JPH06279946A

JPH06279946A - エッチング性に優れるシャドウマスク材料、その中間材料、その製造方法、シャドウマスクの製造方法および陰極線管

Info

Publication number: JPH06279946A
Application number: JP9708293A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Nakamura; 秀一中村; Masato Hasegawa; 正人長谷川; Kazu Sasaki; 計佐々木; Ryoji Inoue; 良二井上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】良好なエッチング穿孔性を有する高精細シャ
ドウマスク材料およびその製造方法の提供。【構成】圧延面の{100}方位集積度が85%以上、かつ、
板幅方向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を
有するシャドウマスク材料、電子通過開口形成のための
エッチングで、該エッチング面の表面粗さがＲaで0.6μ
m以下となるシャドウマスク材料、上記と同様の集積
度、同様の検鏡で結晶粒の平均アスペクト比が3以上、
かつビッカース硬さHVが130以上のシャドウマスク材
料、850℃以下の最終焼鈍の前後で{100}方位集積度の変
化が30%以下のシャドウマスク材料用中間材料、および8
5%以上の冷間圧延と700℃以上の焼鈍を行ない、前記冷
間圧延の圧延率を越えない圧延率の冷間圧延と850℃を
越えない温度の焼鈍を行なうシャドウマスク材料の製造
方法、ならびに上記材料を用いた陰極線管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスク用Fe-N
i系アンバー合金に関し、特に優れたエッチング性を有
するシャドウマスク材料、その中間材料、前記シャドウ
マスク材料のの製造方法、シャドウマスクの製造方法な
らびにこれらシャドウマスクまたはシャドウマスク材料
を用いた陰極線管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミキルド低炭素鉄材（以下AK
材と記す）に替り低熱膨張特性を有するFe-Ni系アンバ
ー合金が民生用テレビ、高精細ディスプレイ用陰極線管
の用途に普及しつつある。しかし、Fe-Ni系合金はAK材
に比較してエッチング穿孔性が悪いことが知られてい
る。特に最近の超高精細シャドウマスクでは、エッチン
グ孔の微妙な形態差（エッチング面の表面粗さ、孔形状
誤差）があるとマスクむら等外観不良となり、さらに陰
極線管に組立てた際に電子線の散乱を誘発して画質を劣
化させる一要因となっている。

【０００３】精密エッチング加工を必要とするシャドウ
マスク材料に関し、組成的な改善として、特公平2-5197
3号、特開昭61-190023号等のようにエッチング穿孔性を
阻害するC,O,N等の不純物元素を低減してマスクむら品
位を改善する提案がなされ、また、組織的な提案とし
て、特開昭61-39343号は結晶粒の大きさを規定してエッ
チング孔の均一性を改善するもの、特公平2-9655号は素
材の結晶方位を規定することにより、フォトエッチング
による微細孔を高密度、高精度でかつ均一に設けるもの
をそれぞれ提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の特公平2-51973
号、特開昭61-190023号のように、組成的にエッチング
穿孔性を阻害するC,O,N等の不純物元素を低減化するこ
とは、一般的に精密エッチング加工を要する超高精細シ
ャドウマスク用途として、エッチング速度またはエッチ
ング孔品質を向上させる点で必要最低限の条件であるこ
とは良く知られている。しかし、このような不純物の低
減化のみではエッチング面の表面粗さ、孔形状誤差の改
善についてはなんら効果は認められない。また、特開昭
61-39343号、特公平2-9655号のように結晶粒あるいは結
晶方位を規定して微細で均一なエッチング孔を得る組織
改善の提案があるが、従来の方法によるものは、組織最
適化のために繁雑な冷間加工、焼鈍工程上の調整が必要
であり、また、超微細エッチング加工が要求されている
分野においては、未だエッチング面の表面粗さ・形状等
に問題があり、さらなる陰極線管の高品位化が進む現在
においては、さらにエッチング穿孔性に優れるシャドウ
マスク材料が要求されている。

【０００５】また、近年シャドウマスクの低コスト化の
要求が強く、そのためにマスク原単位を下げることとエ
ッチングの容易性から薄板化への対応が必要となってい
る。しかし、薄板化した場合、シャドウマスク自身の製
造やブラウン管の製造中の取扱いや組立時に、強度不足
からマスク変形が生じ、これによる色純度の低下が問題
となっている。

【０００６】本発明は以上の点に関し、さらに良好なエ
ッチング穿孔性を有する高精細ないし超高精細シャドウ
マスク材料、前記シャドウマスク材料を製造する途中工
程での中間材料(以下、単に中間材料という)、前記シャ
ドウマスク材料の製造方法、高強度シャドウマスクの製
造方法および高い精細度を有する陰極線管を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はFe-Ni系アンバ
ー合金の組織とエッチング性の関係について鋭意検討を
重ねた結果、高精細ないし超高精細シャドウマスク材料
として最適な組織形態、結晶方位およびその製造方法を
見出したことに基づくものである。従来、シャドウマス
ク材料は、いずれも再結晶組織を有しており、この結晶
粒度は通常JIS No.8〜11程度の細粒に調整されている。
この理由は結晶粒単位でのエッチング速度の違いから、
結晶粒度が大きすぎると、エッチング面に粗い凹凸が形
成され、さらに開孔部の形状がギザギザとなる。そのた
め、現状では結晶粒度をできるだけ微細化してエッチン
グ面が平坦化されるようにしている。本発明者らは、こ
のエッチング面の凹凸を軽減するために、種々の冷間圧
延、焼鈍条件について実験を行い、結晶粒微細化の検討
を行ったが、前記公報に開示の方法では圧延工程で繁雑
な組織調整を要し、さらにFe-Ni系アンバー合金の材質
的な限界から結晶粒度をJIS No.11程度に微細に調整し
ても、結晶粒の影響によるエッチング面の凹凸は十分に
低下しないことを見い出した。

【０００８】そこで、本発明者らは明瞭な結晶粒界をも
たない圧延組織にすれば、結晶粒の影響は防止できるで
あろうことに着目して鋭意検討を重ねた結果、特定の製
造方法でなり、板幅方向に垂直な断面内での検鏡で、繊
維状の圧延組織を有するシャドウマスク材料において、
非常に優れたエッチング穿孔性が得られることを見い出
し、本発明をなした。図１および２に、本発明材料(a)
と従来の再結晶組織を有するシャドウマスク材料(b)
の、それぞれミクロ組織およびエッチング穿孔面の状況
を示す。また、図3に圧延面をエッチングしたときのそ
れぞれの表面粗さ曲線を示す。ミクロ組織は塩化第二銅
を飽和させた王水で腐食(約10秒)した後、400倍の顕微
鏡で観察したものである。本発明材料は、板幅方向に垂
直な断面内の前記条件下での検鏡で、図１ａのように繊
維状の圧延組織を有し、比較材料ｂのような明瞭な結晶
粒界が認め難いことが特徴である。したがって、本発明
材料は、比較材料(b)で問題となる結晶粒の影響による
エッチング面の凹凸が大幅に小さくなり、形状が極めて
良好であることが図２，３の比較からわかる。

【０００９】さらに、本発明は圧延面の{100}方位集積
度を高率に規定してエッチング性の低下を防止するもの
である。さらに、本発明者らは、上記繊維状組織を有す
る材料が特定の元素を添加することで高強度化し、これ
により、素材板厚の薄板化が可能になることから、極め
てエッチング穿孔性が改善されることを見出し、また、
C,S,P,O,Nの不純物元素を低減することにより、上記繊
維状組織によるエッチングむら特性が改善されることを
確認した。また、本発明は、従来の再結晶組織のシャド
ウマスク材料と同様に、上記繊維状組織を有する材料に
おいても、特定の元素を添加することで、マスク製造時
の黒化処理またはこの黒化処理の前または後に挿入した
時効析出強化処理により、マスクさらに高強度化し、し
たがって薄板化を容易化し得ることを確認したことに基
づくものである。

【００１０】すなわち、本願の第１発明は、重量％でNi
30〜40%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるF
e-Ni系アンバー合金でなるシャドウマスク材料において
圧延面の{100}方位集積度が85%以上であり、かつ、板幅
方向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有す
ることを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマス
ク材料である。なお、本発明は主要構成元素がFeとNiか
らなり、鋼の製造上不可避的なC,MnをそれぞれC≦0.0
5、Mn≦0.1で含む鋼に対して適用できる。

【００１１】さらに、第２〜第６発明は、化学成分がそ
れぞれ、重量％でNi30〜40%を含有するFe-Ni系アンバー
合金でなるシャドウマスク材料において、第２発明：Mo,V,W,Siの何れか１種または２種以上合計
で0.001%〜3%含有し、残部Ｆeおよび不可避不純物から
なり、第３発明：不純物のうち、C 0.005%以下、S 0.005%以
下、P 0.005%以下、O 0.005%以下、N 0.005%以下にそれ
ぞれ制限され、残部Feおよび不可避不純物からなり第４発明：Mo,V,W,Siの何れか１種または２種以上合計
で0.001%〜3%含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、前記不純物のうち、C 0.005%以下、S 0.005%以下、
P 0.005%以下、O 0.005%以下、N 0.005%以下にそれぞれ
制限され、第５発明：請求項１〜４のいずれかの成分のNiの一部
を、10%以下のCoおよび5%以下のCrの1種または2種と等
量で置換した成分を有し、第６発明：請求項１〜５のいずれかの成分に加え、B,Mg
およびCaの１種または２種以上を合計で0.0001〜0.0010
%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、

【００１２】また、第７発明は、化学成分が重量％で、
NiまたはさらにCoとCrの１種もしくは２種をNi+Co+Crて
30〜45%を含有する、Fe-Ni系アンバー合金でなるシャド
ウマスク材料において、Nb,Ti,Zr,Be,Al,Taのいずれか
１種または２種以上を合計で0.1〜5.0%含有し、残部Fe
および不可避不純物からなり、以下請求項１と同様の、
圧延面の{100}方位集積度が85%以上であり、かつ、板幅
方向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有す
ることを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマス
ク材料である。

【００１３】また、本願の請求項１〜７のいずれの発明
においても、実施態様として、前述と同様の検鏡で非繊
維状の組織を含まないか、または面積率で50%以下に制
限したものや、圧延面のＦeＣｌ₃溶液（42ボーメ，60
℃）のスプレーによるエッチング面粗さがＲａで0.6μm
以下となるものをあげることができる。さらに、本願の
第８発明は、同様組成のアンバー合金において、同様に
{100}方位集積度が85%以上、同様の検鏡で、結晶粒の平
均アスペクト比が3以上で、かつビッカース硬さがHV130
以上であるエッチング性に優れるシャドウマスク材料、
第９発明は、前述のいずれかと同様成分のアンバー合金
でなる冷間圧延状態の材料であって、850℃以下の焼鈍
の前後で圧延面の{100}方位集積度の変化が30%以下であ
ることを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマス
ク材料用中間材料である。

【００１４】第１０発明は、Fe-Ni系アンバー合金を溶
解、熱間加工後、85%以上の冷間圧延と700℃以上の焼鈍
をこの順にそれぞれ少なくとも一回行ない、その後前記
冷間圧延率を越えない圧延率の冷間圧延と850℃を越え
ない温度の焼鈍をこの順に行なうことを特徴とするエッ
チング性に優れるシャドウマスク材料の製造方法、第１
１発明は、第７発明のシャドウマスク材料を用いて、エ
ッチング穿孔、マスク焼鈍およびプレス成形の各工程を
経た後、550〜800℃の温度で熱処理することにより、時
効強化させることを特徴とする高強度シャドウマスクの
製造方法、ならびに第１２発明は、前述の各材料のたエ
ッチング性に優れるシャドウマスク材料を用いることに
より高〜超高精細画像を実現する陰極線管である。

【００１５】

【作用】次に本発明の数値限定理由を述べる。圧延面の
{100}方位集積度が85％未満では、方位差によりエッチ
ング時に結晶粒間で段差が生じエッチング面の平坦性が
損なわれ、マスクむらが発生するため圧延面の{100}方
位集積度は85％以上に限定する。この規定は本発明では
極めて重要な要件である。Ni含有量が、30%未満ではオ
ーステナイト組織が不安定となり、一方40%を越えると
熱膨張率が上昇し、本来の低熱膨張特性を満足しないこ
とから、Ni%は30〜40%に限定する。但し、後述の析出強
化元素を添加して析出処理を行なうとき、Niの一部は、
金属間化合物を形成するため、有効なNiが減少するもの
で、この場合はNiの上限は45%とする。

【００１６】Mo,V,W,Siは、固溶強化元素として添加す
るものであるが、その添加量が0.001%未満ではその効果
がなく、3%を越えて添加すると、炭化物や金属間化合物
が生成し易くなり、それがエッチング孔壁面に露出し、
孔形の異常を起す等の問題がある。また、表面酸化が助
長され、エッチング前の整面処理で容易に表面酸化膜が
除去できなくなり、レジスト密着性の低下によりエッチ
ング性を著しく阻害するため0.001〜3%に限定する。Nb,
Ti,Zr,Be,Al,Taは、シャドウマスク材料状態で固溶強化
元素としても作用するが、黒化処理または析出強化熱処
理でＮiと金属間化合物を形成して微細に析出すること
により、析出硬化作用を生ずる。この作用は、0.1%未満
では不十分であるが、5.0%を越えると熱膨張係数が大き
くなり、アンバーとしての特性を低下させる。このた
め、これらの添加は0.1〜5.0%とする。

【００１７】C,P,O,N不純物は、微量でエッチング性、
特にエッチングマスクのむら特性を阻害するため厳しく
規制すると著しい効果があり、C 0.005%以下、S 0.005%
以下、P 0.005以下、O 0.005%以下、N 0.005%以下に限
定すると超高精細シャドウマスクに対応可能となる。B,
Mg,Caは、熱間加工性改善元素である。周知のように、F
e-Ni系合金は、熱間加工性が劣り、これの改善のため、
B,Mg,Ca等を微量添加するとよい。添加量が0.0001%未満
では効果がなく、0.001%を越えると結晶粒界に過剰に偏
析し粒界が強化されると共に、耐食性が向上し、エッチ
ング性を阻害するため0.001%以下に限定する。

【００１８】Coは、等量Niと置換することで、さらに低
い熱膨張特性が得られるが、10%を越えると価格的に高
価なものとなるため、添加する場合は、10%以下に限定
する。望ましくは5%以下である。Crは素材の耐力を下げ
る必要がある場合に有効な元素であるが、5%を越えて添
加すると耐酸化性が向上し、黒化処理時の酸化膜成長性
が抑制されるため、添加する場合は5%以下に限定する。
圧延面でのエッチング面粗さがＲａで0.6μmを越える
と、エッチング孔で電子線が散乱され易くなり画質が劣
化するため、圧延面のエッチング粗さはRaで0.6μm以下
に限定するのがよい。本発明の各発明材料は、この限定
を十分満足することができる。

【００１９】板幅方向に垂直な断面内での検鏡で非繊維
状組織が50％を越えると、該組織と、マトリックスであ
る繊維状の圧延組織との間のエッチング速度差による凹
凸が高頻度で発生し、本発明の重要な構成要件である繊
維状の圧延組織による平坦なエッチング面が得られない
ため、非繊維状組織は50％以下とするのがよい。さらに
望ましくは30％以下である。なお、非繊維状組織とは、
板幅方向に垂直な断面内において、図４a,bに例示する
ように、繊維状のマトリックス内に島状等の形態で生成
された組織を云い、これらは図１bに示されたような、
オーステナイトに通常みられる多角形状の再結晶組織と
は形状が異なるものである。この非繊維状組織は恐らく
再結晶の初期状態であろうと思われるが、正確を期すた
め本願では非繊維状組織と呼称する。なお、非繊維状組
織の比率は次の式により求めた。非繊維状組織の比率＝(非繊維状組織の面積／単位面積)
×100(％)

【００２０】結晶粒の平均アスペクト比が３未満では良
好なエッチング性が得られず、結晶粒の平均アスペクト
比は３以上とし、望ましくは１０以上の十分に繊維状に
伸びた圧延組織がよい。なお、結晶粒の平均アスペクト
比とは、板幅方向に垂直な断面内での検鏡で、結晶粒の
圧延方向とそれに直角方向の最大寸法の比を、各結晶粒
について求め、それを平均したものである。実際的に
は、上記断面内の適当倍率の写真上に板厚方向に一直線
を引いて、その直線が横切った結晶粒（両端が写真内に
収まったもの）のうち、目視で大面積のものから順に１
０個選び、それぞれ上記寸法の比を算術平均したものと
する。材料のビッカース硬さがHV130未満であると、エ
ッチング工程中等での取扱いで折れ、曲がり等が発生し
易く、ビッカース硬さはHV130以上に限定するのがよ
い。

【００２１】一般に、Fe-Ni系アンバー合金は再結晶過
程で立方体組織（各{100}面のうち二面が圧延面、圧延
方向および板厚方向でなる平面に平行な配置）を形成す
るが、冷間圧延率が85％未満あるいはその後の焼鈍が70
0℃未満では十分な立方体組織が得られない。したがっ
て、本発明材料の製造方法において、仕上圧延前までの
過程で最低一回は十分に再結晶させ立方体組織を得るこ
とが最適な繊維状の圧延組織を得る点で非常に重要であ
る。本発明の製造方法は、先ず、85%以上の冷間圧延と7
00℃以上の焼鈍を少なくとも一回この順に行って立方体
組織が発達した前駆材料を得る。

【００２２】図５および６は、それぞれ図中に示した条
件による圧延と焼鈍で調製した十分に立方体組織が発達
した本発明の前駆材料と、冷間圧延率85％未満または焼
鈍の温度が700℃未満で調製され、不十分な立方体組織
を有する比較材の前駆材料について、前駆材料のまま
(焼鈍ままと表示、（図６のみ）)と、圧延率80%の冷間
圧延とさらにその後各温度の焼鈍を施したときの硬さの
関係、および圧延面の{100}方位集積度(%)を示したもの
である。

【００２３】本発明の前駆材料は、図５より、再結晶化
温度が高温側にシフトしており、875℃以下の焼鈍温度
に対してもビッカース硬さが約HV130以上と、比較材料
に較べ強度的に非常に高く、また、したがって組織的に
安定していること、また、図６から、80%、つまり前駆
材料の調製時の圧下率、の冷間圧延や焼鈍温度 850℃ま
での焼鈍では{100}方位集積度の変化がほとんどなく(10
%程度以下)、また焼鈍温度 875℃では該方位集積度の変
化が25%以下程度であることがわかる。したがって、本
発明の前駆材料は冷間圧延や、焼鈍によっても結晶方位
の変化に対し影響を受けることが非常に小さいことがわ
かる。そのため、本発明材料は、焼鈍後も繊維状の圧延
組織と高い{100}方位集積度を維持したままのものであ
り、このため高いエッチング性を示す。すなわち、本発
明の製造方法は、上記により得た前駆材料の立方体方位
を壊さないため、後段の処理として、前記冷間圧延率を
越えない圧延率での冷間圧延とその後引続き行う焼鈍は
850℃以下で行うものである。

【００２４】なお、本発明の製造方法における最終の処
理、つまり850℃を越えない温度の焼鈍を施した後にダ
ル肌とするためや板形状を整えるため等の目的で行なう
20%以下程度の圧下による冷間圧延や、これに続く歪取
り焼鈍(850℃以下)を加えても本発明材料の組織は変化
しないから、その高いエッチング性は保持される。さら
に図６の比較材料のように、{100}方位集積度が冷間圧
延により{100}方位集積度が85%未満に低下した材料は、
これを85%以上にするためには、圧延後に約750℃程度以
上の高温の焼鈍を必要とし、このような高温焼鈍では、
図５に示すようにビッカース硬さがHV130未満となり強
度的に不十分となり、さらに非繊維状組織面積率が50%
以上となってエッチング性が低下してしまう。本発明材
料の中間材料としては、圧延状態であって、その後引続
き行われる焼鈍の前後での{100}方位集積度の変化を30%
以下として、再結晶量を制限し得るものとした。そし
て、本発明材料は、図６からもわかるように、焼鈍温度
を850℃以下とすれば、該方位集積度を85%以上は十分達
成することができるのでこの温度を規準とした。

【００２５】以上に述べたように、本願発明の材料は熱
間圧延後、特定の圧延、焼鈍条件で十分な立方体組織を
有する前駆材料を得、さらにその後の圧延で繊維状の圧
延組織とした後焼鈍することで、再結晶粒によるエッチ
ング面の凹凸を高度に軽減した、優れたエッチング性を
有するシャドウマスク材料である。また、前述のエッチ
ング性に優れるシャドウマスク材料において、強化元素
として、Nb,Ti,Zr,Be,Al,Taのいずれか１種または２種
以上を合計で0.1〜5%含有させた場合に、マスク製造工
程の黒化処理時、またはこの前、または後に550〜800℃
で熱処理することにより、マスクをさらに高強度化させ
ることが可能である。550℃未満では、Ni系金属間化合
物の析出が不十分で強化せず、800℃を越えること、金
属間化合物の析出が起る場合もあるが、析出物が粗大と
なり強化に寄与しない。したがって、時効温度として
は、550〜800℃が適当である。

【００２６】この処理により、高強度のシャドウマスク
が得られ、薄板化への対応や、各色の螢光体について行
なう露光のためのパネルへの仮取付け、取外し等の取扱
いでの変形の抑制が可能となる。本発明の陰極線管は、
用いるマスク材料が高エッチング性による高い形状精度
と滑らかな表面粗さとマスクむらのない均一性の高い電
子ビーム通過孔を有するため、高三原色再現性、高彩
度、色むらのない映像を実現することができる。

【００２７】

【実施例】表１にまとめて示すように、Ａ，Ｂ１〜Ｂ１
６，Ｃ１〜Ｃ７，Ｄ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５の各種のFe-N
i系アンバー合金を、真空誘導溶解、鋳造し、次いで110
0〜1150℃で鍛造と熱間圧延を行って、所定厚みの熱間
圧延コイルとした。次いで、表面を酸洗、研磨後、表２
および表３のそれぞれ前駆材料欄に示す冷間圧延および
これに続く焼鈍を施してそれぞれ前駆材料を調製した。
ここで表３のＦ１〜Ｆ６の各材料は、Ａと同じ素材を用
いたものである。続いて、それぞれの仕上材料欄に示す
圧延率の冷間圧延を施して厚みを0.15mmとし、次いで仕
上材料欄に示す焼鈍を施した。それぞれの処理後、圧延
面の{100}方位集積度を測定するとともに、該焼鈍後の
材料について、シャドウマスク評価欄に示すごとく、硬
さ、板幅方向に垂直な断面における顕微鏡写真による非
繊維状組織面積率とアスペクト比の測定、エッチング試
験によるエッチング面粗さ(Ｒａ）およびエッチング後
のマスクのマスクむら（品位）の判定を行なった。

【００２８】{100}方位集積度は、{111}、{100}、{11
0}、{311}の主たる方位のＸ線回折での相対強度Iから次
式により求めた。Ｄ_{100}％＝Ｉ_{100}×１００／（Ｉ_{111}＋Ｉ_{100}＋Ｉ
_{110}＋Ｉ_{311}）エッチング品位は0.15mm厚仕上材を熱アルカリ脱脂し
て、所定のパターンのフォトレジストをマスキング処理
後、ＦeＣl₃溶液(42ボーメ,60℃)にてスプレーエッチン
グしシャドウマスクを得て、マスクむら品位を目視にて
判定した。また、エッチング面の粗さは前記のスプレー
エッチング面について板幅方向に測定した。しかし、圧
延方向との差はほとんどなかった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】本発明材料Ａ１〜Ｅ５は、熱間圧延後の材
料に表２および表３の前駆材料欄に示したように、85%
以上の冷間圧延と700℃以上の焼鈍をそれぞれ施される
ことによる立方体組織の発達により、その後に行なう上
記の冷間圧延率を越えない冷間圧延や、それに続く850
℃を越えない焼鈍の後において、図５，６で述べたごと
く再結晶温度が高温側へシフトするとともに、圧延面の
{100}方位集積度が高く、かつ、変化も少ないものとな
っている(焼鈍後の{100}方位集積度 88〜100%)。

【００３３】この結果、この高い{100}方位集積度によ
る作用、および再結晶遅延効果により繊維組織が高度に
発達したままであり(非繊維状組織面積率≦13%、平均ア
スペクト比≧30)、従来の材料のごとき明瞭な結晶粒界
を有しない繊維状圧延組織による作用とにより、エッチ
ング面の表面粗さＲａ値（≦0.6μm)、およびマスク品
位からもわかるように、優れたエッチング性を有してい
る。このうち、Ａ１〜Ｃ７は、不純物が十分低く規制さ
れているため、マスク品位にむらはなく、エッチング
性、超高精細シャドウマスクに最適である。また、Ｄ１
〜Ｅ５は不純物の規制が不十分でマスク品位において、
少しむらを有するものとなっている。しかし、これとて
もエッチング面粗さ値で示されるように、本発明の繊維
状組織による高エッチング性を保持しており、高精細シ
ャドウマスク材として十分な高品質を有するものであ
る。表２および表３の仕上材料欄の{100}方位変化欄
は、同欄の焼鈍の前後での{100}方位変化を示すもので
あり、本発明の中間材料である850℃以下の焼鈍の前後
で圧延面の{100}方位集積度の変化 30%以下の規定を十
分に満足している。

【００３４】これに対し、Ｆ１〜Ｆ６の比較材料は、Ａ
材料と同一材であり、成分的に問題ないものであるが、
前駆材料欄に示したような、不適正な冷間圧延条件（Ｆ
１，Ｆ５，Ｆ６）もしくは、不適正な焼鈍条件（Ｆ２，
Ｆ５，Ｆ６）により、立方体組織の発達が不十分となる
か、または、仕上材料欄に示したような不適正な冷間圧
延条件（Ｆ１，Ｆ３，Ｆ５，Ｆ６）もしくは、仕上げ材
料欄に示したような不適正な焼鈍条件（Ｆ４，Ｆ６）に
より、立方体組織が壊されており、その結果、最終のシ
ャドウマスク材料の状態は、従来と同様の再結晶組織、
または不十分な繊維状圧延組織となってしまい(非繊維
状はまたは再結晶組織面積率 100%、平均アスペクト比
1〜1.5)、エッチング面の表面粗さ値Ｒaは0.63〜0.75
μmと粗く、また、マスクむらを有するものとなってい
る。

【００３５】また、比較材料の{100}方位変化（％）
は、焼鈍温度が870℃であるＦ４，Ｆ６以外について、
いずれも30%をはるかに越え、本願の第９発明を満足し
ないものとなっている。また、本発明材料は、図５でも
述べた再結晶温度が高いことからもわかるように、高い
硬さを有し、このため取扱いに便利であり、また、シャ
ドウマスクとして薄肉化が可能で、この場合、エッチン
グがより容易となる利点がある。

【００３６】次に、表４は表２のＡ１とＢ１〜Ｂ１６の
仕上材料を900℃で10分間焼鈍(マスク焼鈍)した後、お
よび引続き500〜850℃で1時間時効析出させた場合のそ
れぞれの硬さ(600℃処理については耐力も測定)測定結
果を示したものである。これから、Nb,Ti,Zr,Be,Al,Ta
の強化元素を添加した材料は、600〜700℃の温度範囲で
析出強化が起り、無添加材のＡ１やＢ４〜６，８，１
５，１６と比べて硬さが向上していること、したがって
薄肉化や陰極線管の製造工程中の取扱いに伴う変形に対
して抵抗性が高いものであることがわかる。

【００３７】

【表４】

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のシャドウマ
スク材料は、従来の再結晶組織を有する材料とは全く異
なった繊維状の圧延組織を有するものであり、これによ
り従来材に比べ、優れたエッチング面の表面粗さと孔形
状誤差が小さい、むらのない高いマスク品位が得られる
極めて高品質の高精細または超高精細シャドウマスク材
料である。また、本発明の方法は、従来のような組織の
最適化のための煩雑な冷間加工と焼鈍の調整は不用で、
比較的簡単な工程で良好なエッチング穿孔性を有する高
精細シャドウマスク材料を製造することができるもので
ある。また、本材料を時効処理して、さらに高強度なシ
ャドウマスクとすることが可能であり、薄板化に対応で
き、また変形に対する抵抗性の高いものである。したが
って、本発明によれば、近年益々高度化するＴＶまたは
ディスプレイ用途に対し、従来にはないエッチング性の
優れたシャドウマスク材料等により、高精細ないし超高
精細な陰極線管の製造が可能となるので、工業上の効果
は極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明材料と比較材料の断面金属組織写真であ
る。

【図２】本発明材料と比較材料のエッチング面の金属組
織の走査電子顕微鏡写真である。

【図３】本発明材料と比較材料のエッチング面の表面粗
さを示す図である。

【図４】非繊維状の断面金属組織写真である。

【図５】最終焼鈍温度と硬さの相関図である。

【図６】最終焼鈍温度と{100}方位集積度の相関図であ
る。

フロントページの続き (72)発明者井上良二島根県安来市安来町2107番地の２日立金属株式会社安来工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ni30〜40%を含有し、残部Fe
および不可避不純物からなるFe-Ni系アンバー合金でな
るシャドウマスク材料において、圧延面の{100}方位集
積度が85%以上であり、かつ、板幅方向に垂直な断面内
での検鏡で繊維状の圧延組織を有することを特徴とする
エッチング性に優れるシャドウマスク材料。
【請求項２】重量％で、Ni30〜40%を含有するFe-Ni系
アンバー合金でなるシャドウマスク材料において、Mo,
V,W,Siの何れか１種または２種以上を合計で0.001%〜3%
含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、圧延面の
{100}方位集積度が85%以上であり、かつ、板幅方向に垂
直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有することを
特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材料。
【請求項３】重量％で、Ni30〜40%を含有し、残部Fe
および不可避不純物からなるFe-Ni系アンバー合金にお
いて、前記不純物のうち、C 0.005%以下、S 0.005%以
下、P 0.005%以下、O 0.005%以下、N 0.005%以下にそれ
ぞれ制限され、圧延面の{100}方位集積度が85%以上であ
り、かつ、板幅方向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の
圧延組織を有することを特徴とするエッチング性に優れ
るシャドウマスク材料。
【請求項４】重量％で、Ni30〜40%を含有するFe-Ni系
アンバー合金でなるシャドウマスク材料において、Mo,
V,W,Siの何れか１種または２種以上合計で0.001%〜3%含
有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、前記不純物
のうち、C 0.005%以下、S 0.005%以下、P 0.005%以下、
O 0.005%以下、N 0.005%以下にそれぞれ制限され、圧延
面の{100}方位集積度が85%以上であり、かつ、板幅方向
に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有するこ
とを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材
料。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの成分のNiの一
部を、10%以下のCoおよび5%以下のCrの1種または2種と
等量で置換した成分を有し、圧延面の{100}方位集積度
が85%以上であり、かつ、板幅方向に垂直な断面内での
検鏡で繊維状の圧延組織を有することを特徴とするエッ
チング性に優れるシャドウマスク材料。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかの成分に加え、
B,MgおよびCaの１種または２種以上を合計で0.0001〜0.
0010%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるFe-
Ni系アンバー合金でなるシャドウマスク材料において、
圧延面の{100}方位集積度が85%以上であり、かつ、板幅
方向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有す
ることを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマス
ク材料。
【請求項７】重量％で、NiまたはさらにCoとCrの１種
もしくは２種をNi+Co+Crて30〜45%を含有する、Fe-Ni系
アンバー合金でなるシャドウマスク材料において、Nb,T
i,Zr,Be,Al,Taのいずれか１種または２種以上を合計で
0.1〜5.0%含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、圧延面の{100}方位集積度が85%であり、かつ板幅方
向に垂直な断面内での検鏡で繊維状の圧延組織を有する
ことを特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク
材料。
【請求項８】板幅方向に垂直な断面内での検鏡で非繊
維状の組織を含まないか、または面積率で50%以下含む
請求項１〜７のエッチング性に優れるシャドウマスク材
料。
【請求項９】圧延面をＦeＣｌ₃溶液（42ボーメ，60
℃）のスプレーでエッチングした際、板幅方向の表面粗
さがＲａで0.6μm以下となる請求項１〜８のエッチング
性に優れるシャドウマスク材料。
【請求項１０】請求項１〜７のいずれかの成分のFe-N
i系アンバー合金でなるシャドウマスク材料において、
圧延面の{100}方位集積度が85%以上であり、板幅方向に
垂直な断面内での検鏡による結晶粒の平均アスペクト比
が3以上、かつビッカース硬さがHV130以上であることを
特徴とするエッチング性に優れるシャドウマスク材料。
【請求項１１】請求項１〜７のいずれかの成分のFe-N
i系アンバー合金でなる冷間圧延状態の材料であって、8
50℃以下の焼鈍の前後で圧延面の{100}方位集積度の変
化が30%以下であることを特徴とするエッチング性に優
れるシャドウマスク材料用中間材料。
【請求項１２】請求項１〜７のいずれかの成分の合金
を溶解、熱間加工後、85%以上の冷間圧延と700℃以上の
焼鈍をこの順にそれぞれ少なくとも一回行ない、その後
前記冷間圧延率を越えない圧延率の冷間圧延と850℃を
越えない温度の焼鈍をこの順に行なうことを特徴とする
エッチング性に優れるシャドウマスク材料の製造方法。
【請求項１３】請求項７のシャドウマスク材料を用い
て、エッチング穿孔、マスク焼鈍およびプレス成形の各
工程を経た後、550〜800℃の温度で熱処理することによ
り、時効強化させることを特徴とする高強度シャドウマ
スクの製造方法。
【請求項１４】請求項１〜１０のいずれかの材料を用
いて製作したシャドウマスクを装着したことを特徴とす
る陰極線管。