TWI258511B - Low-expansion Fe-Ni alloy for semi-tension mask, semi-tension mask of the alloy, and color picture tube using the mask - Google Patents

Description

1258511 A7 B7 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（/ ) 發明領域 本發明係有關於一種半張力遮罩，亦被稱爲半拉伸張 力（SST)遮罩，其係由鐵鎳基合金所形成並被使用於陰 極射線管（亦被稱爲Braun管）。更特別地是，本發明係 有關於此種鐵鎳基合金（爲低熱膨脹並具有極佳的潛變性 質’並於施加張力後被烘烤而用於形成遮罩，極能抑制該 遮罩變皺），並有關於由該合金材料所製作的一種半張力 遮罩，以及更有關於一種使用該半張力遮罩的彩色映像管 〇 用於彩色映像管的遮罩約略被分爲二種形式：（1)蔭罩 型，其中遮罩材料係藉由蝕刻而形成的電子束穿經點或槽 所構成’並接著被壓印成形爲遮罩的形式，以及(2)蔭柵型 ，其中遮罩材料係藉由蝕刻而形成的電子束穿經垂直狹縫 所構成，以及接著在上、下二個方向上被拉伸，並被置於 一框架上。 、#就_罩型而言，鐵_36%鎳合金（稱爲“不變，，合金） 通吊吏用，因爲該合金具有極低的熱膨脹係數，而可控 制由热膝脹所造成的圓頂現象（以圓頂狀膨脹）。就蔭柵 造特徵極少由於熱膨脹而產生圓頂現象）而言， 型（ 膜係數較高但較廉價之軟鋼則被使用 、 種類型皆有優點及缺點，並已個別在市場中被使 用近來’眾所皆知的半張力遮罩形式已成爲結合這二種 類型 :點的一種新類型 χ斗張力遮罩係藉由提供以蝕刻所形成的電子穿經點 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂---------線 本、氏張尺度翻中㈣家標準（⑶規格⑽ X 297公釐） 1258511 A7 B7 五、發明說明（y ) 或槽之一遮罩材料，並接著將其支撐在一框架上，而如同 蔭柵型一般在上及下二個方向上伸張（而非壓印形成）而 被製作。在此種新型遮罩開發的初期，該遮罩在四個方向 上被伸張，亦即施以一個相當強的力量在向左與向右以及 向上與向下的方向上。但是，當該遮罩以一^個相虽強的力 量在四個方向上被伸張時，該遮罩經常會破裂。爲了避免 遮罩發生此種可能的破裂，一種改良的方法係試圖以一個 相當弱的力量，僅在向上與向下二個方向上，拉伸該遮罩 ，以達到令人滿意的結果。以此改良方法所製作的遮罩被 稱爲半拉伸張力遮罩，或簡稱爲半張力遮罩，其係採用僅 在二個方向上之一個相當弱的力量而拉伸。 第1(a)圖及第1(b)圖各爲圖解該半張力型遮罩與蔭柵 型遮罩的說明圖。二種類型的遮罩係以上、下的方向被伸 張。在該半張力型遮罩中，若干直立的溝槽列被形成於該 寬度上，其中各溝槽列係由若干溝槽所組成，而相鄰的溝 槽之間留有架橋；而該蔭柵型遮罩包含若干直立的長溝槽 於該寬度上，並需要用於抑制該遮罩振動（基於諸如揚聲 器等任何音源）的制動器。當該溝槽以蝕刻形成時，在該 半張力型遮罩中的架橋係爲留於各直立溝槽列中之溝槽間 的未餓刻的金屬部分。該架橋用以避免直立溝槽列的扭力 。基於該存在於各溝槽列中的架橋，該半張力遮罩亦被稱 爲“經架橋的張力遮罩”。 相較於依據壓印成形所形成的蔭罩型，該新的半張力 型允許映像管更爲平面化，並具有更大的亮度及更高的解 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂--------- 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258511 A7

五、發明說明（十） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 析度。再者，基於該架橋的存在（無需制動器線材），該 半張力型的震盪特性優於蔭柵型。其僅需要相當低的直^ 拉伸負載，而降低成本。 力〜方面，不像蔭柵型，半張力型含有熱膨脹的圓頂 現象。爲避免该現象，低熱膨脹之鐵鎳基合金的使用（聚 集在該不變鋼的周圍）被硏究。然而，其已發現包含不變 合金之傳統鐵鎳基合金的使用，在組裝期間的熱處理將造 成遮罩中張力降低或鬆弛，因而導致諸如遮罩皺摺等主要 問題。 因此諸如不變合金等一般的鐵鎳基合金並未被發現適 用於該半張力遮罩。在遮罩製造的個別步驟中的詳細硏究 已顯示出該不適用性係歸因於材料的潛變性質。 在製造的過程中，藉由蝕刻所形成之具有點狀或溝槽 的遮罩材料被施加黑化處理。在此的黑化處理意指一種用 於形成〜個諸如氧化鐵膜之黑色膜於一遮罩材料之表面上 的處理。其次，該經黑化處理的材料被焊接至一個框架上 ’並在一預定的負載下將其拉伸，並隨後將其烘烤以除去 由焊接與其他作業所形成的應變。在該烘烤時，近來已發 現藉由框架產生張力之慣用的鐵鎳合金材料在高溫下將會 有塑性變形或潛變。一旦其發生時，潛變將引起伴隨著張 力降低或負載鬆弛之遮罩的伸長，其必然造成皺摺、抗震 盪特性的劣化以及各種其他的問題。雖然藉由銅、鈮、鉬 、鎢及鉅之固溶的強化作用已被發現有利於降低潛變伸長 ，但是添加該元素將增加所產生之合金的熱膨脹係數。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線·· 1258511 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（+) 發明摘述 現在已經發現硼的添加、氮含量的控制、經控制之鋁 與矽的添加、雜質碳、磷與硫的控制，以及加工期間的熱 處理（藉由所希冀之消除應力退火）將明顯地降低所產生 之合金的潛變性質，且未對於其熱膨脹係數造成負面影響 ，亦無皺摺或其他缺陷發生於黑化處理、拉伸及烘烤等步 驟中的可能性。 基於此發現，本發明係藉由提供下列物質而解決上述 的問題· ⑴一種用於半張力遮罩之具有極佳潛變性質的低熱膨 脹鐵鎳基合金’其特徵在於組成爲34至38%的鎳、0.01至 0.5%的錳、0.0003 至 0.0015%的硼、0.0010 至 〇·〇〇5〇%的氮 ，以及平衡的鐵與無可避免的雜質， ⑵根據（1)的該鐵鎳基合金，其更包含有0.005至 0.20%的砂，以及0.005至0.030%的銘， ⑶根據⑴或⑵的該鐵鎳基合金，其中在不可避免的雜 質之中，碳被控制在不超過0.010%，磷被控制在不超過 0.015%，而硫被控制在不超過0.010%， ⑷根據（1)、⑵或(3)的該鐵鎳基合金，其係於熱滾軋或 冷滾軋之後至少一次，在650至750°C之間的非氧化性氣氛 中被退火30分鐘至小於5小時，以及 ⑸根據⑷的該鐵鎳基合金，其係於最終冷滾軋後施加 弛力退火。 本發明更提供： 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 1258511 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（< ) ⑹一種使用如⑴至⑸之任何一種鐵鎳基合金之半張力 遮罩，其中該鐵鎳基合金的遮罩組件係由蝕刻接著黑化處 理而形成的網點或溝槽所構成，並且接著被支撐在一框架 上，而將其在上、下方向上拉伸，以及 ⑺一種使用如（6)之半張力遮罩的彩色映像管。 圖式簡要說明 第1(a)圖及第1(b)圖分別爲示意舉例說明半拉伸張力 型遮罩與蔭柵型遮罩的說明圖式。 發明詳細說明 如前所述，第1(a)圖係示意地表示一種半張力型遮罩 。該遮罩在上、下方向上被拉伸。在該半張力型遮罩中， 若干直立的溝槽列被形成於該寬度上，其中各溝槽列係由 若干溝槽所組成，而相鄰的溝槽之間留有架橋。當該溝槽 以蝕刻形成時，在該半張力型遮罩中的架橋係爲留置於各 直立溝槽列中之溝槽間的金屬部分。該架橋用以避免直立 溝槽列的張力。相較於依據壓印成形所形成的蔭罩型，該 新的半張力遮罩型允許映像管更爲平面化，並具有更大的 冗度及更闻的解析度。再者，基於該架橋的存在（無需制 動器線材），該半遮罩型的震盪特性係優於蔭柵型。其僅 需要相當低的直立拉伸負載，而降低成本。 在半張力遮罩的基本製程中，一種預定組成的鐵鎳合 金旋塊被熔解，並藉由諸如真空熔解製備。該錠塊接著被 鍛造以及熱滚軋。在重複的冷滾軋及退火後，該金屬條被 施加最終的冷滾軋，而成爲具有所需最終厚度的金屬片。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ撕公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂---- 線· 1258511 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（t) 在最終冷滾軋之前的退火被稱爲最終退火。一種遮罩材料 係由蝕刻技術（光阻遮罩、顯影，以及蝕刻溶液的噴塗） 而形成的點或溝槽所構成，以及進行黑化處理。該黑化處 理用以形成一個諸如氧化鐵膜之黑色膜於一遮罩材料之表 面上。其次，該經黑化處理的遮罩材料被焊接至一個框架 上，並在一預定的負載下將其拉伸，並隨後將其烘烤以除 去由焊接與其他作業所形成的變形。 如上所述’該遮罩材料在黑化處理後被拉伸。當該黑 化溫度遠低於鐵鎳基合金的再結晶溫度時，該合金的加工 硬化係有利於改良製品的潛變性質。若加工硬化過量，則 該合金的軟化起始溫度將下降，因而增加潛變的速率。雖 然藉由銅、鈮、鉬、鎢及钽之添加的固溶強化作用已被發 現有利於降低潛變伸長（依據所添加之這些元素的數量而 定）’但是熱膨脹係數有時候可能會增加，且不變合金獨 有的低熱膨脹特徵可能消失。 本發明人已經尋找可被添加以降低潛變速率，而對於 鐵鎳基合金的熱膨脹係數僅有微量負面影響的元素。所以 ’現在已經發現硼的微量添加以及氮含量的控制可造成氮 化硼在鐵鎳基合金母材中的微晶粒析出，其將改良潛變性 質’且特別地是並不增加熱膨脹，亦不負面影響該合金的 餓刻能力。當該遮罩組件在將引起未含該微量元素之鐵鎳 合金軟化的溫度被黑化處理時，該潛變改良效果便被達成 。對於更小晶粒的氮化硼析出而言，在熱滾軋或冷滾軋之 後至少一次，在650至750°C之間的非氧化性氣氛中被退火 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂---------線 1258511 A7 B7 五、發明說明（q ) 30分鐘至小於5小時爲所希冀。該退火更增強潛變性質。 在高溫黑化處理的最佳效果爲磁性的改良。例如，一 種用於壓印成形蔭罩的不變合金（不含微量添加元素）在 590°C的黑化處理後呈現87〇至⑻的相對導磁率。當該 合金在高出50°C (或640°C)的溫度被黑化時，該相對導 磁率將增加爲1030至12〇〇。關於彩色映像管中AC去磁後 的地磁屏蔽，該相對導磁率越高，則該遮蔽特性越佳。 該半張力遮罩材料在拉伸前被黑化處理。當該黑化處 理將蝕刻而形成點或溝槽時所形成於該材料中的殘留應力 不均勻性釋出時，該黑化處理可能造成該遮罩的變形。爲 避免此’最好在最終冷滾軋後再進行消除應力退火。 因此，現在已經發現硼的添加、氮含量的控制、經控 制之鋁與矽的添加、雜質碳、磷與硫的控制，以及加工期 間的熱處理（藉由所希冀之消除應力退火）將明顯地降低 所產生之合金的潛變性質，且未對於其熱膨脹係數造成負 面影響，亦無皴摺或其他缺陷發生於黑化處理、拉伸及烘 烤等步驟中的可能性。 本發明所設定的各種限制現在將被說明。 鎳：若鎳含量低於34%或高於38%，則合金的熱膨脹 係數將增加，而對於色彩純度有負面影響。因此鎳的比例 被限定於34至38%之間。 錳：錳爲必須的，因爲其將使得硫（一種有礙熱作能 力的雜質）無害。在低於0.01%的比例中，其不再有希冀 的效果；而在0.5%以上，其將劣化蝕刻性質，並增加熱膨 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂------------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 1258511 五、發明說明（f ) 脹係數。就這些原因而言，锰的比例被限定於0.01至〇.5% 之間的範圍。用於改良蝕刻及熱膨脹性質的較佳範圍在 〇.〇1至0.1%之間。 硼：硼將與氮結合而形成氮化物，其將增強潛變性質 。當硼小於0.0003%時，該效果會被限制，但是大的硼比 例將使得該經蝕刻表面變粗糙，超過0.0015%的硼時該傾 向明顯。硼的比例範圍被限定於0.0003至0.0015%之間。 氮：氮爲與硼形成氮化物所需的元素。在低於 0.0010%以下，其無法形成足量的氮化物而改良潛變強度。 相對地，超過0.0050%的氮則易於形成孔洞於錠塊中。因 此，氮的範圍爲0.0010至0.0050%之間。 矽：矽被添加以作爲脫氧劑。因爲大的矽含量將嚴重 地影響蝕刻能力，所以越小越好。然而，即使在微量的程 度，矽仍可有效地改良潛變性質。因此，矽的比例在0.005 至0.20%之間。就較佳的蝕刻性質而言，低於0.03%的範圍 爲較佳。 鋁：矽被使用爲脫氧劑。具有多量鋁的固溶體被證實 可有效地改良潛變性質。然而，太多的鋁將形成氧化鋁而 有礙鈾刻能力，並亦產生氧化鋁衍生表面裂紋於冷滾軋。 因此’範圍在0.005至0.030%之間。 碳：碳形成碳化物。大於0.010%將形成過量的碳化物 ，而有礙蝕刻能力。爲此原因，0.010%爲上限。固溶狀態 的碳亦負面影響蝕刻能力。因此，碳含量越少越佳。較佳 的碳比例爲低於0.005%。 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1258511 A7 —^〜____ 五、發明說明（(| ) 磷：過量的磷將造成不佳的蝕刻。因此，磷含量應被 維持在低於0.015%。 硫：超過0.010%的硫對於熱作能力有劣化的效果，而 形成較多的硫化物夾雜物將有礙蝕刻能力。因此，其上限 被設定於0.010%。 加工期間的熱處理條件：爲了形成氮化硼的微晶粒析 出物，其希冀於熱滾軋或冷滾軋之後至少一次，在非氧化 性氣氛中以及低於氮化硼的分解溫度下進行一段長時間的 熱處理。在此，爲了在未增加晶粒尺寸的情況下析出氮化 硼，該熱處理係於650至750°C之間的溫度，在30分鐘至 小於5小時的時間中被完成。該處理在非氧化性氣氛中被 完成，以避免硼氧化。當該處理在熱滾軋之後進行時，其 偏好將氧化物鏽皮（由熱滾軋所造成）移除而被完成。 弛力退火：雖然在黑化處理後，其對於遮罩的潛變伸 長並無效果，但是該驰力退火爲所希冀的，因爲其將控制 不均勻變形（基於黑化處理時的殘留應力釋出）。 實例 本發明現在將配合其實例而更完整地被說明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------

· I I I I I 線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 1258511 B7 五、發明說明（/〇 ) 表1列出諸實例所使用的合金組成。

組成編號 j r山 贩 矽 猛 磷 m 鎳 鋁 硼 氮 鈮 ί '~~i 備註 A ! 0.003. 0.01 0.27 0.004 0.003 36 . 1 0.018 0.0004 0.0028 - - 3 0.004 0.01 0.26 0.003 0.003 35.3 0.021 0.0003 0.0013 - 符合申請專 C 0.006 0.02 0.26 0.003 0.002 36.0 0.008 0.0012 0.0022 一 利範圍第1-丨 D 0.003 0.01 0.27 0.003 0.002 36.2 0.015 0.0005 0.0027 一 3項 Ξ 0.003 0.02 0.25 0.004 .0.003 36.0 0.022 0.0006 0.0041 - ? 0.013 0.03 0.26 0.003 0.003 36.2 0.012 0.0005 0.0015 - 符合申請專 G 0.003 0.02 0.25^ 0.017 0.003 36.0 0.0JL7 0.0006 0.0022 - 利範圍第1- rd 0.004 0.03 0.27 0.002 0.012 35.7 0.011 0.0005 0.0020 - 2項 I 0.003 0.22 0.25 0.003 0.002 36.3 0.017 0.0006 0.0017 - J 0.007 0-01 0.24 0.003 0.003 36.3 0.035 0.0005 0.0019 - 符合申請專 κ 0.003 0.004 0.25 0.003 0.002 36.3 0.014 0.0004 0.0019 - 利範圍第1 L 0.006 0.02 0.25 0.003 0.003 35.9 0.003 0.0005 0.0012 - 項 Μ 0.004 0.02 0.28 0.004 0.003 36.2 0.012 0.0001 0.0021 - N 0.003 0.03 0.26 0.004 0.003 35.9 0.015 0.0013 0.0005 - 个付甘中口円 〇 0.004 0.04 0.26 0.002 0.003 36.2 0.014 0.0025 0.0053 - 寻不U早E圏两 ί rg 1 ? 0.003 0.04 0.77 0.003 0.004 35.9 0.012 0.0004 0.0013 - Q 0.004 0.01 0.27 0.002 0.002 39.2 0.013 0.0005 0.0021 - R 0.004 0.01 0.007 0.002 0.003 36.1 0.012 0.0004 0-0018 - S 0.003 0.02 0.26 0.001 0.004 33.3 0.012 0.0006 0.0015 - T 0.004 0.01 0.24 0.003 0.003 35.9 0.014 0.0005 0.0021 0.3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 線· 經濟部智慧財產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（210 X 297公釐） 1258511 A7 B7 五、發明說明（丨j) 表1中所設定之組成的鐵鎳合金被熔解並以真空熔解 製備。氮氣氣氛被使用於硼及其他合金元素被添加的階段 。該熔解方法並未被限定於真空溶解；使用容器而非諸如 V〇D製程之爐體的精鍊製程亦可被替代採用。在後續的狀 況中，氮含量可藉由將氮氣混入精鍊期間用於通氣使用的 氬氣中而被控制。另一種選擇爲，氮化鐵可被使用爲起始 材料。在該熔解製程中，熔融鋼液中的氧氣含量必須足夠 低，因爲氮化硼在1000°c以上將變爲氧化硼，且添加硼之 後的氧氣濃度不應大於100 ppm爲所希冀。在該加工實例 中，所獲得的各錠塊被鍛造並熱滾軋至3毫米的厚度，重 複地冷滾軋並退火成爲0.15毫米厚的片材。該工件在熱滾 軋之後於680°C的氬氣氣氛中熱處理二小時，或作爲重複 冷滾軋作業間之退火作業之一。在冷滾軋期間的其餘退火 作業係以明退火完成。 所獲得的片材被退火以進行再結晶，且更進一步被冷 滾軋至〇·1毫米的厚度。其接著在640°C進行15分鐘的黑 化處理。在該處理之後，其被加熱至460°C，並施加200 牛頓/平方毫米的張應力，而其潛變伸長値在30分鐘後被 決定。該張應力方向平行於滾軋方向。 該試片在30°C至100°C之間的平均熱膨脹係數被決定 ，而45 Be的氯化鐵水性溶液在60°C以0.3 MPa的壓力被 噴塗於該試件表面上，以及該被蝕刻表面的條件被偵測。 表2表示潛變伸長數値、熱膨脹係數，以及被蝕刻的 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • ---- ----訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258511 A7B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/1) 表面條件（測量所測試之試件的蝕刻能力）。 表2 編號 組成 編號 在680t氬氣中 退火2小時 在640°C進行15分鐘黑化並 於460°C 以200N/mnf 拉伸 後的潛變伸長(％) 在30-100T：間的 平均熱膨脹係數 X10'7/°C 被黨虫刻表 面條件 1 A 無 0.126 11 佳 — 2 A 熟滾軋後 0.122 11 佳 3 A 冷滾軋間 0.115 12 ί圭 4 B 無 0.120 11 ί圭 5 C 無 0.113 13 佳 6 D 無 0.108 12 佳 7 D 冷滾軋間 0,103 12 佳. 8 S 無 0.125 12 1'圭 9 B 熱滾軋後 0.121 12 佳 10 M 無 0.274 12 -佳 11 M 熱滾軋/後 0.273 XI 佳 12 M 冷滾軋關 0.276 11 佳 13 N 無 0.165 14 :普通* 14 0 無 0.112 15 普通* 15 I 無 0.119 16 普通* 16 J 無 0.124 14 普通t 17 P 無 0.148 21 普通* 18 Q 無 0.140 34 佳 19 K 無 0.156 12 佳 20 L 無 0.153 11 佳 21 R 無 0.119 9 普通* 22 S 無 0.128 37 佳 23 F 無 0.127 12 普通* 24 G m 0.124 14 普通* 25 H 0.142 13 普通f 26 T 無 0.121 13 佳 •微小的不規則狀以及具有雜質的被蝕刻記號 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1258511 A7 B7 五、發明說明（G) 編號1至9代表符合申請專利範圍第丨至3項所有要 求（所有皆爲組成的要求，就鎳、錳、硼、氮，以及矽、 鋁，以及碳、磷 '硫而言）之本發明的諸實例。編號2，3, 7以及9皆被施加如申請專利範圍第4項的中間熱處理（ 氮化硼析出退火）。 就實際經黑化處理的半拉伸張力遮罩而言，在烘烤後 有皺摺及無皺摺的材料皆被黑化，並在如上述實例所使用 的相同條件下測試其潛變性質。形成皺摺與無皴摺間之邊 際的潛變伸長比例被發現爲0.16%。編號1至9的試件顯 現出低於0.16%的潛變伸長數値。其熱膨脹係數低於13 X 10_7/°C，或約略與編號1〇至12 (具有化學組成M)之無砸 試件的係數相同，並小於約70%之含有0.3%鈮之編號26 ( 化學組成T)。 如編號2, 3, 7及9所示，在熱滾軋或冷滾軋後，於 680°C的氬氣中退火2小時將降低潛變伸長。此係歸功於較 微細的氮化硼析出。 編號10至12含有低於0.0003%的硼。由於低於如申 請專利案爲第丨項所指定硼含量範圍（硼：0.0003至 0.0015%)，該試件缺乏用於有效降低潛變伸長的氮化硼， 遠局於0 · 16 %的伸長比例被推定爲遮罩筒於其則可能發生 皺摺的下限。在熱滾軋或冷滾軋之後，編號11及12的試 件在680°c的氬氣中退火二小時，以便於獲得較細微的氯 化硼析出。然而，如編號2, 3, 7及9所觀察到的，不充足 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258511 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（丨十） 的硼將使得潛變伸長的改良無法被達成。 編號13包含小於0.0010%的氮。因爲該硼含量低於申 請專利範圍第1項所指定的範圍（氮：0.0010%至0.0050% )，所以該試件缺乏用於有效降低潛變伸長的氮化硼，且 遠高於0.16%的伸長比例被推定爲半拉伸張力遮罩高於其 可能發生皺摺的下限。編號13包含高於0.0015%的硼，且 該經蝕刻表面太爲粗糙而無法被使用爲該半拉伸張力遮罩 所使用的材料。硼及氮含量皆超過本發明之範圍的編號14 特別是如此。 編號15至17在640°C的黑化處理後，僅有低於0.16% 的潛變伸長比例。然而，更多雑質的存在（如夾雜物，編 號15中的二氧化矽，編號16中的氧化鋁，編號17中的硫 化錳）將在蝕刻時形成蝕刻痕跡，而使鈾刻表面粗糙化， 而這些材料並無法令人滿意地被使用於半拉伸張力遮罩。 尤其是’氧化銘將形成叢狀，而硫化锰將因其延展性而以 線性圖案被拉長。這些夾雜物將破壞該蝕刻出來的狹縫（ 爲網點或溝槽的形式）。編號17 (具有超過0.50%的錳） 具有過高的熱膨脹係數。 編?虎18及22 (具有超過如申請專利範圍第1項所指 定的鎳含量範圍）具有如此高的熱膨脹係數，以致於由圓 頂效應的觀點，其並不適用於半張力遮罩的材料。 矽含量低於0.005%的編號19指出在黑化處理後，潛 變伸長數値接近0.16% (該伸長比例被推定爲遮罩高於其 則可能發生皺摺的下限）。相較於編號1至9，該合金在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂---- 1258511 Α7 Β7 五、發明說明（丨f) 施加超過640°C的黑化溫度時，存在有潛變伸長的問題。 鋁含量低於0.005%的編號20亦然。 編號21呈現出低於0.16%的潛變伸長，以及低的熱膨 脹係數。然而，在錳含量低於〇·〇1%時，該合金可能在熱 作期間產生硫析出而無法避免脆性而產生裂痕，或者在鍛 造或熱滾軋時產生濺出（剝離損傷）。蝕刻將沿著該合金 的晶界形成不規則形，被推定基於晶界中的硫析出。 相較於申請專利範圍3中所指定的範圍（碳、磷及硫 個別不超過0.010%，不超過0.015%，以及不超過0.010%) ，編號23包含更多碳，編號24包含更多磷，編號25包含 更多硫。這些合金在黑化處理後呈現出低於0.16%的潛變 伸長數値。然而，其並不適用爲該遮罩材料，因爲更多的 雜質在材料中（編號23中的碳化鐵，編號24中的磷析出 ，以及編號25中的硫化錳）將在蝕刻時形成痕跡，而將該 經飩刻表面粗糙化。特別地是，經析出的硫化錳及磷爲延 性的，並以線型被拉長，而對於該鈾刻出來的狹縫（爲網 點或溝槽的形式）之邊緣有負面影響。 最後，相較於編號1至9，包含0.3%鈮的編號26已限 制潛變伸長，但具有高的熱膨脹係數。基於熱膨脹將重點 置於圓頂現象，因此，施加一個足夠高的拉伸力量以避免 遮罩的熱膨脹所造成之圓頂現象的劣化係爲所需。就該原 因而言，該遮罩的框架強度必須以額外的成本被增加。 在上述之本發明的加工實例中，在最終冷滾軋後並不 進行弛力退火。然而，其已證實在如編號1的相同條件下 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258511 面化 A7 B7 五、發明說明q L·) 所製備的試件以及在750°C進行一二次退火，在黑化處理 後具有0.127%的潛變伸長，而該應力釋出對於其潛變伸長 並無負面影響。然而，應注意地是，當最終冷滾軋後無驰 力退火被完成時，在藉由蝕刻所形成之具有網點或溝槽之 遮罩材料中的殘留應力分佈有時無法被平衡，而爲黑化處 理所釋出的未平衡應力可能會破壞遮罩的形狀。因此，由 拉伸作業的觀點，應力釋出爲所希冀，以使得黑化處理不 會破壞遮罩結構。在需要之處，藉由張力校準器或其他構 件的形狀校正可被完成。當然，應瞭解地是該製程步驟的 加入並不會影響本發明的效力，而係落於如所附申請專利 範圍中之本發明的範疇中。 根據本發明之鐵鎳合金（相較於不變合金，其具有極 ί 土的潛變性質以及熱膨脹性）係爲趫用於無不佳彩色純度 及其他缺陷之彩色映像管的適當材料。相較於添加固溶強 =兀素者，鮮性韻改良可在_卿難量增加下達 成。 根據本發酬钱力遮·_純義管的營幕平 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19

Claims (1)

1. A8 .................... B8 §_η …. < -.· 六、申請專利範圍 1. 一種用於半張力遮罩之具有極佳潛變性質的低熱膨 脹鐵鎳基合金，其特徵在於組成以重量百分比爲34至38% 的鎳、0.01 至 0.5%的錳、0.0003 至 0.0Q15%的硼、0.0010 至0.0050%的氮，以及平衡的鐵與無可避免的雜質，其中b 和N形成了析出於Fe-Ni合金中的氮化硼微粒。 2. —種用於半張力遮罩之具有極佳潛變性質的低熱膨 脹鐵鎳基合金，其特徵在於組成以重量百分比爲34至38% 的鎳、0.01 至 0.5%的錳、0.0003 至 0.0015%的硼、0.0010 至0.0050%的氮，以及更進一步由0.005%至0.20%的矽，以 及0.005至0.030%的鋁，以及平衡的鐵與無可避免的雜 質。 3. 如申請專利範圍第1或2項之該鐵鎳基合金，其中 在不可避免的雜質之中，碳被控制在不超過0.010%，磷被 控制在不超過0.015%，而硫被控制在不超過0.010%。 4. 如申請專利範圍第1或2項之該鐵鎳基合金，其係 於熱滾軋或冷滾軋之後至少一次，在650至750°C之間的 非氧化性氣氛中被退火30分鐘至小於5小時。 5. 如申請專利範圍第3項之該鐵鎳基合金，其係於熱 滾軋或冷滾乳之後至少一次，在650至750°C之間的非氧 化性氣氛中被退火30分鐘至小於5小時。 6·如申請專利範圍第4項之該鐵鎳基合金，其係於最 終冷滾軋之後施加驰力退火。 7·如申請專利範圍第5項之該鐵鎳基合金，其係於最 終冷滾軋之後施加驰力退火。 ------------- C請先閱讀背面之注意事¾再填寫本頁；> 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1258511 益 C8 D8 六、申請專利範圍 8·—種使用如申請專利範圍第1至7項中之任何一項 的鐵鎳基合金之半張力遮罩，其中該鐵鎳基合金的遮罩材 料係藉由蝕刻接著進行黑化處理而形成電子束穿經網點或 溝槽，以及接著被支撐在一框架上，而將其在上、下方向 上拉伸而形成。 9.一種使用如申請專利範圍第8項之半張力遮罩的彩 色映像管。 ---------------------------—— (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 2

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