KR100711433B1 - 프레스성이 양호한 전자총전극용 Ｆｅ-Ｃｒ-Ｎｉ계합금스트립 - Google Patents

프레스성이 양호한 전자총전극용 Ｆｅ-Ｃｒ-Ｎｉ계합금스트립 Download PDF

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Abstract

프레스성을 향상시킨 Fe-Ni-Cr계 합금스트립이 제공된다. 이 합금스트립은 중량%로, Cr:15∼20%, Ni: 9∼15%, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 실질적으로 구성되는 Fe-Ni-Cr계 합금스트립으로서, JIS G 0555에 규정되어 있는 청정도가 0.03%이하이며, 또한 최종소둔 후의 재료판후 중앙부에 있어서의 (111)면의 집합도를
αc(111)=[Ic(111)/{Ic(111)+Ic(200)+Ic(220)+I c(311)}]×100(%)
-단, Ic(hkl)은 (hkl)면의 X선회절강도임-로 표시하면, αc(111)가 50%이하인 Fe-Ni-Cr계 합금스트립이다.

Description

프레스성이 양호한 전자총전극용 Ｆｅ-Ｃｒ-Ｎｉ계 합금스트립{Fe-Ni-Cr BASED ALLOY STRIP HAVING IMPROVED PRESS-FORMABILITY AND USED FOR ELECTRODE OF ELECTRON GUN}
도 1은 컬러브라운관의 단면도;
도 2는 전자총의 드로잉부품의 종단면도;
도 3은 재료판 후 중앙부의 X선회절상;
도 4는 표층부의 X선 회절상
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 패널 2: 형광피막
3: 전자빔 5: 편향요크
6: 섀도우마스크 7: 전자실드
10: 전자총 전극의 드로잉가공부품
본 발명은 전자총의 전극에 사용되는 합금, 특히 Fe-Ni-Cr합금에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 이러한 전극에 요구되는 드로잉가공성 및 비자성 을 향상시킨 Fe-Cr-Ni계 합금에 관한 것이다.
일반적으로, 컬러브라운관 등에 장착되는 전자총의 전극에 사용되는 재료는 Fe-Cr-Ni계 합금재이다. 이것은 판후 0.05로부터 0.07㎜정도의 비자성스테인레스강이다.
전자총은 섀도우마스크형 컬러브라운관의 한 구성요소이다.
도 1은 섀도우마스크형 컬러브라운관의 단면도이다.
도 2는 전자총드로잉부품의 종단면도이다.
도 1에 있어서, 적, 록, 청의 3원색을 발광하는 형광피막(2)이 패널(1)에 도포되어 있다. 전자빔(3)은 목부에 설치된 전자총(4)으로부터 방사되고, 편향요크(5)에 의해 편향되고 또한 주사된다. 섀도우마스크는 (6)으로 표시되고, 전자실드는 (7)로 표시된다. 이들 부품(1)-(7)은 모두 공지되어 있다.
도 2에 있어서, 전자총의 성형부품의 일례가 (10)으로 표시되어 있다. 적, 록, 청의 어느 하나를 방사하는 광전자빔은 이 성형부품(10)의 구멍(10a)을 통과한다. 이 미소한 구멍(10a)은, Fe-Cr-Ni계 합금을 프레스가공에 의해 소정의 형상으로 드로잉하고, 이어서 펀칭해서 천공가공을 행함으로써 형성할 수 있다.
Fe-Cr-Ni합금재의 프레스가공성을 향상시키는 여러가지 기술이 다음의 일본특허공개공보에 제안되어 있다. 이 합금재의 압연가공율 및 소둔조건의 변경에 의해 프레스드로잉가공, 특히 바링성형을 용이하게 하는 기술이 일본 특개평 8-92691호(일본 특원평 6-257253호)에 제안되어 있다. 바링은, 스트립을 관통하는 구멍을 형성하고 이 구멍을 넓히기 위하여 이 구멍을 통하여 펀치를 압출시키는 가 공이다. 저점도의 오일은 세척작업을 용이하게 하므로 프레스가공성을 향상시킨다. 일본 특개평 10-30157호 (일본 특원평 8-205,453호)는 이와 같은 프레스가공에 관한 것으로, 소재의 표면거칠기의 중심선을 측정한 후, 중심선에 대한 평균두께와 최대거칠기를 규정함으로써 프레스가공성을 더욱 향상시키는 기술을 제안하고 있다. 일본 특개평 11-106873호 (일본 특원평 9-283,039호)에 의하면, 블랭킹가공성을 확보하기 위해서 적절한 양의 S를 첨가하고 미량 성분을 제어함으로써 드로잉성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다. 이 발명은 프레스블랭킹시에 잔존한 버어(burr)가 바링가공시의 균열에 관계가 있다는 발견에 의거하고 있다.
최근, 컴퓨터용 브라운관에 있어서의 고정세화와 고휘도화의 진전에 따라서 브라운관의 포커스특성에의 요구수준도 높아지고 있다. 이에 따라서, 전자총용 재료는, 큰 렌즈직경을 고정밀도로 가공할 수 있고 또한 프레스가공속도의 증가에도 대응할 수 있도록 향상된 가공성을 가지도록 요구되고 있다. 이러한 환경하에서, 종래의 Fe-Cr-Ni계 합금재는 드로잉면(10b)(도 2참조)에 균열이 발생하기 때문에 이러한 재료는 상기한 요구에 충분히 대응할 수 없었다.
본 발명의 목적은, 최근 한층더 높아진 드로잉성의 요구, 특히 드로잉 후의 표면품질이 뛰어나야 한다는 요구에 대응할 수 있는 전자총의 전극을 제조하기 위한 향상된 합금재를 제공하는 데 있다.
본 발명자는 Fe-Cr-Ni계 합금재의 드로잉성이 최종소둔 후의 집합도와, 집합 도의 판후(板厚)방향의 분포에 따라서 변화하는 것을 발견했다. 더 상세하게는, 판후 중앙부에 있어서의 (111)면의 집합도가 크면 드로잉성이 나쁘고, 또한 재료표층부의 (111)면의 집합도가 판후 중앙부의 그것보다 크면 드로잉성이 열화하는 것을 발견했다.
재료판후 중앙부의 (11)면의 집합도는 다음식 αc(111)로 표시된다.
αc(111)=[Ic(111)/{Ic(111)+Ic(200)+Ic(220)+I c(311)}]×100(%)
이 식에서 , Ic(hkl)은 판후 중앙부의 (hkl)면의 회절피크의 적분강도이다.
이 재료의 표층부의 (111)면의 집합도는 다음식 αs(111)로 표시된다.
αs(111)=[Is(111)/{Is(111)+Ic(200)+Ic(220)+I c(311)}]×100(%)
이 식에서 , Is(hkl)은 재료표층부의 (hkl)면의 회절피크의 적분강도이다.
전자총의 전극에 사용되는 Fe-Ni-Cr계 합금재에 있어서, (111)면의 집합도는 상기 발견에 의거해서 규정된다. 본 발명에 의하면 다음의 전자총의 전극용 Fe-Ni-Cr계 합금스트립이 제공된다.
(1) 중량%로, Cr: 15∼20%, Ni: 9∼15%, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 실질적으로 구성되는 Fe-Ni-Cr계 합금스트립으로서, JIS G 0555에 규정되어 있는 청정도가 0.03%이며, 또한 최종소둔 후의 재료판후 중앙부에 있어서의 (111)면의 집합도를
αc(111)=[Ic(111)/{Ic(111)+Ic(200)+Ic(220)+I c(311)}]×100(%)
-단, Ic(hkl)은 재료 판후 중앙부에 있어서의 (hkl)면의 X선 회절강도이다-로 표시하면, αc(111)가 50%이하인 것을 특징으로 하는 Fe-Cr-Ni 계 합금스트립.
(2) 중량%로, Cr: 15∼20%, Ni: 9∼15%, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 실질적으로 구성되는 Fe-Ni-Cr계 합금스트립으로서, JIS G 0555에 규정되어 있는 청정도가 0.03%이하이며, 또한 최종소둔 후의 재료판후 중앙부에 있어서의 (111)면의 집합도를 αc(111), 최종소둔 후의 재료표층부의 (111)면의 집합도를 αs(111)라 하면, αs(111)≤50%, αs(111)≤αc(111)
인 것을 특징으로 하는 Fe-Cr-Ni계 합금스트립.
본 발명에 의하면, 또한 상기한 Fe-Cr-Ni합금(1) 또는 (2)로 구성되는 전자총의 전극이 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 의한 Fe-Ni-Cr계 합금스트립이 성분을 설명한다.
Cr: 전자총의 전극으로서는 비자성이 요구된다. 통상, 비자성이기 위해서는 투자율이 1.005이하이어야 한다. 이 투자율을 만족시키기 위해서 Cr함유량을 15∼20%로 한다. 더 바람직한 Cr함유량의 범위는 15∼17%이다.
Ni: Ni가 9%보다 작으면 투자율이 너무 높게 된다. Ni하유량이 15%보다 많으면 원가가 높아지므로 Ni함유량을 9∼15%로 한다.
이들 성분의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물중에서 C, P, O, N, Ca, Mg, Ti, Nb, V 및 Zr은 상한을 아래와 같이 규제하는 것이 바람직 하다.
C: C가 0.12%를 초과하면 탄화물의 생성이 현저하게 많아져서 드로잉성이 떨어지기 때문에 C함유량은 0.12이하가 바람직하다.
P: P는 0.03%를 초과하면 드로잉성이 현저하게 열화하기 때문에 P함유량은 0.03%이하가 바람직하다.
O(산소): O의 함유량이 많으면 산화물계 개재물이 많아져서 드로잉성이 열화하기 때문에 O의 함유량은 0.005%이하가 바람직하다.
N: N의 함유량이 0.1%를 초과하면 가공성이 열화하기 때문에 N함유량은 0.1%이하가 바람직하다.
Ca: Ca는 황화물, 산화물을 형성해서 드로잉성을 열화시키기 때문에 Ca함유량은 0.05%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 Ca함유량의 범위는 0.01%이하이다.
Mg: Mg는 산화물을 형성해서 드로잉성을 열화시키기 때문에 Mg함유량은 0.02%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 Mg함유량의 범위는 0.005%이하이다.
Ti: Ti는 탄화물, 황화물, 산화물, 질화물을 형성해서 드로잉성을 열화시키기 때문에 Ti함유량은 0.1%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 Ti함유량의 범위는 0.02%이하이다.
Nb: Nb는 탄화물, 황화물, 산화물, 질화물을 형성해서 드로잉성을 열화시키기 때문에 Nb함유량은 0.1%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 Nb함유량의 범위는 0.02%이하이다.
V: V는 탄화물, 산화물, 질화물을 형성해서 드로잉성을 열화시킨다. 따라 서, V함유량은 0.1%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 V함유량의 범위는 0.02%이하이다.
Zr: Zr은 산화물을 형성해서 드로잉성을 열화시키기 때문에 Zr함유량은 0.1%이하가 바람직하다. 보다 바람직한 Zr함유량의 범위는 0.02%이하이다.
이들 성분은 원료의 엄선에 의해 바람직한 값 이하의 양으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 Fe-Cr-Ni계 합금소재는 이들 성분 이외에 다음과 같은 임의의 성분을 함유할 수 있다. 다음에 열거하는 성분은 비자성 및 프레스성형성을 직접적 또는 간접적으로 개량한다. 또한 이들은 프레스성형성을 열화시키지 않고 기타의 요구특성을 개량할 수 있다.
Si: Si는 탈산의 목적으로 첨가되지만, 0.005%미만으로는 탈산의 효과가 없으며, 1.0%를 초과하면 가공성이 열화한다. 따라서, Si함유량을 0.005∼1.0%로 하는 것이 바람직하다.
Mn: Mn은 탈산의 목적과, MnS를 석출시키는 목적으로 첨가된다. Mn함유량이 0.005%미만에서는 효과가 없으며, 2.5%를 초과하면 재료경도가 상승해서 드로잉성이 열화한다. 따라서 Mn함유량은 0.005∼2.5%가 바람직하다.
S: S는 적량 함유하면 Mn과 MnS를 형성한다. 이 형성에 의해 구멍을 프레스펀칭할 때의 버어의 발생이 억제되어, 바링가공시의 균열의 발생을 방지하게 된다. 그러나, S함유량이 0.0003%미만에서는 그 효과를 얻을 수 없고, 0.0100%를 초과하면 거친 MnS가 생성되어 역으로 드로잉성이 열화한다. 따라서 S함유량은 0.0003∼0.0100%가 바람직하다.
Mo: Mo는 내식성을 향상시키기 때문에 내식성이 강하게 요구되는 경우에는 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Mo함유량이 2.0%를 초과하면 드로잉성이 열화하기 때문에 Mo함유량은 2.0%이하로 하는 것이 바람직하다.
Al: Al은 탈산재로서 첨가된다. Al함유량이 0.001%미만에서는 탈산효과가 충분하지 않고, 0.2%를 초과하면 가공성이 열화한다. 따라서, Al함유량은 0.001∼0.20%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 Fe-Cr-Ni계 합금소재의 JIS G 0555에 규정되어 있는 청정도가 0.03%를 초과하면 드로잉성, 특히 디프드로잉성 및 바링가공성이 열화하기 때문에 청정도는 0.03%이하로 해야한다. 이 청정도는 재료의 엄선, 진공용해, 탈산 등의 수단에 의해 달성할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 Fe-Cr-Ni계 합금소재의 (111)면 집합도의 한정이유를 이하에 설명한다.
재료판후 중앙부의 (111)면집합도는 αc(111)로서 표시된다. αc(111)가 50%보다 크면 소성이방성이 증가되어 드로잉에 있어서의 변형이 불균일하게 된다. 따라서 αc(111)를 50%이하로 한다.
재료의 표층부의 (111)면집합도는 αs(111)로서 표시된다. αs(111)가 αc(111) 보다 크면 αc(111)가 50%이하라도 드로잉성이 열화한다. 따라서, αs(111)≤αc(111) 로 한다.
다음에, 본 발명에 관한 Fe-Cr-Ni계 합금재의 제조방법에 대해 설명한다. 본 발명에 관한 Fe-Cr-Ni계 합금소재는 잉곳의 주조, 분괴압연 또는 단조, 잉곳주조와 분괴압연 또는 단조에 대신하는 슬라브의 연속주조, 표피박리, 열간압연, 냉간압연과 소둔을 반복하고, 최종판후의 압연재를 연화해서 성형성을 향상시키기 위한 소둔을 순차적으로 행하는 통상의 제조방법에 의해 제조된다.
합금스트립은 전자총의 부품을 연속프레스성형하는 데 적합한 장척재이며, 그 폭은 특히 제한은 없지만 일반적으로는 12∼120㎜이다. 상기의 제조공정에 있어서, 냉간압연조건 및 최종소둔조건이 상기 집합도에 가장 영향을 준다. 본 발명자가 공장실험을 반복해서 행하여, 냉간압연의 가공도가 35∼80%, 냉간압연의 롤직경이 40∼120㎜ 및 냉간압연의 1패스당의 압하량이 0.03∼0.20이며, 또한 최종소둔 후의 400℃까지의 냉각속도를 50∼100℃/초의 범위로 제어함으로써 최종소둔 후의 (111)면집합도를 상기 범위로 제어할 수 있는 것을 발견했다.
본 발명을 실시예를 참조해서 이하에 설명한다.
(실시예)
표 1에 표시하는 조성의 합금성분이 되도록 공업용순철, 전해닉켈, 전해크롬, 전자총부품의 스크랩 등을 진공용해로에 장입하고, 각 원료를 용해해서 잉곳으로 주조했다. 그러나, 표 1의 성분A는 주조 전에 알루미늄탈산을 행하고, 성분B는 탈산을 행하지 않고 주조했다. 주조 후 분괴압연, 표피박리, 열간압연 및 스케일제거를 통상의 조건에서 행한 후에 냉간압연과 소둔을 반복하고, 최종소둔을 1050℃에서 행해서 판후 0.4㎜의 소둔재를 제조했다. 이 때 본 발명의 실시예에 있어서는 냉간압연의 가공도: 65%, 압연의 롤직경: 75㎜, 소둔 후의 1050∼400℃에서의 평균냉각속도를 80℃/초로 제어하고, 비교예에서는 냉간압연의 가공도를 32%로 했다.
(111)면의 집합도는 Co관구를 X선원으로 한 X선 회절결과로부터 계산했다.
도 3에 있어서, 판후중앙부의 X선 회절상을 표 1의 No.1 실시예에 관해서 표시했다. 도 4에 있어서, 표층부의 X선 회절상을 표 1의 No.1 실시예에 관해서 표시했다. 재료표층부의 집합도는 재료면에 관해서 그대로 측정했다. 한편, 중앙부의 집합도는 판후의 반을 연마로 제거하고 나서 연마면을 측정했다.
이 소둔재에 윤활재로서 수용성왁스를 사용해서 디프드로잉테스트를 행하고 한계드로잉비를 측정했다. 이 드로잉은 또한 드로잉비 1.33에서 평판펀치를 사용해서 행했다. 평가는 가공품에 균열이 있는지 어떤지를 관찰해서 행했다. 표 2에 (111)면의 집합도, 프레스가공성 및 청정도를 표시한다.
표 2에서 명백한 바와 같이, 본 발명실시예의 No. 1 내지 No. 5는 비교예의 No. 6 내지 No. 8과 비교해서 모두 한계드로잉비가 크게 뛰어난 드로잉성을 표시하고 있다. 본 발명 실시예 No. 1은 αc(111)에 관해서 청구항 1을 만족하지만, 청구항 2의 범위 밖의 αc(111) 및 αs(111)을 가진다. 따라서, 본 발명 실시예 No. 5의 한계드로잉비는, αc(111)가 거의 같음에도 불구하고 본 발명실시예 No. 1 보다도 작게 되어 있다. 또한, 비교예 No. 6과 No. 7은 αc(111)가 50%를 초과하고 있기 때문에 한계드로잉비가 작게 되어 있다. 또한, 비교예 No. 8은 JIS G 0555에 규정되 어 있는 청정도가 0.03%를 초과했기 때문에 드로잉부의 균열의 발생빈도가 많았다.
Figure 112000020429034-pat00001
Figure 112000020429034-pat00002
이상과 같이, 본 발명의 Fe-Cr-Ni계 합금스트립은 드로잉성을 현저히 향상시켜 가혹한 프레스조건에서 가공되어도 균열이 발생하기 어려운 재료이다. 따라서, 전자총의 전극용으로서 최적한 합금스트립을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 중량%로, Cr:15∼20%, Ni: 9∼15%, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 실질적으로 구성되는 Fe-Ni-Cr계 합금스트립으로서, JIS G 0555에 규정되어 있는 청정도가 0.03%이하이며, 또한 최종소둔 후의 재료판후 중앙부에 있어서의 (111)면의 집합도를
    αc(111)=[Ic(111)/{Ic(111)+Ic(200)+Ic(220)+I c(311)}]×100(%)
    -단, Ic(hkl)은 (hkl)면의 X선 회절강도임-로 표시하면, αc(111)가 50%이하인 것을 특징으로 하는 전자총전극용 Fe-Ni-Cr계 합금스트립.
  2. 제 1항에 있어서, 재료표층부의 (111)면의 집합도를 αs(111)라 표시하면, αs(111)는 상기 αc(111)이하, 즉 αs(111)≤αc(111)인 것을 특징으로 하는 전자총전극용 Fe-Cr-Ni 계 합금스트립.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 중량%로, C: 0.12%이하, P:0.03%이하, O:0.005%이하, N: 0.1%이하, Ca: 0.05%이하, Mg: 0.02%이하, Ti: 0.1%이하, Nb: 0.1%이하, V: 0.1%이하, Zr: 0.1%이하, Si:0.005∼1.0%, Mn: 0.005∼2.5%, S: 0.0003∼0.0100%, Mo: 2.0%이하, Al: 0.001∼0.2%의 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 전자총 전극용 Fe-Cr-Ni계 합금스트립.
KR1020000057211A 1999-09-29 2000-09-29 프레스성이 양호한 전자총전극용 Ｆｅ-Ｃｒ-Ｎｉ계합금스트립 KR100711433B1 (ko)

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