JPS6282626A - シヤドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、カラー受像管用シャドウマスクの製造方法に
関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

一般のカラー受像管は第３図に示すように、電子銃（図
示せず）から射出された赤、緑及び青に対応する３本の
電子ビーム（１）、　（２）及び（３）が、シャドウマ
スク（４）の規則正しく配列された微細な開孔（５）・
・・を介してパネル（６）の内面に被着された赤、緑及
び青に発光する螢光体（７）、　（８）及び（９）に正
しく対応射突発光させることによってカラー映像を映出
する構、成を有している。このようなカラー受像管のシ
ャドウマスクは、規則正しく配列される微細な開孔を正
確に穿設すること、パネル内面と相似の曲面状に、形状
歪のないように、成形すること及びパネル内面との間隔
（以下、ｑ値と称す。）を所定の値に正しく保持するこ
と等が要求される。

このようなシャドウマスクの素材としては、一般に、高
純度の鉄を主成分とする、例えば０．１０ｍ乃至０．３
＋ｗ＋程度の厚さのアルミキルド脱炭鋼が用いられてい
る。これは、素材の供給能力、コスト。

加工性及び強度等から総合的に決定されるものである。

ところが、カラー受像管のシャドウマスクは、管内組み
込み迄の各工程で、上記の条件を全て許容範囲内に管理
しても、同いくつかの問題点を有している。その内の一
つにシャドウマスクの温度上昇に伴う加熱膨張の問題が
ある。すなわち、カラー受像管を動作させた場合、シャ
ドウマスクの開孔を通過する電子ビームは全体の１／３
以下であす、残すの電子ビームはシャドウマスクに射突
し、シャドウマスクは時として８０℃にも達する程加熱
される。この結果、シャドウマスクは、熱膨張を生じ正
しいｑ値からずれてしまう、いわゆる「ドーミング現象
」を生じ色純度を劣化させる。

従来、一般に用いられている鉄を主成分とする素材はそ
Ｏ膨張係数が０〜１００℃で約１２　ｘ　１０−’／ｄ
ｅｇと相当大であるため、このドーミング現象を生じ易
く重要な問題となっている。そこで、従来からこのドー
ミング現象によるビユリティ・ドリフト、即ち色純度の
劣化を軽減するために種々の提案がなされているが、特
に管の動作初期及び局部的なドーミングに対しては有効
な手段は見出されていない。そこで、シャドウマスクの
素材自体に熱膨張係数の小さいもの、例えば鉄−ニッケ
ル系合金を用いる例が、特公昭４２−２５４４６号公報
、特開昭５０−５８９７７号公報及び特開昭５０−６８
６５０号公報で提案されているが、未だ実用条件を満足
するには到っていない。この原因の一つとして、鉄−ニ
ッケル合金からなる金属板の加工の困難さが挙げられる
。すなわち、ｑ値を許容範囲内とするためには、シャド
ウマスクの曲面は、高精度が要求され、１０００ｖａの
曲率半径（Ｒ）に対し許容公差は、±５順と非常に厳し
いものである。しかしながら、鉄−ニッケル系合金は、
従来の鉄を主成分とするものに比べて焼鈍にかなりの弾
性が残るため、プレス等による球面成形性が劣る欠点を
有している。たとえば、第４図に示すように厚さ０．２
鵬の鉄−ニッケル板を球面成形時に標準Ｒに対して局部
的な凹みを生じた場合、この凹みｔ　（ｄ）は、２０μ
ｍ以下であれば実質的に色純度の劣化は許容し得ること
が確認されている。そして、この凹み量（ｄ）とシャド
ウマスク素材の降伏点強度について、例えば１４吋型の
シャドウマスクの場合第５図に示すような特性を示す。

すなわち、凹み量を２０μｍ以下とするためには降伏点
強度は２０＃／Ｍｊ以下に抑える必要がある。しかしな
がら、鉄−ニッケル系合金を素材とするシャドウマスク
を従来のアルミキルド脱炭鋼を素材とするシャドウマス
クと同様に水素中のマスクアニール炉で焼鈍した場合の
降伏点強度は、第６図に示すように、アルミキルド脱炭
鋼の特性（ａ）に比べて鉄−ニッケル系合金の特性（ｂ
）は非常に高い。すなわち、９００℃もの高温で焼鈍し
ても、降伏点強度は、なお２９〜３０ｋｆ／−までにし
か低下しない。ここで、第５図において、鉄−ニッケル
系合金の降伏点強度は明確な境界が得られないため、０
．２％伸びた時の引張強度を対応するものとして代用し
ている。これと同じことは、真空中又は大気中にて焼鈍
したシャドウマスクについてもいえる。このように、鉄
−ニッケル系合金を素材とするシャドウマスクは、特に
有効部周辺の変形と凹みが大きいため、膨張係数が小さ
いことによりマスクの加熱膨張から生ずる色純度の劣化
はほとんど問題ないが、変形による色純度劣化が大きな
問題とされている。

〔発明の目的〕

本発明は、鉄−ニッケル系合金を主成分とするシャドウ
マスクの曲面成形性を向上させ、変形を防止して高精度
化が可能なシャドウマスクの製造方法を得ることを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は、鉄−ニッケル系合金を主成分とする金属板に
多数の開孔を穿設した後酸化性雰囲気にて焼鈍し、しか
る後、温間プレス成形することによって、降伏点強度を
低下させ変形のない高精度のシャドウマスクとし、色純
度の劣化を防止するものである。

〔発明の実施例〕

鉄−ニッケル系合金を主成分とするシャドウマスク用素
材としてアンバー合金を用いた実施例について以下説明
する。

第１表に実施例として用いたアンバー合金と従来のアル
ミギルド脱炭鋼の重量組成比を示す。

（以下余白） 第１表　シャドウマスク用素材の組成（重量比）上記組
成の３６Ｎｉアンバ一合金を素材とするシャドウマスク
について、まず従来の水素雰囲気中でのマスクアニール
炉の焼鈍工程の温度を上げた時の降伏点強度を第７図に
示す。図から明らかなように、１２００℃もの高温度で
焼鈍しても降伏点強度は２４＃／−までしか低下しない
。したがりて、降伏点強度を成形性に問題のない２０＃
／−以下とするには、第５図から外挿して焼鈍温度を１
５００℃〜１．７００℃とする必要がある。しかしなが
ら、このアンバー合金の融点は、１４４０℃〜１４５５
℃であるので、単純に温度のみを上げる方法は実行不可
能である。

そこで、本発明は、金属の温度による耐力の低下現象に
着目し、温度による耐力の低下状態について検討を試み
た。まず、引張試験を行うためにアンバー合金材をＪＩ
Ｓ規格７号片とし、１０−’Ｔｏｒｒの真空中で１００
０℃、１０分間の真空焼鈍及び６００’ＣＫて１０分間
の水分を添加した大気焼鈍を行ない、２種類の引張試験
片を作成した。その後試験片を電気炉中で室温から４０
０℃まで変化させ、各温度での耐力を測定した。この結
果を第１図に示す。

一般のオーステナイト質のステンレス鋼では、素材の温
度を上げた場合の耐力の低下が生ずるのは約２００℃近
辺からであるが、アンバー合金材においては、第１図か
ら明らかなように室温程度の低温からの温度増加によっ
て耐力は急激に低下し、真空焼鈍した引張試験片におい
ては２００℃近傍から飽和し、その耐力は試験温度が５
０℃付近で２０１４７−以下となる傾向を示す。他方、
大気焼鈍した引張試験片においては試験温度が２００℃
前後で、その耐力が２０Ａ？／−以下となっている。こ
のことは鉄及びニッケルを主成分とする金属板が焼鈍後
に成形性に問題を生ずる弾性を有している場合であって
も、プレス成形時にその耐力を低下させれば成形が可能
であることを意味している。よって、これらの結果を踏
まえてアンバー合金材によるシャドウマスクのプレス成
形時に、シャドウマスクの温度を種々変化させて、すな
わち、温間プレスによる成形性の試験を実施した。試験
に際してシャドウマスクのみ加温してもプレス金型自体
の温度が低い状態ではシャドウマスクの温度低下が生ず
るので、金属自体を同じ温度まで加温し、更に金型周囲
に赤外線ランプ等の加熱源を設置して全体の温度低下を
防止した。またシャドウマスクは温度を（重々に変えた
潤滑油に浸漬して温間プレスに供した。温間プレス後の
成形性評価は３次元測定機を用いて前述のマスク凡の凹
み量を測定して実施した。得られた結果を第２図に示す
。第２図から明らかなように、第１図に示した素材自体
の温度による耐力の特性と良い相関性を示し、１０００
℃にて真空焼鈍した素材では１００℃で凹み量４μで問
題のない成形品位が得られた。他方、６００℃にて大気
焼鈍した素材では、２００℃にて、凹み量が４μで問題
のない成形品位が得られた。また、２００℃以上では凹
み量に大差なく、成形品位に差は認められず飽和現象を
示す。

しかして、真空焼鈍（１０００℃）した材料と大気焼鈍
（６００℃）したものを比較すると、成形後の降伏強度
（０，２％耐力）は前者が２１〜２４＃／−なのに対し
、後者は３０〜３５＃／−でちる。すなわち、大気焼鈍
材から製造したマスクの方が、後工程で変形しにくく取
扱いやすい。また、真空焼鈍は、バッチ式または半連続
式（冷却至を要す。）に対し、大気焼鈍は、連続式が可
能であるため、同じ生産速度を得るのに、前者は後者の
５倍の設備費、およびランニングコストを要する。また
、形成された酸化膜は多孔質で、温開成形に際して成形
油を保持し、成形性を高める効果がある。よって、シャ
ドウマスクは、アンバー合金素材を６００℃前後にて大
気焼鈍後、少なくとも１２０℃付近にて温間プレス成形
するのが好ましい。

このようにして得られたシャドウマスクを組み込んだカ
ラー受像管は、アンバー合金の熱膨張率がＯ〜ｉｏｏ℃
でＯ〜２　ｘ　１０−’／ｄｅｇと非常に小さいためシ
ャドウマスクの熱膨張に起因する色純度の劣化は問題な
く、またシャドウマスクの機械的変形による色純度の劣
化も全く問題のないものが得られた。

以上の実施例ではシャドウマスク素材として３６Ｎｉア
ンバ一合金を用いて説明したが本発明はこれに限られる
ものではな（，４１Ｎｉ合金や３２Ｎｉ−５ＣＯ等のス
ーパーアンバーを會む鉄及びニッケルを主成分とする合
金であれば同様に適用し得ることは言うまでもない。こ
の場合、成分変動に応じて大気焼鈍温度及び温間ブレス
成形温度を変える必要がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、鉄−ニッケル系合金を主
成分とするシャドウマスクの曲面成形性を向上し変形を
防止した高オか度の曲面品位とすることができ、色純度
の問題のないカラー受像管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張り試験温贋と降伏点強度との関係を示す特
性図、第２図は温間ブレス温度とシャドウマスクの凹み
童との関係を示す特性図、第３図はカラー受像管の動作
を説明するだめの模式図、第４図はシャドウマスクの変
形を説明するための要部の概略図、第５図はシャドウマ
スク素材の変形量と降伏点強度との関係を示す特性図、
第６図及び第７図はシャドウマスクの憾鈍温度と降伏点
強度との関係を示す特性図である。 （４）・・・シャドウマスク、（５）・・・開孔代理人
　弁理士　則　近　廠　佑 同　　　　竹　花　番久男 引張Ｉ４氏験δｌ友（′０） 第１図 第２図 第３＠　　　　ｓ４図 ７４　（３互５’ｉ７Ｌ　Ｃ’ｌ／ｒｎｍリ　　　　　
　　　　鰻ＡちづＪ（’ｃ）第５図　　　第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄及びニッケルを主成分とする薄板状金属板に多
   数の開孔を穿設する工程と、前記多数の開孔の穿設され
   た金属板を酸化性雰囲気にて焼鈍し上記金属板に酸化被
   膜を形成する工程と、前記焼鈍された金属板を温間プレ
   ス加工によりシャドウマスクに成形する工程とを備えた
   ことを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
2. （２）温間プレス加工温度を１２０℃以上とすることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシャドウマスク
   の製造方法。