JP2005248283A - Ｔｖブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工性と黒化膜を改善し、さらに電子線着地のドリフトも少なくするため保磁力を小さくした内部磁気シールド用鋼板の製造方法を提供すること。
【解決手段】 プレス加工により成形された後、表面に黒化処理を施して製造されるカラーＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法であって、質量％でＣ≦０．００５％、Ｓｉ≦０．０５％、Ｍｎ≦０．５％、Ｐ≦０．０３％、Ｓ≦０．０２％、Ａｌ：０．０２−０．１０％、Ｎ≦０．００４％、Ｎｂ：０．００５−０．０３％、Ｔｉ：０．０１−０．０４％、Ｂ：０．０００１−０．００１０％、Ｃｕ：０．０３−０．３％、残部Ｆｅおよび不可避的成分を含有する熱延板を酸洗後、冷延して０．１−０．４ｍｍとし、次いで再結晶焼鈍を実施し、調質圧延を圧下率２％以下で行い、表面粗度Ｒａを０．４μｍ以上とすること。
【選択図】 なし

Description

本発明は、カラーＴＶブラウン管内部にあって電子線の通路の外周から覆うように配置される磁気シールド部品の素材、即ち、ＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法に関するものである。

カラーＴＶブラウン管の基本構成は、電子銃と電子ビームを映像に変える螢光面から成り立ちさらには、電子ビームが地磁気により偏向されることを防ぐ磁気シールド部品が側面を覆っている。この磁気シールド部品は、インナーシールド部品またはインナーマグネティックシールド部品とも称される。これらの部品を、ＴＶブラウン管内部磁気シールドと本発明では呼ぶ。

ＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の板厚は通常０．１−０．４ｍｍであり、この薄鋼板コイルは電気または加工メーカーでプレス成形された後、黒化処理されてから、ブラウン管内部に組み込まれ、封着処理と呼ばれる４００−５００℃程度でのフリットガラスの溶融によるブラウン管封着などが実施される。地磁気をシールドするために、カラーブラウン管外部に巻かれた所謂、消磁コイルに交流通電して消磁処理を行い、磁気シールド内部の地磁気を減少させる方法が採用されることが一般的である。

プレス加工については、後述の黒化処理が省略される場合は、絞り成形ではなく折り曲げ成形によって鋼板に歪みが導入されることが避けられる。しかし、本発明で対象とする黒化処理が前提となる場合は、絞り加工が実施されることが多い。本発明は、この絞り加工と黒化処理を前提条件とする。従来は、ＴｉやＢなどを含まない通常の低炭素鋼板または極低炭素板が使用されており、絞り変形でのしわや破れ（とくに、磁気シールドでの圧延方向と４５°の角度をなすコーナ部近傍で多かった）、また、黒化処理での黒化膜の密着性に問題が多かった。

黒化処理とは、鋼板表面の酸化処理（電子線反射を防止するＦｅ_３Ｏ_４膜の形成）である。温度はＦｅ_３Ｏ_４が形成されやすい温度６００℃前後の例えば５８０℃程度で３−３０分均熱が通常の熱処理条件である。雰囲気は、Ｎ_２、Ｈ_２、Ａｒ、ＣＯなどの非酸化性ガスに酸化性ガスのＨ_２Ｏ、Ｏ_２、ＣＯ_２などを混合したものが使用される。この黒化処理の熱により、酸化と同時に鋼板の歪みの回復も行われプレス加工による磁性劣化が開放される。

近年、民生用ＴＶの大型化・ワイド化に伴って電子線の走行距離並びに走査距離が長くなり、地磁気により振られる電子線の移動量が増え、色ムラの原因となっている。また、パソコンが急激に伸びているが、静止画像であること近距離で画面をみられることの理由で、高精度の電子線の着地特性が求められている。これらの理由で、電子線着地のドリフトを少なくする内部磁気シールド用鋼板が求められている。シールド性能としては保磁力が小さいほうが優れ、例えていえば、３．０ Ｏｅ（エルステッド）以下が望ましい。

従来の技術としては、特許文献１が知られている。この方法は、オープンコイル焼鈍により脱炭を行うもので、従来の絞り加工を折り曲げ加工に変更した点で注目されるが、二回の冷間圧延が必要なことなど製造工程が複雑過ぎてコスト高の問題があった。また、特許文献２には、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂなどを含有する内部磁気シールド用鋼板が提案されている。しかしながら、この方法は黒化処理を前提としない工程を採用するもので、黒化膜形成についての知見や技術がなくまた、絞り加工性にも難点があった。
特開昭５９−１７３２１９号公報 特開２００１−４９４０１号公報

本発明は上記の課題、即ち、加工性と黒化膜を改善し、さらに電子線着地のドリフトも少なくするため保磁力を小さくした内部磁気シールド用鋼板の製造方法を提供するものである。

（１） プレス加工により成形された後、表面に黒化処理を施して製造されるカラーＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法であって、質量％でＣ≦０．００５％、Ｓｉ≦０．０５％、Ｍｎ≦０．５％、Ｐ≦０．０３％、Ｓ≦０．０２％、Ａｌ：０．０２−０．１０％、Ｎ≦０．００４％、Ｎｂ：０．００５−０．０３％、Ｔｉ：０．０１−０．０４％、Ｂ：０．０００１−０．００１０％、Ｃｕ：０．０３−０．３％、残部Ｆｅおよび不可避的成分を含有する熱延板を酸洗後、冷延して０．１−０．４ｍｍとし、次いで再結晶焼鈍を実施し、調質圧延を圧下率２％以下で行い、表面粗度Ｒａを０．４μｍ以上とすることを特徴とするＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法。
（２） 冷延と焼鈍の間に、２．５ｇ／ｍ^２以下のＮｉめっきを施すことを特徴とする上記（１）項に記載のＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法。

本発明は加工性と黒化膜を改善し、さらに電子線着地のドリフトも少なくするため保磁力を小さくした内部磁気シールド材用鋼板の製造方法を提供するものである。

本発明は以下の３つの知見から構成される。１つは絞り加工性を改善するために、Ｂ元素を活用すると同時に鋼板表面粗度を制御すること。二点目に、黒化膜の安定化のために元素Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕを同時活用すること。さらには、拡散Ｎｉ−Ｆｅ層を利用すること。三点目は、保磁力を改善するために極低炭素とし、調質圧延の圧下率制限をすることである。これらを組み合わせることにより、絞り加工、黒化膜および磁気特性の課題を一挙に解決することができる。
以下、本発明の制限理由について述べる。

Ｃ量は、０．００５％以下に制限する。Ｃ量が増えると、再結晶後の結晶粒径が小さくなって保磁力が劣化する。この限界が、０．００５％である。
Ｓｉ量は、０．０５％以下とする。Ｓｉは内部酸化層を部分的に形成しやすく、黒化膜の形成が不安定となる。この限界が、０．０５％である。
Ｍｎ量は、０．５％以下とする。Ｍｎも鋼板硬度を高めて、鋼板のハンドリング時の折れ疵などの防止に有効であるが、あまり多くなると添加コストの問題があるので０．５％以下とする。
Ｐ量は、０．０３％以下とする。Ｐも鋼板硬度を高めるのに有効であるが、０．０３％を越えるとプレス加工時の絞り変形により割れることがある（とくに冬場などの低温で）ので避けなければならない。
Ａｌ量は、０．０２−０．１０％とする。Ａｌは、Ｎを固定して時効を防止するのに有効で、その有効な範囲は０．０２％以上、０．１０％以下である。
Ｓ量は、０．０２％以下に制限する。Ｓは少ないほうが保磁力が改善され、０．０２％以下が必要である。
Ｎ量は、０．００４％以下に制限する。Ｎは少ないほうが、保磁力が改善され、０．００４％ 以下が必要である。

Ｎｂ量は、０．００５−０．０３％とする。Ｎｂは炭窒化物を析出させ、セメンタイト（Ｆｅ_３Ｃ）の形成を抑制して、黒化膜の密着性を改善する。この効果は、０．００５％以上で現れるが、０．０３％超では効果が飽和し添加コストも上昇するので、０．０３％以下とする。なお、黒化膜の密着性にはセメンタイトの析出が効いており、セメンタイトを核として酸化したヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）が富化した酸化膜は密着性が劣化し、逆にマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）が主体な酸化層は密着性が優れていることが分かった。この密着性の評価は、鋼板を振動させて白い紙の上に落ちた黒化膜の粉をカウントすることで評価されるものである。ただし、簡易的にはテープ剥離試験で代用されることが多い。
Ｔｉ量は、０．０１−０．０４％とする。Ｔｉも炭窒化物を析出させ、セメンタイト（Ｆｅ_３Ｃ）の形成を抑制して、黒化膜の密着性を改善する。この効果は、０．０１％以上で現れるが、０．０４％超では効果が飽和し添加コストも上昇するので、０．０４％以下とする。
Ｂ量は、０．０００１−０．００１０％とする。Ｂは結晶粒界を強化して、プレスでの割れを防止する。Ｂ量は、０．０００１％未満では効果がなく、０．００１０％超では効果が飽和するため０．０００１−０．００１０％を範囲とする。
Ｃｕ量は、０．０３−０．３％とする。Ｃｕも黒化膜の密着性を改善する。Ｃｕ量が０．０３％未満では密着性が不足なため、０．０３％以上が必要である。また、多すぎると添加コストの問題があるので、０．３％以下とする。
その他の不純物として、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒなどは合計量で０．２％以下であれば問題はない。

製造工程の製鋼、熱延などは通常実施されている方法で行う。熱延板以降の処理工程として、酸洗後、冷延を行う。次いで、再結晶焼鈍を実施する。焼鈍温度は再結晶する温度６８０℃以上とする。なお、焼鈍は箱焼鈍でも連続焼鈍でも可能である。焼鈍雰囲気は通常のＮ_２であって、脱炭などの必要はない。続く、調質圧延は、形状矯正や鋼板表面粗度の調整を目的として実施する。鋼板形状がフラットで、粗度も再結晶焼鈍前の冷延段階で調整してあれば、調質圧延を省くことが可能である。鋼板の表面粗度は中心線平均粗さＲａで０．４μｍ以上とする。０．４μｍ未満では、プレス成形時にかき疵などが出やすく、また絞り破断が発生するので避けなければならない。調質圧延の圧下率は、２％以下とする。調質圧延の圧下率が増加すると、保磁力が劣化する。その限界が２％である。

再結晶焼鈍前ではあるが、Ｎｉめっき（両面）をすることが可能である。Ｎｉめっき量は、２．５ｇ／ｍ^２（片面当たり）以下とする。Ｎｉめっきの条件は、通常のめっき条件でよいが電気めっきのほうが無電解めっきより生産性は良い。このＮｉめっきは、焼鈍前に実施されるので、再結晶焼鈍後はＮｉ単独層はなく全てＦｅ−Ｎｉ拡散層となっているが、この拡散層はプレス成形でも剥がれないで、次の黒化処理での黒化膜の密着性を改善する。Ｎｉめっきを実施しないでも、所定の黒化膜密着性は得られるが、黒化処理炉の雰囲気ガスの不安定性などがある場合は、このＮｉめっきが有効である。Ｎｉめっき量が２．５ｇ／ｍ^２（片面当たり）超では、焼鈍後に鋼板最表層にＮｉ単独層が残り黒化処理でも鉄酸化膜が薄くなるので避ける。
以下、実施例について説明する。

表１に示す種々の成分のインゴットを真空溶解・鋳造し、１２００℃で加熱して２．１ｍｍ厚の熱延板に熱間圧延した。これを酸洗し、冷延した。この冷延板０．１５ｍｍ厚を脱脂してから９７％Ｎ_２＋３％Ｈ_２雰囲気の連続焼鈍で、７６０℃で均熱３０秒の熱処理した。次いで、調質圧延の圧下率を０．５％とし、鋼板表面粗度Ｒａを０．８μｍとなし、保磁力を直流磁化単板測定装置により試料５５ｍｍ角の圧延方向に２０ Ｏe（エルステッド）最大磁化をかけて測定した。次いで、５８０℃で１５分均熱の焼鈍を露点２０℃で５％Ｈ_２を含む窒素雰囲気中で黒化処理を実施した。黒化膜の密着性は、テープ剥離試験で調べた。黒化膜がほとんど剥がれるものを×、一部剥がれるものを△、剥がれないものを〇と評価した。
表１に示すように、本発明範囲のＣ量、Ｓ量とＮ量で保磁力が３.０ Ｏe以下のものが得られ、また本発明範囲のＳｉ量、Ｎｂ量、Ｔｉ量とＣｕ量にあって、黒化膜の密着性に優れたものが得られた。

０．００１０％Ｃ、０．０４％Ｓｉ、０．２０％Ｍｎ、０．０１％Ｐ、０．０１１％Ｓ、０．０５％Ａｌ、０．００２％Ｎ、０．０７％Ｃｕを含む連続鋳造成分のスラブを鋳造し、１１００℃で加熱して２．８ｍｍ厚の熱延コイルに熱間圧延した。これを酸洗し、冷延して０．１２ｍｍ厚とした。この冷延板を脱脂してから、両面Ｎｉめっきを付着量１．０ｇ／ｍ^２（片面当たり）としてから、窒素ガス雰囲気の連続焼鈍で７４０℃の均熱温度で時間を１分の熱処理を行った。次いで、調質圧延を表２に示す圧下率で実施した。この鋼板を実施例１と同様にして保磁力を測定した。
表２から明らかなように、調質圧延の圧下率が本発明範囲で優れた保磁力が得られた。

０．００４１％Ｃ、０．０１％Ｓｉ、０．２０％Ｍｎ、０．０２％Ｐ、０．００５％Ｓ、０．０３％Ａｌ、０．００４％Ｎ、０．０４％Ｃｕ、０．０５％Ｓｎ、０．０５％Ｎｉを含む連続鋳造成分のスラブを鋳造し、１２００℃で加熱して１．８ｍｍ厚の熱延コイルに熱間圧延した。これを酸洗し、冷延して０．３０ｍｍ厚とした。この冷延板を脱脂してから、表３に示すように両面Ｎｉめっきを付着量０−５.０ｇ／ｍ^２（片面当たり）に変更してから、窒素ガス雰囲気の連続焼鈍で７４０℃の均熱温度で時間を１分の熱処理を行った。次いで、調質圧延を圧下率０．３％で実施した。次いで、６２０℃で１５分均熱の焼鈍をＣＯ＋ＣＯ_２雰囲気中、分圧比ＰＣＯ_２／ＰＣＯ＝２．４として黒化処理を実施した。黒化膜の密着性は、実施例１と同様のテープ剥離試験および振動試験で調べた。振動試験は１０ｍｍ角試片を５０回／秒、０．５ｍｍストロークで５時間振動させ白い紙の上に落ちた粉をカウントした。また、黒化膜厚を鋼板断面のＳＥＭ組織で観察した。

表３に示すように、Ｎｉめっき量が２．５ｇ／ｍ^２を越えると黒化膜厚が２．５μｍ以下と薄くなって、電子線の反射防止に問題があるとされる膜厚となり問題であった。また、Ｎｉめっきなしに比較して、Ｎｉめっきをすれば、テープ剥離では有意差が認められないが、より詳細に密着性を判別できる振動試験によりその効果が認められた。

Claims (2)

1. プレス加工により成形された後、表面に黒化処理を施して製造されるカラーＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法であって、質量％でＣ≦０．００５％、Ｓｉ≦０．０５％、Ｍｎ≦０．５％、Ｐ≦０．０３％、Ｓ≦０．０２％、Ａｌ：０．０２−０．１０％、Ｎ≦０．００４％、Ｎｂ：０．００５−０．０３％、Ｔｉ：０．０１−０．０４％、Ｂ：０．０００１−０．００１０％、Ｃｕ：０．０３−０．３％、残部Ｆｅおよび不可避的成分を含有する熱延板を酸洗後、冷延して０．１−０．４ｍｍとし、次いで再結晶焼鈍を実施し、調質圧延を圧下率２％以下で行い、表面粗度Ｒａを０．４μｍ以上とすることを特徴とするＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法。
2. 冷延と焼鈍の間に、２．５ｇ／ｍ^２以下のＮｉめっきを施すことを特徴とする請求項１に記載のＴＶブラウン管内部磁気シールド用鋼板の製造方法。