JPH10265911A - 電子銃部品用Fe−Ni合金並びに電子銃プレス打抜き加工部品 - Google Patents
電子銃部品用Fe−Ni合金並びに電子銃プレス打抜き加工部品Info
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Abstract
合金並びに該合金をプレス打抜きにより加工した電子銃
プレス打抜き加工部品の提供。 【解決手段】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなり、好ましくは結晶
粒度が粒度番号7.0以上である電子銃部品用Fe−N
i合金並びに電子銃プレス打抜き加工部品、代表的に電
子銃電極。酸化物系介在物が存在すると、MnSを生成
するべきMnとSが酸化物系介在物と複合してしまい、
打抜き性向上に最も寄与するMnSが十分生成しないの
で、酸化物形成元素を適正範囲に管理する。
Description
ば電子銃電極材料として好適な、プレス打抜き性を向上
させたFe−Ni合金並びに該合金素材をプレス打ち抜
きすることにより加工し、該素材に電子ビームを通過さ
せる微小孔を穿設した電子銃プレス打抜き加工部品、代
表的に電子銃電極に関する。
ブラウン管の断面図であって、パネル1に赤、緑、青の
3原色を発光する蛍光膜2が塗布されており、一方ネッ
ク部には電子ビーム3を発射する電子銃4が装備されて
いる。電子ビーム3は偏向ヨーク5により偏向走査され
る。6はシャドウマスク、そして7は磁気シールドであ
る。
される。打抜き加工部品の一例としての電極10を示す
斜視図及び断面図である。電極10は、電子銃の陰極か
ら熱放出された電子を制御し、電子ビームを形成し、そ
の電子流量を変調する役目をなす。電極10にはそれぞ
れ赤、緑及び青発色用ビームを通過させる微小孔10
a、10b及び10cをコイニングとプレス打抜き加工
により形成している。
品は、板厚0.05〜0.5mm程度の非磁性ステンレ
ス鋼を上述のようにコイニングを経てあるいは経ずにプ
レス打抜き加工することにより完成させる。一般に、受
像管などに用いられる電子銃部品用材料としては、非磁
性ステンレス鋼が良く知られているが、最近は、電子銃
の陰極から放出された電子を制御する電極には、非磁性
であることよりもむしろ熱膨張が小さいことが重要視さ
れるようになっている。すなわち、近年のコンピュータ
ーディスプレー等の受像管の高精細化、高機能化にとも
ない、電極部品の熱膨張による微妙な寸法変化がパネル
1(図1参照)上の画面の性能(色純度)に影響するよ
うになってきたのである。そこで、低熱膨張特性を有す
るFe−Ni合金、特にFe−42%Ni合金(42合
金)が電極材料として用いられ始めたが、従来の42合
金は電極部品に微小孔10a、10b及び10cを打抜
き加工する際に、パンチが素材から打抜きカスを切り離
す先端縁10e(図2参照)にバリBが発生する問題が
ある。打抜き加工時に発生するバリは、電子ビームの制
御に悪影響を与えるだけでなく、不要電子放射の原因と
もなり、電子銃にとって致命的な欠陥といえる。今後、
さらに受像管の高精細度化が進むことから、電子銃部品
に発生するバリ低減への要求は益々厳しくなっている。
善するための提案が、特開平6−184703号、特開
平6−122945号、特開平7−3400号、特開平
7−34199号等によりなされている。その中で、特
開平6−184703号では、S含有量を0.002〜
0.05%に規定し、SまたはS化合物を粒界または粒
内に分散することが提案されているが、単に快削性元素
であるSを添加し、その含有量を規定するだけでは、最
近の極めて高い精度が要求される部品におけるバリ抑制
には十分とは言えない。次に、特開平6−122945
号、特開平7−3400号、特開平7−34199号で
は、Ti、Nb、V、Ta、W、Zr等の強度向上元素
を添加し、硬さ上昇と適度の脆化によりバリ発生を抑え
ようとする提案がなされているが、硬さ上昇による金型
寿命の低下や特殊元素添加によるコストアップの問題を
抱えている。
術の問題点を解消し、金型寿命の低下や特殊元素添加に
よるコストアップの問題を生じることなく、打抜き性を
改善した電子銃部品用Fe−Ni合金並びに該合金をプ
レス打抜きにより加工した電子銃電極に代表される、電
子銃プレス打抜き加工部品を提供することを課題とする
ものである。
抜き性に影響を及ぼす介在物の組成を鋭意研究した結
果、S含有量及びO含有量を特定の範囲にコントロール
することにより、介在物の組成を制御し、これにより電
子銃部品用Fe−Ni合金のプレス打抜き性を改善し、
上記課題を解決することに成功した。具体的には、詳細
な研究の結果、プレス打抜き性向上に最も効果がある介
在物はMnSであることが明らかになり、しかも、この
MnS介在物の量や分布はS含有量だけでは決まらず、
同時に存在する酸化物系介在物に大きく影響されること
がここに明らかになったのである。更に詳しく述べる
と、酸化物系介在物が存在するとMnSを生成するべき
MnとSが酸化物系介在物と複合してしまい、打抜き性
向上に最も寄与するMnSが十分生成しないことが明ら
かになった。したがって、本発明により酸化物系介在物
形成元素を適正範囲にコントロールすることと、適正な
S量を添加することをあわせて、初めて電子銃部品のバ
リに対する厳しい要求にこたえられる材料を供給するこ
とができる。なお、本発明によれば金型寿命の低下や特
殊元素添加によるコストアップの問題を生じることはな
い。
%で、Ni:30〜55%、S:0.0010〜0.0
200%、Mn:0.1〜0.8%、Si:0.3%以
下、Al:0.05%以下を含み、そしてO:0.00
5%未満に規制し、残部が実質的にFe及び不可避的不
純物よりなる電子銃部品用Fe−Ni合金並びに当該F
e−Ni合金製電子銃プレス打抜き加工部品を提供する
ものである。さらには、結晶粒度を粒度番号7.0以上
に制御することも効果的であることが判明した。そこ
で、本発明は更に、重量%で、Ni:30〜55%、
S:0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜
0.8%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下
を含み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が
実質的にFe及び不可避的不純物よりなり、更に、結晶
粒度が粒度番号7.0以上である電子銃部品用Fe−N
i合金並びに当該Fe−Ni合金製電子銃プレス打抜き
加工部品を提供するものである。電子銃プレス打抜き加
工部品の代表例は電子銃電極である。
べる。 (Ni):NiはFe−Ni合金の熱膨張特性を決定す
る重要な元素であり、30%未満ではあるいは50%を
超えると、熱膨張係数が大きくなりすぎて、好ましくな
い。よって、Niの成分範囲を30〜55%とする。 (S):SはMnとともに打抜き性を向上させるMnS
を形成する。適正範囲は、不可避的に残存する酸化物系
介在物の量にもよるが、最低0.0010%は必要で、
0.0200%を超えると効果はほぼ一定になるのでS
の成分範囲を0.0010〜0.0200%とする。 (Mn):MnはSとともに打抜き性を向上させるMn
Sを形成する。十分なMnSを形成するには0.1%は
必要であり、0.8%を超えると、不可避的な残存酸素
と結びつき不要な酸化物系介在物を形成しやすくなるの
で、Mnの成分範囲は0.1〜0.8%とする。 (Si):Siは脱酸元素であり、0.3%以下残留す
ることは許容されるが、0.3%を超えて残留すると酸
化物系介在物の残存量が多くなるため好ましくない。 (Al):Alも脱酸元素であり、0.05%以下残留
することは許容されるが、0.05%を超えて残留する
と酸化物系介在物の残存量が多くなるため好ましくな
い。 (O):Oは酸化物系介在物形成元素であり、本発明目
的には、酸化物系介在物の残存量を抑制するため、0.
005%未満に抑える必要がある。なお、さらに好まし
い範囲は0.003%以下である。
ある。不純物は、C、P、Cr、Coなどの通常の不純
物であって、熱膨張特性にとって有害であるので、これ
らの不純物元素の量は通常総計で10〜2000ppm
であることが望ましい。
るとマトリックスの延性が適度に抑えられてさらに打抜
き性に好ましい。粒度番号は、JIS・G・0551に
記載される結晶粒度試験方法の規定に基づく。
それに続く延性破壊の過程を詳細に解析したところ、従
来云われているように介在物を起点として破壊が早く始
まるだけでなく、発生した亀裂が介在物を経由して早く
伝播することがバリを小さくするために重要であること
を明らかにした。そして、亀裂の伝播には、酸化物系介
在物でなく、MnS介在物が有効であることを明らかに
したのである。酸化物系介在物が存在すると、MnSを
生成するべきMnとSが酸化物系介在物と複合してしま
い、打抜き性向上に最も寄与するMnSが十分生成しな
い。加えて云えば、本発明におけるSの効果は、従来云
われていた快削性の改善、すなわちSによる潤滑効果で
はなく、あくまでもせん断域の延性破壊における亀裂の
伝播に関わるものである。したがって、快削性改善に必
要なS量に比較すると本発明で必要なSは少量で効果が
現れるようになっている。本発明により、酸化物系介在
物形成元素を適正範囲にコントロールすることと、適正
なS量を添加することとをあわせて、初めて電子銃部品
のバリに対する厳しい要求にこたえられる材料を供給す
ることができたのである。
成に溶製したFe−Ni合金インゴットあるいは連続鋳
造スラブを鍛造を経てあるいは経ずに熱間圧延し、焼鈍
と冷間圧延を繰り返して最終厚さとし、最終焼鈍して板
厚0.05〜0.5mm程度のプレス打抜き用素材に仕
上げられる。なお、この最終焼鈍の条件を適正にコント
ロールすることにより結晶粒度を粒度番号7.0以上と
すると、さらに好ましい結果が得られる。電子銃部品
は、素材をコイニングを経てあるいは経ずにプレス打抜
き加工することにより完成させる。
する。Fe−42重量%Niを主成分とするFe−Ni
合金を誘導型真空溶解炉により重量約6kgのインゴッ
トに溶製した。原料としては、電解Fe、電解Ni、電
解Mn、金属Si、金属Alを用い、S量の調整はFe
−S(硫化鉄)の添加により行った。また、Si、Al
とも添加しないチャージはC粉末を用いて脱酸した。
4mmの厚さの板にした。これを焼鈍し、酸洗した後
1.5mm厚に冷間圧延し、続いて焼鈍後0.5mm厚
まで冷間圧延した。次に、これを真空中にて750℃で
1時間焼鈍し供試材とした。
mmにコイニング後、直径0.4mmの孔を10個あ
け、その際に発生した最大バリ高さ及び打抜き面の破断
面割合を求めた。なお、本発明者等の打抜き性の研究に
より、破断面割合が大きいほうがバリ高さが小さくなる
ことが明らかになっている。表1に本発明及び比較例の
化学成分、最大バリ高さ及び破断面割合を示す。ここ
で、バリ高さとは、加工した孔を孔断面から観察した場
合のバリの孔下面からの距離(突出長さ)である。破断
面割合(%)は(破断面厚さ/板厚)×100により定
義される。
れも比較例に比べ打抜き性が優れており、最大バリ高さ
が小さく、破断面割合が大きい。比較例 No.10はS量
が、比較例 No.11及び No.12はO量が、比較例 No.
13はMn量が本発明の範囲から外れているので、最大
バリ高さが大きく、破断面割合が小さく打ち抜き性が劣
っている。また、本発明例の中でも、結晶粒度が粒度番
号7.0未満の No.5に比べると同一成分で粒度番号
7.0以上の No.4のほうが最大バリ高さが小さく、破
断面割合が大きい。
改善した本発明の電子銃部品用Fe−Ni合金によれ
ば、電子銃部品として致命的なバリの問題を解消し、受
像管の高品質化に対応できる優れた電子銃部品を得るこ
とができる。
き加工部品の一例を示す斜視図(a)及び断面図(b)
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなる電子銃部品用Fe
−Ni合金。 - 【請求項2】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなるFe−Ni合金製
電子銃プレス打抜き加工部品。 - 【請求項3】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなるFe−Ni合金製
電子銃電極。 - 【請求項4】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなり、更に、結晶粒度
が粒度番号7.0以上である電子銃部品用Fe−Ni合
金。 - 【請求項5】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなり、更に、結晶粒度
が粒度番号7.0以上であるFe−Ni合金製電子銃プ
レス打抜き加工部品。 - 【請求項6】 重量%で、Ni:30〜55%、S:
0.0010〜0.0200%、Mn:0.1〜0.8
%、Si:0.3%以下、Al:0.05%以下を含
み、そしてO:0.005%未満に規制し、残部が実質
的にFe及び不可避的不純物よりなり、更に、結晶粒度
が粒度番号7.0以上であるFe−Ni合金製電子銃電
極。
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