JP2004156096A

JP2004156096A - 磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板

Info

Publication number: JP2004156096A
Application number: JP2002322621A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Fujita; 耕一郎藤田; Katsuhisa Yamauchi; 克久山内; Satoo Kobayashi; 聡雄小林; Kunikazu Tomita; 邦和冨田; Tadakazu Murata; 宰一村田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】シャドウマスクの熱膨張による歪みによる色ずれ、および地磁気による電子ビームのドリフトによる色ずれを防止することのできるテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板を提供する。
【解決手段】化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％を含むＦｅ−Ｎｉ系合金であって、テンション付加方向の＜１００＞結晶方位集積度が５０％以下であることを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。また、＜１００＞結晶方位に替えて、＜１１０＞結晶方位集積度が１０％以上であること、又は＜１１１＞結晶方位集積度が５％以上であること、さらに、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０１〜０．５％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下を含有することを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー表示装置用ブラウン管のテンションタイプのシャドウマスクに使用されるシャドウマスク用合金薄板において、低熱膨張特性および磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位カラーテレビ等のカラー表示装置に用いられるブラウン管は、所定の蛍光体に電子ビームが照射されるように、色選別用マスクを有している。従来、色選別用マスクには、多数の小孔を設けた金属板からなるシャドウマスクと、多数のスリットを設けたスダレ状の金属板からなるアパーチャグリルが使用されてきた。ブラウン管への取り付けの際は、シャドウマスクでは曲面プレス成形して形状固定し、アパーチャグリルでは強いテンションを付加して形状固定している。
【０００３】
ブラウン管に取付けられた色選別用マスクは、電子銃と蛍光体の間に設置されており、極めて高い設置位置精度が要求されている。しかし、ブラウン管を長時間使用すると、色選別用マスクは電子ビームの照射により加熱されるため、熱膨張により歪み、シャドウマスクの場合は変形を生じて（ドーミング現象）電子ビームの位置ずれを生じ、ドーミングとよばれる画像の色ずれを起こすことになる。そのため、シャドウマスク材料には、熱膨張係数の小さいＮｉを３６％程度含むＦｅ−Ｎｉ系の合金薄板が使用されている。
【０００４】
シャドウマスクは、プレス成形により所定の曲率を有することで、構造体としての必要な強度を保っている。近年、カラー表示装置の平面化のニーズが強くなっており、これに伴いシャドウマスクも平面化を迫られている。しかし、シャドウマスクを平面化すると構造体としての強度が保てなくなり、搬送時の変形等の問題が生じる。
【０００５】
一方、アパーチャグリルでは、強いテンションが付加されており、熱膨張による歪みが吸収される。しかし、アパーチャグリルでは、画面の縦方向の曲率は０であり平面化は比較的容易であるが、強いテンションを付加する必要があるため、そのためのフレームの強度も必要であり、ブラウン管の重量が重くなるという問題がある。
【０００６】
このように、両方式の色選別用マスクには一長一短がある。そこで、近年、これら双方の特長を生かしたテンションタイプのシャドウマスクが開発されている。これは、多数のスロット状の小孔を設けた金属板を用いて、スロットの長辺方向に比較的弱いテンションを付加して形状固定を行う方式である。
【０００７】
しかし、このテンションタイプ方式では、付加されるテンションが弱く熱膨張を十分に吸収できないこと、およびスロットの短辺方向の熱膨張をうち消すことができないことから、Ｎｉを３６％程度含むＦｅ−Ｎｉ系の合金薄板が使用されている。例えば、特開２００１−１５２２９２号公報（特許文献１）には、プレスタイプで使用されているインバー合金を、張力を架けてマスク用材料として使用すると、磁気シールド性が悪くなりビームドリフト量が増大するという問題を、解決するための技術が提案されている。これは、Ｎｉを３４〜４５％、Ｍｎを０．０１〜０．５％から成るＦｅ−Ｎｉ系合金で、最終冷間圧延後の板表面における（１１１）集合度と（２２０）集合度の和が１５％以上であることを特徴とするセミテンションマスク用Ｆｅ−Ｎｉ系合金というものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５２２９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、平面ブラウン管に上述のテンションタイプのシャドウマスクを使用した場合、ドーミングは抑制されるものの、地磁気に起因した電子ビームのドリフトにより色ずれが発生することがあるという問題がある。これは、材料を架張したときの磁気特性が、架張前の磁気特性から大きく変化するためとされている。この問題に対して、特開２００１−１５２２９２号公報記載の技術では、架張後の磁気特性を向上させるために、板面における結晶面の集積度を規定している。
【００１０】
しかし、板面における結晶面（板厚方向における結晶方位と等価）の集積度は、本来、磁気特性には意味を持たず、磁気特性には板面に平行な方向における結晶方位の集積度が影響を及ぼす。例えば、｛１１０｝＜００１＞結晶方位を増加させることによる方向性けい素鋼板の磁気特性の向上は、板面における｛１１０｝面の増加によるものではなく、磁化容易軸方向である＜００１＞結晶方位が、磁気回路形成方向（この場合、圧延方向）に増加することによるものである。
【００１１】
このように、板面における結晶面の集積度を規定する従来技術では、地磁気に起因した電子ビームのドリフトにより色ずれを十分に防止することは困難であった。
【００１２】
この発明は、これらの問題を解決し、シャドウマスクの熱膨張による歪みによる色ずれ、および地磁気による電子ビームのドリフトによる色ずれを防止することのできるテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。その発明は、化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％を含むＦｅ−Ｎｉ系合金であって、テンション付加方向の＜１００＞結晶方位集積度が５０％以下であることを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板である。
【００１４】
また、この発明において、＜１００＞結晶方位集積度が５０％以下であることに替えて、＜１１０＞結晶方位集積度が１０％以上であること、又は＜１１１＞結晶方位集積度が５％以上であること、を特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板とすることもできる。
【００１５】
この発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金のＮｉを３３〜４５％とすることにより、熱膨張を低く抑えて熱膨張による歪みによる色ずれを防止している。それとともに、テンション付加方向への特定の結晶方位の集積度を制御することにより、その方向の磁気特性を向上させ、地磁気等の外部磁場による色ずれを防止している。
【００１６】
ここで、色ずれについて問題となるのは、孔形状がスロット状のシャドウマスク（テンションタイプ）の場合、スロット短辺方向である。スロット短辺方向に電子ビームを偏倚させる磁場（磁束）は、スロット短辺方向に垂直な方向の成分であり、これはスロット長辺方向の成分となる。従って、スロット長辺方向の磁気成分に対する磁気シールドの良否が、色ずれに大きく影響を及ぼすことになる。スロット長辺方向にはテンションが付加されており、その状態での磁気特性が問題となる。
【００１７】
なお、電子ビームがスロット長辺方向に偏倚しても、蛍光体はスロット長辺方向に平行に配置されているので、原理的に色ずれは起こらない。スロット状のシャドウマスクの場合、スロット開口部に比べて短辺方向の桟が細いため、この方向の磁気シールドは本来期待できないが、この理由により、スロット短辺方向の磁気シールド性を特に高くする必要はない。
【００１８】
このような知見に基づき、種々の結晶方位について、テンション付加方向への集積度とテンション付加状態での磁気特性の関係について、鋭意検討した。その結果、テンション付加方向において磁気特性に影響を及ぼす結晶方位は、＜１００＞、＜１１０＞、および＜１１１＞結晶方位であることを見出し、後述のようにそれらの集積度の適正な範囲を明らかにした。以下、各結晶方位について説明する。
【００１９】
テンション付加方向の＜１００＞結晶方位集積度：５０％以下
＜１００＞結晶方位については、後述のようにテンション付加方向への集積度が５０％を超えると、後述のようにテンション付加状態での磁気特性（最大透磁率）が低下し始める。従って、この方向への＜１００＞結晶方位の集積度を５０％以下とする。
【００２０】
テンション付加方向の＜１１０＞結晶方位集積度：１０％以上
＜１１０＞結晶方位については、後述のようにテンション付加方向への集積度の増加に伴い、テンション付加状態での磁気特性（最大透磁率）が上昇し、集積度が１０％以上でほぼ十分な値が得られる。従って、この方向への＜１１０＞結晶方位の集積度を１０％以上とする。
【００２１】
テンション付加方向の＜１１１＞結晶方位集積度：５％以上
＜１１１＞結晶方位は、後述のようにテンション付加方向への集積度の増加に伴い、テンション付加状態での磁気特性（最大透磁率）が上昇し、集積度が５％以上でほぼ十分な値が得られる。従って、この方向への＜１１０＞結晶方位の集積度を５％以上とする。
【００２２】
また、これらの発明において、化学成分の範囲をさらに限定して、化学成分が、質量％でＮｉ：３３〜４５％、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０１〜０．５％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下を含有し、残部が実質的にＦｅから成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板とすることもできる。
【００２３】
この発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板の材質に影響を及ぼす元素について、最適な範囲を検討した結果なされたものである。以下、本発明の高強度低熱膨張合金の化学成分について説明する。
【００２４】
Ｎｉ：３３〜４５％
Ｎｉは、インバー効果を発現させる元素である。テンションタイプのスロット状の小孔を有するシャドウマスク用合金として必要な低熱膨張特性を得るため、Ｎｉを３３％以上４５％以下の範囲内とする。
【００２５】
Ｃ：０．０１％以下
Ｃは、シャドウマスクに穿孔する際の、エッチング加工性を阻害する元素であり、その含有量は低いほど好ましい。従って、Ｃ量をエッチング加工が比較的容易となる０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下とする。
【００２６】
Ｓｉ：０．１％以下
Ｓｉは、シャドウマスクに穿孔する際の、エッチング加工性を阻害する元素であり、その含有量は低いほど好ましい。従って、Ｃ量をエッチング加工が比較的容易となる０．１％以下、好ましくは０．０７％以下とする。
【００２７】
Ｍｎ：０．０１〜０．５％
Ｍｎは、Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱間加工性を改善する元素であり、そのためにはＭｎ量を０．０１％以上とすることが必要である。一方、過剰に添加すると低熱膨張特性を阻害するため、０．５％以下とする必要がある。従って、Ｍｎ量を０．０１〜０．５％の範囲内、好ましくは０．０１〜０．３％の範囲内とする。
【００２８】
Ｐ：０．０１％以下
Ｐは、シャドウマスクに穿孔する際の、エッチング加工性を阻害する元素であり、その含有量は低いほど好ましい。従って、Ｐ量をエッチング加工が比較的容易となる０．０１％以下とする。
【００２９】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱間加工性を劣化させる元素であり、その含有量は低いほど好ましい。従って、Ｓ量を熱間加工が比較的容易となる０．０１％以下、好ましくは０．００４％以下とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施に当たっては、前記成分組成で溶製し、連続鋳造等によりスラブとし、熱間圧延を行う。熱間圧延では、スラブを通常９００℃以上に加熱して圧延し、熱延板とする。この熱延板について、酸洗または研削により表面のスケールを除去した後、冷間圧延と焼鈍を１回以上施して、使用する目的に適した板厚の薄板を得る。このとき、冷圧率と焼鈍条件の制御により、テンション付加方向となる方向の結晶方位の集積度を発明の範囲内に調節する。
【００３１】
次に、テンション付加方向の結晶方位がテンション付加時の磁気特性に及ぼす影響を調査するため、Ｎｉを３６．２％含む鋼を、冷圧率４０％又は９０％で冷間圧延し、板厚０．２ｍｍの合金薄板とした。これらの合金薄板を、５００℃，８００℃，又は１２００℃（９０％冷間圧延材のみ）で焼鈍し、その後３０％以下の冷間圧延及び６００℃での黒化処理を施した。
【００３２】
このようにして作成された集合組織の異なるサンプルについて、テンション付加方向の結晶方位の集積度を測定した。測定用の試料は、図１に示すように、サンプルのテンション付加方向に垂直な面を揃えて３０枚積層して測定面とした。この測定面に平行な、（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）、（３３１）、（４２０）、および（４２２）の各結晶面のＸ線反射強度を測定し、その測定値それぞれをランダム集合組織の理論強度で除した値の百分率を求めた。
【００３３】
この方法により、結晶面のＸ線反射強度がそのままテンション付加方向＜１１１＞、＜２００＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜３３１＞、＜４２０＞、および＜４２２＞の結晶方位の集積度となり、テンション付加方向の集積度を測定することができる。
【００３４】
テンション付加時の磁気特性は、１００ＭＰａの張力を付加した時の最大比透磁率を測定して評価した。また、参考用に圧延面における各結晶面の集積度も測定した。測定結果の内、主要方向である＜１１１＞、＜２００＞、＜２２０＞結晶方位の集積度を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
各結晶方位の集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を図２〜４にそれぞれ示す。図２より＜１００＞方位（＜２００＞結晶方位）の集積度が５０％以下の場合に良好な磁気特性が得られ、また、図３より＜１１０＞方向（＜２２０＞結晶方位）の集積度が１０％以上の場合に良好な磁気特性が得られることが明らかとなった。＜１１１＞方向については、集積度を高くすることが困難であるが、図４より＜１１１＞方向の集積度が５％以上の場合に良好な磁気特性が得られることが明らかとなった。
【００３７】
圧延面における結晶面（圧延面に平行）の集積度について、参考用に図５〜７に示す。これらの図からわかるように、圧延面の結晶面集積度とテンション付加時の磁気特性の間には、明確な相関は認められない。
【００３８】
【実施例】
表２に示す化学成分を有するＦｅ−Ｎｉ合金を溶製し、熱間圧延にて板厚２．５ｍｍの熱延板とした。これらの熱延板は、酸洗によりスケールを除去した後、種々の条件で冷間圧延を行い、板厚１．２ｍｍの冷延板とした。冷間圧延は、結晶方位の集積度を変えるため、中間焼鈍を０〜３回挟むことにより加工度（冷圧率）を変えて行った。その後、再結晶焼鈍を行い、更に板厚１ｍｍに冷間圧延して、シャドウマスク用合金薄板とした。
【００３９】
【表２】

【００４０】
これらのシャドウマスク用合金薄板に６２０℃で黒化処理を施した後、テンション付加時の磁気特性（１００ＭＰａにおける最大比透磁率）の測定、およびテンション付加方向の結晶方位集積度の測定を行った。測定結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】

【００４２】
表３より、テンション付加方向の結晶方位集積度が本発明の範囲内であるＮｏ．Ｓ，Ｔは、優れた磁気特性を有することが分かる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金のＮｉ量を所定範囲内とすることにより、熱膨張を低く抑えるとともに、テンション付加方向への特定の結晶方位の集積度を制御することにより、その方向の磁気特性を向上させている。その結果、シャドウマスクの熱膨張による歪みによる色ずれ、および地磁気による電子ビームのドリフトによる色ずれを防止することが可能なテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気特性および結晶方位集積度の測定に用いる試験片を示す図。
（ａ）テンション付加時の磁気特性測定用
（ｂ）テンション付加方向の結晶方位集積度測定用
【図２】テンション付加方向の＜１００＞結晶方位集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。
【図３】テンション付加方向の＜１１０＞結晶方位集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。
【図４】テンション付加方向の＜１１１＞結晶方位集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。
【図５】圧延面における（２００）結晶面集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。
【図６】圧延面における（２２０）結晶面集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。
【図７】圧延面における（１１１）結晶面集積度とテンション付加時の最大比透磁率の関係を示す図。

Claims

化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％を含むＦｅ−Ｎｉ合金であって、テンション付加方向の＜１００＞結晶方位集積度が５０％以下であることを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。
化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％を含むＦｅ−Ｎｉ系合金であり、テンション付加方向の＜１１０＞結晶方位集積度が１０％以上であることを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。
化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％を含むＦｅ−Ｎｉ系合金であり、テンション付加方向の＜１１１＞結晶方位集積度が５％以上であることを特徴とする磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。
化学成分として質量％でＮｉ：３３〜４５％、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０１〜０．５％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下を含有し、残部が実質的にＦｅから成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の磁気シールド性に優れたテンションタイプのシャドウマスク用合金薄板。