JPH0536491B2

JPH0536491B2 -

Info

Publication number: JPH0536491B2
Application number: JP59186874A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Inaba; Tetsuo Fujiwara; Masaharu Kanto; Yasuhisa Ootake
Original assignee: Toshiba Corp; Yamaha Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Yamaha Corp
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1993-05-31
Also published as: JPS6164853A; US4724012A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は、例えばカラー受像管に用いられるシ
ヤドウマスク、フレーム、インナーシールド、バ
イメタル等の管内部品を成形性良く製造可能な管
内部品用素材とその製造方法に関する。〔発明の技術的背景とその問題点〕カラー受像管のシヤドウマスク、フレーム、イ
ンナーシールド、バイメタル等の所謂管内部品
は、従来よりエツチング性、および成形性が良
く、また電子ビームの反射軽減に寄与する酸化膜
をその表面に形成し易い、リムド鋼やAlキルド
鋼等を素材として形成されている。然し乍ら、近
時各種のニユーメデイアに対応するべく、カラー
受像管の高品質化、つまり表示画像の所謂見易さ
や極細かさが要求され、上述したリムド鋼やAl
キルド鋼にて構成されるシヤドウマスク、フレー
ム、インナーシールド、バイメタル等を用いるに
は不具合が生じてきた。すなわち、カラー受像管の動作時には、上記各
部材の温度が30〜100℃に上昇し、例えばその熱
膨脹によるシヤドウマスクの成形形状に歪みに起
因した、所謂ドーミングが生じる。この結果、シ
ヤドウマスクと蛍光面との間の相対的位置関係に
ずれが生じ、ピユリテイードリフト（PD）と称
される色ずれが生ずる。特に高品位カラー受像管
では、前記シヤドウマスクの開孔径およびその開
孔ピツチが非常に小さいので、その相対的ずれ量
の割合いが大きくなり、上述したリムド鋼やAl
キルド鋼を素材とする管内部品では実用に耐えな
くなる。そこで従来、この種の管内部品を形成する素材
として、熱膨脹係数の小さいNi−Fe合金、例え
ばアンバー（36Ni−Fe）を用いることが、例え
ば特公昭42−25446号、特開昭50−58977号、特開
昭50−68650号等により提唱されている。ところ
が、この種のNi−Fe合金は熱伝導性が悪く、蓄
熱し易いことのみならず、通常のシヤドウマスク
球面から電子銃側への凹み、所謂スプリングバツ
クを生じ易い。またシヤドウマスクの開孔をエツ
チング形成した際、開孔径のむらを生じ易い。すなわち、上記スプリングバツクは、その素材
の0.2％耐力値との間で、例えば第１図に示すよ
うな相感関係を有している。そしてこの0.2％耐
力値が低い程、スプリングバツクが小さくなり、
その成形性が良くなる。逆に上記0.2％耐力が20
Kg／mm²以上になると、その成形が非常に困難とな
る。そこで従来、上記素材の0.2％耐力を下げるべ
く、1000℃以上で真空焼鈍したり、或いは100〜
200℃の範囲で管内部品を成形加工することが試
みられている。更にはそのエツチング性を高める
為に、種々の方法が試みられている。しかし、い
ずれの場合も前記リムド鋼やAlキルド鋼等のエ
ツチング性や成形性には及んでいないのが実状で
ある。この為、カラー受像管の高品位化を図るに
は限界があつた。〔発明の目的〕本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、リムド鋼やAl
キルド鋼よりも熱膨脹率が低く、またこれらの各
鋼に近い良好なエツチング性と成形性を有する管
内部品用素材とその製造方法を提供するものであ
る。〔発明の概要〕本発明は、25〜45wt％のNi、0.3〜10wt％の
Cr、不可避的不純物及び残部Feからなり、かつ
JIS−G0551で規定される結晶粒度を８〜12に設
定して80％以上のオースセナイト組織を形成した
合金を、カラー受像管におけるシヤドウマスク、
インナーシールド、フレーム、バイメタル等の管
内部品を形成するための管内部品用素材としたこ
とを特徴とするものである。またこのような管内部品用素材を、25〜45wt
％のNi、0.3〜10wt％のCr、不可避的不純物及び
残部Feを合金を溶解し、これに圧延・焼鈍を施
した後、最終冷延を圧延率40％以上、好ましくは
80％以上で行い、500〜1200℃、好ましくは900〜
1100℃で焼鈍処理し、その後、圧延率30％以下、
好ましくは20％以下で調整圧延し、必要に応じて
歪取り焼鈍を加えて結晶粒度が８〜12となる管内
部品用素材を製造するようにしたものである。ここで、上記Niの組成量を25〜45wt％とした
のは、その熱膨脹係数を90×10^-7／℃以下にする
為であり、Niの添加量が上記範囲を外れると、
本発明が目的とする熱膨脹率の低い管内部品用素
材が得られなくなる。更にNiの添加量が45wt％
を越えると、その0.2％耐力の増加が生じ、その
成形性が大幅に劣化する。同時にその耐酸化性の
向上によつて、通常の表面に施される黒化処理が
著しく困難となる。またエツチング性に関しても、Ni量が多くな
ると微細エツチングが困難となり、そのエツチン
グ孔の内壁が所謂ガサ穴となつたり、エツチング
液中へのNiの多量の溶け込みによつて、そのエ
ツチング速度の低下を招く等の問題が生じる。またCrは、前述した結晶粒度８〜12の管内部
品用素材にエツチングをし、多数の穴の開いたフ
ラツトマスクを得た後の焼鈍工程において重要な
役割を果たす。即ち一般に、36Ni−Fe合金にCr
を添加し、再結晶温度以上で焼鈍しない場合、そ
の室温での0.2％耐力の増大を招き、例えばシヤ
ドウマスクとしての曲率を保つことが困難とな
り、Crの添加によつて、その素材の高強度化が
図られるだけである。しかし本発明の如くCrを
添加した36Ni−Fe合金に特定の焼鈍処理を施し
た場合、その0.2％耐力の減少量は、Crが無添加
の36Ni−Fe合金に比較して著しく多くなる。つ
まり素材に含まれるCrは、その焼鈍工程におい
て素材の0.2％耐力を大きく減少させる上で重要
な作用を呈する。ところで、Crの添加量が0.3wt％未満である
と、Cr無添加の36Ni−Fe合金と同様に焼鈍温度
を1200℃と高くしても、その0.2耐力が20Kg／mm²
以下になることはない。またその添加量が10wt
％を越えた場合、熱膨脹係数が90×10^-7／℃とな
り、色ずれの原因となるので高精細度カラー受像
管への採用には不適当である。またCrの添加量
が10wt％を越えた場合、その表面にCr₂O₃の保護
膜が形成され易く、表面黒化速度の低下を招く
等、黒化処理に不都合を生じる。尚、Cr量は低
膨脹性、エツチング性、および廃液中の低クロム
化を考慮した場合、１〜4wt％とすることが好ま
しい。第２図は本発明に係る素材である、Crを6wt％
添加した36Ni−Fe合金の焼鈍温度に対する0.2％
耐力の変化を特性A1、およびCrを3wt％添加し
た36Ni−Fe合金の焼鈍温度に対する0.2％耐力の
変化を特性A2として示すもので、特性Ｂは比較
の為に示したCr無添加の36Ni−Fe合金における
焼鈍温度に対する0.2％耐力の変化である。この
図に示されるように、その0.2％耐力は、室温に
おいては本発明に係る管内部品用素材の方が高い
が、500℃以上で焼鈍すると従来のものに比較し
てその0.2％耐力が十分低くなる。例えば10000〜
1200℃で真空焼鈍した場合、本発明に係る管内部
品用素材の0.2％耐力は、12Kg／mm²となるが、従
来のCr無添加のものにあつては、その0.2％耐力
が22Kg／mm²程度と大きい。従つてこのことから
も、前記Crの添加が焼鈍時における0.2％耐力の
低減に大きく寄与していることがわかる。尚、こ
のCrと同様な作用を呈するものとしてMnがあ
る。従つてCrの一部をMnにて置換することも可
能である。また第３図は本発明に係る管内部品用素材を用
いて形成されたフラツトマスクを水素中で900℃
で焼鈍した時の0.2％耐力の変化特性Ｃと、その
熱膨脹係数の変化特性Ｄとを、Crの添加量をパ
ラメータとして示したものである。この図から
も、Crの添加量を0.3〜10wt％とすれば、その焼
鈍によつて0.2％耐力を20Kg／mm²以下に抑え得る
ことがわかる。尚、従来、管内部品用素材の高強度気を目的と
して36Ni−Fe合金にCrを添加する例として特開
昭59−59861号等がある。しかし、低耐力化を図
るべく工夫は全くなされてなく、その素材は単に
高強度なだけであり、0.2％耐力の低減は図られ
ていない。更に後述するように、結晶粒度や組織
も定めておらず、結局エツチング性の向上を図る
べき工夫はなされていない。このような点を考慮
すると、本発明に係る管内部品用素材とは全く異
なつていると云える。一方、この種の管内部品用素材としては、その
エツチング性が優れていることが重要であり、素
材自体の介在物が少ないこと、つまり洗浄性に優
れ、結晶粒度が均一で、その板厚や成分分布が素
材全体に亙つて均一であることが要求される。こ
のうち上記板厚や成分分布の均一性は圧延技術の
進歩によつて解決され、また介在物の存在はその
不可避成分を極力少なくすることによつて解消す
ることができる。従つて、管内部品用素材のエツチング性で問題
となるのは、その結晶粒度と金属組織の均一性で
あると云える。しかして、本発明では25〜45wt％のNi、0.3〜
10wt％のCr、不可避的不純物及び残部Feを含む
合金を溶解し、これに圧延・焼鈍を施した後、最
終冷延を圧延率40％以上、好ましくは80％以上で
行つた後、500〜1200℃、好ましくは900〜1100℃
で焼鈍処理し、その後圧延率30％以下、好ましく
は20％以下で調整圧延し、必要に応じて歪取り焼
鈍を加えて結晶粒度が８〜12となるようにしてい
る。尚、結晶粒度が８に満たない場合には、その
粒径が粗大化して、例えば第４図ｂに示すように
エツチングによつて穴の開かない部分が生じる。
また結晶粒度が12を越えた場合、その微細化した
結晶粒に起因して第５図のエツチング孔の断面図
に示すようにエツチングにつて開口形成された孔
の内壁に欠け部分が生じ、所謂ガサ穴となる。こ
れ故、実用的にはその結晶粒度を８〜12にして第
４図ａに示すように均一な孔を形成可能なように
することが必要である。好ましくは上記結晶粒度
が９〜11となるように調節する方が良い。ちなみ
に前記冷延を圧延率40％以下で行うと、金属組織
が揃い難くなり、また８〜12の結晶粒度となるこ
ともない。また前記焼鈍を500℃以下で行うと、
再結晶しないのでその結晶粒度を調整することが
できなくなり、1200℃以上で焼鈍した場合にはそ
の粒径が大きくなり過ぎる不具合がある。つまり
エツチング性を確保する上で、上記焼鈍の温度範
囲を上述したように規定することが必要である。
従つて、上述したようにして素材を製造すること
が望ましい。また管内部品用素材をなす金属に、フエライ
ト、マルテンサイト、オーステナイト等の組織が
それぞれ存在すると、これらの各組織のエツチン
グ速度が異なることから、孔づまり等が生じる虞
れがある。これ故、一般的には単一組織化するこ
とが望ましいが、その単一組織化処理が困難であ
ることがあるので上記オーステナイト組織が80％
以上を占めるようにすれば実用上十分である。具
体的には前述した製造方法によつて管内部品用素
材の結晶粒度を８〜12とし、且つオーステナイト
組織が80％以上になるように調整圧延することに
よつて、第４図ａに示す如き形状性に優れた所謂
きれいな孔をエツチング処理によつて効果的に得
ることが可能となる。尚、この調整圧延に関し
て、その圧延率を30％より大きくすると、金属の
集合組織が崩れることから好ましくない。〔発明の効果〕かくして本発明によれば、所定のNi−Fe系合
金にCrを添加して、その0.2％耐力を低減し、且
つその成形性を改善すると共に、その結晶粒度と
金属組織を調整してエツチング性を改善している
ので、シヤドウマスク等を製作する素材として多
大な効果を奏することができる。しかも従来の
36Ni−Fe合金のように、高温で真空焼鈍を行う
必要がなくなり、温間プレスする等の手間がなく
なる。そして1200℃以下の焼鈍によつて、十分に
その成形加工が可能となり、またエツチング処理
時間の短縮化を図つて均一なエツチング孔を得る
ことが可能となる。また熱膨脹係数も90×10^-7／℃以下であり、従
来のAlキルド鋼やリムド鋼に比較して小さくす
ることが可能となる。これ故、色ずれの小さいカ
ラー受像管を容易に実現することが可能となる等
の効果が奏せられる。更には、その表面の黒化処理においても、例え
ばNi_xCr_yFe_3-x-yO₄等のち密で黒化度の高い黒色
酸化膜を容易に形成することが可能となる等の効
果が奏せられる。〔発明の実施例〕次に本発明の実施例につき説明する。実施例１先ず、36％NiとFeを主成分とし、Crを6wt％
含み、附随的成分としてＣを0.005wt％、Siを
0.1wt％、およびＰとＳとをそれぞれ0.001wt％づ
つ含む合金のインゴツトを真空溶解で作製した。
次にこのインゴツトを燥返し熱延した後、酸洗し
て１次および２次冷延を施した。この処理におけ
る圧延率は80％とした。しかる後、箱型の焼鈍炉において、10^-4torr、
800℃で上記圧延処理された素材を焼鈍した後、
圧延率10％で調整圧延を行つた。この調整圧延に
よつて、JIS−G0551に規定される結晶粒度が10
のオーステナイト組織を有する管内部品用素材を
得た。このようにして製作された管内部品用素材を用
いて、次のようにしてシヤドウマスクを製作し
た。先ず、素材の両表面にフオトレジストを塗布
し、これを乾燥した後、その両面にスロツト或い
はドツト形状の基準パターンを形成したフイルム
を密着させて、前記フオトレジストを露光・現像
した。この現像によつて未露光部分のフオトレジ
ストが溶解除去される。しかる後、残されたフオ
トレジストをバーニングして硬化させた後、塩化
第二鉄溶液でエツチング処理し、その後その残存
レジストを熱アルカリによつて除去してシヤドウ
マスクの原板となるフラツトマスクを作製した。このフラツトマスクを箱型の真空加熱炉に入
れ、10^-4torr、1000℃の雰囲気で焼鈍し、歪取り
とその加工性の改善を行つた後、この焼鈍後のフ
ラツトマスクをレベラーに通して板歪を除去し、
同時に成形工程におけるストレツチヤーストレイ
ンを減少させた。尚、この真空焼鈍は、フラツト
マスク中の溶存Ｃ量の減少と、その結晶粒度の粗
大化による0.2％耐力の低減を目的として行つた。
これによつてその後のプレス成形の容易化を図つ
た。次に上記フラツトマシスクをプレス成形して、
所定の曲面を有するシヤドウマスクを得た。この
際、0.2％耐力が小さく、その成形性が極めて良
好で、スプリングバツクが生じないことが確認さ
れた。同時にシヤドウマスクの幅方向および長手
方向の特性が均一であり、特性の所謂ばらつきに
起因する成形性不良の発生がないことも確認され
た。その後、上記シヤドウマスクをトリクロロエチ
レンの蒸気で洗浄し、700℃に保持された連続黒
化炉で20分間加熱して、密着性の良い黒化膜を厚
み1.5μｍ成長させてシヤドウマスクを完成させ
た。実施例２、３ 36％NiとFeを主成分とし、Crを3wt％または
8wt％含み、附随的成分としてＣを0.05wt％、Si
を0.02wt％、およびＰとＳとをそれぞれ0.001wt
％づつ含む合金のインゴツトを準備した。しかる
後、この合金インゴツトを用いて上記実施例１と
同様にしてシヤドウマスクを形成した。この実施例においても、スプリングバツクご発
生することがなく、その成形性が極めて良好であ
ることが確認された。次表は、36Ni−4Cr−Feの結晶粒度を前述した
実施例に示されるようにして、JIS−G0551にお
ける８〜12に調整した本発明に係る管内部品用素
材（試料）、について、そのエツチング性と
成形性について示したものである。尚、比較例と
して示した試料は、36Ni−4Cr−Feの結晶粒度
を調整していないものであり、また試料は、圧
延を施して結晶粒度を細かくしたもので、いずれ
もエツチング性が悪い。更に試料では、多少で
はあるがソリが生じることが確認された。

【表】尚、上記表において、金属組織はＸ線回折法に
よつて測定されたオーステナイト組織の割合いを
示しており、エツチング性の良否はそのマスク面
において99％以上と開孔があり、その孔内壁がガ
サ穴になつていない場合を良、99％以上の開孔が
あつても、その孔内壁がガサ穴になつている場合
にはやや不良としている。また成形性について
は、エツチング加工したフラツトマスクを真空中
で1100℃で焼鈍した後、これに成形したときのス
プリングが20μｍ以下のものを良としている。この表に示されるように本発明に係る管内部品
用素材によれば、そのエツチング性と共に、その
成形性をも良好なものとすることができ、その効
果は多大である。またNiを25〜35wt％、Coを１
〜7wt％含み、残部をFeとした合金にCrを添加す
るようにしても同様な効果が奏せられる。つま
り、Coを添加し、熱膨脹係数を更に小さくした
材料は、Co無添加の場合よりも0.2％耐力が２〜
５Kg／mm²程度高く、成形性が悪くなる。従つて、
Crの添加によつて熱膨脹率を大きくすることな
しに、上記0.2％耐力を低下させる本発明に係る
素材は非常に有用であると云える。尚、ここではシヤドウマスクの形成を例に説明
したが、本発明に係る管内部品素材を用いてカラ
ー受像管のインナーシールドやフレーム、バイメ
タル等を製作することも可能である。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は0.2％耐力とスプリングバツクとの関
係を示す図、第２図は焼鈍温度に対する0.2％耐
力の変化を示す図、第３図はCrの添加量に対す
る熱膨脹係数と0.2％耐力の変化を示す図、第４
図および第５図はエツチング性について説明する
為の図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ 25〜45wt％のNi、0.3〜10wt％のCr、不可避
的不純物及び残部Feの合金からなり、この合金
のJIS−G0551で規定される結晶粒度を８〜12に
設定してなることを特徴とする管内部品用素材。２合金は、オーステナイト組織を80％以上形成
したものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の管内部品用素材。３ 25〜45wt％のNi、0.3〜10wt％のCr、不可避
的不純物及び残部Feの合金を溶解し、これに圧
延・焼鈍を施した後、最終冷延を圧延率40％以上
で行ない、500〜1200℃の温度範囲で焼鈍処理し、
その後、圧延率30％以下で調整圧延してJIS−
G0551で規定される結晶粒度を８〜12に設定した
合金からなる管内部品用素材とすることを特徴と
する管内部品用素材の製造方法。４最終冷延を圧延率は、80％以上であることを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の管内部品
用素材の製造方法。５調整圧延は、圧延処理の後、800℃以下で歪
取り焼鈍を行なつて終了するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の管内部品用
素材の製造方法。６管内部品用素材をなす金属は、80％以上のオ
ーステナイト組織を形成したものであることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の管内部品用
素材の製造方法。７管内部品用素材は、カラー受像管におけるシ
ヤドウマスク、インナーシールド、フレーム、バ
イメタル等の管内部品を形成素材となるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
管内部品用素材の製造方法。