JP2003321750A - HIGH STRENGTH, LOW THERMAL EXPANSION Fe-Ni-Co BASED MATERIAL FOR SHADOW MASK AND SHADOW MASK - Google Patents

HIGH STRENGTH, LOW THERMAL EXPANSION Fe-Ni-Co BASED MATERIAL FOR SHADOW MASK AND SHADOW MASK

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JP2003321750A
JP2003321750A JP2002126892A JP2002126892A JP2003321750A JP 2003321750 A JP2003321750 A JP 2003321750A JP 2002126892 A JP2002126892 A JP 2002126892A JP 2002126892 A JP2002126892 A JP 2002126892A JP 2003321750 A JP2003321750 A JP 2003321750A
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shadow mask
thermal expansion
strength
less
high strength
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Application number
JP2002126892A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Nishida
純一 西田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for a shadow mask which consists of an Fe-Ni- Co based alloy having high strength and a low thermal expansion coefficient, and to provide a shadow mask. <P>SOLUTION: The Fe-Ni-Co based material for a shadow mask has a composition containing, by mass, 31 to 34% Ni, 3.5 to 6% Co, >0.1 to 0.5% Nb, <0.01% C and 0.004 to 0.01% N, and the balance substantially Fe. The content of B can be controlled to ≤0.004%. Preferably, the maximum particle diameter of niobium compounds observed in the cross section of the structure is <0.5 μm, and the number thereof is ≥50,000 pieces/mm<SP>2</SP>. Alternatively, the material for a shadow mask is produced by performing rolling as well, and the degree of aggregation in the ä100} of the rolled surface is 60 to 90%. The shadow mask consists of the material for a shadow mask. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度でかつ平均
熱膨張係数が小さいFe−Ni−Co系シャドウマスク
用材料に関するものであり、特にはテレビジョンやコン
ピュータのモニタ等に用いられるカラーブラウン管の高
精細化、フラット画面化に適したシャドウマスク用材
料、そしてシャドウマスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fe-Ni-Co-based shadow mask material having high strength and a small average coefficient of thermal expansion, and particularly to a color cathode ray tube used for a television monitor, a computer monitor or the like. The present invention relates to a shadow mask material suitable for high definition and flat screen, and a shadow mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】カラーブラウン管に組み込まれるシャド
ウマスクは、電子銃から打ち出された電子ビームが透過
するための開孔部を有し、その電子ビームがガラスパネ
ル内側の蛍光体に正確に当るよう、電子ビームの選別機
構としての役割を持っている。この場合、シャドウマス
クの開孔部を透過しない電子ビームによってシャドウマ
スクは局所的に加熱され、熱膨張によりドーム状に変形
すると、このようなドーミング現象により、電子ビーム
のミスランデイングが発生する。このドーミングを防止
するため、その材料には熱膨張係数の小さいFe−36
%Ni系のアンバー合金が使用されてきた。
2. Description of the Related Art A shadow mask incorporated in a color cathode ray tube has an opening for allowing an electron beam emitted from an electron gun to pass therethrough, so that the electron beam accurately strikes a phosphor inside a glass panel. It has a role as an electron beam selection mechanism. In this case, when the shadow mask is locally heated by the electron beam that does not pass through the aperture of the shadow mask and is deformed into a dome shape due to thermal expansion, mislanding of the electron beam occurs due to such a doming phenomenon. In order to prevent this doming, the material is Fe-36 having a small coefficient of thermal expansion.
% Ni based amber alloys have been used.

【0003】近年、カラーブラウン管の技術動向は高精
細化の動向にあり、シャドウマスク用材料としても、ア
ンバー合金よりさらに低熱膨張の特性を有するものが要
求されるようになってきている。また、画面のフラット
化によりシャドウマスクの曲率半径が増大するため、こ
れは構造上シャドウマスクの機械的強度を著しく低下さ
せることから、従来のアンバー合金では耐落下強度が不
足し、ブラウン管の製造工程や輸送中の衝撃によるシャ
ドウマスクの変形が課題であった。
In recent years, the technical trend of color cathode-ray tubes is toward higher definition, and a material having a lower thermal expansion than that of an amber alloy has been required as a material for a shadow mask. In addition, since the radius of curvature of the shadow mask increases due to the flattening of the screen, and this structurally significantly reduces the mechanical strength of the shadow mask, the conventional amber alloy lacks the drop resistance, and the cathode ray tube manufacturing process. Deformation of the shadow mask due to impact during transportation and transportation was a problem.

【0004】ここで、シャドウマスクの所定の曲率は、
プレス成形によって付与され、その成形前には通常、プ
レス成形性を向上させるための焼鈍(マスク焼鈍)が行
なわれる。マスク焼鈍は、一般的にエッチング穿孔後に
行なわれるものであるが、上記の課題は、このマスク焼
鈍後の強度に大きく起因する。
Here, the predetermined curvature of the shadow mask is
It is applied by press molding, and before that molding, annealing (mask annealing) for improving press moldability is usually performed. The mask annealing is generally performed after etching perforation, but the above-mentioned problem is largely due to the strength after the mask annealing.

【0005】これら課題に対しては、アンバー合金より
さらに熱膨張係数が低く、強度の高いFe−31%Ni
−5%Co系のスーパーインバー合金の適用が広がりつ
つある。ただし、スーパーインバー合金は高価なCoを
含有していることから、低コスト化のための薄板化と、
その達成のためのさらなる高強度化が必要となってきて
いる。
For these problems, Fe-31% Ni, which has a lower thermal expansion coefficient and higher strength than Amber alloy, is used.
The use of -5% Co-based Super Invar alloy is expanding. However, since the Super Invar alloy contains expensive Co, thinning the plate for cost reduction,
To achieve this, higher strength is needed.

【0006】上記の用途に供される、このようなFe−
Ni−Co系合金においては、その強度の向上手段とし
てNb等の周期律表でIVa、Va族の元素を添加する
方法が多数提案されている。例えば特開2001−34
2546号は、低熱膨張化のためにCoを1〜3.5%
添加し、さらにMn含有量を0.1%以下にすると共
に、耐落下強度の向上のためにNb,Zr,Ti,Vを
0.1〜4%含有させ、ヤング率の向上を図っている。
[0006] Such Fe-, which is used for the above-mentioned applications,
For Ni—Co alloys, as a means for improving the strength, many methods have been proposed for adding IVa and Va group elements in the periodic table such as Nb. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-34
No. 2546 has 1 to 3.5% Co for low thermal expansion.
In addition to adding 0.1% or less of Mn content and 0.1% to 4% of Nb, Zr, Ti and V in order to improve the drop strength, the Young's modulus is improved. .

【0007】特開2002−80939号では、Mn含
有量を0.1%以下とし、Coを随意的に0.01〜2
%含有させることで低熱膨張化を図ると共に、Nb,T
a,Hfを0.01〜0.8%添加することにより耐力
とヤング率を高めている。また、本出願人は、特開20
01−262278号において、22%以下のCo添加
範囲内でNiとCo量の最適化により低熱膨張化を図
り、Nbを0.005〜0.1%、さらにNを0.00
2〜0.02%添加することでNbを含む粒状析出物を
微細に析出させ、高強度化を図る手法を提案している。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-80939, the Mn content is set to 0.1% or less, and Co is optionally 0.01 to 2
%, A low thermal expansion is achieved and Nb, T
The yield strength and Young's modulus are increased by adding 0.01 to 0.8% of a and Hf. The applicant of the present invention has disclosed that
No. 01-262278, low thermal expansion was achieved by optimizing Ni and Co amounts within a Co addition range of 22% or less, and Nb was 0.005 to 0.1%, and N was 0.00.
A method has been proposed in which a granular precipitate containing Nb is finely precipitated by adding 2 to 0.02% to increase the strength.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した手法は、シャ
ドウマスクの高強度化に有効な手段である。しかし、特
開2001−342546号や特開2002−8093
9号の手法は、Nb等を固溶状態で利用し高強度化を図
っていることから、さらに高強度化を行なうためには多
量のNb添加が必要となり、熱膨張特性の劣化や粗大な
Nb炭窒化物の晶出が懸念される。
The method described above is an effective means for increasing the strength of the shadow mask. However, JP 2001-342546 A and JP 2002-8093 A
The method of No. 9 uses Nb or the like in a solid solution state to achieve high strength, and therefore a large amount of Nb needs to be added to further increase strength, resulting in deterioration of thermal expansion characteristics and coarseness. There is concern about crystallization of Nb carbonitride.

【0009】シャドウマスク用材料には、そのシャドウ
マスクとしての強度に加えて、さらなる薄板化にも対応
できる強度、すなわちハンドリング性もが求められる。
ここで、シャドウマスクとしての強度を高めた場合、そ
のプレス成形性が問題となるが、これについては最近の
プレス成形技術の向上により、ある程度の高強度材でも
プレス成形が可能である。
In addition to the strength as the shadow mask, the material for the shadow mask is required to have a strength capable of coping with further thinning, that is, handleability.
Here, when the strength of the shadow mask is increased, its press-formability becomes a problem, but with respect to this, press-molding is possible even to some extent with a high-strength material due to recent improvements in press-molding technology.

【0010】そこで、本発明は、スーパーインバー合金
を用いたシャドウマスクをベースにして、さらなる薄板
化にも対応でき、そしてマスク焼鈍後であっても十分な
強度を維持できる、高強度でかつ熱膨張係数の小さいF
e−Ni−Co系合金よりなるシャドウマスク用材料、
そしてシャドウマスクを提供することを目的としてい
る。
Therefore, the present invention is based on a shadow mask using a Super Invar alloy, can be used for further thinning, and can maintain a sufficient strength even after the mask annealing. Small expansion coefficient F
a shadow mask material made of an e-Ni-Co alloy,
And it aims to provide a shadow mask.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、シャドウマ
スク用材料の様々な高強度化の手法について検討したと
ころ、その構成する合金元素の最適な組み合わせと、好
ましくは組織制御を行なうことにより、低熱膨張特性を
劣化させずに高強度化を達成できる手法を見いだし、本
発明に至った。
The present inventor has studied various methods for increasing the strength of a shadow mask material, and has found that the optimum combination of the alloying elements constituting the shadow mask material and preferably the microstructure control are performed. The inventors have found a method capable of achieving high strength without deteriorating low thermal expansion characteristics, and have reached the present invention.

【0012】すなわち、本発明は、質量%にて、Ni:
31〜34%、Co:3.5〜6%、Nb:0.1超〜
0.5%、C:0.01%未満、N:0.004〜0.
01%、残部が実質的にFeからなることを特徴とする
高強度低熱膨張Fe−Ni−Co系シャドウマスク用材
料である。好ましくは、組織断面に観察されるニオブ化
合物の最大粒径が0.5μm未満であり、個数が500
00個/mm以上であることを特徴とする高強度低熱
膨張Fe−Ni−Co系シャドウマスク用材料である。
That is, according to the present invention, Ni:
31-34%, Co: 3.5-6%, Nb: over 0.1-
0.5%, C: less than 0.01%, N: 0.004 to 0.
This is a high-strength, low-thermal-expansion Fe-Ni-Co-based shadow mask material, characterized in that 01%, and the balance substantially consisting of Fe. Preferably, the maximum particle size of the niobium compound observed in the tissue cross section is less than 0.5 μm, and the number is 500.
It is a high-strength, low-thermal expansion Fe-Ni-Co-based shadow mask material characterized in that the number is 00 / mm 2 or more.

【0013】加えて、これら本発明の高強度低熱膨張F
e−Ni−Co系シャドウマスク用材料は、圧延により
作製されたシャドウマスク用材料であって、その圧延表
面の{100}集合度が60〜90%のものである。本
発明のシャドウマスク用材料については、Bを0.00
4%以下としてもよい。
In addition, the high strength and low thermal expansion F of the present invention
The e-Ni-Co-based shadow mask material is a shadow mask material produced by rolling, and the rolling surface has a {100} aggregation of 60 to 90%. For the shadow mask material of the present invention, B is 0.00
It may be 4% or less.

【0014】そして、これら本発明の高強度低熱膨張F
e−Ni−Co系シャドウマスク用材料よりなるシャド
ウマスクであって、薄くかつ強度に優れ、高精細かつ高
精度のエッチング孔加工が達成されたものである。
The high strength and low thermal expansion F of the present invention
A shadow mask made of an e-Ni-Co-based shadow mask material, which is thin and excellent in strength, and has achieved high-precision and high-precision etching hole processing.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、Fe−Ni−C
o系合金の高強度化に、その固溶強化元素としてのC
o、そしてNbを利用したところにあり、さらには組織
中にニオブ化合物(Nbの炭窒化物)を微細に析出させ
ることで、結晶粒の微細化と析出強化をも同時に活用し
たところにある。これらの強化手法の相乗効果により、
Fe−Ni−Co系合金の低熱膨張特性の劣化を来たさ
ずに、高強度化を達成することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The feature of the present invention is that Fe--Ni--C.
For strengthening o-based alloys, C as a solid solution strengthening element
O and Nb are utilized, and further, by finely depositing a niobium compound (carbonitride of Nb) in the structure, the grain refinement and precipitation strengthening are simultaneously utilized. Due to the synergistic effect of these strengthening methods,
High strength can be achieved without degrading the low thermal expansion characteristics of the Fe-Ni-Co alloy.

【0016】最初に、本発明者は、Fe−Ni−Co系
合金において、その強度、熱膨張係数に及ぼすCo,N
b,Nの影響について詳細な調査を行い、それぞれの特
性に最適な組成バランスを検討した。
First, the inventor of the present invention, in the Fe-Ni-Co type alloy, influences on the strength and thermal expansion coefficient of Co and N.
The effects of b and N were investigated in detail, and the optimum composition balance for each characteristic was examined.

【0017】まず、NiとCoの成分バランスについて
述べる。Fe−Ni−Co系合金では(Ni+Co)量
が37%付近で熱膨張係数が最小となる。その一方で、
常温での耐力はCo量の影響が大きく、同じ(Ni+C
o)量であればCo量が多い方が、耐力が高い。これら
の知見を基に詳細な検討を重ねたところ、Co量を3.
5%以上とし、(Ni+Co)量が約37%になるよう
にNi量を調整することが、シャドウマスク用材料とし
ての低熱膨張特性と高強度特性の両立に有効な成分バラ
ンスであることを知見した。
First, the balance of Ni and Co components will be described. In the Fe-Ni-Co alloy, the coefficient of thermal expansion becomes minimum when the (Ni + Co) content is around 37%. On the other hand,
The yield strength at room temperature is greatly affected by the amount of Co and is the same (Ni + C
If the amount is o), the higher the amount of Co, the higher the yield strength. As a result of detailed investigations based on these findings, the Co content was determined to be 3.
It was found that adjusting the amount of Ni to 5% or more and the amount of (Ni + Co) to be about 37% is an effective component balance for achieving both low thermal expansion properties and high strength properties as a shadow mask material. did.

【0018】しかし、Co量が6%を越えると、低熱膨
張特性の維持の上でNi量を31%未満に調整する必要
があるものの、Ni量が31%未満になると合金のマル
テンサイト変態温度が−60℃以上までにも上昇し、寒
冷地で使用の際の、シャドウマスクの変形が懸念され
る。よって、本発明のFe−Ni−Co系シャドウマス
ク用材料は、NiとCoとのバランスをも考慮した結果
として、Ni:31〜34%、Co:3.5〜6%とす
る。
However, when the Co content exceeds 6%, the Ni content needs to be adjusted to less than 31% in order to maintain the low thermal expansion property, but when the Ni content is less than 31%, the martensitic transformation temperature of the alloy is lowered. Rises to −60 ° C. or higher, and there is concern that the shadow mask may be deformed when used in cold regions. Therefore, the Fe-Ni-Co-based shadow mask material of the present invention has Ni: 31 to 34% and Co: 3.5 to 6% as a result of also considering the balance between Ni and Co.

【0019】次に、NbとNについて述べる。Nbは、
本発明にとって高強度化を図るための重要な元素であ
り、その添加量が増えるにつれて固溶強化による高強度
化が図られる。また、窒素との同時添加によって、組織
中にニオブ炭窒化物を微細に析出させることができ、結
晶粒の微細化と析出強化の両作用による高強度化を図る
ことができる。
Next, Nb and N will be described. Nb is
For the present invention, it is an important element for achieving high strength, and as the amount of addition increases, the strength can be increased by solid solution strengthening. Further, by simultaneously adding nitrogen, niobium carbonitride can be finely precipitated in the structure, and it is possible to achieve high strength by both the action of refining crystal grains and precipitation strengthening.

【0020】本発明においては、上記の高強度作用を安
定して得るために0.1%を超えるNb添加を必要とす
る。つまり、Nb量が0.1%以下の場合であっても、
ニオブ炭窒化物の微細析出による結晶粒の微細化によ
り、ある程度の高強度化は可能ではあるが、シャドウマ
スク用材料に特有の、例えば0.12mm以下といった
薄板化の用途でさらに高強度が必要とされる場合には、
0.1%以下のNbでは強度が不十分である。本発明で
は、固溶強化も利用した高強度作用を活用するために、
0.1%を超えてNbを添加することが重要である。
In the present invention, in order to stably obtain the above-mentioned high strength action, it is necessary to add Nb in excess of 0.1%. That is, even when the Nb amount is 0.1% or less,
Although it is possible to increase the strength to some extent by refining the crystal grains by fine precipitation of niobium carbonitride, higher strength is required for thinning applications of 0.12 mm or less, which is peculiar to shadow mask materials. If
If the Nb content is 0.1% or less, the strength is insufficient. In the present invention, in order to utilize the high-strength effect that also utilizes solid solution strengthening,
It is important to add Nb in excess of 0.1%.

【0021】ここで、Nbは合金の熱膨張係数を増加さ
せる元素であることから、特に低熱膨張特性と高強度特
性の両立にNiとCoのバランスをも重要とする本発明
のシャドウマスク用材料においては、その相互的な成分
検討が必要となる。熱膨張係数に及ぼすNbの影響は、
通常のインバー合金への添加に比べて、スーパーインバ
ー合金への添加の方が小さく、そして、本発明のNiと
Coの成分バランスを満たすFe−Ni−Co系合金で
あれば、ある程度のNb添加であっても熱膨張係数を小
さく保持したまま、優れた高強度化を達成できる。しか
し、0.5%を越えてNbが添加されると熱膨張係数が
大きくなり、またマスク焼鈍等の熱処理時にて表面が酸
化され易くなるため、Nb量を0.5%以下とした。
Here, since Nb is an element that increases the thermal expansion coefficient of the alloy, the material for the shadow mask of the present invention, in which the balance between Ni and Co is also important for achieving both low thermal expansion characteristics and high strength characteristics, is particularly important. In, the mutual examination of the components is necessary. The effect of Nb on the coefficient of thermal expansion is
Compared to addition to ordinary Invar alloy, addition to Super Invar alloy is smaller, and if Fe-Ni-Co based alloy satisfying the composition balance of Ni and Co of the present invention, Nb addition to some extent. Even with this, excellent strength can be achieved while keeping the thermal expansion coefficient small. However, if Nb is added in excess of 0.5%, the coefficient of thermal expansion becomes large, and the surface is easily oxidized during heat treatment such as mask annealing. Therefore, the amount of Nb was set to 0.5% or less.

【0022】そして、窒素(N)も本発明に必須の元素
である。本発明の高強度化に利用する組織中のニオブ化
合物においては、特にその微細調整が可能な窒化ニオブ
の利用が有効となる。つまり、窒化ニオブはその溶解度
積([%Nb]・[%N])が小さいため、炭化ニオブ
に比べ極少量のNb添加でその窒化物が析出することか
ら、固溶析出処理により結晶粒の微細化に有効な、微細
なニオブ化合物を析出させることが可能となる。
Nitrogen (N) is also an essential element for the present invention. In the niobium compound in the structure used for strengthening of the present invention, it is particularly effective to use niobium nitride whose fine adjustment is possible. That is, since niobium nitride has a small solubility product ([% Nb] · [% N]), its nitride precipitates with the addition of an extremely small amount of Nb as compared with niobium carbide. It becomes possible to deposit a fine niobium compound which is effective for miniaturization.

【0023】本発明の場合、窒素量が0.004%未満
であると、上記したニオブ化合物の析出が不十分なた
め、十分な強度が得られ難い。しかし、窒素量が0.0
1%を越えると結晶方位の制御が難しくなり、結晶方位
に起因する強度の低下が生じることと、高窒素材自体が
その窒素添加技術の上で難しく、歩留りも悪くなること
から、窒素量は0.01%以下とした。よって、本発明
では、Nbそして、他のCo,Niとの成分バランスの
上でも、窒素量は0.004〜0.01%とする必要が
ある。
In the case of the present invention, if the amount of nitrogen is less than 0.004%, it is difficult to obtain sufficient strength because the above-mentioned niobium compound is insufficiently precipitated. However, the amount of nitrogen is 0.0
If it exceeds 1%, it becomes difficult to control the crystal orientation, the strength is reduced due to the crystal orientation, and the high nitrogen material itself is difficult in terms of the nitrogen addition technology, and the yield also deteriorates. It was set to 0.01% or less. Therefore, in the present invention, the nitrogen content needs to be 0.004 to 0.01% in terms of the component balance with Nb and other Co and Ni.

【0024】Cも本発明の達成の上でその調整が重要な
元素である。Cが多過ぎると粗大なニオブ化合物(Nb
炭化物)を晶出し、結晶粒の微細化に有効な、微細なニ
オブ化合物(Nb窒化物)が少なくなるため、0.01
%未満とする。
C is also an element whose adjustment is important in achieving the present invention. If the amount of C is too large, a coarse niobium compound (Nb
(Carbide) to crystallize and reduce the amount of fine niobium compound (Nb nitride) that is effective for refining crystal grains.
Less than%.

【0025】本発明において、好ましくはBを添加す
る。Bは結晶粒界を強化し、熱間加工性の改善に効果が
ある。また、再結晶後の結晶方位を制御し、マスク焼鈍
後のプレス成形性の改善にも効果がある。ただし、多量
のB含有は、Nとの結合により微細なニオブ化合物の形
成を阻害することから、好ましくは0.004%以下と
する。
In the present invention, B is preferably added. B strengthens the crystal grain boundaries and is effective in improving hot workability. It is also effective in controlling the crystal orientation after recrystallization and improving the press formability after mask annealing. However, if a large amount of B is contained, the formation of fine niobium compounds is hindered by bonding with N, so the content is preferably 0.004% or less.

【0026】その他、本発明のFe−Ni−Co系シャ
ドウマスク用材料の成分組成については、Si:0.1
%以下(好ましくは0.05%以下)、Cr:0.1%
以下、Mnは0.1%以上、更には0.2%以上が好ま
しい。また、記載しないその他の元素については、その
合計が0.1%以下であることが好ましい。
In addition, regarding the composition of the Fe—Ni—Co-based shadow mask material of the present invention, Si: 0.1
% Or less (preferably 0.05% or less), Cr: 0.1%
Hereinafter, Mn is preferably 0.1% or more, more preferably 0.2% or more. In addition, the total of other elements not described is preferably 0.1% or less.

【0027】本発明のシャドウマスク用材料が、その高
強度化の達成のために組織中のニオブ化合物の微細調整
を利用することは上述の通りである。その達成のために
は材料の成分組成の調整が重要であるが、特に結晶粒の
微細化による高強度化を達成するに有効なニオブ化合物
のサイズについて検討した。
As described above, the shadow mask material of the present invention utilizes the fine adjustment of the niobium compound in the structure to achieve its high strength. In order to achieve this, it is important to adjust the component composition of the material. In particular, we examined the size of the niobium compound that is effective in achieving high strength by refining the crystal grains.

【0028】本発明のFe−Ni−Co系シャドウマス
ク用材料においては、その高強度化に効果を示す平均結
晶粒径として、JIS G 0551による粒度番号が
10以上であることが望ましい。この場合、Zener
の関係式(R=4/3・r/f2/3:マトリックス平
均結晶粒径R、析出物の平均粒径r、析出物体積率f)
から導かれる分散粒子径とマトリックスの平均結晶粒径
の関係から検討すれば、組織断面に観察されるニオブ化
合物の最大粒径を0.5μm未満とし、個数を5000
0個/mm以上とすることが望ましい。
In the Fe-Ni-Co-based shadow mask material of the present invention, it is desirable that the average grain size, which is effective for increasing the strength, be 10 or more according to JIS G 0551. In this case, Zener
(R = 4/3 · r / f 2/3 : average crystal grain size R of matrix, average grain size r of precipitate, volume fraction f of precipitate)
From the relationship between the dispersed particle size derived from the above and the average crystal grain size of the matrix, the maximum particle size of the niobium compound observed in the tissue cross section was set to less than 0.5 μm, and the number
It is desirable that the number is 0 pieces / mm 2 or more.

【0029】よって、本発明のFe−Ni−Co系シャ
ドウマスク用材料は、その断面組織に観察されるニオブ
化合物の最大粒径を0.5μm未満とし、その個数を5
0000個/mm以上とすることが好ましい。なお、
0.5μm未満の超微細なニオブ化合物は、例えばその
製造工程において900〜1350℃の均熱固溶化処理
と析出処理の条件を適宜調整することで調整が可能であ
る。そして、このようなニオブ化合物の状態には、マス
ク焼鈍によって実質の変化が生じず、マスク焼鈍後であ
っても平均結晶粒径が粒度番号にて10以上の組織を達
成することが可能である。
Therefore, in the Fe-Ni-Co-based shadow mask material of the present invention, the maximum grain size of the niobium compound observed in the cross-sectional structure is set to less than 0.5 μm and the number thereof is set to 5
It is preferable to set it to 0000 pieces / mm 2 or more. In addition,
The ultrafine niobium compound having a particle size of less than 0.5 μm can be adjusted, for example, by appropriately adjusting the conditions of the soaking solution treatment and the precipitation treatment at 900 to 1350 ° C. in the manufacturing process. And, in such a state of the niobium compound, substantial change does not occur by mask annealing, and it is possible to achieve a structure in which the average crystal grain size is 10 or more in the grain size number even after the mask annealing. .

【0030】組織断面に観察されるニオブ化合物の粒径
測定法としては、例えばSPEED法にて腐食した組織
面に現出されるニオブ化合物を観察する方法が適用でき
る。図1は、SPEED法にて腐食したFe−Ni−C
o系合金の組織面を16000倍の走査型電子顕微鏡に
て観察したものであり、最大粒径が0.09μmのニオ
ブ化合物を示している。組織断面に占めるこれらニオブ
化合物の総個数については、その組織面に観察される数
をカウントすればよく、mmあたりの個数に換算すれ
ばよい。図1の場合、1388×10個/mmであ
る。
As a method for measuring the particle size of the niobium compound observed on the cross section of the structure, for example, a method of observing the niobium compound appearing on the corroded structure surface by the SPEED method can be applied. Fig. 1 shows Fe-Ni-C corroded by the SPEED method.
The textured surface of the o-based alloy was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 16000, showing a niobium compound having a maximum grain size of 0.09 μm. Regarding the total number of these niobium compounds occupying the tissue cross section, the number observed on the tissue surface may be counted and converted into the number per mm 2 . In the case of FIG. 1, it is 1388 × 10 4 pieces / mm 2 .

【0031】また、本発明のFe−Ni−Co系シャド
ウマスク用材料は、薄板として供するために圧延工程を
経て作製すればよいが、その際の圧延表面に集合する結
晶面の方位を制御することが好ましい。薄板について
は、冷間圧延と再結晶焼鈍を適宜繰り返して所定の板厚
に仕上げるところ、本発明のシャドウマスク用材料はN
bを添加しているために圧延集合組織が形成され易く、
再結晶後に圧延表面の{100}面の集積度が高くな
る。
The Fe-Ni-Co-based shadow mask material of the present invention may be produced through a rolling process so as to serve as a thin plate, and the orientation of crystal planes gathering on the rolling surface at that time is controlled. It is preferable. For a thin plate, cold rolling and recrystallization annealing are appropriately repeated to finish to a predetermined plate thickness.
Since b is added, a rolling texture is easily formed,
After recrystallization, the degree of integration of the {100} plane on the rolled surface increases.

【0032】この場合、エッチング速度の速い{10
0}面を圧延面上に集合させておくと、エッチングファ
クターの向上を図ることができるために、次工程のエッ
チング穿孔にて高精細かつ高精度のエッチング孔を形成
することができる。よって、本発明においては、その圧
延表面の{100}集合度を60%以上とすることが望
ましい。
In this case, the high etching rate {10
When the {0} planes are gathered on the rolled surface, the etching factor can be improved, so that highly precise and highly accurate etching holes can be formed in the etching perforation in the next step. Therefore, in the present invention, it is desirable that the degree of {100} aggregation of the rolled surface be 60% or more.

【0033】しかし、{100}集合度が過度に大きく
なると結晶格子に沿ってエッチングが進行するため、エ
ッチング孔が不均一形状となる。また、集合する結晶方
位によってはシュミット因子の大きさが変化し、応力を
かけた時と同時に活性化されるすべり系の数に違いが生
じ、{100}面の集積度が90%を越えると強度も低
下してしまうことから、{100}集積度は90%以下
とすることが望ましい。
However, if the {100} aggregation is excessively large, the etching progresses along the crystal lattice, so that the etching holes have a non-uniform shape. In addition, the size of the Schmid factor changes depending on the crystal orientation to be assembled, and the number of slip systems activated at the same time when a stress is applied is different, and if the degree of integration of {100} faces exceeds 90%. Since the strength is also reduced, the {100} integration degree is preferably 90% or less.

【0034】[0034]

【実施例】真空誘導溶解炉により、表1に示す各種成分
に調整したFe−Ni−Co系合金の鋼塊を作製した。
その後、1250℃に加熱して固溶化処理を行ない、続
いて1100℃に加熱し鍛造と熱間圧延を施して厚さ
2.5mmの板材とした。この板材に650〜700℃
でのニオブ化合物の析出処理を行った後、冷間圧延と焼
鈍を繰り返して厚さ0.1mmの冷間圧延材とした。な
お、No.11は通常のスーパーインバー合金に相当す
るものである。
[Examples] Steel ingots of Fe-Ni-Co alloys adjusted to the various components shown in Table 1 were produced in a vacuum induction melting furnace.
After that, it was heated to 1250 ° C. for solution treatment, and subsequently heated to 1100 ° C. forging and hot rolling to obtain a plate material having a thickness of 2.5 mm. 650-700 ℃ on this plate
After the precipitation treatment of the niobium compound was performed, cold rolling and annealing were repeated to obtain a cold rolled material having a thickness of 0.1 mm. In addition, No. Reference numeral 11 corresponds to a normal Super Invar alloy.

【0035】これら仕上げた冷間圧延材を供試材とし、
最大のニオブ化合物の粒径、個数、結晶方位を測定し
た。ニオブ化合物の粒径測定は、供試材をSPEED法
で腐食した組織面について、その総測定観察視野面積5
00μmを走査型電子顕微鏡にて観察することで行な
った。ニオブ化合物の個数は同組織面に観察される数を
カウントした。また圧延面上の{100}集合度は、供
試材にX線回折を行い、以下の数式から求めた。
These finished cold rolled materials were used as test materials,
The maximum particle size, number, and crystal orientation of the niobium compound were measured. The particle size of the niobium compound was measured by measuring the total area of the observation field of view of the textured surface of the test material corroded by the SPEED method.
It was performed by observing 00 μm 2 with a scanning electron microscope. As the number of niobium compounds, the number observed on the same tissue plane was counted. The degree of {100} aggregation on the rolled surface was obtained from the following mathematical formula by subjecting the test material to X-ray diffraction.

【0036】{100}集合度(%)=I(200)/
{I(111)+I(200)+I(220)+I(311)}×
100※I(hkl):結晶面(hkl)のX線回折にお
けるピーク強度
{100} Aggregation (%) = I (200) /
{I (111) + I (200) + I (220) + I (311)} ×
100 * I (hkl): peak intensity in X-ray diffraction of crystal plane (hkl)

【0037】そして、これらの供試材に、マスク焼鈍に
相当する、850℃での焼鈍を行った後、各供試材につ
いての平均結晶粒径(JIS G 0551による結晶
粒度番号)と、0.2%耐力、熱膨張係数を測定した。
0.2%耐力は20℃おいて、熱膨張係数は20〜10
0℃の範囲で測定した。以上の測定結果を表1に示す。
Then, after annealing these test materials at 850 ° C., which corresponds to mask annealing, the average crystal grain size (crystal grain size number according to JIS G 0551) of each test material was 0. The 0.2% proof stress and the thermal expansion coefficient were measured.
0.2% proof stress at 20 ℃, coefficient of thermal expansion 20 ~ 10
It was measured in the range of 0 ° C. Table 1 shows the above measurement results.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】本発明を満たすNo.1〜10は、Co,
Nb,Nを適量含有しており、熱膨張係数はNo.11
(通常のスーパーインバー合金よりなるもの)とほぼ同
等で、強度はNo.11よりも約20%以上高い耐力が
得られていることから、板厚を10%程度低減すること
が可能である。特にCo量の多いNo.4や、Nb量の
多いNo.6は、耐力が360MPaと非常に高い強度
が得られた。No.7は、{100}集合度が90%を
越え、Nb量が多い割りには強度がやや低めになってい
るが、十分な強度に到達している。
No. which satisfies the present invention. 1 to 10 are Co,
It contains Nb and N in an appropriate amount and has a thermal expansion coefficient of No. 11
(Compared to normal Super Invar alloy) Since a yield strength higher than that of No. 11 by about 20% or more has been obtained, it is possible to reduce the plate thickness by about 10%. In particular, No. 1 with a large amount of Co. 4 or No. 4 having a large amount of Nb. No. 6 had a very high yield strength of 360 MPa. No. In No. 7, the degree of {100} aggregation exceeds 90%, and although the Nb amount is large, the strength is slightly low, but it has reached a sufficient strength.

【0040】一方、No.12のようにN量が多いと、
{100}集合度が高いこともあって、強度が出難くな
る。また製造上の歩留りも低下した。No.13は、窒
素量が少ないためにニオブ化合物(窒化ニオブ)の析出
が不十分であり、結晶粒の微細化、析出強化による高強
度化が不十分である。
On the other hand, No. When the amount of N is large like 12,
Since the {100} aggregation is high, it becomes difficult to obtain strength. In addition, the manufacturing yield was reduced. No. In No. 13, the niobium compound (niobium nitride) was insufficiently precipitated due to the small amount of nitrogen, and the grain size was made finer and the strengthening by precipitation strengthening was insufficient.

【0041】また、本発明を満たすNo.1〜10は、
そのマスク焼鈍後であっても、ニオブ化合物の状態に実
質の変化がなく、焼鈍前であっても優れた強度を示すも
のであることを確認した。
Further, No. 1 satisfying the present invention. 1-10 is
It was confirmed that even after the mask annealing, there was substantially no change in the state of the niobium compound, and even before the annealing, it showed excellent strength.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明であれば、高強度でかつ熱膨張係
数が小さいFe−Ni−Co系シャドウマスク用材料の
提供が可能である。よって、本用途での変形を防止で
き、ハンドリングが容易となるため、さらなる薄板化も
可能となり、シャドウマスク原価の低減が図れる。
According to the present invention, it is possible to provide an Fe-Ni-Co based shadow mask material having high strength and a small thermal expansion coefficient. Therefore, the deformation in this application can be prevented and the handling is facilitated, so that it is possible to further thin the plate and the cost of the shadow mask can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Fe−Ni−Co系合金の組織面に観察される
ニオブ化合物を示す金属ミクロ組織写真である。
FIG. 1 is a metal microstructure photograph showing a niobium compound observed on the textured surface of an Fe—Ni—Co alloy.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 質量%にて、Ni:31〜34%、C
o:3.5〜6%、Nb:0.1超〜0.5%、C:
0.01%未満、N:0.004〜0.01%、残部が
実質的にFeからなることを特徴とする高強度低熱膨張
Fe−Ni−Co系シャドウマスク用材料。
1. In mass%, Ni: 31 to 34%, C
o: 3.5-6%, Nb: over 0.1-0.5%, C:
Less than 0.01%, N: 0.004 to 0.01%, the balance substantially consisting of Fe, high strength low thermal expansion Fe-Ni-Co based shadow mask material.
【請求項2】 組織断面に観察されるニオブ化合物の最
大粒径が0.5μm未満であり、個数が50000個/
mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の高
強度低熱膨張Fe−Ni−Co系シャドウマスク用材
料。
2. The maximum particle size of the niobium compound observed in the tissue section is less than 0.5 μm, and the number is 50000 /
The material for a high-strength low-thermal expansion Fe—Ni—Co-based shadow mask according to claim 1, wherein the material is 2 mm 2 or more.
【請求項3】 圧延により作製されたシャドウマスク用
材料であって、その圧延表面の{100}集合度が60
〜90%であることを特徴とする請求項1または2に記
載の高強度低熱膨張Fe−Ni−Co系シャドウマスク
用材料。
3. A shadow mask material produced by rolling, the rolling surface of which has a {100} aggregation of 60.
% To 90%, The high-strength, low-thermal expansion Fe-Ni-Co-based shadow mask material according to claim 1 or 2.
【請求項4】 質量%にて、B:0.004%以下であ
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
の高強度低熱膨張Fe−Ni−Co系シャドウマスク用
材料。
4. The high strength low thermal expansion Fe—Ni—Co based shadow mask material according to claim 1, wherein B: 0.004% or less by mass%.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載のシ
ャドウマスク用材料よりなることを特徴とするシャドウ
マスク。
5. A shadow mask comprising the material for a shadow mask according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014101543A (en) * 2012-11-20 2014-06-05 Jx Nippon Mining & Metals Corp Metal mask material and metal mask

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