KR20010112308A - 섀도우 마스크용 소재, 그 제조방법, 섀도우 마스크 및수상관 - Google Patents

섀도우 마스크용 소재, 그 제조방법, 섀도우 마스크 및수상관 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 코일내에서 균일하고 우수한 에칭성, 프레스성형성을 갖는 섀도우 마스크용 소재, 그 제조방법, 그 냉연강판을 사용한 섀도우 마스크, 및 그 섀도우 마스크를 조합한 수상관을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 때문에, 본 발명의 섀도우 마스크용 소재의 성분은, C ≤0.0008 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%, N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

Description

섀도우 마스크용 소재, 그 제조방법, 섀도우 마스크 및 수상관 {MATERIAL FOR SHADOW MASK, METHOD FOR PRODUCTION THEREOF, SHADOW MASK AND IMAGE RECEIVING TUBE}
섀도우 마스크용 소재인 냉연강판은 종래 하기의 제조공정으로 제조되어 왔다. 즉, 철강메이커 (steel maker) 에 의해서 제조된 저탄소강을 산세, 냉간압연하여, 소정의 판두께로 하고나서, 탈지 후에 박스형 소둔로에서 습수분위기에서 탈탄소둔을 실시한 후, 필요에 따라 2 차 냉간압연에 의해, 최종제품의 두께로 해 왔다.
이 제조방법으로 제조된 냉연강판은 에칭메이커로 포토에칭 후, 소둔, 프레스, 흑화처리된 후, 수상관에 조합된다. 이 공정에서, 본래의 냉연강판중의 C 가 충분히 탈탄되어 있지 않는 경우, 에칭 불량이나 프레스성형 불량을 야기시키는 원인이 되기 때문에, 탈탄소둔 후의 C 량은 0.0015 % 이하, 바람직하게는 0.0008 % 로 하는 것이 불가결로 되어 왔다.
상기와 같은 에칭, 프레스성형과 같은 제조공정에 의해 제조되는 섀도우 마스크용 냉연강판에는, 최근 수상관에 대한 고품위 화면의 요구가 높고, 고정세도화의 요구가 증가하고 있고, 종래보다 더욱 안정한 에칭성, 프레스성형성이 요구되고 있다.
종래부터, 상기와 같은 문제를 해결하는 수단으로서, 일본 공개특허공보 소 56-139624호, 동 공보 평 2-61029호, 동 공보 평 8-269627호가 제안되어 있다. 상기 공보에는, 강성분이나 소둔조건의 규제 등이 기술되어 있지만, 최근의 고정세도화에 대해 안정한 에칭성, 프레스성형성을 만족하기에는 아직 불충분하였다.
본 발명은, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고, 코일내에서 균일하고 우수한 에칭성, 프레스성형성을 갖는 섀도우 마스크용 소재, 그 제조방법, 그 냉연강판을 사용한 섀도우 마스크, 및 그 섀도우 마스크를 조합한 수상관을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
본 발명은 컬러수상관에 이용되는 섀도우 마스크에 사용하는 섀도우 마스크용 소재인 냉연강판, 그 제조방법, 그 냉연강판을 사용한 섀도우 마스크, 및 그 섀도우 마스크를 조합한 수상관에 관한 것이다.
도 1 은 에칭성과, B 량과 N 량과의 관계식의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 섀도우 마스크용 소재는, 성분이 N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 섀도우 마스크용 소재는, 성분이 C ≤0.0008 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%, N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 섀도우 마스크용 소재의 제조방법은, 성분이 N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을 열간마무리압연을 Ar3점 이상으로 하고, 권취 (coiling) 온도를 540 ∼ 680 ℃ 에서 열간압연하고, 산세 후, 냉간압연하고, 그 후 연속소둔공정으로 잔존 C 량을 0.0008 중량% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 섀도우 마스크용 소재의 제조방법은, 성분이 C ≤0.0008 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%, N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을 열간마무리압연을 Ar3점 이상으로 하고, 권취온도를 540 ∼ 680 ℃ 에서 열간압연하고, 산세 후, 냉간압연하고, 그 후 연속소둔공정으로 잔존 C 량을 0.0008 중량% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 섀도우 마스크는, 상기 섀도우 마스크 소재를 사용한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수상관은, 상기 섀도우 마스크를 조합한 것을 특징으로 한다.
열연강판의 성분으로서 이하의 것이 바람직하다.
N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편인 것이 바람직하다.
N : ≤0.0030 중량%
강중의 N 은 Al 과 함께 질화물을 만들고, 고용 N 을 감소시켜, 시효성 효과를 저감시키기 때문에 적은 쪽이 바람직하다. 또, 섀도우 마스크 소재로서의 프레스성형성을 확보하기 위해서는, 최대한으로 적게 할 필요가 있으므로 상한을 0.0030 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0020 중량% 이하이다.
B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm
강중의 B 는, 박강판의 결정입자를 균일화시키므로 섀도우 마스크 소재로서의 에칭성이 우수한 효과를 갖는다. 특히, 최근 사용되고 있는 판두께 0.1 ㎜ ∼ 0.2 ㎜ 정도의 극박 (極薄) 섀도우 마스크에서는 첨가의 효과가 현저하다.
또, 강중의 B 는, 고용 N 을 고정시키기 위해 유효한 원소이므로 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉된 B 의 첨가는 결정입자를 미세화시켜, 자기특성을 손상시키기 때문에 일정한 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 식을 만족하는 범위로 B 를 함유시키는 것이 바람직하다. 즉, B 와 N 의 관계가 이 범위내에 있으면, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 우수한 에칭성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 열연강판의 소재인 강편성분으로서 이하의 것을 규제하는 것이, 최근 사용되고 있는 판두께 0.08 ㎜ ∼ 0.2 ㎜ 정도의 소위 극박 섀도우 마스크의 소재로서 바람직하다.
즉, C ≤0.0030 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량% 으로 하는 것이다. 이하에 그 규제이유를 서술한다.
C : ≤0.0030 중량%
열연강판중의 C 량은, 탈탄을 실시하는 연속소둔공정에 크게 영향을 끼치고, 0.0030 중량% 를 초과하면 연속소둔공정에서의 탈탄이 충분히 이루어지지 않고, 섀도우 마스크 소재에 함유시키는 소정의 0.0008 중량% 이하로 하기 위해서는, 소둔온도의 상승, 소둔시간의 증가가 필요해지고, 생산비용 상승과 생산성 저하로 이어지기 때문에, 상한을 0.0030 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.0020 중량% 이하이다.
Si : ≤0.03 중량%
섀도우 마스크 소재중의 Si 는, 수상관 제조시의 흑화처리공정에서 흑화를 저해하는 원소로서, 적은 쪽이 바람직하지만, Al 킬드강으로서는 불가피적으로 함유되는 원소로서, 상한을 0.03 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02 중량% 이하이다.
Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%
열연강판중의 Mn 은, 불순물인 S 에 의한 열연중의 적열취성을 방지하기 위해 필요한 성분이므로, 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재는 냉간압연시에 크랙을 발생시키기 쉽기 때문에 가능한 한 소정량 첨가하는 것이 바람직하다. 이 효과는 0.1 중량% 이상의 첨가가 바람직하지만, 보다 바람직하게는 0.2 중량% 이상이다. 보다 더 바람직하게는 0.25 중량% 이상이다.
한편, 0.6 % 를 초과하면 성형성을 열화시키기 때문에, 0.5 중량% 으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4 중량% 이하이다. 보다 더 바람직하게는 0.35 중량% 이하이다.
P : ≤0.02 중량%
섀도우 마스크 소재중의 P 는, 결정입자를 미세화시키기 때문에 자기특성이 나빠져, 적은 편이 바람직하다. 특히, 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재는 이 효과가 현저하게, 0.02 중량% 이하가 바람직하다.
S : ≤0.02 중량%
열연강판중의 S 는, 불가피적으로 함유되는 원소이며, 열연중의 적열취성을 발생시키는 불순물 성분으로, 최대한 적은 것이 바람직하다. 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재는 냉간압연시에 크랙을 발생시키기 쉽기 때문에 최대한 배제하는 것이 바람직하다. 이 효과는 0.02 중량% 이하로 하는 것이 바람직하지만, 보다 바람직하게는 0.015 중량% 이하이다. 보다 더 바람직하게는 0.01 중량% 이하이다.
Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%
열연강판중의 Al 은, 제강시에 탈산제로서 강욕중에 첨가되어 슬래그로서 제거되지만, 첨가량이 적으면 안정한 탈산효과를 얻을 수 없다. 또, Al 은 열연중 및 소둔중에 AlN 의 질화물을 형성하고, N 을 고정하여 고용 N 에 의한 시효를 방지하기 위해, 최대한 첨가하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재는, 소재중에 산화물과 같은 불순물이 함유되어 있으면, 냉간압연시에 크랙을 발생시키기 쉽기 때문에 최대한 첨가하는 것이 바람직하다. 이 효과는 0.01 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.015 중량% 이상이다. 보다 더 바람직하게는 0.02 중량% 이상이다.
한편, 0.07 중량% 를 초과하여 첨가해도 효과가 작고, 오히려 과잉된 Al 에 의한 재결정온도 상승이나 개재물의 증가를 초래하기 때문에 0.07 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05 중량% 이하이다. 보다 더 바람직하게는 0.04 중량% 이하이다.
잔부 : 잔부는 Fe 및 에칭성, 프레스성형성을 손상시키지 않는 정도로 불가피적으로 함유되는 원소는 규제하지 않는다.
다음, 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재의 제조방법에 대해 설명한다. 슬래브 가열온도, 열간압연조건은 본 발명에서는 특정하는 것은 아니지만, 슬래브 가열온도는 1100 ℃ 보다 낮으면 열간압연성이 악화하여, 열간압연온도를 확보하는 관점에서도 1100 ℃ 보다 높게 하는 것이 바람직하다. 한편, 슬래브 가열온도가 지나치게 높으면 질화물의 분해, 재고용을 촉진시키기 때문에, 1220 ℃ 를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
열간압연 마무리온도를 Ar3점 이하로 하면, 열연판의 결정조직이 혼립화 (混粒化) 함과 동시에 조대화하고, 에칭성, 프레스성형성도 열화하기 때문에 열간압연 마무리온도는 Ar3점 이상으로 하는 것이 바람직하다.
권취온도는, 열연시의 코일 폭방향 및 길이방향의 품질 안정성을 고려하여, 하한을 540 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 한편, 680 ℃ 를 초과하면 탈스케일성이 열화되기 때문에, 540 ∼ 680 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.
(산세, 1 차 냉간압연공정)
산세, 1 차 냉간압연은 통상적으로 행해지는 조건이면 된다. 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재의 탈탄소둔을 효율적으로 실시하기 위해서는, 1 차 냉간압연 후의 판두께를 0.6 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하로 한다.
(연속소둔공정)
연속소둔공정은, 본 발명에서 중요한 공정으로, 판온도 750 ℃ 이상, 균열 (均熱) 시간 60 초 이상, 소둔분위기를 수소농도 0 ∼ 75 %, 나머지는 N2가스로 하고, 노점을 -30 ∼ 70 ℃ 에서 연속소둔을 실시하는 것이 바람직하다.
(소둔온도)
소둔온도는, 탈탄의 효율과 에칭성을 좌우하는 것으로, 750 ℃ 미만에서는 탈탄에 장시간을 필요로 하고 생산성이 저하할 뿐만 아니고, 소둔 후의 재결정조직에 불균일이 있어, 균일한 에칭성을 얻을 수 없다. 따라서, 소둔온도를 750 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
(소둔시간)
소둔시간은 60 초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 60 초 미만에서는,극박 섀도우 마스크 소재로서의 탈탄이 불충분하여, 목표로 하는 C 량을 0.0008 % 이하로 하는 것이 곤란하다. 상한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 생산성과 조대입자 방지의 관점에서 120 초 이하가 바람직하다.
(연속소둔분위기중 수소농도 및 노점)
연속소둔분위기의 수소농도를 70 % 이하로 유지하면, 극박 섀도우 마스크 소재의 C 량을 0.0008 % 이하로 할 수 있다. 수소농도가 70 % 를 초과해도 탈탄시간에 차이는 없고, 오히려 비용상승이 되기 때문에, 상한을 70 % 로 하는 것이 바람직하다. 노점은 -30 ∼ 70 ℃ 의 범위라면, 극박 섀도우 마스크 소재의 C 량을 0.0008 % 이하로 할 수 있다.
(소둔 후의 2 차 냉간압연)
소둔 후의 2 차 냉간압연의 압연율은, 극박 섀도우 마스크 소재에 필요한 강도를 부여하기 위해 41 ∼ 90 % 로 하는 것이 바람직하다. 40 % 이하에서는 필요로 하는 강도를 얻을 수 없고, 또 91 % 이상에서는 압연회수가 증가하여 생산성이 저하되기 때문에, 상한을 90 % 로 하는 것이 바람직하다. 2 차 냉간압연을 통해, 본 발명의 극박 섀도우 마스크 소재의 최종 두께인 0.1 ∼ 0.2 ㎜ 의 소재가 된다.
이하, 실시예에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 표 1 에 나타내는 화학성분을 갖는 강편을 열간압연으로 2.3 ㎜ 의 열연강판으로 하고, 산세 후, 냉간압연하여 판두께가 0.3 ㎜ 인 냉연판으로 하였다. 그 후, 연속소둔공정에서 다양한 조건으로 탈탄소둔을 실시하였다. 표 2 에 각 소둔조건 및 소둔 후의강중 C 량을 나타낸다. 또한, 냉간압연에 의해 판두께 0.1 ㎜ 의 극박 섀도우 마스크 소재를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 섀도우 마스크 소재를 사용한 섀도우 마스크에 대해 설명한다. 섀도우 마스크 소재의 양면에 수용성 카세인 레지스트 (casein-resist)를 도포하고, 건조 후, 소재 양면의 레지스트를 한쌍의 표리 패턴을 그린 유리 건판을 사용하여, 레지스트를 패터닝하였다. 이어서, 노광, 경막처리, 베이킹처리를 실시한 후, 패터닝된 레지스트의 양면에, 액온 60 ℃, 비중 48°Be 의 염화 제2철 용액을 에칭액으로서 스프레이로부터 분무하여 에칭을 실시하였다. 에칭 후, 수세하여 알칼리용액에 의해 레지스트를 박리하고, 세정, 건조하여 섀도우 마스크를 제작하였다. 이 때의 에칭성을 평가한 결과를 도 1 에 나타낸다. 세로축에 에칭성을 나타내고, 가로축에 B 량과 N 량의 관계식을 나타내면, 에칭성은 B 량과 N 량의 관계가 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 범위에 있는 영역에서 우수하다는 결과가 나왔다.
도 1 에서의 에칭성의 평가는 에칭으로 천공한 구멍의 형상을 하기의 3 단계로 실시하였다.
평점 3 …우량:에칭면에서 관찰한 슬롯구멍의 윤곽은 실용상 문제가 없었음.
평점 2 …중간:에칭면에서 관찰한 슬롯구멍의 윤곽은 다소의 요철이 있었음.
평점 1 …열화:에칭면에서 관찰한 슬롯구멍의 윤곽이 변형되었음.
다음, 본 발명의 극박 섀도우 마스크를 프레임틀에 부착하여 수상관에 조합한 상태를 설명한다. 본 발명의 섀도우 마스크는 다소의 장력이 부하된 상태로 프레임틀에 고착되는 것이 바람직하다. 이 고착방법은 다양한 종류가 있지만, 용접법이 가장 자주 사용되고 있다. 고착에 있어서는, 우선, 프레임틀의 상하 프레임의 중심부를 내측으로 강제적으로 약간 휘게 해 두고, 이 상태로 섀도우 마스크를 고착한다. 그리고, 내측으로 휘게 해 둔 상하 프레임을 본래 상태로 복귀시키면 (강제적인 힘을 해방시킴), 섀도우 마스크에 상하방향의 장력이 부하된 상태가 된다.
또, 상기 프레임틀에 섀도우 마스크를 고착함에 있어서, 상하방향으로 부하시키는 장력보다도 적은 장력을 좌우방향으로 부하시키는 것도 바람직하다. 본 발명의 수상관은 상하방향으로는 강한 장력을 부하시키는 것이 바람직하다. 상하방향으로 부하시킬 뿐만 아니고 좌우방향으로 장력을 부하시키면, 상하방향으로 장력을 부여함으로써 섀도우 마스크에 생기는 주름의 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 지나치게 큰 장력을 섀도우 마스크의 좌우방향으로 부하시키는 것은, 섀도우 마스크에 형성되어 있는 슬롯구멍의 변형을 초래하여 바람직하지 않다.
C 량이 충분히 탈탄되지 않은 경우, 섀도우 마스크를 제조하는 과정의 에칭공정에서, 에칭이 불균일해지고, 에칭구멍 형상의 불균일 및 표면의 요철이 커지기 때문에, C 량은 0.0008 % 이하로 하지 않으면, 만족할 수 있는 에칭성을 얻을 수 없다. 또, C 량이 많으면, 경질이 되어 프레스성형시 형상동결성 (形狀凍結性) 이 나빠지기 때문에, 마찬가지로 C 량은 낮게 해야 한다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, B 는, N 을 고정하여 고용 N 의 시효에 의한 스트레처 스트레인 발생을 방지할 수 있고 또한 재결정입자를 균일화하는 작용이 있어, 에칭성을 안정화시키는 효과가 크기 때문에, 필요량 첨가된다. 단, 과잉첨가는 B 에 의한 결정입자 미세화에 의한 고질화 및 자기특성 열화를 발생시킨다.

Claims (6)

  1. 성분이 N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 섀도우 마스크용 소재.
  2. 성분이 C ≤0.0008 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%, N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 섀도우 마스크용 소재.
  3. 성분이 N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을, 열간마무리압연을 Ar3점 이상으로 하고, 권취온도를 540 ∼ 680 ℃ 에서 열간압연하고, 산세 후, 냉간압연하고, 그 후 연속소둔공정으로 잔존 C 량을 0.0008 중량% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 소재의 제조방법.
  4. 성분이 C ≤0.0008 중량%, Si ≤0.03 중량%, Mn : 0.1 ∼ O.5 중량%, P ≤0.02 중량%, S ≤0.02 중량%, Al : 0.01 ∼ 0.07 중량%, N ≤0.0030 중량%, B : 5 ppm ≤B-11/14 ×N ≤30 ppm 의 관계로 함유되어 있고, 잔부가 Fe 및 불가피적불순물로 이루어지는 강편을, 열간마무리압연을 Ar3점 이상으로 하고, 권취온도를 540 ∼ 680 ℃ 에서 열간압연하고, 산세 후, 냉간압연하고, 그 후 연속소둔공정으로 잔존 C 량을 0.0008 중량% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 소재의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항의 소재를 사용한 섀도우 마스크.
  6. 제 5 항의 섀도우 마스크를 조합한 수상관.
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