JP2000273539A - 電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス打抜き性を改善した低熱膨張の電子銃
部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｎｉ：３０〜３６％、Ｃｏ：
２．０〜７．０％、Ｓ：０．００１０〜０．０２００
％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ａ
ｌ：０．０５％以下を含み、かつ、Ｏ：０．００５％未
満に規制し、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物よ
りなるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を熱間加工を含む工程で製
造する電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法で
ある。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金は、元素Ａの含有量を［％
Ａ］としたときに、０．０００５≦[％Ｍｎ][％Ｓ]≦
０．０１００を満たし、かつ、熱間加工を下記式で示す
温度Ｔに加熱して行う。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子銃部品、例え
ば電子銃電極材料として好適な、プレス打抜き性を向上
させたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、公知のシャドウマスク型カラー
ブラウン管の断面図であって、パネル１に赤、緑、青の
３原色を発光する蛍光膜２が塗布されており、一方ネッ
ク部には電子ビーム３を発射する電子銃４が装備されて
いる。電子ビーム３は偏向ヨーク５により偏向操作され
る。６はシャドウマスク、そして７は磁気シールドであ
る。

【０００３】図２（ａ）及び（ｂ）は、電子銃４に装備
される打抜き加工部品の一例としての電極（グリッド電
極）１０を示す斜視図及び断面図である。電極１０は、
電子銃の陰極から熱放出された電子を制御し、電子ビー
ムを形成し、その電子流量を変調する役目をなす。電極
１０にはそれぞれ赤、緑及び青発色用ビームを通過させ
る微小孔１０ａ、１０ｂ及び１０ｃをコイニングとプレ
ス打抜き加工により形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、受像管などに
用いられる電子銃部品は、板厚０．０５〜０．５ｍｍ程
度の非磁性ステンレス鋼を上述のようにコイニングを経
てあるいは経ずにプレス打抜き加工することにより完成
させる。ところが、最近は電子銃の陰極に近いところに
位置する電極には、非磁性であることよりもむしろ熱膨
張が小さいことが重要視されるようになってきた。すな
わち、近年のコンピューターディスプレー等の受像管の
高精細化、高機能化にともない、電極部品の熱膨張によ
る微妙な寸法変化がパネル１（図１参照）上の画面の性
能（色純度）に影響するようになってきたのである。

【０００５】そこで、低熱膨張特性を有するＦｅ−Ｎｉ
合金、特にＦｅ−４２％Ｎｉ合金（４２合金）が電極材
料として用いられ始めたが、最近では、さらなる高精細
化の要求から、より低熱膨張の材料が望まれている。Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金よりも低熱膨張特性を有する合金として
は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金が知られている。しかしなが
ら、従来のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金には以下に述べるプレ
ス打抜き性の問題があり、電子銃部品用素材としては不
適当であった。

【０００６】すなわち、従来のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金に
微小孔１０ａ、１０ｂ及び１０ｃを打抜き加工する際
に、パンチが素材から打抜きカスを切り離す先端縁１０
ｅ（図２参照）にバリＢが発生するという問題がある。
打抜き加工時に発生するバリは、電子ビームの制御に悪
影響を与え、電子銃にとっての致命的欠陥と言える。今
後、さらに受像管の高精細化が進むことから、電子銃部
品に発生するバリ低減への要求はますます厳しくなって
いる。

【０００７】従来から、打抜き性を改善するための提案
が、Ｆｅ−Ｎｉ合金については特開平６−１８４７０３
号によりなされている。特開平６−１８４７０３号で
は、Ｓ含有量を０．００２〜０．０５％に規定し、Ｓま
たはＳ化合物を粒界または粒内に分散することが提案さ
れている。しかしながら、単に快削性元素であるＳを添
加し、その含有量を規定するだけでは、最近の極めて高
い精度が要求される部品におけるバリ抑制には十分とは
言えない。また、この効果がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金でも
同様に得られるかどうか明らかでない。したがって本発
明は、上記従来技術の問題点を解消し、より低熱膨張で
かつ打抜き性を改善した電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金の製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、プレス打
抜き性に影響を及ぼす介在物と、介在物の分布に及ぼす
製造条件の影響を鋭意研究した結果、Ｍｎ及びＳの含有
量を特定の範囲に限定することと、それらの含有量によ
って決まる適性温度に加熱して熱間加工を行うことによ
り、適当な大きさのＭｎＳを適当量材料中に析出させ、
打抜きの際に亀裂の発生と伝播を促進することによっ
て、電子銃部品のバリに対する厳しい要求に応えられる
材料を提供するに至った。

【０００９】具体的には、本発明者らの検討によれば、
プレス打抜き性を向上させるためには、単にＳ含有量を
規定するだけではＭｎＳの量や分布を制御することがで
きず不充分であり、それには熱間加工時の加熱温度が大
きく関わってくることが明らかになった。そして、本発
明者らは、Ｍｎ及びＳの含有量によって熱間加工の適性
な加熱温度が変動することを見出し、この適正な加熱温
度とＭｎ及びＳの含有量を適性範囲に制御することとを
合わせて、初めて電子銃部品のバリに対する厳しい要求
に応えられる熱膨張が小さいＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を供
給できることを見出すに至った。

【００１０】本発明の電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金の製造方法は、上記知見に基づいてなされたもので、
重量％で、Ｎｉ：３０〜３６％、Ｃｏ：２．０〜７．０
％、Ｓ：０．００１０〜０．０２００％、Ｍｎ：０．１
〜１．５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ａｌ：０．０５％以
下を含み、かつ、Ｏ：０．００５％未満に規制し、残部
が実質的にＦｅ及び不可避的不純物よりなるＦｅ−Ｎｉ
−Ｃｏ合金を熱間加工を含む工程で製造する電子銃部品
用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法において、Ｆｅ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金は、元素Ａの含有量を［％Ａ］としたとき
に、０．０００５≦[％Ｍｎ][％Ｓ]≦０．０１００を満
たし、かつ、熱間加工を下記式［数２］で示す温度Ｔに
加熱して行うことを特徴としている。

【００１１】

【数２】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、上記数値限定の理由を本発
明の作用とともに説明する。なお、以下の説明で「％」
は「重量％」を示す。 （Ｎｉ）：ＮｉはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の熱膨張特性を
決定する重要な元素であり、３０％未満あるいは３６％
を超えると熱膨張係数が大きくなりすぎて好ましくな
い。よって、Ｎｉの成分範囲は３０〜３６％とした。 （Ｃｏ）：ＣｏもＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の熱膨張特性を
決定する重要な元素であり、２．０％未満あるいは７．
０％を超えると熱膨張係数が大きくなりすぎて好ましく
ない。よって、Ｃｏの成分範囲は２．０〜７．０％とし
た。

【００１３】（Ｓ）：ＳはＭｎとともにプレス打抜き性
を向上させるＭｎＳを形成する。Ｓの適正な含有量は、
不可避的に残存する酸化物系介在物の量にもよるが、最
低限０．００１０％必要である。一方、Ｓの含有量が
０．０２００％を超えても、プレス打抜き性はそれ以上
に改善されなくなる。よって、Ｓの成分範囲は０．００
１０〜０．０２０％とした。 （Ｍｎ）：ＭｎはＳとともにプレス打抜き性を向上させ
るＭｎＳを形成する。充分な量のＭｎＳを形成するため
には、Ｍｎの含有量は０．１％は必要であり、逆に１．
５％を超えると、不可避的な残存酸素と結びついて不要
な酸化物系介在物を形成し易くなる。よって、Ｍｎの成
分範囲は０．１〜１．５％とした。

【００１４】（Ｓｉ）：Ｓｉは脱酸剤として添加される
元素であり、０．３％まで残留することは許容される
が、０．３％を超えて残留すると酸化物系介在物の残存
量が多くなるため好ましくない。 （Ａｉ）：Ａｌも脱酸剤として添加される元素であり、
０．０５％まで残留することは許容されるが、０．０５
％を超えて残留すると酸化物系介在物の残存量が多くな
るため好ましくない。

【００１５】（Ｏ）：Ｏは酸化物系介在物を形成する元
素であり、酸化物系介在物はＭｎおよびＳと結合してＭ
ｎＳの形成を阻害する。本発明の目的を達成するために
は、酸化物系介在物の残存量を抑制する必要があり、そ
のためには、Ｏの含有量を０．００５％未満にする必要
がある。なお、Ｏのさらに好ましい含有量は０．００３
％以下である。上記以外の成分は不可避的不純物とＦｅ
である。不純物は、Ｃ、Ｐ、Ｃｒ、Ｃａなどの通常の不
純物であって、熱膨張特性にとって有害であるので、こ
れらの不純物元素の含有量は総計で１０〜２０００ｐｐ
ｍであることが望ましい。

【００１６】ＭｎとＳの濃度積[％Ｍｎ][％Ｓ]：本発明
者らの検討によれば、この濃度積[％Ｍｎ][％Ｓ]が０．
０００５未満では、熱間加工前の加熱温度をいかように
設定しても、電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のプレ
ス打抜き性の向上に充分なＭｎＳが析出せず、０．０１
００を超えるとＭｎＳが多くなりすぎて耐食性が劣化す
ることが判った。よって、ＭｎとＳの濃度積[％Ｍｎ]
[％Ｓ]は、下記式［数３］を満たす範囲に規定した。

【数３】０．０００５≦[％Ｍｎ][％Ｓ]≦０．０１００

【００１７】熱間加工加熱温度Ｔ：熱間加工の加熱温度
が低すぎると析出したＭｎＳの粒径が小さすぎてプレス
打抜き性の向上に寄与しない。また、加熱温度が高すぎ
ると、プレス打抜き性向上に寄与するＭｎＳが解離し、
プレス打抜き性は劣化する。したがって、プレス打抜き
性の向上のためには、熱間加工の加熱温度を適正な範囲
に制御する必要がある。本発明者らは、ＭｎとＳの濃度
積［％Ｍｎ］［％Ｓ］に対して、プレス打抜き性が向上
する熱間加工前の加熱温度を調べた結果、図３のプロッ
トに見られるように、熱間加工前の加熱温度が１０５０
℃未満では、ＭｎＳの粒径を確保してプレス打抜き性を
向上させるには不充分であることを見出した。そして、
そして、図３においてプレス打抜き性の良否の境界とな
る曲線を求めたところ、下記式［数４］を得るに至り、
上記［数２」に示す熱間加工加熱温度Ｔの範囲を得た。
なお、熱間加工とは具体的には分塊圧延、熱間鍛造、熱
間圧延を意味し、熱間加工前の加熱とは、再加熱する場
合も含んでいる。

【００１８】

【数４】

【００１９】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明を詳細に
説明する。表１に示す化学成分のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
を誘導型真空溶解炉により重量約３００ｋｇのインゴッ
トに溶製した。原料としては、電解Ｆｅ、電解Ｎｉ、電
界Ｃｏ、電解Ｍｎ、金属Ｓｉ、金属Ａｌを用い、Ｓ含有
量の調整はＦｅ−Ｓ（硫化鉄）の添加により行った。ま
た、Ｓｉ、Ａｌともに添加しないチャージでは、Ｃ粉末
を用いて脱酸した。

【００２０】

【表１】

【００２１】各インゴットから厚さ４０ｍｍの試料を切
り出し、表１に示す各温度にそれぞれを加熱し、１時間
保持した後熱間圧延を行い、厚さ４ｍｍの板にした。こ
れを焼鈍し、酸洗した後、１．５ｍｍの厚さに冷間圧延
し、続いて焼鈍後０．５ｍｍの厚さまで冷間圧延した。
次にこれを真空中で７５０℃にて１時間焼鈍して供試材
とした。

【００２２】次に、電子銃部品の中でも最も陰極に近い
ものが実際に動作中に加熱される温度は約３００℃であ
るので、熱膨張係数は、室温である３０℃から３００℃
までの複数の温度での平均熱膨張係数を測定した。ま
た、打抜き性の評価は、供試材を０．２８ｍｍの厚さに
コイニングした後、直径０．４ｍｍの孔を１０個あけ、
打抜き面の破断面割合を求めて行った。破断面割合
（％）は、（破断面厚さ／板厚）×１００により定義さ
れ、本発明者らの打抜き性の研究により、破断面割合が
多い方がバリが小さくなり、打抜き性が優れることが明
らかになっている。この実施例の条件では、破断面割合
が３０％以上であることがプレス打抜き性に優れる条件
となる。表１に本発明例および比較例における熱膨張係
数および破断面割合を併記した。なお、表１では、本発
明で規定した全ての条件を満足するものを「本発明例」
とし、各条件のうち１つでも逸脱するものを「比較例」
として区別した。

【００２３】表１から明らかなように、本発明例１〜７
では、いずれも熱膨張係数が４×１０^−６（Ｋ^−１）よ
り小さく破断面割合が３０％より多い。すなわち、熱膨
張係数が小さく打抜き性が優れている。これに対して、
比較例８〜１０では、熱間加工前加熱温度が本発明で規
定する温度領域（前記［数２］）を上回っているため、
破断面割合が少なく打抜き性が劣っている。また、比較
例１１，１２では、熱間加工前加熱温度が上記温度領域
を下回っているため、破断面割合が少なく打抜き性が劣
っている。さらに、比較例１３，１４では、Ｏの含有量
が本発明の上限値である０．００５％を上回っているた
め、酸化物系介在物の量が多くＭｎＳの形成が阻害され
た結果、破断面割合が少なく打抜き性が劣っている。

【００２４】比較例１５，１６では、ＭｎおよびＳの濃
度積［％Ｍｎ］［％Ｓ］が本発明の下限値である０．０
００５％を下回るとともに、さらに比較例１５ではＳの
含有量が本発明の下限値である０．００１０％を下回っ
ている。このため、比較例１５，１６ではＭｎＳの形成
が不充分となり、破断面割合が少なく打抜き性に劣って
いる。また、比較例９ではＣｏの含有量が本発明の下限
値である２．０％を下回り、比較例１２ではＣｏの含有
量が本発明の上限値である７．０％を上回っている。こ
のため、比較例９，１２では、熱膨張係数が、５×１０
^−６（Ｋ^−１）を上回る大きな値を示した。なお、比較
例１７では、濃度積［％Ｍｎ］［％Ｓ］の値が本発明の
上限値である０．０１００を上回る以外は、本発明の数
値限定の条件を満たしている。このため、熱膨張係数お
よび破断面割合は本発明例と同等の結果を示した。しか
しながら、本発明例１〜７および比較例８〜１７に対し
て耐食性試験を行ったところ、比較例１７では濃度積
［％Ｍｎ］［％Ｓ］が０．０１００を上回るために、耐
食性が劣っていることが確認された。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
レス打抜き性を著しく改善した電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｃｏ合金を製造することができ、電子銃部品として致
命的なバリの問題を解消し、受像管の高品質化に対応で
きる熱膨張が小さい優れた電子銃部品を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 シャドウマスク型ブラウン管の断面図であ
る。

【図２】 電子銃の電極であり、本発明に係るＦｅ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金で製造される電子銃部品の一例を示す斜視
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図３】 実施例におけるＭｎ及びＳの濃度積[％Ｍｎ]
[％Ｓ]と熱間圧延の加熱温度との関係を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１ パネル ２ 蛍光膜 ３ 電子ビーム ４ 電子銃 ５ 偏向ヨーク ６ シャドウマスク ７ 磁気シールド １０ 電極 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 微小孔 １０ｅ 先端縁 Ｂ バリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｎｉ：３０〜３６％、Ｃｏ：
   ２．０〜７．０％、Ｓ：０．００１０〜０．０２００
   ％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ａ
   ｌ：０．０５％以下を含み、かつ、Ｏ：０．００５％未
   満に規制し、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物よ
   りなるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を熱間加工を含む工程で製
   造する電子銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法に
   おいて、上記Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金は、元素Ａの含有量
   を［％Ａ］としたときに、０．０００５≦[％Ｍｎ][％
   Ｓ]≦０．０１００を満たし、かつ、上記熱間加工を下
   記式で示す温度Ｔに加熱して行うことを特徴とする電子
   銃部品用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の製造方法。 【数１】