KR20030068594A

KR20030068594A - 섀도우 마스크용 스테인리스 강판

Info

Publication number: KR20030068594A
Application number: KR10-2003-7010248A
Authority: KR
Inventors: 아리모토노조무; 기타하야토; 아오키마사히로; 츠게신지; 아다치가즈히코
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2003-08-21
Also published as: DE60021682D1; KR100429360B1; KR20010034941A; CN1108393C; DE60021682T2; CN1316016A; EP1099771A4; EP1099771A1; EP1099771B1; WO2000068449A1; US6423160B1; KR100443540B1

Abstract

섀도우 마스크용 스테인레스 강판으로서, 각 원소의 중량 비율이 크롬(Cr) : 9 ∼ 20중량%, 탄소(C) : 0.15중량% 이하를 포함함과 동시에, 잔부가 철(Fe), 니켈(Ni), 질소(N) 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 불가피적 불순물 중 인(P) 및 황(S)의 함유량이 각각 P : 0.05중량% 이하, S : 0.03중량% 이하를 만족하는 조성으로 한다. 또, 상기 조성의 냉간 압연 또는 형상 교정을 실시한 후의 섀도우 마스크용 스테인리스 금속 강판에, 판온 도달 온도가 550 ∼ 650℃의 범위의 소둔을 실시하여 섀도우 마스크용 스테인리스 강판으로 한다. 이 강판은 열팽창률이 저탄소강보다도 작고 가격이 인바 합금보다도 싸고, 또한 고온에서의 소성 변형량이 작아 고장력 상태에서 사용되는 섀도우 마스크로서도 충분히 만족할 수 있는 고강도를 구비하고, 또한 에칭 가공성도 뛰어나다.

Description

섀도우 마스크용 스테인리스 강판{STAINLESS STEEL PLATE FOR SHADOW MASK}

본 발명은 에칭 가공성이 뛰어나고, 또한 가공 후에 휨이 발생하기 힘든 섀도우 마스크용 스테인리스 강판에 관한 것이다.

TV 수상기 등의 칼라 브라운관을 구성하는 주요부품으로서 "전자총", "전자빔을 영상화 형광면" 및 "색 선별 전극으로서의 섀도우 마스크"를 들 수 있으나, 이 섀도우 마스크에는 일반적으로 0.3mm 이하의 금속 박판에 다수의 미세구멍을 규칙적이고 정밀하게 천공 가공한 것이 적용되어 있다.

그리고, 섀도우 마스크용 금속 박판의 재질로는 종래부터 저탄소 알루미킬드강(이하, 단순히 「저탄소강」이라 기재한다)이 사용되어 왔다.

그런데, 이 재료에는 브라운관의 연속 사용에 의해 전자선이 장시간에 걸쳐 조사되어 있으면 열팽창을 일으켜, 그 때문에 천공되어 있는 미세구멍에 왜곡을 초래하여 미세구멍을 통과한 전자선이 소정의 형광제 도트로부터 어긋나 도밍 현상이라 불리우는 색 어긋남을 발생시키는 문제가 지적되고 있었다.

특히, 최근에는 칼라 TV의 대형화나 고품위화 또는 PC용 디스플레이의 고정세화(高精細化)에 따라 상술한 도밍 현상이 큰 문제가 되고 있다.

그래서, 이러한 용도에 대해서는, 열팽창이 보통 강의 약 1/10로 작은 Fe-Ni 인바 합금(이하, 단순히 「인바 합금」으로 기재한다)이 많이 사용되게 되었다.

그러나, 인바 합금은 고가의 금속 재료이므로 경제성이 떨어지는 문제가 있었다.

한편, 최근 화면에 대한 비침이 적어 시인성(視認性)이 뛰어난 평면형 TV가 주목을 모으고 있다.

이 방식의 경우에는, 섀도우 마스크는 "장력을 부여하여 유지한 상태"로 브라운관에 장착되므로, 열팽창에 의한 섀도우 마스크의 변형을 방지하는 것이 가능하며, 종래의 인바 합금보다 열팽창 계수가 큰 재료이어도 도밍 현상이 발생하기 힘들다는 이점이 있다.

그러나, 그 반면 상술한 바와 같이 섀도우 마스크 자체에 높은 장력이 부여되므로 고강도의 금속 재료가 요구된다.

또, 섀도우 마스크를 브라운관에 장착할 때는 장력이 부여된 상태에서 500℃ 정도의 가열 공정을 거치므로, 그 재료에는 고온에서의 소성 변형이 적을 것도 요구된다.

또한, 지금까지 사용되고 있었던 저탄소강이나 인바 합금은 내식성이 나빠 녹슬기 쉬우므로, 통상은 녹방지제를 도포한 상태에서 보관해야만 했다. 그 때문에, 보관시에도 녹슬기 힘든 내식성이 뛰어난 섀도우 마스크용 재료에 대한 요구도 강해지고 있었다.

또한, 특개소 63-255340호 공보에는, "조립 작업시나 사용시에 용이하게 변형하지 않는 높은 내력"과 "사용시의 열왜곡에 의한 소성 변형을 발생시키지 않는 충분한 탄성 신장"을 갖는 플랫 텐션 섀도우 마스크용 재료라 하여, 1.0 ∼ 4.0%(이하, 성분 비율을 나타내는 %는 특별히 표시하지 않는 한 중량%로 한다)의 Cu를 함유한 Fe계 재료가 제안되어 있다.

그러나, 이 금속 재료는 0.2% 내력이 50kgf/㎟(490MPa) 이상인데, 열팽창 계수는 본질적으로 저탄소강과 다를 바 없으므로, 도밍 현상을 제어하기에는 불충분하다.

또한, 내식성면에서도 저탄소강이나 인바 합금과 동등하고, 보관시에 녹방지 오일의 도포를 필요로 하는 것에는 변화가 없는 재료였다.

그런데, 섀도우 마스크용 금속박판에 미세구멍을 천공하는 데는, 금속의 부식 용해 현상을 이용한 포토에칭 가공법을 사용하는 것이 일반적이다. 포토에칭 가공법은,

(a) 금속 박판을 탈지 세정하여, 그 표면에 감광성 포토 레지스트막을 형성하여 소정의 패턴을 새겨 경화하고,

(b) 이어서, 이것을 현상하여 목적으로 하는 형상의 포토 레지스트 패턴을 형성시키고,

(c) 이 포토 레지스트 패턴이 형성된 금속 박판면에 염화제이철 용액을 스프레이 분사하여 금속 노출 부분을 용해시킴으로써 미세구멍을 천공하고,

(d) 마지막으로 포토 레지스트막을 박리하는,

순서로 실시되어, 목적으로 하는 섀도우 마스크를 얻을 수 있으나, 이 에칭 가공법에 의해 금속 박판을 부식 용해시키는 과정에서는, 도 1에 단면 상태를 나타낸바와 같이, 깊이(D) 방향에 더해 사이드 에칭(S)이라 불리우는 횡방향으로의 침식 확산이 동시에 진행된다. 도 1에 있어서, 1은 금속판, 2는 포토 레지스트막, 3은 에칭된 구멍이다.

여기서, 에칭 깊이(D)를 사이드 에칭(S)으로 나눈 값을 「에칭 팩터」라 칭하고 있다.

즉, 도 1의 에칭 단면 상태의 모식도에 있어서,

M : 포토 레지스트막의 패턴 폭,

W : 에칭 가공 후의 홈 폭,

S : 사이드 에칭,

D : 에칭 가공 후의 깊이

로 하면, 에칭 팩터(EF)의 계산식은 하기의 수학식 1과 같이 된다.

EF = D/S = D/[(W-M)/2]

포토 에칭 가공법에 의해 섀도우 마스크와 같은 정세한 천공 가공을 하기 위해서는 상술한 사이드 에칭이 가능한한 적은 편이 좋고, 그 때문에 섀도우 마스크용으로는 에칭 팩터(EF)가 큰 금속 재료인 것이 바람직한 조건이 된다.

또, 강 중에 다량의 개재물이 존재하면, 에칭 가공에 의해 개재물 근방이 불균질하게 용해되어 버려 천공 형상이 불균일해지므로, 이러한 금속 재료를 사용한 경우에는 섀도우 마스크와 같은 정세한 천공 가공은 곤란해진다. 따라서, 개재물이 극력 적은 재질인 것도 섀도우 마스크용 재료로서 필요한 조건이다.

그런데, 섀도우 마스크용 소재인 금속 박판은, 일반적으로 소재 금속을 열간 압연하여 판재로 한 후 이것에 냉간 압연과 소둔을 반복함으로써 제조된다. 그리고, 소둔인 채의 상태에서는 기계적 성질이 불충분한 경우가 있으므로, 최종적으로 소정의 판두께와 기계적 강도가 되도록 조질 압연을 실시하는 것이 보통이다.

또, 조질 압연된 금속판의 평탄도가 나쁘면 섀도우 마스크를 걸 때 균일한 장력을 부여하지 못해 주름이 생기므로, 이러한 경우에는 판의 형상을 교정하기 위해 장력을 부여하면서 굽힘 되돌림을 반복하여 형상 교정(텐션 레벨러)을 실시하는 경우가 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 냉간 압연 또는 형상 교정이 행해진 금속판은, 외관상은 평탄한 판이어도, 에칭 가공에 의해 편면으로부터의 판두께 제거(하프 에칭)가 진행되어 가면 "휨"을 발생시키는 문제가 있었다.

특히, 형상 교정한 후의 금속판에서는, 냉간 압연인 채의 상태와 비교하여 평탄도가 개선되기는 했어도 에칭 가공했을 때의 휨은 보다 커지는 경우가 있었다.

즉, 섀도우 마스크에 천공되어 있는 미세구멍은 도 2의 단면 상태를 나타낸 바와 같이 일반적으로 전자총측(전자선이 들어가는 측)에서는 작게 개공(소공(4))되고, 형광면측(전자선이 나오는 측)은 크게 개공(소공(5))되도록 되어 있고, 전자선을 소정의 형광면으로 정확하게 인도하도록 설계되어 있으나, 조질 압연 등의 냉간 압연이나 형상 교정을 실시하여 제조한 섀도우 마스크용 금속판에 통상법을 따른 에칭 가공으로 미세구멍을 천공하면, 휨이 발생하는 문제가 일어나기 쉬웠다.

섀도우 마스크에 휨이 있으면, 핸들링시에 「취급 접힘」등의 불량을 발생시키기 쉬워지거나, 또는 마스크를 붙일 때 휨 형상을 수정하는 공정이 필요해지는 등의 작업상의 문제가 발생하게 된다.

상술한 바와 같은 「금속판에 앞뒷면에서 비대칭의 에칭 가공을 실시함으로서 발생하는 휨」을 방지하기 위한 유효한 수단으로는, 예를 들면 특허 제 1783068호 공보에 개시되어 있는 「냉간 압연 후의 금속판에 항복점 이하의 장력을 부여하면서 재료의 연화 온도 이하에서 소둔하는 장력 부여 소둔법(소위 텐션 어닐법)」이 알려져 있고, 이 방법에 의하면 강대의 평탄도 교정과 동시에 잔류 응력을 저감시키는 것이 가능하다.

그러나, 텐션 어닐법을 실시하기 위해서는 장력을 부여하기 위한 장치나 고장력 통판에 견딜 수 있는 설비가 필요하며, 따라서 고가의 전용으로 설계한 설비가 필요해진다.

따라서, 에칭 가공 후에도 휨을 발생시키지 않는 섀도우 마스크용 금속판의 값싸고 안정적인 제조 수단이 강하게 요구되고 있었다.

한편, 섀도우 마스크용 금속 박판의 재질로는, 종전부터 저탄소강(저탄소 알루미킬드강)이 주류를 이루고 있었으나, 이 재료에는 「브라운관의 연속 사용에 의해 전자선이 장시간에 걸쳐 조사되어 있으면 열팽창을 일으켜, 그 때문에 천공되어 있는 미세구멍이 왜곡되어 이 미세구멍을 통과한 전자선이 소정의 형광체 도트로부터 어긋나버리는 "도밍 현상"이라 불리우는 색어긋남을 발생시키기 쉽다」라는 문제가 지적되고 있다.

그 때문에, 열팽창의 정도가 보통 강의 약 1/10로 작은 인바 합금(Fe-Ni 인바 합금)이 섀도우 마스크용으로 사용되게 되었으나, 이 인바 합금은 고가의 금속 재료이므로 경제성이 떨어진다는 문제가 있었다.

또, 최근 화면에 대한 비침이 적어 시인성이 뛰어난 평면형 TV가 주목을 모으고 있으나, 이 방식의 경우에는 섀도우 마스크는 "장력을 부여하여 유지한 상태"로 브라운관에 장착되므로 열팽창에 의한 섀도우 마스크의 변형을 방지하는 것이 가능하며, 종래의 인바 합금보다 열팽창 계수가 큰 재료이어도 도밍 현상이 발생하기 힘들다는 이점이 있다. 그러나, 그 반면 상술한 바와 같이 섀도우 마스크 자체에 높은 장력이 부여되므로 고강도의 금속 재료가 요구된다. 또, 섀도우 마스크를 브라운관에 장착할 때는 장력이 부여된 상태에서 500℃ 정도의 가열 공정을 거치므로, 고장력 섀도우 마스크용 재료에는 고온에서의 소성 변형이 적을 것도 요구되었다.

또한, 지금까지 사용되고 있었던 저탄소강이나 인바 합금은 내식성이 충분하지 않아 녹슬기 쉬우므로, 통상은 녹방지제를 도포한 상태에서 보관해야만 했다. 그 때문에, 보관시에도 녹슬기 힘든 내식성이 뛰어난 섀도우 마스크용 재료에 대한 요구도 강해지고 있다.

또한, 특개소 63-255340호 공보에는, "조립 작업시나 사용시에 용이하게 변형되지 않는 높은 내력"과, "사용시의 열왜곡에 의한 소성 변형을 발생시키지 않는 충분한 탄성 신장"을 갖는 플랫 텐션 섀도우 마스크용 재료라 하여 「1.0 ∼ 4.0%의 Cu를 함유함과 동시에 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 금속 재료」가 제안되어 있으나, 이 재료는 0.2% 내력이 50kgf/㎟(490MPa) 이상인 것을 특징으로 하고 있으나, 열팽창 계수는 본질적으로 저탄소강과 다를 바 없으므로 도밍 현상의 억제라는 면에서는 충분한 것이 아니었다. 또, 내식성면에서도 저탄소강이나 인바 합금과 동등하며, 보관시에 녹방지 오일의 도포를 필요로 하는 것에는 변화가 없는 재료였다.

물론, 포토 에칭 가공법에 의해 정세한 천공 가공을 행하는 섀도우 마스크용 금속판에서는, 상술한 사이드 에칭은 가능한한 적은 편이 좋고, 따라서 에칭 팩터(EF)가 큰 금속 재료인 것이 바람직한 조건이 되는 것은 앞에서도 설명한 바와 같다.

또, 금속 재료중에 다량의 개재물이 존재하면, 에칭 가공을 실시한 경우에 개재물 근방이 불균질하게 용해되어 천공 형상이 불균일해지므로 정세한 천공 가공은 곤란해진다. 그 때문에, 개재물이 극력 적은 재질인 것도 섀도우 마스크용 재료로서 필요한 조건이다.

따라서, 열팽창율이 저탄소강재보다도 작고 가격이 인바 합금재보다도 싸고, 또한 고온에서의 소성 변형량이 작아 고장력 상태에서 사용되는 섀도우 마스크로서도 충분히 만족할 수 있는 고강도를 구비하고, 또한 에칭 가공성도 뛰어난 섀도우 마스크용 금속판에 대한 요구도 점점 높아지고 있는 것이 실상이었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해, 열팽창 계수가 저탄소강보다도 작고 가격이 인바 합금보다도 싸고, 또한 고온에서의 소성 변형량이 적어 고장력 상태에서 사용되는 섀도우 마스크로서도 충분히 만족할 수 있는 고강도를 구비하고, 또한 에칭 가공성이 뛰어나고, 또한 에칭 가공 후의 형상 안정성을 구비한 섀도우 마스크용 금속 스테인리스 강판을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 행한 결과, Fe중에 규제된 특정량의 Cr과 미량의 C를 함유시킴과 동시에, 필요에 따라 미량의 Mn, Ti, Si 또는 Al을 함유시키고, 또한 불가피적 불순물인 P 및 S의 함유량을 저량으로 규제하면, 열팽창 계수가 낮아, 기계적 성질, 에칭 가공성 및 내식성이 함께 뛰어나 섀도우 마스크용 재료로서 바람직한 스테인리스강이 얻어진다는 지견을 얻을 수 있었다.

또, 다음 (a) ∼ (c)항에서 나타내는 지견을 얻을 수 있었다.

(a) 조질 압연과 같은 냉간 압연이 실시된 금속판에서는 그 표면이 압연 롤로 우선적으로 압연되므로 금속판 표층에 신장 응력이 내부 응력으로서 축적된다.또, 텐션 레벨러 등으로 형상 교정을 행한 금속판도 굽힘 되돌림 가공에 의해 금속판 표면에 압축 응력이 축적된다. 그리고, 상술한 바와 같이 내부 응력이 축적된 상태의 금속판은 외관상은 평탄한 판이어도, 에칭 가공에 의해 편면으로부터의 판두께 제거(하프 에칭)가 진행되어 가면 용해 제거된 판두께에 상응하는 응력이 개방되어 앞뒷면의 응력 밸런스가 무너져 버려, 이것이 판의 "휨"이 되어 나타난다. 특히, 도 2를 나타내면서 앞에서 설명한 바와 같이, 에칭 가공에 의해 섀도우 마스크용 금속판에 천공하는 미세구멍은 편면측이 작게 개공되고 타면측이 크게 개공되도록 설계되어 있으므로, 이러한 미세구멍을 천공하기 위해 "조질 압연과 같은 냉간 압연이나 형상 교정이 실시된 섀도우 마스크용 금속판"에 에칭 가공을 실시하면, 용해에 의한 "축적되어 있는 응력의 개방량"이 대공측과 소공측에서 비대칭이 되어버려, 그 때문에 응력의 밸런스가 무녀져 눈에 띄는 휨을 발생시키게 된다.

(b) 그러나, 조질 압연과 같은 냉간 압연이나 형상 교정이 실시되어 강한 내부 잔류 응력을 축적하고 있는 섀도우 마스크용 금속판이어도, 이것을 "재결정화에 이르기 이전의 낮은 온도"에서 소둔하면 내부 잔류 응력은 충분히 완화되어, 앞뒷면에서 비대칭의 미세구멍을 에칭 가공에 의해 천공해도 휨을 발생시키지 않게 될 뿐 아니라, 섀도우 마스크에 필요한 기계적 강도가 손상되지도 않는다.

(c) 또한, 섀도우 마스크용 금속판의 재질로서, 「Fe중에 규제된 특정량의 Cr과 미량의 C를 함유시킴과 동시에, 필요에 따라 미량의 Mn, Ti, Si 또는 Al을 함유시키고, 또한 불가피적 불순물인 P 및 S의 함유량을 저량으로 규제한 스테인리스강」을 적용하면, 열팽창 계수가 낮고, 기계적 성질, 에칭 가공성(미세 에칭 가공성, 구멍형상의 균일성) 및 내식성이 모두 뛰어난 고성능의 섀도우 마스크용 재료가 얻어진다.

본 발명은 상기 지견 사항 등을 기초로 하여 완성된 것으로서, 본 발명의 섀도우 마스크용 스테인레스 강판은 각 원소의 중량 비율이 크롬(Cr) : 9 ∼ 20중량%, 탄소(C) : 0.15중량% 이하를 포함함과 동시에, 잔부가 철(Fe), 니켈(Ni), 질소(N) 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 불가피적 불순물 중 인(P) 및 황(S)의 함유량이 각각 P : 0.05중량% 이하, S : 0.03중량% 이하를 만족하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적인 포토 에칭 가공된 금속판의 단면 상태를 설명한 모식도,

도 2 는 일반적인 섀도우 마스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 3 은 본 발명의 실시예 4의 하프 에칭 처리(금속판의 판두께 t에 대해 1/2까지 용삭 제거하는 처리) 후의 시험편의 상태를 설명한 모식도,

도 4 는 본 발명의 일실시예의 섀도우 마스크를 장착한 칼라 음극선관의 일례 단면도,

도 5 는 본 발명의 일실시예의 슬롯형 섀도우 마스크의 사시도를 나타낸다.

도 1 ∼ 5에 있어서, 1은 금속판, 2는 포토 레지스트막, 3은 에칭된 구멍, 4는개공(소공), 5는 개공(소공), 6은 에칭면, 7은 시일면, 11은 칼라 음극선관, 12는 페이스 패널, 12a는 형광체 스크린면, 13은 퍼넬, 13a는 퍼넬의 네크부, 14는 전자총, 15는 편향 요크, 16은 섀도우 마스크, 17은 마스크 프레임, 18은 슬롯구멍, 19는 브리지이다.

이하, 본 발명의 섀도우 마스크용 스테인리스 강판의 화학 조성을 상기와 같이 규정한 이유를 구성 성분의 작용과 함께 설명한다.

(a) 크롬(Cr)

Cr에는 강판의 열팽창 계수를 저하시킴과 동시에, 내식성을 향상시키는 작용이 있다. 그리고, Cr 함유량이 증가함에 따라 강판의 열팽창 계수는 저하하고 내식성은 향상하나, 그 함유량이 9% 미만에서는 강판의 열팽창 계수는 본질적으로 저탄소 강판의 그것과 같은 정도이므로 도밍 현상을 억제하기에는 충분하지 않다. 또한, 이 경우에는 강판의 내식성도 충분하지 않아, 보관시에 녹슬기 쉽다는 문제도 있다.

한편, Cr 함유량의 증가에 따라 에칭 팩터는 저하하는 경향이 있고, 특히 Cr함유량이 20%를 초과하면 섀도우 마스크와 같은 정세한 에칭 가공을 요하는 용도에는 적합하지 않게 된다. 또, Cr 함유량이 20%를 초과하면 에칭 용해 속도도 극단적으로 저하해 버려, 포토 에칭 가공 공정에서의 생산성을 악화시키는 요인도 된다.

이러한 이유에서, Cr 함유량은 9 ∼ 20%로 정했으나, Cr 함유량이 많아지면 열간 가공성이 저하하여 생산량이 나빠지거나, Cr 자체가 비교적 고가의 원료인 것 등에서, 9 ∼ 13%의 범위가 바람직한 영역이라고 할 수 있다.

(b) 탄소(C)

C는 극히 미량이 함유되어도 강판에 강도(특히 고온 강도) 향상 효과가 초래되고, C를 함유시킴으로써 강판을 얇게 할 수 있게 된다.

또한, C 함유량을 증가시키면 에칭 팩터의 저하를 초래하나, 강판을 박육화하면 에칭이 빨리 끝나므로, 본 발명의 규제량(0.15% 이하) 내이면 부적합한 사이드 에칭을 진행시키지 않고 미세구멍을 천공하는 것은 충분히 가능하다.

그러나, C 함유량이 0.15%를 초과하면 에칭 팩터가 극단적으로 저하해버려, 섀도우 마스크를 가공하기에는 부적합하게 된다.

따라서, C 함유량의 상한을 0.15%로 규제했으나, 특히 구멍직경이 작은 정세형 섀도우 마스크를 제조하는 경우에는 C 함유량은 0.05% 이하로 규제하는 것이 바람직하며, 또 강도적인 관점에서 고장력 섀도우 마스크용으로서는 적어도 0.003%를 초과하는 함유량을 확보하는 것이 바람직하다.

(c) 망간(Mn)

Mn은 용강의 탈산 처리를 위해 필요에 따라 첨가되는 성분이며, 특히 Si와 공존시킨 경우에 탈산 효과가 높아지나, 그 함유량이 1.0%를 초과하면 강판을 경화시켜 가공성을 저하시킬 뿐 아니라, 경제적으로도 불리해진다. 따라서, Mn 함유량은 0 ∼ 1.0%로 정했다.

(d) 티탄(Ti)

Ti는 강판의 가공성이나 내식성을 향상시키는 작용을 갖고 있고, 그 때문에 보다 양호한 가공성이나 내식성이 요구되는 경우에 필요에 따라 함유시켜도 되는 성분이나, 강판중에 과잉 존재하면 비금속 개재물이 증가하여 균일한 천공 형상을 얻을 수 없게 된다. 따라서, Ti 함유량은 0 ∼ 0.2%로 정했다.

(e) 실리카(Si)

Si는 용강의 탈산 처리를 위해 필요에 따라 첨가되는 성분이나, 1.0%를 초과하는 과잉 함유량이 되면 강이 단단하여 부서지기 쉬워져, 섀도우 마스크용 재료로는 부적합해진다. 따라서, Si 함유량은 0 ∼ 1.0%로 정했다.

(f) 알루미늄(Al)

Al도 용강의 탈산 처리를 위해 필요에 따라 첨가되는 성분이나, 과잉 첨가하면 강중의 비금속 개재물이 증가해 버려, 에칭 가공시에 개재물의 주변부가 불균질성분에 용해되어 버릴 위험이 생긴다. 따라서, Al 함유량은 0 ∼ 0.1%로 정했다.

(g) 인(P) 및 황(S)

P 및 S는 모두 불가피적으로 강판중에 수반되는 불순물 원소이며, 다량 함유되면 비금속 개재물을 발생시켜 그 근방이 불균질 에칭의 기점이 된다. 따라서, 상기 폐해의 정도가 비교적 적은 P : 0.05% 이하, S : 0.03% 이하의 영역에 P 및 S의 함유량을 각각 규제하기로 정했다.

또한, 상술한 본 발명의 섀도우 마스크용 스테인리스 강판은 일반적인 스테인리스 강판의 제조 공정에 따라 제조할 수 있다.

즉, 먼저 VOD법(Vacuum Oxygen Decarburization의 약어. 이 방법은 감압에 의해 Cr에 대해 C가 우선 산화되는 원리를 응용한 진공 탈탄법이며, 공업적으로는 1967년에 Witten사와 Standard Messo사의 공동 개발에 의해 실용화되었다.) 또는 AOD법(Argon Oxygen Decarburization의 약어. 이 방법은 용강중에 산소 가스와 함께 불활성 가스(Ar 또는 N₂)를 주입하여, 발생하는 CO 가스의 분압을 저하시킴으로써 Cr 등의 유가 금속의 산화를 억제하면서 탈탄을 효율적으로 행하는 방법이다. 이 방법은 1954년 Union Carbide사의 W. Krivsky에 의해 개발되어, 1968년에 Joslyn Steel사에서 실용화되었다.)으로 상술한 성분으로 조정한 용강을 연속 주조법 또는 조괴법(造塊法)중 어느 한 방법으로 주조하여, 이것을 열간 압연한다. 이어서, 표면의 산화 스케일 제거와 흠을 제거하기 위해 산세정 처리를 행하고, 이것에 냉간 압연과 소둔을 적절하게 반복하고, 필요에 따라 조질 압연을 실시하여원하는 판두께와 강도를 갖는 스테인리스강 박판으로 하는 공정이다.

또, 강판의 상온 강도 및 고온(500℃ 이하 정도) 강도의 향상 대책으로서, 냉간 압연 등에 의한 가공 경화법이나 소입 처리에 의해 마르텐사이트를 생성시킨 조직을 [페라이트 + 마르텐사이트]의 조직으로 하는 강화 방법을 부가하는 것도 유효하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 "Cr을 9 ∼ 20% 함유한 스테인리스 강판"은 열팽창 계수가 종래의 저탄소 알루미킬드강보다 낮고, 본 발명 스테인리스 강판을 사용한 섀도우 마스크의 열팽창 계수는 브라운관을 구성하는 형광체 유리의 열팽창 계수 9.1 ∼ 9.8×10^-6/℃에 가까워지고, 고온에서의 소성 변형도 적으므로, 장력의 효과와 맞물려 양자의 상대적인 위치 어긋남이 적어져, 도밍 현상은 발생하기 힘들어진다.

또, 본 발명 스테인리스 강판은 종래의 저탄소강이나 인바 합금의 판재와 비교하여 기계 강도가 본질적으로 높으므로 섀도우 마스크의 박육화가 가능하며, 고장력 섀도우 마스크용 재료로서 보다 뛰어난 것이다.

또한, 본 발명 스테인리스 강판에서는, Cr 및 C의 함유량을 특정 범위로 규정함으로써 에칭 팩터의 극단적인 저하를 초래하지 않고 정세한 에칭 가공을 가능하게 하고 있고, 또 미량 원소의 함유량을 규정하여 개재물을 저감함으로써 개재물 근방의 불균질한 에칭 용해를 억제하여 균일한 에칭 가공도 가능하게 하고 있다.

게다가, 종래 사용되고 있었던 저탄소 강판이나 인바 합금판 등에 비해 본질적으로 내식성이 뛰어나고, 보관시에 녹방지 오일을 도포할 필요가 없다는 이점도 갖고 있다.

이어서 본 발명 방법에 대해 설명한다. 본 발명 방법에서 사용하는 섀도우 마스크용 금속판의 재질로는 특별히 제한은 없고, 저탄소강, 인바 합금, Cu-Fe 합금 등과 같은 섀도우 마스크용 재료중 어느 것을 적용해도 "에칭 가공 후에도 휨을 발생시키지 않는 섀도우 마스크용 금속판"을 안정적으로 제조할 수 있으나, 상기 2)항의 발명의 스테인리스강을 적용하면 보다 고성능의 섀도우 마스크용 금속판을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 있어서, 냉간 압연(조질 압연 등) 또는 형상 교정을 실시한 후의 섀도우 마스크용 금속판에 실시하는 소둔 온도 또는 섀도우 마스크용 스테인리스 강판의 화학 조성을 상기와 같이 규정한 이유를 그 작용과 함께 설명한다.

[A] 소둔 온도

앞에서도 설명한 바와 같이, 조질 압연 등의 냉간 압연이나 텐션 레벨러 등에 의한 형상 교정이 실시된 섀도우 마스크용 금속판에는 강한 내부 잔류 응력이 축적되어 있고, 이것이 에칭 가공에 의해 "전자선 통과를 위한 앞뒷면에서 구멍직경이 다른 비대칭의 미세구멍"을 천공했을 때의 휨 발생 원인이 되나, 이러한 섀도우 마스크용 금속판에 대해, 종래는 접힘각의 기계적 강도가 손상된다고 하여 주목조차 받지 못했던 소둔을 특히 "재결정화에 이르기 이전의 낮은 온도(550 ∼ 650℃)"에서 실시하면, 섀도우 마스크에 필요한 기계적 강도가 손상되지 않고, 내부 잔류 응력이 완화되어, 앞뒷면에서 비대칭의 미세구멍을 에칭 가공에 의해 천공해도 휨을 발생시키지 않게 된다.

또한, 이 경우의 소둔 온도는 금속판(강판)의 도달 온도(이하, 판온(板溫)도달온도라 함)로 550℃ 미만이면 잔류 응력을 충분히 해소할 수 없으므로 휨의 방지 효과가 얻어지지 않고, 한편 판온으로 650℃를 초과하면 금속판의 연질화 또는 재결정화가 시작되어 장력을 부여하는 섀도우 마스크에 필요한 기계적 강도를 유지할 수 없게 된다. 따라서, 소둔 온도를 판온 도달 온도로 550 ∼ 650℃로 정했으나, 휨량을 가능한한 적게 하게 위해서는 600℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

소둔 시간에 대해서는, 판온이 550 ∼ 650℃에 도달한 후 30초간 정도 이상의 유지로 되나, 너무 장시간의 유지로는 재료의 연질화를 초래할 위험이 있으므로, 실제로는 10분 정도 이내로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 이상의 소둔 조건은 종래 공지의 저탄소강, 인바 합금, Cu-Fe 합금 등과 같은 섀도우 마스크용 재료나 본 발명에서 제안하는 섀도우 마스크용 스테인리스강재의 어느 것에도 적합한 것임은 말할 필요도 없다.

그런데, 섀도우 마스크를 브라운관에 장착할 때는 장력을 부여한 상태에서 500℃ 정도의 가열 이력을 거치게 되므로, 고온에서의 소성 변형에 따른 장력의 완화가 염려된다. 그러나, 본 발명법에 의해 제조되는 섀도우 마스크는 550 ∼ 650℃에서 소둔을 실시하고 있으므로, 걸친 상태라도 상기 소둔 온도보다 낮은 온도에서 가열하고 있는 한 소성 변형은 발생하지 않고, 부여된 장력은 유지된다는 이점도 있다.

또한, 상기 소둔은 스테인리스 강대의 제조에 사용되는 광휘 소둔로를 사용해도 용이하게 실시할 수 있으므로, 각별한 처리 비용의 상승과도 연결되지 않는다.

본 발명의 일실시예의 섀도우 마스크를 장착한 칼라 음극선관의 일례의 단면도를 도 4에 나타낸다. 본도에 나타낸 칼라 음극선관(11)은 내면에 형광체 스크린면(12a)이 형성된 실질적으로 장방형상의 페이스 패널(12)과, 페이스 패널(12)의 후방에 접속된 퍼넬(13)과, 퍼넬(13)의 네크부(13a)에 내장된 전자총(14)과, 페이스 패널(12)의 내부에 형광체 스크린면(12a)에 대향하여 설치된 섀도우 마스크(16)와, 이것을 고정하는 마스크 프레임(17)을 구비하고 있다. 또, 전자빔을 편향 주사하기 위해, 퍼넬(13)의 외주면 상에는 편향 요크(15)가 설치되어 있다.

섀도우 마스크(16)는 전자총(14)으로부터 발사되는 3줄의 전자 빔에 대해 색 선별의 역할을 하는 것이다. A는 전자 빔 궤적을 나타내고 있다.

본 실시예의 섀도우 마스크(16)를 슬롯형 섀도우 마스크로 가공한 예를 도 5에 설명한다. 도 5는 슬롯형 섀도우 마스크의 사시도이고, 평판에 대략 장방형의 전자 빔 통과구멍인 슬롯구멍(18)이 에칭에 의해 다수 형성되어 있다. 도 5의 화살표 y 방향이 화면 수직 방향이다. 슬롯구멍(18)은 일정한 세로 피치로 형성되어 있다. 각 슬롯구멍(18)간의 부분(19)이 브리지이다.

이어서, 실시예를 사용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

먼저, 통상법에 따라 표 1에 나타낸 화학 조성을 갖는 본 발명 강판과 종래부터 섀도우 마스크용 재료로서 사용되고 있는 저탄소 강판 및 인바 합금판(모두두께 0.15mm의 냉연판)을 얻었다.

이어서, 이들 금속 냉연판을 각각 표 2에 나타낸 가공율로 조질 압연하여, 얻어진 박판재의 열팽창 계수와 0.2% 내력을 조사했다. 이들 조사 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 표 2에 나타낸 열팽창 계수 α의 값은 20 ∼ 100℃에서의 평균값이다.

표 2에 나타낸 결과로부터도 알 수 있듯이, 본 발명 강판의 열팽창 계수는 저탄소 강판의 그것에 비해 작고, 형광체 유리의 값(9.1 ∼ 9.8×10^-6/℃)에 가까운 것을 알 수 있다.

또, 본 발명 강판의 상온 0.2% 내력은 저탄소 강판이나 인바 합금판에 비해높은 값이 되어 있는 것도 알 수 있다.

또한, 본 발명 강판은 450℃ 가열 상태에서의 0.2% 내력도 높으므로, 섀도우 마스크 장착 가공시의 열 이력을 거친 후에도 소성 변형을 거의 발생시키지 않는 것은 분명하다.

[실시예 2]

각종 화학 조성의 강을 진공 용제하고 이들을 주조한 후, 열간 압연과 산세정을 실시하고 또한 냉간 압연과 소둔을 반복하여 각각 0.15mm 두께의 냉연판을 얻었다. 계속해서, 이들에 조질 압연을 실시하여 최종적으로 0.12mm의 냉연판으로 했다. 이렇게 하여 얻어진 각 냉연판(강판 1 ∼ 12)의 화학 조성을 표 3에 나타낸다.

이어서, 얻어진 각 냉연판(강판 1 ∼ 12)에 대해 열팽창 계수 α(×10^-6/℃ : 20 ∼ 100℃에서의 평균값)을 측정함과 동시에, "도밍 현상의 발생하기 쉬움", "에칭 특성(에칭 가공성)" 및 "내식성"의 평가를 행했다.

또한, 본 실시예에서는 열팽창 계수 α를 "도밍 현상의 발생하기 쉬움의 지표"로 하여,

○ : 열팽창 계수 α가 10.7 미만인 것,

△ : 열팽창 계수 α가 10.7 이상이고 11.0 미만인 것,

× : 열팽창 계수 α가 11.0 이상인 것,

으로 평가했다.

또, 에칭 특성은 다음 방법으로 평가했다.

즉, 먼저 탈지 세정한 강판 표면에 10미크론 두께로 포토 레지스트막을 도포하고, 상술한 도 1에서 나타낸 바와 같은 0.1mm 폭의 홈상 패턴(M)을 형성했다. 계속해서, 이것에 온도 50℃, 비중 1.48g/㎤의 염화제이철 용액을 스프레이 분사하여 에칭 가공을 행했다. 그리고, 마지막으로 표면의 포토 레지스트막을 제거하여, 강판 상에 에칭으로 형성된 홈의 폭(W) 및 깊이(D)를 측정하여, 에칭 팩터(EF)를 산출했다.

본 실시예에서는, 에칭 깊이가 0.06mm에 달했을 때의 에칭 팩터를 산출하여,

○ : 에칭 팩터(EF)가 2.2 이상,

△ : 에칭 팩터(EF)가 1.8 이상이고 2.2 미만,

× : 에칭 팩터(EF)가 1.8 미만,

으로 하여 에칭 특성을 평가했다. 그리고, 내식성의 평가는 다음 방법으로 실시했다.

즉, "온도 50℃의 3% NaCl 수용액에 냉연판을 1시간 침전시킨 후 1시간 건조시키는 조작"을 반복한 경우에 냉연판이 녹슬 때까지의 반복 회수를 카운트하여, 이것을 내식성의 평가 기준으로 했다. 또한, 이 녹슬기 시험에 있어서, 침전, 건조를 3회 이상 반복해도 녹슬지 않으면 실용상에는 문제가 없는 내식성을 갖는다고 판단된다. 따라서, 본 실시예에서는,

○ : 건조 반복 회수가 3회 이상으로 녹슨 것,

× : 건조 반복 회수가 3회 미만으로 녹슨 것,

으로 하여 내식성을 평가했다. 이들의 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에 나타낸 결과에서도 알 수 있듯이, 본 발명 강판 4 ∼ 9는 모두 열팽창 계수가 형광체 유리에 가깝고, 또한 에칭 특성(에칭 팩터(EF)) 및 내식성도 양호하여, 섀도우 마스크용 재료로서 바람직한 것을 알 수 있다.

이에 비해, Cr 함유량이 적은 비교 강판 1 ∼ 3은 열팽창 계수가 크고, 또 내식성도 떨어져, 섀도우 마스크용 재료로는 충분히 만족할 수 있는 것이 아니다.

또, Cr 함유량이 높은 비교 강판 10 ∼ 12는 에칭 특성이 떨어져, 역시 섀도우 마스크와 같은 미세구멍을 에칭 가공하기에는 부적합한 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

표 5에 나타낸 화학 조성의 강을 각각 진공 용제하고 이것을 주조한 후, 열간 압연과 산세정을 실시하고 또한 냉간 압연과 소둔을 반복하여 각각 0.15mm 두께의 냉연판을 얻었다. 계속해서, 이들에 950℃에서 1분간의 가열 처리를 실시하고, 그 후 또한 550℃에서 10분간의 왜곡 검출 소둔을 실시해 표 5에 나타낸 각 냉연판(강판13 ∼ 17)을 제조했다.

그리고, 이렇게 하여 얻어진 각 냉연판으로부터 JIS13B호 시험편을 절취하여, 강도와 신장을 측정했다.

또, 얻어진 각 냉연판에 대해, 탈 스케일 후에 실시예 2의 경우와 동일한 에칭 시험을 실시하여, 에칭 가공성의 평가도 행했다.

이들 결과를 표 6에 나타낸다.

표 6에 나타난 결과는 본 발명 강판 13 ∼ 16은 강도 및 에칭 특성이 모두 뛰어나고, 고장력 섀도우 마스크용 금속 재료로서 충분히 만족할 수 있는 것임을 나타내고 있다.

단, 강판 13(C 함유량이 0.003%를 초과하지 않는 것)은 0.2% 내력이 400MPa를 대폭 하향하고 있고, 따라서 높은 장력을 부여한 상태를 유지할 수 없음이 염려되어, 고장력 새도우 마스크용으로는 충분히 만족할 수 있는 것은 아니라는 염려도 된다.

또, 비교 강판(17)은 에칭 팩터(EF)가 극단적으로 작아, 정세한 에칭 가공을 할 수 없으므로, 역시 섀도우 마스크용 재료로는 만족할 수 없는 것임이 분명하다.

[실시예 4]

먼저, 통상법에 따라 표 7에 나타낸 화학 조성을 갖는 각 금속판 a ∼ c(즉, 본 발명 소재의 신규 제안 소재 스테인리스 강판, 종래의 저탄소 강판 및 종래의 인바 합금판 : 모두 두께 0.15mm의 냉연판)을 제조했다.

이어서, 이들 금속 냉연판을 각각 표 8에 나타낸 가공율로 조질 압연하고, 또한 소둔 처리(판온이 600℃에 도달한 상태에서 30초간 유지)를 실시하여 섀도우 마스크용 금속판 A ∼ C를 얻었다.

그리고, 이렇게 하여 얻어진 각 금속판 A ∼ C에 대해, 먼저 하프 에칭 처리 후의 휨 발생 상태를 조사했다.

이 조사는 다음 방법으로 실시했다.

즉, 먼저 상기 금속판 A ∼ C로부터 「12mm 폭 × 100mm 길이」의 직사각형상 시험편을 잘라내어, 그 편면을 불소 수지 테이프로 시일했다. 계속해서, 이 시험편을 50℃, 비중 1.48g/㎤의 염화제이철 용액에 침전시켜, 시일되어 있지 않은 면을 판두께의 1/2에 도달할 때까지 용해(하프 에칭)시켰다. 마지막으로, 뒷면의 시일을 벗겨, 시험편의 휨량(곡률)을 측정했다.

또한, 도 3a, 도 3b는 각종 "하프 에칭 처리 후의 시험편"의 상태를 설명한 모식도로서, 재료에 의해(즉, 재료에 축적되어 있는 내부 응력에 의해) 하프 에칭 처리 후의 시험편은 도 3a에 나타낸 바와 같이 「에칭면(6)이 볼록형상으로 휘는 것」과 도 3b에 나타낸 바와 같이 「에칭면(6)이 오목형상으로 휘는 것」이 있는 것을 나타내고 있으나, 시험편의 휨량은 이 "휨의 곡률(휨의 반경의 역수)"을 측정함으로써 파악했다. 도 3a, 도 3b에 있어서, 7은 시일면이다. 그리고, 하프 에칭 처리 후에 에칭면이 오목형상이 된 것에는 "+" 부호를, 또 에칭면이 볼록 형상이 된 것에는 "-" 부호를 각각 붙여 표시하기로 했다.

이 경우, 휨의 곡률이 부호에 관계 없이 0.003mm^-1이하(시험편을 걸었을 때 100mm 길이당 휨량이 15mm 이하)이면 섀도우 마스크용으로 실용상에는 문제가 없는 레벨인 것을 확인하고 있다.

또한, 이것과는 별도로, 얻어진 상기 각 금속판 A ∼ C에 대해 열팽창 계수와 0.2% 내력의 조사도 실시했다.

이들 조사 결과를 상기 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 표 8에 나타낸 열팽창 계수 α의 값은 20 ∼ 100℃에서의 평균값이다.

표 8에 나타낸 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명 방법에 따라 조질 압연 후에 또한 600℃(판온 도달 온도)에서 소둔 처리한 섀도우 마스크용 금속판은 "하프 에칭 처리 후의 휨량"이 작아, 섀도우 마스크용으로 만족할만한 것임을 알 수 있다.

또한, 표 8에 나타낸 결과로부터는, 본 발명에 의한 신규 제안의 스테인리스 강판 A에서는 열팽창 계수는 저탄소 강판의 그것에 비해 작고, 형광체 유리의 값(9.1 ∼ 9.8×10^-6/℃)에 가까운 것도 확인할 수 있다.

또, 상기 본 발명에 의한 신규 제안의 스테인리스 강판 A는 상온 0.2% 내력이 저탄소 강판이나 인바 합금판에 비해 높은 값이 되어 있고, 450℃ 가열 상태에서의 0.2% 내력도 높으므로, 섀도우 마스크 장착 가공시의 열 이력을 거친 후에도 소성 변형을 거의 일으키지 않는 것도 분명하다.

[실시예 5]

표 9에 나타낸 각종 화학 조성의 강을 진공 용제하고 이들을 주조한 후, 열간 압연과 산세정을 실시하고 또한 냉간 압연과 소둔을 반복하여 각각 0.15mm 두께의 냉연판을 얻었다.

계속해서, 이들에 조질 압연을 실시하여 판두께가 0.12mm의 냉연판으로 한 후, 또한 소둔 처리(판온이 600℃에 도달한 상태에서 30초간 유지)를 실시하여 박강판을 제조했다.

이어서, 얻어진 각 박강판(강판 1 ∼ 12)에 대해, 실시예 4와 동일한 방법으로 하프 에칭 처리 후의 휨 발생 상태를 조사했으나, 어떤 박강판도 휨의 곡률은 -0.002mm^-1이하인 것이 확인되었다.

또한, 얻어진 각 박강판(강판 1 ∼ 12)에 대해, 열팽창 계수 α(× 10^-6/℃ : 20 ∼ 100℃에서의 평균값)를 측정함과 동시에, "도밍 현상의 발생하기 쉬움", "에칭 특성(에칭 가공성)" 및 "내식성"의 평가도 행했다.

○ : 열팽창 계수 α가 10.7 미만인 것,

△ : 열팽창 계수 α가 10.7 이상이고 11.0 미만인 것,

× : 열팽창 계수 α가 11.0 이상인 것,

으로 평가했다.

또, 에칭 특성은 다음 방법으로 평가했다.

즉, 먼저 탈지 세정한 강판 표면에 10미크론 두께로 포토 레지스트막을 도포하고, 상술한 도 1에서 나타낸 바와 같은 0.1mm폭의 홈상 패턴(M)을 형성했다. 계속해서, 이것에 온도 50℃, 비중 1.48g/㎤의 염화제이철 용액을 스프레이 분사하여 에칭 가공을 행했다. 그리고, 마지막으로 표면의 포토 레지스트막을 제거하여, 강판 상에 에칭으로 형성된 홈의 폭(W) 및 깊이(D)를 측정하여, 에칭 팩터(EF)를 산출했다.

○ : 에칭 팩터(EF)가 2.2 이상,

△ : 에칭 팩터(EF)가 1.8 이상이고 2.2 미만,

× : 에칭 팩터(EF)가 1.8 미만,

으로 하여 에칭 특성을 평가했다.

그리고, 내식성의 평가는 다음 방법으로 실시했다.

즉, "온도 50℃의 3% NaCl 수용액에 냉연판을 1시간 침전시킨 후 1시간 건조시키는 조작"을 반복한 경우에 냉연판이 녹슬 때까지의 반복 회수를 카운트하여, 이것을 내식성의 평가 기준으로 했다.

또한, 이 녹슬기 시험에 있어서, 침전, 건조를 3회 이상 반복해도 녹슬지 않으면 실용상에는 문제가 없는 내식성을 갖는다고 판단된다. 따라서, 본 실시예에서는,

○ : 건조 반복 회수가 3회 이상으로 녹슨 것,

× : 건조 반복 회수가 3회 미만으로 녹슨 것,

으로 하여 내식성을 평가했다.

이들의 평가 결과를 표 10에 나타낸다.

표 10에 나타난 결과로부터는,본 발명에 의한 제안의 스테인리스 강판(강판 4 ∼ 9)은 모두 열팽창 계수가 형광체 유리에 가깝고, 또한 에칭 특성(에칭 팩터(EF)) 및 내식성도 양호하여, 섀도우 마스크용 재료로서 바람직한 것을 알 수 있다.

[실시예 6]

먼저, 표 11에 나타낸 화학 조성의 강을 진공 용제하여 주조한 후, 열간 압연과 산세정을 실시하고 또한 냉간 압연과 소둔을 반복하여 0.15mm 두께의 냉연판을 얻었다.

계속해서, 이것에 조질 압연을 실시하여 판두께가 0.12mm의 냉연판으로 한 후, 또한 이것을 걸치면서 굽힘 되돌림 가공을 함으로써 형상 교정을 행했다.

이어서, 이렇게 형상 교정한 복수의 강판에 대해, 표 12에 나타낸 각 온도로 가열하여 상기 온도에 30초간 유지하는 조건의 소둔 처리를 실시했다.

그리고, 소둔 처리 후의 각 강판으로부터 「12mm 폭 × 100mm 길이」의 직사각형상 시험편을 잘라내어, 그 편면을 불소 수지 테이프로 시일했다. 계속해서, 이 시험편을 50℃, 비중 1.48g/㎤의 염화제이철 용액에 침전시켜, 시일되어 있지 않은 면을 판두께의 1/2에 도달할 때까지 용해(하프 에칭)시켰다. 마지막으로, 뒷면의 시일을 벗겨, 시험편의 휨량(곡률)을 측정했다.

또, 소둔 처리 후의 각 강판에 대해, 기계적 성질의 대표값으로서 강판 단면에서의 비커스 경도(하중 100g)도 측정했다.

이들 측정 결과를 "조질 압연 후의 강판에 대한 측정값" 및 "형상 교정 후의 강판에 대한 측정값"과 함께 표 12에 병기했다.

표 12에 나타난 결과로부터는, 조질 압연 후의 강판 및 형상 교정 후의 강판에서는 모두 하프 에칭 처리 후에 현저한 휨이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 형상 교정에 의해 휨의 형상은 오목형상(-)에서 볼록형상(+)으로 반전되고, 휨량(곡률)의 절대값도 대폭 증가한 것을 알 수 있다.

그리고, 「하프 에칭 처리 후의 휨의 곡률이 부호에 관계없이 0.003mm^-1이하(시험편을 걸었을 때 100mm 길이당의 휨량이 15mm 이하)이면 섀도우 마스크용 강판으로서 실용상에는 문제가 없는 레벨이다」라는 것을 감안하여 표 6에 나타난 결과를 검토하면 다음 사항도 분명하다.

즉, 형상 교정한 강판에 소둔을 실시함으로써 휨량은 저하하나, 소둔 온도가 도달 판온에서 550℃ 미만이면, 얻어지는 강판의 형상 안정성은 실용에 견딜 수 있을 정도에는 달하지 못했다.

이에 비해, 소둔 온도가 도달 판온에서 550 ∼ 650℃의 범위이면, 에칭 가공 후의 휨량은 실용상 문제가 없는 레벨이 된다.

한편, 소둔 온도가 도달 온도로 650℃를 넘으면, 에칭 가공 후의 휨량은 극히 작아져 있으나, 비커스 경도가 극단적으로 저하하여, 기계적 강도를 만족시키지 못하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 종래 사용되고 있었던 저탄소강재보다도 열팽창 계수가 작고 기계적 강도도 뛰어나 도밍 현상을 발생시키기 힘들고, 또 미세 에칭 가공에도 뛰어난 비교적 저비용의 섀도우 마스크용 스테인리스 강판을 제공할 수 있다.

또, 본 발명 방법에 의하면, 에칭 가공 후에도 휨을 발생시키지 않는 형상 안정성이 뛰어난 섀도우 마스크용 금속판을 저비용으로 안정적으로 제공하는 것, 또한 열팽창률이 저탄소강보다도 작고 가격이 인바 합금보다도 싸고, 고온에서의 소성 변형량이 적고, 고강도이고, 또한 뛰어난 에칭 가공성과 에칭 가공 후의 형상 안정성을 구비한 섀도우 마스크용 금속판의 안정적인 제공도 가능해진다.

Claims

섀도우 마스크용 스테인레스 강판으로서, 각 원소의 중량 비율이 크롬(Cr) : 9 ∼ 20중량%, 탄소(C) : 0.15중량% 이하를 포함함과 동시에, 잔부가 철(Fe), 니켈(Ni), 질소(N) 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 불가피적 불순물 중 인(P) 및 황(S)의 함유량이 각각 P : 0.05중량% 이하, S : 0.03중량% 이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 1 항에 있어서, 크롬(Cr)이 9 ∼ 13중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 1 항에 있어서, 탄소(C)가 0.003 ∼ 0.05중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 1 항에 있어서, 냉간 압연 또는 형상 교정을 실시한 후의 섀도우 마스크용 금속강판에, 판온 도달 온도로 550 ∼ 650℃의 범위에서 소둔을 실시하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 4 항에 있어서, 소둔 온도가 600 ∼ 650℃의 범위인 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 4 항에 있어서, 소둔 시간은 30초 이상 10분 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 1 항에 있어서, 상기 강판에는 망간(Mn) : 1.0중량% 이하, 및 실리콘(Si) : 1.0중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.
제 1 항에 있어서, 상기 강판에는 망간(Mn) : 1.0중량% 이하, 티탄(Ti) : 0.2중량% 이하, 실리콘(Si) : 1.0중량%이하, 및 알루미늄(Al) : 0.1중량%이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크용 스테인레스 강판.