JPS608287B2 - シヤドウマスク用材料の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラーテレビブラウン管のシャドウマスク用材
料（黒化処理前の材料を言う）の製造法に関するもので
ある。

従来、シャドウマスクは第１図の左側ラインに示すよう
な工程により製造されていた。

まず素材メーカーにおいては低炭素熱延鋼板を通常の方
法で冷延、焼鈍した後冷間圧下率４０％以上で板厚０．
２側以下の所望板厚まで冷間圧延し、形状修正を行なっ
た後コイル状のシャドウマスク用冷延鋼板として出荷す
る。この場合の製品硬度は通常Ｈｖｌｏｏ以上と硬質で
ある。これは次工程のフオトェッチングラィンにおける
通板作業性の面から必要な特性である。次にフオトェッ
チングメーカーにおいては、素材コイルを脱脂等前処理
した後両面に感光液（レジスト）を塗布し、所定のドッ
ト形状あるし、はスロット形状が形成された基準パター
ンを両側に密着させ紫外線により露光し、現像する。

現像は温水スプレーを用いて行ない所定形状のドットあ
るいはスロットを形成したのち、残存する感光膜を加熱
硬化させるバーニングを約１５０℃で約５分間行なう。
次に塩化第２鉄溶液によりエッチングし、所定の大きさ
の孔をあげ、残存する感光膜を除去した後、所定の大き
さに切断して製品として出荷する。この際素材コイルの
通板方式にはＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ型とＶｅｒｔｕｃａ
ｌ型がある。このうちＶｅれｕｃａｌ型は第２図に示す
ようにコイルエッジが上下面になるように通板される。
これはＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ型の場合のように素材表面
がローフ−テーブルに接触することによって生じる表面
癖を生じさせない利点があるが、反面、コイルエッジが
損傷変形して通板作業にトラブルを発生するおそれがあ
る。

このため素材コイルは軟質材では形状保持性が悪く、前
述したごとく硬質材が供給されている。次にブラウンカ
ンメーカーにおいては、フオトェッチングされたシャド
ウマスク素材を焼鈍し、プレス加工可能な変形能を付与
する。

また凝鈍された鋼板は降伏点伸びが大きいプレス成形時
にストレッチャーストレィンを生じるためしべラーをか
けストレッチャーストレインを防止する。またしべラー
付与は焼錨材の形状矯正の意味も有している。このよう
に焼錨、レベラー加工されたシャドウマスク素材は次に
プレス加工によりシャドウマスクに成形され、さらに黒
化防錆処理によって表面にＦｅ３０４皮膜を形成したの
ち完成品となる。以上述べたような従来工程においては
次のような欠点がある。その第１はしべラーによって消
滅させた降伏点伸びは短時間内にプレス加工しないと再
び回復してストレッチヤーストレィンが生じること、第
２には暁錨が切板状態で行なわれるため非能率でコイル
高であること、第３にはフオトェッチング穿孔後、焼錨
、レベラ−を行なうためマスクの孔のパターンがゆがめ
られること、などである。

このため上記欠点を解消したシャドウマスク用材料の製
造方法の開発がのぞまれ、それに関する提案もいくつか
行なわれている。例えば特公昭５２一４４８６８号にお
いては圧延した低炭素鋼板よりなる素材を再結晶温度以
上で競鈍し、暁鈍された該鋼板に圧下率０．５〜１５％
のスキンパス圧延を施して所定板厚にした後、該鋼板に
穿孔を施して、これをプレス成形することを特徴とする
シャドウマスクの製造方法が提案されている。この方法
はフオトェッチング穿孔前に蛾鈍、スキンパスを行なう
ため上記欠点を解消するものではあるが、この方法にも
いくつかの欠点がありシャドウマスクの製造方法として
完全なものとはいえない。

すなわちこの方法は焼鈍後のスキンパス圧延（圧下率０
．５〜１５％）によって降伏点伸びを消滅させているも
のであるが、その後に行なうフオトェッチング工程での
バーニング（１５０００以上×５分）による降伏点伸び
の回復を考慮に入れていない。すなわち、感光膜を加熱
硬化させるバーニングによってスキンパス圧延により消
滅した降伏点伸びが回復し（歪時効現象）、その後のプ
レス加工の際ストレッチャーストレィンが発生する恐れ
がある。第３図は低炭素リムド鋼（Ｃ；０．０８％、Ｓ
ｉ；０．０１％、Ｍｎ；０．２８％、Ｐ；０．０１６％
、Ｓ；０．０１０％）を素材とする熱延鋼板を冷延（板
厚０．２伽）、競鎚（５５０ｑｏ×１０分）した後、圧
下率１．５〜３０％にて冷間圧延し、３２０℃×５分の
バーニング処理を行なった後の機械試験値を示したもの
である。

この図より明らかなごとくバーニング処理後の降伏点伸
びの回復は冷間圧延の圧下率が高くなるほど小さくなる
が、１．５％の冷間圧下率で３．９％の降伏点伸びが、
また１５％の冷間圧下率でも１．０％の降伏点伸びが回
復しており、一般にストレッチャーストレィンは１．０
％以上の降伏点伸びがあれば発生しやすいといわれてい
ることから判断してもこの方法（特公昭５２−４４８６
８号記載の方法）ではプレス時のストレッチャーストレ
ィンの発生は防止できない。さらに、この方法ではフオ
トェッチング時の素材硬度が低く（冷延率１．５％で素
材硬度Ｈｖ９３）、前述したＶｅＭｃａｌ型の通板方式
の採用が困難である（Ｈｖ約１００以上必要といわれて
いる）。このためＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ型の通板方式を
採用せざるを得ないがこの場合にはローラーテーブルに
素材表面が接触するため、素材硬度が低いこともあいま
って素材表面に表面癖が発生しやすい。本発明者らはこ
れらの欠点を解消するため種々検討した結果、以下に示
す方法によってフオトェツチング通板作業性がよく、プ
レス時のストレツチャーストレィンの発生もなく、プレ
ス成形性も問題のないシャドウマスク用材料の製造法も
開発し、これによって従来のシャドウマスク製造工程を
改善することに成功した。すなわち、Ｃ；０．０３〜０
．１０％、Ｓミ０．０１４％の低炭素リムド鋼を素材と
する熱延鋼板を通常の工程をへて１次冷延し、オープン
コイル椀鈍炉にてＣミ０．００５％に脱炭燐鈍した後、
ひきつづき２次冷延し、再結晶温度以上６００ｏｏ以下
で非脱炭焼鈍を行ない、さらに冷間圧下率１０％以上２
５％以下で冷間圧延を施して所望板厚としたシャドウマ
スク用鋼帯を得ること、さらに加えて、第１図の右側ラ
インに示すように、エッチング穿孔後、鱗錨およびしべ
ラー工程を省略、これを直ちにプレスしてシャドウマス
ク用材料を製造するものである。このシャドウマスク用
鋼帯は脱炭によるＣ含有量の減少と健純後の袷間圧下率
を大きくすることによって素材の耐ストレッチャースト
レィン性、プレス加工性を高めたものである。以下、本
発明の特徴的要件について詳細にのべる。

まず本発明はＣ；０．０３〜０．１０％、Ｓミ０．０１
４％の低炭素リムド鋼を素材とすることが要件の第一で
ある。

鋼種をリムド鋼に限定したのはリムド鋼が清浄なリム層
を有するためキルド鋼のような介在物に起因した表面欠
陥が少ないためである。またＣ；０．０３〜０．１０％
としたのはこれ以上のＣ含有量ではリムド鋼の造塊時リ
ミングアクション（ＣＯ発生）が弱くなり、清浄なリム
層が薄くなることおよび次工程の脱炭焼鎚で脱炭に要す
る時間が長くなるためであり、これ以下のＣ含有量では
鋼中０２％が高くなり酸化物系介在物量がフオトェツチ
ング時穿孔の精度を損なうほどの量になるためである。
さらにＳミ０．０１４％としたのはＳ％が０．０１４％
をこえると硫化物系の介在物量がフオトェッチング時穿
孔の精度を損なうほどの量になるためである。次に通常
の工程を経て１次冷延した冷延鋼板をオープンコイル焼
鈍炉にて湿水素雰囲気中でＣミ０．００５％に脱炭焼鈍
する。

この脱炭暁鎚にてＣ含有量を０．００５％以下にまで脱
炭することが本発明の第二の要件である。すなわち本発
明が対象としているフオトェッチング穿孔後、焼鎚、レ
ベラーを行なわないでプレス加工するシャドウマスク素
材の製造においては、フオトェツチング時のバーニング
処理によって降伏点伸びの回復をプレス加工時ストレッ
チャーストレインが発生しない量以下に押える必要があ
る（歪時効の低減）。一般に歪時効現象はＣ，Ｎなどの
侵入型固溶元素の存在によって生ずるものであり、常温
（１０〜４０ｑｏ）ではＮが、高温（１００〜４００℃
）ではＣがその主因となっている。このためバーニング
処理温度からみてＣ％の低減が有効な手段となるのであ
る。試験例に従って具体的に述べれば、第４図はＣ；０
．０４％、Ｓｉ；０．０１％、Ｍｎ；０．３０％、Ｐ；
０．０１６％、Ｓ；０．０１０％の低炭素リムド鋼を通
常の工程で板厚０．６仇岬こ１次冷延した後オープンコ
イル蛾鈍炉で温水素雰囲気（日２７５％、霧点＋５０午
０）中にて種々の時間燐鈍し、Ｃ含有量を種々変化させ
、その後板厚０．１８柳に２次袷延し、５５０℃×１０
分の非脱炭焼鎚を行なった上、４．０％のスキンパス圧
延を施し、さらに３２０ｑｏ×５分の高温時効処理を行
なった後の降伏点伸びとＣ含有量との関係を示す図であ
る。この第４図より明らかな如くＣ含有量の減少につれ
、降伏点伸びは一度上昇しＣ：０．０２％付近でピーク
となった後、しだいに減少しＣ；０．００５％以下では
ほぼ一定の値を示している。このように、Ｃ；０．００
５％以下で降伏点伸びが一定になる理由は固溶Ｃに起因
する歪時効がＣ；０．００５％以下ではほとんど無視で
きる程度になるためと考えられる。これがＣ％を０．０
０５％以下に限定した理由である。なおＣ；０．０２％
付近で降伏点伸びのピークがあるのはこの付近で歪時効
の直接の原因である固溶Ｃ％が最大になるためである（
Ｃ％がこれより少ない場合にはＣ％の絶対量が少ないの
で固漆Ｃ％も少ない、一方Ｃ％がこれより高いとＣは炭
化物と固港Ｃの共存状態になり固溶Ｃ％は減少する）。
またＣＳ０．００５％の状態においては炭化物は存在し
ないためフオトェッチング時の欠陥の原因がなくなる上
、プレス加工に際しても破断限界は強度な加工側にずれ
る。このようにＣＳ０．００５％に脱炭焼鈍した後、次
いで２次冷延し、再結晶温度以上６００ｑｏ以下で非脱
炭焼錨を行ない、さらに冷間圧下率１０％以上、２５％
以下で冷間圧延を施して所望板厚にすることが本発明の
第三の要件である。

このうち２次冷延後の非脱炭焼鎚条件を再結晶温度以上
６００℃以下で行なうのはシャドウマスク用冷延鋼板は
一般に０．２脚以下の極薄鋼板であるため２次袷延後の
板厚も極めて薄い。このため蛾鈍温度を６００ｑｏ以上
で行なえばコイルに暁付が生じて製品化できない理由に
よるものである。また非脱炭焼鎚後の冷間圧下率を１０
％以上２５％以下に限定したのは次の理由によるもので
ある。第４図に示すようにＣミ０．００５％にすること
によってＣに起因する歪時効要因はほぼ無視できるよう
になるもののＮに起因する要因は依然として残り、図中
にも示す如く降伏点伸びはまだ１．８％程度である。一
般にストレッチャーストレィンは１．０％以上の降伏点
伸びが存在すれば発生の恐れがあるため脱Ｃのみではス
トレッチャーストレィンの防止はできない。第５図は、
第４図に示した素材と同一の製造履歴により製造した極
低炭素リムド鋼を非脱炭焼雛後圧下率１．５〜３０％に
て袷間圧延し３２０つ０×５分のバーニング処理を行な
った後の機械試験値を示したものである。この図より明
らかな如く、焼鈍後の冷間圧下率が大きくなるほどバー
ニング処理による降伏点伸びの回復は小さくなる。

そしてバーニング処理による降伏点伸びの回復をその後
のプレス加工でストレッチャーストレィンが発生しない
１．０％未満に押えるには焼錨後の袷間圧下率は１０％
以上にすることが必要である。これが冷間圧下率の下限
を１０％にした理由である。表１は第５図に示す最終冷
間圧下率の異なる素材をフオトェッチング後（バーニン
グ処理を含む）そのままシャドウマスクにプレス加工し
た際のプレス加工成績を示すものである。

表１ これよりプレス成形は袷圧率の低い軟質材ほど良好であ
るが冷間圧下率２５％まではプレス加工可能なことがわ
かる。

一方冷間圧下率１０％以下では前述したごと〈ストレッ
チャーストレィンが発生している。これが冷間圧下率の
上限を２５％以下にした理由である。なお本発明法の範
囲に袷間圧下率を選べば素材の硬度はＨｖ１２０〜１５
２の範囲に入り、フオトェッチング工程での通板作業性
も問題ない。次に本発明の実施例について述べる。

９０トンＬＤ転炉にてＣ；０．０６％、Ｓｉ；０．０１
％、Ｍｍ；０．３１％、Ｐ；０．０１６％、Ｓ；０．０
０９％なる成分の低炭素リムド鋼を溶製し通常の製造条
件で板厚２．５肌の熱延鋼板を６コイル製造する。

これらの熱延コイルを表２に示す製造工程で板厚０．１
５柵のシャドウマスク用冷延鋼板に製造し、各種調査を
行なった。なお脱炭暁鎚はオープンコイル焼鎚炉で温水
素雰囲気（ＡＸガス、露点十５０℃）のもとで行なった
。その結果を表２に総括して示す。表２表２の結果から
明らかな如く本発明法によるものは、フオトェッチング
後、蟻錨、レベラ−工程を省略し、直ちにシャドウマス
クにプレス成形する製造工程に使用するシャドウマスク
用鋼板として十分な特性を備えていることがわかる。

一方、本発明法の要件をはずれるものは、なんらかの欠
陥が認められ、本発明法の有効性が明白である。このよ
うに本発明法は素材メーカーの段階で高能率、低コスト
で焼鎚工程が完了しているため従来のブラウン管メーカ
ーでの工程が大幅に短縮され、トータルコストの立場か
らみれば工業上極めて有益なシャドウマスク用材料の製
造法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例（左側ライン）と本発明例（右側ライン
）の工程図、第２図はフオトェッチング工程での通板状
態と通板方法を示す概略斜視図、第３図は冷間圧下率と
バーニング処理後の試験値との関係図、第４図はＣ％と
降伏点伸びの関係図、第５図は脱炭材の冷間圧下率とバ
ーニング処理後の試験値との関係図である。 第２図中の参照符号は次のものを表わす。１……ターン
テーフル、２……シヤドウマスク素材、３・・・・・・
基準パターン、Ａ・…・・前処理および感光液塗布帯城
、Ｂ・・・・・・露光帯城。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ；０．０３〜０．１０％，Ｓ≦０．０１４％の低
   炭素リムド鋼を素材とする熱延鋼板を通常の工程を経て
   １次冷延し、オープンコイル焼鈍炉にてＣ≦０．００５
   ％にまで脱炭焼鈍した後、ひきつづき２次冷延し、再結
   晶温度以上６００℃以下で非脱炭焼鈍を行ない、さらに
   冷間圧延率１０％以上２５％以下で冷間圧延を施して所
   望板厚にすることを特徴とするシヤドウマスク用材料の
   製造法。 ２ Ｃ；０．０３〜０．１０％、Ｓ≦０．０１４％の低
   炭素リムド鋼を素材とする熱延鋼板を通常の工程を経て
   １次冷延し、オープンコイル焼鈍炉にてＣ≦０．００５
   ％にまで脱炭焼鈍した後、ひきつづき２次冷延し、再結
   晶温度以上６００℃以下で非脱炭焼鈍を行ない、ざらに
   冷間圧下率１０％以上２５％以下で冷間圧延を施して所
   望板厚とし、さらにフオトエツチング穿孔を施し、焼鈍
   およびレベラー処理を省略してプレス成形せしめること
   を特徴とするシヤドウマスク用材料の製造法。