JPH0676650B2 - シャドウマスク用Fe―Ni合金 - Google Patents

シャドウマスク用Fe―Ni合金

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JPH0676650B2
JPH0676650B2 JP2170487A JP2170487A JPH0676650B2 JP H0676650 B2 JPH0676650 B2 JP H0676650B2 JP 2170487 A JP2170487 A JP 2170487A JP 2170487 A JP2170487 A JP 2170487A JP H0676650 B2 JPH0676650 B2 JP H0676650B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は黒化処理性に優れたシヤドウマスク用Fe−Ni合
金に関する。
〔従来の技術〕
近年、カラーテレビの高品位化に伴い、色ずれの問題に
対応できる低熱膨張のシヤドウマスク材料としてFe−Ni
系のインバー合金が注目されている。
しかし、この合金は従来の低炭素鋼のシヤドウマスク材
に較べプレス成形性及び黒処理性に劣るという2つの大
きな問題を有している。
これらのうち黒化処理性の問題は、特に黒化処理時に形
成される酸化膜(以下、黒化膜と称す)の均一性、黒色
度及び密着性が良くないことを意味するが、これらは、
酸化しにくいNiを多く含むこと、またFe-Ni合金で黒化
膜の均一な形成に不純物元素の影響が大きく現われるこ
とに起因している。このような黒化処理性の問題に対
し、特開昭60-194059号において、Fe-Ni系インバー合金
に充分な黒色度を有し且つ緻密で密着性の良い黒化膜を
形成させるようにした熱処理方法が提案されている。こ
の方法は、水蒸気を適正量に制御し、且つ前段は酸化力
の弱い雰囲気中で、また後段は酸化力の強い雰囲気中で
それぞれ処理するというものである。
一方、プレス成形性の問題はFe-Ni合金の強度が本質的
に高いことに起因したものであるが、近年プレス成形性
をCu添加により向上させた所謂低降伏強度インバー合金
が開発された。しかし、このCr添加の低降伏強度インバ
ー合金は、プレス前に施される真空または低露点のH2
囲気での高温焼鈍時にCrの表面濃化が生じ、通常のイン
バー合金に比べさらに黒化処理性が劣るという致命的な
問題を有している。
このような問題、特に低降伏強度インバー合金の黒化膜
密着性の改善を目的として、特開昭61-201757号のシヤ
ドウマスク材及び特開昭61-201764号の製造方法が提案
されている。このうち前者はAlを0.3〜1.0wt%添加した
ものであり、後者はO2を体積率1%以上含む雰囲気中で
黒化処理を行なうというものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、以上のような従来の方法のうち、黒化処理方法
に関する特開昭60-194059号および特開昭61-201764号で
は、黒化処理を特定雰囲気で行うため、従来用いられて
いる黒化処理炉が使用できず、工業上の実用性に乏し
い。
一方、成分面の制御により黒化膜の密着性向上を図る特
開昭61-201757号は、Alを高めるものであるためアルミ
ナ系介在物が多くなり、このため、エツチング性が悪
くなる、プレス前に軟質化焼鈍時の粒成長が抑制さ
れ、プレス前の軟質化が達成されず、プレス成形性に問
題を生じる等、シヤドウマスクの基本性能の点から必ず
しも有利とは言え難い。
このように低降伏強度型インバー合金はプレス成形性に
優れ、有望なシヤドウマスク材料であるにもかかわら
ず、在来の黒化処理炉を用いて密着性の優れた黒化膜を
形成することは困難であった。また、この種のCr添加低
強度インバー合金の黒化膜の黒色度を向上する技術も未
だ提案された例はない。
本発明はこのような従来の問題に鑑み、黒化処理性、と
りわけ黒化膜均一性及び密着性が優れ、十分な黒色度が
得られるシヤドウマスク用低降伏強度型インバー合金を
提供せんとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
このため本発明は、Ni:34〜38wt%、Cr:1〜3wt%、Al:
0.003〜0.02wt%、B:0.0010〜0.0040wt%、Si:0.3wt%
以下、Mn:0.4wt%以下で且つしSi+Mn≦0.5wt%の成分
を有し、残部Fe及び不可避不純物からなることを基本的
特徴とする。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明は低熱膨張係数を有する低降伏強度のインバー合
金をその対象としているが、本発明者等は実用上問題の
ない熱膨張特性として、平均熱膨張係数(30〜100℃)
の上限を3.0×10-6/℃と定めた。熱膨張特性はNi量に
依存し、上記の平均熱膨張係数の条件を満す成分範囲
は、Ni量が34〜38wt%の場合である。このため本発明合
金のNi量は34〜38wt%とする。なお、Ni量は必要とされ
る熱膨張係数に応じ上記範囲内で選択される。
本発明の対象とする低降伏強度のインバー合金は、Cr添
加が基本となるが、Cr量が1wt%未満では十分な軟質化
が図れず、一方、3wt%を超えると逆に固溶強化によつ
て強度が高くなり、このためCrの含有量は1〜3wt%と
した。
本発明が目標とする黒化処理性向上とは、均一性及び密
着性に優れ、十分な黒色度を有する黒化膜を形成させる
ことを意味するが、この目標は特にAl,Si,Mn及びB量の
規定より達成される。具体的には、黒化膜の均一性は主
にAl、黒色度は主にB、密着性は主にSi、Mn及びBにそ
れぞれ支配される。
Alは脱酸のために必要な元素であると共に、本合金にあ
っては黒化膜の均一性向上に寄与する成分である。その
含有量が0.003wt%未満では脱酸が不十分であり、結果
的に酸化物系介在物が多くなって、シャドウマスクのエ
ッチング性が劣化する。一方黒化膜密着性の向上させる
ために必要な成分であるが、0.02wt%を超えると黒化処
理時に形成される酸化膜が不均一になり、黒色度にムラ
が生じるため好ましくなく、このため0.02wt%を上限と
して含有せしめられる。
本発明者等は、Si、Mn量の異なる低強度インバー合金の
冷延板(板厚0.25mm)を脱脂した後、75%H2−25%N2
融点−40℃の雰囲気で1000℃×20分の焼鈍をし、次いで
水蒸気中で760℃×20分の黒化処理を行い、その後、黒
化膜の密着性を90°曲げテスト後接着テープに張り付け
る剥離試験により調べた。その結果を第1表に示す。こ
の供試材はB量が0.0010〜0.0040wt%の範囲(本発明範
囲)のものであるが、この条件下では、Siが0.3wt%以
下、Mnが0.4wt%以下で且つSiとMnの和が0.5wt%以下の
時に黒化膜の密着性が優れていることが判つた。このよ
うなSi、Mnによる黒化膜密着性の劣化、プレス前の軟質
化焼鈍時にSi、Mnの酸化物が不均一に形成されることに
基づくものと考えられる。このため本発明では、Si:0.3
wt%以下、Mn:0.4wt%以下、Si+Mn0.5wt%とする。
また本発明者等は、低降伏強度インバー合金の黒化膜の
黒色度を向上させるべく、成分の影響、製造条件の検討
を行い、この結果、微量B添加により黒色度が向上する
ことを見い出した。
すなわち、本発明者等はまず黒化膜そのものと黒色度と
の関係について検討を加え、黒化膜の黒色度が黒化膜の
厚さにより変化し、黒化膜の厚さが約1μm以上でない
と十分な黒色度が得られないことを突止めた。そこで、
黒化膜の厚さを黒色度の指標とし、Al、Si及びMnを上記
範囲とした低降伏強度インバー合金の冷延板を75%H2
25%N2、融点−40℃の雰囲気にて1050℃×10分焼鈍した
供試材を用い、これを700〜800℃の温度範囲で水蒸気雰
囲気にて黒化処理し、形成された黒化膜厚さを測定し
た。しかし、膜厚1μm以上を得る条件はいずれの黒化
処理温度でも、焼鈍時間が2時間を超える長時間側にあ
り、経済的に黒色度の十分な黒化膜を形成するという観
点からは不十分なものであつた。
そこで本発明者等は、表面偏析傾向の強いBに着目し、
Al、Si及びMnは上記範囲でB量を変化させたインバー合
金の冷延板を、75%H2−25%N2、露点−40℃にて1000℃
×15分焼鈍した後、750℃×30分、水蒸気中にて黒化処
理を行ない、黒化膜の膜厚を測定した。第2図に、この
時の黒化膜の黒色度及び密着性に及ぼすB量の影響を示
す。これによれば黒化膜の厚さはB量が0.0010wt%以上
で約1μm以上であり、黒色度は十分である。一方、密
着性はB量が0.0010wt%未満及び0.0040wt%超において
劣化し、特に0.0040wt%超で著しく劣化した。以上の点
から、黒色度が十分で且つ密着性が劣化しないB量とし
て0.0010〜0.0040wt%を規定する。
このようにB添加により、黒色度が向上するのは、プレ
ス前の軟質化焼鈍時でのCrの表面濃化がBの表面偏析に
より抑制されることを通じ、必要厚さの酸化膜が均一に
生成されることに基づくものと考えられる。また、B量
が0.0040wt%を超えて密着性が劣化するのは、Bによる
コンタミネーシヨンによるものであり、またB量が0.00
10wt%未満で劣化するのは、Bによる密着性向上効果が
十分でないことによるものであると考えられる。
〔実施例〕
第1表に示すような本発明例(a〜d)及び比較例(e
〜f)の合金を真空溶解炉にて溶製し、分塊−熱延−冷
延を経て最終板厚0.2mmの供試材とした。これを第2表
に示すプレス前の軟質化焼鈍の条件で焼鈍した後、黒化
処理を行ない、黒化膜の均一性、密着性及び膜厚を調べ
た。なお、均一性の評価は黒色度のムラを目視観察する
ことにより行なつた。密着性は、供試材を90°曲げテス
ト後接着テープに張りつける剥離テストにより行なつ
た。その結果を第2表に示す。これによれば、本発明例
NO.1〜NO.4は、プレス前の軟質化焼鈍の雰囲気がH2+N2
混合ガス、真空雰囲気のいずれの場合でも、黒化膜の均
一性は良好で、密着性も良く、また膜厚も1μmを超
え、十分な黒色度を有している。
これに対し、Si,Mn,B及びSi+Mnが本発明範囲にあり、A
lが本発明範囲外にある比較例NO.5、NO.9は、プレス前
焼鈍をH2+N2混合ガス、真空中のいずれで行なつても、
黒化膜の密着性は良好で且つ膜厚は1μm以上である
が、黒色度にムラがあり、均一性に劣つている。このよ
うに、Alが本発明範囲を超える場合、形成される酸化膜
の性状は著しく劣化した。
また、NO.6とNO.12、No.7とNO.13及びNO.8とNO.14の各
比較例はそれぞれSi、Mn及びSi+Mnが本発明成分範囲外
にあり、その他の成分は本発明範囲内の比較例である
が、これらはプレス前焼鈍がいずれの雰囲気でも黒化膜
の均一性は良好で膜厚も1μmを超え、黒色度は十分で
あるが、密着性は劣つている。
さらに、比較例NO.9及びNO.15はB量が本発明の規定量
未満で、その他の成分は本発明の範囲内のものであり、
これらはプレス前焼鈍の雰囲気がいずれの場合でも黒色
度の均一性は良好であるが、膜厚は1μm未満で黒色度
は十分でなく、また密着性も劣つている。
比較例NO.10及びNO.16はB量が本発明の規定量を超える
もので、その他の成分は本発明範囲内のものであり、こ
れらはプレス前の焼鈍の雰囲気がいずれの条件でも、黒
化膜の均一性は良好で膜厚も1μm以上と十分な黒色度
を有しているが、密着性は劣つている。このようにSi、
Mn及びSi+Mnが本発明範囲でも、Bが本発明の規定量を
超えると密着性が劣化し、B量の上限も重要な要素であ
ることが判る。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、プレス成形性に優れ
た低降伏強度型インバー合金であつて、黒化処理性、と
りわけ黒化膜の均一性及び密着性に優れしかも十分な黒
色度を有するシヤドウマスク用Fe−Ni合金を提供するこ
とができる。
なお、本発明合金を用いてシヤドウマスクを製造する場
合、プレス前の軟質化焼鈍の雰囲気は、実施例で示すよ
うに低露点のH2−N2雰囲気、または高真空中であればよ
く、このような通常の焼鈍条件により本発明の効果は十
分に発揮される。また、黒化処理条件も通常の水蒸気雰
囲気でよいため在来の設備で容易に製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は黒化膜の密着性に及ぼすSi、Mn量の影響を示し
たものである。第2図は黒化膜の厚さ、密着性に及ぼす
B量の影響を示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 隆良 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−174353(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ni:34〜38wt%、Cr:1〜3wt%、Al:0.003〜
    0.02wt%、B:0.0010〜0.0040wt%、Si:0.3wt%以下、M
    n:0.4wt%以下で且つしSi+Mn≦0.5wt%の成分を有し、
    残部Fe及び不可避不純物からなるシャドウマスク用Fe-N
    i合金。
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CA1319589C (en) * 1988-08-19 1993-06-29 Masaomi Tsuda Method of producing fe-ni series alloys having improved effect for restraining streaks during etching
FR2641796B1 (fr) * 1988-08-19 1993-01-08 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd Procede de production d'alliages de la serie fe-ni-b ayant un effet moderateur ameliore de la presence de trainees pendant la gravure
JP2567159B2 (ja) * 1991-05-17 1996-12-25 日本冶金工業株式会社 黒化処理性に優れたFe−Ni系シャドウマスク材

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