JP4085542B2 - 耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板とその製造方法 - Google Patents

耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板とその製造方法 Download PDF

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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、カラーディスプレイ等のブラウン管の架張式の色選別電極に使用される鋼板とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
カラーテレビ、カラーディスプレイ等のブラウン管には色選別機構としてアパーチャグリルなどの架張式の色選別電極(以下、テンションマスクと称する。)が使用されている。このテンションマスクは低炭素、極低炭素アルミキルド鋼を熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍、二次冷間圧延し、必要に応じて残留応力を除去するために焼鈍を行った後、フォトエッチング法により穿孔し、フレームにたとえば200〜400N/mm2の張力で一方向あるいは二方向に架張し、黒化処理を施して製造される。この黒化処理はテンションマスクをたとえば450〜500℃に加熱し、表面にマグネタイトの酸化膜を形成する処理であり、錆の防止や熱輻射の低減などの目的をもっている。この熱処理時にテンションマスクがクリープして張力が低下すると、マスクの孔位置がずれたり、スピーカー音によって共振しやすくなり、電子ビームが蛍光面の所定の位置に着弾せず、「色ズレ」する場合がある。
【0003】
耐高温クリープ性向上を目的とした従来技術として、特開昭62−249339号公報、特開平5−311327号公報、特開平5−311330号公報、特開平5−311331号公報、特開平5−311332号公報、特開平6−73503号公報、特開平8−27541号公報、特開平9−296255号公報、特開平11−222628号公報では、鋼板成分として、Mn,Cr,Moなどの元素を添加する、あるいは/および多量のNを鋼中に固溶させることで転位の上昇運動を抑制する、という技術が開示されている。
【0004】
また、近年、テレビやコンピュータディスプレイの大型化、高精細化、フラット化にともなって、上記、電子ビームが蛍光面の所定の位置に着弾しないことによる「色ズレ」の他に、地磁気などの外部磁界の影響による電子ビームの軌道のズレも「色ズレ」の原因として問題となっている。
【0005】
電子ビームの軌道のズレによる「色ズレ」対策すなわち磁気シールド性向上を目的として、特開昭63−145744号公報、特開平8−269569号公報、特開平9−256061号公報では、鋼板にSiを添加するする技術が、特開平10−219396号公報では鋼板にCuを添加する技術が、特開平10−219401号公報では鋼板にNiを添加する技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭62−249339号公報、特開平5−311327号公報、特開平5−311330号公報、特開平5−311331号公報、特開平5−311332号公報、特開平6−73503号公報、特開平8−27541号公報、特開平9−296255号公報、特開平11−222628号公報記載の技術では、磁気シ−ルド性の向上について配慮されていない。
【0007】
また、特開昭63−145744号公報、特開平8−269569号公報、特開平9−256061号公報、特開平10−219396号公報記載の技術では、磁気特性は向上するものの、SiあるいはCuを含有するため、鋼板の熱間圧延や再結晶焼鈍時に表面欠陥が発生しやすく、厳しい表面性状を要求されるテンションマスク用鋼板には適用できない。
【0008】
特開平10−219401号公報記載の技術では、Niの添加はコスト増加をともなうとともに、エッチング性を劣化させるため好ましくない。
【0009】
以上のように、優れた耐高温クリープ性と磁気シールド性とを両立することは従来技術では考慮されていない。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、表面性状やエッチング性を劣化させることなく、優れた耐高温クリープ性と磁気シールド性とを有するテンションマスク用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
一般的に磁気シールド性はその材料の透磁率で評価される。透磁率はMn、Mo、Cr、Nなどの元素を低減することで向上されるが、耐高温クリープ性が劣化することになる。つまり透磁率向上と耐高温クリープ性向上は相反する傾向にある。そこで、本発明者らはブラウン管の磁気シールド性に現実に寄与している因子について再検討した。
【0012】
TV、ディスプレイは電源投入時などに消磁コイルに電流を流し、ブラウン管内の材料を消磁する機構を有している。ところが、この消磁は外部磁界中、例えば地磁気中で行われるため、テンションマスクは完全に消磁された状態とはならず、内部に残留磁化を生じた状態となる。この残留磁化を外部磁界で除した値が非履歴透磁率と呼ばれている。テンションマスクの非履歴透磁率が高いほど、外部磁場たとえば地磁気の磁束をテンションマスク中に通しやすく、電子銃とテンションマスクの間の磁気シールド性は良好となる。
【0013】
そこで本発明者らはテンションマスクとして好適な鋼板について、鋼板の非履歴透磁率と色ズレ発生との関係を中心に検討した。その結果、
▲1▼黒化処理後において、直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率が3400以上である鋼板を用いると色ズレが実用上問題ないレベルにまで低減されること
▲2▼非履歴透磁率を3400以上とし、かつ、0.4%以上のMn添加および0.010%以上のN添加を行うことで、磁気シ−ルド性を劣化させることなく良好な耐高温クリープ性を有すること
▲3▼0.012%以上のN添加またはMo添加によりさらに耐高温クリープ性が向上すること
▲4▼二次冷間圧延の冷圧率を35%以上することで、非履歴透磁率を3400以上が達成できること
を見いだした。
【0014】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、以下の[1]〜[3]を提供する。
[1] 重量%で、C:0.1%未満、Si:0.05%以下、Mn:0.4〜2%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.01%以下、N:0.010%以上0.0148%以下、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を熱間圧延し、引き続いて冷間圧延、焼鈍し、次いで、得られた鋼板に圧延率35%以上の二次冷間圧延を施し、鋼板の直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率を3400以上とすることを特徴とする耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板の製造方法。
【0015】
[2] 重量%で、C:0.1%未満、Si:0.05%以下、Mn:0.4〜2%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.01%以下、N:0.010%以上0.0148%以下、Mo:0.3%以下、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を熱間圧延し、引き続いて冷間圧延、焼鈍し、次いで、得られた鋼板に圧延率35%以上の二次冷間圧延を施し、鋼板の直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率を3400以上とすることを特徴とする耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板の製造方法。
【0016】
[3] 上記[1]または[2]により製造された、直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率が3400以上である耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板。
【0017】
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%はすべて重量%である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、鋼の成分限定理由について説明する。
【0019】
C:Mn、Moなどと相互作用して耐高温クリープ性を向上させる元素であるが、0.1%以上添加すると粗大なセメンタイトが析出し、エッチング性を劣化させるため、0.1%未満、好ましくは0.06%以下、さらに好ましくは0.03%以下とする。
【0020】
Si:非金属介在物を形成してエッチング性を劣化させるため、0.05%以下、好ましくは0.03%以下とする。
【0021】
Mn:耐高温クリープ性向上のために重要な元素であり、0.4%以上必要である。さらに0.60%を超えて添加すると耐高温クリープ特性が顕著に向上するため、0.60%を超えて含有することが好ましい。しかし、2%を超えて添加しても効果が飽和し、コスト増加をまねく。よって、Mnは0.4〜2%、好ましくは0.60%超2%以下とする。
【0022】
P:偏析に起因するエッチングムラを発生しやすい元素であるため、0.03%以下、好ましくは0.02%以下とする。
【0023】
S:不可避的に鋼中に含有される元素であり、0.03%を超えて添加した場合には熱間脆性の原因となるとともに、Sの偏析に起因するエッチングムラが発生することから、0.03%以下、好ましくは0.02%以下とする。
【0024】
Sol.Al:固溶NをAlNとして固定するため、Alが多いと耐高温クリープ性に効果を発揮する固溶Nが減少する。したがって、Sol.Alは少ない方がよく、0.01%以下であることが必要である。
【0025】
N:固溶Nとして鋼中に存在させると、耐高温クリープ性向上に効果を発揮する。0.010%以上で添加すると耐高温クリープ性向上に有効であり、特に0.012%以上添加するとクリープ伸び量は顕著に低減される。また、N量の上限は0.0148%以下とする。
【0026】
Mo:耐高温クリープ性を向上させる元素であるが、0.3%を超えて添加するとエッチング性を阻害する場合がある。特に耐高温クリープ性を重視する場合には、0.3%以下の範囲で添加することが望ましい。
【0027】
次に製造方法について説明する。
本発明範囲内の成分を含む鋼を常法に従って、溶製、鋳造、熱間圧延、酸洗、一次冷間圧延、再結晶焼鈍する。
【0028】
次いで、二次冷間圧延を行う。二次冷間圧延率は本発明に関わる製造方法において最大のポイントである。二次冷間圧延に際しては冷圧率35%以上で行うことで、黒化処理後に非履歴透磁率3400以上の鋼板が得られる。この機構は必ずしも明らかではないが、発明者らの推察によれば、二次冷圧率が高い場合に黒化処理時の回復挙動が進行しやすく磁気特性を改善させるため、と考えられる。一方、過度の冷圧率増大は非履歴透磁率改善効果が飽和するだけでなく、圧延ミル負荷が増すため、好ましくは80%を上限とする。さらに好ましくは、圧延ミル負荷や磁気特性などのバランスを考慮して、二次冷圧率を40%〜70%とする。
【0029】
なお、アパーチャグリル用鋼板での「線乱れ」と呼ばれる帯のよじれが問題となる場合には、二次冷間圧延後にたとえば450〜600℃の温度域で焼鈍して、鋼板内部の残留応力を除去することにより軽減もしくは解消される。
【0030】
【実施例】
表1の供試鋼を溶製後、熱間圧延し、表面を研削加工して板厚を調整し、冷圧率91.3%で冷間圧延を行い板厚0.14〜0.5mmとした。次いで再結晶焼鈍後、冷圧率30〜80%で二次冷間圧延を施し、板厚0.1mmの供試材を得た。
【0031】
【表1】
【0032】
得られた供試材について、エッチング性、耐高温クリープ性、磁気特性を評価した。エッチング性については実際にアパーチャグリルの簾状にエッチングして、エッチングの状況(欠陥の有無)を目視で評価し、欠陥のない場合に○、欠陥のある場合に×とした。
【0033】
エッチング性評価が良好であった供試材について、さらに、耐高温クリープ性および磁気特性を評価した。
【0034】
耐高温クリープ性については300N/mm2の張力を付与した状態で、450℃で20分間保持し、クリープ伸び量が0.40%以下の場合に耐高温クリープ性が特に良好として◎、0.40%を超えて、0.60%以下の場合に使用に耐え得るレベルとして○、0.60%を超える場合に使用に耐えない材料として×とした。なお、圧延方向および圧延直角方向の両方向について試験を実施し、その平均値で評価を行なった。
【0035】
磁気特性については450℃で20分間の黒化処理相当の熱処理を施した材料から外径45mm・内径33mmのリング試験片を採取し、励磁コイル、検出コイルおよび直流バイアス磁界用のコイルを巻いて、0.35 Oeにおける透磁率(μ0.35)、最大印加磁場50Oeのときの残留磁束密度(Br)、保磁力(Hc)、非履歴透磁率を調査した。なお、非履歴透磁率の詳細な測定方法を下記に示す。
▲1▼励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片を完全消磁する。
▲2▼直流バイアス磁界用コイルに直流電流を流し、0.35 Oeの直流バイアス磁界を発生させた状態で、再度励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片を消磁する。
▲3▼励磁コイルに直流電流を流して試験片を励磁し、発生した磁束を検出コイルで検出してB−H曲線を測定する。
▲4▼B−H曲線より非履歴透磁率を算出する。
評価結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
表2に示すように、本発明例では、エッチング性及び耐高温クリ−プ性が良好な上に、非履歴透磁率が3400以上となり、磁気シ−ルド性にも優れていた。特に、クリープ伸び量については、Nが0.010%以上の場合に0.60%以下に低減し、Nが0.012%以上またはMo添加の場合には耐高温クリープ性が良好であった。また二次冷圧率を35%以上で製造した鋼板は非履歴透磁率3400以上の特性を有することがわかった。
【0038】
一方、比較例では、エッチング性、耐高温クリ−プ性、および磁気特性のいずれか一つもしくは二つ以上が劣っていた。
【0039】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、表面性状やエッチング性を劣化させることなく、耐高温クリープ性に優れるとともに、高非履歴透磁率を有する磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板を得ることができる。
【0040】
さらに、本発明による鋼板をテンションマスクに用いることにより、低コストで、色ズレが解消されたテンションマスクを提供できる。

Claims (3)

  1. 重量%で、C:0.1%未満、Si:0.05%以下、Mn:0.4〜2%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.01%以下、N:0.010%以上0.0148%以下、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を熱間圧延し、引き続いて冷間圧延、焼鈍し、次いで、得られた鋼板に圧延率35%以上の二次冷間圧延を施し、鋼板の直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率を3400以上とすることを特徴とする耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板の製造方法。
  2. 重量%で、C:0.1%未満、Si:0.05%以下、Mn:0.4〜2%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.01%以下、N:0.010%以上0.0148%以下、Mo:0.3%以下、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を熱間圧延し、引き続いて冷間圧延、焼鈍し、次いで、得られた鋼板に圧延率35%以上の二次冷間圧延を施し、鋼板の直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率を3400以上とすることを特徴とする耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板の製造方法。
  3. 請求項1または2により製造された、直流バイアス磁界0.35 Oeにおける非履歴透磁率が3400以上である耐高温クリープ性と磁気シールド性に優れたテンションマスク用鋼板。
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