JPH0610323B2 - 低熱膨張型シャドウマスク用素材およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシャドウマスク用素材の製造法に関し、より詳
しくは低熱膨張率合金を用いたプレス成形性の良いシャ
ドウマスク用素材の製造法に関する。

［従来技術及び問題点］ 従来、カラーテレビ用ブラウン管のシャドウマスクには
低炭素鋼板が一般に用いられてきたが、各種コンピュー
タ、ワードプロセッサ、計器類に用いられるカラーＣＲ
Ｔにおいて特に、また家庭用カラーテレビ受像機におい
ても高品質の画像が求められるようになつて来たため、
シャドウマスクが電子射突を受けて生ずる熱膨張に起因
する色ズレ現象の防止対策としてシャドウマスクにアン
バー（Ｉｎｖａｒ）が用いられ始めている。

しかし、アンバーはプレス成形性が低炭素鋼に比して劣
り、エッチング穿孔後のマスクのドーミング工程におい
て、加工が上手くゆかない難点があった。

そこで本発明者等はアンバー系材料について冷延率及び
熱処理条件を諸種組合せる事により、プレス成形性を改
善すべく鋭意実験及び考察を行なつた結果、本発明を完
成するに至った。

［発明の目的］ 本発明の目的はプレス成形性の良い低熱膨張型シャドウ
マスク用素材及びその製造法を提供するにある。

本発明の他の目的はマスク焼鈍後の状態でσ_０．２耐力
（Ｅｌ０．２％を付与した時の耐力）が低いアンバー系
低熱膨張型シャドウマスク用素材及びその製造法を提供
するにある。

［発明の構成及び作用］ 本発明により、 Ｎｉ：３０〜４５％，Ｃｉ：０．１〜２．５％を含み、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物でなるＦｅ−Ｎｉ系合金薄
板であって、マスク焼鈍後の状態で平均結晶粒径をｄと
するときｄ^−１／２が０．５〜２．５mm^-1/2であり、耐
力σ_０．２が１８〜２２kgf／mm^２である事を特徴とす
る低熱膨張型シャドウマスク用素材（本発明１） および Ｎｉ：３０〜４５％，Ｃｒ：０．１〜２．５％を含み、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物でなるＦｅ−Ｎｉ系合金帯
板を、 式１２Ｃｒ^２−５５Ｃｒ＋７１≦Ｒ≦９６を満足する冷
延率（Ｒ％）で冷間圧延し、ついで（６５０〜９００
℃）×（１０〜１２０ｓｅｃ．）の連続焼鈍を施し、エ
ッチング穿孔後さらに（６５０〜１２５０℃）×（３０
〜１００ｍｉｎ．）のマスク焼鈍を施すことを特徴とす
る低熱膨張型シャドウマスク用素材の製造法（本発明
２） が提供される。

以下に本発明を詳細に説明する。

従来、所謂アンバー材すなわち低熱膨張率のＦｅ−Ｎｉ
合金でつくったシャドウマスク用素材は前述したとお
り、エッチング後施されるプレス加工において成形性が
不足しており、従ってシャドウマスクとしてブラウン管
に組込まれた後スプリングバックによって電子銃側に変
形し、色ズレを生ずる傾向があった。

その対策としてアンバー材のエッチング後プレス成形性
の向上を図ることが急務となった。

そこで、本発明者等の鋭意実験、研究の結果、マスク焼
鈍後の状態で平均結晶粒径をｄとするときｄ^-1/2が０．
５〜２．５mm^-1/2で、かつ耐力σ_０．２が１８〜２２kg
ｆ／mm^２となる範囲を選ぶことによって色ズレの生じな
いジャドウマスクが得られる事を見出し本発明を完成す
るに至つた。

本発明１，２に共通して、Ｎｉ成分を３０〜４５％とし
た理由は、Ｎｉが３０％よりも少ないかまた４５％より
も多いと、いづれの場合も熱膨張率が高くなり、前述の
本発明用途に適合しなくなるからである。

また本発明１において、マスク焼鈍後の状態で、ｄ^-1/2
を０．５〜２．５mm^-1/2とした理由は、結晶粒径ｄがこ
の範囲を満足する事によって耐力σ_０．２が望ましい範
囲になるからである。

すなわちｄ^-1/2が２．５mm^-1/2よりも大きいとｄは小さ
くなって結晶粒は微細粒となり、耐力が大きくなって望
ましくないスプリングバックを生じるようになり、また
ｄ^-1/2が０．５よりも小さいと結晶粒が粗大化して肌荒
れ（Ｏｒａｎｇｅ ｐｅｅｌ）を生じ、プレス成形上好
ましくないばかりか、エッチング孔が異形化し、高精細
度ブラウン管に適さなくなってしまうからである。

そして、耐力σ_０．２を１８〜２２kgｆ／mm^２とした理
由は、上記結晶粒範囲を選ぶと耐力がほぼ必然的にこの
範囲に入るようになるからである。マスク工程のハンド
リング上約１０kgｆ／mm^２以上の耐力は必要であるが、
これ以上でさえあれば耐力は低い程よいから、１８kgｆ
／mm^２以下でもよい訳であるけれども、前記結晶粒径の
限定に従い、下限は１８kgｆ／mm^２となり、またこれ以
上であっても上限の２２kgｆ／mm^２以下であれば、実用
上プレス成形時の問題は生じない。２２kgｆ／mm^２を越
えると従来のアンバーと同様にプレス性に問題を生ずる
ので、２２kgｆ／mm^２以下とした。

本発明２は、本発明１を製造する方法の一つである。

本発明者等の前述の問題点に鑑み、製造方法を模索した
が、その結果、従来製鋼工程でスクラップから入る不可
避的Ｃｒ混入率０．０４〜０．０８％程度（Ｃｒ無添
加）の場合、１０〜２０％程度であった最終冷延率を例
えばＣｒ含有率０．１％の場合６５．６〜９６％と極め
て高くする事、並びにこれに適当な熱処理を組み合わせ
ることによって本発明１が容易に安定し得られる事を見
出し、本発明２を完成するに至った。

従来、冷延率を高くすると顕微鏡組織が所謂繊維状組織
となり、そのままでエッチングすると異形穿孔となる場
合があったため、冷延率は精々２０％どまりであったも
のを敢えて６５．６％以上もの高い冷延率を与える事に
した処に本発明の特徴がある。但し、上記異形穿孔の防
止対策として連続焼鈍（短時間歪取り焼鈍）を施すよう
にしている。この連続焼鈍は高冷延率による加工硬化歪
を取り繊維状組織を解消するから、エッチング時の異形
穿孔を防止するのに極めて有効な手段であり、かつ一方
で通常のコイル焼鈍に比して均熱時間が短時間であるた
め再結晶後の粒成長が抑制されるという利益がある。従
ってエッチング穿孔後のマスク焼鈍において充分な粒成
長が初めて生じ、耐力の低下、すなわちプレス成形性の
向上が果される訳である。

ここに本発明２における冷延率の限定理由は次のとおり
である。すなわち０．１≦Ｃｒ（％）≦２．５であって
かつ（１２Ｃｒ^２−５５Ｃｒ＋７１）％よりも冷延率が
低いと本発明効果がなく、また９６％を越えると最終的
にマスク焼鈍後結晶粒粗大化が生じて反ってプレス性が
悪化するからである。なお好ましくは７５〜９５％の冷
延率が採用される。

連続焼鈍の条件限定理由は次のとおりである。均熱温度
が６５０℃に満たないと再結晶温度に達しない部分が多
くなり、繊維状組織が充分に消失しないからであり、ま
た９００℃を越えると連続焼鈍炉の炉壁、ハースロール
等の寿命が短かくなり、また省エネルギーの見地からも
不経済となるため、上限を９００℃とした。

なお特に８００〜８５０℃の範囲が好適に採用される。
この場合の雰囲気はＮＨＸ，ＮＸガス等が用いられる
が、その他の各種吸熱型、乃至発熱型の変成ガスを用い
ることが出来、それ以外にも水素またはヘリウム，ネオ
ン，アルゴン等の不活性ガス，真空等も適用可能であ
る。

均熱時間は１０ｓｅｃ．未満では再結晶不完全となりや
すく、また１２０ｓｅｃ．を越えるとライン速度を極め
て遅くするか、炉体を長大なものにしなければならず不
経済であるので、１０〜１２０ｓｅｃ．とした。

なお、連続焼鈍後調質圧延をすることもある。

次にマスク焼鈍について述べる。

シャドウマスク用素材は帯板の状態でエッチング穿孔さ
れ、しかる後剪断もしくはブランキングによりフラット
マスクとされるのが普通である。

そしてマスク焼鈍はこのフラットマスクの状態で行なわ
れる熱処理であって、エッチング歪をとり、その後施さ
れるプレス成形性を確保するために行なわれる工程であ
る。

焼鈍雰囲気は前述の連続焼鈍の場合に準ずるが、現在は
主として１０^-2〜１０^-6Ｔｏｒｒ．程度の真空とする場
合が多い。これはエッチング後のマスク表面が清浄であ
って酸化されやすいのでマスク焼鈍中に表面吸着ガスを
充分に脱ガスして酸化を防止するためである。

フラットマスクは積み重ねられた状態で炉中に入れら
れ、バッチ焼鈍されるが、均熱温度は６５０〜１２５０
℃、就中１１００〜１１７０℃が好適に用いられる。そ
の理由は６５０℃より低い温度では再結晶しない部分が
生じるからであり、一方１２５０℃を超えてもそれ以上
粒成長効果を期待できないばかりでなく省エネルギーの
見地から寧ろ望ましくないからである。

均熱時間は３０ｍｉｎ．に達しないと粒成長が不充分と
なり、かつ、１００ｍｉｎ．以上かけても最早や粒成長
は飽和してしまうし、不経済であるので、３０〜１００
ｍｉｎ．とした。

ついで焼鈍まま、もしくは必要に応じてレベラー加工後
にプレス加工によってフラットマスクに球面状の張り出
しを与え、しかる後黒化処理してシャドウマスクとす
る。

すなわち本発明１，２におけるシャドウマスク用素材と
は、レベラー加工もしくはプレス加工前のフラットマス
クを云うのである。

次に本発明２について更に詳細に説明する。

本発明２は、本発明１と共に有効成分としてＮｉの他に
Ｃｒを含んでいる。

第１図は冷延率ＲとＣｒとの関係を示すグラフである。
なおこのグラフは実験によって得られたものである。

第１図において横軸はＣｒ量を表わし、Ｃｒ量は０．１
〜２．５％が本発明の範囲である。Ｃｒ量が０．１％よ
り少ないと効果が認められず、２．５％を超えると材料
の熱膨張率が上がり、本来の目的が達成できない。従っ
て０．１〜２．５％とした。

縦軸は冷延率Ｒを表わし、曲線Ｒ＝１２Ｃｒ^２−５５Ｃ
ｒ＋７１よりも上でかつＲ≦９６のハッチング領域に属
するＣｒ量と冷延率Ｒの組み合せが本発明２の範囲であ
る。

Ｒがこの式の示す曲線の下側では高耐力領域となりプレ
ス成形性がよくない。

またＲが９６％を超すと加工歪みが累積する結果マスク
焼鈍において結晶粒が粗大化し、反ってプレス成形性を
害するのでＲ≦９６とした。

［実施例］ 第１表に示される如き成分組成（Ｃｒ：０．０４１〜
２．０１％）のＦｅ−Ｎｉ系合金帯板を供試材とし、第
２表に示したように１０〜９５％の最終冷延率で冷間圧
延したのち連続焼鈍およびエッチング穿孔後のマスク焼
鈍を施した。

すなわち第１表は供試材の化学成分の表であり、第２表
は処理条件を示す表である。

第３表はこのようにして得られたマスク素材の特性を示
す表である。マスク焼鈍後の結晶粒径が大きいほど耐力
σ_０．２は低くなり、また耐力σ_０．２が２４kgｆ／mm
^２をこえると素材のスプリングバックによりプレス成形
性が劣るようになる。

本発明のように、０．１％以上のＣｒ範囲においては、 式 Ｒ≧１２Ｃｒ^２−５５Ｃｒ＋７１に従って、１８〜
２２kgｆ／mm^２の耐力σ_０．２が得られ、Ｃｒ量の多い
素材では比較的低い冷延率でプレス成形性の優れた低熱
膨張型シャドウマスク用素材が得られる。

第３表に記載の本発明実施例はすべて比較例よりも優れ
たプレス成形性を示した。

また、本発明実施例中Ｃｒ成分が多い方が、同じ最終冷
延率（Ｒ％）でも耐力が低くなる傾向が認められる。

［発明の効果］ 本発明を実施することにより、前記目的のすべてが達成
される。

すなわちプレス成形性の優れた低熱膨張型シャドウマス
ク用素材がもたらされる。また本発明ではＣｒを適量添
加するので、あまり冷延率を上げなくてもプレス成形性
が確保出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明２におけるＣｒ量と冷延率Ｒの関係を示
すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 盛 二美男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜金属工場内 (72)発明者 東中川 恵美子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式社東芝総合研究所内 (72)発明者 稲葉 道彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−113747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−251227（ＪＰ，Ａ) 「Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａ ｌ Ｒｅｐｏｒｔ」Ｖｏｌ28，Ｎｏ．６Ｄ ｅｃ1982 Ｐ．85〜95

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎｉ：３０〜４５％（重量％、以下同
   じ），Ｃｒ：０．１〜２．５％を含み、残部Ｆｅ及び不
   可避的不純物でなるＦｅ−Ｎｉ系合金薄板であって、マ
   スク焼鈍後の状態で、平均結晶粒径をｄとするときｄ
   ^−１／２が０．５〜２．５mm^−１／２であり、耐力σ
   _０．２が１８〜２２Kgf／mm^２である事を特徴とする低
   熱膨張型シャドウマスク用素材。
2. 【請求項２】Ｎｉ：３０〜４５％，Ｃｒ：０．１〜２．
   ５％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物でなるＦｅ−
   Ｎｉ系合金帯板を、 式１２Ｃｒ_２−５５Ｃｒ＋７１≦Ｒ≦９６を満足する冷
   延率（Ｒ％）で冷間圧延し、ついで（６５０〜９００
   ℃）×（１０〜１２０ｓｅｃ．）の連続焼鈍を施し、エ
   ッチング穿孔後さらに（６５０〜１２５０℃）×（３０
   〜１００ｍｉｎ．）のマスク焼鈍を施すことを特徴とす
   る低熱膨張型シャドウマスク用素材の製造法。