JPH0121861B2 - - Google Patents

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JPH0121861B2
JPH0121861B2 JP4786183A JP4786183A JPH0121861B2 JP H0121861 B2 JPH0121861 B2 JP H0121861B2 JP 4786183 A JP4786183 A JP 4786183A JP 4786183 A JP4786183 A JP 4786183A JP H0121861 B2 JPH0121861 B2 JP H0121861B2
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JP
Japan
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weight
shadow mask
iron
chromium
thermal expansion
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JP4786183A
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Japanese (ja)
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JPS59173244A (en
Inventor
Takashi Kuze
Hirozo Sugai
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の技術分野〕 本発明は、電子管の管内部品材料に関し、更に
詳しくは高強度・低熱膨張でかつ加工性に富み、
カラー受像管のシヤドウマスク、フレームなどの
材料として好適な管内部品材料に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 カラー受像管螢光面の直前には、所定の設計規
準に基づいて穿設された多数の開孔を有するシヤ
ドウマスクが配設されている。後方の電子銃から
射出された電子ビームは、これら開孔を通過して
螢光面における所定位置の螢光ドツトに照射され
てそこにカラー画像を再現せしめる。しかしなが
ら、このとき射出された電子ビームの全てが開孔
を通過するわけではなく、一部はシヤドウマスク
を直撃して該シヤドウマスクを加熱する。その結
果、シヤドウマスクは熱膨張して開孔の位置が設
計規準の位置からずれて変位し、螢光面における
色ずれ現象を招くことがある。 このため、従来は、シヤドウマスクをバイメタ
ルで支持し加熱時のバイメタルによる湾曲を利用
してシヤドウマスク全体を螢光面に近ずけるとい
う方法が採られている。また、最近では、低熱膨
張特性を備えたニツケル−鉄系合金であるインバ
合金(Invar)でシヤドウマスクそれ自体を構成
して色ずれ現象を防止することが試みられてい
る。前者の場合には、その構造が複雑になる。し
たがつて、後者の方がより好ましい態様ではある
が、この場合以下のような問題がある。 シヤドウマスクは概ね次のようにして製造され
ている。すなわち、材料としては、大量使用、製
造の容易さ、コストの面からして安価な軟鋼を採
用し、この軟鋼板の開孔位置を、例えば塩化第2
鉄溶液でエツチングして所定形状の開孔をドツト
状又はスダレ状に穿設し、その後、全体を例えば
スチームで酸化して、熱輻射能の向上、乱反射の
防止のために表面を黒化する、という方法であ
る。 このとき、開孔の穿設を円滑に行なうために
は、軟鋼板はある程度薄いことが必要となるが、
通常は約0.15mm程度である。とくに最近では、解
像度を高めるために、フアインピツチで開孔を穿
設する必要性からして、その厚みは一層薄くなつ
ている。このことはシヤドウマスクの全体的な機
械的強度を低めることになる。 それでも、螢光面が湾曲面でありそれに対応し
てシヤドウマスクをある曲率半径をもつて絞つた
場合には、シヤドウマスクは全体として構造的に
強度があがるのでさほど問題は生じないが、しか
し、最近多用されているフラツトタイプの螢光面
に適用する場合には不都合な事態を招く。すなわ
ち、フラツトタイプの螢光面の曲率半径に対応し
てシヤドウマスクの曲率半径も大きくなるのでそ
の全体としての機械的強度の低下はまぬがれず、
そのため、スピーカなどの発する振動によつて該
シヤドウマスク、つまりは開孔位置が変位して結
局は色ずれ現象を発生するという事態である。と
くに、フアインピツチのシヤドウマスクにあつて
はこの傾向が顕著である。 更には、シヤドウマスクは、受像管の完成まで
の過程で数回に亘り着脱されるが、シヤドウマス
クの機械的強度が小さいとこの反復する着脱の過
程で作業者が該シヤドウマスクを変形させてしま
うこともある。 また、材料として用いる軟鋼は、通常炭素固溶
量の少いα鉄(フエライト)であるが、そのマト
リツクス中に炭化物が分散している状態が殆んど
である。 炭化物が存在すると、これは塩化第2鉄溶液に
よるエツチング速度が異なるので、軟鋼板の開孔
穿設工程において、設計規準どおりの形状の開孔
が穿設されず、いわゆる、“がざ穴”と俗称され
る不規則な形状の開孔になるという事態を招く。 以上のように、シヤドウマスクの材料にあつて
は、熱膨張係数が小さいこと、機械的強度が大き
いこと、開孔穿設時に設計規準どおりの開孔を形
成できること(加工性に富むこと)、黒化し易す
いこと、などの特性が要求されるが、現在までの
ところこれら特性を満足する好適な材料は開発さ
れていない。 〔発明の目的〕 本発明は、上記した諸要求を満足し、シヤドウ
マスクに代表される電子管の管内部品材料に用い
て極めて有用な新規組成の合金材料の提供を目的
とする。 〔発明の概要〕 本発明の合金材料は、まずクロム(Cr)が4
〜30重量%、残部が鉄(Fe)であることを基本
的な特徴とする。また他の態様としては、含有炭
素量が1.0重量%以下であることを特徴とし、更
に他の態様としては、バナジウム(V)、ジルコ
ニウム(Zr)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モ
リブデン(Mo)、タンタル(Ta)、アルミニウム
(Al)、ニツケル(Ni)、タングステン(W)の群
から選ばれた少なくとも1種の元素を0.001〜1.0
重量%含量することを特徴とする。更にまた他の
態様としては、炭素(C)を1.0重量%以下、バ
ナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、チタン
(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、タン
タル(Ta)、アルミニウム(Al)、ニツケル
(Ni)及びタングステン(W)の群から選ばれた
少なくとも1種を0.001〜1.0重量%含有すること
を特徴とする。 本発明の材料はFeをベースとするものである。
Crは材料の機械的強度を高め熱膨張を低減せし
めかつ黒化処理を円滑に進めるための必須成分で
ある。その含有量が少なすぎると機械的強度、低
熱膨張の点での向上効果が十分得られず、また、
多すぎるとσ相が析出して加工性が悪化する。し
たがつて、通常Crの含有量は4〜30重量%に設
定される。 材料に含有されるCは1.0重量%以下に制限さ
れる。CはCr−Fe合金の低熱膨張性を損ねるこ
となく強度向上に資する成分であるが、その含有
量が1.0重量%を超えてもその効果は向上せず逆
にクロムカーバイドを生成したり残留オーステナ
イト相を生成したりして加工性を悪化させる。 本発明にあつては、残留オーステナイト相やσ
相の析出を防止するために、更に、V、Zr、Ti、
Nb、Mo、Ta、Al、Ni、Wなどの元素をそれぞ
れ単独で又は適宜に組合せて添加し、Cの挙動を
抑制して安定化させる。これら元素の効果は
0.001重量%以上から発揮されるが、含有量が多
すぎると、合金材料の低熱膨張性が損なわれると
同時に熱間加工性の劣化などの不都合な事態を招
く。したがつてこれら元素の含有量は0.001〜1.0
重量%が好ましい。これら元素を2種類以上添加
する場合には、その合計量は上記した範囲内にあ
ることが必要である。 これら元素のうちV、Zrは、材料の黒化にと
つて極めて優れた効果を発揮するので、とくに好
ましい成分である。 本発明の材料は、上記した各成分を所定量配合
し全体を真空誘導溶解などの方法で溶融した後、
常法により鋳造・鍛造・圧延処理を施して製造す
ればよい。 〔発明の実施例〕 実施例 1〜32 表に示した成分の合金を鋳造後、鍛造を施こ
し、更に熱間圧延で4〜10mm厚とし、ついで冷間
圧延で0.1mm厚の平板とした。 また比較として、本発明の組成の範囲外の合金
(比較例1〜3)を同様の製法により4〜10mm厚
とし、ついで冷間圧廷で0.15mm厚の平板とした。 これらの各板材から試験片を切り出し、引張り
強さと熱膨張係数を測定した。 また、各板材に0.15mmの開孔を常用のフアイ
ンピツチ仕様で穿設した。実施例1〜32のものに
は“かざ穴”は見られず設計規準どおりに穿孔さ
れていた。400〜450℃のスチーム雰囲気で黒化し
た後、曲率半径2800のフラツトタイプのシヤドウ
マスクとした。これらをセツトしスピーカ振動を
与えながら色ずれの状態を観察した。以上の結果
を一括して表に記した。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a material for the inner parts of an electron tube, and more specifically, a material having high strength, low thermal expansion, and excellent workability.
The present invention relates to a tube internal component material suitable as a material for shadow masks, frames, etc. of color picture tubes. [Technical background of the invention and its problems] Immediately in front of the phosphor surface of a color picture tube, a shadow mask having a large number of apertures formed based on predetermined design criteria is disposed. The electron beam emitted from the rear electron gun passes through these apertures and is irradiated onto fluorescent dots at predetermined positions on the fluorescent surface, thereby reproducing a color image there. However, not all of the emitted electron beams pass through the apertures, and a portion directly hits the shadow mask and heats the shadow mask. As a result, the shadow mask thermally expands and the position of the opening deviates from the position of the design standard, which may cause a color shift phenomenon on the fluorescent surface. For this reason, a conventional method has been adopted in which the shadow mask is supported by a bimetal and the curvature of the bimetal during heating is utilized to bring the entire shadow mask closer to the fluorescent surface. Recently, attempts have been made to prevent color shift by forming the shadow mask itself from Invar alloy, which is a nickel-iron alloy having low thermal expansion characteristics. In the former case, the structure becomes complicated. Therefore, although the latter is a more preferable embodiment, there are the following problems in this case. Shadow masks are generally manufactured as follows. In other words, the material used is mild steel, which is inexpensive in terms of mass usage, ease of manufacture, and cost.
It is etched with an iron solution to form holes in a predetermined shape in the form of dots or sag, and then the whole is oxidized with steam, for example, to blacken the surface to improve thermal radiation and prevent diffused reflection. , is the method. At this time, in order to drill the holes smoothly, the mild steel plate needs to be somewhat thin.
Usually it is about 0.15mm. Particularly in recent years, the thickness has become thinner due to the need to drill holes with fine pitches in order to improve resolution. This reduces the overall mechanical strength of the shadow mask. Even so, if the fluorescent surface is a curved surface and the shadow mask is narrowed down to a certain radius of curvature, the structural strength of the shadow mask as a whole will increase, so there will not be much of a problem. If this method is applied to a flat type fluorescent surface, which is commonly used, an inconvenient situation will occur. In other words, since the radius of curvature of the shadow mask increases in accordance with the radius of curvature of the flat type fluorescent surface, the mechanical strength of the mask as a whole inevitably decreases.
Therefore, the shadow mask, that is, the aperture position, is displaced by vibrations generated by a speaker, etc., resulting in a color misregistration phenomenon. This tendency is particularly noticeable with fine-pitch shadow masks. Furthermore, the shadow mask is attached and detached several times during the process of completing the picture tube, and if the mechanical strength of the shadow mask is low, the worker may deform the shadow mask during this repeated attachment and detachment process. be. Furthermore, the mild steel used as a material is usually alpha iron (ferrite) with a small amount of solid solution of carbon, but in most cases carbides are dispersed in the matrix. If carbide exists, the etching rate with the ferric chloride solution will be different, so during the drilling process of mild steel plates, the holes will not be drilled in the shape of the design standard, resulting in so-called "gaza holes". This results in irregularly shaped holes, which are commonly known as pores. As mentioned above, the materials for the shadow mask must have a small coefficient of thermal expansion, high mechanical strength, the ability to form holes in accordance with design standards (high workability), and black However, to date, no suitable material has been developed that satisfies these properties. [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide an alloy material with a novel composition that satisfies the above-mentioned requirements and is extremely useful as a material for internal parts of electron tubes, typified by shadow masks. [Summary of the Invention] The alloy material of the present invention first contains 4 chromium (Cr).
The basic characteristic is that ~30% by weight, the balance being iron (Fe). In another embodiment, the carbon content is 1.0% by weight or less, and in still another embodiment, vanadium (V), zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), aluminum (Al), nickel (Ni), and tungsten (W).
It is characterized by a content of % by weight. Furthermore, as another embodiment, carbon (C) is 1.0% by weight or less, vanadium (V), zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), aluminum ( It is characterized by containing 0.001 to 1.0% by weight of at least one member selected from the group consisting of Al), nickel (Ni), and tungsten (W). The material of the present invention is based on Fe.
Cr is an essential component for increasing the mechanical strength of the material, reducing thermal expansion, and facilitating the blackening process. If the content is too low, sufficient improvement effects in terms of mechanical strength and low thermal expansion will not be obtained, and
If it is too large, the σ phase will precipitate, resulting in poor workability. Therefore, the Cr content is usually set at 4 to 30% by weight. C contained in the material is limited to 1.0% by weight or less. C is a component that contributes to improving the strength of Cr-Fe alloys without impairing their low thermal expansion properties, but even if its content exceeds 1.0% by weight, the effect does not improve and on the contrary, it may produce chromium carbide or retain austenite. Forms phases and deteriorates workability. In the present invention, retained austenite phase and σ
In order to prevent phase precipitation, V, Zr, Ti,
Elements such as Nb, Mo, Ta, Al, Ni, and W are added individually or in appropriate combinations to suppress and stabilize the behavior of C. The effects of these elements are
It is effective from 0.001% by weight or more, but if the content is too large, the low thermal expansion property of the alloy material will be impaired and at the same time it will cause disadvantages such as deterioration of hot workability. Therefore, the content of these elements is between 0.001 and 1.0.
Weight percent is preferred. When two or more of these elements are added, the total amount must be within the above range. Among these elements, V and Zr are particularly preferred components because they exhibit an extremely excellent effect on blackening the material. The material of the present invention is produced by blending the above-mentioned components in predetermined amounts and melting the whole by a method such as vacuum induction melting.
It may be manufactured by casting, forging, and rolling using conventional methods. [Embodiments of the invention] Examples 1 to 32 After casting alloys with the components shown in the table, they were forged, further hot rolled to a thickness of 4 to 10 mm, and then cold rolled to a flat plate of 0.1 mm thickness. . For comparison, alloys outside the composition range of the present invention (Comparative Examples 1 to 3) were made into 4 to 10 mm thick by the same manufacturing method, and then made into flat plates with a thickness of 0.15 mm by cold rolling. Test pieces were cut out from each of these plate materials, and their tensile strength and coefficient of thermal expansion were measured. Additionally, a 0.15mm hole was drilled in each plate using the standard fine pitch specification. In Examples 1 to 32, no "pocket holes" were observed, and the holes were drilled in accordance with the design standards. After being blackened in a steam atmosphere at 400 to 450°C, it was made into a flat type shadow mask with a radius of curvature of 2800. We set these up and observed the state of color shift while applying speaker vibration. The above results are summarized in a table.

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明で明らかなように、本発明の材料
は、低熱膨張性で機械的強度が大きく、加工性も
良好で、かつ黒化も容易(短時間)に行なうこと
ができ、受像管の管内部品、とりわけシヤドウマ
スク用の材料として極めて有用でありその工業的
価値は大である。
As is clear from the above description, the material of the present invention has low thermal expansion, high mechanical strength, good workability, and can be easily blackened (in a short period of time). It is extremely useful as a material for parts, especially shadow masks, and has great industrial value.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 クロムが4〜30重量%、残部が鉄であること
を特徴とする電子管の管内部品材料。 2 クロムが4〜30重量%、炭素が1.0重量%以
下、残部が鉄であることを特徴とする電子管の管
内部品材料。 3 クロムが4〜30重量%、バナジウム、ジルコ
ニウム、チタン、ニオブ、モリブデン、タンタ
ル、アルミニウム、ニツケル、タングステンの群
から選ばれた少なくとも1種の元素が0.001〜1.0
重量%、残部が鉄であることを特徴とする電子管
の管内部品材料。 4 クロムが4〜30重量%、炭素が1.0重量%以
下、バナジウム、ジルコニウム、チタン、ニオ
ブ、モリブデン、タンタル、アルミニウム、ニツ
ケル、タングステンの群から選ばれた少なくとも
1種の元素が0.001〜1.0重量%、残部が鉄である
ことを特徴とする電子管の管内部品材料。
[Scope of Claims] 1. A material for internal parts of an electron tube, characterized in that it contains 4 to 30% by weight of chromium, and the balance is iron. 2. A material for the inner parts of an electron tube, characterized by containing 4 to 30% by weight of chromium, 1.0% by weight or less of carbon, and the balance being iron. 3 4 to 30% by weight of chromium, 0.001 to 1.0% of at least one element selected from the group of vanadium, zirconium, titanium, niobium, molybdenum, tantalum, aluminum, nickel, and tungsten.
An electron tube inner part material characterized in that the balance by weight is iron. 4 4 to 30% by weight of chromium, 1.0% by weight or less of carbon, and 0.001 to 1.0% by weight of at least one element selected from the group of vanadium, zirconium, titanium, niobium, molybdenum, tantalum, aluminum, nickel, and tungsten. , a material for the inner parts of an electron tube, characterized in that the remainder is iron.
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