bore) et les autres éléments entrant dans la composition de l'alliage ont été ajoutés. Le procédé de fusion n'est pas limité à la fusion sous vide; un autre procédé de raffinage utilisant une cuve au lieu d'un four tel qu'un procédé VOD peut être adopté à la place. Dans ce dernier cas, la teneur d'azote peut être contrôlée en mélangeant de l'azote dans de l'argon

gazeux pour l'utiliser en barbotage pendant le raffinage.

Comme autre alternative, du nitrure de fer peut être utilisé à titre de matériau de départ. Dans le procédé de fusion, le niveau d'oxygène dans l'acier en fusion doit être suffisamment bas étant donné que le nitrure de bore (BN) se transforme en oxyde de bore au-dessus de 1000 C, et il est souhaitable que la concentration d'oxygène, après l'addition du bore, ne soit pas supérieure à ppm. Dans les exemples de mise en oeuvre, chaque lingot ainsi obtenu a été forgé et laminé à chaud jusqu'à une épaisseur de 3 mm, laminé à froid et recuit de manière répétée jusqu'à obtention d'une feuille de 0,15 mm d'épaisseur. La pièce a été chauffée dans une atmosphère Ar à 680 C pendant 2 heures après le laminage à chaud ou lors d'un des recuits entre des opérations de laminage à froid répétées. Le reste des recuits au cours du laminage à froid a été mis en oeuvre dans des

conditions de recuit brillant.

Les feuilles ainsi obtenues ont été recuites à des fins de recristallisation et ont été encore laminées à froid jusqu'à une épaisseur de 0,1 mm. Elles ont ensuite été traitées à 640 C pendant 15 minutes pour le noircissement. Après le traitement, elles ont été chauffées jusqu'à 460 C et soumises à une contrainte de traction de 200 N/mm2 et leurs valeurs d'allongement par fluage, 30 minutes plus tard, ont été déterminées. La direction de la traction était parallèle à la direction

du laminage.

Les coefficients de dilatation thermique moyens des échantillons entre 30 C et 100 C ont été déterminés, et une solution aqueuse à 45 % de chlorure ferrique à 60 C a été pulvérisée à une pression de 0,3 MPa sur les surfaces des échantillons et l'état des surfaces attaquées a été examiné. Le Tableau 2 montre les valeurs d'allongement par fluage, les coefficients de dilatation thermique, et également l'état des surfaces attaquées sous la forme d'une mesure de l'aptitude à l'attaque chimique des

échantillons testés.

Tableau 2

N Comp Recuit dans Ar Allongement par Coeff. de Etat de à 680 C pendant fluage (%) après dilatation la N 2 heures noircissement à 640 C thermique surface pendant 15 mn et moyen attaquée tensionnage à à 30- 100 C N/mm2 et 460 C x10-7/ C 1 A Non 0,126 11 Bon 2 A Après lam. à chaud 0,122 11 3 A Entre 2 lam. à froid 0,115 12 4 B Non 0,120 11 C Non 0,118 13 6 D Non 0,108 12 7 D Entre 2 lam. à froid 0,103 12 8 E Non 0,125 12 9 E Après lam. à chaud 0,121 12, M Non 0,274 12 Bon 11 M Après lam. à chaud 0,273 11, 12 M Entre 2 lam. à froid 0,276 11, 13 N Non 0,165 14 Moyen* 14 O 0,112 15 n I, 0,119 16 n 16 J n 0,124 14 17 P n 0,148 21 18 Q " 0,140 34 Bon

19 K, 0,156 12

L 0,153 11,

21 R 0,119 9 Moyen* 22 S " 0,128 37 Bon 23 F " 0,127 12 Moyen*

24 G, 0,124 14 -

H 0,142 13 -

26 T 0,121 18 Bon * Minuscules irrégularités et marques d'attaque dues aux impuretés Les N 1 à 9 représentent des exemples selon l'invention, satisfaisant toutes les conditions de composition en termes de Ni, Mn, B, N et Si, Al et C, P, S. Les N 2, 3, 7 et 9 ont été soumis à un traitement thermique intermédiaire, à savoir un recuit pour induire la

précipitation de BN.

Avec, en fait, des masques SST noircis, les matériaux qui formaient des rides et qui ne formaient pas de rides après cuisson ont été noircis et testés du point de vue de leurs propriétés de fluage, dans les mêmes conditions que celles utilisées dans les exemples ci-dessus. Le pourcentage d'allongement par fluage qui

constitue la limite entre la formation et la non-

formation de rides s'est avéré être de 0,16 %. Les échantillons des N 1 à 9 ont indiqué des valeurs d'allongement par fluage inférieures à 0,16 %. Leurs coefficients de dilatation thermique étaient inférieurs à 13x107/ C, soit à peu près les mêmes que les coefficients des échantillons, sans B, des N 10 à 12 (ayant la composition chimique M) et inférieurs d'environ % à celui du N 26 (composition chimique T) qui

contenait 0,3 % de Nb.

Comme le montrent les N0 2, 3, 7 et 9, le recuit dans Ar à 680 C pendant 2 heures après le laminage à chaud ou le laminage à froid a réduit l'allongement par fluage. Ceci a été attribué à une précipitation plus fine

du nitrure de bore.

Les N 10 à 12 contenaient moins de 0,0003 % de B. Avec des teneurs de B inférieures à la plage spécifiée dans l'invention (B: 0,0003 à 0,0015 %), ces échantillons ne contenaient pas une quantité de nitrure de boreefficace pour réduire l'allongement par fluage, le pourcentage d'allongement étant très supérieur au 0,16 % censé être la limite basse au-dessus de laquelle des rides pourraient apparaître dans le masque. Les échantillons des N 11 et 12 ont été recuits dans Ar à 680 C pendant 2 heures après le laminage à chaud ou le laminage à froid de manière à induire une précipitation plus fine du nitrure de bore. Néanmoins, l'insuffisance de B ne leur a pas permis d'atteindre les améliorations en termes d'allongement par fluage observées avec les N

2, 3, 7 et 9.

Le N 13 contenait moins de 0,0010 % de N. Etant donné que la teneur de N était inférieure à la plage spécifiée dans l'invention (N: 0,0010 à 0, 0050 %), l'échantillon ne contenait pas une quantité de nitrure de bore efficace pour réduire l'allongement par fluage, et son pourcentage d'allongement était très supérieur au 0,16 % censé être la limite basse au-dessus de laquelle des rides pourraient apparaître dans le masque. Le N 13 contenait plus de 0,0015 % de B et la surface attaquée était trop rugueuse pour être utilisée comme matériau pour masque SST. Ceci était particulièrement vrai pour le N 14 dans lequel à la fois les teneurs de B et de N

dépassaient les plages de la présente invention.

Les N 15 à 17 ont donné des pourcentages d'allongement par fluage inférieurs à 0,16 % après le traitement de noircissement à 640 C. Toutefois, la présence d'un grand nombre d'impuretés (sous forme d'inclusions, SiO2 dans le No 15, A1203 dans le N 16, et MnS dans le N 17) forme des traces d'attaque après l'attaque chimique et rend la surface attaquée rugueuse, et ces matériaux, tels quels, ne sont pas jugés satisfaisants pour des masques SST. Surtout, A1203 forme des grappes et MnS s'allonge selon un motif linéaire en raison de sa ductilité. Ces inclusions déforment les contours des bords des ouvertures attaquées sous la forme de points ou de trous oblongs. Le N 17, avec plus de 0,50 % de Mn, a un coefficient de dilatation thermique

trop élevé.

Les N 18 et 22, avec des teneurs de Ni en-dehors de la plage spécifiée dans l'invention (Ni: 34 à 38 %), ont des coefficients de dilatation thermique tellement élevés que, du point de vue du bombage, ils ne peuvent pas être

utilisés à titre de matériaux pour des masques en semi-

tension.

18 -

Le N 19 qui contenait moins de 0,005 % de Si a montré une valeur d'allongement par fluage, après un

traitement de noircissement, proche de 0,16 %, c'est-à-

dire le pourcentage d'allongement censé être la limite basse au-dessus de laquelle des rides pourraient apparaitre dans le masque. Comparé aux N 1 à 9, cet alliage peut poser un problème du point de vue de l'allongement par fluage lorsqu'il est soumis à une température de noircissement supérieure à 640 C. Il en va de même pour le N 20 qui contenait moins de 0,005 % de Al. Le N 21 a présenté un allongement par fluage inférieur à 0,16 % et un bas coefficient de dilatation thermique. Toutefois, avec moins de 0,01 % de Mn, cet alliage risque parfois de ne pas pouvoir empêcher la fragilisation par ségrégation de S pendant l'usinage à chaud et de développer des fissures ou des écailles (défaut d'écaillage) lors du forgeage ou du laminage à chaud. L'attaque chimique forme des irrégularités dentelées substantielles le long des joints de grains de l'alliage, probablement dues à la ségrégation de S au

niveau des joints.

Le N 23 contenait plus de C, le N 24 plus de P, et le N 25 plus de S que les plages spécifiées dans la revendication 3 (C, P et S: pas plus de 0,010 %, pas

plus de 0,015 % et pas plus de 0,010 %, respectivement).

Ces alliages présentaient des valeurs d'allongement par

fluage inférieures à 0,16 %, après noircissement.

Toutefois, ils ne conviennent pas à titre de matériaux de masques dans la mesure o la plupart des impuretés présentes dans les matériaux (carbure de fer dans le N 23, ségrégation de phosphore dans le N0 24, et de MnS dans le N 25) forment des traces lors de l'attaque chimique et rendent la surface attaquée rugueuse. En particulier, le MnS et le phosphore ségrégés sont ductiles et se déposent linéairement, affectant de manière adverse les contours des bords des ouvertures

attaquées sous la forme de points ou de trous oblongs.

Pour finir, le N 26 contenant 0,3 % de Nb avait un allongement par fluage limité mais avait un coefficient de dilatation thermique élevé comparé aux N 1 à 9. Quand on accorde la plus grande importance au phénomène de bombage dû à la dilatation thermique, il est, donc, nécessaire d'appliquer une force d'étirage suffisamment élevée pour empêcher la détérioration des propriétés de bombage par dilatation thermique du masque. Pour cette raison, la résistance du cadre du masque doit être

augmentée, moyennant un supplément de coût.

Dans les exemples de mise en oeuvre ci-dessus selon l'invention, le laminage à froid final n'a pas été suivi d'un recuit destiné à relâcher les contraintes. Il a été confirmé, toutefois, qu'un échantillon d'essai préparé dans des conditions identiques au N 1 et recuit pendant une seconde à 750 C pour relâcher les contraintes présentait un allongement par fluage de 0,127 % après noircissement et que ce relâchement des contraintes n'avait pas d'influence adverse sur son allongement par fluage. Il est à noter, toutefois, que lorsque le recuit destiné à relâcher les contraintes n'est pas effectué après le laminage à froid final, la répartition des contraintes résiduelles dans le matériau de masque dans lequel des points ou des trous oblongs ont été formés par attaque chimique est parfois déséquilibrée et que les contraintes non équilibrées relâchées par le traitement

de noircissement peuvent détériorer la forme du masque.

Par conséquent, du point de vue de l'opération d'étirage, le relâchement des contraintes est souhaitable pour que le traitement de noircissement n'altère pas la

-

configuration du masque. Lorsque c'est nécessaire, la correction de la forme par une planeuse ou un autre moyen peut être effectuée. On comprendra, naturellement, que l'addition de cette étape de procédé n'affecte pas la validité de la présente invention mais s'inscrit dans les

buts poursuivis par l'invention.

L'alliage Fe-Ni selon la présente invention, ayant à la fois d'excellentes propriétés de fluage et un excellent coefficient de dilatation thermique, soutient bien la comparaison avec l'alliage invar, est un matériau convenable pour des tubes images en couleurs, sans défauts de pureté de couleurs ou autres défauts. Des améliorations des propriétés de fluage comparables à celles obtenues par l'addition d'éléments de consolidation en solution solide peuvent être obtenues avec à peine un petit accroissement du coefficient de

dilatation thermique.

Le masque en semi-tension selon la présente invention permet, comme souhaité, un aplatissement de

l'écran d'un tube image en couleurs.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir

du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Alliage à base de Fe-Ni, à bas coefficient de dilatation thermique, pour masque en semi-tension, ayant d'excellentes propriétés de fluage, caractérisé en qu'il comprend, en pourcentage en poids, de 34 à 38 % de Ni, de 0,01 à 0,5 % de Mn, de 0,0003 à 0,0015 % de B, de 0,0010 à 0,0050 % de N, le reste étant du Fe et des impuretés

inévitables.

2. Alliage à base de Fe-Ni, à bas coefficient de dilatation thermique, pour masque en semi-tension, ayant d'excellentes propriétés de fluage, caractérisé en qu'il comprend, en pourcentage en poids, de 34 à 38 % de Ni, de 0,01 à 0,5 % de Mn, de 0,0003 à 0,0015 % de B, de 0,0010 à 0,0050 % de N, et en outre, de 0,005 à 0,20 % de Si et de 0,005 à 0,030 % de Al, le reste étant du Fe et des

impuretés inévitables.

3. Alliage à base de Fe-Ni selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, parmi les impuretés inévitables, C est contrôlé à pas plus de 0, 010 %, P est contrôlé à pas

plus de 0,015 % et S est contrôlé à pas plus de 0,010 %.

4. Alliage à base de Fe-Ni selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est soumis, au moins une fois, après le laminage à chaud ou après le laminage à froid, à un recuit dans une atmosphère non oxydante à 650-750 C

pendant une durée de 30 minutes à moins de 5 heures.

5. Alliage à base de Fe-Ni selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est soumis à un recuit destiné à

relâcher les contraintes après le laminage à froid final.

6. Masque en semi-tension (1) utilisant l'alliage à base

de Fe-Ni selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que des points ou des trous oblongs (2) sont formés par attaque chimique dans le matériau de masque en ledit alliage à base de FeNi pour le passage d'un faisceau électronique, suivi par un traitement de noircissement, puis le matériau est monté sur un cadre de support (4) tout en étant étiré dans les directions du

haut et du bas.

7. Tube image en couleurs caractérisé en ce qu'il utilise

le masque en semi-tension (1) selon la revendication 6.