JP2005144466A - エッチング性に優れたシャドウマスク用Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法を提供する。
【解決手段】シャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板を製造するに際し、その最終冷間圧延工程における圧下率rを15%〜40%、圧延ロール表面の十点平均粗さRzを4.0〜10μmとし、さらに圧下率rと十点平均粗さRzを（１）式の範囲に制御することを特徴とするエッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法。
120≦ｒ[%]×Rz[μm] ≦280 …（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、シャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法に関するものである。

テレビやディスプレイ装置のブラウン管に配設されるシャドウマスクは、電子銃から出た電子ビームを蛍光面上の所定の点に精密に照射して特定の色調を与えるため、エッチング加工された微細孔を有している。

また、ブラウン管を連続使用すると、シャドウマスクは、非開孔部にも電子ビームが照射され温度が高くなる。そのため、シャドウマスク素材としては低熱膨張材料であるFe-Ni系合金薄板が用いられている。

このような中で近年、テレビやディスプレイ装置の高精細化により、シャドウマスク素材のエッチング性向上が重要な課題となってきており、これまで、Fe-Ni系合金薄板のエッチング性の向上について、様々な提案がなされている。

例えば、特許文献1には、レーザー加工により表面ダル加工処理したのち液体ホーニング又はショットブラスト加工により2次ダル加工を施したロールを用いて、最終冷間圧延を行うことにより、素材の表面粗さをRa:0.2〜1.5μm、Sm:50〜200μm以下とするシャドウマスク素材の製造方法が記載されている。また、特許文献2には、3〜5回のダル加工を施したロールによる最終圧延を行なうことにより、鋼板の凹凸面面積率を80%以上、Raを0.2〜1.0μmとするシャドウマスク用金属薄板の製造方法が記載されている。
特開昭64−56820号公報 特開平2−192802号公報

しかしながら、特許文献1に示す技術は、2度のロール加工を行なわなければならず非能率的である。また、特許文献2に示す技術は、パス数が多くなり製造コストの上昇を招く。本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。

エッチング性に及ぼす製造因子について検討した結果、最終冷間圧延における圧下率と圧延ロール表面の十点平均粗さRzを適切な範囲とし、さらに、圧下率と十点平均粗さRzの関係を特定の範囲に制御することにより、鋼板の表層歪が十分に確保され、Fe-Ni系合金薄板のエッチング性が向上することを見出した。

本発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を有する。

シャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板を製造するに際し、その最終冷間圧延工程における圧下率rを15%〜40%、圧延ロール表面の十点平均粗さRzを4.0〜10μmとし、さらに圧下率rと十点平均粗さRzを（1）式の範囲に制御することを特徴とするエッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法。
120 ≦r[%] × Rz[μm] ≦ 280 …（1）

本発明によれば、エッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。まず、Fe-Ni系合金を常法に従い溶製し鋳造後、通常の熱間圧延を行い、その後、冷間圧延と熱処理を1回又は複数回施した後、最終冷間圧延を施す。本発明においては、この最終冷間圧延工程における圧延ロール表面の十点平均粗さRzを4.0〜10μmとする。ロール表面の十点平均粗さRzが10μmを超えると、そのロールを通板した最終冷間圧延後のシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板（以下、薄板と称す）の表面粗さが過度に粗くなり、レジストとの密着性が強すぎるため剥離不良を生じエッチング不良を招く。一方で、ロール表面の十点平均粗さRzが4.0μm未満の場合、そのロールを通板した最終冷間圧延後の薄板の表面粗さが小さくなりすぎ、レジストの密着性が不十分でやはりエッチング不良を招く。よって、ロール表面の十点平均粗さRzは4.0〜10μmとする。

なお、本発明における十点平均粗さRzは、JIS B0601:2001及びその附属書であるB 0601 附属書C（参考）、附属書1（参考）十点平均粗さ等に記述されている「Rzjis」に相当するものであるが、本発明では「Rz」と略記している。ここで、十点平均粗さRz（Rzjis）とは,カットオフ値λc及びλsの位相補償帯域通過フィルタを適用して得た基準長さの粗さ曲線において、最高の山頂から高い順に5番目までの山高さの平均と最深の谷底から深い順に5番目までの谷深さの平均との和である。旧規格であるJIS B0601:1994及びJIS B0660:1998においては「Rz」の記号で「十点平均粗さ」を表していたが、JIS B0601:2001においては「Rz」の記号は「輪郭曲線の最大高さ」（輪郭曲線が粗さ曲線の場合には「最大高さ粗さ」）を表している。しかし、本発明においては、前述のようにJIS B0601:2001における「十点平均粗さ」すなわち「Rzjis」を、従来の慣例に従い「Rz」と略記しているだけであり、「輪郭曲線の最大高さ」を意味するものではない。

また、ロール表面の十点平均粗さRzを4.0〜10μmとするロ−ルの加工方法は、ロール表面の十点平均粗さRzが本発明範囲内となるような加工方法であればよく特に限定はしない。例えば、ショットブラスト加工、液体ホーニング加工、放電加工、レーザービーム加工等が挙げられる。また、圧延時の初期磨耗を軽減するため、空転処理を行なってもよい。

本発明者らは薄板のエッチング性に対する最終冷間圧延の圧下率の影響を調査するため、Fe-36%Ni合金を溶製後、通常の熱間圧延、冷間圧延及び熱処理を施し、厚さ0.5mmの焼鈍板を作製した。さらに、ショットブラスト加工によりロール表面の十点平均粗さRzを7.0μmにダル仕上した直径120mmのロ−ルを用いて、最終冷間圧延を行った。なお、この最終冷間圧延の圧下率を5%〜60%まで変化させた。これらの供試材のエッチング試験を行い、エッチング不良率に対する最終冷間圧延の圧下率の影響を調べた。

なお、エッチング不良率は以下のように評価した。各供試材について、直径80μmの孔形レジストパターンを使用して、塩化第二鉄溶液によるスプレーエッチングを行い、得られたエッチング孔の真円度を測定した。真円度の評価は、その周囲長の2乗を面積と円周率の積で割った値を100倍した値(k)で評価した。真円の場合、この値(k)は400となる。真円度の良否は値(k)が440以下の場合を良とし、440を超えた場合を不良と判定した。100個の孔に対して真円度を測定し、真円度不良と判定した孔の数をカウントし、以下の定義に基づきエッチング不良率を評価した。

エッチング不良率(%)＝真円度不良孔数／真円度測定孔数×100
（ただし、真円度測定孔数:100）
表1に各供試材の板厚、圧下率を、図1に圧下率とエッチング不良率の関係を示す。

図1より、圧下率が15%〜40%の範囲でエッチング不良率が低いことがわかる。この理由としては、圧下率の増加に伴ない、鋼板表層の歪が増大することによりエッチング特性が向上したものと考えられる。15%未満ではエッチング性向上効果は不十分であるためエッチング不良率が高くなる。一方、圧下率が増加し、40%を超えた場合にも、エッチング不良率が高くなってくる。これは、圧下率が40%を超えた場合は、鋼板表面の粗さが過度に粗くなり、レジスト剥離不足でエッチング不良が高くなるためと考えられる。以上より、最終冷間圧延における圧下率は15〜40%とする。

さらに、本発明者らは、薄板の表層歪を充分に確保するためには、ロール表面の十点平均粗さRzと圧下率の各々の単独調整だけでは不充分であり、両者の最適なバランスが必要と考えた。そこで、ロール表面の十点平均粗さRz、圧下率とエッチング不良率との関係を調べるために、以下の実験を行なった。Fe-36%Ni合金を溶製後、通常の熱間圧延、冷間圧延及び熱処理を施し、厚さ0.5mmの焼鈍板を作製した。さらに、表2に示す十点平均粗さRzにロール表面を加工した圧延ロ−ルを用いて、表2に示す条件で最終冷間圧延を行った。得られた供試材No.11〜28に対してエッチング試験を行った。図2に最終冷間圧延における圧延ロール表面の十点平均粗さRz、最終冷間圧延の圧下率とエッチング不良率との関係を示す。なお、エッチング不良率の評価は前述の図1の場合と同様とした。また、十点平均粗さRzは、JIS B0601:2001及びその附属書C（参考）、附属書1（参考）等に準拠した方法にて測定した。ここで、粗さ曲線用の基準長さlrは、輪郭曲線フィルタのカットオフ値λcと等しく、両者とも0.8mmとして測定した。

なお、図2において、黒丸（●）はエッチング不良率3%未満、×印はエッチング不良率3%以上であることを示す。図2より、No14、15、18、24、26、28は、ロール表面の十点平均粗さRzと圧下率の各々の単独では本発明範囲内であるにもかかわらず、エッチング不良率が高いことがわかる。

そこで、上記結果を基に、本発明者らは、圧下率とロール表面の十点平均粗さRzの積が鋼板の表層歪すなわちエッチング性に関与していると考え、圧下率とロール表面の十点平均粗さRzの積とエッチング不良率の関係を調べた。エッチング不良率の評価は前述の図1の場合と同様とした。得られた結果を図3に示す。なお、図3において、rは圧下率を示す。

図3より、圧下率rとロール表面の十点平均粗さRzの積が120以上でエッチング不良率が3%未満になっていることがわかる。一方、圧下率rとロール表面の十点平均粗さRzが各々単独では本発明範囲内であっても、両者の積が120未満である実験No.14、15、18の場合は表層への歪付与が不十分であり、結果としてエッチング不良が増大している。また、例えばNo.24、26、28のように、圧下率rとロール表面の十点平均粗さRzの積が280を超える場合も、エッチング不良率が3%以上になっている。この原因は定かではないが、過度の表層への歪導入がエッチング性に悪影響を及ぼしたものと考えられる。以上より、最終冷間圧延の圧下率rと圧延ロール表面の十点平均粗さRzの積は下記（1）式の範囲に限定することとする。
120 ≦r[%] × Rz[μm] ≦ 280 …（1）式
なお、本発明においてFe−Ni系合金薄板とは、Feに30mass％以上のNiを含むFe−Ni系合金薄板であり、シャドウマスク用として好適な低熱膨張特性を得るためにはNi含有量を34〜38mass％とすることが望ましい。

実施例によって本発明を具体的に説明する。

シャドウマスク用Fe-Ni合金素材として、mass％として、C:0.004％、Si:0.04％、Mn:0.31％、P:0.003％、S:0.0015％、Ni:35.9％、残部Fe及び不可避不純物からなるFe-36%Ni合金を溶製後、通常の熱間圧延、冷間圧延及び熱処理を施し、厚さ0.5mmの焼鈍板を作製した。次いで表3に示す十点平均粗さRzにロール表面を加工した圧延ロ−ルを用いて、表3に示す条件で最終冷間圧延を行った。得られた供試材No.29〜47に対して、エッチング試験を行なった。なお、最終冷間圧延の圧延ロ−ルの加工は液体ホーニング加工により行った。また、エッチング不良率の評価は前述の図1の場合と同様とした。十点平均粗さの測定は図2の場合と同様な条件で測定した。

表3に各供試材の最終冷間圧延のロール表面の十点平均粗さRz、最終冷間圧延の圧下率r、最終冷間圧延の圧下率rと圧延ロール表面の十点平均粗さRzの積、及びエッチング不良率を示す。

表3より、本発明例1〜9（実験No.29〜37）では、ロール表面の十点平均粗さRz、最終冷間圧延の圧下率r、およびそれらの積r×Rzが本発明範囲内であるため、エッチング不良率が3％未満であり良好なエッチング性が得られている。

一方、比較例1、2（実験No.38、39）は、最終冷間圧延のロール表面の十点表面粗さRzが本発明範囲を外れるため、エッチング不良率が高い。また、比較例3、4（実験No.40、41）は最終冷間圧延の圧下率rが本発明範囲を外れているためエッチング不良率が高い。さらに、比較例5、6、7、8、9、10（実験No.42〜47）は、最終冷間圧延の圧下率rとロール表面の十点平均粗さRzの積が本発明範囲を外れているため、エッチング不良率が高い。

最終冷間圧延の圧下率とエッチング不良率の関係を示す図である。 最終冷間圧延におけるロール表面の十点平均粗さRz、圧下率rとエッチング不良率との関係を示す図である。 最終冷間圧延の圧下率rとロール表面の十点平均粗さRzの積r×Rzとエッチング不良率の関係を示す図である。

Claims (1)

1. シャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板を製造するに際し、その最終冷間圧延工程における圧下率rを15%〜40%、圧延ロール表面の十点平均粗さRzを4.0〜10μmとし、さらに圧下率rと十点平均粗さRzを（１）式の範囲に制御することを特徴とするエッチング性に優れたシャドウマスク用Fe-Ni系合金薄板の製造方法。
   120≦ｒ[%]×Rz[μm] ≦280 …（１）

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