JPH0987741A - 板形状および耐熱収縮性に優れたシャドウマスク用Fe ーNi系アンバー合金薄板の製造方法 - Google Patents

板形状および耐熱収縮性に優れたシャドウマスク用Fe ーNi系アンバー合金薄板の製造方法

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JPH0987741A
JPH0987741A JP24623195A JP24623195A JPH0987741A JP H0987741 A JPH0987741 A JP H0987741A JP 24623195 A JP24623195 A JP 24623195A JP 24623195 A JP24623195 A JP 24623195A JP H0987741 A JPH0987741 A JP H0987741A
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shadow mask
annealing
heat shrinkage
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amber alloy
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Tomoaki Hyodo
知明 兵藤
Katsuhisa Yamauchi
克久 山内
Masaki Omura
雅紀 大村
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細シャドウマスク用として好適な板形状
および耐熱収縮性に優れたFeーNi系アンバー合金薄
板の製造方法を提供する。 【解決手段】 シャドウマスク用FeーNi系アンバー
合金薄板の歪み取り焼鈍において、前記歪み取り焼鈍温
度における前記FeーNi系アンバー合金薄板の0.2
%耐力の5〜45%の張力を与えて歪み取り焼鈍するこ
とを特徴とする板形状および耐熱収縮性に優れたシャド
ウマスク用FeーNi系アンバー合金薄板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョンやコ
ンピュータディスプレイに使用されるシャドウマスク用
として使用されるFeーNi系アンバー合金薄板の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シャドウマスクは、テレビジョンおよび
コンピュータディスプレイのブラウン管に配設されてお
り、電子銃から発射された電子ビームをガラス体によっ
て支持された蛍光面上の所定の点に正確に照射するため
の細孔を有している。この時、発射されたビームのうち
蛍光体に照射される量は約2割で、残りの約8割はシャ
ドウマスクに衝突してしまうため、シャドウマスクは蛍
光面を支持するガラス体に比べて高温になる。
【0003】シャドウマスク本体が高温になると、シャ
ドウマスク用素材として従来より用いられてきた低炭素
リムド鋼や低炭素アルミキルド鋼等の軟鋼板の場合は、
蛍光面を支持するガラス体に比べて熱膨張率がはるかに
大きいため、相互に位置ずれを生じて電子ビームを蛍光
面上の所定の点へ正確に照射することができなくなり、
画像が不鮮明になることが多かった。
【0004】画像が不鮮明になることを防止するため
に、シャドウマスクの懸架装置となる支持体の構造を工
夫して、相互の位置ずれを補償することも試みられてい
るが、必ずしも十分ではなかった。
【0005】こうした背景の下で、シャドウマスク用素
材として、36wt%前後のNiを含有するFeーNi
系合金いわゆるアンバー合金が検討され、現在その使用
が拡大しつつある。この合金は従来の低炭素鋼に比べて
熱膨張係数が約1/10と小さいため、電子ビームによ
って加熱されても、熱膨張による色ずれが生じ難く、高
輝度型画面に適している。
【0006】シャドウマスク用FeーNi系アンバー合
金薄板は、通常、連続鋳造法または造塊法によって溶製
され、次いで、造塊法の場合は分塊圧延、熱間圧延、冷
間圧延、焼鈍が施されて製造される。そして、この合金
薄板は、フォトエッチング加工で電子ビームの通過孔が
形成された後、焼鈍、成形加工および黒化処理等が施さ
れてシャドウマスクとなる。
【0007】一方、テレビジョン画面の大型化およびコ
ンピュータディスプレイへの適用拡大とともに、ブラウ
ン管に対する画像のきめ細かさや高輝度化への要求が一
段と高まり、位置ずれ、色ずれの問題が顕在化してき
た。このために電子ビームの通過孔をより微細で高精度
に穿孔するようなエッチング加工が必要になってきてお
り、例えば、コンピュータディスプレイに使用される高
精細シャドウマスクでは、板厚0.15mm以下の素材
が使用され、直径120μmの孔が270μmピッチの
ファインピッチで穿孔されている。
【0008】このようにシャドウマスクのエッチング孔
には高い精度が必要とされるため、エッチング前の原板
に対しては、良好な板形状すなわち平坦であることが要
求される。また、エッチング後熱処理とプレス成形が繰
り返して施されるので、寸法変化(熱収縮)が小さいこ
とも必要とされる。熱収縮が大きい場合には、プレス成
形後におけるエッチング孔径の縦と横の比率がエッチン
グ直後の縦横比からずれるため、解像度不良の一因とな
る。
【0009】図3に、シャドウマスク素材のプレス型へ
の設置方法を模式的に示す。図の左図は位置決め穴のつ
いたシャドウマスク素材を示す図である。図の右図はプ
レス型に設けられた位置決めガイドにシャドウマスク素
材の位置決め穴を合わせて、シャドウマスク素材をプレ
ス型に設置したところを示す図である。
【0010】シャドウマスク素材の熱収縮が大きいと、
素材の位置決め穴の位置がプレス型の位置決めガイドか
らずれて、がたつきが生じ、生産性を損なう問題も生じ
る。
【0011】これまで、シャドウマスク原板の平坦性を
高めるための形状矯正については、アルミキルド鋼を対
象としたものではあるが、特開平2ー175820号公
報に開示されている。それによると、冷間圧延時の圧下
率を70〜85%とし、歪み取り焼鈍の焼鈍温度を45
0〜500℃と規定することにより、冷間圧延後の板形
状が改善される。
【0012】熱収縮の低下と板形状の改善については、
リードフレーム用素材を対象としたものであるが、特開
平6ー271936号公報に開示されている。それによ
ると、炭素、窒素、クロム、ボロンなどを微量添加し、
さらにニオブ、ジルコニウム、銅、チタンなどを単独ま
たは複合で添加することで硬度を高め、720〜950
℃で再結晶焼鈍し、20%以上の圧下率で冷間圧延し、
0.3〜8.0kgf/mm2 の張力下で650〜80
0℃の焼鈍温度で10秒以上のテンションアニールを行
うことにより、板形状と耐熱収縮性が改善される。
【0013】また、同様にリードフレーム用素材を対象
としたものであるが、特開平6−216304号公報に
は、最終の焼鈍を温度530〜700℃、好ましくは6
30〜670℃、張力3kgf/mm2 以下、好ましく
は1kgf/mm2 以下の条件でテンションアニールす
ることで、歪みとバネ限界値を向上させ、二段プレスの
中間で行う焼鈍時の熱収縮を抑える技術が開示されてい
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許公報に記載の技術を、高精度の微細エッチング孔が穿
孔されるシャドウマスク用Fe−Ni系アンバー合金薄
板に適用しても、板形状と熱収縮性を改善することは、
次のような理由で不十分であった。
【0015】特開平2−175820号公報に記載の方
法では、板形状は歪み取り焼鈍条件を規定することによ
り改善されるが、熱収縮性は改善されない。
【0016】特開平6−271936号公報と特開平6
−216304号公報に記載の技術は、いずれもリード
フレームの未再結晶熱処理後の熱収縮を改善しようとし
たものである。すなわち、冷間圧延時に発生した残留歪
みを張力付与によって除去すると同時に、圧延方向の残
留圧縮応力の減少を通じて熱収縮を抑制する。このこと
は、張力がある限度未満では残留圧縮応力を緩和できな
いため熱収縮を防止できないと記載されていることも考
慮すると、テンションアニールの張力を増加するほど熱
収縮を抑制できることを意味している。
【0017】ところが、シャドウマスクのように、再結
晶焼鈍しプレス加工が容易なように軟化させる用途で
は、テンションアニールにおける張力を増加するほど再
結晶焼鈍後の熱収縮が増加する。これは再結晶によって
結晶粒およびそれらの粒界にテンションアニール時導入
された転位などに起因するミクロな残留応力が解放され
るためである。このようなミクロな残留応力に起因する
熱収縮は張力が高いほど増加する。したがって、リード
フレームにおける未再結晶温度以下の熱処理をそのまま
シャドウマスクの場合に適用できない。
【0018】さらに、これらの技術は製品寸法が100
mm程度の長さのリードフレーム素材に適用されるの
で、一定の張力以下でテンションアニールを行い未再結
晶温度での熱収縮を防止できれば、板形状については配
慮する必要はない。ところが、シャドウマスク素材は大
型のブラウン管に使用されるため600〜800mm以
上の寸法で厳しい板形状の管理が必要とされ、これらの
技術を転用し、熱収縮抑制のために張力を小さくすれば
板形状が悪化するという問題もあった。
【0019】また、特開平6−271936号公報に記
載の方法には、次のような問題もある。すなわち、ニオ
ブやジルコニウムなどの微量元素を単独または複合で添
加しているが、これらの元素はシャドウマスクの黒化処
理性を損なう。こうした元素を添加しないと、Hv17
0以下の低硬度になり、シャドウマスク用としては適当
でない。
【0020】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、高精細シャドウマスク用として好適な
板形状および耐熱収縮性に優れたFeーNi系アンバー
合金薄板の製造方法を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記課題は、シャドウマ
スク用FeーNi系アンバー合金薄板の歪み取り焼鈍に
おいて、前記歪み取り焼鈍温度における前記FeーNi
系アンバー合金薄板の0.2%耐力の5〜45%の張力
を与えて歪み取り焼鈍することを特徴とする板形状およ
び耐熱収縮性に優れたシャドウマスク用FeーNi系ア
ンバー合金薄板の製造方法により解決される。
【0022】図1は、FeーNi系アンバー合金薄板の
歪み取り焼鈍後の急峻度と、焼鈍時に与えた張力と焼鈍
温度におけるFeーNi系アンバー合金薄板の0.2%
耐力の比(以下、張力/耐力比と呼ぶ)との関係を示
す。
【0023】ここで、急峻度は、歪み取り焼鈍後の薄板
の耳波あるいは中伸びの高さとピッチを測定し、次式に
より定義される。
【0024】 急峻度(%)=高さ(mm)/ピッチ(mm)×100 薄板の平坦度を表すパラメータで、急峻度が低いほど平
坦性に優れる。
【0025】焼鈍温度が570℃、610℃、650℃
いずれの場合も、張力/耐力比が高くなると急峻度は低
下する。
【0026】シャドウマスク用素材として必要な急峻度
は、別途検討したところ、0.5%以下であったので、
張力/耐力比は0.05以上にする必要がある。すなわ
ち、焼鈍温度におけるFeーNi系アンバー合金薄板の
0.2%耐力の5%以上の張力を与えて歪み取り焼鈍す
る必要がある。
【0027】張力/耐力比が高くなると急峻度は低下す
る理由は、冷間圧延後に板幅方向に存在する中伸びなど
の歪みが、焼鈍時に張力を付与することによって局部的
な降伏伸びを生じ均一に伸ばされるためと考えられる。
なお、急峻度と張力/耐力比の関係には、焼鈍温度の影
響がないことがわかる。
【0028】図2に、FeーNi系アンバー合金薄板の
歪み取り焼鈍後の熱収縮率と張力/耐力比との関係を示
す。
【0029】ここで、熱収縮率は、歪み取り焼鈍後の薄
板の板幅中央部と端部から100mmの部分から、薄板
の長手方向に300mm(l)×100mm(w)×板
厚(t)の試験片を採取し、シャドウマスク成形前の焼
鈍工程をシミュレートした850〜900℃×30分間
の熱処理を行い、熱処理前後の試験片の長さの差と熱処
理前の試験片の長さの比を板幅中央部と端部に対してそ
れぞれ求め、両者を平均した値である。
【0030】焼鈍温度が570℃、610℃、650℃
いずれの場合も、張力/耐力比が高くなると熱収縮率が
増加する。また、急峻度の場合と同様、熱収縮率にも焼
鈍温度の影響がない。
【0031】シャドウマスク用素材として必要な熱収縮
率は、別途検討したところ、0.08%以下であったの
で、張力/耐力比は0.45以下にする必要がある。す
なわち、焼鈍温度におけるFeーNi系アンバー合金薄
板の0.2%耐力の45%以下の張力を与えて歪み取り
焼鈍する必要がある。
【0032】熱収縮の発生の詳細なメカニズムは不明で
あるが、張力が付与されることによって、転位などの微
小な歪みが結晶粒界や結晶粒に蓄積され、シャドウマス
ク製造工程の再結晶焼鈍において、このミクロな残留応
力が解放され熱収縮を引き起こすと考えられる。なお、
ミクロな残留応力の発生源としては、 1)結晶粒の異方性によるもの、(結晶の熱膨張係数、
弾性定数などの異方性や結晶粒間の方位差)、 2)結晶粒内外での塑性変形によるもの、 3)不純物、析出物、あるいは変態による異相の出現、
などが考えられる(引用:米谷茂:残留応力の発生と対
策, P13[養賢堂])。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明におけるFeーNi系アン
バー合金としては、アンバー特性を示すFeーNi系合
金であればどんな成分系の合金でも適用可能である。
【0034】通常は、Niを32〜38wt%含むFe
ーNi合金や、それにCoなどを添加したFeーNi系
合金が良く用いられる。Coを添加した場合は、アンバ
ー特性を確保するために、(Ni+Co)量を30〜3
8wt%にし、かつ、エッチング性を損なわないため
に、Co量を7wt%以下にすることが望ましい。
【0035】Siは脱酸剤として必要であるが、焼鈍時
に表面に形成されるSiの酸化物が、プレス時に型かじ
りを引き起こす場合があるので、0.07wt%以下に
することが望ましい。
【0036】Mnは、不純物元素Sによる熱間加工性の
劣化を防止するため0.1wt%以上含有させること
が、また、シャドウマスクの黒化膜の黒色度を低下させ
ないために0.5wt%以下にすることが望ましい。
【0037】こうしたFeーNi系合金の溶製には、成
分偏析や異常組織の発生防止のため、電磁攪拌などの処
理を行うことが望ましい。
【0038】スラブは、インゴットを分塊圧延して製造
しても、連続鋳造により直接製造してもよい。また、薄
スラブとしても、本発明にとっては、何ら問題ない。分
塊圧延する場合は、成分偏析を軽減するためにインゴッ
トを1150〜1250℃で20時間以上加熱し、16
0〜250mmのスラブ厚にすることが望ましい。
【0039】こうしたスラブは、1050〜1250℃
で30分以上加熱し、2〜3mmの板厚に熱間圧延する
ことが好ましい。
【0040】そして、冷間圧延、再結晶焼鈍および歪み
取り焼鈍を少なくとも1回以上繰り返し、板厚0.1〜
0.3mmのシャドウマスク用原板にする。
【0041】インゴットからスタートするときは、イン
ゴットから最終原板までの累積圧延率は99.9%以上
にすることが望ましい。
【0042】
【実施例】表1に示す主要な成分を有する3種類のFe
ーNi系アンバー合金No.A〜Cを溶製し、そのイン
ゴットを1150〜1250℃×20〜50時間加熱
し、分塊圧延してスラブを製造した。このスラブを11
00℃×1〜5時間加熱後、板厚2.0mmまで熱間圧
延した。そして、冷間圧延と750℃以上の再結晶焼鈍
と表2に示す条件で歪み取り焼鈍を行い、板厚0.10
〜0.22mmの32種の試料を作成した。表2で、N
o.1〜22が本発明例であり、No.23〜32が比
較例である。
【0043】歪み取り焼鈍後の板形状および熱収縮率
を、前述した方法で測定した。結果を表2に示す。歪み
取り焼鈍時に本発明範囲内の張力を与えた試料No.1
〜22では、急峻度が0. 5%以下の良好な板形状およ
び0. 08%以下の低熱収縮率を示す。
【0044】張力が、表2に示す板温度における試料の
0.2%耐力の5%未満だと板形状が不良となり、45
%を超えると0.08%を超える高い熱収縮率となる。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、高精細シャドウマスク用として好適な板形状
および耐熱収縮性に優れたFeーNi系アンバー合金薄
板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】FeーNi系アンバー合金薄板の歪み取り焼鈍
後の急峻度と、焼鈍時に与えた張力と焼鈍温度における
FeーNi系アンバー合金薄板の0.2%耐力の比との
関係を示す図である。
【図2】FeーNi系アンバー合金薄板の歪み取り焼鈍
後の熱収縮率と、焼鈍時に与えた張力と焼鈍温度におけ
るFeーNi系アンバー合金薄板の0.2%耐力の比と
の関係を示す図である。
【図3】シャドウマスク素材のプレス型への設置方法を
模式的に示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャドウマスク用FeーNi系アンバー
    合金薄板の歪み取り焼鈍において、前記歪み取り焼鈍温
    度における前記FeーNi系アンバー合金薄板の0.2
    %耐力の5〜45%の張力を与えて歪み取り焼鈍するこ
    とを特徴とする板形状および耐熱収縮性に優れたシャド
    ウマスク用FeーNi系アンバー合金薄板の製造方法。
JP24623195A 1995-09-25 1995-09-25 板形状および耐熱収縮性に優れたシャドウマスク用Fe ーNi系アンバー合金薄板の製造方法 Pending JPH0987741A (ja)

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