JP2669789B2

JP2669789B2 - 管内部品

Info

Publication number: JP2669789B2
Application number: JP6210623A
Authority: JP
Inventors: 道彦稲葉; 達也畠中; 正治関東; 康久大竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH07166298A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、例えばカラー受像管に
用いられるシャドウマスク、フレーム、インナーシール
ド、バイメタル等の管内部品を成形性良く製造可能な管
内部品に関する。【０００２】【従来の技術】カラー受像管のシャドウマスク、フレー
ム、インナーシールド、バイメタル、電子銃等の所謂管
内部品は、従来よりエッチング性、及び成形性が良く、
また電子ビームの反射軽減に寄与する酸化膜をその表面
に形成しやすい、リムド鋼やＡｌキルド鋼等を素材とし
て形成されている。しかしながら、近年各種のニューメ
ディアに対応するべく、カラー受像管の高品質化、つま
り表示画像の所謂見易さや極細かさが要求され、上述し
たリムド鋼やＡｌキルド鋼にて構成されるシャドウマス
ク、フレーム、インナーシールド、バイメタル等を用い
るには不具合が生じてきた。【０００３】即ち、カラー受像管の動作時には、上記各
部材の温度が３０〜１００℃に上昇し、例えばその熱膨
張によるシャドウマスクの成形形状に歪みに起因した、
所謂ドーミングが生じる。この結果、シャドウマスクと
蛍光面との間の相対的位置関係にずれが生じ、ピュリテ
ィードリフト（ＰＤ）と称される色ずれが発生する。特
に高品位カラー受像管では、前記シャドウマスクの開孔
径及びその開孔ピッチが非常に小さいので、その相対的
ずれ量の割合いが大きくなり、上述したリムド鋼やＡｌ
キルド鋼を素材とする管内部品では実用に耐えなくな
る。【０００４】そこで従来、この種の管内部品を形成する
素材として、熱膨張係数の小さいＮｉ−Ｆｅ合金、例え
ばアンバー（３６Ｎｉ−Ｆｅ）を用いることが、例えば
特公昭４２−２５４４６号、特開昭５０−５８９７７
号、特開昭５０−６８６５０号等により提唱されてい
る。ところが、この種のＮｉ−Ｆｅ合金は熱伝導性が悪
く、蓄熱し易いことのみならず、通常のシャドウマスク
球面から電子銃側への凹み、所謂スプリングバックを生
じやすい。【０００５】即ち、上記スプリングバックは、その素材
の０．２％耐力値との間で、例えば図１に示すような相
関関係を有している。そしてこの０．２％耐力値が低い
程、スプリングバックが小さくなり、その成形性が良く
なる。逆に上記０．０２％耐力が２０ｋｇ／ｍｍ²以上
になると、その成形が著しく困難となる。【０００６】そこで従来、上記素材の０．２％耐力を下
げるべく、１０００℃以上で真空焼鈍したり、或いは１
００〜２００℃の範囲で管内部品を成形加工することが
試みられている。しかし、いずれの場合も前記リムド鋼
やＡｌ鋼等が持つエッチング性や成形性には至っていな
いのが実状である。【０００７】一方、上記成形加工が終了した後の素材
（管内部品）についてみれば、その取扱いによって変形
したり、或いはスピーカ等によるハウリングの発生が生
じないことが望まれる。従って上記成形後の素材の０．
２％耐力やその弾性率が十分に高いことが望まれる。換
言すれば、成形処理前には柔らかく、成形処理後には硬
くなる管内部品であることが望ましい。【０００８】【課題を解決するための手段及び作用】本願第一の発明
は、２５〜４５ｗｔ％のＮｉと、総量で０．３〜１０ｗ
ｔ％のＣｒ及びＭｎの少なくとも一種と、総量で２．５
ｗｔ％のＴｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒ及びＴａの
中から選ばれる少なくとも一種の析出硬化成分と、残部
Ｆｅ及び不可避不純物からなる合金からなる管内部品で
ある。【０００９】【課題を解決するための手段及び作用】本願第一の発明
は、Ｆｅを主成分とし、総量で０．３〜１０ｗｔ％のＣ
ｒ及びＭｎの少なくとも一種と、２５〜４５ｗｔ％のＮ
ｉと、Ｔｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔａの中か
ら選ばれた少なくとも一種の元素からなる総量で２．５
ｗ％以下の析出硬化成分と、不可避不純物を含有した合
金からなることを特徴とする管内部品である。【００１０】本願第二の発明は、析出硬化成分であるＴ
ｉは０．０５〜２．０ｗｔ％添加されたものである本願
第一の発明の管内部品である。【００１１】本願第三の発明は、析出硬化成分であるＮ
ｂは０．０５〜２．０ｗｔ％添加されたものである本願
第一の発明の管内部品である。【００１２】本願第四の発明は、析出硬化成分であるＡ
ｌは０．０５〜１．５ｗｔ％添加されたものである本願
第一の発明の管内部品である。【００１３】本願第五の発明は、析出硬化成分であるＴ
ａは０．００５〜２．５ｗｔ％添加されたものである本
願第一の発明の管内部品である。【００１４】本願第六の発明は、析出硬化成分であるＭ
ｏは０．００５〜２．５ｗｔ％添加されれたものである
本願第一の発明の管内部品である。【００１５】本願第七の発明は、析出硬化成分であるＶ
は０．００５〜２．５ｗｔ％添加されれたものである本
願第一の発明の管内部品である。【００１６】本願第八の発明は、析出硬化成分であるＺ
ｒは０．１〜２．０ｗｔ％添加されたれたものである本
願第一の発明の管内部品である。【００１７】そして上記析出硬化成分元素の添加によっ
て、その焼鈍処理による成形加工を容易ならしめ、且つ
その後の時効処理（黒化処理を兼ねた）によって上記析
出硬化成分を析出させて成形加工された管内部品を硬く
するようにしたものである。【００１８】ここで、上記Ｎｉの組成量を２５〜４５ｗ
ｔ％としたのは、その熱膨張係数を９０×１０^-7／℃以
下にする為であり、Ｎｉの添加量が上記範囲を外れる
と、本発明が目的とする熱膨張率の低い管内部品が得ら
れなくなる。更にＮｉの添加量が４５ｗｔ％を越える
と、その０．２％耐力の増加が生じ、その成形性が大幅
に劣化する。同時にその耐酸化性の向上によって、通常
その表面に施される黒化膜の生成が著しく困難となる。【００１９】またエッチング性に関しても、Ｎｉ量が多
くなると微細エッチングが困難となり、そのエッチング
孔の内壁が所謂ガサ穴となったり、エッチング液中への
Ｎｉの多量の溶け込みによって、そのエッチング速度の
低下を招く等の問題が生じる。【００２０】またＣｒまたはＭｎは、一般的にはＦｅ−
Ｎｉ合金の熱膨張係数を上昇させるが、その反面上記
０．２％耐力を減少させ、その成形性の向上に大きく寄
与する。つまり管内部品用素材にエッチングし、多数の
穴を開けたフラットマスクを得た後の管内部品の焼鈍工
程において上記Ｃｒが重要な役割を果たす。【００２１】即ち一般に、３６Ｎｉ−Ｆｅ合金にＣｒま
たはＭｎを添加し、再結晶温度以上で焼鈍しない場合、
その結晶粒が微細であるので室温での０．２％耐力の増
大を招き、例えばシャドウマスクとしての曲率を保つこ
とが困難となる。この為、上記ＣｒまたはＭｎの添加に
よって、その素材の高強度化が図られるだけである。し
かし本発明の如くＣｒまたはＭｎを添加した３６Ｎｉ−
Ｆｅ合金に特定の焼鈍処理を施した場合、その０．２％
耐力の減少量は、ＣｒまたはＭｎが無添加の３６Ｎｉ−
Ｆｅ合金に比較して著しく多くなる。つまり素材に含ま
れるＣｒまたはＭｎは、その焼鈍工程において素材の
０．２％耐力を大きく減少させる上で重要な作用を呈す
る。【００２２】ところで、ＣｒまたはＭｎの添加量が０．
３ｗｔ％未満であると、ＣｒまたはＭｎの無添加の３６
Ｎｉ−Ｆｅ合金と同様に焼鈍温度を１２００℃と高くし
ても、その０．２％耐力が２４ｋｇ／ｍｍ²以下になる
ことはない。またその添加量が１０ｗｔ％を越えた場
合、熱膨張係数が９０×１０^-7／℃以上となり、色ずれ
の原因となるので高精細度カラー受像管への採用には不
適当である。またＣｒまたはＭｎの添加量が１０ｗｔ％
を越えた場合、その表面にＣｒ₂Ｏ₃（Ｍｎ₃Ｏ₄）の
保護膜が形成され易く、表面黒化速度の低下を招く等、
黒化処理に不都合を生じる。尚、ＣｒまたはＭｎの添加
量は低膨張性、エッチング性、および廃液中の低クロム
化を考慮した場合、１〜４ｗｔ％とすることが望まし
い。更に、上記ＣｒとＭｎとを複合添加しても、これら
の特性が劣化することはない。【００２３】図２（ａ）は本発明に係る管内部品用素材
である、Ｍｎを添加した３６Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる管
内部品の、上記Ｍｎの添加量に対する熱膨張係数の変化
を特性Ａとして示すもので、特性Ｂはその０．２％耐力
の変化である。また図２（ｂ）は、Ｃｒを添加した３６
Ｎｉ−Ｆｅ合金における上記Ｃｒの添加量に対する熱膨
張係数の変化を特性Ｃとして示すもので、特性Ｄはその
０．２％耐力の変化である。但し、これらの特性は９０
０℃で１時間の焼鈍処理を行った管内部品についての特
定結果である。これらの図に示されるように、５ｗｔ％
までのＣｒまたはＭｎの添加によって、その０．２％耐
力が大幅に低下し、この結果その成形性が向上すること
がわかる。【００２４】【００２５】次に析出硬化成分元素の添加による管内部
品の特性について説明する。【００２６】析出硬化成分元素の添加量の上限を２．５
ｗｔ％としたのは、それ以上の量を添加した場合、黒化
処理等の時効処理において管内部品の変形を招来した
り、その溶体化を兼ねた焼鈍処理において管内部品が不
本意に硬くなることを防止する為である。【００２７】具体的には、析出硬化成分元素であるＴｉ
は、時効処理によって析出し、合金の強度を向上させる
が、その添加量が０．０５ｗｔ％未満では十分な硬化作
用を呈しない。つまり合金の強度が十分に高くならな
い。また添加量が２．０ｗｔ％を越えると成形性が悪く
なる。従って、望ましくは０．２〜１．０ｗｔ％の範囲
で上記Ｔｉを添加することが望ましい。【００２８】また析出硬化成分元素であるＡｌは、上記
Ｔｉと同様に時効処理によって析出し、合金の強度を向
上させるに有用な元素である。しかしその添加量が０．
０５ｗｔ％未満では十分な硬化作用を呈しない、つまり
合金の強度が十分に高くならない。また添加量が１．５
ｗｔ％を越えると成形性が悪くなる。【００２９】また析出硬化成分元素であるＺｒは、上記
ＴｉおよびＡｌとの複合添加によってその強度向上に大
きく寄与する。尚、単独の添加によっても、合金の強度
を向上させるに有用であることは言うまでもない。しか
しその添加量が０．０５ｗｔ％未満では十分な硬化作用
が得られず、またその添加量が２．０ｗｔ％を越える
と、その成形性を著しく悪くする。【００３０】またＮｂを添加する場合には、Ｚｒと同様
な理由により、その添加量を０．０５〜２．０ｗｔ％と
することが望ましい。更にＭｏおよびＶも上記各元素と
同様な効果を奏するが、その添加量をＴｉ，Ａｌ，Ｚ
ｒ，Ｎｂに比較して多くする必要がある。またその添加
量を０．０５ｗｔ％未満とすると十分な強度が得られ
ず、２．５ｗｔ％を越えると成形性が悪くなる。【００３１】そしてＴａについては、上述したＭｏとほ
ぼ同様な特性を示すので、その添加量を０．０５〜２．
５ｗｔ％とすれば、その強度向上を望むことが可能とな
る。【００３２】さてこのような成分からなる管内部品は次
のようにして製造される。【００３３】この製造方法をシャドウマスクの製作を例
に説明すると、先ず、真空または不活性ガス雰囲気中で
上述した組成からなる合金を、溶解し、そのインゴット
を製作する。次にこのインゴットを繰返し熱延した後、
酸洗して冷延処理を施す。その後の最終圧延における圧
延率は、次の工程であるエッチング処理における液組
成、液温度に依存して変更することができるが、通常４
０％以上とすることが望ましい。【００３４】しかる後、焼鈍温度、焼鈍時間の調整によ
って結晶粒径を制御し、最終圧延によって管内部品の形
状保持を行う。この場合、管内部品の素材の結晶粒度を
ＪＩＳ−Ｇ０５５１に規定されるところの８〜１２に設
定することが好ましい。また最終の調整圧延は、結晶の
集合組織を崩さないように、３０％以下の圧延率で行う
ことが望ましい。更にエッチングに望ましい結晶面は通
常（１００）であることから、この結晶面を主面として
管内部品を製作するようにすれば良い。【００３５】しかる後、エッチング工程を経て多数の孔
を開けたフラットマスクを作成し、前述した析出硬化成
分をそのマトリックス中に固溶させるべく、溶体化処理
を兼ねた焼鈍を行う。この焼鈍は７００〜１３００℃の
温度で、且つ不活性ガス中で行う。但し、ＣｒまたはＭ
ｎの添加量が３〜８ｗｔ％のときは、焼鈍温度を７００
〜９００℃にすることが望ましい。またその添加量が３
ｗｔ％以下、または６〜１０ｗｔ％の時には、９００℃
以上に設定することが望ましい。【００３６】この焼鈍処理時に重要なことは、冷却速度
を可能な限り速くすることであり、溶体化処理にとって
不可決なことである。ちなみに冷却速度が遅いと、析出
硬化成分の不本意な析出が始まり、フラットマスクの
０．２％耐力が増大する。従って、その後の成形加工が
困難となる。またこの冷却は、室温以下に冷却された不
活性ガスを焼鈍炉内に充満させる等して行われる。【００３７】このようにして焼鈍処理した後、その素材
（フラットマスク）をプレス成形し、所定の曲面を有す
るシャドウマスクとする。そしてこのシャドウマスク
を、例えばトリクロロエチレンの蒸気で洗浄した後、以
下に示すように黒化処理を兼ねた時効処理を施す。【００３８】この時効処理ではシャドウマスクの黒化を
兼ねることから、そのガス雰囲気として、例えば空気、
水蒸気、炭酸ガスが用いられる。この際、時効処理温度
を５００℃未満とすることは、黒化処理が遅くなり、時
効析出も遅くなることから不適当である。また時効処理
温度を８００℃以上にすると、添加した析出硬化成分が
合金組織のマトリックス内に固溶していまい、成形後の
管内部品が硬くならないので不適当である。尚、この時
効処理温度とその処理時間は、合金中に添加した析出硬
化成分元素の種類に応じて適宜定められることは勿論の
ことである。【００３９】この場合、黒化膜としては主としてＣｒ_x
Ｎｉ_yＦｅ_3-x-yＯ₄（０＜ｘ，ｙ＜３）、またはＭｎ
_xＮｉ_yＦ_3-x-yＯ₄が生成し、その密着性が保たれ
る。また析出硬化成分元素は、主として黒化膜と金属と
の界面に濃縮するが、その添加量が上述したように少な
いこと、および同時に添加されたＣｒまたはＮｎによる
効果とが相俟って、上述した密着性に悪影響を及ぼすこ
とがない。【００４０】かくして本発明によれば、所定のＮｉ−Ｆ
ｅ系合金にＣｒを添加して、その０．２％耐力を低減
し、且つその成形性を改善することができる。しかも従
来の３２Ｎｉ−５Ｃｏ−Ｆｅ合金のように、高温で真空
焼鈍する必要がなくなり、温間プレスする等の手間がな
くなる。そして１２００℃以下の焼鈍によって、十分に
その成形加工が可能となる。更には、その形成後の黒化
処理を兼ねた時効処理によってその形成部品を十分に硬
くすることができ、取扱いの容易化を図り得る。またそ
の強度を十分に高くすることができるので、ハウリング
防止にも効果的である等の効果が奏せられる。【００４１】【００４２】【実施例】次に本発明の実施例をシャドウマスクの製作
を例に挙げて説明する。【００４３】実施例１先ず、３６％ＮｉとＦｅを主成分とし、Ｃｒを２ｗｔ
％、その他附随的成分を含む合金に、析出硬化成分の元
素としてＴｉを添加した合金のインゴットを真空溶解に
より製作準備し、このインゴットを熱間加工して厚さ１
０ｍｍの板材とした。この板材を繰返し焼鈍・冷間加工
して厚み０．２ｍｍのコイルを製作した。ここでは最終
圧延率を８０％、調整圧延率を１０％として行い、上記
コイルの結晶粒度を、ＪＩＳ−Ｇ０５５１で規定される
１０の粒度とした。このようにして製作された管内部品
用素材を用いて、次のようにしてシャドウマスクを製作
した。先ず、素材の両表面にフォトレジストを塗布し、
これを乾燥させた後、スロット或いはドット形状の基準
パターンを形成したフィルムをその両面に密着させて、
前記フォトレジストを露光・現像した。この現像によっ
て未露光部分のフォトレジストが溶解除去される。しか
る後、残されたフォトレジストをバーニングして硬化さ
せた後、塩化第二鉄溶液でエッチング処理し、その後そ
の残存レジストを熱アルカリによって除去してシャドウ
マスクの原板となるフラットマスクを作製した。【００４４】その後、このフラットマスクを箱形の真空
加熱炉に入れ、１０^-4ｔｏｒｒ、１０００℃の雰囲気で
焼鈍し、歪取りとその加工性の改善を行った。この焼鈍
後のフラットマスクをレベラーに通して板歪を除去し、
同時に成形工程におけるストレッチャーストレインを減
少させた。尚、この真空焼鈍は、フラットマスク中の溶
存Ｃ量の減少と、その結晶粒度の低減を目的として行っ
た。これによって、その後のプレス成形の容易化を図っ
た。【００４５】次に上記フラットマスクをプレス成形し、
所定の曲面を有するシャドウマスクを得た。この際、
０．２％耐力が小さく、その成形性が極めて良好で、ス
プリングバックが生じないことが確認された。同時にシ
ャドウマスクの幅方向および長手方向の特性が均一であ
り、特性の所謂バラツキに起因する成形性不良の発生が
ないことが確認された。【００４６】その後、上記シャドウマスクをトリクロロ
エチレンの蒸気で洗浄し、７００℃に保持された連続黒
化炉で２０分間加熱して密着性の良い黒化膜を、厚み
１．５ｍｍ成長させてシャドウマスクを完成させた。こ
の際、析出硬化が生じ、その硬さがビッカース硬度で１
０３Ｈｖから１５０Ｈｖに向上した。【００４７】実施例２〜８実施例１における合金の成分と共に表１で示すような組
成成分の合金を用い、実施例１と同様な手法でシャドウ
マスクをそれぞれ製作した。【００４８】【表１】尚、この表では、黒化処理を兼ねた時効処理前後の素材
の硬さと、機械的強度の向上の度合いが併記されてい
る。【００４９】これらの各実施例でも、先の実施例と同様
な効果が得られることが確認された。【００５０】このようにして得られた各実施例のシャド
ウマスクを組込んだカラー受像管について、その四隅の
ＰＤ値について調べたところ、従来のリムド鋼やＡｌキ
ルド鋼を素材とするシャドウマスクを組込んだカラー受
像管のＰＤ値に比較して、１／２に減少していることが
認められた。またアンバー系の素材で形成されたシャド
ウマスクを用いた場合のようなハウリングの発生もない
ことが確認された。【００５１】ちなみに参考として示した比較例１〜３に
おいては、その硬さがビッカース硬度で１２０以上にな
ると０．２％耐力が約２４ｋｇ／ｍｍ²となり、プレス
成形が困難となった。その熱膨張係数も大きくなり、不
具合が生じた。【００５２】尚、ここではシャドウマスクの形成を例に
説明したが、インナーシールドやフレーム、バイメタル
等を同様に製作してカラー受像管を得ることも可能であ
る。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。【００５３】【発明の効果】上述したように、本発明によれば熱膨張
率が低く、良好な成形性を有し、しかも成形処理後には
良好なハウリング防止効果と変形防止効果を呈する管内
部品を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】【図１】０．２％耐力とスプリングバックとの関係を
示す図。【図２】（ａ）はＭｎを添加した３６Ｎｉ−Ｆｅ合金
におけるＭｎの添加量に対する０．２％耐力とスプリン
グバックとの関係を示す図。（ｂ）はＣｒを添加した３
６Ｎｉ−Ｆｅ合金におけるＣｒの添加量に対する０．２
％耐力とスプリングバックとの関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大竹康久埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号株式会社東芝深谷ブラウン管工場内 (56)参考文献特開昭59−59861（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．２５〜４５ｗｔ％のＮｉと、総量で０．３〜１０ｗ
ｔ％のＣｒ及びＭｎの少なくとも一種と、総量で２．５
ｗｔ％のＴｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒ及びＴａの
中から選ばれる少なくとも一種の析出硬化成分と、残部
Ｆｅ及び不可避不純物からなる合金からなることを特徴
とする管内部品。