JP2809665B2 - エッチング性に優れるシャドウマスク材料 - Google Patents
エッチング性に優れるシャドウマスク材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーTV受像管に用いられるシャドウマス
ク材のうち、Fe−Ni系インバー合金の改良に関するもの
であり、特にシャドウマスクの製造工程におけるエッチ
ング穿孔性を著しく高めた新合金を提供するものであ
る。
ク材のうち、Fe−Ni系インバー合金の改良に関するもの
であり、特にシャドウマスクの製造工程におけるエッチ
ング穿孔性を著しく高めた新合金を提供するものであ
る。
近年、カラーTV受像管の高品質化に伴い、シャドウマ
スク材料には、従来のアルミキルド軟鋼に替わり、低熱
膨張特性を有するインバー合金（Fe−36Ni系）が提案さ
れ実用化が試みられている。
スク材料には、従来のアルミキルド軟鋼に替わり、低熱
膨張特性を有するインバー合金（Fe−36Ni系）が提案さ
れ実用化が試みられている。
カラーTV受像管に用いられるシャドウマスクには、電
子ビームが通過する細孔がエッチングにより多数あけら
れているが、この細孔を通過する電子ビームは全体の1/
3以下であり、残りの2/3の電子ビームは直接シャドウマ
スクを照射することになる。この照射による加熱でシャ
ドウマスクは60℃以上にも昇温するため、シャドウマス
クはドーミングと呼ばれる熱膨張による変形を生じ、色
純度の低下の原因になる。したがって、従来の軟鋼に代
ってFe−Ni系インバー合金を使用すれば、この熱膨張が
軽減されるというものである。
子ビームが通過する細孔がエッチングにより多数あけら
れているが、この細孔を通過する電子ビームは全体の1/
3以下であり、残りの2/3の電子ビームは直接シャドウマ
スクを照射することになる。この照射による加熱でシャ
ドウマスクは60℃以上にも昇温するため、シャドウマス
クはドーミングと呼ばれる熱膨張による変形を生じ、色
純度の低下の原因になる。したがって、従来の軟鋼に代
ってFe−Ni系インバー合金を使用すれば、この熱膨張が
軽減されるというものである。
しかし、インバー合金は低熱膨張という優れた特性を
有するものの、0.2％耐力が軟鋼と比較して大きいた
め、シャドウマスクをプレス成形する時に、シャドウマ
スク球面から電子銃側への凹みを生じる、いわゆるスプ
リングバックという現象が生じ、プレス成形時の問題点
となっている。このプレス成形性を改善するために種々
の元素を添加した材料が提案されている（特開昭61−21
7550号、特開昭63−14841号）。
有するものの、0.2％耐力が軟鋼と比較して大きいた
め、シャドウマスクをプレス成形する時に、シャドウマ
スク球面から電子銃側への凹みを生じる、いわゆるスプ
リングバックという現象が生じ、プレス成形時の問題点
となっている。このプレス成形性を改善するために種々
の元素を添加した材料が提案されている（特開昭61−21
7550号、特開昭63−14841号）。
また、シャドウマスクはその製造過程で塩化第２鉄を
主成分とする溶液を使用して微細なエッチング加工が施
されるが、最近のマスクパターンは高精細化しており、
素材のエッチング性はマスク品位を左右する因子として
益々重要なものとなっている。
主成分とする溶液を使用して微細なエッチング加工が施
されるが、最近のマスクパターンは高精細化しており、
素材のエッチング性はマスク品位を左右する因子として
益々重要なものとなっている。
このため、インバー合金のNiの偏析を軽減させてエッ
チング性を改善しようとする試み（特開昭60−56053
号、特公昭61−23864号）、エッチング条件を適正に制
御する試み（特開昭59−43900号、特開昭60−200985
号）が提案されている。本願出願人は先に、インバー合
金の薄板においてはエッチング性を阻害するスジむらが
発生しやすく、このスジむらの原因がインバー合金製造
時の非金属介在物に起因することをつきとめ、非金属介
在物を極めて低減したインバー合金およびその製造方法
を特許出願した。
チング性を改善しようとする試み（特開昭60−56053
号、特公昭61−23864号）、エッチング条件を適正に制
御する試み（特開昭59−43900号、特開昭60−200985
号）が提案されている。本願出願人は先に、インバー合
金の薄板においてはエッチング性を阻害するスジむらが
発生しやすく、このスジむらの原因がインバー合金製造
時の非金属介在物に起因することをつきとめ、非金属介
在物を極めて低減したインバー合金およびその製造方法
を特許出願した。
しかし、前記の従来技術のうち、インバー合金に種々
の元素を添加する特開昭61−217550号、特開昭63−1484
1号はプレス成形性の改善にとどまり、エッチング性を
積極的に改善しようとするものではない。またNiの偏析
を改善する方法、エッチン条件を適正化する手段を講じ
てもそれらの実用効果も含めて未だエッチング性を十分
改良するものではなかった。また、非金属介在物の原因
になる不純物を低減する方法も、原料の厳選や高度の製
鋼技術を要し、コスト高になるという問題が残ってい
る。
の元素を添加する特開昭61−217550号、特開昭63−1484
1号はプレス成形性の改善にとどまり、エッチング性を
積極的に改善しようとするものではない。またNiの偏析
を改善する方法、エッチン条件を適正化する手段を講じ
てもそれらの実用効果も含めて未だエッチング性を十分
改良するものではなかった。また、非金属介在物の原因
になる不純物を低減する方法も、原料の厳選や高度の製
鋼技術を要し、コスト高になるという問題が残ってい
る。
本発明者は、インバー合金中の種々の元素とエッチン
グ性との関係を調査し、特にエッチング性を劣化させる
元素としてＣの影響が大なることを実験的に確認した
（第１図）。
グ性との関係を調査し、特にエッチング性を劣化させる
元素としてＣの影響が大なることを実験的に確認した
（第１図）。
第１図に示すように、エッチング速度はＣ量が低いほ
ど速く、その傾向はＣ量が0.01％以下でより顕著にな
る。
ど速く、その傾向はＣ量が0.01％以下でより顕著にな
る。
逆に、Ｃ量が約0.01％以上では、エッチング面に茶褐
色の非水溶性の腐食物質を生成してエッチング液の拡散
の抵抗になるためエッチング速度は徐々に遅くなる。エ
ッチング速度が遅くなると孔の横方向のエッチングも進
行し、孔形状が不均一になりやすくなり、いわゆるエッ
チング性が悪くなるのである。
色の非水溶性の腐食物質を生成してエッチング液の拡散
の抵抗になるためエッチング速度は徐々に遅くなる。エ
ッチング速度が遅くなると孔の横方向のエッチングも進
行し、孔形状が不均一になりやすくなり、いわゆるエッ
チング性が悪くなるのである。
この実験結果によれば、シャドウマスク材料はエッチ
ング性の良好な低Ｃ領域が望ましいが、極端に低Ｃ化す
るためには、高価な特殊原材料を必要とし、製造コスト
が著しく上昇するという問題がある。
ング性の良好な低Ｃ領域が望ましいが、極端に低Ｃ化す
るためには、高価な特殊原材料を必要とし、製造コスト
が著しく上昇するという問題がある。
本発明の目的は、このような製造コストの著しい上昇
をきたさずにエッチング性に優れたシャドウマスク材料
を提供することである。
をきたさずにエッチング性に優れたシャドウマスク材料
を提供することである。
上述のように、エッチング性を改善するためには含有
するＣ量を低減すればよいのであるが、本発明者等がさ
らに検討を行なった結果、材料中に含まれる全Ｃ量がそ
れほど低くなくても、Ｃを炭化物によって固定し、固溶
Ｃを実質的にゼロにすればエッチング性が向上するこ
と、そのための炭化物生成元素としては、NbまたはTaが
有効であり、V,Ti等の元素では不十分であることを見出
し、本発明に至ったものである。すなわち、本発明はエ
ッチング性の向上を目的としてインバー合金中のＣを固
定する元素としてNbまたはTaが最適であることを見出
し、その添加量を定めたことに最も特徴がある。
するＣ量を低減すればよいのであるが、本発明者等がさ
らに検討を行なった結果、材料中に含まれる全Ｃ量がそ
れほど低くなくても、Ｃを炭化物によって固定し、固溶
Ｃを実質的にゼロにすればエッチング性が向上するこ
と、そのための炭化物生成元素としては、NbまたはTaが
有効であり、V,Ti等の元素では不十分であることを見出
し、本発明に至ったものである。すなわち、本発明はエ
ッチング性の向上を目的としてインバー合金中のＣを固
定する元素としてNbまたはTaが最適であることを見出
し、その添加量を定めたことに最も特徴がある。
具体的には、本発明は重量％にてNi32〜40％、Si0.5
％以下、Mn1.0％以下、さらにNb、Taの１種または２種
を、Ｃとの重量比で、 となるように含有し、残部の不純物のうちＣは、0.02％
以下であり、他は実質的にFeよりなり、実質的にすべて
の含有ＣがNbまたはTaの炭化物として固定されているこ
とを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材
料、あるいは上記材料中のNiを10％以下の範囲で等量の
Coで置換したシャドウマスク材料である。
％以下、Mn1.0％以下、さらにNb、Taの１種または２種
を、Ｃとの重量比で、 となるように含有し、残部の不純物のうちＣは、0.02％
以下であり、他は実質的にFeよりなり、実質的にすべて
の含有ＣがNbまたはTaの炭化物として固定されているこ
とを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材
料、あるいは上記材料中のNiを10％以下の範囲で等量の
Coで置換したシャドウマスク材料である。
各成分の限定理由を以下に説明する。
Niは36％付近が熱膨張係数が極小化するので最適であ
り、32％より少ないか、または40％を越えると熱膨張係
数が大きくなり、ドーミング特性を劣化させるので32〜
40％の範囲に限定する。
り、32％より少ないか、または40％を越えると熱膨張係
数が大きくなり、ドーミング特性を劣化させるので32〜
40％の範囲に限定する。
Siは脱酸剤程度に添加し材料中に残存しない方が望ま
しいが、0.5％までは熱膨張係数の極端な上昇を生じな
いので許容できる。
しいが、0.5％までは熱膨張係数の極端な上昇を生じな
いので許容できる。
Mnは脱酸剤として作用する一方Ｓを固定して熱間加工
性を改善する作用もある。若干量存在することが望まし
いが、1.0％を越えると熱膨張係数を増大させるので1.0
％以下に限定する。
性を改善する作用もある。若干量存在することが望まし
いが、1.0％を越えると熱膨張係数を増大させるので1.0
％以下に限定する。
Nbは炭化物を形成して炭素を固定し、固溶炭素を低減
してエッチング性を改良する作用がある。
してエッチング性を改良する作用がある。
TaもNbと同様の作用があり、Nbの代りに単独で、また
はNbと複合で添加する。
はNbと複合で添加する。
NbとTaは１種または２種を添加し、Ｃとの重量比で、 を満足する必要がある。
が40未満であると炭化物形成が不十分で固溶Ｃが残るた
め、エッチング性向上の効果が少なく、また が120を越えると過剰なNbやTaの量となり、熱膨張係数
が大きくなるので、インバー合金としての特性を劣化さ
せる。Nb、Taの炭化物形成の効率およびコストの点か
ら、 の範囲で含有するのがより好ましい。
め、エッチング性向上の効果が少なく、また が120を越えると過剰なNbやTaの量となり、熱膨張係数
が大きくなるので、インバー合金としての特性を劣化さ
せる。Nb、Taの炭化物形成の効率およびコストの点か
ら、 の範囲で含有するのがより好ましい。
Ｃは固溶Ｃの状態では、エッチング性を劣化させる元
素となるが、NbまたはTaと炭化物を形成することで固溶
Ｃが低減し、エッチング性に有害とはならないが、Ｃが
0.02％を越えると炭化物が過度に増えエッチング後のマ
スク品位に悪影響を及ぼすため、Ｃは不純物として0.02
％以下に限定する。
素となるが、NbまたはTaと炭化物を形成することで固溶
Ｃが低減し、エッチング性に有害とはならないが、Ｃが
0.02％を越えると炭化物が過度に増えエッチング後のマ
スク品位に悪影響を及ぼすため、Ｃは不純物として0.02
％以下に限定する。
なお、10％以下のNiを等量のCoで置換しても同等の特
性が得られる。
性が得られる。
本発明を実施例により説明する。第１表に示す組成の
合金を真空誘導溶解炉で溶解、鋳造し、1100〜1150℃の
鍛造、熱間圧延で2.5mm厚さにした。さらに1000℃×1h
の溶体化処理後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し0.15mmの板
材に仕上げた。
合金を真空誘導溶解炉で溶解、鋳造し、1100〜1150℃の
鍛造、熱間圧延で2.5mm厚さにした。さらに1000℃×1h
の溶体化処理後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し0.15mmの板
材に仕上げた。
このように仕上げた板材より試験片を切り出し、表面
をアルカリ脱脂後、1mmφの穴を多数有するマスクパタ
ーンを形成した。そして、各試料を同時に塩化第２鉄で
スプレーエッチングを施し、その開孔深さとエッチング
時間より、エッチング速度（μm/min）を求めた。
をアルカリ脱脂後、1mmφの穴を多数有するマスクパタ
ーンを形成した。そして、各試料を同時に塩化第２鉄で
スプレーエッチングを施し、その開孔深さとエッチング
時間より、エッチング速度（μm/min）を求めた。
本実施例では、NbとTaの影響を調査するために、Nb、
Ta以外の他の元素の含有量を極力揃えてＡないしＤのグ
ループとした。ＡグループはＣ量を0.008±0.001狙いと
したグループで比較材の試料No.6に比較して試料No.1な
いしNo.5は、Nb、Taの１種または２種を本発明の範囲内
で添加したものである。Ｂグループは同様にＣ量の狙い
を0.014±0.001としたグループである。ＣグループはNi
の一部をCoに置換した合金について、Ｃ量が0.008±0.0
01の範囲内の合金について、Nb、Taの影響を示してい
る。Ｄグループは比較材であり、その内試料No.13,14は
TiまたはＶを添加した合金であり、試料No.15,16は原料
を選び、炭素量を0.002と極めて低くしたものである。
Ta以外の他の元素の含有量を極力揃えてＡないしＤのグ
ループとした。ＡグループはＣ量を0.008±0.001狙いと
したグループで比較材の試料No.6に比較して試料No.1な
いしNo.5は、Nb、Taの１種または２種を本発明の範囲内
で添加したものである。Ｂグループは同様にＣ量の狙い
を0.014±0.001としたグループである。ＣグループはNi
の一部をCoに置換した合金について、Ｃ量が0.008±0.0
01の範囲内の合金について、Nb、Taの影響を示してい
る。Ｄグループは比較材であり、その内試料No.13,14は
TiまたはＶを添加した合金であり、試料No.15,16は原料
を選び、炭素量を0.002と極めて低くしたものである。
次に第１表のエッチング速度について説明する。シャ
ドウマスク材にマスクパターンを形成して、本実施例エ
ッチング条件でエッチングする場合には、エッチング速
度が10.5μm/min以上になると、エッチング面の平滑
性、穴の寸法の均一性、エッチング速さなどで総括的に
表されるエッチング性が向上することがわかっている。
言い替えれば、ほぼ同量のＣ量を含有する材料同志のエ
ッチング速度の比較で、エッチング速度の速度上昇分が
＋0.7μm/min以上であると明らかなエッチング性向上効
果が認められることが本実施例でわかった。そこで、第
１表には比較材である試料No.6,9,12のエッチング速度
に対して、本発明材料である試料No.1〜No.5,No.5〜No.
8およびNo.10〜No.11がそれぞれどれだけエッチング速
度上昇したかを示している。
ドウマスク材にマスクパターンを形成して、本実施例エ
ッチング条件でエッチングする場合には、エッチング速
度が10.5μm/min以上になると、エッチング面の平滑
性、穴の寸法の均一性、エッチング速さなどで総括的に
表されるエッチング性が向上することがわかっている。
言い替えれば、ほぼ同量のＣ量を含有する材料同志のエ
ッチング速度の比較で、エッチング速度の速度上昇分が
＋0.7μm/min以上であると明らかなエッチング性向上効
果が認められることが本実施例でわかった。そこで、第
１表には比較材である試料No.6,9,12のエッチング速度
に対して、本発明材料である試料No.1〜No.5,No.5〜No.
8およびNo.10〜No.11がそれぞれどれだけエッチング速
度上昇したかを示している。
また、試料No.13,14の速度上昇は同Ｃ量レベルである
No.6との対比である。
No.6との対比である。
第１表よりＣ量が約0.010％でNb,Taを１種または２種
添加した試料No.1〜５は、同量ＣのNo.6に比べてエッチ
ング速度が約1.0μm/min上昇した。この速度上昇は、上
昇比率としては小さなものであるが、第１図に示すよう
にその効果はＣを0.001〜0.002％の極微量にまで低減し
たことに相当し、エッチング速度はNo.15,16の極低Ｃの
材料と同等かそれ以上の値を示している。また、Ｃ量が
約0.014％でNb,Taを添加した試料No.7,8も無添加のNo.9
に比べ速度が上昇しており、さらに、NiをCoで等量置換
したNo.10,11もNo.12との比較から同様に有意な効果が
認められる。また、本発明材ではエッチング速度を劣化
させる茶褐色の腐食生成物はほとんど観察されず、極低
Ｃ材と同様にエッチング面は銀白色を呈している。
添加した試料No.1〜５は、同量ＣのNo.6に比べてエッチ
ング速度が約1.0μm/min上昇した。この速度上昇は、上
昇比率としては小さなものであるが、第１図に示すよう
にその効果はＣを0.001〜0.002％の極微量にまで低減し
たことに相当し、エッチング速度はNo.15,16の極低Ｃの
材料と同等かそれ以上の値を示している。また、Ｃ量が
約0.014％でNb,Taを添加した試料No.7,8も無添加のNo.9
に比べ速度が上昇しており、さらに、NiをCoで等量置換
したNo.10,11もNo.12との比較から同様に有意な効果が
認められる。また、本発明材ではエッチング速度を劣化
させる茶褐色の腐食生成物はほとんど観察されず、極低
Ｃ材と同様にエッチング面は銀白色を呈している。
一方、Ti,Vを添加した試料No.13,14は、Nb,Ta添加材
ほどその効果がなく、むしろエッチング速度は低下して
いることがわかった。
ほどその効果がなく、むしろエッチング速度は低下して
いることがわかった。
〔発明の効果〕 以上の結果より、本発明は炭化物形成元素であるNbま
たはTaを含有し、炭化物を形成して固定化することでエ
ッチング性に有害な固溶Ｃ量を効果的に低減し、極低Ｃ
材と同等かそれ以上のエッチング穿孔性良好なシャドウ
マスク材料を提供するものであり、製造コスト的にも非
常に有利で工業上の効果は極めて大きいものである。
たはTaを含有し、炭化物を形成して固定化することでエ
ッチング性に有害な固溶Ｃ量を効果的に低減し、極低Ｃ
材と同等かそれ以上のエッチング穿孔性良好なシャドウ
マスク材料を提供するものであり、製造コスト的にも非
常に有利で工業上の効果は極めて大きいものである。
第１図はＣ量とエッチング速度の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％にてNi32〜40％、Si0.5％以下、Mn
1.0％以下、さらにNb、Taの１種または２種を、Ｃとの
重量比で、 となるように含有し、残部の不純物のうちＣは0.02％以
下であり、他は実質的にFeよりなり、実質的にすべての
含有ＣがNbまたはTaの炭化物として固定されていること
を特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材
料。 - 【請求項２】重量％にてNi22〜40％、Co10％以下、ただ
し32≦Ni＋Co≦40％、Si0.5％以下、Mn1.0％以下、さら
にNb,Taの１種または２種を、Ｃとの重量比で、 となるように含有し、残部の不純物のうちＣは0.02％以
下であり、他は実質的にFeよりなり、実質的にすべての
含有ＣがNbまたはTaの炭化物として固定されていること
を特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3545889A JP2809665B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | エッチング性に優れるシャドウマスク材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3545889A JP2809665B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | エッチング性に優れるシャドウマスク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213450A JPH02213450A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2809665B2 true JP2809665B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=12442345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3545889A Expired - Fee Related JP2809665B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | エッチング性に優れるシャドウマスク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809665B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803584A3 (en) * | 1990-06-29 | 1997-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fe-ni based alloy |
| JP3316909B2 (ja) * | 1992-01-31 | 2002-08-19 | 日本鋼管株式会社 | 黒化処理性に優れたシャドウマスク用Ｆｅ−Ｎｉ系およびＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金薄板 |
| JP2004018959A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Jfe Steel Kk | 強度および磁気特性に優れた高強度低熱膨張合金薄板およびその製造方法 |
| GB2500284B (en) * | 2012-09-12 | 2014-04-30 | Imagination Tech Ltd | Tile based computer graphics |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3545889A patent/JP2809665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213450A (ja) | 1990-08-24 |
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