WO2001046480A1 - Tole d'acier pour masque a tension, procede de fabrication de cette tole et masque a tension - Google Patents

Description

明 細 書 テンションマスク用鋼板、 その製造方法およびテンションマスク 技術分野 本発明は、 テレビやコンピュータなどのカラーブラウン管に組み込まれてい るテンションマスク用の鋼板、 その製造方法およびそれを用いたテンションマ スクに関する。 背景技術 テレビやコンピュータなどのカラーブラウン管には、 色選別機構としてァパ 一チヤグリルのような大きな張力が負荷された色選別電極、 いわゆるテンショ ンマスクが組み込まれたものがある。

テンションマスクは、 通常、 低炭素あるいは極低炭素アルミキルド鋼を熱間 圧延、 冷間圧延、 連続焼鈍、 二次冷間圧延し、 必要に応じて残留応力を除去す るための焼鈍を行った後、 フォトエッチング法により穿孔し、 フレームに例え ば 200-400 N/mm2の張力を一方向あるいは二方向に負荷して取り付け、 黒化処 理を施して製造される。 黒化処理は、 テンションマスクの鑌の防止や熱輻射の低減などを目的として、 たとえば 450-500 °Cの温度に加熱し、 鋼板表面にマグネタイ卜の酸化膜を形成 させる熱処理であるが、 その時、 テンションマスクに用いられている鋼板のク リーブ現象によりマスクの張力が低下する場合がある。 張力が低下すると、 マ スクの孔位置がずれたり、 スピーカ一音によって共振しやすくなり、 電子ビー ムが蛍光面上の所定の位置に着弾しない、 いわゆる 「色ズレ」 の原因となる。 そこで、 こうしたクリープ現象を防止するために、 特開昭 62-249339号公報、 特開平 5-311327号公報、 特開平 5-311330号公報、 特開平 5-311331号公報、 特開平 5-311332号公報、 特開平 6-73503号公報、 特開平 8-27541号公報、 特 開平 9-296255号公報、 特開平 11-222628号公報などには、 テンションマスク 用鋼板に Mn、 Cr、 Moなどの元素を添加したり、 多量の Nを固溶させて転位の 上昇運動を抑制する技術が開示されている。

また、 近年、 ブラウン管の大型化、 高精細化、 フラット化にともなって、 鋼 板のクリープ現象に基づく 「色ズレ j の他に、 地磁気などの外部磁界の影響に よる電子ビームの軌道のズレも 「色ズレ」 の原因として問題となっている。 この外部磁界の影響による 「色ズレ」 防止には、 テンションマスクの磁気シ 一ルド性を向上させることが有効であるが、 そのための方法として、 特開昭 63-145744号公報、 特開平 8-269569号公報、 特開平 9-256061号公報には、 テ ンションマスク用鋼板に Siを添加するする技術が、特開平 10-219396号公報に は、 Cuを添加する技術が、 特開平 10-219401号公報には、 Niを添加する技術 が開示されている。 しかしながら、 特開昭 62-249339号公報、 特開平 5-311327号公報、 特開平

5- 311330号公報、 特開平 5-311331号公報、 特開平 5-311332号公報、 特開平

6- 73503 号公報、 特開平 8-27541 号公報、 特開平 9-296255 号公報、 特開平 11-222628 号公報などに記載の技術では、 外部磁界に対する磁気シールド性に ついては検討がなされていない。

また、 特開昭 63-145744号公報、 特開平 8-269569号公報、 特開平 9-256061 号公報、 特開平 10-219396号公報に記載の技術では、 磁気シールド性は向上す るものの、 Siや Cuが含有されているため、 熱間圧延や再結晶焼鈍時に鋼板表 面に欠陥が発生しやすく、 この方法を厳しい表面性状の要求されるテンション マスク用鋼板へ適用することは難しい。

特開平 10-219401号公報記載の技術では、 Ni添加により鋼板のコスト増を招 くとともに、 エッチング性が劣化する。 発明の開示 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、 表面性状やエッチング性を劣 化させることなく、 優れた耐クリープ性と磁気シールド性を有するテンション マスク用鋼板、 その製造方法およびそれを用いたテンションマスクを提供する ことを目的とする。 本目的は、 重量％で、 C: 0.1 %未満、 Si: 0.05 %以下、 Mn: 0.4-2 %、 P: 0.03 % 以下、 S: 0.03 %以下、 sol.Al: 0.01 %以下、 N: 0.010 %以上含み、 残部が実質的 に Feからなる鋼を熱間圧延する工程と、 熱間圧延後の鋼板を冷間圧延、 焼鈍後、 圧延率 35 %以上で二次冷間圧延を行う工程を有するテンションマスク用鋼板の 製造方法によって達成される。 発明を実施するための形態 一般に、 鋼板の磁気シールド性はその透磁率で評価され、 鋼中の Mn、 Mo、 Cr、 Nなどの元素を低減すると透磁率が高くなり、 磁気シールド性は向上する。 しかし、 こうした元素を低減すると耐クリープ性は劣化するので、 鋼板の透磁 率の向上と耐クリーブ性の向上は相反する傾向にある。

ところで、 ブラウン管には、 電源投入時などに消磁コイルに電流を流し、 テ ンシヨンマスクなどの管内の材料を消磁する機構が設けられている。 この消磁 は外部磁界中、 例えば地磁気中で行われるため、 テンションマスクは、 完全に 消磁された状態とはならず、 残留磁化を有している。 したがって、 テンション マスクの磁気シールド性を評価するには、 上記の透磁率よりもこの残留磁化を 外部磁界で除した非履歴透磁率の方が好ましく、 この非履歴透磁率が高いほど、 外部磁場たとえば地磁気の磁束はテンシヨンマスク中を通りやすくなり、 優れ た磁気シールド性が得られる。

そこで、 我々は、 テンションマスク用の鋼板について、 黒化処理時のクリ一 プ現象および非履歴透磁率と色ズレ発生の関係を検討した。 その結果、 以下の 知見が得られた。

① 黒化処理後、 直流バイアス磁界 0.35 O eにおける非履歴透磁率が 3400 以上であれば、 優れた磁気シールド性が得られ、 色ズレを実用上問題ないレべ ルにまで低減できる。

② 0.4 %以上の Μη、 0.010 %以上の Νを添加し、 焼鈍後の二次冷間圧延の圧 延率を 35 %以上すると、 優れた耐クリーブ性が得られるとともに、 非履歴透磁 率を 3400以上にすることができる。

③ Νを 0.012 %以上にしたり、 0.3 %以下の範囲で Moを添加すると、 さらに 耐クリープ性が向上する。 本発明は、 このような知見に基づいて完成されたものであり、 以下にその詳 細を説明する。

1) 成分

C: Mn、 Mo などと相互作用して耐クリープ性を向上させる元素である。 0.1 %以上添加すると粗大なセメンタイ卜が析出し、 エッチング性を劣化させる ため、その含有量を 0.1 %未満、好ましくは 0.06 %以下、より好ましくは 0.03 % 以下とする。

Si: 非金属介在物を形成してエッチング性を劣化させるため、 その含有量を 0.05 %以下、 好ましくは 0.03 %以下とする。

Mn: 耐クリープ性を向上させる重要な元素である。 黒化処理時に優れた耐ク リーブ性を得るには、 その含有量を 0.4 %以上、 好ましくは 0.6 %超えとするが、 2 %を超えて添加しても効果が飽和し、 コス卜増加を招くだけなので 2 %以下と する。

P:偏析に起因するエッチングムラを発生させやすい元素であるため、 その含 有量を 0.03 %以下、 好ましくは 0.02 %以下とする。

S: 不可避的に鋼中に含有される元素である。 0.03 %を超えて含有されると、 熱間脆性の原因となるとともに、 偏祈に起因するエッチングムラを発生させる ので、 その含有量を 0.03 %以下、 好ましくは 0.02 %以下とする。

sol.Al: 次に説明する耐クリ一プ性の向上に有効な固溶 Nを、 A1Nとして固定 して減少させる元素である。 したがって、 その含有量は少ない方がよく、 0.01 % 以下にする必要がある。 N: 固溶 Nとして鋼中に存在させると、耐クリーブ性の向上に効果を発揮する。 黒化処理時に優れた耐クリープ性を得るには、 その含有量を 0.01 %以上にする 必要がある。 特に、 0.012 %以上にするとクリープ伸び量は顕著に低減する。 なお、 こうした成分を除いた残部は、 実質的に Feからなつている。

また、 こうした成分に加え、 さらに 0.3 %以下の範囲で Moを添加すると、 よ り優れた耐クリープ性が得られる。 0.3 %以下に限定した理由は、 0.3 %を超え るとエッチング性を阻害する場合があるためである。

2) 製造方法

上記した本発明範囲内の成分を含む鋼を、 常法に従って、 溶製、 铸造、 熱間 圧延、 酸洗、 冷間圧延 （一次）、 再結晶焼鈍する。

次いで、 焼鈍後の鋼板を圧延率 35 %以上で二次冷間圧延を行うと、 黒化処理 後に直流バイアス磁界 0.35 O eにおける非履歴透磁率が 3400以上となり、 優 れた磁気シールド性が得られる。 この機構は必ずしも明らかではないが、 二次 圧延率を 35 %以上に高くすると黒化処理時に鋼板の回復が進行しやすくなり、 磁気特性が改善されるためと考えられる。

なお、 圧延率を著しく増大させると、 非履歴透磁率が飽和するのみならず、 圧延ミル負荷が増すため、 その上限を 80 %にすることが好ましい。 圧延ミル負 荷や磁気特性などのバランスを考慮すると、二次圧延率を 40-70 %にすることが より好ましい。

アパーチャグリルで 「線乱れ」 と呼ばれる帯のよじれが問題となる場合には、 二次冷間圧延後に 450-600 の温度域で焼鈍し、 鋼板内部の残留応力を除去す ることが好ましい。 本発明の製造方法で製造した鋼板を適用したテンションマスクは、 優れた耐 クリープ性と磁気シールド性を有するので、 ブラウン管の大型化、 高精細化、 フラッ卜化に十分に対応できる。 実施例 表 1の鋼 A-I を溶製後、 熱間圧延し、 表面を研削加工して板厚を調整し、 圧 延率 91.3 %で冷間圧延を行い、 板厚 0.14-0.5 mmとした。 次いで再結晶焼鈍後、 圧延率 30-80 %で二次冷間圧延を施し、 板厚 0.1 mmの供試材 No.1-21を得た。

単位は重量％。

得られた供試材について、 以下の方法でエッチング性、 耐クリープ性、 磁気 特性を評価した。

エッチング性については、 実際にアパーチャグリルの簾状にエッチングして、 欠陥の有無を目視で評価し、 欠陥のない場合に〇、 欠陥のある場合に Xとした。 次に、 エッチング性評価が良好であった供試材について、 さらに、 耐クリー プ性および磁気特性を評価した。

耐クリープ性については、 300 N/mm2の張力を付与した状態で、 450 tで 20 分間保持し、 クリーブ伸び量が 0.40 %以下のとき耐クリーブ性が特に良好とし て ©、0.40 %を超えて 0.60 %以下のとき使用に耐え得るレベルとして〇、 0.60 % を超えるとき使用に耐えないレベルとして Xとした。 なお、 クリープ伸び量は、 圧延方向および圧延直角方向の伸び量の平均値である。

磁気特性については 450 でで 20分間の黒化処理相当の熱処理を施した供試 材から外径 45 mm、 内径 33 mのリング試験片を採取し、 励磁コイル、 検出コ ィルおよび直流バイアス磁界用のコイルを巻いて、 0.35 O eにおける透磁率 最大印加磁場 50 〇eのときの残留磁束密度 （Br)、 保磁力 （Hc)、 非 履歴透磁率を測定した。 ここで、 非履歴透磁率の測定は以下の方法で行った。

① 励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片を完全消磁する。

② 直流バイアス磁界用コイルに直流電流を流し、 0.35 O eの直流バイアス 磁界を発生させた状態で、 再度励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片 を消磁する。

③ 励磁コイルに直流電流を流して試験片を励磁し、 発生した磁束を検出コィ ルで検出して B-H曲線を測定する。

④ B-H曲線より非履歴透磁率を計算する。

結果を表 2に示す。

本発明例 No.l、 4-8、 13-16、 19-21では、 エッチング性および耐クリープ性 が良好な上に、 非履歴透磁率が 3400以上となり、 磁気シールド性にも優れてい る。 特に、 クリープ伸び量については、 Nが 0.010 %以上の場合に 0.60 %以下 まで低減し、 Nが 0.012 %以上または Mo添加の場合には耐クリーブ性が良好で ある。 また、 二次圧延率を 35 %以上にすると、 非履歴透磁率は 3400以上とな る。

一方、 比較例 No.2、 3、 9-12、 17、 18では、 エッチング性、 耐クリープ性、 磁気特性のいずれか一つもしくは二つ以上が劣っている。

2

Claims

請 求 の 範 囲

1. 重量¹ ½で、 C: 0.1 %未満、 Si: 0.05 %以下、 Mn: 0.4-2 %、 P: 0.03 %以下、 S: 0.03 %以下、 sol.Al: 0.01 %以下、 N: 0.010 %以上含み、 残部が実質的に Fe からなる鋼を熱間圧延する工程と、

熱間圧延後の鋼板を冷間圧延、 焼鈍後、 圧延率 35 %以上で二次冷間圧延 を行う工程を有するテンションマスク用鋼板の製造方法。

2. N: 0.012。/。以上を含む鋼を用いる請求の範囲 1の方法。

3. さらに、 Mo: 0.3 %以下を含む鋼を用いる請求の範囲 1の方法。

4. さらに、 Mo: 0.3 %以下を含む鋼を用いる請求の範囲 2の方法。

5. 請求の範囲 1から 4のいずれか一つの方法で製造されたテンションマス ク用鋼板。

6. 請求の範囲 5の鋼板を用いたテンションマスク。