JP2951808B2

JP2951808B2 - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JP2951808B2
Application number: JP5050646A
Authority: JP
Inventors: 辰哉伊藤; 正臣津田
Original assignee: NIPPON YAKIN KOGYO KK
Current assignee: NIPPON YAKIN KOGYO KK
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH06264140A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シャドウマスクの製
造方法に関し、とくに該マスク製造時におけるエッチン
グ性およびプレス成形性の向上を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管シャドウマスクにおいて
は、従来より、温度上昇に伴う熱膨張が問題になってい
る。すなわち、シャドウマスクにおいて、その開孔部を
通過する電子ビームは、蛍光面で発光するが、開口部を
通過しない電子ビームはシャドウマスクに照射される。
その結果、シャドウマスクは加熱されて熱膨張するた
め、電子ビームが決められた蛍光面に当たらなくなるい
わゆるドーミング現象が生じる。そこで、かかるドーミ
ング現象を防止すべく、シャドウマスクとしては熱膨張
の小さいアンバー合金が必要とされている。 Ni：30〜45wt％（以下単に％で示す）を含むFe−Ni系合
金は、室温から 300℃の温度域では熱膨張係数が著しく
小さいアンバー効果を示すことから、各種の電子管用材
料として利用されていて、最近では、特にシャドウマス
クやマスクフレーム、マスクホルダー等の機能材料とし
て用途を拡大しつつある。

【０００３】しかしながら、上記のアンバー合金は、従
来の軟鋼に比べると、0.2 ％耐力が高く、またヤング率
も低いため、スプリングバックが大きいこともあってシ
ャドウマスクのような高精度の加工は極めて難しく、そ
の改良が望まれていた。

【０００４】この点、発明者らは先に、特開昭62−1743
51号公報において、Crを添加することによって 0.2％耐
力を低下させ、もってプレス成形性を向上させたシャド
ウマスク用材料を提案した。上記の材料の開発により、
プレス成形性はかなり改善されたけれども、Cr添加によ
って熱膨張係数が増大したり、プレス成形後の黒化処理
工程での黒化性が劣化するなど、依然として解決すべき
種々の問題を残していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭62−17
4351号公報に開示した、Cr添加によるプレス成形性の改
善技術の問題点としては、次の点が挙げられる。 (1) Cr添加に伴う熱膨張係数の増大：実用的な成形性の
改善のためには、少なくとも３％以上の添加が必要であ
るが、これに伴い室温〜100 ℃までの平均熱膨張係数
は、それまでの３倍以上となる。 (2) プレス成形後の黒化処理工程における黒化性への影
響：プレス成形後の黒化処理は、シャドウマスクに照射
された電子線による熱の発生を輻射によって抑制するた
めに行われるが、Crの含有により黒化性が阻害され、製
品としての品位が低下する。 (3) エッチング時において、Crの存在により腐食液に対
する耐食性が高まるため、エッチングスピードが減少
し、結果的にエッチング工程の負担が増大して生産性が
低下する。

【０００６】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、熱膨張係数の増大や黒化性の劣化および生産性
の低下を招くことなしに、エッチング性さらにはプレス
成形性を向上させ、高精度の加工を可能ならしめたシャ
ドウマスクの有利な製造方法を提案することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記した従
来のFe−Ni系シャドウマスク用材料の有する欠点あるい
は問題点を、新規な合金組成および製造工程の組み合わ
せにより、解決したものである。すなわちこの発明は、
Ｃ：0.01％以下、 Si：0.1 ％以下、Mn：0.5 ％
以下、Ｐ：0.005 ％以下、Ｓ：0.005 ％以下、
Ni：30〜45％、Al：0.005 〜0.020 ％、Ｎ：0.
005 ％以下、Ｏ：60 ppm以下を含有し、残部実質的にFe
の組成になる熱延鋼板に、圧下率：80％以上の１次冷延
を施したのち、引き続く中間焼鈍工程において 900〜11
00℃の温度範囲で再結晶処理を施し、ついで圧下率：10
〜70％の２次冷延を施して最終製品板厚としたのち、エ
ッチング処理を施し、その後 700〜900 ℃の温度範囲で
最終焼鈍を施したのち、プレス処理を施すことからなる
シャドウマスクの製造方法である。

【０００８】

【作用】この発明に従い、冷延条件と焼鈍条件とを適切
に組み合わせることによって、エッチング時に圧延面に
各種結晶面のうちエッチング速度が最も早い結晶面であ
る (100)面が適度に集積するため、エッチング性が向上
すると共に、最終焼鈍後の圧延面に、ヤング率の向上に
最も寄与する (111)面の集積度が高くなることから、プ
レス後のスプリングバックが小さく、型への形状凍結性
が向上し、さらにはプレス成形後の防振性が高まり、薄
肉化にも有利に対応できるのである。すなわち、この発
明は、特開昭62−174351号公報に開示の技術のように、
Crの添加による 0.2％耐力の低下によってスプリングバ
ックを低減するのではなく、圧延板面の (111)面の集積
度を高め、ヤング率を増大させることによって、スプリ
ングバックを低減し、もって成形性を改善するものであ
り、従ってこの発明では、第３元素の添加によって招来
される熱膨張係数の増大やエッチング性および黒化性の
劣化等の弊害はない。

【０００９】以下、この発明を由来するに至った実験結
果について説明する。Ｃ：0.005 ％、Si：0.005 ％、Mn：0.4 ％、Ｐ：0.003
％、Ｓ：0.002 ％、Ni：36％、Al：0.008 ％、Ｎ：0.00
3 ％およびＯ：25 ppmを含有し、残部実質的にFeの組成
になる合金（以下36Ni合金と称す) を、種々の圧下率で
１次冷延したのち、 900℃, ２min の中間焼鈍を施し、
ついで圧下率：50％で２次冷延して最終製品板厚とした
ときの、１次圧延率と２次圧延後の (100)集積度との関
係について調べた結果を、図１に示す。なお (100)集積
度は、(111), (100), (110) および(311) 面の積分強度
の合計に対する(100) 面の強度比率で示した。同図より
明らかなように、１次冷延における圧下率が80％以上の
範囲において(100) 集積度が増加し、その結果エッチン
グ性が改善されている。

【００１０】上記36Ni合金を、圧下率：80％で１次冷延
したのち、 900℃, ２min の中間焼鈍を施し、ついで種
々の圧下率で２次冷延して終製品板厚としたのち、 950
℃,５min の最終焼鈍を施して得た鋼板の、２次圧延率
と最終焼鈍後の (111)集積度との関係について調べた結
果を、図２に示す。なお、 (111)集積度の定義は、上述
した (100)集積度の場合と同様である。同図より明らか
なように、２次冷延における圧下率が10〜70％の範囲に
おいて高い (111)集積度が得られ、その結果良好なプレ
ス成形性が得られている。

【００１１】このように、エッチング性およびプレス成
形性を改善するには、１次および２次冷延における圧下
率が重要で、それぞれ80％以上、10〜70％とすることが
肝要である。また、中間焼鈍および最終焼鈍における各
処理温度は、結晶粒の整粒化の観点から決定される。

【００１２】次に、図３に、 (111)集積度とヤング率お
よびスプリングバック量との関係を示すが、 (111)集積
度が高くなるに従って、ヤング率は大きくなり、一方ス
プリングバックは低減している。

【００１３】次に、この発明において合金の成分組成を
前記の範囲に限定した理由について説明する。Ｃ：0.01％以下Ｃは、熱膨張係数を増加させるだけでなく、 0.2％耐力
を増加させる元素でもあるので、少ない方が望ましく、
従って0.01％以下に限定した。

【００１４】Si：0.1 ％以下 Siは、Ｃと同様、熱膨張係数を増加させるだけでなく、
0.2％耐力を増加させ、しかもSiの偏析はマスクのエッ
チングの際にエッチングムラなどを引き起こすことの
他、黒化も阻害するので、極力低減することが望まし
い。それ故、Si含有量は 0.1％以下に限定した。

【００１５】Mn：0.5 ％以下 Mnは、Ｃ、Siと同様に熱膨張係数を増加させ、また 0.2
％耐力を増加させる元素でもあり、しかもMnの偏析はSi
の場合と同様、マスクのエッチングの際エッチングムラ
などを起こすため、少ない方が望ましい。それ故、Mn含
有量は 0.5％以下に限定した。

【００１６】Ｐ：0.005 ％以下Ｐは、エッチング性を低下させるため、できるだけ低減
させることが望ましいので 0.005％以下とした。これを
超えると (100)集合度が増加してもエッチング性は阻害
される。

【００１７】Ｓ：0.005 ％以下Ｓも、Ｐと同様、エッチング性を阻害するので、0.005
％以下とした。

【００１８】Ni：30〜45％ Niは、熱膨張係数を支配する基本的元素であり、 100℃
以下の低温側においてはNi36％付近で、またより高温側
においてはNi42％付近で最も小さい熱膨張係数を示す。
ここにNi量が、30％未満ではマルテンサイトが生成して
熱膨張係数の増大を招き、一方45％を超えても同様に熱
膨張係数が大きくなるので、Niは30〜45％の範囲に限定
した。

【００１９】Al：0.005 〜0.020 ％ Alは、脱酸剤として添加されるが、過剰のAlは介在物と
なってエッチング性を阻害するため、かかるおそれのな
い 0.005〜0.020 ％の範囲で含有させるものとした。

【００２０】Ｎ：0.005 ％以下Ｎは、 0.2％耐力を増加させるだけでなく、プレス成形
性も劣化させるので、0.005 ％以下に制限した。

【００２１】Ｏ：60 ppm以下Ｏは、介在物の原因となるため極力低減させる必要があ
り、この観点から、60ppm 以下に制限した。

【００２２】次に、各製造工程について説明する。上記
の好適成分組成に調整された鋼片は、常法に従う熱間圧
延を経たのち、冷間圧延に供される。この冷延工程で
は、中間焼鈍を挟む２回の冷延を施すことが重要であ
る。まず、１次冷延については、その圧下率を80％以上
とする必要がある。というのは、１次冷延の圧下率が80
％に満たないと、前掲図１にも示したように、高い(10
0) 集積度ひいては良好なエッチング性が得られないか
らである。

【００２３】次に、中間焼鈍は、 900〜1100℃の温度範
囲で行う必要がある。というのは、中間焼鈍温度が 900
℃に満たないと再結晶が十分でなく、最終焼鈍材のエッ
チングが不均一となる。一方、1100℃を超えると、結晶
粒の粗大化により最終焼鈍時に不均一組織となり、エッ
チング性を悪化させるからである。

【００２４】さらに、２次冷延は、圧下率：10〜70％で
行う必要がある。というのは、圧下率が10％に満たない
と最終焼鈍時、不均一組織となりエッチングムラを生
じ、一方70％を超えると、前掲図２に示したように低い
(111) 集積度ひいては良好なプレス成形性が得られない
からである。

【００２５】最後に、エッチング処理後〜プレス成形前
に行う最終焼鈍は、 700〜900 ℃の温度範囲で行う必要
がある。というのは、最終焼鈍温度が 700℃に満たない
と未再結晶組織の残留によりプレス成形性が劣化し、一
方 900℃を超えると結晶粒の粗大化を生じてエッチング
不良 (板面不良) を招くようになるからである。

【００２６】

【実施例】表１に示す化学成分になる種々のFe−Ni系合
金を、表２に示す条件で処理し、板厚：0.2 mmのシャド
ウマスクを製造した。製造工程中、２次冷延後の (100)
集積度及び最終焼鈍後の (111)集積度、ならびに製品の
0.2％耐力、熱膨張係数、ヤング率および成形性の指標
の一つであるスプリングバック量について調べた結果
を、表２に併記する。

【００２７】なお、各特性の測定要領は次のとおりであ
る。0.2％耐力は、JIS 13Ｂ号試験片に加工後、 JISＧ4
303に準拠して測定した。熱膨張試験は、室温から 100
℃までの平均熱膨張係数で求めた。集積度は、Cuターゲ
ットを用い、40°〜120 °まで走査し、(111) 、(100)
、(110) および(311) 面の積分強度をそれぞれ測定
し、得られた強度の合計に対する (100)面および (111)
面の強度比率を求めた。エッチング性は、塩化第２鉄水
溶液 (比重1.55温度40℃) を用いてエッチングを行い、
その孔を SEMで観察し、その状態により判断した。スプ
リングバック量は、先端が２Ｒの90°の台に押し付け、
そのときの戻りの角度で評価した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から明らかなように、この発明に従い
得られたシャドウマスクは、エッチング性、 0.2％耐
力、熱膨張係数、ヤング率およびスプリングバック量の
全てについて良好な結果が得られた。

【００３１】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、熱膨張係数
の増大や黒化性の劣化および生産性の低下を招くことな
しに、エッチング性さらにはプレス成形性を向上させる
ことができ、その結果、加工精度を含め、必要特性の悉
くを満足するシャドウマスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１次冷延率と最終圧延後の（100)集積度および
エッチング性との関係を示したグラフである。

【図２】２次冷延率と最終焼鈍後の (111)集積度および
プレス成形性との関係を示したグラフである。

【図３】(111)集積度とヤング率およびスプリングバッ
クとの関係を示したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−52022（ＪＰ，Ａ) 特開平２−170922（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−218050（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−185860（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.01wt％以下、 Si：0.1 wt％以
下、 Mn：0.5 wt％以下、Ｐ：0.005 wt％以下、Ｓ：0.005 wt％以下、 Ni：30〜45wt％、 Al：0.005 〜0.020 wt％、Ｎ：0.005 wt％以下、Ｏ：60 ppm以下を含有し、残部実質的にFeの組成になる熱延鋼板に、圧
下率：80％以上の１次冷延を施したのち、引き続く中間
焼鈍工程において 900〜1100℃の温度範囲で再結晶処理
を施し、ついで圧下率：10〜70％の２次冷延を施して最
終製品板厚としたのち、エッチング処理を施し、その後
700〜900 ℃の温度範囲で最終焼鈍を施したのち、プレ
ス処理を施すことを特徴とするシャドウマスクの製造方
法。