JP3756984B2 - Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金と、そのシャドーマスク製造での使用 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨脹係数が小さいFe-Ni-Co合金と、その陰極線管用シャドーマスクの製造での使用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
膨脹係数の低いFe-Ni-Co合金は一般にスーパーインヴァー（SUPERINVER）とよばれ、広く知られている。この合金はシャドーマスク製造に使用されてており、例えば欧州特許第 5,340,460号は、シャドーマスク製造用として28〜34重量％のニッケルと、２〜７重量％のコバルトと、 0.1〜１％のマンガンと、 0.1％以下の珪素と、0.01％以下の炭素とを含み、残部が鉄と不可避不純物とであるFe-Ni-Co合金を提案している。しかし、この合金は室温近くにマルテンサイト変態開始点Msがあり、シャドーマスクの成形時および低温保管時にマルテンサイト変態開始点Msになってシャドーマスクが永久変形するという欠陥がある。しかも、熱間圧延性を良くするのに必要なマンガン量を含有するため、この合金の膨脹係数はシャドーマスクの局部ドーム欠陥を十分に減らすに高過ぎる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はマルテンサイト変態開始点が−50℃以下で、20〜100 ℃の平均膨脹係数が 0.7×10^-6／°Ｋ以下で、80〜130 ℃の平均膨脹係数が 1×10^-6／°Ｋ以下である Fe-Ni-Co 合金を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記化学組成（重量％）：
32％ ≦Ni≦34％
3.5 ％≦Co≦6.5 ％
０％≦Mn≦0.1 ％
０％≦Si≦0.1 ％
０％≦Cr≦0.1 ％
0.005％≦C ≦0.02％
S ≦0.001 ％
0.0001％≦Ca≦0.002 ％
0.0001 ％≦Mg≦0.002 ％
残部は鉄および不可避不純物
を有し且つ下記関係式：
Co＋Ni≦ 38.5 ％
Co＋ 0.5×Ni≧ 20 ％
Co＋ 5×Ni≧ 165.5％
S≦0.02×Mn＋ 0.8×Ca＋ 0.6×Mg
を満足するFe-Ni-Co合金を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率は1 ％以下であるのが好ましく、マンガン、珪素、クロム、銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率の合計は 0.3％以下であるのが好ましい。
酸素含有率は0.01％以下、窒素含有率は 0.005％以下、リン含有率が0.005 ％以下であるのが好ましい。
本発明は、さらに、上記合金のシャドーマスク製造への利用と、得られたシャドーマスクとに関するものである。
【０００６】
シャドーマスクの変形は主として 100℃以下、典型的にには80℃に加熱した時に生じるということは知られている。本発明者は画像欠陥の原因は 130℃の高温でシャドーマスクを局部加熱することにあると考えた。この画像欠陥をできるだけ減らすには、20〜100 ℃の平均膨脹係数をできるだけ低く、しかも、80〜130 ℃の平均膨脹係数もできるだけ低い合金を用いてシャドーマスクを製造する必要がある。しかも、少なくとも−50℃の十分な低温でも安定したミクロ組織を有する合金でなければならない。
【０００７】
本発明合金は、20〜100 ℃の平均膨脹係数が 0.7×10^-6/ °Ｋ以下であると同時に、80〜130 ℃の平均膨脹係数が 1×10^-6/ °Ｋ以下で、しかも、合金のMsが−50℃以下となるように化学組成を合わせた Fe-Ni-Co 合金である。
【０００８】
本発明合金の化学組成は、32〜34重量％のニッケルと、 3.5〜6.5 重量％のコバルトとを含み、ニッケルとコバルトの含有率は下記の範囲：Co＋Ni≦38.5％であり、20〜100 ℃の平均膨脹係数を 0.7×10^-6/ °Ｋ以下にするために
Co＋0.5 ％×Ni≧20％
であり、また、80〜130 ℃の平均膨脹係数を 1×10^-6/ °Ｋ以下にするために
Co＋5 ×Ni≧165.5 ％
であり、Msは−50℃以下である。
【０００９】
20〜100℃の平均膨脹係数を 0.7×10^-6/°Ｋ以下にするためにはマンガン、珪素およびクロムの各含有率は 0.1％以下にする必要がある。
本発明合金は Ms を−50℃以下に保つために、少なくとも 0.005％の炭素を含む必要があるが、絞り加工特性を悪くしていためには炭素含有率は0.02％を越えてはならない。
【００１０】
工業的合金は銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブ等の残留元素を常に含むが、平均膨脹係数をできるだけ低くするためには、各元素の含有率を 0.1％以下にし、好ましくは
Mn＋Si＋Cr＋Mo＋V ＋Nb＋Cu≦0.30％
となるようにするのか好ましい。
【００１１】
熱間延性を良くするためには、酸素含有率を0.01％以下、窒素含有率を0.005 ％以下、リン含有率を 0.005％以下にするのが好ましい。
本発明合金を用いてシャドーマスクを製造する際には、合金をインゴットまたはスラブにし、次いで熱間圧延して厚さが約４mmのストリップを製造する。このストリップを冷間圧延して厚さが約 0.15mm のストリップにする。この冷間圧延ストリップの 0.2％降伏応力 Rp_0.2は 20 ℃で約 600MPa であり、この値では加工が容易ではないので、化学的に切断してマスクブランクを作り、そのブランクを温度 700〜850 ℃でアニールすると、 0.2％降伏応力 Rp_0.2は 20 ℃で約 320MPa に下がる。その後、各ブランクを例えば絞り加工してシャドーマスクに生計する。
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【実施例】
一例として〔表１〕の化学組成（重量％）の本発明合金Ａ〜Ｄを製造した：
【００１３】
【表１】

【００１４】
各合金の特性は下記の〔表２〕に記載してある。
【００１５】
【表２】

【００１６】
これらの合金からなる有孔シートを絞り加工してシャドーマスクを製造した。得られたシャドーマスクは成形後または冷たい環境下で保管した後でも完全なオーステナイト組織を有し且つ本発明のシャドーマスクは局所ドーム欠陥 (defautcloquage) は従来の鉄／ニッケル合金のシャドーマスクの少なくとも40％以下である。

Claims (6)

1. 下記化学組成（重量％）：
   32％ ≦Ni≦34％
   3.5 ％≦Co≦6.5 ％
   ０％＜Mn≦0.1 ％
   ０％＜Si≦0.1 ％
   ０％＜Cr≦0.1 ％
   0.005％≦C ≦0.02％
   S ≦0.001 ％
   0.0001％≦Ca≦0.002 ％
   0.0001 ％≦Mg≦0.002 ％
   残部は鉄および不可避不純物
   を有し且つ下記関係式：
   Co＋Ni≦ 38.5 ％
   Co＋ 0.5×Ni≧ 20 ％
   Co＋ 5×Ni≧ 165.5％
   S≦0.02×Mn＋ 0.8×Ca＋ 0.6×Mg
   を満足し、20〜100℃の平均膨脹係数が 0.7×10^-6／Ｋ以下で且つ80〜130℃の平均膨脹係数が1×10^-6／Ｋ以下であるFe-Ni-Co合金の有孔フィルムからなるシャドーマスク。
2. 銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率が 0.1％以下である請求項１に記載のシャドーマスク。
3. マンガン、珪素、クロム、銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率の合計が 0.3％以下である請求項２に記載のシャドーマスク。
4. 下記化学組成（重量％）：
   32 ％ ≦ Ni ≦ 34 ％
   3.5 ％≦ Co ≦ 6.5 ％
   ０％＜ Mn ≦ 0.1 ％
   ０％＜ Si ≦ 0.1 ％
   ０％＜ Cr ≦ 0.1 ％
   0.005 ％≦ C ≦ 0.02 ％
   S ≦ 0.001 ％
   0.0001 ％≦ Ca ≦ 0.002 ％
   0.0001 ％≦ Mg ≦ 0.002 ％
   残部は鉄および不可避不純物
   を有し且つ下記関係式：
   Co ＋ Ni ≦ 38.5 ％
   Co ＋ 0.5 × Ni ≧ 20 ％
   Co ＋ 5 × Ni ≧ 165.5 ％
   S ≦ 0.02 × Mn ＋ 0.8 × Ca ＋ 0.6 × Mg
   を満足し、 20 〜 100 ℃の平均膨脹係数が 0.7 × 10 ^-6 ／Ｋ以下で且つ 80 〜 130 ℃の平均膨脹係数が 1 × 10 ^-6 ／Ｋ以下で、
   酸素含有率が0.01％以下で、窒素含有率が 0.005％以下で、リン含有率が 0.005％以下であるあるシャドーマスク用の Fe-Ni-Co合金。
5. 銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率が 0.1 ％以下である請求項４に記載の合金。
6. マンガン、珪素、クロム、銅、モリブデン、バナジウムおよびニオブの各含有率の合計が 0.3 ％以下である請求項５に記載の合金。