JP3647581B2 - シャドウマスク型カラー受像管のマスクフレーム用鋼板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、張力を付与した状態でシャドウマスクが取り付けられるカラー受像管のマスクフレーム用鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管は、電子銃から射出される電子ビームにより蛍光面のマトリックス状に配列されたＲＧＢ蛍光体を発光させるため、これら蛍光体に対応する電子ビーム通過孔を設けた薄い金属板からなるシャドウマスクを備えており、このシャドウマスクをマスクフレームで支持する構造としている。電子ビームを走査して蛍光面上の特定のＲＧＢ蛍光体を照射・発光させてこれらＲＧＢの各色からなるカラー映像を形成するため、周囲の磁気の影響を受け易く、このため電子ビームが偏向するとこれらの色調が正確に再現されなくなる。従って、地磁気等による影響を防止するため、磁気シールド材で内部を覆う必要があるが、カラー受像管内に位置するマスクフレーム等の材質の磁気特性の良否は重要である。
【０００３】
また、電子ビームを正確に前記のＲＧＢの各蛍光体に照射するため、シャドウマスクに蛍光体に対応して形成された通過孔の位置関係が常に一定に維持される必要があり、熱膨張等によりこれらの位置ずれを生じると、各ＲＧＢ蛍光体に向けられた電子ビームが所定の蛍光体に照射できなくなり、やはりカラー映像を正確に再現できなくなる。
シャドウマスクを支持するマスクフレームとして、カラー受像管の大きさに応じて、板厚１〜７ｍｍの鋼板を必要形状に成形したものが使用される。枠状の鋼製フレームを成形加工する場合、カラー受像管用マスクフレームでは枠状の四辺をそれぞれロール成形又はプレス成形で製作し、枠状に溶接して組立後、黒化処理を施す。この黒化処理は、熱輻射、二次電子の発生、錆の発生の防止等を図るものであるが、黒化処理皮膜の剥離に起因する酸化物がカラー受像管内に飛散するとカラー受像管の特性を著しく損なうため、黒化処理による酸化皮膜は密着性の良好なものでなければならない。
【０００４】
また、シャドウマスクは、エッチングによって多数の電子ビーム通過孔を設けた薄い金属板であって、このシャドウマスクを内側に加圧された状態の枠状フレームに溶接して組み立てる。次いで組立後、マスクフレームに加えている圧力を解除する。このとき、フレームに生じる反力によりシャドウマスクを張り上げ、マスクフレームとシャドウマスクを一体化させる。このマスクフレームにシャドウマスクを張り上げる構造は、シャドウマスクを正確な位置関係に支持すると共に、シャドウマスクに電子ビームを照射することによって温度が上昇し、熱膨張によって生ずる伸びを吸収して変形を防止する機能を有することから色ずれを軽減できる。
【０００５】
この技術では、張力を付与したシャドウマスクがその後のカラー受像管の製造工程で４５０℃前後に加熱されると、その張力が大幅に低下するので、例えば、シャドウマスクにアンバー（Ｆｅー３６Ｎｉ）を、またフレームにコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）を用い、これら熱膨張の小さい材料により張力低下を小さくする方法が特開昭６２−１３３６４５号公報に提案されているが、アンバー、コバール共に非常に高価な材料であることから、大幅なコスト高となることは避けられない。また、この問題を解決する方法として、特開平１−２３９７３６号公報にはシャドウマスクに熱膨張の大きい軟鋼を用い、マスクフレームに熱膨張係数の小さいＣｒ含有量が１０〜３２％のステンレス鋼を用いる提案がなされている。このようにマスクフレームに熱膨張係数の小さいＣｒ含有量が１０〜３２％のステンレス鋼を用いることは、シャドウマスクに対するマスクフレームの熱膨張が小さいことから前記の製造工程における加熱時に熱膨張差により張力が軽減されてシャドウマスク及びマスクフレームの応力リラクセーションが防止されるため、張り上げ張力の低下を小さくでき、有効な方法であるが、これら高クロムのフェライト系ステンレス鋼の使用は、カラー受像管用マスクフレームのコストを上昇させる原因となる。
また、最近はカラー受像管が大型化する傾向にあり、これに伴ってフレームも大きくなるため、張り上げ張力低下の影響や熱膨張の影響も一層大きくなり、かつフレームも重いものとなってきている。このため、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さく、安価であって、更に軽量化が図れるカラー受像管マスクフレーム用の材料が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、マスクフレームにシャドウマスクを一体化後、カラー受像管の製造工程における４５０℃前後の熱サイクルが付与されてもシャドウマスクの張り上げ張力が低下せず、また、安価なマスクフレーム用材料を提供することを目的とする。また、磁気特性が良好であって地磁気の影響により色ずれ等の影響を来すことがなく、黒化膜の密着性のよいマスクフレーム材料を提供することを目的とする。
更にこれらの特性に加えて、このようなマスクフレーム材として、室温における強度が高く、かつ成形加工性、溶接性及び価格等の点から、低コストのクロム鋼を使用することにより、これらの条件を満たすカラー受像管シャドウマスク用鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シャドウマスクの張上げに使用されるマスクフレーム用鋼板であり、Ｃ：０.００１〜０.０５重量％，Ｓｉ：１.０重量％以下，Ｍｎ：０.０５〜１.５重量％，Ｐ：０.１０重量％以下，Ｓ：０.０２重量％以下，Ｃｒ：１.５〜８.０重量％，Ａｌ：０.００３〜０.１０重量％，残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成をもち、シャドウマスクに対する熱膨張係数比が０.９７倍以下であることを特徴とする。
該フレーム用鋼板は、必要に応じＭｏ：０.０１〜２.０重量％，Ｗ：０.０１〜２.０重量％，Ｃｕ：２.０重量％以下，Ｎｉ：２.０重量％以下の一種又は二種以上、及び／又はＴｉ：０.００５〜０.０７重量％，Ｎｂ：０.００５〜０.０７重量％，Ｖ：０.００５〜０.０７重量％，Ｂ：０.０００３〜０.００５０重量％の一種又は二種以上を含むことができる。
所定組成の鋼スラブを仕上げ温度：８２０〜９５０℃、巻取り温度：４００〜７００℃で熱間圧延し、得られた熱延鋼帯にスキンパス圧延後に酸洗、或いは酸洗後にスキンパス圧延を施すことによって製造される。また、熱延鋼帯を酸洗し、冷間圧延して、最終焼鈍後にスキンパス圧延を施すこともできる。
【０００８】
【作用】
カラー受像管の製造工程におけるシャドウマスクの張り上げ張力の低下は、シャドウマスクには張力が、マスクフレームには曲げ応力が付与された状態で４５０℃前後の熱サイクルが付与されるため、応力リラクセーションによって生ずるものであって、このことから前記のようなシャドウマスク材とマスクフレームとの熱膨張差のみによって解消できるものではなく、フレーム材の高温強度を高めることが重要なポイントとなるものであって、これらが相俟つて、優れた張り上げ張力低下の低減効果を発揮することができる。
即ち、本発明者らは、安価な普通鋼をベースとして、熱膨張、高強度化及び高温強度等について種々検討した結果、低炭素鋼にＣｒを含有させ、更にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ及び／又はＴｉ、Ｎｂ、Ｖを含有させることにより高強度化とカラー受像管の製造工程における熱サイクル条件下における高温強度が高められ、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さいカラー受像管マスクフレーム用鋼板が得られることを見い出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
また、マスクフレームの磁気特性を向上するため、磁気特性の劣化するＣ及びＳの含有量の上限をそれぞれ０．０５重量％及び０．０２重量％とし、Ｃ及びＮによる磁気特性の劣化をＴｉ、Ｎｂ、Ｖを含有させて防止すると共にその上限を０．０７重量％として過剰な含有による磁気特性の劣化を防止して、カラー受像管マスクフレーム用鋼板として好適な磁気特性を得ることができた。
更に、Ｃｒ含有量により熱膨張係数を調整し、熱膨張係数を低くしてシャドウマスク材に対するマスクフレーム材の熱膨張係数比を小さくすることにより、シャドウマスクの張り上げ張力低下を小さくすると共に、熱膨張に起因した色ずれを小さくするものであり、Ｓｉ、Ａｌの含有量の上限をそれぞれ１．０及び０．１０重量％とすることにより黒化皮膜の剥離を防止するものである。
また、本発明の製造方法は、これらの組成の鋼板にカラー受像管マスクフレーム用鋼板としての前記特性を付与するものである。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明のカラー受像管マスクフレーム用鋼板の合金成分及びその含有量について具体的に説明する。
Ｃ：０．００１〜０．０５重量％
鋼板の強度を高めるために有効な元素であり、そのためＣ含有量は０．００１重量％以上必要である。しかしながら、その含有量が０．０５重量％を超えると、磁気特性、成形加工性及び溶接性が劣化する。
【００１１】
Ｓｉ：１．０重量％以下
脱酸剤として、また強度を高める上で有効な元素であるが、１．０重量％を超えて含有すると、鋼板の表面肌が劣化すると共に、黒化皮膜が剥離し易くなる。
【００１２】
Ｍｎ：０．０５〜１．５重量％
強度向上に有効な元素であり、脱酸剤としても必要な元素である。不純物であるＳをＭｎＳとして固定し、熱間脆化を防止する作用を有する。この作用は、０．０５重量％以上のＭｎ含有量で効果があるが、１．５重量％を超える多量のＭｎが含まれていると、成形性や溶接性が損なわれる。
【００１３】
Ｐ：０．１０重量％以下
強度を向上させる元素であるが、偏析し易い元素であるため、Ｐの多量の含有は、鋼板の強度変動を大きくすると共に成形加工性が劣化する原因となる。このため、含有量は０．１０重量％以下とすることが必要であり、好ましくは０．０４重量％以下である。
【００１４】
Ｓ：０．０２重量％以下
ＭｎＳ等の介在物となり、磁気特性、成形加工性が損なわれる。このため、Ｓ含有量は、可能な限り少ないことが好ましく、本発明ではその上限を０．０２重量％に規定した。
【００１５】
Ｃｒ：１．５〜８．０重量％
鋼中に固溶し、或いは炭化物として析出することにより、高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させ、しかも熱膨張を抑制する。熱膨張による変形に起因する色ずれを防止するためマスクフレームの熱膨張率をシャドウマスクの熱膨張率の０．９７倍以下にすることが必要である。マスクフレームの熱膨張係数を小さくすることによって、フレームの熱膨張による色ずれを低減できるが、この熱膨張係数比が０．９７倍より大きいと実用上十分な効果が得られない。
この熱膨張係数の調整のため、本発明では図１に示した熱膨張係数に及ぼすＣｒ含有量の関係から、Ｃｒ含有量を１．５重量％以上とした。しかし、８．０重量％を超える多量のＣｒを含有させると、高価な元素であり、また、鋼板の製造性を劣化させることから鋼材コストを上昇させる。
【００１６】
Ａｌ：０．００３〜０．１０重量％
脱酸剤として有効な元素であり、不純物であるＮをＡｌＮとして固定する作用がある。この作用を得るためには０．００３重量％以上の含有量とすることが必要である。しかし、０．１０重量％を超えて多量のＡｌを含有させると、鋼板に表面欠陥が生じ易く、また黒化皮膜が剥離し易くなる。
【００１７】
Ｍｏ、Ｗ：０．０１〜２．０重量％
鋼中に固溶し、また、微細な炭化物等の析出物として析出して、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。このような作用は、Ｍｏ又はＷを０．０１重量％以上含有させると顕著になる。しかし、２．０重量％を超える多量の含有量では、鋼材コストを上昇させるばかりでなく、成形加工性や溶接性が損なわれるようになる。
【００１８】
Ｃｕ：２．０重量％以下
鋼中に固溶又は微細に析出することにより、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる作用を有する。しかし、２．０重量％を超える多量のＣｕを含有させると、成形加工性や溶接性が劣化する。
【００１９】
Ｎｉ：２．０重量％以下
Ｃｕに起因する熱間脆性の防止に有効である。この作用を得るためにはＣｕ含有量の１／２以上の含有量が適当である。また、鋼中に固溶又は析出することにより、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。しかし高価な元素であり、鋼材コストを高めることとなることから、本発明ではＮｉ含有量の上限を２．０重量％に規定した。
【００２０】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ：０．００５〜０．０７重量％
磁気特性を劣化させるＣ、Ｎを炭窒化物として固定する作用がある。一方、これらの炭窒化物は結晶粒を微細化する作用があり、鋼材の室温及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。Ｃ、Ｎを炭窒化物として固定する効果を得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ又はＶを０．００５重量％以上含有させる必要がある。しかし、室温強度及び高温強度を高めるために多量に含有させると磁気特性が劣化する。このため、０．０７重量％以下の含有量とする。
【００２１】
Ｂ：０．０００３〜０．００５０重量％
必要に応じて含有される元素であり、結晶粒界を強化し、圧延性を向上させると共に、不純物であるＮをＢＮとして固定する作用がある。このような作用を得るためには、０．０００３重量％以上の含有量とする必要がある。しかし、０．００５０重量％を超えて含有させてもこの作用は飽和する。
【００２２】
本発明においては、前記の成分を持つ鋼を熱間圧延した後、スキンパス圧延を施し、このスキンパス圧延の前又は後に酸洗し、熱延鋼帯とする。或いは、熱間圧延した後に酸洗し、冷間圧延及び焼鈍を経てスキンパス圧延を施して、冷延鋼帯とすることもできる。
以下、その製造条件及び作用を説明する。
【００２３】
熱延条件：仕上げ温度８２０〜９５０℃及び巻取り温度４００〜７００℃
熱間圧延で結晶粒を細粒化させるため、Ａｒ3 変態点直上の仕上げ温度を基本とするが、８２０〜９５０℃の温度範囲が許容される。仕上げ温度が８２０℃に達しないとα相域での圧延となり、９５０℃を超えると高温のγ相域での圧延となる。いずれの場合も、結晶粒が粗大化する。他方、巻取り温度が４００℃に達しないと板形状が悪くなり、７００℃を超える巻取り温度では高強度材が得難く、酸洗性も悪くなる。
【００２４】
冷間圧延：特に条件が制約されるものではない。しかし、４０％未満の冷延率では、次工程の焼鈍後において、結晶粒が粗大化し易くなる。そのため、冷間圧延する場合、冷延率を４０％以上に設定することが好ましい。
【００２５】
焼鈍工程：成形加工時に未再結晶粒を含む鋼板であると、マスクフレームの形状確保が困難になることから、再結晶が終了する６５０℃以上に焼鈍温度を設定することが必要である、しかし、９５０℃を超える焼鈍温度では、結晶粒が粗大化する。
【００２６】
熱延鋼帯又は冷延鋼帯のスキンパス圧延：板形状確保のために必要で、このためには伸び率１％程度のスキンパス圧延を施すのが一般的であるが、これより大きい伸び率を付与すると、成形後溶接し、組立後に行う黒化処理によってマスクフレームの高温強度を向上させることに有効に働く。これは、スキンパス圧延による転位の導入によってＭｏＣ、ＷＣ、Ｃｕ等の微細な析出物の生成が促進され、これら微細な析出物により転位の移動が阻止される効果がプラスされるためと推察される。しかし、更に大きいスキンパス圧延を施すと成形加工性が劣化するので伸び率は７％以下が好ましい。
【００２７】
【実施例】
表１に示した組成の鋼スラブを、表２の条件下で熱間圧延し、スキンパス圧延した後、酸洗し、所定板厚の熱延鋼帯とした。鋼種番号９、１１の鋼板については、熱間圧延後に冷間圧延、焼鈍し、スキンパス圧延を施すことにより冷延鋼帯とした。
得られた各鋼板から、圧延方向に沿ってＪＩＳ Ｚ ２２０１の５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した室温引張り試験に供した。また、切り出された試験片に６５０℃×３０分間の黒化処理を施した後、室温及び４５０℃でＪＩＳ Ｚ ２２４１及びＪＩＳ Ｚ ２２７２に準じて引張り試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
表２の試験結果に示すように、本発明に従った鋼種番号１〜１１の鋼板は、カラー受像管マスクフレーム用鋼板として要求される特性を満足していることが判る。
他方、比較例として示す鋼種番号１２、１３の鋼板は、Ｃｒ含有量が０．０５重量％、０．９３重量％と低く、室温強度及び高温強度が低くなっており、これらのＣｒ含有量におけるシャドウマスクとの熱膨張係数比は、図１に示すように０．９７倍よりも大きく、本発明の意図するカラー受像管マスクフレーム用鋼板として適していない。
また、鋼種番号１４、１５の鋼板は、室温強度及び高温強度は高いが、本発明で規定したＣｒ含有量よりも多量のＣｒを含む高クロムのフェライト系ステンレス鋼である。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のカラー受像管マスクフレーム用鋼板は、焼鈍後の室温及び高温強度が高く、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さいと共に、マスクフレームの熱膨張に起因する色ずれが小さく、磁気特性に優れ、成形加工性に優れた材料として使用される。また、Ｃｒ含有量が低いことから、フェライト系ステンレス鋼に比較して安価な材料となる、このカラー受像管マスクフレーム用鋼板は、益々大型化、高精細化の傾向にあるカラー受像管用としての用途に十分に対応することができる。
また、本発明のマスクフレーム用鋼板は、高強度でかつ磁気特性に優れ、熱膨張に起因する色ずれ防止できることから、シャドウマスクを張り上げない構造のカラー受像管マスクフレーム用としても適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シャドウマスクに対するフレームの熱膨張係数比に及ぼすＣｒ含有量の影響を示す。
【産業上の利用分野】
本発明は、張力を付与した状態でシャドウマスクが取り付けられるカラー受像管のマスクフレーム用鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管は、電子銃から射出される電子ビームにより蛍光面のマトリックス状に配列されたＲＧＢ蛍光体を発光させるため、これら蛍光体に対応する電子ビーム通過孔を設けた薄い金属板からなるシャドウマスクを備えており、このシャドウマスクをマスクフレームで支持する構造としている。電子ビームを走査して蛍光面上の特定のＲＧＢ蛍光体を照射・発光させてこれらＲＧＢの各色からなるカラー映像を形成するため、周囲の磁気の影響を受け易く、このため電子ビームが偏向するとこれらの色調が正確に再現されなくなる。従って、地磁気等による影響を防止するため、磁気シールド材で内部を覆う必要があるが、カラー受像管内に位置するマスクフレーム等の材質の磁気特性の良否は重要である。
【０００３】
また、電子ビームを正確に前記のＲＧＢの各蛍光体に照射するため、シャドウマスクに蛍光体に対応して形成された通過孔の位置関係が常に一定に維持される必要があり、熱膨張等によりこれらの位置ずれを生じると、各ＲＧＢ蛍光体に向けられた電子ビームが所定の蛍光体に照射できなくなり、やはりカラー映像を正確に再現できなくなる。
シャドウマスクを支持するマスクフレームとして、カラー受像管の大きさに応じて、板厚１〜７ｍｍの鋼板を必要形状に成形したものが使用される。枠状の鋼製フレームを成形加工する場合、カラー受像管用マスクフレームでは枠状の四辺をそれぞれロール成形又はプレス成形で製作し、枠状に溶接して組立後、黒化処理を施す。この黒化処理は、熱輻射、二次電子の発生、錆の発生の防止等を図るものであるが、黒化処理皮膜の剥離に起因する酸化物がカラー受像管内に飛散するとカラー受像管の特性を著しく損なうため、黒化処理による酸化皮膜は密着性の良好なものでなければならない。
【０００４】
また、シャドウマスクは、エッチングによって多数の電子ビーム通過孔を設けた薄い金属板であって、このシャドウマスクを内側に加圧された状態の枠状フレームに溶接して組み立てる。次いで組立後、マスクフレームに加えている圧力を解除する。このとき、フレームに生じる反力によりシャドウマスクを張り上げ、マスクフレームとシャドウマスクを一体化させる。このマスクフレームにシャドウマスクを張り上げる構造は、シャドウマスクを正確な位置関係に支持すると共に、シャドウマスクに電子ビームを照射することによって温度が上昇し、熱膨張によって生ずる伸びを吸収して変形を防止する機能を有することから色ずれを軽減できる。
【０００５】
この技術では、張力を付与したシャドウマスクがその後のカラー受像管の製造工程で４５０℃前後に加熱されると、その張力が大幅に低下するので、例えば、シャドウマスクにアンバー（Ｆｅー３６Ｎｉ）を、またフレームにコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）を用い、これら熱膨張の小さい材料により張力低下を小さくする方法が特開昭６２−１３３６４５号公報に提案されているが、アンバー、コバール共に非常に高価な材料であることから、大幅なコスト高となることは避けられない。また、この問題を解決する方法として、特開平１−２３９７３６号公報にはシャドウマスクに熱膨張の大きい軟鋼を用い、マスクフレームに熱膨張係数の小さいＣｒ含有量が１０〜３２％のステンレス鋼を用いる提案がなされている。このようにマスクフレームに熱膨張係数の小さいＣｒ含有量が１０〜３２％のステンレス鋼を用いることは、シャドウマスクに対するマスクフレームの熱膨張が小さいことから前記の製造工程における加熱時に熱膨張差により張力が軽減されてシャドウマスク及びマスクフレームの応力リラクセーションが防止されるため、張り上げ張力の低下を小さくでき、有効な方法であるが、これら高クロムのフェライト系ステンレス鋼の使用は、カラー受像管用マスクフレームのコストを上昇させる原因となる。
また、最近はカラー受像管が大型化する傾向にあり、これに伴ってフレームも大きくなるため、張り上げ張力低下の影響や熱膨張の影響も一層大きくなり、かつフレームも重いものとなってきている。このため、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さく、安価であって、更に軽量化が図れるカラー受像管マスクフレーム用の材料が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、マスクフレームにシャドウマスクを一体化後、カラー受像管の製造工程における４５０℃前後の熱サイクルが付与されてもシャドウマスクの張り上げ張力が低下せず、また、安価なマスクフレーム用材料を提供することを目的とする。また、磁気特性が良好であって地磁気の影響により色ずれ等の影響を来すことがなく、黒化膜の密着性のよいマスクフレーム材料を提供することを目的とする。
更にこれらの特性に加えて、このようなマスクフレーム材として、室温における強度が高く、かつ成形加工性、溶接性及び価格等の点から、低コストのクロム鋼を使用することにより、これらの条件を満たすカラー受像管シャドウマスク用鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シャドウマスクの張上げに使用されるマスクフレーム用鋼板であり、Ｃ：０.００１〜０.０５重量％，Ｓｉ：１.０重量％以下，Ｍｎ：０.０５〜１.５重量％，Ｐ：０.１０重量％以下，Ｓ：０.０２重量％以下，Ｃｒ：１.５〜８.０重量％，Ａｌ：０.００３〜０.１０重量％，残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成をもち、シャドウマスクに対する熱膨張係数比が０.９７倍以下であることを特徴とする。
該フレーム用鋼板は、必要に応じＭｏ：０.０１〜２.０重量％，Ｗ：０.０１〜２.０重量％，Ｃｕ：２.０重量％以下，Ｎｉ：２.０重量％以下の一種又は二種以上、及び／又はＴｉ：０.００５〜０.０７重量％，Ｎｂ：０.００５〜０.０７重量％，Ｖ：０.００５〜０.０７重量％，Ｂ：０.０００３〜０.００５０重量％の一種又は二種以上を含むことができる。
所定組成の鋼スラブを仕上げ温度：８２０〜９５０℃、巻取り温度：４００〜７００℃で熱間圧延し、得られた熱延鋼帯にスキンパス圧延後に酸洗、或いは酸洗後にスキンパス圧延を施すことによって製造される。また、熱延鋼帯を酸洗し、冷間圧延して、最終焼鈍後にスキンパス圧延を施すこともできる。
【０００８】
【作用】
カラー受像管の製造工程におけるシャドウマスクの張り上げ張力の低下は、シャドウマスクには張力が、マスクフレームには曲げ応力が付与された状態で４５０℃前後の熱サイクルが付与されるため、応力リラクセーションによって生ずるものであって、このことから前記のようなシャドウマスク材とマスクフレームとの熱膨張差のみによって解消できるものではなく、フレーム材の高温強度を高めることが重要なポイントとなるものであって、これらが相俟つて、優れた張り上げ張力低下の低減効果を発揮することができる。
即ち、本発明者らは、安価な普通鋼をベースとして、熱膨張、高強度化及び高温強度等について種々検討した結果、低炭素鋼にＣｒを含有させ、更にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ及び／又はＴｉ、Ｎｂ、Ｖを含有させることにより高強度化とカラー受像管の製造工程における熱サイクル条件下における高温強度が高められ、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さいカラー受像管マスクフレーム用鋼板が得られることを見い出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
また、マスクフレームの磁気特性を向上するため、磁気特性の劣化するＣ及びＳの含有量の上限をそれぞれ０．０５重量％及び０．０２重量％とし、Ｃ及びＮによる磁気特性の劣化をＴｉ、Ｎｂ、Ｖを含有させて防止すると共にその上限を０．０７重量％として過剰な含有による磁気特性の劣化を防止して、カラー受像管マスクフレーム用鋼板として好適な磁気特性を得ることができた。
更に、Ｃｒ含有量により熱膨張係数を調整し、熱膨張係数を低くしてシャドウマスク材に対するマスクフレーム材の熱膨張係数比を小さくすることにより、シャドウマスクの張り上げ張力低下を小さくすると共に、熱膨張に起因した色ずれを小さくするものであり、Ｓｉ、Ａｌの含有量の上限をそれぞれ１．０及び０．１０重量％とすることにより黒化皮膜の剥離を防止するものである。
また、本発明の製造方法は、これらの組成の鋼板にカラー受像管マスクフレーム用鋼板としての前記特性を付与するものである。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明のカラー受像管マスクフレーム用鋼板の合金成分及びその含有量について具体的に説明する。
Ｃ：０．００１〜０．０５重量％
鋼板の強度を高めるために有効な元素であり、そのためＣ含有量は０．００１重量％以上必要である。しかしながら、その含有量が０．０５重量％を超えると、磁気特性、成形加工性及び溶接性が劣化する。
【００１１】
Ｓｉ：１．０重量％以下
脱酸剤として、また強度を高める上で有効な元素であるが、１．０重量％を超えて含有すると、鋼板の表面肌が劣化すると共に、黒化皮膜が剥離し易くなる。
【００１２】
Ｍｎ：０．０５〜１．５重量％
強度向上に有効な元素であり、脱酸剤としても必要な元素である。不純物であるＳをＭｎＳとして固定し、熱間脆化を防止する作用を有する。この作用は、０．０５重量％以上のＭｎ含有量で効果があるが、１．５重量％を超える多量のＭｎが含まれていると、成形性や溶接性が損なわれる。
【００１３】
Ｐ：０．１０重量％以下
強度を向上させる元素であるが、偏析し易い元素であるため、Ｐの多量の含有は、鋼板の強度変動を大きくすると共に成形加工性が劣化する原因となる。このため、含有量は０．１０重量％以下とすることが必要であり、好ましくは０．０４重量％以下である。
【００１４】
Ｓ：０．０２重量％以下
ＭｎＳ等の介在物となり、磁気特性、成形加工性が損なわれる。このため、Ｓ含有量は、可能な限り少ないことが好ましく、本発明ではその上限を０．０２重量％に規定した。
【００１５】
Ｃｒ：１．５〜８．０重量％
鋼中に固溶し、或いは炭化物として析出することにより、高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させ、しかも熱膨張を抑制する。熱膨張による変形に起因する色ずれを防止するためマスクフレームの熱膨張率をシャドウマスクの熱膨張率の０．９７倍以下にすることが必要である。マスクフレームの熱膨張係数を小さくすることによって、フレームの熱膨張による色ずれを低減できるが、この熱膨張係数比が０．９７倍より大きいと実用上十分な効果が得られない。
この熱膨張係数の調整のため、本発明では図１に示した熱膨張係数に及ぼすＣｒ含有量の関係から、Ｃｒ含有量を１．５重量％以上とした。しかし、８．０重量％を超える多量のＣｒを含有させると、高価な元素であり、また、鋼板の製造性を劣化させることから鋼材コストを上昇させる。
【００１６】
Ａｌ：０．００３〜０．１０重量％
脱酸剤として有効な元素であり、不純物であるＮをＡｌＮとして固定する作用がある。この作用を得るためには０．００３重量％以上の含有量とすることが必要である。しかし、０．１０重量％を超えて多量のＡｌを含有させると、鋼板に表面欠陥が生じ易く、また黒化皮膜が剥離し易くなる。
【００１７】
Ｍｏ、Ｗ：０．０１〜２．０重量％
鋼中に固溶し、また、微細な炭化物等の析出物として析出して、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。このような作用は、Ｍｏ又はＷを０．０１重量％以上含有させると顕著になる。しかし、２．０重量％を超える多量の含有量では、鋼材コストを上昇させるばかりでなく、成形加工性や溶接性が損なわれるようになる。
【００１８】
Ｃｕ：２．０重量％以下
鋼中に固溶又は微細に析出することにより、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる作用を有する。しかし、２．０重量％を超える多量のＣｕを含有させると、成形加工性や溶接性が劣化する。
【００１９】
Ｎｉ：２．０重量％以下
Ｃｕに起因する熱間脆性の防止に有効である。この作用を得るためにはＣｕ含有量の１／２以上の含有量が適当である。また、鋼中に固溶又は析出することにより、室温強度及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。しかし高価な元素であり、鋼材コストを高めることとなることから、本発明ではＮｉ含有量の上限を２．０重量％に規定した。
【００２０】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ：０．００５〜０．０７重量％
磁気特性を劣化させるＣ、Ｎを炭窒化物として固定する作用がある。一方、これらの炭窒化物は結晶粒を微細化する作用があり、鋼材の室温及び高温強度を高め、シャドウマスクの張り上げ張力を向上させる。Ｃ、Ｎを炭窒化物として固定する効果を得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ又はＶを０．００５重量％以上含有させる必要がある。しかし、室温強度及び高温強度を高めるために多量に含有させると磁気特性が劣化する。このため、０．０７重量％以下の含有量とする。
【００２１】
Ｂ：０．０００３〜０．００５０重量％
必要に応じて含有される元素であり、結晶粒界を強化し、圧延性を向上させると共に、不純物であるＮをＢＮとして固定する作用がある。このような作用を得るためには、０．０００３重量％以上の含有量とする必要がある。しかし、０．００５０重量％を超えて含有させてもこの作用は飽和する。
【００２２】
本発明においては、前記の成分を持つ鋼を熱間圧延した後、スキンパス圧延を施し、このスキンパス圧延の前又は後に酸洗し、熱延鋼帯とする。或いは、熱間圧延した後に酸洗し、冷間圧延及び焼鈍を経てスキンパス圧延を施して、冷延鋼帯とすることもできる。
以下、その製造条件及び作用を説明する。
【００２３】
熱延条件：仕上げ温度８２０〜９５０℃及び巻取り温度４００〜７００℃
熱間圧延で結晶粒を細粒化させるため、Ａｒ3 変態点直上の仕上げ温度を基本とするが、８２０〜９５０℃の温度範囲が許容される。仕上げ温度が８２０℃に達しないとα相域での圧延となり、９５０℃を超えると高温のγ相域での圧延となる。いずれの場合も、結晶粒が粗大化する。他方、巻取り温度が４００℃に達しないと板形状が悪くなり、７００℃を超える巻取り温度では高強度材が得難く、酸洗性も悪くなる。
【００２４】
冷間圧延：特に条件が制約されるものではない。しかし、４０％未満の冷延率では、次工程の焼鈍後において、結晶粒が粗大化し易くなる。そのため、冷間圧延する場合、冷延率を４０％以上に設定することが好ましい。
【００２５】
焼鈍工程：成形加工時に未再結晶粒を含む鋼板であると、マスクフレームの形状確保が困難になることから、再結晶が終了する６５０℃以上に焼鈍温度を設定することが必要である、しかし、９５０℃を超える焼鈍温度では、結晶粒が粗大化する。
【００２６】
熱延鋼帯又は冷延鋼帯のスキンパス圧延：板形状確保のために必要で、このためには伸び率１％程度のスキンパス圧延を施すのが一般的であるが、これより大きい伸び率を付与すると、成形後溶接し、組立後に行う黒化処理によってマスクフレームの高温強度を向上させることに有効に働く。これは、スキンパス圧延による転位の導入によってＭｏＣ、ＷＣ、Ｃｕ等の微細な析出物の生成が促進され、これら微細な析出物により転位の移動が阻止される効果がプラスされるためと推察される。しかし、更に大きいスキンパス圧延を施すと成形加工性が劣化するので伸び率は７％以下が好ましい。
【００２７】
【実施例】
表１に示した組成の鋼スラブを、表２の条件下で熱間圧延し、スキンパス圧延した後、酸洗し、所定板厚の熱延鋼帯とした。鋼種番号９、１１の鋼板については、熱間圧延後に冷間圧延、焼鈍し、スキンパス圧延を施すことにより冷延鋼帯とした。
得られた各鋼板から、圧延方向に沿ってＪＩＳ Ｚ ２２０１の５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した室温引張り試験に供した。また、切り出された試験片に６５０℃×３０分間の黒化処理を施した後、室温及び４５０℃でＪＩＳ Ｚ ２２４１及びＪＩＳ Ｚ ２２７２に準じて引張り試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２８】
表２の試験結果に示すように、本発明に従った鋼種番号１〜１１の鋼板は、カラー受像管マスクフレーム用鋼板として要求される特性を満足していることが判る。
他方、比較例として示す鋼種番号１２、１３の鋼板は、Ｃｒ含有量が０．０５重量％、０．９３重量％と低く、室温強度及び高温強度が低くなっており、これらのＣｒ含有量におけるシャドウマスクとの熱膨張係数比は、図１に示すように０．９７倍よりも大きく、本発明の意図するカラー受像管マスクフレーム用鋼板として適していない。
また、鋼種番号１４、１５の鋼板は、室温強度及び高温強度は高いが、本発明で規定したＣｒ含有量よりも多量のＣｒを含む高クロムのフェライト系ステンレス鋼である。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のカラー受像管マスクフレーム用鋼板は、焼鈍後の室温及び高温強度が高く、シャドウマスクの張り上げ張力の低下が小さいと共に、マスクフレームの熱膨張に起因する色ずれが小さく、磁気特性に優れ、成形加工性に優れた材料として使用される。また、Ｃｒ含有量が低いことから、フェライト系ステンレス鋼に比較して安価な材料となる、このカラー受像管マスクフレーム用鋼板は、益々大型化、高精細化の傾向にあるカラー受像管用としての用途に十分に対応することができる。
また、本発明のマスクフレーム用鋼板は、高強度でかつ磁気特性に優れ、熱膨張に起因する色ずれ防止できることから、シャドウマスクを張り上げない構造のカラー受像管マスクフレーム用としても適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シャドウマスクに対するフレームの熱膨張係数比に及ぼすＣｒ含有量の影響を示す。
Claims (3)
- Ｃ：０.００１〜０.０５重量％，Ｓｉ：１.０重量％以下，Ｍｎ：０.０５〜１.５重量％，Ｐ：０.１０重量％以下，Ｓ：０.０２重量％以下，Ｃｒ：１.５〜８.０重量％，Ａｌ：０.００３〜０.１０重量％，残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成をもち、シャドウマスクに対する熱膨張係数比が０.９７倍以下であることを特徴とするシャドウマスク型カラー受像管のマスクフレーム用鋼板。
- 更に、Ｍｏ：０.０１〜２.０重量％，Ｗ：０.０１〜２.０重量％，Ｃｕ：２.０重量％以下，Ｎｉ：２.０重量％以下の一種又は二種以上を含む請求項１記載のマスクフレーム用鋼板。
- 更に、Ｔｉ：０.００５〜０.０７重量％，Ｎｂ：０.００５〜０.０７重量％，Ｖ：０.００５〜０.０７重量％，Ｂ：０.０００３〜０.００５０重量％の一種又は二種以上を含む請求項１又は２記載のマスクフレーム用鋼板。
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