JPS63259054A - シヤドウマスク - 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】 （目　的） 本発明はカラーテレビ用受像管に用いられるシャドウマ
スクに関する。

（従来技術及び問題点） 一般にカラーテレビ受像管用シャドウマスク材には低炭
素リムド冷延鋼板や低炭素Ａｌキルド冷延鋼板が用いら
れているが、最近これらの材料に比べより低熱膨張特性
を有しているＦｅ−Ｎｉ系アンバー合金が提案され、工
業上の使用も試みられている。

カラー受像管を動作させた際、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以下であり、残りの
電子ビームはシャドウマスクに射突してシャドウマスク
は時として８０℃にも達する程に加熱される。この際シ
ャドウマスクの熱膨張によって色純度の低下が生じるわ
けであるが、Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金の使用によりこ
の熱膨張を軽減しようというものである。

しかし、このＦｅ−Ｎｉ系アンバー合金には次のような
問題点があり、実用化の大きな障害になっている。

（１）　　プレス成型性が悪い （２）耐共振性が悪い （３）　　耐座屈性が悪い （４）　　エツチング穿孔性が悪い これらの問題点をさらに具体的に述べると、その（１）
一般にシャドウマスクの製造は、おおよそエツチングに
よる穿孔する工程とプレス成型性を付与する工程と、そ
の他黒化処理等の工程からなるが、Ｆａ−Ｎｉ系アンバ
ー合金はＡ１キルド鋼やリムド鋼とは焼鈍軟化特性が異
なり、通常の焼鈍では十分に耐力が低下しないという問
題が生じる。その結果、スプリングバックが生じ形状に
微妙な狂いを生じるうえに、局部的な歪みが残留するた
め球面成型性が劣ってしまう。工業的に安定してプレス
成型ができ、良好なシャドウマスクを得るためには、プ
レス成型前の耐力が２４　ｋｇ　／　ｎｕｎ２以下であ
ることが必要とされている。

その（２）共振現象とはシャドウマスクをカラー受像管
に組立てた際、スピーカーの音等の外部振動によりシャ
ドウマスク自体が共振してしまう現象であり、その結果
、シャドウマスクの孔と電子ビームの微妙な位置関係が
ずれ、色純度の低下につながるものである。従来のＦｅ
−Ｎｉ系アンバー合金は、低周波数で共振し、また振動
の減衰も遅いことが問題となっていたが、その原因は次
の２点である。１点目は、Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金の
ヤング率が低いことで、ヤング率が低いことが共振周波
数を低下させている。２点目は、球面成型性が悪いとい
う第１の問題点と共通するところの問題である。すなわ
ち、Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金は、プレス成型性が悪く
球面成型性が劣るため、成型後の球面に局部的な歪が残
留し、さらには局部的なへこみやたるみが生じ、これが
マスク全体の振動の減衰を著しく遅らせる原因となって
いる。

その（３）座屈は特にシャドウマスクが大型の場合に問
題とされており、成型後シャドウマスクの特に中央部が
カラー受像管組立て時のわずかな衝撃や応力でヘタリを
生じるものであり、ヤング率が低く、結晶粒が大きいほ
ど座屈しやすい。

Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金は耐力の低下を狙うため高温
での焼鈍を行わざるを得ず、このため結晶粒が粗大化し
てしまい、また上記のようにヤング率も低いので座屈が
一層おこりやすくなっている。

その（４）シャドウマスク材は通常塩化第２鉄を主成分
とするエツチング液によりエツチング穿孔され、多数の
開孔が設けられるわけであるが、Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー
合金はＡｌキルド鋼やリムド鋼とはエツチング性が異り
、開孔の形状不良を起こしやすい。これは、最近シャド
ウマスクの高精細度化が進んでいるため、特に大きな問
題となっている。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、かかる点に鑑み種々の研究を行った結果
、特定の組成のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金の微量成分を適
正に制御した材料を用いたシャドウマスクがこれらの要
求特性を満足することを見出した。すなわち、重量％で
Ｃ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下、Ｍ　ｎ　０　
、１〜１　、０％、Ｓｏ、０２％以下、００．０１％以
下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃｒ　０
　、３〜２　。

０％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるシャド
ウマスク及び重量％でＣ０，１０％以下、Ｓ　ｉ　０．
３０％以下、Ｍ　ｎ　０　、１〜１　、０％、Ｓ　０゜
０２％以下、００．０１％以下、Ｎ　０．００５％以下
、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃｒ０．’３〜２．０％未満、残
部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、結晶粒度が結晶粒
度番号で５．０以上であることを特徴とするシャドウマ
スク並びに重量％でＣ００１０％以下、Ｓ　ｉ　０．３
０％以下、Ｍｎ０．１〜１．０％、３０．０２％以下、
００．０１％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３
８％、Ｃｒｙ。

３〜２．０％未満及びＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ
、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以上を総
計で０．０１〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
からなるシャドウマスク及び重量％でＣ：０．１０％以
下、Ｓｉ０．３０％以下、Ｍ　ｎ　０　、１〜１　、０
％、Ｓ　　０．０２％以下、Ｏ０１０１％以下、Ｎ　　
０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃｒ　０　、３
〜２　、０％未満及びＴ１．Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ
、Ｂ　ｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以上を
総計で０．０１〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなり、結晶粒度が結晶粒度番号で５．０以上であ
ることを特徴とするシャドウマスクに関する。

（発明の詳細な説明） 次に本発明における成分の限定理由を述べる。

Ｃ；Ｃが０．１０％を超えると熱膨張係数が高くなる。

また、鉄炭化物の生成のためエツチング性が阻害されシ
ャドウマスクに適さない。よってＣは０．１０％以下と
する。

Ｓｉ；Ｓｉは脱酸目的に添加するものであるが。

０．３０％を超えて含有すると合金の硬さを増し、焼鈍
後の耐力の低下が十分でない。よってＳｉは０．３０％
以下とする。

Ｍｎ；Ｍｎは脱酸目的と熱間加工性を付与する目的とで
添加するが、０．１％より少ないと効果がなく、１．０
％を超えて含有すると熱膨張係数が上昇する。よってそ
の成分範囲を０．１〜１．０％とする。

ＳＯ３が高いと硫化物系の介在物を形成し、エツチング
穿孔性を害す。またブラウン管に組み込んだ際、電子線
の照射によりＳが飛び出す恐れも生じる。この限界が本
発明合金中では０．０２％である。よってその成分範囲
を０．０２％以下とする。

ｏ；ｏは本発明合金中においてその多くは非金属介在物
等の酸化物として存在する。Ｏ含有量が０．０１％を超
えると内部に非金属介在物が多く存在し、これがエツチ
ング穿孔に際して残存したり、塊状で欠落したりするた
め、孔づまりや孔形状不良を生じるため、エツチング穿
孔精度が悪くなる。よってその成分範囲を０．０１％以
下とする。

ＮＵＮが多いと、Ｃｒの窒化物が多く形成される。この
Ｃｒの窒化が多く存在すると硬さを増し、同一の焼鈍を
施してもシャドウマスクとして適正な特性まで軟化しな
い。また、Ｃｒの窒化物によりエツチング穿孔精度が悪
くなる。その限界が０゜００５％である。よってその成
分範囲を０．００５％以下とする。

Ｎｉ；Ｎｉが３４％より少く、あるいは３８％より多く
なると熱膨張係数が高くなり、カラーブラウン管の色純
度の低下につながる。よってその成分範囲を３４〜３８
％とする。

Ｃｒ　；Ｃｒは焼鈍後の耐力を低下させ、またヤング率
を上昇させる。Ｃｒの含有量が０．３％より少ないと耐
力の低下が十分でなく、ヤング率もほとんど上昇しない
。Ｃｒを２％を超えて含有すると熱膨張係数が大きくな
りすぎる。よってその成分範囲を０．３〜２．０％未満
とする。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、
Ｗ：これらの元素はヤング率の上昇及び結晶粒の微細化
を目的とし、耐共振性、耐座屈性を向上せしめる。その
効果が０．０１％以上で現れる。また、合計で１．０％
を超えて含有すると合金が硬度を増し、その結果焼鈍後
の耐力の低下が十分でなく、熱膨張係数も上昇する。ま
た、エツチング穿孔性も悪くなる。よってその成分範囲
を０．０１〜１．０％とする。

上記のような成分からなるシャドウマスクをエツチング
穿孔によりフラン１−マスクに加工、プレス成型前に施
す焼鈍において、結晶粒度が結晶粒度番号で５．０より
小さい、つまり粗大粒の場合、成型されたマスクは座屈
が生じやすくなる。従って、結晶粒度を結晶粒度番号で
５．゛Ｏ以上とすることにより、より優れたシャドウマ
スクが得られる。

また、シャドウマスクの製造工程としては、プレアニー
ル法と言われている、焼鈍−エッチング穿孔−プレス成
型なる工程もあるが、このプレアニール法による工程に
おいてでも、結晶粒度が結晶粒度番号で５．０以上にす
ることで耐共振性、耐座屈性に対して同様に良好な効果
を得ることができる。

製造工程として一般法、プレアニール法のどちらを用い
るにしても焼鈍条件は望まれる焼鈍後の耐力と結晶粒度
から決定されるものであるが、８００℃以上の高温で５
分以上の焼鈍時間が必要であり、雰囲気は純水素をはじ
めとする還元性雰囲気又は真空雰囲気で酸化を防ぐべく
十分に速い冷却速度が必要である。

次に実施例を示し本発明を説明する。

（実施例） 供試材は真空溶解、鋳造後熱間圧延、酸洗後、冷間圧延
と焼鈍を繰り返し、板厚０．１５ｍｎ＋の冷延板とした
ものである。この供試材の成分を第１表に示す。この冷
延板に塩化第２鉄を主成分とするエツチング液により多
数の開孔を設け、この際のエツチング穿孔性を調査した
。また、エツチング穿孔後のフラットマスクに８００〜
１１００”ＣＸｌ０分の焼鈍を行いプレス成型した。焼
鈍後、プレス成型前のフラットマスクの熱膨張係数、結
晶粒度、０．２％耐力、ヤング率を第１表に併記した。

さらに、プレス成型した際の球面成型性及び成型したマ
スクの耐共振性、耐座屈性、カラー受像管に組み立てた
際の色むらの発生の有無も第１表に併記した。

第１表より明らかな様に本発明例１〜１８は全て熱膨張
係数α、。−１，３゜が３．０Ｘ１０”／℃以下であり
、耐力が２４）ｃｇ／ａ＋”以下であり５ヤング率も１
５ｏｏｏＩＣｇ／ＩＩＩ！＋２以上テアルタメ、シャド
ウマスクとじてプレス成型性に優れ、耐共振性、耐座屈
性に問題がなく、色むらが発生せず、また、微量成分を
適切にコントロールしているためエツチング穿孔性が良
好である。また、本発明例１６〜１８については本発明
例１〜１５に比べ焼鈍後の結晶粒度が大きいため、シャ
ドウマスクとした際に耐座屈性がやや劣る。この差は大
きくないので実用上問題はないが、好ましくは結晶粒度
を粒度番号で５゜０以上とするのが望まれる。

比較例１９はＮｉが少ないため熱膨張係数が大きく色む
らが発生する。比較例２０はＮｉが３８％を超えるため
熱膨張係数が大きく色むらが発生する。

比較例２１はＣｒが少ない従来のアンバー合金であるが
、耐力が高く、また、ヤング率が低いためプレス成型性
、耐共振性、耐座屈性に劣っている。

比較例２２はＣｒが多いため熱膨張係数が大きく色むら
が発生する。比較例２３はＣが多いためエツチング穿孔
性が悪く、また、耐力が高く、プレス成型性が悪く、さ
らには熱膨張係数が大きく色むらが発生する。比較例２
４はＳｉが多いため耐力が高く、プレス成型性が悪く、
また、熱膨張係数が大きく色むらが発生する。比較例２
５はＭｎが多いため熱膨張係数が大きく色むらが発生す
る。比較例２６．２７．２８はそれぞれＳ、０．Ｎが多
いためエツチング穿孔性が悪い。比較例２９．３０はそ
れぞれ添加元素Ｔｉ及びＭｏ、Ｎｂを合計で１．０％を
超えて含んでいるため、エツチング穿孔性が悪く、また
、耐力が高いためプレス成型性が悪く、さらには熱膨張
係数が大きく色むらが発生する。

（効　果） 本発明に基づくシャドウマスクにおいては製造性が良好
で、エツチング性に優れ、そのシャドウマスクから製造
したカラー受像管においては色純度の低下のない良好な
ものが得られ、今日の高精細度化が進むなかで著しく優
れたものである。

以下余白

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下
   、Ｍｎ０．１〜１．０％、Ｓ０．０２％以下、Ｏ０．０
   １％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃ
   ｒ０．３〜２．０％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
   からなるシャドウマスク。
2. （２）重量％でＣ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下
   、Ｍｎ０．１〜１．０％、Ｓ０．０２％以下、Ｏ０．０
   １％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃ
   ｒ０．３〜２．０％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
   からなり、結晶粒度が結晶粒度番号で５．０以上である
   ことを特徴とするシャドウマスク。
3. （３）重量％でＣ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下
   、Ｍｎ０．１〜１．０％、Ｓ０．０２％以下、Ｏ０．０
   １％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃ
   ｒ０．３〜２．０％未満及びＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
   Ｂ、Ｖ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以
   上を総計で０．０１〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的
   不純物からなるシャドウマスク。
4. （４）重量％でＣ０．１０％以下、Ｓｉ０．３０％以下
   、Ｍｎ０．１〜１．０％、Ｓ０．０２％以下、Ｏ０．０
   １％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｎｉ３４〜３８％、Ｃ
   ｒ０．３〜２．０％未満及びＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
   Ｂ、Ｖ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以
   上を総計で０．０１〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的
   不純物からなり、結晶粒度が結晶粒度番号で５．０以上
   であることを特徴とするシャドウマスク。