KR100416116B1

KR100416116B1 - 철-코발트-니켈합금및이를사용하여제조된섀도우마스크

Info

Publication number: KR100416116B1
Application number: KR1019960014302A
Authority: KR
Inventors: 꼬자르 리까르도; 쏠리냑 마리-뽈
Original assignee: 엠피 소시에떼아노님
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1996-05-02
Publication date: 2004-03-30
Also published as: EP0745697B1; EP0745697A1; DE69606737T2; DE69606737D1; JPH08311622A; JP3756984B2; DK0745697T3; FR2733767B1; PL314075A1; FR2733767A1; CN1138634A; KR960041391A; CN1059933C

Abstract

본 발명은 철 - 니켈 - 코발트 합금에 관한 것으로, 철 - 니켈 - 코발트 합금의 화학적 조성은 중량비로 다음과 같다 : 32 % ≤Ni ≤34 %, 3.5 % ≤Co ≤6.5 %, Mn ≤0.1 %, Si ≤0.1 %, Cr ≤0.1 %, 0.005 % ≤ C ≤0.02 %, S ≤0.001 %, 0.0001 % ≤Ca ≤0.002 %, 0.0001 % ≤Mg ≤0.002 %, 나머지는 철과, 제련에서 기인한 불순물이다 ; 더 나아가 합금은 다음과 같은 관계를 만족시킨다. : Co + Ni ≤38.5 %, Co + 0.5 ×Ni ≥20 %, Co + 5 ×Ni ≥165.5 % 및 S ≤0.02 ×Mn + 0.8 ×Ca + 0.6 ×Mg. 이 합금은 디스플레이 음극선관에 대한 섀도우마스크의 제조에 사용된다.

Description

철-코발트-니켈 합금 및 이를 사용하여 제조된 섀도우 마스크

본 발명은 낮은 팽창 계수를 가지는 철 - 니켈 - 코발트 합금뿐만 아니라 섀도우 마스크 또는 디스플레이 음극선관(Display cathode ray tube)의 제조를 위한 합금의 용도에 관한 것이다.

낮은 팽창 계수를 가지는 철 - 니켈 - 코발트 합금, 일반적으로 슈퍼인 바르(SUPERINVAR)로 칭하는 이 합금은 잘 알려져 있다. 이 합금들은 특히 상기의 섀도우 마스크의 제조에 사용되는데, 이러한 예로 유럽 특허 출원 EP 05340460 에서 섀도우 마스크의 제조를 위한 용도로 철을 포함하여, 중량비로 28 내지 34 % 의 니켈, 2 내지 7 % 의 코발트, 0.1 내지 1 % 의 망간, 0.1 % 미만의 규소, 0.01 % 미만의 탄소, 제련에서 기인한 나머지 불순물을 포함하는 철 - 니켈 - 코발트 합금이 기재되어 있다. 그러나 이 합금은 때로 실온에 가까운 마르텐사이트(martensite) 변형 기점 (Ms) 을 가지는 결점이 있어, 섀도우 마스크를 형성하거나 저온에서의 보관시 마르텐사이트 변형이 일어나기 시작해 섀도우 마스크의 영구변형을 야기한다. 또한, 특히 합금의 양호한 열간압연(hot - rolling)양태를 나타내는데 필수적인 망간의 함유량 때문에, 이 합금은 합금의 팽창 계수가다소 너무 높아 섀도우 마스크의 국소적인 돔 생성이라는 결점을 충분히 감소시킬수 없다.

본 발명의 목적은 마르텐사이트 변형 기점이 -50 ℃ 미만이고, 20 ∼ 100 ℃ 에서 평균 열팽창 계수가 0.7 ×10^-6/°K 미만, 80 ∼ 130 ℃ 에서의 평균 열팽창 계수가 1 ×10^-6/°K 미만인 철 - 니켈 - 코발트 합금을 제시하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 아래와 같은 중량비로 화학적 조성을 가지는 철 - 니켈 - 코발트 합금이다.

32 % ≤Ni ≤34 %

3.5 % ≤Co ≤6.5 %

Mn ≤0.1 %

Si ≤0.1 %

Cr ≤0.1 %

0,005 % ≤C ≤0.02 %

S ≤0.001 %

0.0001 % ≤Ca ≤0.002 %

0.0001 % ≤Mg ≤0.002 %

나머지는 철 및 제련에서 기인한 불순물이다 ; 더 나아가, 다음과 같은 관계를 만족시키는 화학적 조성이다.

Co + Ni ≤38.5 %

Co + 0.5 ×Ni ≥20 %

Co + 5 ×Ni ≥165.5 % 및

S ≤0,02 ×Mn + 0.8 ×Ca + 0.6 ×Mg

바람직하게는 구리, 몰리브덴, 바나듐 및 니오브 함유량이 0 .1 % 미만여야 한다. 더 바람직하게는 망간, 규소, 크롬, 구리, 몰리브덴, 바나듐, 니오브 함유 총량이 0.30 % 미만인 것이 바람직하다.

최종적으로, 산소함유량이 0.01 % 이하, 질소함유량이 0.005 % 이하, 인 함유량이 0.005 % 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 주제는 또한 섀도우 마스크의 제조를 위한 본 발명에 따른 합금의 용도 뿐만 아니라, 그렇게 얻어진 섀도우 마스크에 관한 것이다.

본 발명을 이제부터 제한적이 아닌 더욱 상세한 방식으로 설명할것이다.

비록 섀도우 마스크의 변형이 원칙적으로 100 ℃ 미만의 온도, 전형적으로는 80 ℃ 로 적당히 가열해 생성되는 것으로 알려져 있지만, 새로운 방법에 의해 본 발명자들은 이미지 결함이 130℃ 정도의 높은 온도에서 섀도우 마스크의 국소적인 가열에 의해 일어나는 것으로 추측했다. 되도록이면 이미지 결함을 줄이기 위해 섀도우 마스크의 제조시에 20 ∼ 100 ℃ 에서 뿐만 아니라, 80 ∼ 130 ℃ 에서도 가능한 한 낮은 평균 팽창 계수를 가지는 합금 사용이 요구된다. 또한, 이 합금은 충분한 저온에서도(최소 - 50 ℃) 매우 안정한 현미경 사진 구조를 가져야 한다.

본 발명에 따른 합금은 철- 니켈- 코발트 합금으로, 그의 화학적 조성은 동시적으로, 평균 팽창 계수가 20 ∼ 100 ℃ 에서는 0.7 ×10^-6/°K 이하이고, 평균 팽창 계수가 80 ∼ 130 ℃ 에서는 1 ×10^-6/°K 이하이고, Ms 점이 -50 ℃ 미만이 되도록 조절된다.

본 발명의 합금의 화학적 조성은 중량비로 32 % ≤Ni ≤34 %, 3.5 % ≤Co ≤6.5 % 로 이루어지며, 니켈 및 코발트의 함량은 중량비로 다음과 같다 :

20 ∼ 100 ℃ 사이의 평균 팽창 계수가 0.7 ×10^-6/°K 미만이려면 니켈과 코발트의 함유량은 : Co + Ni ≤38.5 % ,

80 ∼ 130 ℃ 사이에서 평균 팽창 계수가 1 ×10^-6/°K 미만이려면 ; Co + 0.5 ×Ni ≥20 % ;

Ms점이 -50 ℃ 미만이려면 ; Co + 5 ×Ni ≥165.5 %로 구성된다.

그러나, 20 ∼ 100 ℃ 사이의 평균 팽창 계수가 0.7 ×10^-6/°K 미만이려면, 망간, 규소 및 크롬 함유량이 0.1 % 이하일 필요가 있다.

Ms점이 -50 ℃ 미만으로 유지하기 위해서는 합금이 0.005 % 이상의 탄소를 포함해야한다 ; 그러나, 연신 (drawing) 에 의한 성형 능력에 열화 (deterioration) 가 없으려면 탄소 함유량이 0.02 % 를 넘지 말아야 한다.

섀도우 마스크의 제조중 화학에칭 단계에서 결함을 발생시킬 수 있는 큰 개재물의 형성을 회피하려면, 0.0001 % ≤Ca ≤0.002 %, 0.0001 % ≤Mg ≤0.002 % 이어야 한다.

20 ∼ 100 ℃에서 가능한 최저의 팽창계수를 얻으려면, 니켈의 함유량은 32 % ≤Ni ≤34 % 이고, 코발트의 함유량은 3.5 % ≤Co ≤6.5 % 이어야 한다.

소량의 Mn 에도 불구하고, 양호한 압연성을 얻으려면, S 함유량이 0.001 %이하이고, 관계식 S ≤0.02 ×Mn + 0.8 ×Ca + 0.6 ×Mg을 만족하여야 한다.

그러나, 공업용 합금은 항상 구리, 몰리브덴, 바나듐 또는 니오브같은 잔류 원소들을 함유한다. 팽창 계수를 가능한 낮추기 위해서는 이 원소들 각각의 함유량이 0.1 % 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 다음과 같다 :

Mn + Si + Cr + Mo + V + Nb + Cu ≤0.30 %.

최종적으로, 고온 연성(hot ductility)을 얻으려면 산소 함유량이 0.01 % 이하, 질소 함유량이 0.005 % 이하, 인 함유량은 0.005 % 이하일 때가 더 좋다.

이러한 합금으로 특히 섀도우 마스크의 제조가 가능하다. 이러한 제조를 위해 합금을 제련하고, 잉곳(ingot)이나 슬래브(slab)로 주조한 후, 열간 압연해 대략 4 mm 두께의 스트립을 형성한다 ; 그 다음 스트립을 냉간 압연해 대략 0.15 mm 두께의 냉간 압연된 스트립을 얻는다. 이 냉간 압연된 스트립은 20 ℃ 에서 약 600 MPa 의 0.2 % 보증 응력 (proof stress) R_P0.2을 갖는다. 이 값은 용이한 성형을 하기에는 너무 높은 값이고, 또한 화학적인 절단에 의해 마스크 블랭크를 기계가공한 후에, 이들 블랭크를 700 ∼ 850 ℃ 에서 어닐링(annealing) 시키면 20 ℃ 에서의 0.2 % 보증응력 R_P0.2가 약 320 MPa 로 내려간다. 다음에, 각 블랭크는 예컨대 연신에 의해 성형하여 섀도우 마스크를 얻는다.

실례로 본 발명에 따라 합금 A ∼ D 를 제조하고, 화학적 조성은 중량 % 로 아래에 나타낸다 :

이들 합금의 성질은 다음과 같다:

특히 이들 합금으로 구멍이 뚫리고 연신에 의해 성형한 박막으로 구성된 섀도우 마스크의 제조가 가능하다. 이러한 섀도우 마스크는 성형 후나, 저온 조건에 보관한 후에라도 완전한 오스테나이트 구조를 갖는다. 또한 섀도우 마스크의 국소적인 돔 생성 결함은 이전 기술에 따른 철-니켈 합금으로 만들어진 섀도우 마스크의 국소적인 돔 생성 결함의 40 % 이하이다.

Claims

아래와 같은 중량비의 화학적 조성으로 구성되고 :

32 % ≤Ni ≤34 %

3.5 % ≤Co ≤6.5 %

Mn ≤0.1 %

Si ≤0.1 %

Cr ≤0.1 %

0,005 % ≤C ≤0.02 %

S ≤0.001 %

0.0001 % ≤Ca ≤0.002 %

0.0001 % ≤Mg ≤0.002 %

나머지는 철 및 제련에서 기인한 불순물로 이루어지고 ; 더 나아가 합금의 화학적 조성이 다음의 관계를 만족시키는 철-니켈-코발트합금 :

Co + Ni ≤38.5 %

Co + 0.5 ×Ni ≥20 %

Co + 5 ×Ni ≥165.5 % 및

S ≤0,02 ×Mn + 0.8 ×Ca + 0.6 ×Mg
제 1 항에 있어서, 제련에서 기인한 상기 불순물 중 구리, 몰리브덴, 바나듐및 니오브 각각의 함유량이 0.1 % 미만임을 특징으로 하는 합금.
제 2 항에 있어서, 망간, 규소, 크롬, 구리, 몰리브덴, 바나듐 및 니오브 함유 총량이 0.3 % 미만임을 특징으로 하는 합금.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제련에서 기인한 상기 불순물 중 산소 함유량이 0.01 % 이하, 질소 함유량이 0.005 % 이하, 인 함유량은 0.005 % 이하임을 특징으로 하는 합금.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 섀도우 마스크의 제조에 사용될 수 있는 합금.
하나 이상의 구멍이 뚫려져 있고, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 따른 합금으로 구성된 박막을 포함함을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
제 4 항에 있어서, 섀도우 마스크의 제조에 사용될 수 있는 합금.
하나 이상의 구멍이 뚫려져 있고, 제 4 항에 따른 합금으로 구성된 박막을 포함함을 특징으로 하는 섀도우 마스크.