JPH08241677A

JPH08241677A - シャドウマスクおよびこれを用いたカラー受像管と、このシャドウマスク用アンバー合金原板の製造方法ならびにこのシャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH08241677A
Application number: JP2744496A
Authority: JP
Inventors: Hirozo Sugai; 普三菅井; Fumio Mori; 二美男盛
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】色ムラ現象が生起しないシャドウマスクおよ
びこれを用いたカラー受像管を提供する。【解決手段】ＪＩＳＧ０５５５で規定する方法で
測定した清浄度が０．０７％以下であるアンバー合金原
板を用いてシャドウマスクを形成する。またこのシャド
ウマスクを用いてカラー受像管を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシャドウマスクおよ
びこれを用いたカラー受像管と、このシャドウマスク用
アンバー合金原板の製造方法ならびにこのシャドウマス
クの製造方法に関し、更に詳しくは、開孔マトリックス
を形成するに好適な組織であるシャドウマスクおよびこ
れを用いたカラー受像管と、このシャドウマスク用アン
バー合金原板の製造方法ならびにこのシャドウマスクの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管蛍光面の直前には、所定の
設計基準に基づいてマトリックス状に穿設された多数の
開孔を有するシャドウマスクが配設されている。後方の
電子銃から射出された電子ビームは、これら開孔を通過
して蛍光面における所定位置の蛍光ドットに照射されて
そこにカラー画像を再現せしめる。しかしながら、この
とき射出された電子ビームの全てが開孔を通過するわけ
ではなく、一部はシャドウマスクを直撃して該シャドウ
マスクを加熱する。その結果、シャドウマスクは熱膨張
して開孔の位置が設計基準の位置からずれて変位し、蛍
光面における色ずれ現象を招くことがある。

【０００３】このため、従来は、シャドウマスクをバイ
メタルで支持し加熱時のバイメタルによる湾曲を利用し
てシャドウマスク全体を蛍光面に近づけ、これにより設
計基準位置からのずれを修正するという方法が採られて
いる。

【０００４】また最近では、低熱膨張特性を備えたＮｉ
−Ｆｅ系合金であって３６Ｎｉ−Ｆｅに代表されるアン
バー合金でシャドウマスクそれ自体を構成して色ずれ現
象を防止するということが試みられている。

【０００５】このアンバー合金からシャドウマスクを製
造する際には、まず所定組成のアンバー合金塊を例えば
鋳鉄鋳型などで鋳造し、これを鍛造、圧延して所定厚み
の原板とする。この厚みは通常０．１〜０．３ｍｍであ
る。ついでこの原板の開孔位置を例えば塩化第二鉄溶液
でエッチング加工して所定形状の開孔をドット状又はス
ダレ状に穿設したのちプレス加工して全体形状をセッテ
ィングし、その後、全体を例えばスチームで酸化して、
熱輻射能の向上、乱反射の防止のために表面を黒化す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来から知られている
アンバー合金原板を用いた上記した製造方法において頻
繁に問題となることはエッチング工程で生起する。すな
わち、穿設された開孔を顕微鏡で観察すると、その開孔
の形状が設計基準どおりの形状となっておらず不規則に
変形しているという問題や、開孔の内部壁面に不規則に
凹凸が生起しているという状態が観察される。

【０００７】開孔がこのような状態になっていると、電
子銃から射出された電子ビームはこの開孔形状、内壁状
態の不規則性によって照射経路が妨害されるために適正
な状態で蛍光面に照射されないこととなる。つまり、色
ムラ現象が生起する。

【０００８】本発明は上記した問題点を解消し、エッチ
ング工程において好ましい開孔マトリックスを形成する
に有効なアンバー合金原板を用いたシャドウマスクおよ
びこれを用いたカラー受像管とその製造方法ならびにこ
のシャドウマスク用アンバー合金原板の製造方法の提供
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決するために、素材であるアンバー合金原板の組成・
組織に関して詳細に検討し、以下の知見を得るに至っ
た。

【００１０】すなわち、アンバー合金はＮｉとＦｅを主
成分とする合金であり、一般にＮｉ，Ｆｅのマトリック
スの中に、ＭｎＯ，ＳｉＯ₂，ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｍ
ｎＳ，ＴｉＣなどの酸化物、炭化物、硫化物のような非
金属介在物が微粒子状態で分散しているが、このアンバ
ー合金を用いたシャドウマスク用アンバー合金原板にエ
ッチング処理を施した場合、エッチング液によるマトリ
ックスと非金属介在物とに対するエッチング速度が異な
っているので（一般に非金属介在物の周囲のエッチング
速度は極めて速い）、非金属介在物の周囲程エッチング
が進み、その部分に不均一な孔が生じたり、開孔内壁の
不規則な突起の現出などが生起するという知見を得た。

【００１１】したがって発明者らは、これら非金属介在
物の存在を極少たらしめればエッチング工程における上
記問題は解決し得るとの着想を抱き、そのようなアンバ
ー合金原板に関して鋭意研究を重ねた結果、本発明の合
金を好適なものとして開発するに至った。

【００１２】すなわち本発明のシャドウマスクおよびこ
れを用いたカラー受像管と、このシャドウマスク用アン
バー合金原板の製造方法ならびにこのシャドウマスクの
製造方法は、ＪＩＳＧ０５５５で規定する方法で測
定した清浄度が０．０７％以下であるアンバー合金原板
を用いたことを特徴とするシャドウマスクおよびＪＩＳ
Ｇ０５５５で規定する方法で測定した清浄度が０．
０７％以下であるアンバー合金原板からなるシャドウマ
スクを用いたことを特徴とするカラー受像管、さらにニ
ッケル３０〜５０重量％、残部鉄および不可避不純物か
らなる合金塊を真空誘導炉で溶解し、その融液を下つぎ
方式で型に鋳込んでインゴットとし、その後鍛造および
圧延することを特徴とするシャドウマスク用アンバー合
金原板の製造方法、さらにニッケル３０〜５０重量％、
残部鉄および不可避不純物からなるアンバー合金を溶
解、鋳造して得られるシャドウマスク用アンバー合金原
板のＪＩＳＧ０５５５で規定する方法で測定した清
浄度が０．０７％以下となるようにすることを特徴とす
るシャドウマスク用アンバー合金原板の製造方法ならび
にニッケル３０〜５０重量％、残部鉄および不可避不純
物からなる合金塊を真空誘導炉で溶解し、その融液を下
つぎ方式で型に鋳込んでインゴットとし、その後鍛造お
よび圧延して得られたアンバー合金原板をエッチングす
ることを特徴とするシャドウマスクの製造方法である。

【００１３】本発明におけるアンバー合金原板の組成
は、特別限定されるものではなく、従来から知られてい
る組成の範囲内に含まれていてよい。すなわちＮｉ３０
〜５０重量％、好ましくはＮｉ３５〜４０重量％、残部
Ｆｅおよび不可避的に含まれる不純物より成る。なお、
不純物としてはＳｉ，Ｍｎ，Ｍｇ等があり、各１重量％
以下であることが好ましい。また、熱膨張率をあまり増
加させない程度に各種の元素を添加してもよい。例えば
クロム，チタン，コバルト，アルミニウム，ニオブ，ジ
ルコニウム等がある。Ｃｏは１０重量％以下、Ｃｒは５
重量％以下、Ａｌ，Ｎｂ，Ｚｒは各２重量％以下が好ま
しい。清浄度を特定したところに最大の特徴を有する。

【００１４】清浄度が０．０７％より大きいアンバー合
金原板は、その組織内に非金属介在物が多数分布してい
るがゆえに、エッチング工程時にそれらが開孔部に露出
する機会が多くなって、開孔内壁面に凹凸を有する不均
一な孔が発生したり、また開孔形状が不規則となる等の
欠陥が多発するようになり不適当である。清浄度が０．
０３％以下であるアンバー合金原板はとくに好ましいも
のである。

【００１５】ここにおいて、形成される開孔は電子ビー
ムの適正な通過を確保する見地から、図１に示す如く原
板１の表面部における開孔２の直径Ｒと中心部における
直径ｒとの間に４ｒ＞Ｒなる関係があることが望まし
い。

【００１６】このようにして、開孔の内径が表面部から
中心部にわたって均一に近くなると、シャドウマスク自
体の強度が増大することもわかった。

【００１７】なお、本発明でいう原板の表面部および中
心部とは、原板表面から原板の厚さ方向の中心までの距
離に対する、表面からある箇所までの距離の比が０．５
０未満の場合を表面部、０．５０以上の場合を中心部と
した。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のシャドウマスク、カラー
受像管に用いるアンバー合金原板は次のようにして製造
することができる。

【００１９】まず、所望する組成のアンバー合金原板の
各成分の所定量又はアンバー合金塊それ自体をプラズマ
真空誘導炉で溶解し、その融液を下つぎ方式で型に鋳込
んでインゴットにする。溶解に真空誘導炉、好ましくは
プラズマ真空誘導炉を用いることにより非金属介在物を
形成する不純物元素は効率よく除去され、また下つぎ方
式を採用することにより鋳込み時の溶湯飛散が防止され
かつ非金属介在物が浮上分離して除外されることになり
清浄度の高いアンバー合金原板のインゴットが得られ
る。

【００２０】清浄度は、上記方法において脱酸元素の種
類、その投入方法、溶解雰囲気、精練方法、鍛造方法な
どの操作条件によって変動するが、例えば、清浄度を
０．０７％以下にするためには、Ａｌ，Ｔｉ，Ｍｇ等の
酸化物の残留し易い脱酸剤の低減、高真空雰囲気（１０
^-2Ｔｏｒｒ以下が好ましい）における溶解、プラズマ精
練の採用、下つぎ鋳造法を採用することが好ましい。

【００２１】得られたインゴットを常法に従って鍛造、
圧延してアンバー合金原板が製造される。

【００２２】（実施例）実施例１組成がＮｉ３６重量％，Ｍｎ０．３重量％，Ｓｉ０．１
重量％，Ｔｉ０．０２重量％，残部Ｆｅであるアンバー
合金をプラズマ誘導加熱炉内で溶解した。そのときの条
件は、真空度４×１０^-3Ｔｏｒｒ，温度１５８０℃であ
った。

【００２３】得られた融液を下つぎ方式で鋳型に注入
し、冷却してインゴットにした。このインゴットを常法
に従って鍛造し、更に複数回の熱間圧延、冷間圧延処理
を施して最終的に厚み０．２ｍｍのアンバー合金原板と
した。

【００２４】この合金原板につき、ＪＩＳＧ０５５
５に準拠した方法で清浄度を測定した。このとき、顕微
鏡の倍率４００倍、視野数は６０であった。その結果、
清浄度は０．０２％であった。

【００２５】この合金原板を常法に従って塩化第二鉄溶
液でエッチングして、設計基準値が０．２ｍｍφの開孔
を有する開孔マトリックスを形成してシャドウマスクを
製作した。

【００２６】マトリックス中の開孔を無差別に４０個、
倍率１００倍で顕微鏡観察したところ、開孔内壁に露出
している非金属介在物による突起や凹みの数は平均値と
して４．５個であった。

【００２７】また、このシャドウマスクを２個の支持具
によって水平に支持し、その上方に鏡を斜めに配置した
状態で、シャドウマスクの下方から光を照射して鏡に写
った像を目視観察したところ、明所、暗所の分布はなく
非常に均質な写像であった。すなわち、開孔マトリック
スは均質な状態で形成されていた。

【００２８】実施例２組成が、Ｎｉ３６重量％，Ｍｎ０．２５重量％，Ｓｉ
０．１２重量％，Ｔｉ０．０３重量％，残部Ｆｅである
アンバー合金をプラズマ誘導加熱炉内で溶解した。その
ときの条件は、真空度７×１０^-3Ｔｏｒｒ，温度１５５
０℃であった。

【００２９】得られた融液を下つぎ方式で鋳型に注入
し、冷却してインゴットにした。このインゴットを常法
に従って鍛造し、更に複数回の熱間圧延、冷間圧延処理
を施して最終的に厚み０．２ｍｍのアンバー合金原板と
した。

【００３０】この合金原板につき、ＪＩＳＧ０５５
５に準拠した方法で清浄度を測定した。このとき、顕微
鏡の倍率４００倍、視野数は６０であった。その結果、
清浄度は０．０６％であった。

【００３１】この合金原板を常法に従って塩化第二鉄溶
液でエッチングして、設計基準値が０．２ｍｍφの開孔
を有する開孔マトリックスを形成してシャドウマスクを
製作した。

【００３２】マトリックス中の開孔を無差別に４０個、
倍率１００倍で顕微鏡観察したところ、開孔内壁に露出
している非金属介在物による突起や凹みの数は平均値と
して８．５個であった。

【００３３】また、このシャドウマスクを２個の支持具
によって水平に支持し、その上方に鏡を斜めに配置した
状態で、シャドウマスクの下方から光を照射して鏡に写
った像を目視観察したところ、明所、暗所の分布はなく
非常に均質な写像であった。すなわち、開孔マトリック
スは均質な状態で形成されていた。

【００３４】比較例１組成が、Ｎｉ３６重量％，Ｍｎ１．０３重量％，Ｓｉ
０．５２重量％，Ｔｉ０．０２重量％，残部Ｆｅである
アンバー合金をプラズマ誘導加熱炉内で溶解した。その
ときの条件は、真空度４×１０^-3Ｔｏｒｒ，温度１５８
０℃であった。

【００３５】得られた融液を下つぎ方式で鋳型に注入
し、冷却してインゴットにした。このインゴットを常法
に従って鍛造し、更に複数回の熱間圧延、冷間圧延処理
を施して最終的に厚み０．２ｍｍのアンバー合金原板と
した。

【００３６】この合金原板につき、ＪＩＳＧ０５５
５に準拠した方法で清浄度を測定した。このとき、顕微
鏡の倍率４００倍、視野数は６０であった。その結果、
清浄度は０．１７％であった。

【００３７】この合金原板を常法に従って塩化第二鉄溶
液でエッチングして、設計基準値が０．２ｍｍφの開孔
を有する開孔マトリックスを形成してシャドウマスクを
製作した。

【００３８】マトリックス中の開孔を無差別に４０個、
倍率１００倍で顕微鏡観察したところ、開孔内壁に露出
している非金属介在物による突起や凹みの数は平均値と
して３８．３個であった。

【００３９】また、このシャドウマスクを２個の支持具
によって水平に支持し、その上方に鏡を斜めに配置した
状態で、シャドウマスクの下方から光を照射して鏡に写
った像を目視観察したところ、明所、暗所の不均一分布
があり、均質な写像が得られなかった。すなわち、開孔
マトリックスは不均質な状態で形成されていた。

【００４０】比較例２組成が、Ｎｉ３６重量％，Ｍｎ０．３重量％，Ｓｉ０．
１重量％，Ｔｉ０．０２重量％，残部Ｆｅであるアンバ
ー合金を加熱炉内で溶解した。そのときの条件は、大気
中常圧下，温度１５８０℃であった。

【００４１】得られた融液を下つぎ方式で鋳型に注入
し、冷却してインゴットにした。このインゴットを常法
に従って鍛造し、更に複数回の熱間圧延、冷間圧延処理
を施して最終的に厚み０．２ｍｍのアンバー合金原板と
した。

【００４２】この合金原板につき、ＪＩＳＧ０５５
５に準拠した方法で清浄度を測定した。このとき、顕微
鏡の倍率４００倍、視野数は６０であった。その結果、
清浄度は０．４５％であった。

【００４３】この合金原板を常法に従って塩化第二鉄溶
液でエッチングして、設計基準値が０．２ｍｍφの開孔
を有する開孔マトリックスを形成してシャドウマスクを
製作した。

【００４４】マトリックス中の開孔を無差別に４０個、
倍率１００倍で顕微鏡観察したところ、開孔内壁に露出
している非金属介在物による突起や凹みの数は平均値と
して１０１．３個であった。

【００４５】また、このシャドウマスクを２個の支持具
によって水平に支持し、その上方に鏡を斜めに配置した
状態で、シャドウマスクの下方から光を照射して鏡に写
った像を目視観察したところ、明所、暗所の不均一分布
があり、均質な写像が得られなかった。すなわち、開孔
マトリックスは不均質な状態で形成されていた。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
シャドウマスク、カラー受像管に用いるアンバー合金原
板はその内部に分散して介在する非金属介在物が清浄度
で表して０．０７％以下と少ないので、エッチングによ
る開孔マトリックスの形成の際に、穿設された開孔には
非金属介在物が脱落または突起することが少なくなり、
設計基準を逸脱することのないシャドウマスクを製造す
ることができ、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のアンバー合金原板から製造した
シャドウマスク用原板をエッチング加工して形成した開
孔を示す断面図である。

【符号の説明】

１…原板２…開孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＪＩＳＧ０５５５で規定する方法で
測定した清浄度が０．０７％以下であるアンバー合金原
板を用いたことを特徴とするシャドウマスク。
【請求項２】アンバー合金原板はニッケル３０〜５０
重量％、残部鉄および不可避不純物からなる請求項１記
載のシャドウマスク。
【請求項３】ニッケルは３５〜４０重量％である請求
項１または２記載のシャドウマスク。
【請求項４】ニッケルの一部をクロム，チタン，コバ
ルト，アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムの１種また
は２種以上で置換した請求項１ないし３いずれか１項に
記載のシャドウマスク。
【請求項５】コバルトは１０重量％以下、クロムは５
重量％以下、アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムは各
２重量％以下である請求項１ないし４いずれか１項に記
載のシャドウマスク。
【請求項６】アンバー合金原板の表面部における開孔
の直径をＲ、中心部における開孔の直径をｒとした時、
４ｒ＞Ｒの関係を有する請求項１ないし５いずれか１項
に記載のシャドウマスク。
【請求項７】ＪＩＳＧ０５５５で規定する方法で
測定した清浄度が０．０７％以下であるアンバー合金原
板からなるシャドウマスクを用いたことを特徴とするカ
ラー受像管。
【請求項８】アンバー合金原板はニッケル３０〜５０
重量％、残部鉄および不可避不純物からなる請求項７記
載のカラー受像管。
【請求項９】ニッケルは３５〜４０重量％である請求
項７または８記載のカラー受像管。
【請求項１０】ニッケルの一部をクロム，チタン，コ
バルト，アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムの１種ま
たは２種以上で置換した請求項７ないし９いずれか１項
に記載のカラー受像管。
【請求項１１】コバルトは１０重量％以下、クロムは
５重量％以下、アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムは
各２重量％以下である請求項７ないし１０いずれか１項
に記載のカラー受像管。
【請求項１２】アンバー合金原板の表面部における開
孔の直径をＲ、中心部における開孔の直径をｒとした
時、４ｒ＞Ｒの関係を有する請求項７ないし１１いずれ
か１項に記載のカラー受像管。
【請求項１３】ニッケル３０〜５０重量％、残部鉄お
よび不可避不純物からなる合金塊を真空誘導炉で溶解
し、その融液を下つぎ方式で型に鋳込んでインゴットと
し、その後鍛造および圧延することを特徴とするシャド
ウマスク用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項１４】真空誘導炉はプラズマ真空誘導炉であ
る請求項１３記載のシャドウマスク用アンバー合金原板
の製造方法。
【請求項１５】アンバー合金原板の清浄度はＪＩＳ
Ｇ０５５５で規定する方法で測定して０．０７％以下
である請求項１３または１４記載のシャドウマスク用ア
ンバー合金原板の製造方法。
【請求項１６】ニッケルは３５〜４０重量％である請
求項１３ないし１５いずれか１項に記載のシャドウマス
ク用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項１７】ニッケルの一部をクロム，チタン，コ
バルト，アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムの１種ま
たは２種以上で置換した請求項１３ないし１６いずれか
１項に記載のシャドウマスク用アンバー合金原板の製造
方法。
【請求項１８】コバルトは１０重量％以下、クロムは
５重量％以下、アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムは
各２重量％以下である請求項１３ないし１７いずれか１
項に記載のシャドウマスク用アンバー合金原板の製造方
法。
【請求項１９】ニッケル３０〜５０重量％、残部鉄お
よび不可避不純物からなるアンバー合金を溶解、鋳造し
て得られるシャドウマスク用アンバー合金原板のＪＩＳ
Ｇ０５５５で規定する方法で測定した清浄度が０．
０７％以下となるようにすることを特徴とするシャドウ
マスク用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項２０】溶解、鋳造後、さらに鍛造および圧延
することを特徴とする請求項１９記載のシャドウマスク
用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項２１】鋳造は下つぎ方式である請求項１９ま
たは２０記載のシャドウマスク用アンバー合金原板の製
造方法。
【請求項２２】溶解は真空誘導炉で行うものである請
求項１９ないし２１いずれか１項に記載のシャドウマス
ク用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項２３】ニッケルは３５〜４０重量％である請
求項１９ないし２２いずれか１項に記載のシャドウマス
ク用アンバー合金原板の製造方法。
【請求項２４】ニッケルの一部をクロム，チタン，コ
バルト，アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムの１種ま
たは２種以上で置換した請求項１９ないし２３いずれか
１項に記載のシャドウマスク用アンバー合金原板の製造
方法。
【請求項２５】コバルトは１０重量％以下、クロムは
５重量％以下、アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムは
各２重量％以下である請求項１９ないし２４いずれか１
項に記載のシャドウマスク用アンバー合金原板の製造方
法。
【請求項２６】ニッケル３０〜５０重量％、残部鉄お
よび不可避不純物からなる合金塊を真空誘導炉で溶解
し、その融液を下つぎ方式で型に鋳込んでインゴットと
し、その後鍛造および圧延して得られたアンバー合金原
板をエッチングすることを特徴とするシャドウマスクの
製造方法。
【請求項２７】真空誘導炉はプラズマ真空誘導炉であ
る請求項２６記載のシャドウマスクの製造方法。
【請求項２８】アンバー合金原板の清浄度はＪＩＳ
Ｇ０５５５で規定する方法で測定して０．０７％以下
である請求項２６または２７記載のシャドウマスクの製
造方法。
【請求項２９】ニッケルは３５〜４０重量％である請
求項２６ないし２８いずれか１項に記載のシャドウマス
クの製造方法。
【請求項３０】ニッケルの一部をクロム，チタン，コ
バルト，アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムの１種ま
たは２種以上で置換した請求項２６ないし２９いずれか
１項に記載のシャドウマスクの製造方法。
【請求項３１】コバルトは１０重量％以下、クロムは
５重量％以下、アルミニウム，ニオブ，ジルコニウムは
各２重量％以下である請求項２６ないし３０いずれか１
項に記載のシャドウマスクの製造方法。