JP2006509906A

JP2006509906A - 鉄−ニッケル−コバルト合金、その製造方法並びにその使用

Info

Publication number: JP2006509906A
Application number: JP2004557928A
Authority: JP
Inventors: ボード　ゲールマン; リンデマンヤニーネ
Original assignee: ThyssenKrupp VDM GmbH
Current assignee: VDM Metals GmbH
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2006-03-23
Also published as: DE10262032A1; DE10258356B3; EP1570097A1; EP1570097B1; AU2003292099A1; DE50311857D1; DE10262032B4; CN1726296A; CN100523261C; KR20050085524A; WO2004053179A1

Abstract

大画面でフラットなモニタ及びスクリーンにおいて使用するためのシャドーマスク用の鉄−ニッケル−コバルト合金、その際に化学組成（単位：質量％）はＮｉ３２．５〜３４．５％、Ｃｏ３．０〜４．５％、Ｍｏ最大０．１％、Ｃｒ最大０．１％、Ｃ最大０．０１％、Ｍｎ最大０．０５％、Ｓｉ最大０．１％、Ａｌ最大０．０３％、Ｆｅ残余並びに製造に制約される不純物により定義されている。

Description

本発明は鉄−ニッケル−コバルト合金に関する。

ニッケル約３６％を有する鉄基合金は、２０〜１００℃の間でのそれらの小さな熱膨張係数に基づいて既に数年来、モニタ及びテレビにおける成形されたシャドーマスクのために使用されている。ニッケル約３６％を有する工業用鉄−ニッケル合金は、これらが従来の受像管(Bildschirmroehren)において支配的であるような２０〜１００℃の温度範囲内で、軟焼きなまし(weichgegluehten)状態で１．２〜１．８×１０^−６／Ｋの熱膨張係数を有し、例えばこのことはStahl-Eisen-Werkstoffblatt(SEW-385、1991年刊行)において説明されている。

成形されたシャドーマスクのためには、２０〜１００℃の温度範囲内で０．６〜１．２×１０^−６／Ｋのより小さな熱膨張係数を達成する、ニッケル約３６％を有するさらに発展された原料も使用されている。

常により大画面で及び特にフラットなスクリーン(Bildschirmen)の開発と共に並びに高精細度ＴＶ−技術（ＨＤＴＶ）の開発に関して及びすりガラススクリーンへ、ひいてはさらに詳しくはシャドーマスクへ電子銃をより近づけることによる構造物の奥行(Bautiefe)の減少の考察下に、受像管の製造者は２０〜１００℃の間でのさらにより小さな熱膨張係数を達成するシャドーマスク用の新規原料を必要とする。

故に、本発明対象の目標は、今日利用可能であるニッケル約３６％を有する鉄−ニッケル合金よりも、２０〜１００℃の間でのさらに本質的により小さな平均熱膨張係数を可能にするシャドーマスク用の原料を提供することである。さらに、相対的に低い熱膨張を有するが、しかし高められた機械的強さを有する原料変種が製造されるべきである。

特に低い熱膨張の第一の目標は、本発明によれば、大画面でフラットなモニタ及びスクリーンにおいて使用するためのシャドーマスク用の鉄−ニッケル−コバルト合金により達成され、その際に化学組成（単位：質量％）は、Ｎｉ３２．５〜３４．５％、Ｃｏ３．０〜４．５％、Ｍｏ最大０．１％、Ｃｒ最大０．１％、Ｃ最大０．０１％、Ｍｎ最大０．０５％、Ｓｉ最大０．１％、Ａｌ最大０．０３％、Ｆｅ残余並びに製造に制約される不純物により定義されている。

Ｎｉ及びＣｏ含量並びに元素Ｍｏ、Ｃｒ及びＣの調節に加えて、極度に低い熱膨張係数を達成するために極めて低いＭｎ及びＳｉ含量がどうしても必要である。

第二の目標は、大画面でフラットなモニタ及びスクリーンにおいて使用するためのシャドーマスク用の鉄−ニッケル−コバルト合金により達成され、その際に化学組成（単位：質量％）はＮｉ３２．５〜３４．５％、Ｃｏ３．０〜５．０％、Ｍｏ０．２〜０．５％、Ｃｒ最大０．１％、Ｃ０．０２〜０．０６％、Ｍｎ最大０．０５％、Ｓｉ最大０．０５％、Ａｌ最大０．０３％、Ｆｅ残余並びに製造に制約される不純物により定義されている。

副次的に配列される本発明による合金の有利なさらなる展開は、従属する下位請求項から引き出すことができる。０．０２〜０．３％の含量のＮｂの添加は、より高い温度での耐熱性及び耐クリープ性の改善に特に有利な作用を及ぼす。０．００５％までの含量のＢの添加は合金の熱成形性の改善に有利な影響を及ぼす。

さらにまたシャドーマスク用のストリップとしての使用のために必要な技術的性質は、本発明によるこの鉄−ニッケル−コバルト合金を用いて達成されることができる。

記載される鉄−ニッケル−コバルト合金は、本発明のさらなる思想によれば、アーク炉又はまた真空誘導炉中で溶融され、ブロックの形に鋳造される。熱間圧延プロセス工程の前に場合により方法（例えばＶＡＲ）を用いて再溶融される。ブロックからスラブへ並びにスラブから約４．０ｍｍの厚さのホットストリップへの熱間圧延プロセスの後に、このストリップは複数の冷間圧延プロセス及びその間に実施される熱処理において所望の最終厚さのコールドストリップへ連続法で製造される。

この合金の好ましい適用範囲は、受像管並びにミラーマウント(Spiegelhalterungen)において使用するためのシャドーマスクのフレーム及びチップ製造の際のリソグラフィーの装置におけるフレームである。

Ｃ０．００８％、Ｓ０．００１５％、Ｎ０．００１％、Ｃｒ＜０．０１％、Ｎｉ３２．８０％、Ｍｎ＜０．０１％、Ｓｉ＜０．０１％、Ｍｏ０．０１％、Ｔｉ＜０．０１％、Ｃｕ＜０．０１％、Ｐ０．００２％、Ａｌ０．００５％、Ｍｇ０．０００３％、Ｃａ０．０００６％、Ｃｏ３．９％、鉄残余の例示的な化学組成（単位：質量％）の鉄−ニッケル−コバルト合金は、最終的に迅速な空気冷却を伴う７５０℃での１５minの熱処理後に、既に０．２×１０^−６／Ｋ未満である２０〜１００℃の間での平均熱膨張係数を達成する。

第１表には、本発明による鉄−ニッケル−コバルト合金（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）についての例示的な化学組成が、調査された別の鉄−ニッケル−コバルト合金（Ｕ１）と比較して並びにニッケル約３６％を有する技術水準に同等の例示的な鉄−ニッケル合金（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）と比較して２０〜１００℃の間でのそれらの平均熱膨張係数と共に列挙されている。

第１表：２０℃〜１００℃の間での平均熱膨張係数の表示を伴う、本発明による鉄−ニッケル合金Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、調査された合金Ｕ１並びに技術水準における合金Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３についての例示的な化学組成（単位：質量％）。

本発明による合金（第２表）の原料変種Ｅ５及びＥ６は技術水準における合金Ｔ２と比較して、約１０〜２０％だけ高い耐力(Streckgrenze)Ｒｐ０．２を達成する。機械的強さの増大は、Ｍｏ０．３０％及びＣ０．０４７％（Ｅ５）もしくはＣ０．０３６％（Ｅ６）を合金することにより達成された。

意外なことに、さらにまた本発明による合金Ｅ５は２０〜１００℃の間での０．４５×１０^−６／Ｋの低い膨張係数もさらに達成するので、合金Ｅ５を用いて同時の低い熱膨張で増大した強さの組合せが達成された。本発明によるこれらの合金の場合にも極めて低いＭｎ及びＳｉ含量は技術的性質を達成するために決定的である。

本発明によるさらなる有利な合金変種は、挙げられたＭｏ及びＣ含量の代わりにか又はそれらと組合せて０．０２〜０．３％のＮｂ含量を含む。示されたＮｂ含量と共に、室温での機械的強さのさらなる増大に加えて、より高い温度で改善された耐熱性及び耐クリープ性も達成される。

第２表：７９０℃での１４minの熱処理後の２０℃〜１００℃の間での平均熱膨張係数及び機械的耐力Ｒｐ０．２の表示を伴う、技術水準Ｔ２による合金と比較した本発明による鉄−ニッケル合金Ｅ５及びＥ６についての例示的な化学組成（単位：質量％）。

Claims

大画面でフラットなモニタ及びスクリーンにおいて使用するためのシャドーマスク用の鉄−ニッケル−コバルト合金において、
化学組成（単位：質量％）が、Ｎｉ３２．５〜３４．５％、Ｃｏ３．０〜４．５％、Ｍｏ最大０．１％、Ｃｒ最大０．１％、Ｃ最大０．０１％、Ｍｎ最大０．０５％、Ｓｉ最大０．１％、Ａｌ最大０．０３％、Ｆｅ残余並びに製造に制約される不純物
により定義されていることを特徴とする、鉄−ニッケル−コバルト合金。
次の組成（単位：質量％）：
Ｎｉ３２．５〜３４．５％
Ｃｏ３．０〜４．５％
Ｍｏ最大０．０５％
Ｃｒ最大０．０５％
Ｃ最大０．００９％
Ｍｎ最大０．０４％
Ｓｉ最大０．０３％
Ｓ最大０．００３％
Ｎ最大０．００４％
Ｔｉ最大０．０１％
Ｃｕ最大０．０５％
Ｐ最大０．００５％
Ａｌ０．００５〜０．０３％
Ｍｇ最大０．０００８％
Ｃａ最大０．００１％
Ｚｒ最大０．０３％
Ｏ最大０．００６０％
Ｆｅ残余
である、請求項１記載の合金。
大画面でフラットなモニタ及びスクリーンにおいて使用するためのシャドーマスク用の鉄−ニッケル−コバルト合金において、
化学組成（単位：質量％）が、Ｎｉ３２．５〜３４．５％、Ｃｏ３．０〜５．０％、Ｍｏ０．２〜０．５％、Ｃ０．０２〜０．０６％、Ｃｒ最大０．１％、Ｍｎ最大０．０５％、Ｓｉ最大０．０５％、Ａｌ最大０．０３％、Ｆｅ残余並びに製造に制約される不純物
により定義されていることを特徴とする、鉄−ニッケル−コバルト合金。
次の組成（単位：質量％）：
Ｎｉ３２．５〜３４．５％
Ｃｏ３．０〜５．０％
Ｍｏ０．２５〜０．３５％
Ｃｒ最大０．０５％
Ｃ０．０３〜０．０５％
Ｍｎ最大０．０４％
Ｓｉ最大０．０３％
Ｓ最大０．００３％
Ｎ最大０．００４％
Ｔｉ最大０．０１％
Ｃｕ最大０．０５％
Ｐ最大０．００５％
Ａｌ０．００５〜０．０３％
Ｍｇ最大０．０００８％
Ｃａ最大０．００１％
Ｚｒ最大０．０３％
Ｏ最大０．００６％
Ｆｅ残余
である、請求項３記載の合金。
化学組成（単位：質量％）がＮｂ０．０２〜０．３％の含量を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の合金。
化学組成（単位：質量％）がＢ０．００５％までの含量を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の合金。
３２．５〜３３．５％のＮｉ含量（単位：質量％）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の合金。
３．７〜４．１％のＣｏ含量（単位：質量％）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の合金。
請求項１から８までのいずれか１項記載の合金の製造方法において、
合金をアーク炉又は真空誘導炉中で溶融させ、ブロックの形に鋳造し、必要に応じてＶＡＲ又はＥＳＵのような方法を用いる再溶融後に、ブロックを複数の熱間圧延段階において厚さ＜５ｍｍを有するホットストリップへ変形させ、前記ストリップを複数の冷間圧延段階において少なくとも１つのその間に実施される熱処理と共に、予め与えられ得る最終厚さのコールドストリップへ変形させることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の合金の製造方法。
冷間圧延のプロセスをその間に設けられた熱処理と共に連続して実施する、請求項９記載の方法。
受像管用に置換するためのシャドーマスクのフレームのための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の鉄−ニッケル−コバルト合金の使用。
ミラーマウントのため及びチップ製造の際のリソグラフィーの装置におけるフレームのための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の鉄−ニッケル−コバルト合金の使用。