JPH08333638A - 鉄／ニッケル合金のシャドーマスクの製造方法 - Google Patents

鉄／ニッケル合金のシャドーマスクの製造方法

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JPH08333638A
JPH08333638A JP7353521A JP35352195A JPH08333638A JP H08333638 A JPH08333638 A JP H08333638A JP 7353521 A JP7353521 A JP 7353521A JP 35352195 A JP35352195 A JP 35352195A JP H08333638 A JPH08333638 A JP H08333638A
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foil
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Jacques Baudry
ボードゥリー ジャック
Michel Faral
ファラル ミシェル
Jean Francois Tiers
ティエル ジャン−フランソワ
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Imphy SA
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    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄／ニッケル合金で作られたシャドーマスク
の製造方法。 【解決方法】 均一に分布した孔を有する鉄／ニッケル
合金で作られてホイルが化学組成（重量％）：35.5％≦
Ni≦37％；Co≦0.5 ％；Cr≦0.1 ％；Cu≦0.1 ％；Mo≦
0.1 ％；Ｖ≦0.1 ％；Nb≦0.1 ％；Mn≦0.1 ％；0.03％
≦Si≦0.15％；Ｓ≦0.001 ％；0.0001％≦Ca≦0.001
％；0.0001％≦Mg≦0.001 ％；Al≦0.005 ％；0.03％≦
Si≦0.15％；Ｏ≦0.01％；Ｃ≦0.02％；Ｎ≦0.005 ％；
Ｐ≦0.003 ％；Ｈ≦0.001 ％；Ｂ≦0.001 ％；残部は鉄
および不可避の不純物を有し且つ関係式：Ｓ ≦0.02×
Mn＋0.8 ×Ca＋0.6 ×MgおよびCr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si
≦0.15％を満足する。このホイルを熱処理し、ＡＳＴＭ
規格Ｅ112-88,12.4 で定義の粒界寸法がＡＳＴＭ７以上
とし、次いでシャドーマスクの形状に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーディスプレ
ー用陰極線管の鉄／ニッケル合金からなるシャドーマス
クの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、カラーディスプレーの陰極線管
はディスプレーウインドを有するガラスのエンベロープ
を有し、そのディスプレースクリーンと赤、緑および青
の発光素が配置される。シャドーマスクは無数の小さな
孔を有し、陰極線管内部でディスプレースクリーンの反
対側にスクリーンから少し距離をおいて配置される。陰
極線管の動作時には陰極線管内で３つの電子銃から出た
３本の電子ビームがシャドーマスクの孔を通って燐発光
領域にを照射する。シャドーマスクの孔と発光素との相
対位置は電子ビームが特定の色に相当する燐光発光領域
を照射して一つの画像を形成するようになっている。
【０００３】しかし、電子の大部分はシャドーマスクに
よって遮られ、電子の運動エネルギーは熱に変換され
る。その結果、シャドーマスクの温度が上昇し、この温
度上昇によって生じるシャドーマスクの熱膨張でシャド
ーマスクが局部的に歪みを起こる。そのため対応する発
光素に対する孔の配置に支障が出る。実際には画像の色
エラーが生じ、この色エラーはシャドーマスクが平坦で
あればあるほど深刻なものとなり、ディスプレーウィン
ドゥがどんどん平らになりつつある現在の陰極線管では
この問題が増えつつある。
【０００４】この問題は熱の影響で生じるので、膨張係
数が極めて低い材料を用いてシャドーマスクを製造すれ
ば解決できることは広く知られている。その材料は例え
ば約36％のニッケルを含む鉄／ニッケル合金であるが、
この材料は機械特性が高く、圧延が困難なため、この用
途での利用には限界がある。米国特許第 4,685,321号
（欧州特許第 179,506号）には、この材料で作られたシ
ャドーマスク用ホイルを先ず最初に熱処理して室温での
0.2％降伏応力(yieldstress)を下げ、次いで室温より
も高い温度で成形を行ってその 0.2％降伏応力を下げて
いる。この方法で用いられる鉄／ニッケル合金の線膨張
係数は１×10-6Ｋ-1〜1.5 ×10-6Ｋ-1である。膨張係数
をさらに下げるにはニッケルの一部を２〜12重量％のコ
バルトで置換すればよいが、ニッケルの代わりにコバル
トを用いるると多くの欠点が生じる。すなわち、コバル
トは膨張性が極めて高い元素であり、しかも、化学エッ
チングでシャドーマスクに孔を開ける時に用いるエッチ
ング剤を汚染する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コバ
ルトの含有量がゼロまたは極めて低く、線膨張係数が0.
９×10-6Ｋ-1以下で圧延が容易な鉄／ニッケル合金で作
られたシャドーマスクの製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記1)〜3)を
特徴とする鉄／ニッケル合金で作られたシャドーマスク
の製造方法を提供する： 1) 下記化学組成（重量％）： 35.5％≦Ni≦37％ Co≦0.5 ％ Cr≦0.1 ％ Cu≦0.1 ％ Mo≦0.1 ％ Ｖ≦0.1 ％ Nb≦0.1 ％ Mn≦0.1 ％ 0.03％≦Si≦0.15％ Ｓ≦0.001 ％ 0.0001％≦Ca≦0.002 ％ 0.0001％≦Mg≦0.002 ％ Al≦0.005 ％ Ｏ≦0.01％ Ｃ≦0.02％ Ｎ≦0.005 ％ Ｐ≦0.003 ％ Ｈ≦0.001 ％ Ｂ≦0.001 ％ 残部は鉄および製造に起因する不可避不純物を有し且つ
下記関係式： Ｓ≦0.02×Mn＋ 0.8×Ca＋ 0.6×Mg Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si ≦0.15％ を満足する鉄／ニッケル合金からなる均一に分散した孔
を有する有孔ホイルを作り、 2) ＡＳＴＭ規格Ｅ112-88,12.4 で定義の粒界寸法がＡ
ＳＴＭ７以上となるように上記ホイルを熱処理し、 3) 次いで、ホイルをシャドーマスク型に成形する。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記化学組成は下記のように選択
するのが好ましい： Si≦0.08％ Cr≦0.07％ Cu≦0.05 ％ Mo≦0.05％ Mn≦0.05 ％ Ｏ≦0.005 ％ Ｎ≦0.003 ％ Ｓ≦0.0005％ Ｃ≦0.005 ％ Ｂ≦0.0004％
【０００８】膨張係数をできるだけ低くするにはニッケ
ル含有率を35.9〜36.2％にする必要がある。熱処理は非
酸化的雰囲気下で温度を 750〜850 ℃に保って行うのが
好ましい。
【０００９】本発明は、さらに、温度20℃〜100 ℃にお
ける線膨張係数が0.9 ×10-6Ｋ-1以下、好ましくは0.8
×10-6Ｋ-1以下である、鉄／ニッケル合金で構成される
シャドーマスクを提供する。この鉄／ニッケル合金は下
記化学組成（重量％）： 35.5％≦Ni≦37％ Co≦0.5 ％ Cr≦0.1 ％ Cu≦0.1 ％ Mo≦0.1 ％ Ｖ≦0.1 ％ Nb≦0.1 ％ Mn≦0.1 ％ 0.03％≦Si≦0.15％ Ｓ≦0.001 ％ 0.0001％≦Ca≦0.002 ％ 0.0001％≦Mg≦0.002 ％ Al≦0.005 ％ Ｏ≦0.01％ Ｃ≦0.02％ Ｎ≦0.005 ％ Ｐ≦0.003 ％ Ｈ≦0.001 ％ Ｂ≦0.001 ％ 残部は鉄および製造に起因する不可避不純物を有し且つ
下記関係式を満足する： Ｓ≦0.02×Mn＋0.8 ×Ca＋0.6 ×Mg Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si≦0.15％。
【００１０】このシャドーマスクを構成する鉄／ニッケ
ル合金の化学組成は以下であるのが好ましい： Si≦0.08％ Cr≦0.07％ Cu≦0.05％ Mo≦0.05％ Mn≦0.05％ Ｏ≦0.005 ％ Ｎ≦ 0.003％ Ｓ≦0.0005％ Ｃ≦0.005 ％ Ｂ≦0.0004％ ニッケル含有率は35.9〜36.2％にするのが好ましい。鉄
／ニッケル合金の粒界はＡＳＴＭ規格Ｅ112-88,12.4 で
測定した寸法がＡＳＴＭ指数７以上であるのが望まし
い。以下、本発明の具体例を説明するが、本発明は下記
具体例に限定されるものではない。
【００１１】
【具体例】
下記重量組成： 35.5％≦Ni≦37％ Co≦0.5 ％ Cr≦0.1 ％ Cu≦0.1 ％ Mo≦0.1 ％ Ｖ≦0.1 ％ Nb≦0.1 ％ Mn≦0.1 ％ 0.03％≦Si≦0.15％ Ｓ≦0.001 ％ 0.0001％≦Ca≦0.002 ％ 0.0001％≦Mg≦0.002 ％ Al≦0.005 ％ Ｏ≦0.01％ Ｃ≦0.02％ Ｎ≦0.005 ％ Ｐ≦0.003 ％ Ｈ≦0.001 ％ Ｂ≦0.001 ％ 残部は鉄および製造に起因する不可避不純物を有し且つ
下の関係式： Ｓ≦ 0.02×Mn＋ 0.8×Ca＋ 0.6×Mg Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si ≦ 0.15％。 を満足する、鉄／ニッケル合金のインゴットまたはスラ
ブを熱間圧延し、次いで冷間圧延して厚さが約 150μｍ
のシートを製造する。
【００１２】この合金組成は線膨張係数が0.9 ×10-6Ｋ
-1以下、好ましくは0.8 ×10-6Ｋ-1以下となり、熱間圧
延および冷間圧延に適し、化学エッチングによってシー
ト全体に極めて狭い間隔で分布した非常に細かい孔が形
成でき、しかも、絞り加工で冷間成形できるように選択
する。線膨張係数を 0.9×10-6Ｋ-1以下にするためには
ニッケル、クロム、銅、モリブデン、バナジウム、ニオ
ブ、珪素およびマンガンの含有率と、下記関係式： Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si≦0.15％ を守る必要がある。ニッケル含有率を35.9〜36.2重量
％、クロム含有率を0.07重量％以下、銅、モリブデンお
よびマンガン含有率を 0.05 ％以下、珪素含有率を0.08
％以下とするのが好ましく、そうすることによって線膨
張係数は0.8 ×10-6Ｋ-1になる。
【００１３】コバルト含有率は化学エッチング操作での
エッチング剤の汚染を防止するために0.5 ％以下に抑え
なければならない。マンガン含有率が極めて低くても優
れた圧延性を得るためには硫黄、珪素、カルシウム、マ
グネシウム、シリコン、酸素およびリンの含有率を制限
し且つ下記の関係式； Ｓ≦0.02×Mn＋0.8 ×Ca＋0.6 ×Mg を守る必要がある。また、酸素含有率は0.005 ％以下、
硫黄含有率は0.0005％以下にするのが好ましい。また、
熱間成形に好ましくない窒化アルミニウムの生成を防ぐ
ためにはアルミニウム含有率は0.005 ％以下、窒素含有
率は0.005 ％以下でなければならない。炭素含有率は降
伏応力を下げるために0.02％以下、好ましくは0.005 ％
以下に抑えなければならず、このことは絞り性にとって
都合がよい。水素含有率はブロー孔の形成を防止するた
めに0.001 ％以下に制限する。硼素含有率は熱処理中に
シート表面に粉末の窒化物の形成を防止するために、0.
001 ％以下、好ましくは0.0004％以下に抑えられなけれ
ばならない。次に、化学フォトエッチング法でストリッ
プに極微細孔を作製する。これらの孔は任意の形、円、
長孔等にすることができる。エッチングで孔を形成した
後、エッチングによって分離線を形成してシートを切断
して個々のホイルとする。各ホイルが多数の孔を有する
シャドーマスクホイルを構成する。
【００１４】こうして得られたシャドーマスクホイルの
構成材料の 0.2％降伏応力は室温で580 MPa 〜640 MPa
であり、この値は所望曲率のシャドーマスクホイルを作
るには高過ぎる。この降伏応力を下げるために、シャド
ーマスクホイルを水素含有雰囲気下（約10％のＨ2 、残
部はＮ2 ）で、温度750 ℃〜850 ℃で約15分間アニール
する。こうして得られた材料は粒界寸法が約15μｍ、最
大保磁力が約40Ａ／ｍ、温度20℃〜100 ℃での線膨張係
数が 0.9×10-6Ｋ-1以下である。
【００１５】降伏応力は280 MPa に下がるが、再現性の
あるシャドーマスクの成形プロセスとするには依然とし
て高すぎる値である。従って、さらに降伏応力を下げる
必要がある。そのためにシャドーマスクホイルを50〜25
0 ℃の温度で成形する。温度200 ℃での降伏応力は約13
0 MPa である。例として下記化学組成を有する本発明の
材料を用いてシャドーマスクを製造した： Ni＝36.13 ％ Co＝0.015 ％ Cr＝0.02％ Cu＜0.01％ Mo＝0.0055％ Ｖ＜0.005 ％ Nb＜0.005 ％ Si＝0.078 ％ Mn＝0.024 ％ Ｓ＜0.0005％ Ca＝0.0003％ Mg＝0.0004％ Al＜0.005 ％ Ｏ＝0.0042％ Ｃ＝0.003 ％ Ｎ＝0.0033％ Ｐ＜0.003 ％ Ｈ＜0.001 ％ Ｂ＜0.0004％ 「＜：未満」で表される含有率は使用した分析方法の感
度限界以下であることを意味する。
【００１６】得られたシャドーマスクは局所ドーム欠陥
(local doming defect) が従来技術の鉄／ニッケル合金
からなる比較用シャドーマスクで見られる同じ種類の欠
陥に比べて少なくとも15％低くなる。このシャドーマス
クはコバルトの含有率が低いので化学エッチングプロセ
スがこの元素による影響を受けない。保磁磁力は55Ａ／
ｍであり、陰極管のスイッチオンした時のシャドーマス
クの減磁プロセスに特に都合がよい。本発明の１つの利
点は電子の衝突による加熱を防ぐためにシャドーマスク
に被覆層、例えば Bi2Ｏ3 、Al2Ｏ3または硼酸鉛ガラス
等の層で被覆する必要がないことにある。
【００１７】本発明はマスクの高さ全体およびマスクの
高さ方向の一部に円形孔または長孔を有するシャドーマ
スクに関するものであり、特に無数の孔を極めて狭い間
隔で有するカラーディスプレー用陰極線管のシャドーマ
スクの製造に適している。本発明のシャドーマスク用の
ホイルはSi、MnおよびCrを極めて少量しか含んでいない
ので、結晶構造がより均質になり、従って化学エッチン
グ性が向上する。このことは、極めて狭い間隔に極めて
無数の孔を形成する必要のあるカラー陰極線管用のシャ
ドーマスクにとっては非常に重要なことである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 9/14 Ｈ０１Ｊ 9/14 Ｇ 29/07 29/07 Ｚ (72)発明者 ジャン−フランソワ ティエル フランス国 58160 ソーヴィニィ レ ボワ リュ ピエール シュヴナール ９

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】1) 下記化学組成（重量％）： 35.5％≦Ni≦37％ Co≦0.5 ％ Cr≦0.1 ％ Cu≦0.1 ％ Mo≦0.1 ％ Ｖ≦0.1 ％ Nb≦0.1 ％ Mn≦0.1 ％ 0.03％≦Si≦0.15％ Ｓ≦0.001 ％ 0.0001％≦Ca≦0.002 ％ 0.0001％≦Mg≦0.002 ％ Al≦0.005 ％ Ｏ≦0.01％ Ｃ≦0.02％ Ｎ≦0.005 ％ Ｐ≦0.003 ％ Ｈ≦0.001 ％ Ｂ≦0.001 ％ 残部は鉄および製造に起因する不可避不純物を有し且つ
    下記関係式： Ｓ≦0.02×Mn＋ 0.8×Ca＋ 0.6×Mg Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si ≦0.15％ を満足する鉄／ニッケル合金からなる均一に分散した孔
    を有する有孔ホイルを作り、 2) ＡＳＴＭ規格Ｅ112-88,12.4 で定義の粒界寸法がＡ
    ＳＴＭ７以上となるように上記ホイルを熱処理し、 3) 次いで、ホイルをシャドーマスク型に成形すること
    を特徴とする鉄／ニッケル合金で作られたシャドーマス
    クの製造方法。
  2. 【請求項２】 鉄／ニッケル合金が下記化学組成（重量
    ％）を有する請求項１に記載の方法： Si≦0.08％ Cr≦0.07％ Cu≦0.05％ Mo≦0.05％ Mn≦0.05％ Ｏ≦0.005 ％ Ｎ≦0.003 ％ Ｓ≦0.0005％ Ｃ≦0.005 ％ Ｂ≦0.0004％
  3. 【請求項３】 鉄／ニッケル合金の化学組成（重量％）
    が下記の式を満たす請求項１または２に記載の方法。 35.9％≦Ni≦36.2％
  4. 【請求項４】 熱処理を非酸化的雰囲気下で 750〜850
    ℃の温度で行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 下記の化学組成（重量％）： 35.5％≦Ni≦37％ Co≦0.5 ％ Cr≦0.1 ％ Cu≦0.1 ％ Mo≦0.1 ％ Ｖ≦0.1 ％ Nb≦0.1 ％ Mn≦0.1 ％ 0.03％≦Si≦0.15％ Ｓ≦0.001 ％ 0.0001％≦Ca≦0.002 ％ 0.0001％≦Mg≦0.002 ％ Al≦0.005 ％ Ｏ≦0.01％ Ｃ≦0.02％ Ｎ≦0.005 ％ Ｐ≦0.003 ％ Ｈ≦0.001 ％ Ｂ≦0.001 ％ 残部は鉄および製造に起因する不可避不純物を有し且つ
    下記関係式： Ｓ≦0.02×Mn＋0.8 ×Ca＋0.6 ×Mg Cr＋Cu＋Mo＋Ｖ＋Nb＋Si≦0.15％ を満足する、温度20℃〜100 ℃での線膨張係数が 0.9×
    10-6Ｋ-1以下、好ましくは0.8 ×10-6Ｋ-1であることを
    特徴とする鉄／ニッケル合金で構成されるシャドーマス
    ク。
  6. 【請求項６】 鉄／ニッケル合金の化学組成（重量％）
    が下記の式を満たす請求項５に記載のシャドーマスク： Si≦0.08％ Cr≦0.07％ Cu≦0.05％ Mo≦0.05％ Mn≦0.05％ Ｏ≦0.005 ％ Ｎ≦ 0.003％ Ｓ≦0.0005％ Ｃ≦0.005 ％ Ｂ≦0.0004％
  7. 【請求項７】 鉄／ニッケル合金の化学組成（重量％）
    が下記の式を満たす請求項５または６に記載のシャドー
    マスク： 35.9％≦Ni≦36.2％
  8. 【請求項８】 ＡＳＴＭ規格Ｅ112-88,12.4 で測定した
    鉄／ニッケル合金の粒界の寸法がＡＳＴＭ指数７以上で
    ある請求項５〜７のいずれか一項に記載のシャドーマス
    ク。
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