JP3627840B2 - Tvマスクフレーム用鋼板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン(TV)のシャドウマスクを支えるマスクフレーム用鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、TVの高性能化にともない、色ずれの少ないブラウン管が求められている。この色ずれの主な原因は地磁気による電子線の偏向であり、このためブラウン管内の磁気シールドが強く要求されている。TVマスクフレーム材はシャドウマスクをささえる構造部材であるが、上述した色ずれ防止の観点からマスクフレーム材にも優れた磁気特性が要求されるようになっている。
【0003】
このようなTVマスクフレーム材に関する技術として、例えば、特開平3−264621号公報には連続鋳造極低炭素アルミキルド鋼帯に、一次冷延、焼鈍、二次冷延を付与するシャドウマスク用フレーム材の製造方法が開示されている。
【0004】
また、特開平5−78742号公報には、C:0.01%以下、Si:0.05%以下、S:0.02%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.2%以下、sol.Al:0.002〜0.015%、Mn:0.1〜1.0%、N:0.0050%以下を含み、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼を連続焼鈍し、調質圧延を施すTVマスクフレーム材の製造方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの技術はいずれもAlキルド鋼をベースとしているため、仕上焼鈍時の粒成長性が不安定となることに起因して製品の磁気特性がばらついたり、仕上焼鈍時に窒化が生じることにより磁気特性が劣化するといった問題点を有している。このため、安定して良好な磁気特性を有するマスクフレーム材が求められている。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、磁気特性の優れたTVマスクフレーム用鋼板を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、SbおよびBを微量添加することにより良好な磁気特性を得ることにある。
すなわち、前記課題を解決するための第1の手段は、重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Al:0.1%以下、S:0.01%以下、 Mn:0.05〜0.5%、P:0.2%以下、N:0.005%以下、 Sb:0.001〜0.05%、BをB/Nで0.5〜3含み、残部がFe 及び不可避不純物からなるTVマスクフレーム用鋼板(請求項1)である。
【0009】
なお、本明細書において鋼の成分を示す%、ppmは、特に断らない限り重量%、重量ppmを意味する。また、B/Nのような比は重量比である。
【0010】
(発明に至る経緯とSb、Bの限定理由)
本発明者らがTVマスクフレーム材として要求される特性を満足する材料について鋭意検討した結果、SbおよびBを微量添加することにより良好な磁気特性が得られることを見いだした。以下、本発明を実験結果に基づいて詳細に説明する。
【0011】
まず、鋼の磁気特性に及ぼすSbの影響について調査するため、C:0.0020%、Si:0.05%、Al:0.01%、N:0.0018%、P:0.05%、S:0.002%、Sb:tr.〜0.06%、残部Feとした鋼を実験室真空溶解炉にて溶解し、板厚2.3mmまで熱間圧延後、酸洗し、板厚0.8mmに冷間圧延し、10%H2−90%N2中にて820℃×1min間の仕上げ焼鈍を施し、続いて伸長率0.5%の調質圧延を行った。引き続き、外径45mm、内径33mmのリングサンプルを作製し、水蒸気、空気の混合雰囲気中にて590℃×15minの黒化処理を施した。
【0012】
図1に直流磁気特性を示す。ここで、直流磁気特性は0.35エルステッド磁化した際の透磁率μ0.35で評価した。これよりSbを10ppm以上添加することにより、透磁率が向上することがわかる。これは仕上焼鈍時に生じる表層窒化をSbが抑制するためと考えられる。しかし、Sbをさらに添加し、Sb>50ppmとなった場合には、透磁率は若干低下することもわかる。
【0013】
このSb>50ppmの領域での透磁率低下原因を調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行った。その結果、表層窒化は認められなかったものの、平均結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は明確ではないが、Sbが粒界に偏析しやすい元素であるため、Sbの粒界ドラッグ効果により粒成長性が低下したものと考えられる。
【0014】
但し、Sbを600ppmまで添加してもSbフリー鋼と比べると透磁率は良好である。以上のことからSbの下限は10ppmとし、コストの観点から上限を500ppmとする。また、透磁率の観点より10〜50ppmとすることが、より望ましい。
【0015】
次に、鋼の磁気特性に及ぼすBの影響について調査するため、C:0.0020%、Si:0.05%、Al:0.01%、N:0.0018%、P:0.05%、S:0.002%、Sb:tr.、B/N:0〜3.5、残部Feとした鋼と、これにSbを40ppm添加した鋼を実験室真空溶解炉にて溶解し、板厚2.3mmまで熱間圧延後、酸洗し、板厚0.8mmに冷間圧延し、10%H2−90%N2中にて820℃×1min間の仕上げ焼鈍を施し、続いて伸長率0.5%の調質圧延を行った。引き続き、外径45mm、内径33mmのリングサンプルを作製し、水蒸気、空気の混合雰囲気中にて590℃×15minの黒化処理を施した。
【0016】
図2にB/N量と透磁率の関係を示す。図2より、B/N=0.5以上においてSb無添加鋼、Sb添加鋼とも透磁率が向上することがわかる。このB添加による特性向上の原因を調査するため組織観察を行ったところB添加に伴い結晶粒径が若干大きくなっていた。これは、窒化物が微細なAlNから比較的粗大なBNになることにより粒成長抑制効果が低減したためと考えられる。
【0017】
しかし、透磁率の向上代はSb添加の有無により異なっており、Sb添加鋼では透磁率の向上代が大きいことがわかる。この原因を調査するため、鋼板表層部の組織観察を行ったところ、Sb無添加鋼ではAlNの表層窒化層が観察された。一方、Sb添加鋼では窒化層は認められなかった。この表層窒化の違いが透磁率の差の原因と考えられる。
【0018】
さらにB量を増大させた場合には、Sb無添加鋼ではB/Nが1.5を超えると透磁率が低下することがわかる。この材料の組織を観察したところ、鋼板中央部の粒径は粗大となっていたが、表層部に微細な窒化物が多数観察された。これは、このようなBの多い領域ではフリーBが存在するため、仕上焼鈍時にAlの表層窒化に加えフリーBの表層窒化も顕著となるためである。
【0019】
以上のことから、単にBを添加した従来のTVマスクフレーム材では、AlおよびフリーBの窒化により材料本来の磁気特性が十分に発揮されているとはいえないことがわかる。
【0020】
一方、Sb添加鋼においては、窒化が抑制されていることからB/Nが1.5以上でも透磁率は低下せず、B/Nが3.0を超えた場合に、初めて透磁率が低下することもわかる。このB/Nが3.0超の材料の組織を観察したところ、結晶粒性が若干微細となっていた。この原因は明確ではないが、フリーBの増大により粒成長性が低下したためではないかと考えられる。このことから、請求項2に係る発明においては、B/Nを0.5〜3.0に限定する。
【0021】
なお、本発明においては、脱酸方法は問題ではなく、Al脱酸、Si脱酸いずれでも構わない。
【0022】
(その他の成分の限定理由)
次に、その他の成分の限定理由について説明する。
C: Cは時効の問題があるため0.005%以下とする。
Si: Siは黒化膜の密着性が低下するため0.5%以下とする。
Al: AlもSi同様黒化膜の密着性を低下させるため上限を0.1%とする。
Mn: Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.05%以上必要であるが、0.5%以上になると磁束密度が低下するため0.05〜0.5%とする。
S: Sは磁気特性を劣化させるMnSを形成するため、0.02%以下とする。
P: Pは0.2%を超えて添加すると鋼板が脆化するため上限を0.2%とする。
N: Nは0.005%以上となると磁気特性を劣化させるため、0.005%以下とする。
【0023】
(製造方法)
本発明のTVマスクフレーム用鋼板の製造方法の一例を以下に述べる。転炉で吹練した溶鋼成分を所定の範囲内にした後、鋳造を行う。熱間圧延および熱間圧延後の熱延板焼鈍は特に制限する必要はない。次いで一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ2回以上の冷間圧延により所定の板厚とした後に、仕上焼鈍をおこなう。引き続き調質圧延を行うことが好ましいが、調質圧延は必須ではない。その後、需要家にてマスクフレーム材に成形され、550〜590℃×15min程度の黒化処理が施される。
なお、本発明においては熱延板をマスクフレーム材として使用してもかまわない。
【0024】
【実施例】
表1に示す成分の鋼(成分値は重量%)を用い、板厚2.3mmまで熱間圧延を行い、酸洗後、板厚1.0mmまで冷間圧延を行った。その後、表1に示す焼鈍温度で仕上焼鈍を行い、調質圧延後、590℃×15min(水蒸気、空気の混合雰囲気)で黒化処理を施した。
【0025】
磁気特性は外径45mm、内径33mmのリング試験片を用いて行った。各鋼板の磁気特性を表1に併せて示す。黒化処理皮膜の密着性は、黒化処理後のサンプルを用い、テープ剥離試験により評価を行った。
【0026】
表1より、全ての成分値が請求項1の発明の範囲に入るNo. 2〜 No. 7の本発明鋼が、その他の比較鋼に比して、磁気特性(透磁率μ0.35)、黒化膜の密着性が両立して良好であることが分かる。
【0027】
これに対し、No.9とNo.10の鋼板は、Sbの範囲が本発明の範囲を下回っているので、透磁率μ0.35が低く、No.9の鋼板は、Bを含有していないので特に透磁率μ0.35が低い。
【0028】
No.11の鋼板は、Cの含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ0.35が低い他、磁気時効の問題を有している。
No.12の鋼板は、Mn含有量が本発明の範囲を下回っており、No.13の鋼板は、Mn含有量が本発明の範囲を超えているので、共に透磁率μ0.35が低い。
【0029】
No.14の鋼板は、Si含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ0.35は高いものの、黒化膜の密着性が悪い。
No.15の鋼板は、N含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ0.35が低い。
No.16の鋼板は、Al含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ0.35は高いものの、黒化膜の密着性が悪い。
【0030】
これらより、本発明の鋼板組成を有した場合に、磁気特性、黒化膜の密着性の両方の観点からTVマスクフレーム材として優れた材料が得られることがわかる。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Al:0.1%以下、S:0.01%以下、 Mn:0.05〜0.5%、P:0.2%以下、N:0.005%以下、 Sb:0.001〜0.05%、BをB/Nで0.5〜3含み、残部がFe 及び不可避不純物からなるTVマスクフレーム用鋼板であるので、磁気特性、黒化膜の密着性の両方の観点からTVマスクフレーム材として優れた材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Sb量と透磁率(μ0.35)の関係を示す図である。
【図2】B/N量と透磁率(μ0.35)の関係を示す図である。
Claims (1)
- 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Al:0.1%以下、S:0.01%以下、 Mn:0.05〜0.5%、P:0.2%以下、N:0.005%以下、 Sb:0.001〜0.05%、BをB/Nで0.5〜3含み、残部がFe 及び不可避不純物からなるTVマスクフレーム用鋼板。
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