TW524859B - Process for producing Fe-Ni alloys used for electron gun parts - Google Patents

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524859 A7 ______B7 五、發明説明（I ) 發明背景 本發明是關於一種鐵鎳合金之製法，此種鐵鎳合金具備 改良的穿孔性，故適合作為電子槍零件之材料使用，例如 作為電子槍零件之電極使用。 第1圖為所屬技術領域中大家熟知之遮屛式（shadow mask type)彩色顯像管之橫剖面圖。在面板1之背面塗佈可産生 紅、綠、籃三種主要彩色之磷光膜2。頸部區域則裝有可發 出電子束3之電子槍4。電子束3被致偏軛5掃描之後偏轉。 數字6代表遮屏，數字7代表磁屏^ 第2圖中，（a)和（b)分別代表安裝在電子槍裡面穿孔 零件（電極10)之示意及橫剖面圖。電極10會將從電子槍 的陰極射出之電子加速。在電極1 0上面有許多利用壓印 (coining)及衝孔處理所産生之小孔i0a、！0b和〗0C,紅 、藍、綠三種電子束分別從其中通過。 一般而言，彩色顯像管用之電子槍零件完全是利用下料 (bUmking)及衝壓程序（以下簡稱衝孔）來完成，其中 可能包括或不包括壓印步驟，所用材料為厚約0.05-0.5πιιη (請先閱讀背面之注意事Ϊ -裝-- π寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Η 鋼 銹 不 性 磁 非 之槍 近 附 極 陰 的 子 g3t sn 於 位 是 0 1X 極 笋3麵 示 顯 勢 趨 的 近 最 性 磁 非 是 不 而 性 脹 膨 熱 低 其 是 的 慮 考 所 而 管化 像變 顯的 色微 彩細 能極 性 有 高 性 更脹 及膨 緻熱 精之 更極 等電 器要 示只 顯 ， 腦現 電發 於們 由我 來 ， 年現 近出 〇 的 明 有 會 就 \—/ 度 純 色 彩 /ί\ 質 品 色 彩 之 VI/ 圖 IX 第 見 /C 1 0 板響 面影 則的 ， 顯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 52485^ A7 B7 五、發明説明（>) 為符合此種需求，低膨脹性鐵鎳合金，尤其是鐵-42%鏍 合金（42合金）乃被採用為電極材料。然而傳統42合金却 有會産生毛剌之問題。也就是說，當42合金之電極毛坯進 行衝孔形成小孔10a、10b和10c時，在各小孔邊緣10e處會 産生毛剌B,該位置也就是要將廢料從毛坯擠下並予以切除 之處（見第2圖）。對電子槍而言，衝孔所形成之毛刺不利 於電子束之控制，有時候甚至可說是致命傷。因此，對曰 益精緻的彩色顯像管而言，減少在電子槍零件中形成毛剌 之要求越來越顯得重要。 關於鐵鎳合金穿孔性之改良，可參見日本專利申請 Japanese Patent Application Kokai 6-184703, 6- 1 22945, 7-3400 和 7 -34 1 99 號中之描述。 在這些申_案中，Kokai 6 - 184703號提出一種在合金原 料中含有0.002-0 ,05¾硫，並且硫或硫化合物偽沿著晶粒邊 界分散或分散在晶粒内部。然而如果只添加特定百分比的 硫（一種自由切割元素），則我們認為，以現代的衝孔加 ΙΓ技術並無法將毛剌適度地控制在最精確的範圍内。 其餘申請案Kokai 6- 1 22945, 7-34 00和7 -34 1 99號則提出 ，在合金中添加強化元素，例如鈦、鈮、釩、鉅、鎢和/ 或錯，以提高硬度，並將合金脆化到適當程度以抑制毛剌 之形成。然而，這些申請案的共同問題是，提高合金硬度 會縮短衝模壽命。 本發明的目的是要解決上述傳統技術之問題，並提出一 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事π 裝-- ¾舄本頁) 訂- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 (3 ) 1 1 種 電 子 槍 零 件 用 鐵 鎳 合 金 之 製 法 1 此 種 £Μ 鐵 鎳 合 金 具 備 改 良 1 的 穿 孔 性 ♦ 因 而 不 會 縮 短 衝 模 tasr· 命 〇 | 發 明 簡 述 /-N 請 ! 1 本 發 明 群 經 深 入 研 究 合 金 成 分 對 於 穿 孔 性 之 影 響 费 以 及 閱 讀 1 合 背 1 製 程 條 件 對 於 金 成 分 分 佈 之 影 響 〇 結 果 成 功 地 解 決 了 L· 之 1 注 I 述 難 題 5 也 就 是 將 鑑 和 硫 之 含 量 限 制 在 特 定 範 圍 内 % 並 且 意 事 依 錳 和 硫 之 含 量 在 適 當 的 加 熱 溫 度 下 進 行 熱 加 工 處 理 9 即 I 1 可 改 良 電 子 槍 零 件 用 鐵 鎳 合 金 之 穿 孔 性 〇 寫 本 裝 I 頁 1 明 確 的 說 $ 其 中 含 適 量 硫 化 錳 沉 澱 之 材 料 由 於 在 衝 孔 操 1 I 作 中 能 夠 加 快 裂 痕 之 産 生 及 其 傳 播 速 度 i 因 此 可 改 良 穿 孔 1 1 1 性 〇 根 據 本 發 明 群 之 研 究 9 我 們 發 現 只 限 制 硫 含 量 並 不 1 訂 丨 足 以 控 制 硫 化 錳 之 含 量 及 分 佈 t 因 此 無 法 改 良 穿 孔 性 y 而 且 在 熱 加 工 處 理 時 f 更 容 易 受 到 加 熱 溫 度 之 影 響 〇 此 外 i 1 I 本 發 明 群 還 發 現 f 在 熱 加 工 處 理 中 加 熱 溫 度 之 適 當 範 圍 % 1 I 依 鑑 和 硫 之 含 量 而 定 因 此 本 發 明 % 首 度 發 現 以 控 制 加 熱 φ 1 1 線 溫 度 以 及 錳 和 硫 之 含 量 在 適 當 範 圍 内 1 而 使 得 合 金 能 夠 滿 1 足 電 子 槍 零 件 毛 剌 問 題 方 面 之 嚴 格 要 求 〇 此 外 t 根 據 本 發 1 1 明 9 衝 模 壽 命 也 得 以 持 久 因 為 在 本 發 明 方 法 中 硫 化 錳 不 1 1 明 顯 提 高 合 金 之 硬 度 f 故 可 改 良 穿 孔 性 〇 1 I 本 發 明 傺 根 據 上 述 發 現 而 得 以 兀 成 〇 也 就 是 說 9 本 發 明 1 1 I 提 供 一 種 電 子 槍 零 件 用 鐵 鎳 合 金 之 製 法 此 種 鐵 鎳 合 金 之 1 1 1 組 成 ( 按 重 量 ) 如 下 3E 1-55¾½ 鎳 0· 05 -2 ,00% 的 鐘 1 1 0 · 001 - ，0 , 0 5 0 % 的 硫 其 餘 為 鐵 及 些 ^|fp m 可 避 免 之 雜 質 〇 本 J 嫌5 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7__五、發明説明（t ) 發明方法實質b包括以下步驟：熔化、鑄造、熱加工、冷 軋及退火。鐵鎳合金之組成滿足方程式0.0005S 〔％Mn〕 〔％S〕S0.0100，其中〔ϋίΑ〕代表元素A之含量。熱加工是 在T溫度下進行，T滿足以下方程式： 9500 1 050 ^T°C ^ --_ — 350 (]) 3. l-log[%Mn][%S] 以下將藉由本發明效果來解釋上述組成中各成分含量限 制之理由。其中” 3： ”皆代表”重量％ ”。 (鎳）：鎳是鐵鎳合金中決定熱膨脹性之重要元素。鎳含 量低於30¾或高於55%,合金之熱膨脹係數都會太高而無法 令人満意。因此鎳含量像限制在30-55%之間。 (鑑）：鑑會與硫形成硫化鑑，如上所述，硫化鑑可改 良穿孔性。錳含量如低於0.05¾，將無法使合金具備足夠的 穿孔性。錳含量如低於0·05%,將無法使合金具備足夠的穿 孔性。反之，如高於2 · 0 0 ，則合金之硬度將會增加，而加 速衝模之磨耗，因此錳含量像限制在0.05-2, 00¾之間，而 且以介於0,05-0.80a:之間為更佳。 (硫）：硫會與錳形成硫化錳，如上所述，硫化錳可改 良穿孔性。硫含量如低於0 · 0 0 1 3：，將無法使合金具備足夠 的穿孔性。反之，如高於0 * 0 5 0 %，則熱加工性和耐蝕性都 會變差。因此硫含量係限制在0.00卜0.050¾之間，而且以 (請先閱讀背面之注意事π -裝-- 资寫本頁) 、11 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） 524859 A7 B7_____ 五、發明説明（Μ 介於0,00 3 -0,0 20¾之間為更佳。 合金中除了上述元素和鐵之外，還含有另外一些元素。 這些無可避免的雜質皆屬普通雜質，包括磺、砂、錦、憐 和鉻。這些雜質會損害到熱膨脹性，因此其總量應& 0, 00卜0, 5¾之範圍内。 (錳和硫之濃縮産物〔％Mn〕 〔 ％S〕）：濃縮産物 〔Un〕 〔％S)偽本發明群首度發現能夠改良電子槍零件 用鐵鎳合金穿孔性之一種參數。限制濃縮産物〔《Μ η〕 〔SIS)之含量比個別限制錳和硫之含量更能夠確切控制 硫化錳之含量。根據本發明群之研究，濃縮産物〔％M η〕 〔％S)之含量如低於0』005,則具有改良穿孔性效力之硫 化錳將無法獲得足夠的沉澱；反之，如高於0.0100,則硫 化錳含量將變得太高，而有損其耐蝕性。因此，濃縮産物 〔％Mn〕 〔％S)之含量傺限制在能夠滿足以下方程式之範圍 内： 0 · 0005 蠤〔！KMn〕 〔 U)各 0 , 0100 0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) (熱加工步驟中之加熱溫度）：在熱加工步驟中之加熱 溫度如果太低，則硫化鏟會因為變得太小而無法改良穿孔 性。根據本發明群之研究，該加熱溫度至少必須在1 0 5 0 C 以上。該溫度如果太高，則具有改良穿孔性效力之硫化錳 將會溶解成錳和硫，而溶在母液中的錳和硫（固溶體）將 不再具有改良穿孔性之效力。 因此，在熱加工步驟中之加熱溫度必須控制在適當的範 一Ί - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇'〆297公釐） 524859 A7 B7 五、發明説明（“） 圍内，其範圍依錳和硫之含量而定。而臨界溫度則依 〔3!Mn〕 〔SSS)之含量而定，其定義如下： 9500 T(°〇 350 (3) (請先閱讀背面之注意事¥ π寫本頁) 以上方程式可用來解釋第3圖所示之〔％Mn〕 〔8；S)和加 熱溫度Τ(υ)。其中熱加工步驟包含初軋（blooming)、 熱緞或熱軋。 為製得本發明電子槍零件用鐵鎳合金，將具備上述化學 組成之熔融鐵鏍合金鑄錠或連續鑄造板坯在上述加熱溫度 下進行熱加T處〜理。材料經熱加工處理過後再反覆進行冷 軋及退火，製得具有預定厚度之冷軋Η。接著對冷軋Η進 行最終退火以完成精加工，如此即製得厚約0.05-0. 5n»in之 衝孔用材料。 附圖簡述 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第1圖為遮屏式彩色顯像管之橫剖面圖。 第2 ( a)圖為本發明衝孔零件（電子槍之電極）之示意 圖，第2 ( b)圖為沿著第2 ( a)圖之A-A ’線得到之橫剖面 圖〇 第3圖為表示濃縮産物〔％Mn〕 〔％S)和在熱加工步驟中加 熱溫度之適當範圍之說明圖。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 524859~ Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（Ί) 發明詳述 本發明以下將藉肋各實施例和比較例作說明。六種含鐵 -42重量％鎳作為主成分之鐵鏍合金利用真空感應熔化方法 熔化之後鑲成300 kg之鑄錠。合金原料係從電解鐵、電解鐵 及電解錳之群中適度選出。將硫化鐵（Fe-S)混入材料中 以調整硫含量。合金之組成示於表1中。 每一鑄錠都切出4 0 m in厚之薄板，依表1所示溫度處理1小 時，然後熱軋成4ιηιη厚之薄板。接著將薄板退火、酸洗之後 冷軋成1.5mm厚之薄板。然後將薄板退火並冷軋成0,5πιπι厚 之薄最後在750t：真空中進行1小時的最終退火製得試 H〇 每一試件在進行衝孔試驗之前先予以壓印處理使得試件 厚度減至0· 28mm。接著對每一試件進行衝孔得到10個直徑 各0 . 4 ID 10之孔。 碎面厚度分率，其定義為碎面厚度對總厚度之比，可用 來評估穿孔性。測得之結果示於表1中。表1數據為10個孔 之平均值。表1中試件之熱軋溫度落在本發明範圍者稱為” 發明例”，否則稱為”比較例”。第3圖中所畫出的是除了實 施例6之外，其餘各實施例熱軋步驟之加熱溫度（縱軸）和 濃縮産物〔％Mn〕 〔％S)(橫軸）。”碎面厚度分率（¾) ” 之公式為（碎面厚度+試Η厚度）XI 00，試Μ厚度代表剪 切面加上碎面之總厚度。根據本發明群對穿孔性之研究， 我們已知當碎面厚度增加時，毛剌高度將跟著降低。在各 -9- (請先閲讀背面之注意事¥ •裝-- 戈馬本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標隼（CMS ) Α4規格（210Χ297公釐） 524859 A 7 B7 五、發明説明（f ) 實施例之衝孔條件中，3 0 以上之碎面厚度分率顯示出極為 優異之穿孔性。 如表1所示，在本發明各實施例中，碎面厚度分率高於 30¾者，其穿孔性與比較例相較之下，顯得比較優異。由於 實施例6之硫含量超出本發明範圍，因此6號合金在熱軋步 驟中破裂，故實施例6並沒有穿孔性之評估數據。如上所述 ，方程式⑶偽根據第3圖資料求得。很明顯的可以看出本發 明實施例具備極佳的穿孔性，而各比較例則不具有此項優 點。 因此，根據發明，可製得穿孔性獲得明顯改良之電子槍 零件用鐵鎳合金，此種合金可解決毛剌難題，而毛剌問題 正是電子槍零件之致命傷，因此本發明合金可滿足近年來 較高畫質之要求。 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 52485、 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ON UJ ι—1 合金 編號 40.8 〇 4^ 〇 00 o »—* 淼 化學組成（重量％) 0.52 0.07 1.80 ； 0.50 1 1 i J 0.48 j O r—» 餒 〇 〇 00 〇 0.002 0.001 0.012 1 ______ 0.005 0.002 餘量 餘量 餘量 餘量 1 _ 餘量 1 餘量 Μ 〇 〇 I—» 〇\ 〇 〇 〇 〇 〇 t—A 0.00180 0.00600 L 0.00240 0.00102 i_ [%Mn][%S] 1770 1016 j 1275 1435 1___ μ—^ 1210 9500 ! -— 350 丨 3. l-log[%MnH%S] ! 1200 1100 〇 1200 ! 1 1000 ·〇 〇 OJ 〇 〇 1200 Lh 〇 1250 Ί 1 1200 | o u> 1200 Ό Ο 一 ΙΌ Ο 「1150 VO o 加熱溫 度rc) f 1 1 00 〇 so ΙΟ OJ os LO bJ 00 u> u> K—^ 34.2 to ιο ►—A to Lh U) u> j 20.9 i 22.2 LO Η·* UJ H—* 00 碎面厚度 分率（％) 比較例 比較例 |比較例| 比較例 比較例 比較例| 比較例 發明例 |比較例| 1發明例 1發明例 1比較例 |比較例 發明例 比較例 !比較例 l發明例 比較例1 備註 > (請先閱讀背面之注意事

-訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 524859 A7 B7 五、發明説明（P ) 圖號說明： 1…面板 2…磷光膜 3…電子束 4…電子槍 5…致偏軛 6…遮屏 7…磁屏 10…電極 10, 10b , 10c…小孔 1 0 e…邊緣 B…毛剌 (請先閱讀背面之注意事Ϊ —裝-- 供寫本頁)

、1T -線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 524859

   8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 1♦一種電子槍零件用鐵鏍合金之製法，該合金之組成（按 重量）如下：30-55%的鎳；0.05U0%的錳；0.001-0.050¾的硫；其餘為鐵及一些無可避免之雜質， 該方法實質t包括以下步驟：熔化、鑄造、熱加工、冷 軋及退火， 該鐵鎳合金之組成滿足方程式0,0005s 〔％Mn〕 〔％S〕S 0.0100,其中〔％A〕代表元素A之含量，而該熱加工是在 T溫度下進行，T滿足以下方程式： 9500 1 050 ^T°C ^ -— - 350 3. l-log[%Mn][%S] 2.如申請專利範圍第1項之電子槍零件用鐵鎳合金之製法， 其中該錳之含量介於0,05-0. 8重量S!之間。 3 ·如申請專利範圔第2項之電子槍零件用鐡鏍合金之製法， 其中該硫之含量介於0*003-0 ,020重量％之間。 (請先閱讀背面之注意事項^寫本頁) 裝· 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）