JPH04228546A - シャドウマスク用素材およびその製造方法 - Google Patents

シャドウマスク用素材およびその製造方法

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JPH04228546A
JPH04228546A JP10081891A JP10081891A JPH04228546A JP H04228546 A JPH04228546 A JP H04228546A JP 10081891 A JP10081891 A JP 10081891A JP 10081891 A JP10081891 A JP 10081891A JP H04228546 A JPH04228546 A JP H04228546A
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JP
Japan
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less
shadow mask
slab
rolling
thermal expansion
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JP10081891A
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Yasuhiro Shimizu
清水 庸宏
Tomio Satsunoki
富美夫 札軒
Hidehiko Sumitomo
住友 秀彦
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーブラウン管内で
使用されるシャドウマスク用素材、特にハイビジョン用
カラーブラウン管として要求される低熱膨張係数を有し
、シャドウマスク製造工程におけるエッチング特性およ
びプレス成形性に優れたシャドウマスク用素材およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カラーブラウン管シャドウマスク用素材
としては一般に低炭素鋼が使用されている。カラーブラ
ウン管を形成するガラスバルブのフェースプレート部(
パネル)に赤、緑、青の3原色を発する蛍光膜が塗布さ
れており、反対側のネック部には蛍光膜を刺激発光させ
るための電子ビームを発射する電子銃を備えている。 シャドウマスクは、蛍光面と電子銃の間の蛍光面に近い
位置に設けられており、電子銃から発する3原色に対応
する3本の電子ビームを、スロットと呼ばれる孔に通過
させて各々対応する蛍光体のみに当てるような色選別の
機能を果たしているものである。従って、シャドウマス
ク上のスロットと蛍光体との位置関係が正確に合ってい
る必要がある。しかし、カラーブラウン管を連続使用す
る場合、電子ビームのエネルギーのうち約80%がシャ
ドウマスク上で熱エネルギーとして消費されるため、シ
ャドウマスクの温度は局部的に100℃近くまで上昇し
、熱膨張により電子ビームと蛍光体の一致が得られなく
なり、画像が不鮮明になる。
【0003】そこで、近年シャドウマスク用素材として
、熱膨張係数が低炭素鋼の熱膨張係数に比べて約1/5
と小さいインバー合金(Fe−36Ni)板が使用され
つつある。しかしながら、最近はカラーテレビの大型化
に伴い輝度アップのために電子ビームエネルギーが増加
し、シャドウマスクの温度は100℃を超えつつある。 また、ハイビジョン用カラーテレビではスロットと蛍光
体との位置関係が一層厳しくなる。従って、高鮮映性を
確保するには、インバー合金の熱膨張特性でも十分でな
い。更に、インバー合金はヤング率が約14000kg
/mm2 と炭素鋼に比べ極めて低く、プレス成形後の
剛性に劣る欠点がある。
【0004】インバー合金より更に優れた低熱膨張合金
としては、1931年に発明されたスーパーインバー合
金(Fe−32Ni−4Co)がよく知られている。こ
の合金のプレス成形性およびエッチング穿孔性を改善し
たシャドウマスク用素材が特開昭62−112759号
公報に開示されている。これは、Cr添加によりヤング
率を上昇させてプレス成形性の改善を行い、低炭素化に
より鉄系炭化物の生成を抑制してエッチング穿孔性の改
善を図っている。
【0005】シャドウマスクの製造工程において、エッ
チング穿孔の前工程としてレジスト膜を形成するが、エ
ッチング穿孔時にレジスト膜の剥離が発生することがあ
る。このため、エッチング孔形状が不良になることがあ
る。しかしながら、炭化物の生成抑制だけではレジスト
密着性を含むエッチング特性の改善は十分でない。更に
、Fe−Ni系合金は熱間圧延時に高温大気加熱を行う
と、表層スケール直下に粒界酸化や内部酸化等のサブス
ケールが発生するため、熱間圧延板でサブスケールによ
る表面疵が多発する。更に、該合金は一般に熱間加工性
が劣るため、割れが発生し、顕著な場合には板破断に至
る。従って、該合金の熱間圧延板の歩留りおよび作業性
には問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カラーブラ
ウン管に使用されるシャドウマスク用素材、特にハイビ
ジョン用カラーブラウン管として要求される低熱膨張特
性を有し、シャドウマスクの製造工程においてエッチン
グ穿孔時に発生するレジスト膜剥離を抑制し、かつプレ
ス成形後の剛性を確保するエッチング特性およびプレス
成形性に優れたシャドウマスク用素材および該素材を安
定製造する方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的のた
めに成分および製造方法を種々検討した結果構成された
もので、その要旨とするところは下記の通りである。 (1)重量%にて、Ni:25〜35%、Co:2.0
〜12.0%、Cr:4.0%以下、Mn:1.0〜4
.0%、Si:1.0%以下、S:0.002%以下、
C:0.05%以下、残部Feおよび不可避的不純物か
らなるFe−Ni系合金において、N量が0.01%以
下、かつO量が0.003%以下であることを特徴とす
るシャドウマスク用素材。
【0008】(2)前項1記載の成分に、更にTi,N
b,V,Zr,Ta,Hfのうち1種または2種以上:
合計0.01〜1.0%を含有することを特徴とするシ
ャドウマスク用素材。 (3)前項1または2記載の成分組成の溶湯を連続鋳造
法により鋳片に鋳造し、該鋳片を無酸化雰囲気中にて加
熱して熱間圧延を行い、続いて冷間圧延を行い、最終焼
鈍を行うことを特徴とするシャドウマスク用素材の製造
方法。
【0009】(4)前項1または2記載の成分組成の溶
湯を連続鋳造法により鋳片に鋳造し、該鋳片を酸素濃度
が0.10vol.%以下の無酸化雰囲気中にて110
0〜1250℃の温度域に加熱して熱間圧延を行い、続
いて圧下率60%以上の冷間圧延を行い、750〜12
00℃の温度域で最終焼鈍を行うことを特徴とするシャ
ドウマスク用素材の製造方法。
【0010】
【作用】本発明合金の化学成分の限定理由を以下に詳細
に説明する。Niは、その含有量が25%より少ないと
熱膨張係数が極めて高くなり、カラーブウラン管の鮮映
性が劣化する。一方、35%を超えて含有しても熱膨張
係数は高くなる。従って、Niの成分範囲を25〜35
%とした。また、本発明者らの実験結果によれば、30
〜35%の範囲で、より低い熱膨張係数を示すことが判
ったので、望ましくは30〜35%がよい。
【0011】CoはFe−Ni系合金の熱膨張係数を一
層小さくする元素であるが、その含有量が2.0%以上
でないとその効果が小さい。一方、12.0%を超えて
含有すると熱膨張係数は再び高くなる。従って、Coの
成分範囲を2.0〜12.0%とした。また、本発明者
らの実験結果によれば、2.0〜7.0%の範囲で、よ
り低い熱膨張係数を示すことが判ったので、望ましくは
2.0〜7.0%がよい。
【0012】CrはFe−Ni系合金のヤング率を大き
くする元素であるが、4.0%を超えて含有すると熱膨
張係数が高くなる。従って、Crの成分範囲を4.0%
以下とした。MnはFe−Ni系合金のヤング率を大き
くする元素であるが、その含有量が1.0%以上でない
と効果が小さい。一方、4.0%を超えて含有すると熱
膨張係数が高くなる。従って、Mnの成分範囲を1.0
〜4.0%とした。
【0013】Siは脱酸の目的で添加するが、1.0%
を超えて含有すると、シリケート系の粗大介在物の形成
は著しく、これがエッチング穿孔性を阻害し、穿孔不良
の原因となる。従って、Siは1.0%以下とする。更
に、望ましくは0.1%以下がよい。Sは熱間脆性の原
因となる元素であり、低減させる必要がある。その含有
量を0.002%以下にすると、鋳片の結晶粒界への偏
析が抑制されるため、熱間加工性が極めて向上する。従
って、Sは0.002%以下とした。更に、望ましくは
0.001%以下がよい。
【0014】Cは、その含有量が0.05%を超えると
熱膨張係数が高くなる。また、炭化物が極めて多量に生
成させるためエッチング性が劣化する。従って、Cは0
.05%以下とする。Nは、その含有量が多いと熱膨張
係数が高くなる。また、窒化物が極めて多量に生成され
るため、エッチング穿孔性が劣化する。更に、後述する
ようにレジスト剥離の原因と考えられるため、その成分
範囲を0.01%以下とした。
【0015】Oは、その含有量が多いと酸化物が極めて
多量に生成されるため、エッチング穿孔性が劣化する。 また、後述するようにレジスト膜剥離の抑制から、その
含有量をできるだけ低減する必要がある。従って、その
成分範囲を0.003%以下とした。本発明者等は、レ
ジスト膜の剥離と合金成分との関係を検討した結果、N
およびOがレジスト膜剥離の原因となる元素であること
を見出した。すなわち、Oは酸化物の形で合金中に存在
するが、このうちでMn系酸化物がNの一部を固溶状態
のまま捕捉すると考えられる。このような固溶Nがレジ
スト膜形成工程において合金板表面へ拡散し、表面とレ
ジスト膜との界面で気泡を形成してレジスト膜の剥離を
誘発するものと推定される。
【0016】請求項2記載のシャドウマスク用素材は、
請求項1記載のシャドウマスク用素材成分に窒化物を形
成しやすいTi,Nb,V,Zr,Ta,Hfを添加し
て固溶N量を低減させ、一層のレジスト膜の密着性を向
上させたものである。その効果は、該元素が1種または
2種以上合計で0.01%以上で認められるが、1.0
%を超えて含有すると窒化物が多量に生成され、エッチ
ング穿孔性を劣化させる。従って、Ti,Nb,V,Z
r,Ta,Hfの成分範囲を合計で0.01〜1.0%
とした。
【0017】次に、本発明合金の製造方法について説明
する。上記成分の合金溶湯を連続鋳造法により鋳片に鋳
造し、該鋳片を無酸化雰囲気中にて加熱して熱間圧延を
行い、続いて冷間圧延を行い、最終焼鈍をする。通常は
200mm程度の板厚の鋳片に鋳造し、その後スラブ加
熱炉で適正な温度に加熱後熱延して所望の板厚の熱延板
を得、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。このような工程
において本発明合金では粒界酸化や内部酸化等のサブス
ケールの発生が顕著であり、サブスケール起因の表面疵
が多発し、また粒界酸化を起点とするクラックが本来の
低熱間加工性のために割れに至り、工業的に安定製造で
きず大きな問題となっていた。本発明法は無酸化雰囲気
中にて鋳片を加熱してサブスケールの発生を抑制し、直
ちに熱間圧延を行うものである。加熱炉抽出から熱間圧
延開始まで高温大気中に鋳片が曝される時間が極めて短
く、また熱間圧延中の板温が急激に低下するため、サブ
スケールの発生がほとんどない熱延板を得ることができ
る。
【0018】鋳片の加熱雰囲気中の酸素濃度は、0.1
0vol.%を超えると鋳片の表面に粒界酸化や内部酸
化等のサブスケールが著しく発生し、熱間圧延後にサブ
スケールによる表面疵や粒界酸化を起点とする割れが多
発し、後工程の表面研削の負荷を増大させ、また熱延板
の歩留りを著しく低下させる。従って、加熱雰囲気中の
酸素濃度は0.10vol.%以下とした。
【0019】鋳片の加熱温度は、1100℃より低温で
は熱間圧延が完了するまでに圧延材の温度が著しく低下
するため、熱間加工性劣化による割れ発生や変形抵抗増
大による圧延不能の事態が生じる。また、1250℃を
超えて行うと、加熱雰囲気中の酸素濃度を低減しても粒
界酸化が発生し、熱間圧延時に割れが生じる。従って、
鋳片の加熱温度は1100〜1250℃とした。
【0020】熱延板焼鈍は必要に応じて行ってもよいが
、サブスケールの抑制から焼鈍温度を1000℃以下に
する必要がある。冷間圧延率は最終焼鈍前の圧延におい
て60%以上とする。すなわち、中間焼鈍を行わない場
合は製品板厚までの圧下率を60%以上とし、中間焼鈍
を行う場合は中間焼鈍後の製品板厚までの圧下率を60
%以上とする。中間焼鈍を2回以上行う場合は最後の中
間焼鈍を行った後の冷延の圧下率を60%以上とする。 この冷延圧下率は、最終焼鈍後の集合組織形成に影響を
与える。その圧下率が高いほどエッチング速度を増加さ
せる(100)方位が圧延面上に発達し、エッチング穿
孔性を改善するが、60%未満の圧下率ではその効果が
小さい。従って、最終焼鈍前の冷延圧下率を60%以上
とした。更に、好ましくは85%以上がよい。
【0021】最終焼鈍温度は、集合組織形成に影響を与
え、高温ほど(100)方位が圧延面上に発達し、エッ
チング穿孔性を改善する。750℃未満ではその効果が
小さく、1200℃を超えると結晶粒が粗大化してエッ
チング穿孔性が劣化する。また、二次再結晶が生じて(
100)方位が著しく低減する。従って、最終焼鈍温度
の範囲を750〜1200℃とした。
【0022】最終焼鈍後は、必要に応じて冷間圧延を行
ってもよいが、冷間圧延を施すと(100)方位が低減
するため、エッチング穿孔性の点から50%以下にする
必要がある。
【0023】
【実施例】表1、表3に示すような各種合金を真空誘導
溶解炉で溶製し、連続鋳造法にて180mm程度の板厚
の鋳片に鋳込んだ。N2 ガスにより酸素濃度を0.1
0vol.%以下まで低減できる加熱炉にて1150℃
に該鋳片を加熱し、熱間圧延を行い、板厚4mm、板幅
1000mmの熱延板を得た。熱延板の疵取りを行い、
圧下率95%の1回の冷間圧延で板厚0.20mmの冷
延薄板を得た。その後、850℃×30秒の焼鈍を行っ
た。このときの焼鈍雰囲気は25%N2 +75%H2
 であった。
【0024】熱延板のサブスケール深さ、表面疵の程度
および割れの有無を調査した結果を表2、表4に示した
。また、冷延焼鈍板の熱膨張係数およびヤング率を測定
した結果を表2、表4に併記した。更に、この冷延焼鈍
板表面にレジスト膜の形成を行い、レジスト密着性を評
価した。レジスト膜形成後にエッチング穿孔を行い、エ
ッチング穿孔性を評価した。フラットマスクをプレス成
形し、耐座屈性を評価した。更に、ブラウン管に組立て
、色ムラ発生の有無を調査した。これらの結果も表2、
表4に併せて示した。
【0025】表2より明らかなように、本発明合金はす
べて熱膨張係数が1.0×10−6/℃以下であり、ヤ
ング率が16000kg/mm2 以上である。該合金
は熱膨張係数およびヤング率とも従来のインバー合金に
比べ優れており、シャドウマスク製造工程でのレジスト
膜密着性、エッチング穿孔性およびプレス成形性のいず
れも従来のインバー合金に比べ良好である。更に、本発
明法により製造されたシャドウマスクを用いたブラウン
管では色ムラの発生がなく良好である。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】以上のことから明らかな如く、本発明合
金はシャドウマスク用素材、特にハイビジョン用カラー
ブラウン管として要求される低熱膨張特性を改善し、シ
ャドウマスクの製造工程においてエッチング穿孔時に発
生するレジスト膜剥離を抑制し、かつプレス成形後の剛
性を確保でき、シャドウマスクの製造時の歩留り落ちは
大幅に低減される。また、本発明法により該素材を製造
すれば、合金製造時の作業性および歩留りが大幅に改善
される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%にて、Ni:25〜35%、C
    o:2.0〜12.0%、Cr:4.0%以下、Mn:
    1.0〜4.0%、Si:1.0%以下、S:0.00
    2%以下、C:0.05%以下、残部Feおよび不可避
    的不純物からなるFe−Ni系合金において、N量が0
    .01%以下、かつO量が0.003%以下であること
    を特徴とするシャドウマスク用素材。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の成分に、更にTi,N
    b,V,Zr,Ta,Hfのうち1種または2種以上:
    合計0.01〜1.0%を含有することを特徴とするシ
    ャドウマスク用素材。
  3. 【請求項3】  請求項1または2記載の成分組成の溶
    湯を連続鋳造法により鋳片に鋳造し、該鋳片を無酸化雰
    囲気中にて加熱して熱間圧延を行い、続いて冷間圧延を
    行い、最終焼鈍を行うことを特徴とするシャドウマスク
    用素材の製造方法。
  4. 【請求項4】  請求項1または2記載の成分組成の溶
    湯を連続鋳造法により鋳片に鋳造し、該鋳片を酸素濃度
    が0.10vol.%以下の無酸化雰囲気中にて110
    0〜1250℃の温度域に加熱して熱間圧延を行い、続
    いて圧下率60%以上の冷間圧延を行い、750〜12
    00℃の温度域で最終焼鈍を行うことを特徴とするシャ
    ドウマスク用素材の製造方法。
JP10081891A 1990-09-11 1991-05-02 シャドウマスク用素材およびその製造方法 Withdrawn JPH04228546A (ja)

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JP2-240928 1990-09-11
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003106721A1 (ja) * 2002-06-18 2003-12-24 Jfeスチール株式会社 低熱膨張合金薄板およびその製造方法

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Effective date: 19980806