JP3793122B2

JP3793122B2 - カラー受像管用マスク用材料の製造方法

Info

Publication number: JP3793122B2
Application number: JP2002201574A
Authority: JP
Inventors: 保之池田; 由和丸橋; 泰夫田原; 浩直岡山
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004043870A

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の製造方法に関する。
【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、引張強度が高く、クリープ伸びが小さく、且つ磁気特性に優れたカラー受像管用のマスク用材料の製造方法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】
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の製造方法は、Ｔｉが０．０３〜０．１８質量％、Ｃが０．００５〜０．０４質量％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延し酸洗した後、一次冷間圧延し次いで７００〜９００℃で中間焼鈍し、さらに二次冷間圧延した後、５００〜６５０℃で時効処理することを特徴とする、カラー受像管用マスク用材料の製造方法、またはＴｉが０．０３〜０．１８質量％、Ｃが０．００５〜０．０４質量％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＴｉとＣの総含有量に対するＣ含有量の割合が２０％以下である鋼片を、熱間圧延し酸洗した後、一次冷間圧延し次いで７００〜９００℃で中間焼鈍し、さらに二次冷間圧延した後、５００〜６５０℃で時効処理することを特徴とする、カラー受像管用マスク用材料の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本実施形態においては、ＴｉおよびＣを、ＴｉとＣの総含有量に対するＣ含有量の割合が２０％以下となるように添加した、Ｃ：０．００５〜０．０４質量％、Ｍｎ：０．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以下、Ｔｉ：０．０３〜０．１８質量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる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ＴｉＣ炭化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、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
本発明のカラー受像管用マスク用材料としては、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、熱間圧延した低炭素鋼が好ましい。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。
【００１０】
Ｃは鋼中に固溶するとともに、Ｔｉと結合して微細なＴｉＣ炭化物を形成させることにより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、０．００５〜０．０４質量％の範囲で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０．０４質量％とすることが好ましい。一方、含有量が０．００５質量％未満であると十分な量のＴｉＣが生成せず、引張強度を向上させ、クリープ伸びを小さく抑制するには不十分である。
【００１１】
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質量％を含有量の上限とする。
【００１２】
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質量％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質量％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、０．０５質量％を上限とする。
【００１３】
ＴｉはＣと結合して微細なＴｉＣ炭化物を時効析出させるのに必要な元素であり、含有量が増加するほど時効処理におけるＴｉＣ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が、０．１８質量％を超えて含有させると、磁壁の移動が妨げられて磁気特性が劣化するようになる。一方、０．０３質量％未満であると十分な引張強度が得られず、またクリープ伸びを小さく抑制することが困難である。
【００１４】
また、上記のＣおよびＴｉの好適な含有量の範囲内で、ＣとＴｉの総和の含有量に対するＣ含有量の割合が２０％以下であることが好ましい。ＣとＴｉの総和の含有量に対するＣ含有量の割合が２０％を超えると、ＴｉＣ以外の粗大な炭化物が生成し、エッチング特性や磁気特性を劣化させる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る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。
【００１６】
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、５００〜６５０℃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５００℃未満であるとＴｉＣ炭化物が十分に析出せず、必要な引張強度が得られない。一方、６５０℃を超える温度で時効析出処理を行うと過時効となり、炭化物が粗大化し、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。
【００１７】
上記のようにして得られる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。本発明により得られた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／ｍｍ^２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／ｍｍ^２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。
【００１８】
このような理由から、本発明により得られたカラー受像管用マスク用材料は５００Ｎ／ｍｍ^２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／ｍｍ^２未満であると、上記のように３００Ｎ／ｍｍ^２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／ｍｍ^２以下であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明により得られた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ＴｉＣ炭化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（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）は０．００２５以上であることが好ましい。Ｂｒ（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）が０．００２５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。
【００２０】
次に、上記カラー受像管用マスク用材料によるカラー受像管用マスク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。
【００２１】
次に、上記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、マスクに上下方向の張力が負荷された状態になる。
【００２２】
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。
【００２３】
【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。
【００２４】
【表１】

【００２５】
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、カラー受像管用マスク材料用供試材とした。
【００２６】
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／ｍｍ^２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（Ｔ）と保持力Ｈｃ（Ａ／ｍ）を測定し、Ｂｒ（Ｔ）／Ｈｃ（Ａ／ｍ）を求め、０．００２５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／ｍｍ^２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、Ｃ４は二次冷間圧延ができず、評価ができなかった。
【００２７】
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。
【００２８】
【表２】

【００２９】
【表３】

【００３０】
【発明の効果】
本発明により得られたカラー受像管用マスク材料は、ＴｉとＣを特定範囲の含有量で、かつＴｉとＣの総含有量に対するＣ含有量の割合が２０％以下となるように鋼中に含有させて熱処理によりすることにより、鋼中に微細なＴｉＣ炭化物を時効析出させているため、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

Ｔｉが０．０３〜０．１８質量％、Ｃが０．００５〜０．０４質量％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延し酸洗した後、一次冷間圧延し次いで７００〜９００℃で中間焼鈍し、さらに二次冷間圧延した後、５００〜６５０℃で時効処理することを特徴とする、カラー受像管用マスク用材料の製造方法。
Ｔｉが０．０３〜０．１８質量％、Ｃが０．００５〜０．０４質量％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＴｉとＣの総含有量に対するＣ含有量の割合が２０％以下である鋼片を、熱間圧延し酸洗した後、一次冷間圧延し次いで７００〜９００℃で中間焼鈍し、さらに二次冷間圧延した後、５００〜６５０℃で時効処理することを特徴とする、カラー受像管用マスク用材料の製造方法。