JPH06122945A - Ｆｅ−Ｎｉ系電子銃電極材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 打抜き時のバリの発生が小さく、高温焼鈍後
のスリ疵、変形に対する抵抗性および該焼鈍時の酸化着
色が少ないＦｅ−Ｎｉ系電子銃電極材料の提供。 【構成】 (1)重量％でＮi:30〜55%、Ｓi:0.15〜2.5%、
Ｍn:1.0%以下、Ｃ:0.05%以下、Ｔi,Ｎb,Ｗ,Ｖの少なく
とも１種を合計で0.5〜2.5%、残部が実質的にＦeおよび
不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系
電子銃電極材料。(2) 上記添加元素に加え、Ｓ：0.002
〜0.05%、またはさらにＭg:0.001〜0.02%を含有する同
用途電極材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶ、ディスプレイ等
の電子管用管内部品、特に電子銃の電極材料として好適
なＦｅ−Ｎｉ系材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶ受像管等のＣＲＴ電子銃の陰極から
放射された熱電子を加速、集束させる電子レンズ等電子
ビームの軌道を制御する電極材料として、低熱膨張で酸
化し難く、しかも打抜き、深絞り等の冷間加工が可能な
42Ｎi-Ｆe(42合金)をはじめとするＦｅ−Ｎｉ系材料が
広く用いられている。一般にこれらの電極は、薄板材料
を所要形状に打抜き、絞りなどのプレス加工後、バレル
等の研磨加工が施され、その後、表面純化、吸着ガス除
去のため、高温還元性雰囲気中(950〜1050℃)で焼鈍し
て使用される。これらの電極部品は、その寸法精度が画
面上の電子ビームのスポットの形状、位置を大きく左右
し、ブラウン管等の性能(色ズレ、色純度)に直接影響す
るため、特に精密プレス加工が行なわれている。

【０００３】しかるに最近、ＴＶ受像管あるいはコンピ
ュータやＯＡ機器のディスプレイの高精細化、高性能化
が急速に進み、電子銃部品の精度に対する要求度が一段
と厳しくなり、従来に比べ数段優れた打抜性を有する材
料が望まれている。しかしながら、従来の42合金は、上
記要求に対しては材料的に粘く、バリの発生が大きいた
め、カス詰まり、カス上りやこれらによる製品の変形、
スリ疵、あるいはバリ部への電界集中による２次電子放
射や電子ビームの撹乱等大きな問題を有している。

【０００４】従来、42合金の打抜性を改善するものとし
て、ＩＣリードフレームや封着合金の用途では、例えば
特開昭60-255953号、特開昭60-255954号で快削性元素で
あるＳやＣa等を添加することが提案されている。しか
し、これら提案の合金では金型寿命延長の点では優れる
が、極めて精密なプレス加工でのバリの発生については
充分と言えず、また、高温焼鈍後の硬さが軟らかく、組
立時容易にスリ疵や変形が生じ、精度上の問題を有して
いる。また、特開平1-204335号では、Ｆe-25〜55Ｎi合
金にＮb(0.01〜16.5%)、Ｔa(0.01〜21.7%)、Ｚr(0.01〜
11.7%)、Ｈf(0.01〜21.5%)などを添加して、マトリック
ス中にＦe₂Ｎb等の金属間化合物を分散させることによ
り、高温熱処理時の結晶粒成長、転位の移動再配列等を
抑制して、該高温熱処理時の(42合金の)軟化を抑制し、
電子銃への組立時の変形を少なくすることが開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記、特開平
1-204335号の提案の合金では、従来の42合金より硬さが
高く、変形・スリ疵等の点では優れているが、このよう
にＮb,Ｔa,Ｚr,Ｈfなどの活性元素が多量に存在する
と、高温焼鈍では還元性雰囲気中でも表面酸化し易く、
清浄な表面が得られないとともに、バリの発生について
も充分とは言えず、最近の超高精細化に伴う極めて高い
寸法・形状精度の要求に対しては実用上問題を有してい
る。本発明の目的は、上記従来の問題を改善すること、
すなわち、打抜き加工時のバリの発生が極めて少なく、
かつ高温焼鈍後の変形やスリ疵および酸化着色の少ない
Ｆｅ−Ｎｉ系電子銃電極材料を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上の課
題に基づいて、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の打抜性、高温焼鈍後
の変形に対する抵抗性および酸化着色に及ぼす各種添加
元素の影響について研究した結果、特定元素とＳiとを
複合添加することにより、該特定元素をそれ単独に添加
する場合に比し、少量の添加で材料自身の硬さ上昇と適
度の脆化による顕著な打抜性向上(バリ発生の抑制を含
む)および高温焼鈍後の硬さ上昇による変形やスリ疵の
防止効果がもたらされること、ならびにＳまたはさらに
Ｍgと、前記Ｓiや特定元素との複合添加による破断性向
上によるより高いバリ抑制効果により、前記活性な特定
元素の低減が可能で、これによる酸化抑制により、表面
の清浄性を保持したまま、極めて優れた打抜き性、変形
に対する抵抗性を有する電子銃電極材料が得られること
を見出した。

【０００７】すなわち本発明は、重量％で、Ｎi:30〜55
%、Ｓi:0.15〜2.5%、Ｍn:1.0%以下、Ｃ:0.05%以下、Ｔ
i,Ｎb,Ｗ,Ｖの少なくとも１種を合計で0.5〜2.5%、残部
が実質的にＦeおよび不可避的不純物よりなることを特
徴とするＦｅ−Ｎｉ系電子銃電極材料、ならびに重量％
で、Ｎi:30〜55%、Ｓi:0.15〜2.5%、Ｍn:1.0%以下、Ｃ:
0.05%以下、Ｔi,Ｎb,Ｗ,Ｖの少なくとも１種を合計で0.
5〜2.5%を含有し、さらにＳ:0.002〜0.05%を単独または
Ｍg:0.001〜0.02%と複合で含有し、残部が実質的にＦe
および不可避的不純物よりなることを特徴とするＦｅ−
Ｎｉ系電子銃電極材料である。

【０００８】

【作用】以下、本発明の成分限定理由について述べる。
Ｎiは本発明の基本成分であり、Ｎi量が30%未満または5
5%を越えると熱膨張係数が大きくなり、電子銃電極材料
としては実用上好ましくないので、Ｎiは30〜55%とし
た。Ｓiは通常42合金をはじめとするＦｅ−Ｎｉ系合金
では、脱酸を目的に0.1%以下等微量含有されているが、
特定量以上を、特に後述のＴi等の特定元素と複合添加
することにより、マトリックスを固溶強化し、本発明の
目的の１つである高温焼鈍での硬さ低下の抑制および加
工硬化能増大に伴う適度の脆化による打抜き性改善効果
を一層高めるものである。Ｓiは0.15%未満ではその効果
が得られず、一方2.5%を越えると打抜性を害するため0.
15〜2.5%とした。好ましくはＳi 0.3〜1.5%である。

【０００９】ＭnはＳiと同様、脱酸に必要な元素である
と同時に、打抜き性をより改善するためにＳを添加する
場合において、ＭnＳの形成に必要である。しかし、真
空中で蒸発し易く1.0%を越えると実用上好ましくないた
め、上限を1.0%とした。Ｃは0.05%を越えると過度の炭
化物を形成して、打抜き性を低下させるため、0.05%以
下とした。Ｔi,Ｎb,Ｗ,Ｖは、材料自身の硬さ上昇およ
びこの硬さ上昇と適度の脆化による打抜きでの破断性向
上により、本発明が目的とするバリ、カエリの発生を抑
えるが、Ｓiの0.15wt%以上との複合添加により、これら
を顕著ならしめて、打抜き性の改善に大きな効果を与
え、また、高温焼鈍後の硬さを高く保持して、スリ疵や
変形に対する抵抗性を与えるもので、少なくとも１種を
含有せしめる。しかし、添加量が総計で0.5%未満では、
その効果が得られず、逆に2.5%を越えると打抜き性を害
すると同時に、高温焼鈍で著しく酸化し着色し易くする
ため、0.5〜2.5%とした。

【００１０】本願の第２発明は、さらに一層優れた打抜
き性を得る目的で、ＳをＳiやＴi等の特定元素と複合し
て含有するものである。Ｓはこのためには、少なくとも
0.002%以上含有させる必要があるが、0.05%を越えると
熱間加工性や薄板での冷間加工性を著しく害するため、
0.002〜0.05%とする。この場合、Ｓによる熱間加工性低
下の防止を目的に、Ｍgを複合添加することが好まし
い。また、ＭgはＭnＳの球状化および均一分散化による
バレル研磨でのバリ、カエリの除去促進効果も有するも
ので、0.001〜0.02%含有せしめるのが好ましい。なお、
本発明合金は、工業的に用いられているＦｅ，Ｎｉ等の
原料に含まれる不純物（Ｐ，Ｎ，Ｏ等）の含有は、実質
的に本発明製品の特性に影響を与えないが、深絞りやバ
ーリング加工等の冷間加工性の点からはできるだけ少な
い方が好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。表１に示す化学組成のＦｅ−Ｎｉ系合金を真空溶解
炉で溶解し、鋳造後1050℃以上の温度で鍛造、熱間圧延
を行ない、厚さ 4mmの板を得た。なお、ここでＳ 0.001
%は不純物範囲である。さらに、冷間圧延と焼鈍を繰り
返し、板厚 0.4mmに仕上げ、水素中で800℃の軟化焼鈍
を施して試料を得、該試料についての打抜性と、これを
高温焼鈍した後のスリ疵や変形に対する抵抗性とその時
の酸化着色性について、それぞれ評価、試験した。その
結果を表２に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】表２において打抜き性は、上記試料を10φ
mm×6mmφのリング金型(クリアランス:30μm)を用い、
打抜き加工を行ない、打抜き面の破断面比率を測定し、
バリ発生性（打抜き性）の指標とした。なお、この試験
において、バリの高さと破断面比率は、強い相関が有
り、バリ高さは破断面比率の向上に従って小さくなる。
高温焼鈍後の変形等に対する抵抗性と着色性は、上記試
料を1050℃で10分間水素雰囲気中(DP:-40℃)で焼鈍した
後の硬さおよび着色状況で評価した。なお表２には、上
記打抜き性テストで得られたリングの打抜き面(剪断面
部)の硬さ測定結果を試料状態の硬さ値と比較して硬さ
変化として示した。また、図１に従来の42合金に相当す
る比較材料Ｎo.22（ａ）と本発明材料Ｎo.17(ｂ)の打抜
面の状況(スケッチ図、破断面比率はそれぞれ26%と50%)
を示す。

【００１５】表２から、Ｓiと、Ｔi,Ｎb,ＷおよびＶの
少なくとも１種以上が複合添加された本発明の材料Ｎo.
1〜7では、Ｓが不純物レベルである0.001%でも破断面比
率が37%以上と高率で、従来の42合金であって、Ｓi,Ｓ
およびＴi等がともに無添加のため、該比率が26%と低値
である比較材料Ｎo.22と比較してはもちろん、Ｓ(0.035
%)とＳi(0.15%)のみ添加した比較材料Ｎo.21の32%に比
しても高い破断性を有している。さらにこれらの合金に
ＳまたはさらにＭgを複合添加した本発明材料Ｎo.11〜1
7では、一層優れた破断性が得られ、Ｓiと、Ｔi等の特
定元素、またはさらにＳとの複合添加により破断性が著
しく向上し、バリの発生が極めて少なく、優れた打抜き
性を有することがわかる。また、上記の比較材に比し、
本発明材はいずれも高温焼鈍後の硬さが格段に高く、ス
リ疵や変形が防止されることがわかる。

【００１６】また、比較材料Ｎo.23と本発明Ｎo.2,Ｎo.
13を比較すると、前者はＴiを2.7%とやや多量に含むた
め薄い着色があり、この点で好ましくなく、一方破断面
比率は42%であるが、Ｎo.2はＳiとの複合添加のため、
Ｔiは1.4%と少量添加で着色はなく、かつほぼ等しい高
温焼鈍後の硬さと破断面比率を有し、またＮo.13は1.7%
と低いＴiと、Ｓi，Ｓの複合添加によりやはり着色はな
く、同程度の高温焼鈍後の硬さを有するとともに、破断
面比率は47%と高く、打抜き性に優れている。次に比較
例Ｎo.24はＮbを4.1%とさらに高率で含むが、破断面比
率は43%と本発明材料Ｎo.14(Ｎb:1.8%)の49%に対して大
幅に低く、一方濃い着色があり、清浄性の点で不合格と
なっている。

【００１７】次に、本発明材料Ｎo.14と従来の42合金
(比較材料Ｎo.22)について、実際に電極形状にプレス成
形後確認したところ、本発明材料Ｎo.14ではカス詰ま
り、カス上りもなく、バリの発生も従来の42合金より極
めて少なく、また高温焼鈍後の変形、スリ疵も少なく、
かつ表面も光輝肌で良好であった。

【００１８】

【発明の効果】以上のごとく、本発明の高Ｓiで、Ｔi等
の特定元素複合添加のＦｅ−Ｎｉ系材料は、ＴＶやディ
スプレイの電子管の電子銃電極材料として、優れた打抜
き性と高温焼鈍後のスリ疵や変形に対する抵抗性、耐酸
化着色性を有し、最近、特に高度化した高精細化あるい
は高品位化に好適であり、工業上の効果が極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】打抜面の形態を示す図で、（ａ）は従来の42合
金、（ｂ）は本発明合金での例を示したものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｎi:30〜55%、Ｓi:0.15〜2.5
   %、Ｍn:1.0%以下、Ｃ:0.05%以下、Ｔi,Ｎb,Ｗ,Ｖの少な
   くとも１種を合計で0.5〜2.5%、残部が実質的にＦeおよ
   び不可避的不純物よりなることを特徴とするＦｅ−Ｎｉ
   系電子銃電極材料。
2. 【請求項２】 重量％で、Ｎi:30〜55%、Ｓi:0.15〜2.5
   %、Ｍn:1.0%以下、Ｃ:0.05%以下、Ｔi,Ｎb,Ｗ,Ｖの少な
   くとも１種を合計で0.5〜2.5%を含有し、さらにＳ:0.00
   2〜0.05%を単独またはＭg:0.001〜0.02%と複合で含有
   し、残部が実質的にＦeおよび不可避的不純物よりなる
   ことを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系電子銃電極材料。