JP2004143490A

JP2004143490A - Raw material for aperture grill for color picture tube, aperture grill, and color picture tube

Info

Publication number: JP2004143490A
Application number: JP2002307898A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ueda; 上田　利行; Hideo Ikeda; 池田　秀男; Shinichi Aoki; 青木　晋一
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP3953406B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a raw material for an aperture grill exhibiting uniform and excellent magnetic properties in a coil, an aperture grill using the raw material, and a color picture tube which has the aperture grill incorporated thereinto and is free of color drift. <P>SOLUTION: A low-carbon alloy steel comprising at least 0.60 wt.% Mn, 0.1-1.0 wt.% P, at most 0.03 wt.% Al, and the balance being Fe and unavoidable impurities is subjected to a shape modification treatment by heating at a temperature at which the recrystallization does not occur, thus giving the raw material for an aperture for a color picture tube. The material is used to produce an aperture grill, which is incorporated into a color picture tube. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー受像管用アパーチャーグリル用素材、アパーチャーグリルおよびそれを組み込んだカラー受像管に関する。より詳細には、優れた引張強度および高温クリープ強度を有するカラー受像管用アパーチャーグリル用素材、アパーチャーグリルおよびそれを組み込んだカラー受像管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管に使用されるアパーチャーグリルは、その製造に際して大きな張力を負荷した状態でフレームに溶接されるため、カラー受像管用アパーチャーグリル用素材は少なくとも　７５０ＭＰａの引張強度を有していることが必要とされている。そのため現在使用されているカラー受像管用アパーチャーグリル用素材としては、強加工を施して加工強化した低炭素鋼板が使用されている。
【０００３】
さらに、フレームに溶接された後黒化するための熱処理が施されるが、黒化後のアパーチャーグリルを構成している各テープが弛むことなく張力が負荷された状態を保持するために、熱処理は鋼の再結晶温度以下の４５５℃で１５分程度の短時間で実施されている。しかし、この黒化熱処理条件では拡散現象を回避することができず、拡散によりテープに延びが生じ、テープが捻れたり切れたりする原因となっている。このため、カラー受像管用アパーチャーグリル用素材としては、　７５０ＭＰａ以上の引張強度と、４５５℃×１５分の黒化熱処理で延びが生じない、すなわち　２９４ＭＰａの引っ張り応力を負荷した際の伸びが　０．４％以下であるクリープ強度を有していることが必要とされる。
【０００４】
カラー受像管は、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、電子ビームが地磁気により偏向されることを防止するため、受像管内部は磁気シールド材で被覆されている。アパーチャーグリルは、この磁気シールド材としての作用をも有している必要があり、磁気特性としての磁束密度（Ｂｒ）が大きく、保磁力（Ｈｃ）が小さい、すなわち磁束密度と保磁力の比（Ｂｒ／Ｈｃ）が大きい材料が求められる。しかし、上記のように高い降伏強度を得るために強加工が施され、かつ黒化熱処理も再結晶温度以下で行われる低炭素鋼板においては、磁束密度が０．８テスラ（Ｔ）以下と小さく、また保磁力が約４００Ａ／ｍと大きく、したがってＢｒ（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）が　約０．００２と小さく、磁気シールド材として劣っている。
【０００５】
従来、低炭素鋼板の引張降伏強度を向上させる方法としては、ＣやＮなどによる固溶強化法があるが、鋼中のＣやＮの量が多くなると炭化物や窒化物が増加し、磁壁の移動が妨げられるようになり、磁気特性が劣化する。また、クリープ強度を向上させる方法として鋼中に炭化物などを析出させる方法があるが、これらの析出物のほとんどは粒径がミクロンオーダーで大きく、これらは磁壁の移動を妨害し、磁気特性を大きく劣化させるため、このような方法は、現行のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材の製造方法として適用されていない。
【０００６】
その他のアパーチャグリルタイプのマスク用鋼板素材に関し、Ｎを４０〜１００ＰＰＭ含有し、Ｍｎを０．２０〜０．６０重量％含有する極低炭素鋼板が有する高強度および高温クリープ特性により、黒化処理時のクリープ伸びを低減する方法が公開されている（例えば特許文献１参照）。この場合、溶質原子Ｎは溶媒原子Ｆｅに比べて、原子半径が著しく小さいため、ＮはＦｅ結晶格子中において侵入型固溶体を形成し、所謂、コットレル雰囲気を形成する。黒化処理温度のような高温において、Ｆｅ中のＮは拡散速度が速いので、クリープ伸び、すなわち転位クリープのまわりにＮ原子が集まって、雲のようなコットレル雰囲気を形成し、転位クリープの動きを抑制する作用を生じるので、クリープ伸びが低減される効果を有すると考えられている。しかしながら、アパーチャーグリルが磁気シールドの役割もあるため、高い軟磁気特性を要求されており、これらの方法では限界がある。
さらに、カラー受像管用アパーチャーグリル用素材として、Ｃｕを０．０５〜２．５重量％、Ｎｂを０．００１〜０．５重量％を含有する低炭素鋼板を採用することによって、磁気特性と引張強度及び高温クリープ強度を高めるようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。この場合は、Ｃｕを添加した極低炭素鋼中に、時効処理によってナノメータオーダーの微細なＣｕ相（ε相）を析出させ、さらにＮｂを添加することにより、ＮｂＣ析出による強化を併用することにより、優れた引張強度を確保することができたと考えられる。しかしながら、この場合は，コストの点で未だ満足するものではない。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２５４８１３３号公報
【特許文献２】
特開平２００２−２１２６７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の欠点を克服しようとするもので、優れた引張強度および高温クリープ強度を有するとともに、現行材よりも優れた磁気特性を有し、且つコストの低減を図ることができるカラー受像管用アパーチャーグリル用素材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者においては、Ｐを０．１〜１．０重量％とすることで、Ｐの固溶強化効果により７５０ＭＰａ以上の引張強度を実現できたと考えられ、更に、時効処理による焼鈍でＢｒ（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）は、０．００２５以上となり優れた磁気特性が得られることが判明した。
即ち、本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼からなることを特徴とする。本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｃを０．０５重量％以下、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼からなることを特徴とする。
本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼帯に、再結晶しない温度で熱処理による形状修正処理を施すことを特徴とする。
本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｃを０．０３重量％以下、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼帯に、再結晶しない温度で熱処理による形状修正処理を施すことを特徴とする。本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼帯に表面粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）が０．１〜０．８μｍとなるように表面粗度付与処理を施し、再結晶しない温度で熱処理による形状修正処理を施すことを特徴とする。
本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、Ｃを０．０３重量％以下、Ｍｎを０．６０重量％以上、Ｐを０．１〜１．０重量％、およびＡｌを０．０３重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる低炭素合金鋼帯に表面粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）が０．１〜０．８μｍとなるように表面粗度付与処理を施し、再結晶しない温度で熱処理による形状修正処理を施すことを特徴とする。
【００１０】
前記素材は、Ｓｉを０．０５重量％以下含有することが望ましく、Ｎを０．００４０〜０．０３０重量％含有することが望ましく、Ｃｕを０．００１重量％を超えて含有することが望ましく、Ｓを０．１０重量％以下含有することが望ましい。
【００１１】
本発明のカラー受像管用アパーチャーグリルは、前記の何れかに記載のアパーチャーグリル用素材をもちいたものであることを特徴とする。
本発明のカラー受像管は、前記のアパーチャーグリルを組み込んだものであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のアパーチャーグリルの素材として用いる低炭素鋼としては、真空脱ガス法を用いて脱炭および脱窒処理し、鋼中の炭化物および窒化物を減少させ、熱延したものが好ましい。まず、本発明のアパーチャーグリルの素材に用いる鋼に含有される元素の種類、およびその含有量の限定理由について説明する。
【００１３】
Ｃは、鋼中に固溶して、材料硬さを増し、引張強度およびクリープ強度が向上するので、添加する必要があるが、Ｃ量が多いと炭化物が増加し、エッチング特性が妨げられる原因となるので、上限を０．０５重量％の含有量とするのが好ましい。より望ましくは０．０１重量％以下とする。下限は、真空脱ガス処理あるいは箱形焼鈍炉によるオープンコイル焼鈍（ＯＣＡ）で実用的に低減可能な、０．０００１重量％の含有量とするのが好ましい。より好ましくは０．０００２重量％以上の含有量であり、さらに好ましくは０．００５重量％以上の含有量である。
【００１４】
Ｍｎは本発明の重要な成分であり、アパーチャーグリルとしてのクリープ特性を向上させるためにはＭｎの含有量は多い程好ましく、下限を０．６０重量％とするが、上限は製造コストとエッチング性の観点より、３．０重量％以下が好ましい。
【００１５】
Ｐは、重要な元素で、固溶効果により、機械強度を向上させる。０．１重量％以上添加すると効果がある。多すぎると、エッチング性を阻害するため、上限は１．０重量％とする。
【００１６】
Ａｌは、Ｍｎと同様に本発明の重要な元素であり、脱酸剤として製鋼工程において用いられ、鋼の清浄度を向上する効果を有する。このため、０．００１重量％以上の含有量とすることが好ましい。一方、Ａｌを多量に含有すると、固溶硬化による脆化を生じるうえ、エッチング特性を劣化するだけでなく、鋼中の固溶Ｎと結合しＡｌＮとなり、固溶Ｎを低減させてクリープ特性を劣化させるため、上限を０．０３重量％以下の含有量とする。
【００１７】
Ｎは前記のように、鋼中に固溶して、材料硬さを増し、引張強度およびクリープ強度が向上するので、添加する必要がある。さらには高硬度の窒化物を形成するうえ、この窒化物が結晶粒内に微細に分散することにより、転位クリープの移動を阻止する効果を有するので、特にクリープ強度を向上する効果を有す。
このため、０．００４０重量％以上の含有量とすることが好ましい。より好ましくは０．００７重量％以上の含有量である。
一方、Ｎ量が多いと窒化物が増加し過ぎて、材料を脆化するので、０．０３重量％以下の含有量とするのが好ましい。より好ましくは０．０１７重量％以下の含有量である。
【００１８】
Ｓｉは０．０５重量％以下とする。０．０５重量％を超えると、黒化膜の密着性を劣化する。
Ｓは、結晶粒界に偏析し、エッチング特性を著しく阻害するうえ、素材の脆化の原因にもなるので、含有量は少ないほうが好ましく、０．１０重量％以下とするのが好ましい。さらに好ましくは０．０５重量％以下の含有量である。
【００１９】
Ｃｕは鋼中に固溶して、材料硬さを増し、引張強度およびクリープ強度が向上するので、添加しても良い。添加する場合、０．００１重量％を超えた含有量とすることが好ましい。より好ましくは０．００２重量％以上の含有量であり、さらに好ましくは０．００３重量％以上の含有量である。
一方、Ｃｕ量が多いとエッチング速度を低下し、エッチング液を汚染するので、２．０重量％以下の含有量とするのが好ましい。さらに好ましくは０．１重量％以下の含有量である。
【００２０】
Ｃｒは、鋼中に固溶して、材料硬さを増し、引張強度およびクリープ強度が向上するので、添加しても良い。添加する場合、Ｃｒは鋼中に残存する固溶窒素（Ｎ）との相互作用により、コットレル雰囲気を形成したＮの拡散を抑制する。特に、４５０℃のような高温ではＮの拡散速度は著しく高くなるため、Ｎのみでの高温の転位の移動を抑制する効果は小さい。Ｃｒは４５０℃の高温でもＮに比べ、拡散速度は小さいため、Ｎと相互作用を生じたＣｒが結果的にＮの拡散を抑え、結果的に転位の移動を妨げることとなる。すなわち、クリープ伸びを低減させる。しかし、一方で、過多のＣｒ量は磁気特性を劣化させるため、Ｃｒ添加量の下限は、０．００１重量％以上の含有量とすることが好ましい。より好ましくは０．００２重量％以上の含有量であり、さらに好ましくは０．００３重量％以上の含有量である。
一方、Ｃｒ量が多いと炭化物を形成し、磁気特性を阻害するので、０．１重量％以下の含有量とするのが好ましい。より好ましくは０．０９重量％以下の含有量とするのが好ましい。さらに好ましくは０．０８重量％以下の含有量である。
【００２１】
Ｔｉは必要により添加しても良い。添加する場合は、０．１０重量％以下が望ましい。０．１０重量％を超えると、焼鈍時の再結晶を抑制し、磁気特性を劣化させるか、または、より高温での焼鈍となり、ヒートバックルが発生し、好ましくない。
【００２２】
Ｎｂは必要により添加しても良い。添加する場合は、０．１０重量％以下が望ましい。０．１０重量％を超えると、焼鈍時の再結晶を抑制し、磁気特性を劣化させるか、または、より高温での焼鈍となり、ヒートバックルが発生し、好ましくない。
【００２３】
Ｂは必要により添加しても良い。添加する場合は、０．０１０重量％以下が望ましい。０．０１０重量％を超えると、ブラウン管内の高真空時にＢが蒸発し、真空を劣化させるので、好ましくない。
【００２４】
次に、本発明のアパーチャーグリル用素材としての薄鋼板の製造方法を説明する。通常の熔解法により、得られた上記組成の溶湯は真空脱ガスあるいはＡｌ、Ｓｉ等による脱酸処理を施し、連続鋳造および熱間圧延工程を経て、熱延板が得られる。酸洗工程において、脱スケール後、冷間圧延し、０．２〜０．３ｍｍの板厚とする。次いで、焼鈍処理により軟化処理後、所定の板厚０．０５〜０．２０ｍｍまで、冷間圧延により仕上げ加工を施す。焼鈍処理は、箱形焼鈍炉、連続焼鈍炉のいずれかを用いても差し支えない。更に、冷間圧延による仕上げ加工後に、表面粗度付与処理を施さず、再結晶しない温度範囲で熱処理を施すか、あるいは、表面粗度付与処理を施した後、再結晶しない温度範囲で熱処理を施す。雰囲気は、非酸化性の雰囲気が良く、例えば、窒素と水素を含んだ還元性雰囲気が特に好ましい。なお、表面粗度付与処理は、良く知られた方法で良く、例えば調質圧延工程で行っても良く、更に所定の板厚０．０５〜０．２０ｍｍまで、冷間圧延する時に行っても良い。また、再結晶しない温度範囲での熱処理を行う前後で、メカニカル方式テンションレベラーあるいはハイドロテンションレベラーによる板の形状を矯正する処理を行っても良い。
冷延板の表面粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）は０．１〜０．８μｍの範囲が良い。より好ましくは、０．４〜０．６μｍの範囲が良い。０．１μｍ未満では、レジストとの密着性が悪く、０．８μｍを超えると、密着性が良すぎて、現像時に溶解すべき箇所のレジストが残存しやすい。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例について本発明をさらに詳細に説明する。表１には、異なった種類の化学組成を有する鋼（実施例１〜５、比較例１〜５）を真空脱ガスして、熔製したスラブを熱間圧延し、２．０ｍｍの熱延板とした際の化学組成を示す。これらの熱延板を硫酸酸洗した後、冷間圧延し、板厚が０．２〜０．３ｍｍの冷延板とした。なお、表１において、ＦＴは熱延板の仕上げ温度を示す。その後、連続式焼鈍炉を用いて、焼鈍処理を施し、さらに冷間圧延により板厚０．１０ｍｍとした。この冷間圧延時、圧延ロールに一定の表面粗度を付与して、冷延板の表面粗さＲａを調整した。一定の表面粗さＲａを付与後、更に再結晶しない程度の熱処理を施した。　また、上記冷間圧延後、改めて粗度付与処理を行い、再結晶しない程度の熱処理を行った。表１及び表２において、実施例３、比較例３〜５は表面粗度付与処理を調質圧延により行った。実施例１〜２、実施例４〜５および比較例１〜２は冷間圧延時に表面粗度を付与した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表２は、このようにして得られた供試材について特性試験結果をまとめて示す。引張試験はインストロンタイプ引張試験機にて、クリープ伸びはクリープ試験機（東海製作所製）を用い、負荷応力２９４Ｎ／ｍｍ^２をかけて、大気中において４５０℃×６０分保持した際の伸び（％）と、負荷応力２９４Ｎ／ｍｍ^２をかけて、大気中において４５０℃×２０分保持を３回繰り返した際の伸び（％）との両者を測定し評価した。
このクリープ強度試験評価は次の基準で定めたものである。すなわち、表２中に記載の「アパーチャーグリル素材時の特性」の欄におけるクリープ伸びを「０．３％以下」に定めた理由は、アパーチャーグリルがフレームに溶接された後、黒化するための熱処理が施されることを想定して、黒化処理後において張力を負荷させた状態でフレームにアパーチャーグリルが取り付けられた後においても、アパーチャーグリルが弛むことなく張力を負荷された状態を保持させうるためのアパーチャーグリル素材の試験条件を定めたものである。この条件として、アパーチャーグリル素材に負荷応力２９４Ｎ／ｍｍ^２をかけて、４５０℃で６０分間保持をした後のクリープ伸びを測定したものである。この伸びが０．３％以下であれば、アパーチャーグリルが受像管に組み込まれた後においても、アパーチャーグリルを構成している各テープが弛むことなく、張力を維持した状態で保持できるカラー受像管用アパーチャーグリルを得ることができる。そして、該アパーチャーグリルを組み込んだカラー受像管は電子ビームが地磁気により偏向されることにより、偏光されることが防止され、歪みのない鮮明なカラー受像管を得ることができる。
【００２８】
磁気特性は、４５０℃で１０分にて、焼鈍を施した後、エプスタイン法（１次捲及び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の磁場をかけた）にて、残留磁束密度Ｂｒ（Ｔ）と保磁力Ｈｃ（Ａ／ｍ）を測定し、Ｂｒ（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）を求めた。この磁気特性は０．００２５以上あることが望ましい。
【００２９】
表面粗さＲａはＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準じて測定した。また、レジストとの密着性は、乾燥後の厚みが５〜６μｍになるように、水溶性カゼインを塗布した後、カッターで、鋼板まで達するように碁盤目を入れ、セロハンテープによる強制剥離試験を行った。全く剥離がない場合を合格（表２では○と表示）とし、一部でも剥離部があった場合を不合格（表２では×と表示）とした。
【００３０】
さらに、カラー受像管の実機においては、黒化処理に続き、受像管に組み込んだ後に行うベーキング処理、ガラス封着処理などの加熱処理が行われる。このため、アパーチャーグリルのクリープ伸びは、前記アパーチャーグリル素材の伸びよりも大きいものと想定される。従って、本発明では、上記実機の製造工程に鑑み、アパーチャーグリル素材に、２９４Ｎ／ｍｍ^２の負荷応力をかけて、常温と４５０℃で２０分間保持の加熱冷却繰り返しを３回したときの伸びを０．６％以下になるようにしたものである。
この伸びが０．６％以下であれば、アパーチャーグリルが受像管に組み込まれた後においても、アパーチャーグリルに対応できるアパーチャーグリル素材であるからである。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２より、上記いずれの特性においても本発明品は優れているので、総合評価として、判定の欄に〇または◎の記号を示してある。○または◎は合格範囲を示し、引張強度が７５０ＭＰａ以上、上記のように示した試験条件でのクリープ伸びが０．３％以下、磁気特性（Ｂｒ／Ｈｃ）が０．００２５以上、表面粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）が、０．１〜０．８μｍ以上及びレジストとの密着性が良好の特性を有する材料を示している。◎は特に、磁気特性（Ｂｒ／Ｈｃ）が０．００３０以上と優れている場合を示している。一方、本発明の範囲内に入らない比較例品は、上記いずれかの特性において劣っているので、総合評価として×または△の記号を示してある。△は若干引張強度が劣る場合を示している。また、比較例２は、Ｓｉの含有量が多いため、表面の黒化膜の密着性が悪かった。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のカラー受像管用アパーチャーグリル用素材は、エッチング性に優れ、特にＰの固溶強化効果により剛性・引張り強度を高めてハンドリング性に優れた高強度特性を実現でき、且つ優れた磁気特性を持つ素材を低コストで実現でき、該素材により製造されたアパーチャーグリルは、引張強度、高温クリープ強度およびレジストとの密着性を有し、且つ優れた磁気特性（Ｂｒ／Ｈｃ）を有するので、画面の色ずれのないアパーチャーグリル方式カラー受像管を得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a material for an aperture grill for a color picture tube, an aperture grill, and a color picture tube incorporating the same. More specifically, the present invention relates to a material for an aperture grill for a color picture tube having excellent tensile strength and high-temperature creep strength, an aperture grill and a color picture tube incorporating the same.
[0002]
[Prior art]
Since the aperture grill used for the color picture tube is welded to the frame with a large tension applied during its manufacture, it is necessary that the material for the aperture grill for the color picture tube has a tensile strength of at least 750 MPa. Have been. Therefore, as a currently used material for an aperture grill for a color picture tube, a low-carbon steel sheet which has been subjected to strong processing and reinforced is used.
[0003]
Furthermore, after being welded to the frame, heat treatment for blackening is performed.However, in order to maintain a state where tension is applied without loosening each tape constituting the blackened aperture grill, heat treatment is performed. Is carried out at 455 ° C. below the recrystallization temperature of steel in a short time of about 15 minutes. However, under the blackening heat treatment conditions, the diffusion phenomenon cannot be avoided, and the diffusion causes the tape to expand, causing the tape to be twisted or cut. For this reason, as a material for an aperture grill for a color picture tube, a tensile strength of 750 MPa or more and no elongation due to blackening heat treatment at 455 ° C. × 15 minutes, ie, an elongation of 0.4% when a tensile stress of 294 MPa is applied is 0.4%. % Creep strength is required.
[0004]
The color picture tube is composed of an electron gun and a phosphor screen for converting an electron beam into an image. In order to prevent the electron beam from being deflected by geomagnetism, the inside of the picture tube is covered with a magnetic shield material. The aperture grill must also have the function of the magnetic shield material, and has a large magnetic flux density (Br) and a small coercive force (Hc) as magnetic characteristics, that is, a ratio of the magnetic flux density to the coercive force ( A material having a large Br / Hc) is required. However, in a low-carbon steel sheet which is subjected to strong working to obtain a high yield strength as described above and in which the blackening heat treatment is also performed at a temperature lower than the recrystallization temperature, the magnetic flux density is as small as 0.8 Tesla (T) or less. In addition, the coercive force is as large as about 400 A / m, and therefore, Br (T) / Hc (A / m) is as small as about 0.002, which is inferior as a magnetic shielding material.
[0005]
Conventionally, as a method of improving the tensile yield strength of a low carbon steel sheet, there is a solid solution strengthening method using C or N. However, when the amount of C or N in the steel increases, carbides and nitrides increase, and the The movement is hindered, and the magnetic properties deteriorate. In addition, as a method of improving creep strength, there is a method of precipitating carbides and the like in steel, but most of these precipitates have a large particle size on the order of microns, which hinder domain wall movement and increase magnetic properties. Due to deterioration, such a method has not been applied as a current method for producing a material for an aperture grill for a color picture tube.
[0006]
Regarding other aperture grill type steel sheet materials for masks, the blackening treatment is performed by the high strength and high temperature creep properties of the ultra-low carbon steel sheet containing 40 to 100 PPM of N and 0.20 to 0.60% by weight of Mn. A method of reducing creep elongation at the time has been disclosed (for example, see Patent Document 1). In this case, since the solute atom N has a significantly smaller atomic radius than the solvent atom Fe, N forms an interstitial solid solution in the Fe crystal lattice, and forms a so-called Cottrell atmosphere. At a high temperature such as the blackening treatment temperature, N in Fe has a high diffusion rate, so creep elongation, that is, N atoms gather around dislocation creep to form a Cottrell atmosphere like a cloud, and the movement of dislocation creep. Is considered to have the effect of reducing creep elongation because of the action of suppressing creep. However, since the aperture grill also serves as a magnetic shield, high soft magnetic properties are required, and these methods have limitations.
Further, by adopting a low carbon steel sheet containing 0.05 to 2.5% by weight of Cu and 0.001 to 0.5% by weight of Nb as a material for an aperture grill for a color picture tube, the magnetic properties and tensile strength are improved. There has been proposed one that increases the strength and the high-temperature creep strength (see Patent Document 2). In this case, a nanometer-order fine Cu phase (ε phase) is precipitated by aging treatment in an ultra-low carbon steel to which Cu has been added, and by further adding Nb, strengthening by NbC precipitation is also used. It is considered that excellent tensile strength could be secured. However, this case is still not satisfactory in terms of cost.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2548133 [Patent Document 2]
JP-A-2002-212678 [0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has excellent tensile strength and high-temperature creep strength, has excellent magnetic properties as compared with current materials, and can reduce costs. An object of the present invention is to provide a material for an aperture grill for a color picture tube and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
It is considered by the present inventor that by setting P to 0.1 to 1.0% by weight, a tensile strength of 750 MPa or more can be realized by the solid solution strengthening effect of P, and furthermore, Br ( T) / Hc (A / m) was 0.0025 or more, and it was found that excellent magnetic properties were obtained.
That is, the material for an aperture grill for a color picture tube according to the present invention comprises Mn of 0.60% by weight or more, P of 0.1 to 1.0% by weight, and Al of 0.03% by weight or less, with the balance of Fe and inevitable parts. It is characterized by being made of a low carbon alloy steel containing impurities. The material for an aperture grill for a color picture tube according to the present invention contains 0.05% by weight or less of C, 0.60% by weight or more of Mn, 0.1 to 1.0% by weight of P, and 0.03% by weight of Al. Hereinafter, it is characterized by being made of a low-carbon alloy steel containing the balance of Fe and inevitable impurities.
The aperture grill material for a color picture tube according to the present invention comprises Mn of 0.60% by weight or more, P of 0.1 to 1.0% by weight, and Al of 0.03% by weight or less, with the balance being Fe and inevitable impurities. The low carbon alloy steel strip is subjected to a shape correction treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur.
The material for an aperture grill for a color picture tube according to the present invention is as follows: C is 0.03% by weight or less, Mn is 0.60% by weight or more, P is 0.1 to 1.0% by weight, and Al is 0.03% by weight. Hereinafter, the low carbon alloy steel strip comprising the balance of Fe and unavoidable impurities is subjected to a shape correction treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur. The aperture grill material for a color picture tube according to the present invention comprises Mn of 0.60% by weight or more, P of 0.1 to 1.0% by weight, and Al of 0.03% by weight or less, with the balance being Fe and inevitable impurities. The low carbon alloy steel strip to be subjected to a surface roughness imparting treatment so that the surface roughness Ra (JIS B 0601) becomes 0.1 to 0.8 μm, and a shape correcting treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur. Features.
The material for an aperture grill for a color picture tube according to the present invention is as follows: C is 0.03% by weight or less, Mn is 0.60% by weight or more, P is 0.1 to 1.0% by weight, and Al is 0.03% by weight. Hereinafter, a low carbon alloy steel strip comprising the balance of Fe and inevitable impurities is subjected to a surface roughness imparting treatment so that the surface roughness Ra (JIS B 0601) becomes 0.1 to 0.8 μm, and at a temperature at which recrystallization does not occur. It is characterized by performing shape correction processing by heat treatment.
[0010]
The material desirably contains 0.05% by weight or less of Si, desirably contains 0.0040 to 0.030% by weight of N, and desirably contains more than 0.001% by weight of Cu. , S in an amount of 0.10% by weight or less.
[0011]
An aperture grill for a color picture tube according to the present invention is characterized by using any of the above-described aperture grill materials.
A color picture tube according to the present invention is characterized by incorporating the above-mentioned aperture grill.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The low-carbon steel used as the material of the aperture grill of the present invention is preferably one obtained by decarburizing and denitrifying using a vacuum degassing method to reduce carbides and nitrides in the steel and hot-rolled. First, the types of elements contained in the steel used for the material of the aperture grill of the present invention and the reasons for limiting the contents will be described.
[0013]
C must be added because it forms a solid solution in steel and increases the hardness of the material and improves the tensile strength and creep strength. However, if the amount of C is large, carbides increase and the etching characteristics are hindered. Therefore, the upper limit is preferably set to 0.05% by weight. More preferably, the content is 0.01% by weight or less. The lower limit is preferably a content of 0.0001% by weight, which can be practically reduced by vacuum degassing or open coil annealing (OCA) using a box annealing furnace. The content is more preferably 0.0002% by weight or more, and even more preferably 0.005% by weight or more.
[0014]
Mn is an important component of the present invention. In order to improve the creep characteristics of the aperture grill, the Mn content is preferably as large as possible, and the lower limit is set to 0.60% by weight. In view of the above, the content is preferably 3.0% by weight or less.
[0015]
P is an important element and improves mechanical strength by a solid solution effect. Addition of 0.1% by weight or more is effective. If the amount is too large, the etching property is impaired, so the upper limit is set to 1.0% by weight.
[0016]
Al is an important element of the present invention like Mn, and is used in the steelmaking process as a deoxidizing agent, and has an effect of improving the cleanliness of steel. Therefore, the content is preferably 0.001% by weight or more. On the other hand, if a large amount of Al is contained, embrittlement due to solid solution hardening occurs, and not only deteriorates the etching characteristics, but also combines with solid solution N in steel to form AlN, thereby reducing solid solution N and improving creep characteristics. In order to cause deterioration, the upper limit is set to 0.03% by weight or less.
[0017]
As described above, N forms a solid solution in steel, increases the hardness of the material, and improves the tensile strength and creep strength. Therefore, N must be added. Further, since a nitride having a high hardness is formed, and the nitride is finely dispersed in the crystal grains, it has an effect of inhibiting the movement of dislocation creep, and thus has an effect of particularly improving the creep strength.
Therefore, the content is preferably 0.0040% by weight or more. More preferably, the content is 0.007% by weight or more.
On the other hand, if the amount of N is large, the amount of nitrides increases excessively and the material becomes brittle, so that the content is preferably 0.03% by weight or less. More preferably, the content is 0.017% by weight or less.
[0018]
Si is 0.05% by weight or less. If it exceeds 0.05% by weight, the adhesion of the blackened film is deteriorated.
S segregates at the crystal grain boundaries, significantly impairs the etching characteristics and also causes embrittlement of the material. Therefore, the content of S is preferably small, and is preferably 0.10% by weight or less. More preferably, the content is 0.05% by weight or less.
[0019]
Cu may be added since it forms a solid solution in the steel to increase the material hardness and improve the tensile strength and creep strength. When added, the content is preferably more than 0.001% by weight. The content is more preferably 0.002% by weight or more, and still more preferably 0.003% by weight or more.
On the other hand, if the amount of Cu is large, the etching rate is reduced and the etching solution is contaminated. Therefore, the content is preferably 2.0% by weight or less. More preferably, the content is 0.1% by weight or less.
[0020]
Cr may be added because it forms a solid solution in steel, increases the material hardness, and improves the tensile strength and creep strength. When added, Cr suppresses the diffusion of N that has formed the Cottrell atmosphere due to the interaction with the solid solution nitrogen (N) remaining in the steel. In particular, at a high temperature such as 450 ° C., the diffusion rate of N becomes extremely high, and thus the effect of suppressing the movement of the high-temperature dislocations only by N is small. Since the diffusion rate of Cr is lower than that of N even at a high temperature of 450 ° C., Cr that has interacted with N results in suppressing the diffusion of N and consequently dislocation movement. That is, creep elongation is reduced. However, on the other hand, an excessive amount of Cr deteriorates the magnetic properties, so the lower limit of the amount of added Cr is preferably set to 0.001% by weight or more. The content is more preferably 0.002% by weight or more, and still more preferably 0.003% by weight or more.
On the other hand, if the Cr content is large, carbides are formed and the magnetic properties are impaired, so the content is preferably 0.1% by weight or less. More preferably, the content is 0.09% by weight or less. More preferably, the content is 0.08% by weight or less.
[0021]
Ti may be added if necessary. If added, the content is desirably 0.10% by weight or less. If it exceeds 0.10% by weight, recrystallization during annealing is suppressed, and magnetic properties are degraded, or annealing is performed at a higher temperature, and heat buckles are generated, which is not preferable.
[0022]
Nb may be added if necessary. If added, the content is desirably 0.10% by weight or less. If it exceeds 0.10% by weight, recrystallization during annealing is suppressed, and magnetic properties are degraded, or annealing is performed at a higher temperature, and heat buckles are generated, which is not preferable.
[0023]
B may be added if necessary. When added, the content is desirably 0.010% by weight or less. If the content exceeds 0.010% by weight, B evaporates at the time of high vacuum in the cathode ray tube and deteriorates the vacuum, which is not preferable.
[0024]
Next, a method for producing a thin steel sheet as a material for an aperture grill of the present invention will be described. The obtained molten metal having the above composition is subjected to vacuum degassing or deoxidation treatment with Al, Si, or the like by a normal melting method, and is subjected to a continuous casting and hot rolling process to obtain a hot rolled sheet. In the pickling step, after descaling, cold rolling is performed to a sheet thickness of 0.2 to 0.3 mm. Next, after a softening treatment by an annealing treatment, finish processing is performed by cold rolling to a predetermined plate thickness of 0.05 to 0.20 mm. For the annealing treatment, any of a box-shaped annealing furnace and a continuous annealing furnace may be used. Furthermore, after finishing by cold rolling, heat treatment is performed in a temperature range where recrystallization is not performed without performing surface roughness imparting treatment or in a temperature range where recrystallization is not performed, or heat treatment is performed in a temperature range where recrystallization is not performed after performing surface roughness imparting treatment. Apply. The atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere, for example, particularly preferably a reducing atmosphere containing nitrogen and hydrogen. The surface roughness imparting treatment may be performed by a well-known method, for example, may be performed in a temper rolling step, or may be performed during cold rolling to a predetermined thickness of 0.05 to 0.20 mm. good. Before and after performing the heat treatment in a temperature range that does not cause recrystallization, a treatment for correcting the shape of the plate using a mechanical tension leveler or a hydro tension leveler may be performed.
The surface roughness Ra (JIS B 0601) of the cold rolled sheet is preferably in the range of 0.1 to 0.8 μm. More preferably, the range is 0.4 to 0.6 μm. If it is less than 0.1 μm, the adhesion to the resist is poor, and if it exceeds 0.8 μm, the adhesion is too good, and the resist at the portion to be dissolved during development tends to remain.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Table 1 shows that steels having different chemical compositions (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5) were degassed under vacuum, and the molten slab was hot-rolled and hot-rolled to 2.0 mm. Shows the chemical composition of a plate. These hot-rolled sheets were washed with sulfuric acid and cold-rolled to obtain cold-rolled sheets having a thickness of 0.2 to 0.3 mm. In Table 1, FT indicates the finishing temperature of the hot rolled sheet. Thereafter, an annealing treatment was performed using a continuous annealing furnace, and the sheet thickness was reduced to 0.10 mm by cold rolling. During this cold rolling, a constant surface roughness was given to the rolling rolls to adjust the surface roughness Ra of the cold rolled sheet. After imparting a certain surface roughness Ra, a heat treatment was performed to such an extent that recrystallization did not occur. Further, after the cold rolling, a roughness imparting process was performed again, and a heat treatment was performed so as not to recrystallize. In Table 1 and Table 2, in Example 3 and Comparative Examples 3 to 5, the surface roughness imparting treatment was performed by temper rolling. In Examples 1 and 2, Examples 4 and 5, and Comparative Examples 1 and 2, surface roughness was imparted during cold rolling.
[0026]
[Table 1]

[0027]
Table 2 summarizes the results of the property tests on the test materials obtained in this manner. The tensile test was performed using an Instron type tensile tester, and the creep elongation was measured using a creep tester (manufactured by Tokai Seisakusho) under a load stress of 294 N / mm ² and held at 450 ° C. × 60 minutes in the air ( %) And elongation (%) obtained by applying a load stress of 294 N / mm ² and holding the sample at 450 ° C. for 20 minutes three times in the atmosphere were measured and evaluated.
This creep strength test evaluation was determined based on the following criteria. That is, the reason why the creep elongation in the column of “Characteristics of aperture grill material” described in Table 2 is set to “0.3% or less” is that the aperture grill is blackened after being welded to the frame. Assuming that the heat treatment is performed, even after the aperture grill is attached to the frame with the tension applied after the blackening process, the state where the tension is applied without loosening the aperture grill is maintained. The test conditions for the aperture grill material to be obtained are defined. As the conditions, creep elongation was measured after applying a load stress of 294 N / mm ² to the aperture grill material and holding the material at 450 ° C. for 60 minutes. If this elongation is 0.3% or less, even after the aperture grill is incorporated into the picture tube, the tapes constituting the aperture grill can be held in a state where tension is maintained without loosening the tape constituting the aperture grill. You can get an aperture grill. The color picture tube incorporating the aperture grill is prevented from being polarized by the electron beam being deflected by geomagnetism, and a clear color picture tube without distortion can be obtained.
[0028]
The magnetic properties were measured by applying the Epstein method (priming and secondary winding and applying an external magnetic field after the annealing at 450 ° C. for 10 minutes (evaluation was performed by applying a magnetic field of 796 A / m). ), The residual magnetic flux density Br (T) and the coercive force Hc (A / m) were measured, and the Br (T) / Hc (A / m) was determined. desirable.
[0029]
The surface roughness Ra was measured according to JIS B0601. In addition, the adhesiveness with the resist, after applying the water-soluble casein so that the thickness after drying is 5 to 6 μm, cross-cut with a cutter so as to reach the steel plate, a forced peel test with cellophane tape went. A case where there was no peeling was judged as pass (indicated by “２” in Table 2), and a case where even a part of the peeled portion was judged as “fail” (indicated by “×” in Table 2).
[0030]
Further, in the actual color picture tube, a heating process such as a baking process, a glass sealing process, and the like, which are performed after the color picture tube is assembled into the picture tube, is performed after the blackening process. For this reason, it is assumed that the creep elongation of the aperture grill is greater than the elongation of the aperture grill material. Accordingly, in the present invention, in view of the manufacturing process of the actual machine, the elongation when applying a load stress of 294 N / mm ² to the aperture grill material and repeating heating and cooling three times at 20 ° C. for 20 minutes at normal temperature and 450 ° C. It is set to be 0.6% or less.
If the elongation is 0.6% or less, the aperture grill material is compatible with the aperture grill even after the aperture grill is incorporated into the picture tube.
[0031]
[Table 2]

[0032]
From Table 2, since the product of the present invention is excellent in any of the above characteristics, a symbol of 〇 or ◎ is shown in the column of judgment as a comprehensive evaluation. ○ or を indicates an acceptable range, the tensile strength is 750 MPa or more, the creep elongation under the test conditions shown above is 0.3% or less, the magnetic property (Br / Hc) is 0.0025 or more, and the surface roughness is Ra (JIS B 0601) indicates a material having a characteristic of 0.1 to 0.8 μm or more and good adhesion to a resist. ◎ particularly indicates the case where the magnetic properties (Br / Hc) are as excellent as 0.0030 or more. On the other hand, the comparative example products which do not fall within the scope of the present invention are inferior in any of the above-mentioned characteristics, and thus are indicated by the symbol x or Δ as the overall evaluation. Δ indicates a case where the tensile strength is slightly inferior. In Comparative Example 2, since the content of Si was large, the adhesion of the blackened film on the surface was poor.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the material for an aperture grill for a color picture tube of the present invention is excellent in etching properties, and in particular, is capable of realizing high strength characteristics excellent in handling properties by increasing rigidity and tensile strength by a solid solution strengthening effect of P, and A material having excellent magnetic properties can be realized at low cost, and an aperture grill made of the material has tensile strength, high-temperature creep strength, and adhesion to resist, and has excellent magnetic properties (Br / Hc). Therefore, it is possible to obtain an aperture grill type color picture tube having no color shift on the screen.

Claims

Mn is 0.60% by weight or more, P is 0.1 to 1.0% by weight, Al is 0.03% by weight or less, and the balance is made of a low-carbon alloy steel comprising Fe and unavoidable impurities. Material for aperture grille for color picture tubes.

Low carbon containing 0.05% by weight or less of C, 0.60% by weight or more of Mn, 0.1 to 1.0% by weight of P, and 0.03% by weight or less of Al, with the balance being Fe and unavoidable impurities A material for an aperture grill for a color picture tube, which is made of alloy steel.

Temperature at which Mn is not less than 0.60% by weight, P is 0.1 to 1.0% by weight, Al is 0.03% by weight or less, and the low carbon alloy steel strip comprising the balance of Fe and unavoidable impurities does not recrystallize. A material for an aperture grill for a color picture tube, characterized by being subjected to a shape correction process by heat treatment.

Low carbon containing 0.03% by weight or less of C, 0.60% by weight or more of Mn, 0.1 to 1.0% by weight of P, and 0.03% by weight or less of Al, with the balance being Fe and unavoidable impurities A material for an aperture grill for a color picture tube, wherein an alloy steel strip is subjected to a shape correction treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur.

The low carbon alloy steel strip comprising Mn of 0.60% by weight or more, P of 0.1 to 1.0% by weight and Al of 0.03% by weight or less, and the balance of Fe and unavoidable impurities has a surface roughness Ra ( A material for an aperture grill for a color picture tube, characterized by being subjected to a surface roughness imparting treatment so that JIS (B # 0601) becomes 0.1 to 0.8 [mu] m and a shape modification treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur. .

Low carbon containing 0.03% by weight or less of C, 0.60% by weight or more of Mn, 0.1 to 1.0% by weight of P, and 0.03% by weight or less of Al, with the balance being Fe and unavoidable impurities The alloy steel strip is subjected to a surface roughness imparting treatment so as to have a surface roughness Ra (JIS B 0601) of 0.1 to 0.8 μm, and a shape modification treatment by heat treatment at a temperature at which recrystallization does not occur. Material for aperture grills for color picture tubes.

The material for an aperture grill according to any one of claims 1 to 6, further comprising 0.05% by weight or less of Si.

The material for an aperture grill for a color picture tube according to any one of claims 1 to 7, comprising 0.0040 to 0.030% by weight of N.

The material for an aperture grill for a color picture tube according to any one of claims 1 to 8, further comprising 0.001% by weight of Cu.

The material for an aperture grill for a color picture tube according to any one of claims 1 to 9, further comprising 0.10% by weight or less of S.

An aperture grill for a color picture tube using the aperture grill material according to any one of claims 1 to 10.

A color picture tube incorporating the aperture grill according to claim 11.