JPH0874002A - すじむらを抑制したシャドウマスク用材料およびその製造方法 - Google Patents

すじむらを抑制したシャドウマスク用材料およびその製造方法

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JPH0874002A
JPH0874002A JP20951594A JP20951594A JPH0874002A JP H0874002 A JPH0874002 A JP H0874002A JP 20951594 A JP20951594 A JP 20951594A JP 20951594 A JP20951594 A JP 20951594A JP H0874002 A JPH0874002 A JP H0874002A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Fe−Ni系シャドウマスク材料において、
均質化加熱処理を省略し、またはその条件を緩和し、か
つすじむらを改善する。 【構成】 本発明は、重量%で、Ni:33〜40%
と、またはさらにB:0.0005〜0.0040%、
Ca:0.0005〜0.01%のうち1種または2種
を含み、残部Feおよび不可避不純物からなるFe−N
i系合金で、Mn:0.05%以下、S:0.0020
%以下に制限し、Sを非金属介在物またはその表面に濃
縮して存在させたすじむらを抑制したシャドウマスク用
材料と、前記成分の材料を1180〜1320℃の温度
で8時間以上の均質化加熱処理を施すシャドウマスク用
材料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーブラウン管内で
使用されるシャドウマスク用Fe−Ni系合金で、特に
エッチング工程において発生するすじむらを抑制した材
料とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Fe−Ni系薄板を用いるシャドウマス
クの製造工程において、エッチング穿孔後に圧延方向に
沿うすじ模様、すなわち、すじむらと呼ばれる不良が発
生することがある。すじむらの発生原因は、成分偏析で
あると考えられており、この成分偏析を抑制するために
幾つかの提案がなされている。 (i)特開昭60−56053号公報は、インゴットの
製造時に電磁撹拌や軽圧下鋳造を行なうことにより、N
iの偏析が低減できること、(ii)特開昭60−128
253号公報は、インゴットを熱間鍛造する際に850
℃以上の温度で、断面減少率を40%以上とすることに
よりすじむらを抑制できること、(iii)特開昭61−
3835号公報は、スラブの熱間圧延を行なう際に加熱
温度を1150〜1300℃とすることにより、Ni,
Mnの偏析を軽減できることをそれぞれ開示している。
また、(iv)特開平1−252725号公報は、スラブ
を特定の温度と保持時間で均質化加熱処理することによ
り、Niの成分偏析を低減させること、(v)特開平4
−168248号公報は、インゴットまたはスラブをH
2Sガス雰囲気中で所定の温度と保持時間の均質化加熱
処理を施すことにより、Siの成分偏析を低減するこ
と、(vi)特開平5−222451号公報は、C:0.
005%以下、S:0.003%以下、O:25ppm
以下のFe−Ni系合金のインゴットを均質化加熱処理
することによって、すじむらのない材料を得ること、を
それぞれ開示している。これらの公知例におけるMn量
は、いずれも0.1〜2%である。次にすじむらの関係
については触れていないが、低Mn化について検討した
ものとして、(vii)特開平1−124940号公報が
あり、これには、Fe−Ni系合金でMn:0.1%以
下、Si:0.04%以下とすることにより、エッチン
グ性が改善される旨の記載がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の(i)〜(iii)は、
凝固時の条件を制御すること、または熱間加工条件を特
定することによりすじむらを抑制するものである。しか
し、十分なすじむら防止効果を上げるには、やはり均質
化加熱処理を併用する必要があると思われる。また(iv)
〜(vi)は、均質化加熱処理によるものである。一般に均
質化加熱処理は、高温、長時間の加熱のため、多量のエ
ネルギを消費し、また酸化滅失を伴うから、生産費押上
げの原因となる。本発明は、均質化加熱処理の省略また
は時間、温度条件を緩和して、生産費上昇を抑制し、か
つ、すじむらを防止したシャドウマスク用材料およびそ
の製造方法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】本発明者は、従来の問題
点を解決するために、成分や均質化加熱処理条件がすじ
むらや熱間加工性に与える影響等を調査したところ、M
n含有量をが特定値以下になれば、すじむらが改善され
ること、および均質化加熱処理でのすじむら改善効果が
大きくなることを見出した。これに対し従来材でMn
は、通常脱酸および熱間加工性改善のために、0.2〜
0.5%程度添加されるが、これらMnをこの含有量程
度に添加した材料のままでは、すじむらの品位が悪く、
また均質化加熱処理を施してもその効果が小さい。この
両者の結果、十分なすじむら抑制効果を得るためには、
高温で長時間の加熱処理を施す必要があり、製造上効
率、歩留が悪くなり、生産費上昇要因となる。
【0005】Mn量を低減する場合、熱間加工性の点か
らS量も低減する必要があるが、S低減に加えて、本発
明者が新規に見出したことであるが、均質化加熱処理を
施すことにより、Sが非金属介在物の近傍に高濃度に集
中し、これが上記のSによる熱間加工性低下を抑制し、
またはさらに、それぞれ特定量のB,Ca等を熱間加工
性改善元素として添加すると、それぞれ脱硫程度を中庸
とし得る等の有利があることがわかった。本発明の材料
は、以上により低Mn化するもので、このため、それ自
身すじむらが改善されており、また均質化加熱処理を施
した場合はその改善効果が大きく、通常量のMnを前記
程度に添加した材料よりも、低温、または短時間の処理
で効果が現れ、さらにSによる熱間加工性低下が抑制さ
れている。
【0006】すなわち、本発明の第1発明は、重量%
で、Ni:33〜40%を含有し、残部Feおよび不可
避不純物からなるFe−Ni系合金であって、Mn:
0.05%以下、Sは0.0020%以下で非金属介在
物またはその表面に濃縮して存在することを特徴とする
すじむらを抑制したシャドウマスク用材料、および第2
発明は重量%で、Ni:33〜40%とB:0.000
5〜0.0040%、Ca:0.0005〜0.01%
のうち1種または2種を含み、残部Feおよび不可避不
純物からなるFe−Ni系合金であって、Mn:0.0
5%以下、Sは0.0020%以下で非金属介在物また
はその表面に濃縮して存在することを特徴とするすじむ
らを抑制したシャドウマスク用材料である。
【0007】
【作用】次に、本発明での作用および数値限定理由を詳
細に説明する。Niは本合金の基本成分で33〜40%
の範囲で、熱膨張係数を小さくするが、この範囲外では
インバー効果が小さくなるため、熱膨張係数が高くな
り、シャドウマスクのドーミングが問題となる。したが
って、Niの含有量は、33〜40%、望ましくは34
〜38%とする。Mnは、すじむらの原因となる元素の
一つで、0.05%以下に制限すると漸進的にすじむら
改善効果を現わすとともに、均質化加熱処理した場合の
すじむら改善効果を高める。よって、本発明ではMnは
0.05%以下、望ましくは0.02%以下で、さらに
望ましくは0.01%以下とする。Sは、合金中の粒界
に偏析して粒界を脆化させ、熱間加工性を低下させる元
素で、Mn 0.05%以下では、均質化加熱処理を施
した場合でも、熱間加工性が低い。このため、0.00
20%以下、望ましくは0.0010%以下に制限す
る。
【0008】Bは、Sの粒界偏析を抑制する作用がある
ため、熱間加工性を向上させる。この作用は、0.00
05%未満では不十分である。しかし、0.0040%
を越えるとシャドウマスク製造工程における黒化処理時
に黒化膜の形成を阻害するため、Bは0.0005〜
0.0040%、望ましくは0.0010〜0.003
0%の範囲とする。CaはSと化合物を形成し、Sの粒
界偏析を抑制して熱間加工性を向上させる。この作用
は、0.0005%未満では不十分であり0.01%を
越えるとCa系介在物が多くなり、エッチング性が低下
するため、Caは0.0005〜0.01%、望ましく
は0.0010〜0.0050%の範囲とする。なお、
本発明において、Mn含有量を低下することにより、脱
酸が不十分となり易いから、Siを例えば0.04%、
または0.05%を越えて添加して補うことが有効であ
る。
【0009】本発明材料は、前述のようにそれ自身、す
じむらが少ないが、均質化加熱処理により、さらにむら
の程度を低下すること、および非金属介在物またはその
表面へのSの濃化により基地のSを低減して、熱間加工
性低下を抑制することができる。この時の均質化加熱処
理の条件は、温度が1180℃より低温では、拡散によ
るNi等の成分偏析を軽減する効果が小さくなるため、
すじむらの改善効果も小さい。一方、温度が1320℃
を越えると表面および内部酸化が著しくなり、歩留が低
下する。したがって、均質化加熱処理の温度範囲は、1
180〜1320℃とする。望ましくは、1200〜1
300℃である。また時間は、8時間より短時間では、
高温処理したとしてもNi等の偏析低減効果が小さいた
め、8時間以上とした。より、望ましくは10時間以上
である。従来のMnを0.2〜0.5%程度含有した材
料と比べると、同じ温度で処理しても短時間ですじむら
改善効果が高い。
【0010】なお、均質化加熱処理により、Sが非金属
介在物またはその表面へ濃化することによって、熱間加
工性が改善されるメカニズムは、十分解明されていない
が、以下のように想定している。すなわち、通常Sは粒
界に偏析し易い元素であり、粒界での存在量が多いと粒
界強度を低下させるため、熱間加工性が悪くなるが、本
発明の成分系で均質化加熱処理を行なうと、この粒界に
偏析したSが、粒成長に伴う粒界の移動時に非金属介在
物の表面に析出し、また化合物となり、粒界に存在する
Sの濃度が低下するために熱間加工性の低下が抑制され
るものと考えられる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)Fe−Ni合金を真空誘導溶解炉で溶解し
た後鋳造して、表1に記載の成分を有するインゴットを
作製した。このインゴットに、均質化加熱処理を施さな
いものと、1200℃×10h、1200℃×30hで
施したものにつき、熱間鍛造と熱間圧延を行ない、厚さ
4mmの板材とした。そして、脱スケールした後、冷
間圧延と焼鈍を繰り返して厚さ 0.25mmの薄板と
し、すじむら評価用の供試材とした。表1には、この時
の均質化加熱処理を施さないものと、1200℃×30
hrで施したものについての熱間加工性の評価、および
上記各供試材によるすじむらの評価結果を示す。なお熱
間加工性の評価は、インゴットを熱間鍛造した後の材料
を目視で判定し、○は割れの全くないもの、△は材料の
端に僅かにクラックが見られるもの、×は生産に支障を
与える程度以上のものである。
【0012】すじむら品位の評価は、上記供試材を熱ア
ルカリ脱脂し、FeCl3溶液(42ボーメ,60℃)
でスプレーエッチングした後の表面を目視にて判定し
た。評価のAはすじむらのほとんどないもの、B,Cは
それぞれすじむらが、うっすらと、やや多くあるが実用
上問題ない程度のもの、Dはすじむらが強いもので不良
品である。表1から、Mn量が0.05%以下になる
と、No.4〜13に見られるように、均質化加熱処理
なしでもすじむら品位がほぼB以上に改善されているこ
と、および10時間程度の短時間の均質化処理でもすじ
むら品位が改善されていることが明瞭にわかる。なお、
No.4はS含有量が比較的高いので、またNo.5は
さらにすじむらを改善するため低Mnとしたもので、多
少の低S化にも係らず均質化加熱処理材において、熱間
加工で少々クラックが生じた。
【0013】
【表1】
【0014】また、表1から低Mn化すると、熱間加工
性が相対的に低下するが、均質化加熱処理により、熱間
加工性の低下が抑制されることがわかる。また、極低S
化またはBもしくはCaの適正な添加で、これを抑制で
きることがわかる。すなわち、極低Sとすることを要し
ない。No.6〜13のうち、No.7は極低Sとした
ことで、BやCaを添加することなく、良好な熱間加工
性を示しており、また、No.10,12,13は、そ
れぞれ適量のB,Caのいずれか1種または2種を添加
することで、熱間加工性の低下が十分抑制されている。
また、その他のNo.6,8,9,11は、Mn 0.
005〜0.007%、S 0.0007〜0.000
9%であり、かつB,Caが無添加か、添加してもその
量が少ないため、熱間加工で多少のクラックが発生した
が、十分有用である。
【0015】
【表2】
【0016】表2は、表1のNo.4のインゴットの一
部を切り出して、均質化加熱処理を施した後、前記と同
様の工程で薄板化した試料のすじむら品位をまとめたも
のである。これから、温度が1150℃以下の場合、ま
たは、温度が1150℃を越える温度でも保持時間が5
h以下の場合には、すじむら品位の改善効果が1200
℃×10hrに対し、劣ることがわかる。
【0017】
【発明の効果】本発明の材料は、MnおよびSを特定値
以下に制限すると共に、Sを非金属介在物の近傍に濃化
させることによって、Sによる熱間加工性低下を抑制
し、かつエッチング工程で発生するすじむらの品位を改
善したものであり、また、低Mn化により均質化加熱処
理の条件を、より低温より短時間としてすじむらを改善
するものであり、製造工程上の改善効果も大きいもので
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Ni:33〜40%を含有
    し、残部Feおよび不可避不純物からなるFe−Ni系
    合金であって、Mn:0.05%以下、Sは0.002
    0%以下で非金属介在物またはその表面に濃縮して存在
    することを特徴とするすじむらを抑制したシャドウマス
    ク用材料。
  2. 【請求項2】 重量%で、Ni:33〜40%とB:
    0.0005〜0.0040%、Ca:0.0005〜
    0.01%のうち1種または2種を含み、残部Feおよ
    び不可避不純物からなるFe−Ni系合金であって、M
    n:0.05%以下、Sは0.0020%以下で非金属
    介在物またはその表面に濃縮して存在することを特徴と
    するすじむらを抑制したシャドウマスク用材料。
  3. 【請求項3】 S:0.0010%以下である請求項1
    または2のすじむらを抑制したシャドウマスク用材料。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3に規定した成分の
    インゴットまたはスラブを温度:1180〜1320
    ℃、時間:8時間以上で均質化加熱処理することを特徴
    とするシャドウマスク用材料の製造方法。
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