JPH03146644A - 磁気シールド用鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、磁気特性、成形加工性、スポット溶接性、
および黒化処理性に優れた磁気シールド用鋼板であって
、特にカラーテレビ受像機などのＣＲＴデイスプレー装
置に組み込まれる磁気シールド材あるいはそれらを保持
するための磁気シールド性を兼ね備えたフレーム材に適
する鋼板に関する。

（従来の技術） ＣＲＴ　（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ、いわゆ
るブラウン管）では、外部磁気の影響により像や色調が
ずれるのを防ぐため、一般に磁気シールド材が用いられ
る。磁気シールドの原理は、空間を強磁性体で囲んで外
部磁気をそれに沿って流し、シールドした空間内部への
磁気の影響を弱めようというものである。シールド材の
透磁率が高く肉厚が厚い程磁気は流れ易いが、材料の節
約と軽量化の観点から高ｉ３磁率の材料が強く望まれる
ことになる。またシールド材自身が磁気を帯びるとやは
り電子ビームを乱すなどの悪影響を与えるので消磁コイ
ルで残留磁気を消去するゐく、この場合、シールド材の
保磁力が小さいことが必要となる。シールド材やシャド
ウマスクを保持するためのフレーム材に対しても、高ｉ
ｉｎ率や保磁力が小さいという磁気特性が要求される。

一方、シールド材やフレーム材は、所定の形状に成形加
工した後、シャドウマスク等とともにスポット溶接で一
体構造とし、ＣＲＴに組み込まれる、このため成形加工
性やスポット溶接性も重要な材料特性として要求される
。更に表面からの熱放射を良くするために、薄いマグネ
タイト被膜を形成させる黒化処理が施されるが、その被
膜の密着性もＣＲＴの性能を支配する要素となる。

鉄は安価で優れた強磁性体であるが、普通の鉄板では磁
気特性が不十分なため満足な磁気シールド性が得られな
い、ＣＲＴで地６ｉＩ気のような弱磁場をシールドする
には、０．３５０ｅでの初透磁率μが１０００　Ｇ　／
　Ｏｅ以上であることが望ましいとされるのに対して、
普通の鉄板では２００〜３００Ｇ１０ｅのレベルしかな
い。また消磁効率を良くするために、保磁力Ｈｃは１０
０ｅの磁場でｆｏｅ以下であることを要望されるが、普
通の鉄板では３０ｅ程度と高い、これらの磁気特性を改
良したものに珪素鋼板があるが、磁気特性の良い高級な
珪素鋼板はど多量の合金元素を添加するため飽和磁束密
度が低下し、強磁場に対するシールド性が劣る。

また珪素鋼板は通常トランスやモータの鉄心材料として
打ち抜き加工後積層して用いられるもので、成形加工性
や黒化処理性については何の配慮も払われていないため
、シールド材やフレーム材への適用は難しい。

磁気特性だけで言えば、パーマロイ系の合金やアモルフ
ァス合金がｉ！ｉｆｆ率と保磁力の優れた材料とした著
名であるが極めて高価である。テレビ受像機のような大
量生産品では、材料コストの高低は材料選定の大きな要
素となる。しかも、これらの合金は、一般に飽和磁束密
度が低く、強磁場のシールド性が不十分で、また成形加
工や黒化処理も極めて難しい、このような欠点と価格が
高いことが原因で、ＣＲ’Ｔ用シールド材等へ適用され
た例はない。

特公昭６３−６５７４３号公報公報には、Ｔｉを含む磁
気シールド用鋼板が提案されている。しかし、そこでは
、専ら黒化被膜の剥がれ防止が主題であり、曲げ加工性
についても若干の言及はあるが、磁気特性やプレス成形
性、スポット溶接性については何ら考慮されていない、
一般にＴｉやＮｂなどの炭窒化物生成元素は、微細な析
出物を生成して磁気特性を著しく劣化させるため、添加
を避けるのが普通である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、特にＣＲＴ用のシールド材やシールド
性を兼ね備えたフレーム材として総合的に優れた材料、
即ち、磁気特性、成形性、スポット溶接性、黒化処理性
の全てに優れ、しかも安価で量産品用の材料として使用
できる磁気シールド用鋼板を提供することにある。

（課題を解決するための手段） まず経済性の観点から高価な合金元素を含まない鉄をベ
ースとした材料で考える必要がある。これは、飽和磁束
密度を高めて強磁場に対するシールド性を確保する意味
でも必要となる。

ところが一般に鉄の磁気特性とその他の性質、例えば成
形加工性などとは両立しない場合が多い。

珪素鋼板で磁気特性を改善するために添加されるＳｉや
Ａｌなどの合金元素は、成形加工性や黒化処理性を劣化
させる傾向にある。成形加工性の劣化はこれらの合金元
素の添加により鋼が硬化したり大型の析出物が増えるた
めである。また、これらの元素は内部酸化しゃいため黒
化処理時の被膜の密着性を悪くする。一方、成形加工性
の優れた深絞り用鋼板では炭窒化物系の微細な析出物を
利用して加工性に望ましい集合＆ｕｋ！（結晶粒の方位
）を形成させるが、磁気特性にはそれらの析出物自身が
悪影響を及ぼす上、得られた集合＆１１１ａも磁気特性
にとって極めて望ましくないものになる。

このように、磁気特性と成形加工性などとでは成分組成
および金属学的＆Ｉｌ織の考え方が全く異なっており、
両者を同時に満足させる鋼は得られていない。

本発明者らは上記の状況に鑑み、磁気特性と成形加工性
などとの両立が可能な鋼の組成を求めて研究を進めた結
果、ある特定の組成範囲においてそれが可能であること
を知った。

本発明は、下記の組成の鋼板を要旨とする。

重量％で、 Ｃ：　ｏ、ｏｏｓ％以下、　Ｓｉ　：　０．２５％以下
、Ｍｎ　：　０．５０％以下、　　ｐ：０．１％以下、
ｓ：ｏ、ｏｘ％以下、　　Ａｆ：０．０２％以下、Ｎ　
：　０．００５％以下、　Ｂ　：　０．００５％以下、
を含み、且つ ■０．１％≦Ｓｉχ＋０．５ＸＭｎχ＋ＩＯＸ＾ｌχ≦
０．４％と■０．５≦Ｂ％／Ｎ％≦２．５とを満足し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る磁気シールド用鋼板。

（作用） 鋼の製造には、通常、脱酸剤としてＳｔ、　Ｍｎおよび
ＡＩ！、が使用される０本発明者は、まずこれらの元素
に注目して検討した結果、これらの上限を規制すると同
時に総合有量をある特定の範囲に制御′Ｉする必要があ
ることが判明した。これらは脱酸のため、ある程度の添
加が必要なことはもちろんである。また、これらの元素
は、鋼の電気抵抗を増しスポット溶接性を安定させるの
に効果がある。

しかし、一方ではこれらの含有量が過大になると黒化処
理性が著しく劣化し、また集合ｍ織の異方性が大きくな
り、成形加工時の寸法精度が悪くなる。特にＡ２は３Ｒ
気特性と成形加工性の点から蔽しい制限が必要となる。

Ａｌの場合、ＳｉＪｐＭｎに比べ微細な析出物を生成さ
せやすいためと考えられ、脱酸に必要な最小限度の添加
にとどめるのが望ましい。

次に、Ｂを適当な範囲で添加することにより、磁気特性
を損なわずに成形加工性とスポット溶接性を改善できる
ことが明らかになった。ＢはＮを固定して時効による成
形性の劣化を防ぐのに有効で、ＢＮはＡｌ１Ｎに、比べ
形状が丸みを帯び、しかも比較的大型で数も少ないので
磁気特性を劣化させることが少ない、また溶接ボンド部
の焼き入れ性を増し溶接部の強度を高める効果がある。

これらの知見を組み合わせて定めた前記の組成によって
、磁気特性、成形加工性、スポット溶接性、黒化処理性
がともに優れた鋼板となる。

以下、各成分の含有量の限定理由をそれぞれ説明する。

なお、成分含有量に関する「％」は全て「重量％」を意
味する。

Ｃ，Ｓ、Ｎ　： Ｃは炭化物、Ｓは硫化物、Ｎは窒化物を鋼中に増加させ
て磁気特性を劣化させるため、いずれもできるだけ低く
する方がよい、特にＣは磁気時効を避けるため、０．０
０５％以下、望ましくは０．００３％以下とする。Ｓは
０．１％以下、望ましくはｏ、ｏｏｓ％以下とし、Ｎは
ｏ、ｏｏｓ％以下、望ましくは０．００３％以下とする
。

Ｐ： Ｐは強度調整等のため０．１％以下の範囲で含まれてい
てもよいが、それを超えると冷間圧延性が劣化する。

Ｓｉ： Ｓｉは脱酸と電気抵抗増加のために添加するが、含有量
が０．２５％を趨えると黒化処理性が著しく劣化する。

Ｈｎ： ＭｎはＳｉに比べて弱いが同様の効果があり、またＳに
よる熱間脆性を防止するため、含１１ｒ！ｉが０．５０
％以下となるように添加する。　０．５０％を超えると
成形加工性と磁気特性が劣化する。

八ｌ　： Ａｌは強力な脱酸剤であるが、その含有量が０．０２％
を超えると磁気特性が著しく劣化する。特に多量に添加
すると微細なＡｆｉＮが生成し、磁気特性を１Ｍなうの
で脱酸に必要な最小限の添加にとどめるのが好ましい。

８ Ｂは、ＮをＢＮとして固定し時効による成形加工性の劣
化を防ぎ、更にスポット溶接部の強度を向上させる作用
があ条、シかし、その含有量がｏ、ｏｏｓ％を超えても
効果の増大はなく、むしろ析出物の増加により磁気特性
が悪くなる。

５１５Ｍｎ５Ａｊ！の総量： ＳｉＸ＋Ｑ、５ＭＭｎχ＋１０×＾ｅχをＱ、１〜０．
４％の範囲にすることが重要である。下限は脱酸とスポ
ット溶接性を安定させるのに必要である。一方、上限を
超えると寸法精度を含めて成形性が劣化する上、磁気特
性が劣化する。これは酸化物系の析出物が増加するため
と考えられる。特にＡｆｆｉは悪影響が大きいので可能
な限り添加を避けることが望ましＢとＮの比（Ｂχ／Ｎ
χ）： Ｂχ／ＮχはＮを完全に固定するため０．５以上、望ま
しくは０．７以上とする。ただし、この比が２．５を超
えても効果は飽和し、Ｂの過大添加の弊が出る。

上記の組成をもつ本発明の鋼板の望ましい製造条件を例
示すれば下記のとおりである。

まず、熱間圧延工程におけるスラブ加熱温度は１１００
〜１２５０°Ｃが適当である。加熱温度が高すぎると熱
間圧延中に微細なＭｎＳが析出し、磁気特性を損なう、
一方、加熱温度が低すぎると、下記の熱延仕上温度が確
保し難くなる。熱延仕上温度は一般に高い方が磁気特性
や成形性が良くなるので、８００°Ｃ以上とするのが望
ましい、熱間圧延後の巻取り温度は４００〜７００°Ｃ
の範囲で選べばよい。

般に成形性は低温巻取りの方がよく、る■気持性は高温
巻取りの方がよい、これらの調和を考えれば、５５０〜
６５０°Ｃの巻取り温度が適当である。

冷間圧延の圧下率は、４０〜８０％の範囲でよい。

通常は、６０〜７０％程度の圧下率としたときが成形性
と磁気特性のバランスがよい、必要に応じて、中間焼鈍
を含む２回冷延を行ってもよいが、製造工程が簡易な１
回冷延法でも充分な特性が得られる。

冷間圧延後の焼鈍は７００〜９５０°Ｃの範囲で行う。

この下限は再結晶に必要な温度であり、上限は素材のＡ
ｃ３変態点で決まる温度である。この範囲外では成形性
、磁気特性ともに劣化する。焼鈍は箱焼鈍でもよいが、
経済性および工程短縮を考えれば連続焼鈍が望ましい、
焼鈍後、表面性状を整えるため１．５％以下のスキンパ
ス圧延を行う。

（実施例） 第１表に示す組成の鋼を実験室で溶解し、下記の条件で
熱間圧延と冷間圧延を行い、１．Ｏａ＋ａｉ厚さの鋼板
とした。熱間圧延の加熱温度は１２００℃、圧延仕上げ
温度は８５Ｑ″Ｃで６００°Ｃのコイル巻取りに相当す
るパターンで冷却した。酸洗後、圧下率７０％で冷間圧
延した。その後８２０℃×２分の焼鈍を施し、更に１％
の調質圧延を加えた後、各種の特性調査に供した。

成形加工性は１００禦−φの円筒絞り試験で破断限界径
と有効深さで評価した。いずれも大きいほど良好で、破
断限界径は平均的な成形性を、有効深さは異方性を示す
ものである。

スポット溶接性は、同じ組成の鋼板を重ねて溶接した後
、引張試験で剪断引張り強度を評価した。

磁気特性は、試験片を打ち抜いて、６００°Ｃ×１５分
の歪取り焼鈍を施した後、初透磁率（磁化力０．３５０
８での値）と保磁力（１００ｅでの値）を評価した。

黒化処理性はｃｏ　−ｃｏ　を雰囲気で６００°Ｃ×１
５分の処理を行った後、表面のマグネタイト被膜をテー
プで剥離して評価した。

試験結果を第２表に示す０本発明鋼では、いずれも極め
て良好な性能が得られることがわかる。

但し、Ａｆｆｉが多くなると成形加工時の有効深さと磁
気特性がやや低下する傾向にあるから、Ａｆｆｉは少な
い方が望ましい。

比較ｔｌｉＦは、Ｓｉが本発明で定める範囲を超えてい
るため、黒化処理被膜の密着性が悪い、また、成形加工
性とスポット溶接性が若干劣る。これは鋼の強度や脆化
度が高くなったことによると考えられる。

比較鋼Ｇは、Ｍｎが高いため成形加工性が悪く磁気特性
も劣る。鋼の強度上昇と硫化物系析出物の増加が原因で
ある。

比較鋼ＨはＡｌが高いため、磁気特性が著しく劣り、ま
た成形加工の有効深さが小さい、これは微細な析出物の
増加とそれらの効果で異方性の強い集合＆１Ｉｌａが形
成されているためである。

比較ｆｉｌｌはＳｉ、　Ｍｎ、Ａ２の総量が本発明で定
める範囲を超えているため、磁気特性が悪く成形性や黒
化処理性も不十分である。

比較鋼ＪはＢχ／Ｎχの比が小さいため、成形加工性と
スポット溶接性が劣る。

これに対して、本発明鋼Ａ−Ｅは、ＣＲＴ用の磁気シー
ルド材やフレーム材に求められる全ての性能を充分に満
足している。

（以下、余白） （発明の効果） 本発明の鋼板は、磁気シールド材として必要な磁気特性
をはじめとし、成形加工性その他総合的な特性に優れて
いる。しかも、微量のＢ以外に特殊な合金元素を含まず
、製造方法も通常の冷延鋼板のそれと実質的に変わりが
なく安価に製造できる０本発明の鋼板は、特にＣＲＴ用
の（ｎ気シールド材として適するが、他の電気＋１２Ｓ
のシールド用としても使用できることは言うまでもない
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：０．２５％以
   下、Ｍｎ：０．５０％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０
   ．０１％以下、Ａｌ：０．０２％以下、Ｎ：０．００５
   ％以下、Ｂ：０．００５％以下で、且つ下記（１）式お
   よび（２）式を満足し、残部はＦｅおよび不可避不純物
   からなることを特徴とする磁気シールド用鋼板。 ０．１％≦Ｓｉ％＋０．５×Ｍｎ％＋１０×Ａｌ％≦０
   ．４％・・（１）０．５≦Ｂ％／Ｎ％≦２．５・・（２
   ）