JP3600818B2 - カラー受像管用マスク用材料、カラー受像管用マスクおよびカラー受像管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビやコンピュータのカラー表示装置などのカラー受像管用のマスク用材料、該材料を使用したカラー受像管用マスクおよびそれを組み込んだカラー受像管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビやコンピュータのカラー表示装置などのカラー受像管には、所定の蛍光体に電子ビームが照射されるようにシャドウマスクやアパーチャーグリルのようなマスクが用いられている。従来、これらのマスクは湾曲したカラー受像管に装着して用いられていたが、湾曲したカラー受像管は照明などの外部光線の乱反射により目が疲労しやすく、またコーナー部の画像に歪みが生じるなどの問題があり、カラー受像管のフラット化が望まれている。
【０００３】
カラー受像管において、鮮明な画像を得るためにはマスクに穿設した孔やスリットの位置がずれることなく、電子ビームを蛍光体面上に正確に照射できることが要求される。従来の湾曲したカラー受像管に用いられるマスクの場合は、曲率をもたせているためマスク中央部にたるみが生じることがなく、寸法の安定性が得られやすかった。しかし、カラー受像管をフラット化するとマスク中央部にたるみが生じやすくなり、その結果として画像に歪みが生じてしまう問題がある。この問題を解消するためには、マスクに中央部から外周部にかけて張力を付してマスクのフレームに取り付け、マスク中央部にたるみを生じることのない、いわゆる展張型マスクとする必要がある。
【０００４】
そのため、フラット型のカラー受像管に用いられる展張型のマスク用材料は、高い張力を負荷した状態でフレームに溶接して取り付けられるため、高い引張強度を有している必要がある。さらに、フレームに溶接された後、マスク面を黒化する熱処理が施されるが、黒化した後もマスク中央部にたるみが生じないように張力が負荷された状態を維持する必要がある。そのため、黒化の熱処理による回復を回避するためクリープ伸びが小さいことも必要とされる。またさらに、カラー受像管は電子銃と電子ビームを映像に変換する蛍光体から構成されており、電子ビームが地磁気により偏向されないように、受像管の内部は磁気的にシールドされている必要がある。マスクは磁気シールド材としての機能も兼ね備えている必要があり、マスク用材料は磁気特性としての残留磁束密度Ｂｒが大きく、保磁力Ｈｃが小さい、すなわち残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比（Ｂｒ／Ｈｃ）が大きいことも必要とされる。
【０００５】
従来、引張強度を向上させるべく、ＣやＮで固溶強化した低炭素鋼を用いることが試みられているが、鋼中にＣやＮの量が増加すると炭化物や窒化物が増加し、磁壁の移動が妨げられ、磁気特性が劣化する。また、クリープ伸びを小さく抑制させることを目的として鋼中に炭化物などを析出させる方法もあるが、析出物の殆どは粒径がμｍのオーダーで大きく、磁壁の移動を妨げ、磁気特性を劣化させる。一方、熱による寸法変化の小さいＦｅ−Ｎｉ系インバー合金をマスク材に用いることにより、マスクに張力を負荷した状態でフレームに取り付ける際の張力を小さくし、クリープ強度も小さくすることも試みられているが、インバー合金は高価であり、コスト的に不利にならざるを得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、引張強度、クリープ伸び、および磁気特性に優れたカラー受像管用のマスク用材料、カラー受像管用マスクおよびそれを組み込んだカラー受像管を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明のカラー受像管用マスク用材料は、Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記課題を解決する本発明の他のカラー受像管用マスク用材料は、Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｂが０重量％を超え０．０５重量％以下、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに本発明のカラー受像管用マスクは、上記の何れかのカラー受像管用マスク用材料を用いることを特徴とし、通常の湾曲したカラー受像管用マスクとして用いることもできるし、特に展張型カラー受像管用マスクとしても好適に用いることができる。
そして、本発明のカラー受像管は上記のいずれかのカラー受像管用マスクを用いることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ＮｉおよびＡｌとＴｉ、またはさらにＢを添加した低炭素鋼を熱間圧延し、酸洗後一次冷間圧延し、次いで中間焼鈍を施し、さらに二次冷間圧延した後に時効析出処理を施して、鋼中に微細なＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの微細な金属間化合物を時効析出させることにより、優れた引張強度と小さいクリープ伸び、および好適なＢｒ／Ｈｃを得ることが可能となった。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明のカラー受像管用マスク用材料に適用する低炭素鋼としては、真空脱ガス法を用いて脱炭および脱窒処理して鋼中の炭化物および窒化物を減少させ、熱間圧延したものが好ましい。次に本発明のカラー受像管用マスク用材料に適用する低炭素鋼に含有される元素の種類、およびそれらの含有量の限定理由について説明する。
【００１２】
Ｃは鋼中に固溶して材料の硬さを増加させ、引張強度を向上させ、クリープ伸びを小さく抑制するので、ある程度含有させる必要があるが、冷間圧延後の鋼板中にＣ量が多すぎると炭化物が増加し、マスクに孔やスリットを穿設するために必要なエッチング特性を劣化させたり、磁壁の移動が妨げられ、また結晶粒の成長が抑制されて磁気特性を劣化させる。そのため、含有量の上限を０．０６重量％とすることが好ましい。下限は、真空脱ガス処理で実用的に低減可能な限り低含有量であることが好ましい。
【００１３】
Ｍｎは鋼中のＳと結合してＭｎＳとして固定し、熱間圧延における赤熱脆性を防止するために必要な元素であるが、磁気特性を向上させるためには含有量が少ないほど好ましく、０．５重量％を含有量の上限とする。
【００１４】
Ｓｉは黒化処理により生成する黒化皮膜の密着性を劣化させるので０．３重量％を含有量の上限とする。Ｓは結晶粒成長の面から含有量は少ないほうが好ましく、０．０５重量％を上限とする。Ｎについても同様で、含有量は少ないほうが好ましく、０．００５重量％を上限とする。
【００１５】
ＮｉはＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物を時効析出させるのに必要な元素であり、ＡｌおよびＴｉとともに含有量が増加するほど時効処理における金属間化合物の析出量が増加し、引張強度が増大し、クリープ伸びが減少する。ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物はｎｍのオーダーの微細な粒径で析出し、μｍのオーダーの析出物とは異なり、磁壁の移動を殆ど妨げることがなく、磁気特性の劣化程度は極めて小さい。そのため、磁気特性を劣化させることなく引張強度を向上させ、クリープ伸びを小さく抑制すことができる。Ｎｉは２重量％未満では十分な引張強度が得られず、またクリープ伸びを小さ抑制することが困難であるので、含有量の下限を２重量％とする。一方、鋼中のＮｉ含有量が増加するとＭｓ点（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が低下し、鋼が硬いマルテンサイト組織となり、一次冷間圧延を行った後に中間焼鈍を施しても二次冷間圧延を行うことが極めて困難となるので、含有量の上限を５重量％とする。
【００１６】
ＡｌおよびＴｉはＮｉとともにＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物を時効析出させるのに必要な元素であり、Ｎｉの含有量に合わせて鋼中に含有させる。Ａｌのみを含有させてＮｉＡｌや Ｎｉ３Ａｌなどの金属間化合物を時効析出させたり、Ｔｉのみを含有させてＮｉＴｉや Ｎｉ３Ｔｉなどの金属間化合物を時効析出させた場合も、引張強度を増大させ、クリープ伸びを小さく抑制する効果が得られるが、ＡｌとＴｉの両方を含有させて ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ）などの複合金属間化合物を形成させると、Ａｌのみを含有させた場合や、Ｔｉのみを含有させた場合に比べて、引張強度を増大させ、クリープ伸びを小さく抑制するより大きな効果が得られる。そのため、ＡｌおよびＴｉは両者の総和で含有量の下限および上限を定める。ＡｌとＴｉの両者の総和の含有量が０．５重量％未満であると金属間化合物の析出量が不足し、引張強度を十分に向上させ、クリープ伸びを十分に小さく抑制することができない。一方、２重量％を超えて含有させると磁気特性が劣化するようになり、好ましくない。
【００１７】
Ｂは結晶粒界に優先的に偏析する元素であり、上記の各元素に加えて鋼中に選択的に含有させる。上記の各元素を上記の範囲で含有させた鋼にさらにＢを含有させると、ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物の粒界析出が抑制され、鋼中への金属間化合物の分散がさらに均一になるが、０．０５重量％を超えて含有させると、エッチング特性が劣化する。
【００１８】
次に、本発明のカラー受像管用マスク用材料としての薄鋼板の製造方法について説明する。
真空溶解または真空脱ガス法を用いて溶製された上記の化学組成を有する低炭素鋼を熱間圧延した後、酸洗して熱間圧延工程で生じた鋼板表面の酸化皮膜を除去する。引き続き一次冷間圧延して０．２〜０．５ｍｍの厚さの板厚とする。次いで７００〜９００℃で中間焼鈍して軟化処理を施す。焼鈍温度が７００℃未満であると十分に軟化せず、その後に行う二次冷間圧延が極めて困難になる。一方、９００℃を超える温度で焼鈍すると、その後二次冷間圧延し、次いで時効析出処理しても所要の引張強度が得られない。焼鈍法としては箱型焼鈍または連続焼鈍のいずれの焼鈍方法も適用することができる。
【００１９】
次いで二次冷間圧延し、マスク材料としての所定の板厚である０．０５〜０．２ｍｍの厚さの板厚とする。その後、４００〜７００℃で数十秒から数時間の時効析出処理を施す。時効析出温度が４００℃未満であると ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ）などの金属間化合物が十分に析出せず、必要な引張強度が得られない。一方、７００℃を超える温度で時効析出処理を行うと過時効となり、金属間化合物が鋼中に再固溶し、引張強度が低下する。時効析出処理は加熱温度および加熱時間に応じて、箱型焼鈍炉または連続焼鈍炉のいずれを用いても差し支えない。
【００２０】
上記のようにして得られる本発明のカラー受像管用マスク用材料は、そのまま通常の湾曲したカラー受像管の形状に合わせてプレス成形した後フレーム枠に固着して用いることもできるし、後記するようにフラットな画面を有するカラー受像管に用いる展張型マスクとして用いることもできる。この場合、マスクは張力を負荷させた状態でフレーム枠に固着される。本発明のカラー受像管用マスク用材料が展張型マスクとして用いられる場合、実際には４００Ｎ／ｍｍ２を超える張力が負荷された状態になっているが、試験的には３００Ｎ／ｍｍ２の負荷応力をかけ、４６０℃で１時間保持した時の伸びが０．３％以下であれば受像管に使用してもマスク材に弛みが生じるようなことはない。
【００２１】
このような理由から、本発明のカラー受像管用マスク用材料は５００Ｎ／ｍｍ２以上の引張強度を有していることが必要である。引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２未満であると、上記のように３００Ｎ／ｍｍ２の負荷応力をかけ、４６０℃で１時間保持した時の伸びが０．３％を超え、受像管に使用した際にマスク材に弛みが生じるようになる。引張強度の上限は特に規定するものではないが、９００Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明のカラー受像管用マスク用材料は、磁気シールド材としての機能も兼ね備えている必要があり、鋼中の析出物を磁壁の移動を妨げて磁気特性を劣化させることのないｎｍのオーダーの微細析出物とする必要がある。本発明のカラー受像管用マスク用材料において時効析出するＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物は微細析出物ではあるが、磁気特性としての残留磁束密度Ｂｒが大きく、保磁力Ｈｃが小さい、すなわち残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比を示すＢｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）は２以上であることが好ましい。Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２未満であると電子ビームが地磁気により偏向し、歪みのない鮮明なカラー映像が得られない。
【００２３】
次に、本発明のカラー受像管用マスクの製造方法について説明する。上記のようにして得られる本発明のカラー受像管用マスク用材料の両面に、水溶性カゼインレジストを塗布し、乾燥後、マスク材料の両面のレジストを一対の表裏のパターンを描いたガラス乾板を用いて、レジストをパターニングする。次いで露光、硬膜処理、ベーキング処理を行い、その後パターニングされたレジストの両面に、液温：６０℃、比重：４８°Ｂｅの塩化第二鉄溶液をエッチング液としてスプレイから噴霧してエッチングを行う。エッチング後水洗し、アルカリ溶液によってレジストを剥離し、洗浄、乾燥してカラー受像管用マスクとする。
【００２４】
次に、本発明のカラー受像管用マスクをフレーム枠に取り付けた状態を説明する。本発明のカラー受像管用マスクは、前記したように、そのまま通常の湾曲したカラー受像管の形状に合わせてプレス成形した後フレーム枠に固着して用いることもできるし、以下に示すようにして、フラットなカラー受像管に用いる展張型マスクとして用いることもできる。この場合、マスクは張力を負荷させた状態でフレーム枠に固着される。この固着方法としては種々の方法があるが、溶接法がもっともよく用いられる。固着に際しては、まずフレーム枠の上下のフレームの中心部を内側に強制的に若干撓ませておき、この状態でマスクをフレームに溶接して固着する。そして、内側に撓ませておいた上下のフレームから強制的に負荷した力を除去して元の形状に戻すと、マスクにマスクに上下方向の張力が負荷された状態になる。
【００２５】
また、マスクがマスク材にほぼ円形のドット孔を穿設してなるシャドウマスクの場合は、上記のフレーム枠にマスクを固着する際に、マスクの上下方向に負荷させる張力よりも小さい張力をマスクの左右方向に負荷させることも好ましい。マスクの上下方向のみならず左右方向にも張力を負荷することにより、左右方向に生じることがあるしわの発生を防止することができる。しかし、マスクの左右方向に必要以上の張力を負荷すると、穿設したドット孔の変形をもたらすので好ましくない。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。
（実施例）
表１に示す化学組成を有する低炭素鋼を真空脱ガスして溶製したスラブを熱間圧延し、板厚：２．５ｍｍの熱延板とした。これらの熱延板を硫酸酸洗した後、一次冷間圧延して板厚：０．３ｍｍの厚さの冷延板とした。
【００２７】
【表１】
【００２８】
次に、これらの冷延板を表２に示す条件で中間焼鈍を施し、次いで二次冷間圧延して板厚：０．１ｍｍの厚さの冷延板とした後、表２に示す条件で時効析出処理を施し、カラー受贈管用マスク材料用供試材とした。
【００２９】
【表２】
【００３０】
このようにして得られた各マスク材料用供試材の引張強度を、テンシロンを用いて測定した。５００Ｎ／ｍｍ２以上を良好な範囲とした。また、簡易型のエプスタイン式磁気測定装置を用い、１０Ｏｅの磁界をかけて残留磁束密度Ｂｒ（ｋＧ）と保持力Ｈｃ（Ｏｅ）を測定し、Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）を求め、２以上を良好とした。さらに、クリープ試験機（東海製作所製）を用いて負荷応力３００Ｎ／ｍｍ２を負荷し、大気中で４６０℃で１時間保持した際のクリープ伸びを測定し、０．３％以下を良好とした。供試材の特性の測定結果を表３に示す。表３において、Ｂ４とＩは二次冷間圧延ができず、評価ができなかった。
【００３１】
【表３】
【００３２】
表３に示すように、本発明のカラー受像管用マスク材料は、引張強度、Ｂｒ／Ｈｃ、クリープ伸びがいずれも好適範囲にあり、フラットな展張型カラー受像管用マスクとしてマスクが弛むことなく適用可能であり、このマスクを組み込んだ本発明のカラー受像管は、電子ビームが地磁気により偏向することがなく、歪みのない鮮明なカラー画像が得られることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のカラー受像管用マスク材料は、ＮｉおよびＡｌとＴｉを添加した低炭素鋼中に、微細なＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの微細な金属間化合物を時効析出させ、さらに選択的にＢを添加し、金属間化合物の粒界析出を抑制して金属間化合物が結晶粒内で均一に微細析出するようにしているため、優れた引張強度と小さく抑制された優れたクリープ伸び、および好適なＢｒ／Ｈｃが得られる。そのため、この材料を、張力を負荷した状態でフレームに固着した本発明のフラットな展張型のカラー受像管用マスクは、カラー受像管に組み込んでも、使用中にマスクが弛むことがない。またこのカラー受像管用マスクを組み込んだ本発明のカラー受像管は、電子ビームが地磁気により偏向することがなく、歪みのない鮮明なカラー画像が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビやコンピュータのカラー表示装置などのカラー受像管用のマスク用材料、該材料を使用したカラー受像管用マスクおよびそれを組み込んだカラー受像管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビやコンピュータのカラー表示装置などのカラー受像管には、所定の蛍光体に電子ビームが照射されるようにシャドウマスクやアパーチャーグリルのようなマスクが用いられている。従来、これらのマスクは湾曲したカラー受像管に装着して用いられていたが、湾曲したカラー受像管は照明などの外部光線の乱反射により目が疲労しやすく、またコーナー部の画像に歪みが生じるなどの問題があり、カラー受像管のフラット化が望まれている。
【０００３】
カラー受像管において、鮮明な画像を得るためにはマスクに穿設した孔やスリットの位置がずれることなく、電子ビームを蛍光体面上に正確に照射できることが要求される。従来の湾曲したカラー受像管に用いられるマスクの場合は、曲率をもたせているためマスク中央部にたるみが生じることがなく、寸法の安定性が得られやすかった。しかし、カラー受像管をフラット化するとマスク中央部にたるみが生じやすくなり、その結果として画像に歪みが生じてしまう問題がある。この問題を解消するためには、マスクに中央部から外周部にかけて張力を付してマスクのフレームに取り付け、マスク中央部にたるみを生じることのない、いわゆる展張型マスクとする必要がある。
【０００４】
そのため、フラット型のカラー受像管に用いられる展張型のマスク用材料は、高い張力を負荷した状態でフレームに溶接して取り付けられるため、高い引張強度を有している必要がある。さらに、フレームに溶接された後、マスク面を黒化する熱処理が施されるが、黒化した後もマスク中央部にたるみが生じないように張力が負荷された状態を維持する必要がある。そのため、黒化の熱処理による回復を回避するためクリープ伸びが小さいことも必要とされる。またさらに、カラー受像管は電子銃と電子ビームを映像に変換する蛍光体から構成されており、電子ビームが地磁気により偏向されないように、受像管の内部は磁気的にシールドされている必要がある。マスクは磁気シールド材としての機能も兼ね備えている必要があり、マスク用材料は磁気特性としての残留磁束密度Ｂｒが大きく、保磁力Ｈｃが小さい、すなわち残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比（Ｂｒ／Ｈｃ）が大きいことも必要とされる。
【０００５】
従来、引張強度を向上させるべく、ＣやＮで固溶強化した低炭素鋼を用いることが試みられているが、鋼中にＣやＮの量が増加すると炭化物や窒化物が増加し、磁壁の移動が妨げられ、磁気特性が劣化する。また、クリープ伸びを小さく抑制させることを目的として鋼中に炭化物などを析出させる方法もあるが、析出物の殆どは粒径がμｍのオーダーで大きく、磁壁の移動を妨げ、磁気特性を劣化させる。一方、熱による寸法変化の小さいＦｅ−Ｎｉ系インバー合金をマスク材に用いることにより、マスクに張力を負荷した状態でフレームに取り付ける際の張力を小さくし、クリープ強度も小さくすることも試みられているが、インバー合金は高価であり、コスト的に不利にならざるを得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、引張強度、クリープ伸び、および磁気特性に優れたカラー受像管用のマスク用材料、カラー受像管用マスクおよびそれを組み込んだカラー受像管を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明のカラー受像管用マスク用材料は、Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記課題を解決する本発明の他のカラー受像管用マスク用材料は、Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｂが０重量％を超え０．０５重量％以下、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに本発明のカラー受像管用マスクは、上記の何れかのカラー受像管用マスク用材料を用いることを特徴とし、通常の湾曲したカラー受像管用マスクとして用いることもできるし、特に展張型カラー受像管用マスクとしても好適に用いることができる。
そして、本発明のカラー受像管は上記のいずれかのカラー受像管用マスクを用いることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ＮｉおよびＡｌとＴｉ、またはさらにＢを添加した低炭素鋼を熱間圧延し、酸洗後一次冷間圧延し、次いで中間焼鈍を施し、さらに二次冷間圧延した後に時効析出処理を施して、鋼中に微細なＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの微細な金属間化合物を時効析出させることにより、優れた引張強度と小さいクリープ伸び、および好適なＢｒ／Ｈｃを得ることが可能となった。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明のカラー受像管用マスク用材料に適用する低炭素鋼としては、真空脱ガス法を用いて脱炭および脱窒処理して鋼中の炭化物および窒化物を減少させ、熱間圧延したものが好ましい。次に本発明のカラー受像管用マスク用材料に適用する低炭素鋼に含有される元素の種類、およびそれらの含有量の限定理由について説明する。
【００１２】
Ｃは鋼中に固溶して材料の硬さを増加させ、引張強度を向上させ、クリープ伸びを小さく抑制するので、ある程度含有させる必要があるが、冷間圧延後の鋼板中にＣ量が多すぎると炭化物が増加し、マスクに孔やスリットを穿設するために必要なエッチング特性を劣化させたり、磁壁の移動が妨げられ、また結晶粒の成長が抑制されて磁気特性を劣化させる。そのため、含有量の上限を０．０６重量％とすることが好ましい。下限は、真空脱ガス処理で実用的に低減可能な限り低含有量であることが好ましい。
【００１３】
Ｍｎは鋼中のＳと結合してＭｎＳとして固定し、熱間圧延における赤熱脆性を防止するために必要な元素であるが、磁気特性を向上させるためには含有量が少ないほど好ましく、０．５重量％を含有量の上限とする。
【００１４】
Ｓｉは黒化処理により生成する黒化皮膜の密着性を劣化させるので０．３重量％を含有量の上限とする。Ｓは結晶粒成長の面から含有量は少ないほうが好ましく、０．０５重量％を上限とする。Ｎについても同様で、含有量は少ないほうが好ましく、０．００５重量％を上限とする。
【００１５】
ＮｉはＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物を時効析出させるのに必要な元素であり、ＡｌおよびＴｉとともに含有量が増加するほど時効処理における金属間化合物の析出量が増加し、引張強度が増大し、クリープ伸びが減少する。ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物はｎｍのオーダーの微細な粒径で析出し、μｍのオーダーの析出物とは異なり、磁壁の移動を殆ど妨げることがなく、磁気特性の劣化程度は極めて小さい。そのため、磁気特性を劣化させることなく引張強度を向上させ、クリープ伸びを小さく抑制すことができる。Ｎｉは２重量％未満では十分な引張強度が得られず、またクリープ伸びを小さ抑制することが困難であるので、含有量の下限を２重量％とする。一方、鋼中のＮｉ含有量が増加するとＭｓ点（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が低下し、鋼が硬いマルテンサイト組織となり、一次冷間圧延を行った後に中間焼鈍を施しても二次冷間圧延を行うことが極めて困難となるので、含有量の上限を５重量％とする。
【００１６】
ＡｌおよびＴｉはＮｉとともにＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物を時効析出させるのに必要な元素であり、Ｎｉの含有量に合わせて鋼中に含有させる。Ａｌのみを含有させてＮｉＡｌや Ｎｉ３Ａｌなどの金属間化合物を時効析出させたり、Ｔｉのみを含有させてＮｉＴｉや Ｎｉ３Ｔｉなどの金属間化合物を時効析出させた場合も、引張強度を増大させ、クリープ伸びを小さく抑制する効果が得られるが、ＡｌとＴｉの両方を含有させて ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ）などの複合金属間化合物を形成させると、Ａｌのみを含有させた場合や、Ｔｉのみを含有させた場合に比べて、引張強度を増大させ、クリープ伸びを小さく抑制するより大きな効果が得られる。そのため、ＡｌおよびＴｉは両者の総和で含有量の下限および上限を定める。ＡｌとＴｉの両者の総和の含有量が０．５重量％未満であると金属間化合物の析出量が不足し、引張強度を十分に向上させ、クリープ伸びを十分に小さく抑制することができない。一方、２重量％を超えて含有させると磁気特性が劣化するようになり、好ましくない。
【００１７】
Ｂは結晶粒界に優先的に偏析する元素であり、上記の各元素に加えて鋼中に選択的に含有させる。上記の各元素を上記の範囲で含有させた鋼にさらにＢを含有させると、ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物の粒界析出が抑制され、鋼中への金属間化合物の分散がさらに均一になるが、０．０５重量％を超えて含有させると、エッチング特性が劣化する。
【００１８】
次に、本発明のカラー受像管用マスク用材料としての薄鋼板の製造方法について説明する。
真空溶解または真空脱ガス法を用いて溶製された上記の化学組成を有する低炭素鋼を熱間圧延した後、酸洗して熱間圧延工程で生じた鋼板表面の酸化皮膜を除去する。引き続き一次冷間圧延して０．２〜０．５ｍｍの厚さの板厚とする。次いで７００〜９００℃で中間焼鈍して軟化処理を施す。焼鈍温度が７００℃未満であると十分に軟化せず、その後に行う二次冷間圧延が極めて困難になる。一方、９００℃を超える温度で焼鈍すると、その後二次冷間圧延し、次いで時効析出処理しても所要の引張強度が得られない。焼鈍法としては箱型焼鈍または連続焼鈍のいずれの焼鈍方法も適用することができる。
【００１９】
次いで二次冷間圧延し、マスク材料としての所定の板厚である０．０５〜０．２ｍｍの厚さの板厚とする。その後、４００〜７００℃で数十秒から数時間の時効析出処理を施す。時効析出温度が４００℃未満であると ＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ）などの金属間化合物が十分に析出せず、必要な引張強度が得られない。一方、７００℃を超える温度で時効析出処理を行うと過時効となり、金属間化合物が鋼中に再固溶し、引張強度が低下する。時効析出処理は加熱温度および加熱時間に応じて、箱型焼鈍炉または連続焼鈍炉のいずれを用いても差し支えない。
【００２０】
上記のようにして得られる本発明のカラー受像管用マスク用材料は、そのまま通常の湾曲したカラー受像管の形状に合わせてプレス成形した後フレーム枠に固着して用いることもできるし、後記するようにフラットな画面を有するカラー受像管に用いる展張型マスクとして用いることもできる。この場合、マスクは張力を負荷させた状態でフレーム枠に固着される。本発明のカラー受像管用マスク用材料が展張型マスクとして用いられる場合、実際には４００Ｎ／ｍｍ２を超える張力が負荷された状態になっているが、試験的には３００Ｎ／ｍｍ２の負荷応力をかけ、４６０℃で１時間保持した時の伸びが０．３％以下であれば受像管に使用してもマスク材に弛みが生じるようなことはない。
【００２１】
このような理由から、本発明のカラー受像管用マスク用材料は５００Ｎ／ｍｍ２以上の引張強度を有していることが必要である。引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２未満であると、上記のように３００Ｎ／ｍｍ２の負荷応力をかけ、４６０℃で１時間保持した時の伸びが０．３％を超え、受像管に使用した際にマスク材に弛みが生じるようになる。引張強度の上限は特に規定するものではないが、９００Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明のカラー受像管用マスク用材料は、磁気シールド材としての機能も兼ね備えている必要があり、鋼中の析出物を磁壁の移動を妨げて磁気特性を劣化させることのないｎｍのオーダーの微細析出物とする必要がある。本発明のカラー受像管用マスク用材料において時効析出するＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの金属間化合物は微細析出物ではあるが、磁気特性としての残留磁束密度Ｂｒが大きく、保磁力Ｈｃが小さい、すなわち残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比を示すＢｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）は２以上であることが好ましい。Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２未満であると電子ビームが地磁気により偏向し、歪みのない鮮明なカラー映像が得られない。
【００２３】
次に、本発明のカラー受像管用マスクの製造方法について説明する。上記のようにして得られる本発明のカラー受像管用マスク用材料の両面に、水溶性カゼインレジストを塗布し、乾燥後、マスク材料の両面のレジストを一対の表裏のパターンを描いたガラス乾板を用いて、レジストをパターニングする。次いで露光、硬膜処理、ベーキング処理を行い、その後パターニングされたレジストの両面に、液温：６０℃、比重：４８°Ｂｅの塩化第二鉄溶液をエッチング液としてスプレイから噴霧してエッチングを行う。エッチング後水洗し、アルカリ溶液によってレジストを剥離し、洗浄、乾燥してカラー受像管用マスクとする。
【００２４】
次に、本発明のカラー受像管用マスクをフレーム枠に取り付けた状態を説明する。本発明のカラー受像管用マスクは、前記したように、そのまま通常の湾曲したカラー受像管の形状に合わせてプレス成形した後フレーム枠に固着して用いることもできるし、以下に示すようにして、フラットなカラー受像管に用いる展張型マスクとして用いることもできる。この場合、マスクは張力を負荷させた状態でフレーム枠に固着される。この固着方法としては種々の方法があるが、溶接法がもっともよく用いられる。固着に際しては、まずフレーム枠の上下のフレームの中心部を内側に強制的に若干撓ませておき、この状態でマスクをフレームに溶接して固着する。そして、内側に撓ませておいた上下のフレームから強制的に負荷した力を除去して元の形状に戻すと、マスクにマスクに上下方向の張力が負荷された状態になる。
【００２５】
また、マスクがマスク材にほぼ円形のドット孔を穿設してなるシャドウマスクの場合は、上記のフレーム枠にマスクを固着する際に、マスクの上下方向に負荷させる張力よりも小さい張力をマスクの左右方向に負荷させることも好ましい。マスクの上下方向のみならず左右方向にも張力を負荷することにより、左右方向に生じることがあるしわの発生を防止することができる。しかし、マスクの左右方向に必要以上の張力を負荷すると、穿設したドット孔の変形をもたらすので好ましくない。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。
（実施例）
表１に示す化学組成を有する低炭素鋼を真空脱ガスして溶製したスラブを熱間圧延し、板厚：２．５ｍｍの熱延板とした。これらの熱延板を硫酸酸洗した後、一次冷間圧延して板厚：０．３ｍｍの厚さの冷延板とした。
【００２７】
【表１】
次に、これらの冷延板を表２に示す条件で中間焼鈍を施し、次いで二次冷間圧延して板厚：０．１ｍｍの厚さの冷延板とした後、表２に示す条件で時効析出処理を施し、カラー受贈管用マスク材料用供試材とした。
【００２９】
【表２】
このようにして得られた各マスク材料用供試材の引張強度を、テンシロンを用いて測定した。５００Ｎ／ｍｍ２以上を良好な範囲とした。また、簡易型のエプスタイン式磁気測定装置を用い、１０Ｏｅの磁界をかけて残留磁束密度Ｂｒ（ｋＧ）と保持力Ｈｃ（Ｏｅ）を測定し、Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）を求め、２以上を良好とした。さらに、クリープ試験機（東海製作所製）を用いて負荷応力３００Ｎ／ｍｍ２を負荷し、大気中で４６０℃で１時間保持した際のクリープ伸びを測定し、０．３％以下を良好とした。供試材の特性の測定結果を表３に示す。表３において、Ｂ４とＩは二次冷間圧延ができず、評価ができなかった。
【００３１】
【表３】
表３に示すように、本発明のカラー受像管用マスク材料は、引張強度、Ｂｒ／Ｈｃ、クリープ伸びがいずれも好適範囲にあり、フラットな展張型カラー受像管用マスクとしてマスクが弛むことなく適用可能であり、このマスクを組み込んだ本発明のカラー受像管は、電子ビームが地磁気により偏向することがなく、歪みのない鮮明なカラー画像が得られることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のカラー受像管用マスク材料は、ＮｉおよびＡｌとＴｉを添加した低炭素鋼中に、微細なＮｉＡｌ（Ｔｉ）、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ） などの微細な金属間化合物を時効析出させ、さらに選択的にＢを添加し、金属間化合物の粒界析出を抑制して金属間化合物が結晶粒内で均一に微細析出するようにしているため、優れた引張強度と小さく抑制された優れたクリープ伸び、および好適なＢｒ／Ｈｃが得られる。そのため、この材料を、張力を負荷した状態でフレームに固着した本発明のフラットな展張型のカラー受像管用マスクは、カラー受像管に組み込んでも、使用中にマスクが弛むことがない。またこのカラー受像管用マスクを組み込んだ本発明のカラー受像管は、電子ビームが地磁気により偏向することがなく、歪みのない鮮明なカラー画像が得られる。
Claims (5)
- Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするカラー受像管用マスク用材料。
- Ｎｉが２〜５重量％、Ａｌが０．００５〜０．８９重量％でＴｉが０．２〜１．２３重量％の範囲内で且つＡｌとＴｉが両者の総和で０．５〜２重量％、Ｂが０重量％を超え０．０５重量％以下、Ｃが０．０６重量％以下、Ｍｎが０．５重量％以下、Ｓｉが０．３重量％以下、Ｓが０．０５重量％以下、Ｎが０．００５重量％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、且つ残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比Ｂｒ（ｋＧ）／Ｈｃ（Ｏｅ）が２以上であることを特徴とするカラー受像管用マスク用材料。
- 請求項１又は２に記載のカラー受像管用マスク用材料を用いたカラー受像管用マスク。
- カラー受像管用マスクが展張型カラー受像管用マスクである請求項３に記載のカラー受像管用マスク。
- 請求項３または４に記載のカラー受像管用マスクを用いたカラー受像管。
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