JPH05148583A

JPH05148583A - シヤドウマスク成形用金型材

Info

Publication number: JPH05148583A
Application number: JP31479391A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kumagai; 敦熊谷; Yuji Ito; 裕司伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】軟質で、かつ焼付きを発生しやすいＦe-36%
Ｎi系シャドウマスク材に対し、耐焼付き性の高いシャ
ドウマスク成形用金型材の提供。【構成】重量%でＣ 0.4〜0.6%、Ｓi 1.0%以下、Ｍn
1.5%以下、Ｎi 0.5〜2.0%、Ｃr 0.5〜2.0%、Ｍo 0.1〜
2.0%、Ｖ 0.05〜0.2%、Ｃu 1〜5%、残部Ｆeおよび不可
避的不純物よりなる材料、ならびに前記元素に加え、Ｓ
0.05〜0.2%もしくはさらにＡl 0.05〜0.5%を含む材
料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色選別電極として受像
管に組み込まれるシャドウマスクの成形に用いられる金
型材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにシャドウマスクは、カラー
受像管のフェイス面の裏側に配置され、球面状に絞り成
形された電極である。現在用いられているシャドウマス
クの絞り成形用金型のうち、ダイ側は分割側と一体型に
分けられる。前者の場合の材質は、キャビティ部をフレ
ームハード鋼(HRC60レベル)、枠材はＳ５５Ｃのような
機械構造用炭素鋼であり、一方後者は、プリハードン鋼
(HRC35〜40)が用いられている。(例えば特開昭63-18315
8号)また、ポンチ側は一体型であり、機械構造用炭素鋼
やプリハードン鋼が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シャドウマスクの材質
は、現在、Ｆe-36%Ｎiのインバー合金およびアルミキル
ド鋼(ＡＫ材）が用いられているが、特にテレビの大型
化、高精細化、画面のフラット化に伴い、熱膨張係数の
小さいＦe-36%Ｎi合金の適用が進んでいる。シャドウマ
スクは、板厚 0.15〜0.25mmの薄板を前述のようにプレ
スにより曲面形状に絞り成形して製造される。最近の画
面のフラット化によりコーナ部の半径は小さくなる傾向
にある。Ｆe-36%Ｎi材の硬さは、HV180〜200と軟質で、
かつ材質的に焼付きやすく、加えて金型コーナ半径が小
さくなってきたため、型材とのカジリ焼付き発生の問題
が顕在化してきており、数100個の成形で、型の四隅に
焼付きが発生する場合も見られるようになってきてい
る。本発明は、このような被加工材の材質の変化や金型
形状の変化に対応して、シャドウマスクの成形に際して
耐焼付性の高い金型材を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、重量%
でＣ 0.4〜0.6%、Ｓi 1.0%以下、Ｍn 1.5%以下、Ｎi 0.
5〜2.0%、Ｃr 0.5〜2.0%、Ｍo 0.1〜2.0%、Ｖ 0.05〜0.
2%、Ｃu 1〜5%、残部Ｆeおよび不可避的不純物よりなる
耐焼付性に優れることを特徴とするシャドウマスク成形
用金型材であり、また第２は重量%でＣ 0.4〜0.6%、Ｓi
1.0%以下、Ｍn1.5%以下、Ｎi 0.5〜2.0%、Ｃr 0.5〜2.
0%、Ｍo 0.1〜2.0%、Ｖ 0.05〜0.2%、Ｃu 1〜5%、さら
にＳ 0.05〜0.2%もしくはさらにＡl 0.05〜0.5%を含
み、残部Ｆeおよび不可避的不純物よりなる耐焼付性に
優れることを特徴とするシャドウマスク成形用金型材で
ある。

【０００５】

【作用】本発明材は、フルハードン材としても、プリハ
ードン材としても耐焼付性に優れて有用なものである。
以下に化学組成の限定理由について説明する。Ｃ：0.4〜0.6% Ｃは鋼に強度と耐摩耗性を付与する重要な元素である。
プレス型材としては、プリハードン材として使用する場
合には、少なくともHRC35以上の硬さが必要であり、ま
た、フルハードン材として耐摩耗性を重視する場合はHR
C50以上が望ましい。このためには、Ｃ量が少なくとも
0.4%以上必要である。また、高Ｃでは熱処理後の未固溶
残留炭化物が多くなり、焼付発生を助長するため、0.6%
を上限とした。Ｓi：1%以下Ｓiは、通常脱酸剤として添加されるほか、基地強化に
有効な元素であるが、過剰な添加は靭性の劣化を招いた
り、延性−脆性遷移温度を上げるので上限を1%とした。Ｍn：1.5%以下Ｍnも通常脱酸材として添加されるほか、焼入性を高め
る有効な元素である。受像管の大型化により、シャドウ
マスクの成型金型も大型となるため、十分な焼入性を確
保するためには積極的に添加することが望ましい。しか
し、熱間の加工性や被削性が劣化するため上限を1.5%と
した。

【０００６】Ｎi：0.5〜2.0% Ｎiは、基地に固溶して靭性に寄与するほか、焼入性の
向上にも有効である。この効果を得るには少なくとも0.
5%以上の添加が必要である。しかし、一方で焼なまし硬
さが低下しにくくなり、被削性を低下するため上限を2.
0%とした。Ｃr：0.5〜2.0% Ｃrは炭化物を形成し、耐摩耗性の向上に重要な役割を
果たす元素であり、また基地に固溶して焼入性を大幅に
改善するため、シャドウマスク用金型の大型化に対し必
須の元素である。これらの作用を発揮させるためには、
少なくとも0.5%以上必要である。しかし、過度の添加に
より熱処理後の未固溶残留炭化物の増加や基地の熱伝導
率の低下により、焼付が発生しやすくなるため上限を2.
0%とした。Ｍo:0.1〜2.0% Ｍoは、Ｃrと同様に炭化物を形成して耐摩耗性を向上さ
せると共に焼入性も向上させるので、金型の大型化に有
効である。またＭoの添加により、焼もどし軟化抵抗が
高まるために、高温の焼もどしでも硬さを十分に確保で
きる。これらの作用を発揮させるためには、少なくとも
0.1%以上必要である。しかし、多量に添加すると焼入温
度の上昇や、被削性の劣化を招くため上限を20%とし
た。Ｖ：0.05〜0.2% Ｖは焼もどし軟化抵抗を高めるためだけでなく、焼入時
の結晶粒粗大化の抑制に有効である。このためには少な
くとも0.05%以上必要である。しかし、多量に添加する
と硬質炭化物のＶＣを生成し、被削性の劣化や焼付の発
生を助長するため上限を0.2%とした。

【０００７】Ｃu:1〜5% Ｃuは、本発明で耐焼付性に最も効果のある元素であ
り、本発明の金型材を特徴づける元素である。Ｆe-36%
Ｎiを相手材とした場合、1%以上のＣuの添加を行なうこ
とによりＣu量に比例して耐焼付性が大きく改善される
ことを本発明者らは知見した。したがって、少なくとも
1%以上の添加が必要である。しかし、過剰の添加は靭性
の劣化や被削性の低下を招くため5%を上限とした。Ｓ：0.05〜0.2% Ｓは通常の用途においては、不純物元素として低減され
る。本発明鋼をプリハードン材として用いる場合には、
被削性が重要な特性となる。このため、Ｓを添加しＭn
Ｓの非金属介在物として鋼中に分散させることにより、
快削性を付与することができる。このためには、少なく
とも0.05%以上必要であるが、過剰の添加は靭性の劣化
を招くため0.2%を上限とした。Ａl:0.05〜0.5% Ａlは基地に固溶または粒界に偏析して材料を脆化させ
るため、0.05%以上をＳと複合して添加することにより
被削性を向上させることができる。しかし、多量の添加
は、硬質の非金属介在物を増加して靭性の低下を招くた
め0.5%を上限とした。

【０００８】

【実施例】表１に示す成分組成の本発明鋼および現在用
いられているフレームハード鋼とプリハードン鋼とを溶
製し、焼入れ焼もどしし、硬さおよび焼付評価試験を行
なった。Ａ〜Ｋは本発明鋼であり、ＸおよびＹは、それ
ぞれ現用のフレームハード鋼、および快削性プリハード
ン鋼である。本発明鋼のうち、Ａ〜Ｇは、型彫り加工後
焼入れ焼もどし(仕上加工を伴う)を行なうことにより高
い硬さを得て、耐摩耗性化することを特徴とするもので
ある。シャドウマスクの成形は、一般に金型を200℃程
度に加温した温間成形法が用いられる。したがって、こ
れらＡ〜Ｇは、高温焼もどしでHRC50程度ないしそれ以
上の硬さが得られることにより、使用中の寸法変形や硬
度低下がなく、耐摩耗性を維持できるため量産型として
有利である。一方、Ｈ〜Ｋは、Ｓの単独もしくはＡlと
の複合添加により、快削性を与えプリハードン鋼として
使用するものである。

【０００９】

【表１】

【００１０】これらの各鋼種について、表２に示す焼入
れおよび焼もどし熱処理を行ない、それぞれに示した硬
さ値を得た。焼付性試験は、図１に示す要領で行ない、
焼付臨界荷重を求めることにより、耐焼付性を評価し
た。相手材２は直径 18mmのＦe-36%Ｎi(硬さHV200)で、
試験片１は、直径 5mmとし、図１に示すように相手材に
試験片を接触させ、これに垂直に荷重を負荷し、往復距
離 260mm、速度 15m/min、湿式方式で摺動させた。焼付
発生の場合には、摩擦抵抗の変化により検出できる。焼
付臨界荷重は、各負荷荷重で100回の往復摺動を行な
い、この間に焼付の発生しない最大荷重の値をとった。
この結果を表２に併せて示す。本発明鋼は、Ａ〜Ｇのフ
ルハードン型では140kgfまたはこれをはるかに越える限
界荷重を、またプリハードン型でも130kgf以上の限界荷
重をそれぞれ示すが、現用材は100kgfまたはそれ以下の
低レベルである。Ｘは、高硬度で耐摩耗性に優れている
が、Ｃ，Ｃrが高く未固溶残留炭化物が多く、またＣuを
欠くので軟質のＦe-36%Ｎi合金に対しては、早期に凝着
摩耗が発生する。また、ＹはＣuを2.1%含有している
が、Ｃ量が低いため、耐力など強度的に不十分であり、
摺動面で相手材とともに塑性流動を起こし、早期に焼付
きが発生する。本発明鋼は、いずれも焼もどしマルテン
サイト主体の組織で高強度を有し、かつＣu添加により
高い耐焼付性を示している。

【００１１】

【表２】

【００１２】

【発明の効果】以上本発明を、Ｆe-36%Ｎi材を被加工材
とするもので述べたが、本発明はこれに限定されず、Ａ
Ｋ材のシャドウマスク材にも有用である。以上述べたよ
うに、本発明材はシャドウマスクのインバー合金化、受
像管の大型化やフラット化により、益々焼付きが発生し
易い状況において、十分な耐摩耗性と焼入性を備えると
ともに、特に高い耐焼付き性を有するものであり、これ
により、型の総寿命、プレス作業の能率の向上を可能と
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐焼付性試験の要領を説明する図である。

【符号の説明】

１試験片２相手材（Ｆe-36%Ｎｉ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量%でＣ 0.4〜0.6%、Ｓi 1.0%以下、
Ｍn 1.5%以下、Ｎi 0.5〜2.0%、Ｃr 0.5〜2.0%、Ｍo 0.
1〜2.0%、Ｖ 0.05〜0.2%、Ｃu 1〜5%、残部Ｆeおよび不
可避的不純物よりなる耐焼付性に優れることを特徴とす
るシャドウマスク成形用金型材。
【請求項２】重量%でＣ 0.4〜0.6%、Ｓi 1.0%以下、
Ｍn 1.5%以下、Ｎi 0.5〜2.0%、Ｃr 0.5〜2.0%、Ｍo 0.
1〜2.0%、Ｖ 0.05〜0.2%、Ｃu 1〜5%、さらにＳ 0.05〜
0.2%もしくはさらにＡl 0.05〜0.5%を含み、残部Ｆeお
よび不可避的不純物よりなる耐焼付性に優れることを特
徴とするシャドウマスク成形用金型材。