JPH0456107B2

JPH0456107B2 -

Info

Publication number: JPH0456107B2
Application number: JP61014835A
Authority: JP
Inventors: Rikio Nemoto; Masaomi Tsuda
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-01-28
Filing date: 1986-01-28
Publication date: 1992-09-07
Also published as: JPS62174353A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、プレス成形性およびエツチング性に
優れるFe−Ni系低熱膨張合金に関し、特に本発
明は各種電子管の管内部品、例えばシヤドウマス
ク、マスクフレーム、マスクホルダーに、またプ
レス成形加工により製作される低温用機器に好適
に用いることのできるプレス成形性およびエツチ
ング性に優れるFe−Ni系低熱膨張合金に関する
ものである。（従来の技術） Ni30〜45％を含むFe−Ni系合金は、室温から
300℃の温度域では熱膨張係数が著しく小さいた
め、各種電子管用材料として用いられ、特にシヤ
ドウマスク、マスクフレームおよびマスクホルダ
ー等の機能材料として用途が拡大しつつある。従来よりカラー受像管シヤドウマスクにあつて
は温度上昇に伴う加熱膨張に問題があつた。シヤ
ドウマスクの開孔部を通過する電子ビームは螢光
面で発光するが、開孔部を通過しない電子ビーム
はシヤドウマスクに照射され加熱されるため、前
記シヤドウマスクは熱膨張して電子ビームが決め
られた螢光面に当らなくなる、いわゆるドーミン
グ現象が生ずるが、このドーミング現象をなくす
ため熱膨張の小さいアンバー合金の採用が検討さ
れている。しかし、前記アンバー合金は従来の軟鋼にくら
べて0.2％耐力が高いため、シヤドウマスクのよ
うな高精度の加工が困難であるため、その実用化
が妨げられていた。前記高精度の加工性を向上させるため低耐力化
が検討され始めており、その方法として、特開昭
59−27434号、特開昭59−27435号、特開昭60−
21331号に記載の方法が知られている。前記特開
昭59−27434号によれば、アンバー材をマスクに
エツチングし、真空焼鈍し、粗粒化させて低耐力
化をはかつているが、そのアンバー材のMnを0.1
％以下とすることにより、より効果のあることが
開示されている。また、特開昭60−21331号によ
れば、冷間圧下率を50〜80％に制限することによ
り、面内異方性が小さくなることが開示されてい
る。（発明が解決しようとする問題点）しかしこのような方法によつて低耐力化をはか
つても、その値は必ずしも十分でなく、特に特開
昭59−27434号記載の方法のように、低耐力化の
ため熱処理により粗粒化を行うとマスクのプレス
時に肌荒れをひきおこし、実用に供することがで
きないという大きな問題がある。また特開昭60−
21331号記載の方法によれば、面内異方性を小さ
くしてもプレス時のスプリングバツクを極めて小
さくすることは不可能であり、実用に供すること
はできないという欠点がある。（問題点を解決するための手段）本発明は、前記従来のFe−Ni系低熱膨張合金
を有する欠点あるいは問題点を除去・改善した合
金を提供することを目的とし、プレス成形性およ
びエツチング性に優れるFe−Ni系低熱膨張合金
を提供することによつて前記目的を達成すること
ができる。すなわち本発明は、C0.009％以下、
Si0.2％以下、Mn0.5％以下、Ni30〜45％、Cr1.5
〜６％、B0.001〜0.02％を含有し、残部Feよりな
るプレス成形性およびエツチング性に優れるFe
−Ni系低熱膨張合金（以下「第１発明」と称す）
とし、上記第１発明合金にさらにCo4％以下を含
有させたものを第２発明合金、前記第１発明合金
にさらにTa0.005〜0.4％含有させたものを第３発
明合金とするものである。次に本発明を詳細に説明する。従来のシヤドウマスク用合金はエツチング加工
が施されなければならないため、良好なエツチン
グ性を有することが要求され、このためには合金
は細粒組織からなる必要があつた。一方、シヤド
ウマスク用合金は耐力が低くなければならないこ
とが要求されるため、プレス加工前に熱処理され
て結晶が粗粒化されなければならなかつた。しかし、本発明合金はもともと細粒結晶組織か
らなるため、エツチング性は良好であるだけでな
くまた耐力も低いので、シヤドウマスク用合金と
して極めて優れ、かつ熱膨張率は比較的小さい合
金である。本発明者等は従来のいわゆる36Niアンバー合
金にCrを所定量添加することにより低耐力化を
図ると共に、Ｂの添加により圧延面に各種結晶面
のうちエツチング速度が最も速い結晶面である１
００結晶面が集合しやすくなり、エツチング性に
優れることを新規に知見して本発明を完成した。すなわち本発明合金にあつては、Crは耐力の
盆しい低下をひきおこし、Ｂは再結晶時に圧延面
に平行に１００結晶面に集合するようになること
を本発明者等は新規に知見した。次に本発明合金を実験データならびに実験結果
について説明する。第１図はC0.005％、Si0.05％、Mn0.4％、
Ni36.0％を含有し、残部Feよりなる合金（以下
30Niベース合金と称す）にCrを添加した場合の
0.2％耐力に及ぼすCr量の影響を示す図であり、
Crが増加するにつれて0.2％耐力が著しく減少す
ることがわかる。この0.2％耐力の低下はプレス
加工時のスプリングバツク量すなわちもどり量を
減少させ、高精度の加工がしやすくなる。第２図は前記第１図に示すものと同一合金につ
いて圧延面への１００結晶面の集合度に対するＢ
量の影響を示す図である。縦軸は集合度であり、
Ｘ線回折による３１１，１１０，１００，１１１
面のピーク強度の合計に対する１００面のピーク
強度の比を表わした図である。同図からＢが増加
するにつれてエツチング速度の速い１００面が圧
延面に集合することがわかる。第１および２図より、Crの添加により0.2％耐
力が降下してプレス性が向上し、またＢの添加に
より圧延面に１００面が集合してエツチング性が
向上することがわかつた。次に本発明において合金の成分組成を限定する
理由を説明する。Ｃ：Ｃは熱膨張係数を増加させ、また0.2％耐力
を増加させる元素であり、なるべく少ないこと
が望ましくＣは0.009％以下にする必要がある。 Si：SiはＣと同様に熱膨張係数を増加させ、また
0.2％耐力を増加させる元素であり、なるべく
少ないことが望ましい。またSiの偏析はマスク
のエツチング時のエツチングムラなどをひきお
こすので偏析を発生させないためにも少ないこ
とが望ましく、Siは0.2％以下にする必要があ
る。 Mn：MnはＣ、Siと同様に熱膨張係数を増加さ
せ、0.2％耐力を増加させる元素であり、なる
べく少ないことが望ましい。またMnの偏析は
Siの場合と同様にマスクのエツチング時のエツ
チングムラなどをひきおこすため少ないことが
望ましく、Mnは0.5％以下にする必要がある。 Ni：Niは熱膨張係数を支配する基本的成分元素
であり、100℃以下の低温側においてはNi36％
付近で、またより高温側においてはNi42％付
近で最も小さい熱膨張係数を示す。30％未満に
おいてはマルテンサイトが生成し熱膨張係数が
大きくなり、一方45％を超えるとまた熱膨張係
数が大きくなるので、Niは30〜45％の範囲内
にする必要がある。 Cr：Crは0.2％耐力を著しく低下させ、プレス成
形性を向上させ、一方では熱膨張係数を増加さ
せる元素である。しかし、1.5％未満では0.2％
耐力の低下が十分でなく、一方６％を超えると
熱膨張係数が大きくなりすぎて、例えばシヤド
ウマスク材料として使用する場合には電子ビー
ムが螢光面に当たらなくなるという障害が生じ
るので、Crは1.5〜６％にする必要がある。Ｂ：Ｂは同一冷間加工度ならびに同一焼鈍温度の
材料において、その添加量が増加するにつれ、
例えばシヤドウマスクなどのエツチングを施す
場合にはエツチング速度の最も速い結晶面であ
る１００面が板面に集合するので同一腐食液中
で早く開孔することができ、生産性の向上に大
きく寄与する元素である。しかし、Ｂは0.001
％未満では上述の効果が乏しく、一方0.01未満
を超えるとＢの固溶量が多くなり、Ｃと同様に
0.2％耐力を増加させてプレス成形性を阻害す
る。従つてＢは0.001〜0.01％未満の範囲内に
する必要がある。 Ta：Taは、ＣおよびＮと結合して炭化物、窒化
物を生成し、結晶粒度の微細化に寄与する元素
である。一方、Ｂも鋼中のＣ、Ｎと結びついて
炭化物、窒化物となるが、このTaはＢよりも
Ｃ、Ｎと親和力が強い。従つて、このTaを添
加して炭化物、窒化物としてＣ、Ｎを固定して
おくことは、有効Ｂ量を増すことになり、Ｂの
作用を向上させることにも寄与する元素であ
り、極めて有効である。このTaの添加量は、
0.005％未満では上記寄与効果を十分に得るこ
とができず、一方0.4％より多いとＣ、Ｎと結
合すると共にＯとの親和力も強いことから、表
面層にこれらの元素の酸化物を生成しやすくな
り、0.2％耐力の低下を阻害するので、0.005〜
0.4％の範囲内にする必要がある。 Co：Coはアンバー特性を向上させるのに寄与す
る元素であり、Co含有量が増加するにつれて
アンバー特性を示すNi含有量の下限が拡大す
るが、Coは４％より多いと0.2％耐力が増加し
てプレス性を阻害するのでCoは４％以下にす
る必要がある。次に本発明合金の製造方法について説明する。本発明合金の製造用諸原料を大気下で電気炉溶
解した後、AOD法（アルゴン−酸素吹き脱炭法）
又はVOD法（真空−酸素吹き脱炭法）により精
錬した後、大気中または真空中で造塊する。次い
で熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、酸洗工程を経て最
終製品とする。なお、前記焼鈍は空気中および／
または非酸化性雰囲気中で施す。次に本発明を実施例について説明する。実施例下記の表にCrとＢとを必須元素とする本発明
合金とＢを含有しない従来型のFe−Ni系合金の
0.2％耐力、硬さ、熱膨張係数ならびにエツチン
グ性に有効な１００結晶面の集合度を示す。表中いずれの供試材も板厚0.20mmの材料を950
℃１分間保持の熱処理を施した後各種試験に供し
た。0.2％耐力はJIS 13B号試験片に加工後、JIS
G4303に準じ、硬さ試験はJIS Z2244に準じて実
施した。熱膨張試験は室温から100℃までの平均
熱膨張を測定した。また、集合度はMoターゲツ
トを用い45°〜20°まで走査し、３１１，１１０，
１００，１１１面のピーク高さをそれぞれ測定
し、その高さの合計に対する１００面の高さ比を
求めた。

【表】この表からわかるように、CrとＢを添加した
本発明合金は、比較合金にくらべて0.2％耐力、
硬さが低く、１００集合度が高いことがわかる。なお、比較合金No.12（36Ni−3Cr−残部Fe）は
特開昭59−59861号記載と同一成分範囲の合金で
ある。同公報によれば、Crの添加は強度改善・
硬度上昇に寄与し、36％Ni鋼に３％のCrを添加
すると硬度が著るしく上昇することが記載されて
いる。しかし本発明者らは比較合金No.12から明ら
かなように、これとは全く反対に、Crが0.2％耐
力と硬度の低下に寄与することを新たに知見し
た。さらにこのCrを添加した合金にＢを添加す
ることにより１００集合度を高めることができる
ことを新規に知見した。（発明の効果）本発明合金では従来合金にくらべ、熱膨張係数
は問題となるほど大きくはならず、このような１
００結晶面の高い集合度をもつような材料ではエ
ツチングによりシヤドウマスクの製造時にエツチ
ングスピードを速くすることができ、またエツチ
ングによるマスク孔の形状もきれいに仕上げるこ
とができる。またこのような0.2％耐力及び硬さ
の低下はエツチングにより製造したシヤドウマス
クのプレス加工時のスプリングバツクを減少さ
せ、金型へのなじみを大きくさせ、良好なプレス
加工形状が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は36％Ni合金にCrを添加したときの0.2
％耐力に及ぼす影響を示す図、第２図は36％Ni
−３％Cr合金にＢを添加したときの１００集合
度に及ぼす影響を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.009％以下、Si0.2％以下、Mn0.5％以下、
Ni30〜45％、Cr1.5〜６％、B0.001〜0.01％未満
を含有し、残部Feよりなるプレス成形性および
エツチング性に優れるFe−Ni系低熱膨張合金。２ C0.009％以下、Si0.2％以下、Mn0.5％以下、
Ni30〜45％、Co4％以下、Cr1.5〜６％、B0.001
〜0.01％未満を含有し、残部Feよりなるプレス成
形性およびエツチング性に優れるFe−Ni系低熱
膨張合金。３ C0.009％以下、Si0.2％以下、Mn0.5％以下、
Ni30〜45％、Cr1.5〜６％、B0.001〜0.01％未満
およびTaを0.005〜0.4％含有し、残部Feよりな
るプレス成形性およびエツチング性に優れるFe
−Ni系低熱膨張合金。