JP2004059937A - カラー受像管用磁気シールド用素材、その製造方法、カラー受像管用磁気シールド材およびカラー受像管 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた内部磁気シールド特性を有するとともに、優れたハンドリング強度を有するカラー受像管用の磁気シールド用素材、その製造方法、カラー受像管用磁気シールド材およびカラー受像管を提供する。
【解決手段】Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．５重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｃｕ：０．００１〜１．６０重量％、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素鋼帯に冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍した後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施して、カラー受像管用磁気シールド用素材を得る。
【選択図】 なし
【解決手段】Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．５重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｃｕ：０．００１〜１．６０重量％、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素鋼帯に冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍した後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施して、カラー受像管用磁気シールド用素材を得る。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー受像管用磁気シールド用素材に関し、特に優れた内部磁気シールド特性を有するとともに、優れたハンドリング強度を有するカラー受像管用磁気シールド用素材、その製造方法、並びに該磁気シールド用素材により構成されたカラー受像管用磁気シールド材およびカラー受像管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビなどのカラー受像管は基本的に電子銃と電子ビームを映像に換える蛍光面から構成されており、さらに受像管内部は、電子ビームが地磁気により移動されることを緩和するために、磁気シールド材で被覆されている。
【０００３】
この磁気シールド材の素材として用いられる鋼板においては、地磁気ドリフト量が小さいことなどの磁気的特性に加えて、折り曲げ加工などの成形加工性が良好であること、加工前、あるいは加工された磁気シールド材を搬送する際、あるいは、被加工材を積み重ねる際に変形を生じない程度のハンドリング強度を有していることなどの機械的特性が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地磁気ドリフト量が小さくなるような素材は、磁壁の移動を阻害する鋼中の炭素、窒素を極少にするとともに、結晶粒径大にする必要がある。しかし、結晶粒が必要以上に大きく、磁気特性の保磁力Ｈｃが小さくなると、シャドーマスクとのバランス上、地磁気ドリフト量が大きくなる。したがって、鋼板は磁気されやすい特性を有することが望まれ、そのパラメータとして、残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃの比：Ｂｒ／Ｈｃ（単位：Ｔ・ｍ／Ａ）を４．７以上とすることが望ましい。
また、インナーシールドが、展張力タイプのシャドーマスクとともに使用される場合は、鋼板の圧延方向と直角方向に磁気の異方性が大きいことがより望ましく、そのパラメータとして、磁気異方性は、
磁気異方性＝（圧延平行方向での残留磁束密度（Ｂｒ平行）／保磁力（Ｈｃ平行））／（圧延直角方向での残留磁束密度（Ｂｒ直角）／保磁力（Ｈｃ直角））、または、この逆数で、いずれかの大きな値
と定義し、この磁気異方性が、１．４以上であることがより望ましい。また、加工性、ハンドリング強度の点からは、鋼中の炭素、窒素を減少させ結晶粒径を大にすると、鋼板の強度が低下し、折り曲げ加工などの成形加工性は向上するが、鋼板や折り曲げ加工を施された被加工材を搬送する際に、軽度の衝撃により凹凸を生じたり、あるいは、被加工材を積み重ねた際に重みにより被加工材が変形したりしやすくなる。上記の相反する優れた磁気特性と優れたハンドリング強度を同時に満足させる必要があり、その点から、機械強度（引張強度：以下、ＴＳという。）は２００〜５００ＭＰａが望ましく、より望ましいのは、２５０〜５００ＭＰａであることである。
【０００５】
従来、磁気シールド特性を有する材料としては、優れたハンドリング強度を有し、かつ軟磁性の珪素鋼板、または、極低炭素鋼板があるが、前者はカラー受像管に必要とされる黒化処理が困難であるために使用された例がない。また、後者は結晶粒が粗大であり、磁気シールド特性には優れているが、十分なハンドリング強度を有するものは得られていない。
そこで、本発明は、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を有し、かつ、磁気異方性が１．４以上と優れた磁気特性であり、さらに、ＴＳ＝２００〜５００ＭＰａと優れたハンドリング強度を有するカラー受像管用の磁気シールド用素材を提供することを技術的課題としている。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載のカラー受像管用磁気シールド用素材は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板からなることを特徴とする。
【０００７】
さらに、上記課題を解決するための請求項２記載のカラー受像管用磁気シールド用素材は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板の表面に、Ｃｒめっき層、あるいはＮｉめっき層あるいはＦｅ−Ｎｉ拡散層を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するための請求項３記載でのカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍し、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記課題を解決するための請求項４記載のカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、望ましくは、０．０３重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、Ｎｉめっきを施した後、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍することを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、上記課題を解決するための請求項５記載でのカラー受像管用の磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を施し、伸び率５％以下の調質圧延を施した後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための請求項６記載でのカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施した後、Ｎｉめっきを施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を行った後、伸び率５％以下の調質圧延を施すことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のカラー受像管用磁気シールド材は、請求項１乃至２のいずれかに記載のカラー受像管用磁気シールド用素材を用いることを特徴とするものであり、あるいは、請求項３乃至６のいずれかに記載のカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法を用いて作製することを特徴とする。さらに、本発明のカラー受像管は、これらの何れかのカラー受像管用磁気シールド材を用いることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、以下に述べる特定の成分を有する極低炭素鋼を冷間圧延し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍し、また必要により、調質圧延を施すことによって、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を有し、かつ、磁気異方性が１．４以上と優れた磁気特性を有し、さらに、ＴＳ＝２００〜５００ＭＰａと優れたハンドリング強度の優れたカラー受像管用の磁気シールド用素材が得られることが判明した。
【００１４】
以下、本発明を実施形態により、詳細に説明する。
本発明のカラー受像管用の磁気シールド用素材に用いる極低炭素鋼は、真空脱ガス法を用いて脱炭および脱窒処理し、鋼中の炭素および窒素を減少させ、熱延および連続焼鈍の工程で、結晶粒度ＡＳＴＭ Ｎｏ． ７．５〜９．０になるように７２０℃以上、望ましくは、７８０℃以上で焼鈍する。また、鋼板に磁気の異方性を持たせるために、焼鈍中は鋼板を９Ｎ／ｍｍ２以上の張力で架張することが望ましいため、連続焼鈍が望ましい。
さらに、鋼中に微細分散している過度の炭化物および窒化物は、磁壁の移動を妨げ磁気特性を劣化させるので、鋼中に含まれる元素を予め限定し、これらを極力減少させる必要がある。以下に、本発明の磁気シールド用素材に用いる鋼中に添加される元素、およびその添加量の限定理由について説明する。
【００１５】
Ｃに関しては、冷延鋼板中のＣ量が多いと炭化物が増加し、磁壁の移動を阻害され、また結晶粒の成長が妨げられ保磁力を低くすることが困難となるために、上限を０．０１０重量％以下、望ましくは、０．００３０重量％以下とする。
Ｍｎに関しては、１．６重量％以下、より望ましくは、０．４２重量％以下にする。０．４２重量％を超えた含有率でも、磁気異方性が大きくなるが、本発明は、焼鈍中の架張で磁気異方性を大きくするため、過度のＭｎで、Ｂｒ／Ｈｃを劣化させることを避け、０．４２重量％以下にするのがより望ましい。
Ｓｉに関しては、添加量が増加するほどＢｒ／Ｈｃが大きくなるが、めっきを施さない場合、黒化処理を行わねばならず、Ｓｉが黒化に悪影響を及ぼすため、添加量は０．０３０重量％とする。
Ｐに関しては、添加量が増加するほど、機械強度が増加し、好まれるが、過度に添加された場合、加工時に割れを起こす。したがって、本発明では、添加量は１．０重量％以下、より望ましくは０．０３０重量％以下とする。
Ｓに関しては、熱間圧延時の割れにつながることから、添加量は０．０３０重量％以下、望ましくは、０．０１５重量％以下とする。
Ｃｕに関しては、０．００１〜１．６０重量％の範囲が好ましい。０．００１重量％未満では、酸洗時、ピットが発生し好ましくない。逆に、１．６０重量％を超えると、硬質化し、加工性が劣化する。また、熱延時のＣｕ割れによるへゲ状キズ、および、酸洗時スマット状の汚れも発生し、好ましくない。したがって、より好ましいのは０．００１〜１．０重量％である。
Ａｌに関しては、製鋼時の脱酸剤として使用、また、鋼中の固溶Ｎと反応し、窒化物（ＡｌＮ）となり、固溶Ｎを低減するが、Ａｌ量が高くなりすぎると結晶粒が微細化し、保磁力が低下する。したがって、添加量は０．１重量％以下、望ましくは、０．０３５〜０．０７５重量％とする。
Ｎに関しては、本発明の磁気シールド用素材としてアルミキルド鋼を用いた場合に、Ｎは鋼中の固溶Ａｌと反応して微細なＡｌＮを形成し磁気特性を劣化させるので、０．００５０重量％、望ましくは、０．００３０重量％以下とする。
Ｔｉに関しては、ストレッチャ−ストレインの原因である固溶Ｃ、固溶Ｎと炭窒化物を形成するため、調質圧延を省略あるいは調質圧延での伸び率を低減できる。
また、Ｎｂと同様に結晶粒の粗大化を抑制する効果があるが、Ｎｂ系の炭化物は微細に析出するために、結晶粒が小さくなりすぎる（結晶粒度Ｎｏ．８〜１０）。Ｔｉ系の炭窒化物はＮｂ系のそれと比較し、疎に析出されるため、結晶粒度をＮｏ．７．５〜９．０とＮｂ系の材料に比べ、大きい。したがって、Ｂｒ／Ｈｃを大きくすることが出来る。また、Ｔｉ添加鋼は機械強度の軟質化を防ぐ。
そこで、必要により、０．００２〜０．１００重量％、望ましくは、０．０３０〜０．０８０重量％を添加する。０．００２重量％未満では、結晶の粗大化を抑制する効果が小さく、０．１００重量％を超えると、結晶粒が微細化され、目標の磁気特性が得られない。
Ｂに関しては、窒化物を形成し、ストレッチャーストレインを抑制する効果があるが、本材料の場合は、Ｔｉを含有しているため、その効果ではなく、Ｂが粒界に偏析し、粒界の強化を図れるため、インナーシールド材の加工後の溶接時の割れを抑制する効果がある。しかし、過度の添加は超高真空に保たれたブラウン管内ではＢが蒸発し、真空を低減させる懸念があるため、０．００１〜０．００５重量％、望ましくは、０．００１〜０．００３重量％とする。
【００１６】
次に、磁気シールド用素材としての薄鋼板の製造工程について説明する。
まず、真空溶解、あるいは真空脱ガス法を用いて溶製された、上記の化学成分を含有するスラブを８８０〜９００℃程度のγ域の仕上げ温度で、熱間圧延し、５５０〜６５０℃で巻き取る。ただし、結晶粒をさらに大きくしたい場合は、８５０℃以下のα域圧延を行うことも可能で、ここでは熱延の条件は特に限定しない。
この極低炭素熱延鋼帯は酸洗で、熱間圧延工程で生じた酸化皮膜を除去した後に、７０％以上の冷間圧延を施し、０．１０〜０．３０ｍｍの板厚とする。焼鈍は鋼板に９Ｎ／ｍｍ２以上の架張を加えながら行った方が好ましいため、連続焼鈍が望ましい。その際の、焼鈍温度は必要とされる強度に応じて、７２０℃以上、望ましくは、７８０℃以上の温度で２０秒以上の連続焼鈍を実施することが好ましい。７２０℃未満では、再結晶が不十分のため、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を得られない。上限の温度は、二次結晶による結晶粒の異常生長が起こらない範囲内で有れば良く、約８６０℃である。時間もこの異常生長が起こらない範囲内であればよい。
また、一定の表面粗さＲａが必要な場合、または、Ｂｒ／Ｈｃより、磁気異方性の方を重視する場合には、焼鈍後に、調質圧延工程で伸び率５％以下の調質圧延を行い、一定の表面粗さＲａを付与することができる。表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ ０６０１）として、０．１〜１．２μｍの範囲が良い。より好ましくは、０．２〜０．８μｍの範囲が良い。０．１μｍ未満では、黒化を行う場合、重ねて黒化焼鈍しても密着が生じやすい。また、１．２μｍより大きいと、黒化を行う際に、黒化ムラが生じやすくなるためである。
【００１７】
一般的には、シャドーマスクおよびインナーシールドはブラウン管内でのヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の発生を抑制、および、電子銃の輻射率を向上させるために、あらかじめ、ビスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を多く生成させる黒化処理を施す。ここでは、この黒化処理を省略するため、上記の焼鈍を施した後、または、焼鈍後に調質圧延を行った後に、鋼板を電解脱脂、酸洗し、電解クロム酸処理（Ｃｒめっき）あるいはＮｉめっきを施す。電解クロム酸処理の場合、下層に金属クロム、上層にクロム水和酸化物からなる皮膜ができる。電解クロム酸処理層あるいはＮｉめっき層が表層に形成することで、ブラウン管内でのインナーシールドの酸化が抑制され、高真空度を保つことができる。このため、Ｃｒめっき量の範囲は、下層には金属クロム量がＣｒとして１０〜３００ｍｇ／ｍ２、上層にはクロム水和酸化物がＣｒとして１〜４０ｍｇ／ｍ２であることが好ましい。Ｎｉめっきの厚み範囲は、０．１〜３μｍが好ましい。また、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、このＮｉめっき厚みの範囲を有する鋼板に熱処理により作製したもので良く、熱処理より表層にＮｉが残留しても良い。Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成するための熱処理は、連続焼鈍前にＮｉめっきを行い、その後、この焼鈍により行っても良い。また、Ｎｉめっき後、再結晶しない温度範囲内で熱処理により、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成しても良い。
【００１８】
【実施例】
実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例）
表１に本発明の実施例及び比較例のカラー受像管用磁気シールド用素材の成分及び製造条件を示し、それぞれの機械特性、および、磁気特性を表２に示す。表には示さないが、実施例１、３及び比較例１、２は、連続焼鈍した後に、鋼板の表面にＮｉめっきを約０．３μｍ施した。実施例２及び比較例３、５、６は、連続焼鈍し、さらに調質圧延（スキンパス）後にＮｉめっきを約０．３μｍ施した。実施例４では、冷間圧延後にＮｉめっきを約０．３μｍを行い、連続焼鈍でＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成した後に、調質圧延を実施した。実施例５〜８及び比較例４については、表層に下層として金属クロム約１００ｍｇ／ｍ２、上層としてクロム水和酸化物をクロムとして約２０ｍｇ／ｍ２有する電解クロム酸処理を行った。なお、実施例５、８は、連続焼鈍後に、電解クロム酸処理を実施し、実施例６、７は連続焼鈍し、調質圧延後に電解クロム酸処理を実施した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
表２における機械特性は、ＪＩＳ５号試験片を使って、引張試験にて、引張強度で評価し、２９０ＭＰａ以上を良（○）とし、３００ＭＰａ以上を特に優れている（◎）とした。磁気特性は、インナーシールド加工後に、４５０℃、１０分にて、焼鈍を施した後、エプスタイン法（１次捲線及び２次捲線を施し、外部磁場をかけて測定する方法、評価は７９６Ａ／ｍの磁界をかけた）にて、保磁力Ｈｃを評価した。Ｂｒ／Ｈｃが、４．５以上を良とし、７．０以上を特に優れているとした。磁気異方性については、圧延平行方向での残留磁束密度をＢｒ平行、圧延平行方向での保磁力をＨｃ平行、圧延直角方向での残留磁束密度をＢｒ直角、圧延直角方向での保磁力をＨｃ直角としてそれぞれ表した場合、（Ｂｒ平行／Ｈｃ平行）／（Ｂｒ直角／Ｈｃ直角）、または、この逆数のうち、いずれか大きな値で示した。この磁気異方性は１．４以上あることがより望ましく、１．４０以上を良とし、１．５０以上を特に優れているとした。さらに、表２の総合評価において、×、△は実用上使用できない、○あるいは◎は実用上使用でき、◎は特に磁気特性が優れていることを表している。
【００２２】
表２に示すように、本発明の磁気シールド用素材はＢｒ／Ｈｃは４．７（Ｔ・ｍ／Ａ）以上にあり、引張強度も２００〜５００ＭＰａにあり、カラー受像管用の磁気シールド用素材に適していることがわかる。また、調質圧延を施さない素材は特にＢｒ／Ｈｃが高く、優れており、調質圧延を５％以下の伸び率で行った場合は、特に磁気異方性に優れている。これに対し、比較例１〜６は十分な磁気シールド特性（保磁力）が得られない。また、比較例４はＴＳが低く、インナーシールド加工時のハンドリング不良が懸念される。更に、比較例５は溶接した箇所で硬度が軟化するため、使用できない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の磁気シールド用素材は、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上、磁気異方性が１．４以上及び引張強度が２００〜５００ＭＰａ得られ、その優れた磁気特性に加え、成形加工性等のハンドリング強度も同時に満足させることができるので、カラー受像管用の磁気シールド材として好適に適用可能である。また、本発明の磁気シールド用素材は、インナーシールド材とシャドウマスク材の間に介在して、両者をパネルに固着させるためのフレーム材としても適用可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー受像管用磁気シールド用素材に関し、特に優れた内部磁気シールド特性を有するとともに、優れたハンドリング強度を有するカラー受像管用磁気シールド用素材、その製造方法、並びに該磁気シールド用素材により構成されたカラー受像管用磁気シールド材およびカラー受像管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビなどのカラー受像管は基本的に電子銃と電子ビームを映像に換える蛍光面から構成されており、さらに受像管内部は、電子ビームが地磁気により移動されることを緩和するために、磁気シールド材で被覆されている。
【０００３】
この磁気シールド材の素材として用いられる鋼板においては、地磁気ドリフト量が小さいことなどの磁気的特性に加えて、折り曲げ加工などの成形加工性が良好であること、加工前、あるいは加工された磁気シールド材を搬送する際、あるいは、被加工材を積み重ねる際に変形を生じない程度のハンドリング強度を有していることなどの機械的特性が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地磁気ドリフト量が小さくなるような素材は、磁壁の移動を阻害する鋼中の炭素、窒素を極少にするとともに、結晶粒径大にする必要がある。しかし、結晶粒が必要以上に大きく、磁気特性の保磁力Ｈｃが小さくなると、シャドーマスクとのバランス上、地磁気ドリフト量が大きくなる。したがって、鋼板は磁気されやすい特性を有することが望まれ、そのパラメータとして、残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃの比：Ｂｒ／Ｈｃ（単位：Ｔ・ｍ／Ａ）を４．７以上とすることが望ましい。
また、インナーシールドが、展張力タイプのシャドーマスクとともに使用される場合は、鋼板の圧延方向と直角方向に磁気の異方性が大きいことがより望ましく、そのパラメータとして、磁気異方性は、
磁気異方性＝（圧延平行方向での残留磁束密度（Ｂｒ平行）／保磁力（Ｈｃ平行））／（圧延直角方向での残留磁束密度（Ｂｒ直角）／保磁力（Ｈｃ直角））、または、この逆数で、いずれかの大きな値
と定義し、この磁気異方性が、１．４以上であることがより望ましい。また、加工性、ハンドリング強度の点からは、鋼中の炭素、窒素を減少させ結晶粒径を大にすると、鋼板の強度が低下し、折り曲げ加工などの成形加工性は向上するが、鋼板や折り曲げ加工を施された被加工材を搬送する際に、軽度の衝撃により凹凸を生じたり、あるいは、被加工材を積み重ねた際に重みにより被加工材が変形したりしやすくなる。上記の相反する優れた磁気特性と優れたハンドリング強度を同時に満足させる必要があり、その点から、機械強度（引張強度：以下、ＴＳという。）は２００〜５００ＭＰａが望ましく、より望ましいのは、２５０〜５００ＭＰａであることである。
【０００５】
従来、磁気シールド特性を有する材料としては、優れたハンドリング強度を有し、かつ軟磁性の珪素鋼板、または、極低炭素鋼板があるが、前者はカラー受像管に必要とされる黒化処理が困難であるために使用された例がない。また、後者は結晶粒が粗大であり、磁気シールド特性には優れているが、十分なハンドリング強度を有するものは得られていない。
そこで、本発明は、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を有し、かつ、磁気異方性が１．４以上と優れた磁気特性であり、さらに、ＴＳ＝２００〜５００ＭＰａと優れたハンドリング強度を有するカラー受像管用の磁気シールド用素材を提供することを技術的課題としている。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載のカラー受像管用磁気シールド用素材は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板からなることを特徴とする。
【０００７】
さらに、上記課題を解決するための請求項２記載のカラー受像管用磁気シールド用素材は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板の表面に、Ｃｒめっき層、あるいはＮｉめっき層あるいはＦｅ−Ｎｉ拡散層を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するための請求項３記載でのカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍し、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記課題を解決するための請求項４記載のカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、望ましくは、０．０３重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、Ｎｉめっきを施した後、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍することを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、上記課題を解決するための請求項５記載でのカラー受像管用の磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を施し、伸び率５％以下の調質圧延を施した後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための請求項６記載でのカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法は、Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施した後、Ｎｉめっきを施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を行った後、伸び率５％以下の調質圧延を施すことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のカラー受像管用磁気シールド材は、請求項１乃至２のいずれかに記載のカラー受像管用磁気シールド用素材を用いることを特徴とするものであり、あるいは、請求項３乃至６のいずれかに記載のカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法を用いて作製することを特徴とする。さらに、本発明のカラー受像管は、これらの何れかのカラー受像管用磁気シールド材を用いることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、以下に述べる特定の成分を有する極低炭素鋼を冷間圧延し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍し、また必要により、調質圧延を施すことによって、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を有し、かつ、磁気異方性が１．４以上と優れた磁気特性を有し、さらに、ＴＳ＝２００〜５００ＭＰａと優れたハンドリング強度の優れたカラー受像管用の磁気シールド用素材が得られることが判明した。
【００１４】
以下、本発明を実施形態により、詳細に説明する。
本発明のカラー受像管用の磁気シールド用素材に用いる極低炭素鋼は、真空脱ガス法を用いて脱炭および脱窒処理し、鋼中の炭素および窒素を減少させ、熱延および連続焼鈍の工程で、結晶粒度ＡＳＴＭ Ｎｏ． ７．５〜９．０になるように７２０℃以上、望ましくは、７８０℃以上で焼鈍する。また、鋼板に磁気の異方性を持たせるために、焼鈍中は鋼板を９Ｎ／ｍｍ２以上の張力で架張することが望ましいため、連続焼鈍が望ましい。
さらに、鋼中に微細分散している過度の炭化物および窒化物は、磁壁の移動を妨げ磁気特性を劣化させるので、鋼中に含まれる元素を予め限定し、これらを極力減少させる必要がある。以下に、本発明の磁気シールド用素材に用いる鋼中に添加される元素、およびその添加量の限定理由について説明する。
【００１５】
Ｃに関しては、冷延鋼板中のＣ量が多いと炭化物が増加し、磁壁の移動を阻害され、また結晶粒の成長が妨げられ保磁力を低くすることが困難となるために、上限を０．０１０重量％以下、望ましくは、０．００３０重量％以下とする。
Ｍｎに関しては、１．６重量％以下、より望ましくは、０．４２重量％以下にする。０．４２重量％を超えた含有率でも、磁気異方性が大きくなるが、本発明は、焼鈍中の架張で磁気異方性を大きくするため、過度のＭｎで、Ｂｒ／Ｈｃを劣化させることを避け、０．４２重量％以下にするのがより望ましい。
Ｓｉに関しては、添加量が増加するほどＢｒ／Ｈｃが大きくなるが、めっきを施さない場合、黒化処理を行わねばならず、Ｓｉが黒化に悪影響を及ぼすため、添加量は０．０３０重量％とする。
Ｐに関しては、添加量が増加するほど、機械強度が増加し、好まれるが、過度に添加された場合、加工時に割れを起こす。したがって、本発明では、添加量は１．０重量％以下、より望ましくは０．０３０重量％以下とする。
Ｓに関しては、熱間圧延時の割れにつながることから、添加量は０．０３０重量％以下、望ましくは、０．０１５重量％以下とする。
Ｃｕに関しては、０．００１〜１．６０重量％の範囲が好ましい。０．００１重量％未満では、酸洗時、ピットが発生し好ましくない。逆に、１．６０重量％を超えると、硬質化し、加工性が劣化する。また、熱延時のＣｕ割れによるへゲ状キズ、および、酸洗時スマット状の汚れも発生し、好ましくない。したがって、より好ましいのは０．００１〜１．０重量％である。
Ａｌに関しては、製鋼時の脱酸剤として使用、また、鋼中の固溶Ｎと反応し、窒化物（ＡｌＮ）となり、固溶Ｎを低減するが、Ａｌ量が高くなりすぎると結晶粒が微細化し、保磁力が低下する。したがって、添加量は０．１重量％以下、望ましくは、０．０３５〜０．０７５重量％とする。
Ｎに関しては、本発明の磁気シールド用素材としてアルミキルド鋼を用いた場合に、Ｎは鋼中の固溶Ａｌと反応して微細なＡｌＮを形成し磁気特性を劣化させるので、０．００５０重量％、望ましくは、０．００３０重量％以下とする。
Ｔｉに関しては、ストレッチャ−ストレインの原因である固溶Ｃ、固溶Ｎと炭窒化物を形成するため、調質圧延を省略あるいは調質圧延での伸び率を低減できる。
また、Ｎｂと同様に結晶粒の粗大化を抑制する効果があるが、Ｎｂ系の炭化物は微細に析出するために、結晶粒が小さくなりすぎる（結晶粒度Ｎｏ．８〜１０）。Ｔｉ系の炭窒化物はＮｂ系のそれと比較し、疎に析出されるため、結晶粒度をＮｏ．７．５〜９．０とＮｂ系の材料に比べ、大きい。したがって、Ｂｒ／Ｈｃを大きくすることが出来る。また、Ｔｉ添加鋼は機械強度の軟質化を防ぐ。
そこで、必要により、０．００２〜０．１００重量％、望ましくは、０．０３０〜０．０８０重量％を添加する。０．００２重量％未満では、結晶の粗大化を抑制する効果が小さく、０．１００重量％を超えると、結晶粒が微細化され、目標の磁気特性が得られない。
Ｂに関しては、窒化物を形成し、ストレッチャーストレインを抑制する効果があるが、本材料の場合は、Ｔｉを含有しているため、その効果ではなく、Ｂが粒界に偏析し、粒界の強化を図れるため、インナーシールド材の加工後の溶接時の割れを抑制する効果がある。しかし、過度の添加は超高真空に保たれたブラウン管内ではＢが蒸発し、真空を低減させる懸念があるため、０．００１〜０．００５重量％、望ましくは、０．００１〜０．００３重量％とする。
【００１６】
次に、磁気シールド用素材としての薄鋼板の製造工程について説明する。
まず、真空溶解、あるいは真空脱ガス法を用いて溶製された、上記の化学成分を含有するスラブを８８０〜９００℃程度のγ域の仕上げ温度で、熱間圧延し、５５０〜６５０℃で巻き取る。ただし、結晶粒をさらに大きくしたい場合は、８５０℃以下のα域圧延を行うことも可能で、ここでは熱延の条件は特に限定しない。
この極低炭素熱延鋼帯は酸洗で、熱間圧延工程で生じた酸化皮膜を除去した後に、７０％以上の冷間圧延を施し、０．１０〜０．３０ｍｍの板厚とする。焼鈍は鋼板に９Ｎ／ｍｍ２以上の架張を加えながら行った方が好ましいため、連続焼鈍が望ましい。その際の、焼鈍温度は必要とされる強度に応じて、７２０℃以上、望ましくは、７８０℃以上の温度で２０秒以上の連続焼鈍を実施することが好ましい。７２０℃未満では、再結晶が不十分のため、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上を得られない。上限の温度は、二次結晶による結晶粒の異常生長が起こらない範囲内で有れば良く、約８６０℃である。時間もこの異常生長が起こらない範囲内であればよい。
また、一定の表面粗さＲａが必要な場合、または、Ｂｒ／Ｈｃより、磁気異方性の方を重視する場合には、焼鈍後に、調質圧延工程で伸び率５％以下の調質圧延を行い、一定の表面粗さＲａを付与することができる。表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ ０６０１）として、０．１〜１．２μｍの範囲が良い。より好ましくは、０．２〜０．８μｍの範囲が良い。０．１μｍ未満では、黒化を行う場合、重ねて黒化焼鈍しても密着が生じやすい。また、１．２μｍより大きいと、黒化を行う際に、黒化ムラが生じやすくなるためである。
【００１７】
一般的には、シャドーマスクおよびインナーシールドはブラウン管内でのヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の発生を抑制、および、電子銃の輻射率を向上させるために、あらかじめ、ビスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を多く生成させる黒化処理を施す。ここでは、この黒化処理を省略するため、上記の焼鈍を施した後、または、焼鈍後に調質圧延を行った後に、鋼板を電解脱脂、酸洗し、電解クロム酸処理（Ｃｒめっき）あるいはＮｉめっきを施す。電解クロム酸処理の場合、下層に金属クロム、上層にクロム水和酸化物からなる皮膜ができる。電解クロム酸処理層あるいはＮｉめっき層が表層に形成することで、ブラウン管内でのインナーシールドの酸化が抑制され、高真空度を保つことができる。このため、Ｃｒめっき量の範囲は、下層には金属クロム量がＣｒとして１０〜３００ｍｇ／ｍ２、上層にはクロム水和酸化物がＣｒとして１〜４０ｍｇ／ｍ２であることが好ましい。Ｎｉめっきの厚み範囲は、０．１〜３μｍが好ましい。また、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、このＮｉめっき厚みの範囲を有する鋼板に熱処理により作製したもので良く、熱処理より表層にＮｉが残留しても良い。Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成するための熱処理は、連続焼鈍前にＮｉめっきを行い、その後、この焼鈍により行っても良い。また、Ｎｉめっき後、再結晶しない温度範囲内で熱処理により、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成しても良い。
【００１８】
【実施例】
実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例）
表１に本発明の実施例及び比較例のカラー受像管用磁気シールド用素材の成分及び製造条件を示し、それぞれの機械特性、および、磁気特性を表２に示す。表には示さないが、実施例１、３及び比較例１、２は、連続焼鈍した後に、鋼板の表面にＮｉめっきを約０．３μｍ施した。実施例２及び比較例３、５、６は、連続焼鈍し、さらに調質圧延（スキンパス）後にＮｉめっきを約０．３μｍ施した。実施例４では、冷間圧延後にＮｉめっきを約０．３μｍを行い、連続焼鈍でＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成した後に、調質圧延を実施した。実施例５〜８及び比較例４については、表層に下層として金属クロム約１００ｍｇ／ｍ２、上層としてクロム水和酸化物をクロムとして約２０ｍｇ／ｍ２有する電解クロム酸処理を行った。なお、実施例５、８は、連続焼鈍後に、電解クロム酸処理を実施し、実施例６、７は連続焼鈍し、調質圧延後に電解クロム酸処理を実施した。
【００１９】
【表１】
【表２】
表２における機械特性は、ＪＩＳ５号試験片を使って、引張試験にて、引張強度で評価し、２９０ＭＰａ以上を良（○）とし、３００ＭＰａ以上を特に優れている（◎）とした。磁気特性は、インナーシールド加工後に、４５０℃、１０分にて、焼鈍を施した後、エプスタイン法（１次捲線及び２次捲線を施し、外部磁場をかけて測定する方法、評価は７９６Ａ／ｍの磁界をかけた）にて、保磁力Ｈｃを評価した。Ｂｒ／Ｈｃが、４．５以上を良とし、７．０以上を特に優れているとした。磁気異方性については、圧延平行方向での残留磁束密度をＢｒ平行、圧延平行方向での保磁力をＨｃ平行、圧延直角方向での残留磁束密度をＢｒ直角、圧延直角方向での保磁力をＨｃ直角としてそれぞれ表した場合、（Ｂｒ平行／Ｈｃ平行）／（Ｂｒ直角／Ｈｃ直角）、または、この逆数のうち、いずれか大きな値で示した。この磁気異方性は１．４以上あることがより望ましく、１．４０以上を良とし、１．５０以上を特に優れているとした。さらに、表２の総合評価において、×、△は実用上使用できない、○あるいは◎は実用上使用でき、◎は特に磁気特性が優れていることを表している。
【００２２】
表２に示すように、本発明の磁気シールド用素材はＢｒ／Ｈｃは４．７（Ｔ・ｍ／Ａ）以上にあり、引張強度も２００〜５００ＭＰａにあり、カラー受像管用の磁気シールド用素材に適していることがわかる。また、調質圧延を施さない素材は特にＢｒ／Ｈｃが高く、優れており、調質圧延を５％以下の伸び率で行った場合は、特に磁気異方性に優れている。これに対し、比較例１〜６は十分な磁気シールド特性（保磁力）が得られない。また、比較例４はＴＳが低く、インナーシールド加工時のハンドリング不良が懸念される。更に、比較例５は溶接した箇所で硬度が軟化するため、使用できない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の磁気シールド用素材は、Ｂｒ／Ｈｃが４．７以上、磁気異方性が１．４以上及び引張強度が２００〜５００ＭＰａ得られ、その優れた磁気特性に加え、成形加工性等のハンドリング強度も同時に満足させることができるので、カラー受像管用の磁気シールド材として好適に適用可能である。また、本発明の磁気シールド用素材は、インナーシールド材とシャドウマスク材の間に介在して、両者をパネルに固着させるためのフレーム材としても適用可能である。
Claims (9)
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物の鋼板からなることを特徴とするカラー受像管用磁気シールド用素材。
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板の表面に、Ｃｒめっき層、Ｎｉめっき層あるいはＦｅ−Ｎｉ拡散層を有することを特徴とするカラー受像管用磁気シールド用素材。
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を行った後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とするカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法。
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、Ｎｉめっきを施した後、７２０℃以上の温度で連続焼鈍を行うことを特徴とするカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法。
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍を行い、伸び率５％以下の調質圧延を施した後、ＣｒめっきあるいはＮｉめっきを施すことを特徴とするカラー受像管用磁気シールド用素材の製造方法。
- Ｃ：０．０１０重量％以下、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｐ：１．０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ａｌ：０．１００重量％以下、Ｎ：０．００５０重量％以下、Ｔｉ：０．００２〜０．１００重量％、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷間圧延を施し、Ｎｉめっきを施し、７２０℃以上の温度で、連続焼鈍を行った後、伸び率５％以下の調質圧延を施すことを特徴とするカラー受像管用の磁気シールド用素材の製造方法。
- 請求項１乃至２のいずれかに記載のカラー受像管用の磁気シールド用素材を用いたカラー受像管用の磁気シールド材。
- 請求項３乃至６いずれかに記載のカラー受像管用の磁気シールド用素材の製造方法を用いて作製したカラー受像管用の磁気シールド材。
- 請求項７乃至８のいずれかに記載のカラー受像管用の磁気シールド材を用いて作製したカラー受像管。
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| WO2005111252A1 (ja) * | 2004-05-18 | 2005-11-24 | Toyo Kohan Co., Ltd. | シャドウマスク用素材、その製造方法、シャドウマスク用素材からなるシャドウマスク及びそのシャドウマスクを組み込んだカラー受像管 |
| CN109494065A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-19 | 福州盛世凌云环保科技有限公司 | 高稳定抗腐蚀长寿命通讯变压器及其制造方法 |
-
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