KR100259763B1

KR100259763B1 - 전자총 부품용 Fe-Ni 합금

Info

Publication number: KR100259763B1
Application number: KR1019970067184A
Authority: KR
Inventors: 노리오 유키; 요시히사 키타
Original assignee: 사카모토 타카시; 닛코킨조쿠 가부시기가이샤
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2000-06-15
Also published as: TW454043B; US5891271A; KR19980079520A; CN1077146C; JP3566489B2; CN1195032A; JPH10265912A

Abstract

본 발명은, 펀칭성을 개선한 전자총부품용 Fe-Ni합금의 개발을 과제로 하며, 그 해결수단으로서 Ni: 30~55%, S: 0.0010~0.0200%, Mn: 0.8%이하, 그리고 Ti, Mg, Ce 및 Ca 중의 1종 또는 2종이상을 합계해서 0.005%이상 또는 0.5%미만 함유하고, 나머지부가 실질적으로 Fe 및 불가피적불순물로 이루어진 전자총부품용 Fe-Ni합금 및 당해 Fe-Ni합금제전자총프레스펀칭가공부품, 대표예는 전자총전극을 제공한다. 결정입자도를 입자도번호 7.0이상으로 제어하는 것도 효과적이다. 프레스펀칭성향상에 가장 효과가 있는 개재물은 황화물계개재물이며, 황화물계개재물을 형성하기 쉬운 원소로서 Ti, Mg, Ce, 및 Ca를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자총 부품용 Fe-Ni 합금

본 발명은, 전자총부품, 예를 들면 전자총전극재료로서 적합한, 프레스펀칭성을 향상시킨 Fe-Ni합금 및 이 합금소재를 프레스펀칭하므로서 가공하고, 이 소재에 전자빔을 통과시키는 미소구멍을 뚫어 형성한 전자총프레스펀칭가공부품, 대표적으로 전자총전극에 관한 것이다.

도 1은, 공지의 섀도마스크형컬러브라운관의 단면도로서, 패널(1)에 적, 녹, 청의 3원색을 발광하는 형광막(2)이 도포되어 있고, 한편 넥부에는 전자빔(3)을 발사하는 전자총(4)이 장비되어있다. 전자빔(3)은 편향요크(5)에 의해 편향 주사된다. (6)은 섀도마스크, 그리고 (7)은 자기시일드 이다.

도 2(a) 및 (b)는, 전자총(4)에 장비되는 편칭가공부품의 일예로서의 전극(그리드 전극) (10)을 표시한 사시도 및 단면도이다. 전극(10)은, 전자총의 음극에서 열방출된 전자를 제어하고, 전자빔을 형성하여, 그 전자유량을 변조하는 역할을 한다. 전극(10)에는 각각 적, 녹 및 청 발색용 빔을 통과시키는 미소구멍(10a),(10b) 및 (10c)를 코이닝과 프레스펀칭가공에 의해 형성하고 있다.

일반적으로, 수상관 등에 사용되는 전자총부품은, 판두께 0.05~0.5mm정도의 비자성스테인레스강을 상술한 바와 같이 코이닝을 거쳐 혹은 거치지 않고, 프레스펀칭가공하므로서 완성시킨다.

일반적으로, 수상관 등에 사용되는 전자총부품용재료로서는, 비자성스테인레스강이 잘 알려져있으나, 최근에는, 전자총의 음극으로부터 방출된 전자를 제어하는 전극에는, 비자성인 것보다 오히려 열팽창이 작은 것이 중요시 되게 되어있다. 즉, 최근의 컴퓨터디스플레이 등의 수상관의 고정세화, 고기능화에 수반해서, 전극 부품의 열팽창에 의한 미묘한 치수변화가 패널(1)(도1참조)위의 화면의 성능(색순도)에 영향을 미치도록 되어 왔다. 그래서, 저열팽창특성을 지닌 Fe-Ni합금, 특히 Fe-42%Ni합금(42합금)이 전극재료로서 사용되기 시작했으나, 종래의 42합금은 전극부품에 미소구멍(10a), (10b) 및 (10c)를 펀칭가공할 때, 펀치가 소재로부터 펀칭찌꺼기를 떼내는 선단부 가장자리(10e)(도 2참조)에 거스러미 B가 발생하는 문제가 있다. 펀칭가공시에 발생하는 거스러미는, 전자빔의 제어에 악영향을 미칠뿐만 아니라, 불필요한 전자방사의 원인으로도 되어, 전자총에 있어서 치명적인 결함이라고 할 수 있다. 금후, 더욱 수상관의 고정세도화가 진행되므로, 전자총부품에 발생하는 거스러미 저감에의 요구는 점점 엄하게 될 것이다.

종래부터, Fe-Ni합금의 펀칭성을 개선하기 위한 제안이, 일본국 특개평 6-184703호, 동 6-122945호, 동 7-3400호, 동 7-34199등에 의해 개시되어 있다.

그 중에서, 일본국 특개평 6-184703호에서는, S함유량을 0.002~0.05%로 규정하고, S또는 S화합물을 입자계 또는 입자내에 분산하는 것이 제안되고 있으나, 단지 쾌삭성(快削性)원소인 S를 첨가하고, 그 함유량을 규정하는 것만으로는, 최근의 매우 높은 정밀도가 요구되는 부품에 있어서의 거스러미 제어에는 충분하다고 할 수 있다.

다음에, 일본국 특개평 6-122945호, 동 7-3400호, 동 7-34199호에서는, Ti, Nb, V, TA, W, Zr등의 강도향상원소를 첨가하고, 경도상승과 적당한 정도의 취약화에 의해 거스러미 발생을 억제코저하는 제안이 되고 있으나, 경도상승에 의한 금형수명의 저하라고 하는 문제를 내포하고 있다.

본 발명은, 상기 종래기술의 문제점을 해소하고, 금형수명의 저하문제를 발생하는 일없이, 펀칭성을 개선한 전자총부품용Fe-Ni합금 및 이 합금을 프레스펀칭에 의해 가공한 전자총전극으로 대표되는, 전자총프레스펀칭가공부품을 제공하는 것을 과제로 한 것이다.

제1도는 섀도마스크형브라운관의 단면도,

제2도는 전자총의 전극이며, 본 발명에 관한 전자총펀칭가공부품의 일예를 표시한 사시도(a) 및 단면도(b)이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 패널 2 : 형광막

3 : 전자빔 4 : 전자총

5 : 편향요크 6 : 섀도마스크

7 : 자기시일드 10 : 전극

10a, 10b, 10c : 미소구멍 10e : 선단부가장자리

B : 거스러미

본 발명자 등은, 프레스 펀칭성에 영향을 미치는 개재물의 조성을 예의 연구한 결과, S함유량 및 황화물계 개재물을 형성하기 쉬운 원소로서 Ti, Mg, Ce, 및 Ca의 함유량을 특정의 범위로 콘트롤 하므로서, 개재물의 조성을 제어하고, 이에 의해 전자총부품용Fe-Ni합금의 프레스펀칭성을 개선하고, 상기 과제를 해결하는데 성공하였다. 구체적으로는, 상세한 연구의 결과, 프레스펀칭성 향상에 가장 효과가 있는 개재물은 황화물계개재물인 것이 명백하며, 또한, 이 황화물계개재물의 양이나 분포는 S함유량만으로는 결정되지 않고, Ti, Mg, Ce, 및 Ca의 함유량에 크게 영향받는 것이 명백해졌다. 따라서, 본 발명에 의해, 적정한 S량을 첨가하는 것과, 황화물계개재물을 형성하기 쉬운 원소로서 Ti, Mg, Ce 및 Ca를 첨가해서, 그 함유량을 특정범위로 콘트롤하는 것과 아울러서, 비로소 전자총부품의 거스러미에 대한 엄한 요구에 대응하는 재료를 공급할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명에 의하면 Ti, Mg, Ce 및 Ca를 첨가해도, 그것들은 재료의 경도 상승에는 효과가 작은 황화물계개재물을 형성하는 범위에서 첨가하므로, 경도상승에 의한 금형수명의 저하문제를 발생하는 일은 없다.

이와 같은 지견에 기초해서, 본 발명은, 중량%로, Ni : 30~55%, S : 0.0010~0.0200%, Mn : 0.8%이하, 그리고 Ti, Mg, Ce 및 Ca중의 1종 또는 2종 이상을 합계해서 0.005%이상 또한 0.5%미만 함유하고, 나머지부가 실질적으로 Fe 및 불가피적불순물로 이루어진 전자총부품용 Fe-Ni합금 및 당해 Fe-Ni합금제 전자총 프레스펀칭가공부품을 제공하는 것이다.

또, 결정입자도를 입자도번호 7.0이상으로 제어하는 것도 효과적인 것이 판명되었다. 그래서, 본 발명은 또, 중량%로, Ni : 30~55%, S: 0.0010~0.0200%, Mn : 0.8%이하, 그리고 Ti, Mg, Ce 및 Ca 중의 1종 또는 2종이상을 합계해서 0.005%이상 또한 0.5%미만 함유하고, 나머지부가 실질적으로 Fe 및 불가피적불순물로 이루어지고, 또, 결정입자도가 입자도 번호 7.0이상인 전자총 부품용 Fe-Ni 합금 및 당해 Fe-Ni합금제 전자총프레스펀칭가공부품을 제공하는 것이다.

전자총프레스펀칭가공부품의 대표에는 그리드전극과 같은 전자총전극이다.

이하, 본 발명의 수치한정이유를 설명한다.

(Ni) : Ni는 Fe-Ni합금의 열팽창특성을 결정하는 중요한 원소이며, 30%미만에서 혹은 50%를 초과하면, 열팽창계수가 너무 커져서, 바람직하지 않다. 따라서, Ni의 성분범위를 30~55%로 한다.

(S) : S는 Mn 혹은 Ti, Mg, Ce 및 Ca 와 함께 펀칭성을 향상시키는 황화물계개재물을 형성한다. 적정범위는, 황화물형성원소의 양에도 따르나, 최저 0.0010%는 필요하며, 0.0200%를 초과하면 효과는 대략 일정하게 되므로 S의 성분 범위를 0.0010~0.0200%로 한다.

(Mn) : Mn은 S와 함께 펀칭성을 향상시키는 MnS을 형성하나, 본 발명에서는, Mn보다 황화물을 형성하기 쉬운 원소인 Ti, Mg, Ce 및 Ca 의 1종이상을 첨가하므로, Mn의 존재는 특히 중요하지 않다. 그러나, 0.8%를 초과하면, 불가피적인 잔존산소와 결합해서 불필요한 산화물계개재물을 형성하기 쉽게 되므로, Mn의 성분 범위는 0.8%이하로 한다.

(Ti, Mg, Ce, Ca) : Ti, Mg, Ce 및 Ca 는, Mn보다 황화물을 형성하기 쉬운 원소이며, 합금 속에서 황화물계개재물을 형성하고, 펀칭성을 향상시킨다. 그 효과는 Mn보다 소량으로 나타나고, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상을 합계해서 0.005%이상 함유시키므로서 펀칭성이 향상한다. 단, 0.5%이상 첨가해도, 그 효과는 포화되고, 코스트업으로 연결되므로, 상한을 0.5%로 한다.

상기 이외의 성분은 불가피적불순물과 Fe이다. 불순물은, C,P, Cr, Co등의 통상의 불순물로서, 열팽창특성에 있어서 유해하므로, 이들 불순물 원소의 양은 통상 총계에서 10~2,000ppm 일 것이 바람직하다.

또, 결정입자도는 입자도번호 7.0이상이면 매트릭스의 연성(延性)이 적당히 억제되어 더욱 펀칭성에 바람직하다. 입자도번호는, JIS· G· 0551에 기재되는 결정입자도시험방법의 규정에 기초한다.

본 발명자 등은, 펀칭때의 전단변형 및 그것에 계속되는 연성파괴의 과정을 상세히 해석하였던 바, 종래 언급되는 바와 같이 개재물을 기점으로해서 파괴가 빨리 시작될 뿐아니라, 발생된 균열이 개재물을 경유해서 빨리 전파하는 것이 거스러미를 작게 하기 위해 중요하다는 것을 명백히 하였다. 그리고, 균열의 전파에는, 산화물계개재물이 아니고, 황화물계개재물이 유효한 것을 명백히 하였다.

부가해서 말하면, 본 발명에 있어서의 S의 효과는, 종래 언급되고 있던 쾌삭성의 개선, 즉 S에 의한 윤활효과가 아닌, 어디까지나 전단 영역의 연성 파괴에 있어서의 균열의 전파에 관한 것이다. 따라서, 쾌삭성개선에 필요한 S량에 비교하면 본 발명에서 필요한 S 는 소량으로 효과가 나타나도록 되어 있다.

본 발명에 의해, 적정량의 황화물계개재물을 재료 속에 산재시키므로서 비로소 전자 총 부품의 거스러미에 대한 엄격한 요구에 대응할 수 잇는 재료를 공급 할 수 있었던 것이다.

Si 나 Al과 같은 탈산원소를 사용한 경우에는, 불필요한 산화물계개재물의 잔존량을 적게하기위해 Si=0.3%이하, Al=0.05%이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 산소도 불필요한 산화물계개재물의 잔존량을 적게하기위해, 0.005%미만으로 하는 것이 바람직하다.

제조에 있어서는, 상술한 소정의 성분조성에 용제한 Fe-Ni 합금 잉곳 혹은 연속 주조 슬래브를 단조를 거쳐 혹은 거치지 않고 열간압연하고, 어닐링과 냉간압연을 반복해서 최종 두께로 하고, 최종 어닐링해서 판두께 0.05~0.5mm정도의 프레스펀칭용소재로 마무리된다. 또한, 이 최종 어닐링의 조건을 적정히 콘트롤하므로서 결정 입자도를 입자도 번호 7.0이상으로 하면, 더 바람직한 결과를 얻게 된다. 전자총부품은, 소재를 코이닝을 거쳐 혹은 거치지 않고, 프레스펀칭가공하므로서 완성시킨다.

이하, 실시예 및 비교예를 표시하여 본 발명을 설명한다.

Fe-42중량% Ni를 주성분으로하는 Fe-Ni합금을 유도형진공용해로에 의해 중량 약 6kg의 잉곳으로 용제하였다. 원료로서는, 전해 Fe, 전해 Ni, 전해 Mn, 금속 Ti, Ni-Mg 모합금, Ni-Ce 모합금, Ni-Ca 모합금을 사용, S량의 조정은 Fe-S(황화철)의 첨가에 의해 행하였다.

각 이곳은, 1200℃에서 열간압연하여 4mm두께의 판으로 하였다. 이것을 어닐링하고, 산세정한 후, 1.5mm두께로 냉간압연하고, 계속해서 어닐링후 0.5mm두께가지 냉간압연하였다. 다음에, 이것을 진공속에서 750℃에서 1시간 어닐링해서 제공시재로 하였다.

펀칭성의 평가는, 제공시재를 판두께 0.28mm로 코이닝 후, 직경 0.4mm의 구멍을 10개 뚫고, 그때 발생한 최대 거스러미높이 및 펀칭면의 파단면 비율을 구하였다. 또한, 본 발명자 등의 펀칭성의 연구에 의해, 파단면비율이 큰 쪽이 거스러미높이가 작게 되는 것이 명백해졌다. 표 1에 본 발명 및 비교예의 화학성분, 최대 거스러미높이 및 파단면 비율을 표시한다.

여기서, 거스러미높이란, 가공한 구멍을 구멍단면으로부터 관찰한 경우의 거스러미의 구멍 하부면으로부터의 거리(돌출길이)이다. 파단면 비율(%)은 (파단면 두께/판두께) × 100 에 의해 정의 된다.

표 1에서 명백한 바와 같이, 본 발명예는 어느 것이나 비교예에 비해 펀칭성이 뛰어나며, 최대거스러미높이가 작고, 파단면비율이 크다. 비교예 No.10은 S량이, 그리고 비교예 No. 11~14 는 Ti, Mg, Ce, Ca의 첨가원소량이 본 발명의 범위에서 벗어나 적기 때문에, 그 첨가효과가 작고, 최대거스러미높이가 크고, 파단면 비율이 작고, 펀칭성이 떨어져 있다. 또, 본 발명예 중에서도, 결정입자도가 입자도번호 7.0 미만의 No.6에 비하면, 동일성분에서 입자도번호 7.0이상의 No.5쪽이 최대거스러미 높이가 작고, 파단면비율이 크다.

이상과 같이, 프레스 펀칭성을 현저하게 개선한 본 발명의 전자총부품용 Fe-Ni합금에 의하면, 전자총부품으로서 치명적인 거스러미문제를 해소하고, 수상관의 고품질화에 대응할 수 있는 뛰어난 전자총부품을 얻을 수 있다.

Claims

중량%로, Ni:30~55%, S:0.0010~0.0200%, Mn:0.8% 이하, 그리고 Ti, Mg, Ce 및 Ca중의 1종 또는 2종 이상을 합계해서 0.005%이상 또한 0.5%미만 함유하고, 나머지부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자총부품용 Fe-Ni합금.
중량%로, Ni:30~55%, S:0.0010~0.0200%, Mn:0.8%이하, 그리고 Ti, Mg, Ce 및 Ca 중의 1종 또는 2종 이상을 합계해서 0.005%이상 또한 0.5%미만 함유하고, 나머지부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또, 결정 입자도가 입자도번호 7.0 이상인 것을 특징으로 하는 전자총 부품용 Fe-Ni합금.