JPS6316525A - シヤドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばカラー受像管に用いられるシャドウマ
スクの製造方法の改良に関する。

（従来の技術） カラー受像管のシャドウマスクは、従来よりエツチング
性及び成形性がよく、かつ電子ビームの反射軽減に寄与
する酸化膜をその表面に形成し易い材料であるリムド鋼
やＡ２キルド鋼等により形成されている。しかしながら
、近年、各種のニューメディアに対応すべくカラー受像
管の高品質化、つまり表示画像の所謂見易さや極め細か
さが要求され、上述したリムド鋼やＡβキルド鋼にて形
成されるシャドウマスクを用いるには不具合があった。

即ち、カラー受像管の動作時には前記シャドウマスクの
温度が３０〜１００℃に上昇して熱膨張を起こすため、
シャドウマスクの成形形状の歪みに起因した、所謂ドー
ミングが生じる。その結果、シャドウマスクと蛍光面と
の間の相対位Ｈ関係にずれが生じ、ピユリティードリフ
ト（ＰＤ）と称される色ずれが発生する。特に、高品位
カラー受像管では前記シャドウマスクの電子ビーム通過
孔の径及びそのピッチが非常に小さいので、該電子ビー
ム通過孔の相対的ずれ量の割合が大きくなり、上述した
リムド鋼やＡ２キルド鋼を素材とするシャドウマスクで
は実用に耐えなくなる。

このようなことから、従来、シャドウマスクを形成する
素材として熱膨張係数の小さいＮｉ−Ｆｅ合金、例えば
アンバー（３６Ｎｉ−Ｆｅ）を用いることが特公昭４２
−２５４４６号、特開昭５０−５８９７７号、特開昭５
０−６８６５１等に提案されている。しかしながら、こ
の主のＮｉ−Ｆｅ合金は熱伝導性が低く、蓄熱し易いこ
とのみならず、通常のシャドウマスク級面から電子銃側
に窪む、所謂スプリングバックを生じ易い。また、シャ
ドウマスクの電子ビーム通過孔をエツチングにより形成
する際に、該電子ビーム通過孔の径にむらが生じ易い。

即ち、前記スプリングバックはその素材の０．２％耐力
値との関係で、例えば第１図に示すような相ｐＡＰＡ係
を有している。そして、この０．２％耐力値が低い程、
スプリングバックが小さくなり、その成形性が良好とな
る。反対に、前記０．２％耐力が２ＯＮ＃　／　ｔｘｍ
　２以上になると、その成形が非常に困難になる。

そこで、従来では前記素材の０．２％耐力を下げるべく
、１０００℃以上で焼鈍していた。しかしながら、シャ
ドウマスクの種類によっては１０００℃以上の焼鈍を行
なうと、素材の結晶粒径が大きくなり過ぎることに起因
する電子ビーム通過孔の縦、横方向での伸びむらが発生
する問題があった。また、焼鈍温度が高いため、金属拡
散結合により素材同志のくっつき現象を起こす問題があ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、リムド鋼やＡ多キルド鋼よりも熱膨張率が低く
、かつこれら８鋼に近い良好なエツチング性と成形性を
有するシャドウマスクの製造方法を提供しようとするも
のである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、Ｆｅ及びＮｉを主成分とする金属板を再結晶
温度以上で焼鈍する工程と、前記金属板を所望の厚さに
圧延する工程と、この圧延された金属板をその結晶粒度
がＪＩＳＧ０５５１に規定される鋼のオーステナイト結
晶粒度の８〜１２の範囲となるように焼鈍する工程と、
この焼鈍金属板にフォトエツチング法により電子ビーム
通過孔を穿孔する工程と、この電子ビーム通過孔を有す
る金属板を焼鈍することなく、室温以上の温度領域でプ
レス成形する工程と、プレス成形された金属板に黒色皮
膜を形成する工程とを具備したことを特徴とするシャド
ウマスクの製造方法である。

上記Ｆｅ及びＮｉを主成分とする金属板としては、例え
ば３６Ｎ　１−Ｆｅ、３ＯＮ　１−５Ｇｏ−Ｆｅ。

その他１”ｅ−Ｎｉを主成分とし、２％以下のＱｒ。

Ｍｎ、　Ｃｕを添加したもの等を挙げることができる。

上記圧延工程での最終圧延率は、４０％以上、好ましく
は８０％以上で行なうことが望ましい。また、前記焼鈍
の後に圧延率３０％以下で調整圧延を行なってもよいが
、所定形状に保たれている場合には該調整圧延を省略し
てもよい。更に、調整圧延によって金属板に歪みが発生
した場合には歪み除去のための焼鈍を行なう必要がある
。この濃度は、３５０〜５５０℃にすることが望ましい
。また、かかる調整圧延はエツチング後に行なってもよ
い。

上記焼鈍による結晶粒度をＪＩＳＧ０５５１に規定する
綱のオーステナイト結晶粒度の８〜１２に限定した理由
は、該粒度を８未満にすると粒径が大き過ぎて成形後の
シャドウマスクに肌荒れが生じたり、黒色皮膜形成時の
速度が低くなり、一方該粒度が１２を越えると粒径の差
が圧延方向とその直角方向で異なり、エツチング時に電
子ビーム通過孔を均一に開孔できなくなる。より好まし
い粒度範囲は、９〜１１である。こうした粒度調整は、
例えば４００〜１５００℃の焼鈍温度で行なうと共にそ
の焼鈍ｆｆｆ間をコントロールすることにより行なうが
、Ｎ、Ｃ，Ｏ等の非金属元素を予め金属板に添加して粒
度ＷＡ！ｌ！を行なってもよい。

上記金属板へのフォトエツチングにあたっては、通常、
塩化第二鉄溶液をエツチング液として用いる。

上記プレス成形は金属板への電子ビーム通過孔の穿孔後
、焼鈍を行なわずに実効され、かつ該成形の良否は材料
の０．２％耐力と相関する。つまり、０．２％耐力が低
い材料はど、プレス成形性は良好となる。Ｍ２図は、夫
々結晶粒度がＪＩＳＧ０５５１に規定される鋼のオース
テナイト結晶粒度の８．９．１０．１１．１２の粒度番
号を持つ３６Ｎｉ−Ｆｅにおける試験温度と０．２％耐
力の関係を示したものである。この第２図より明かなよ
うに、粒度番号１２の３６Ｎｉ−Ｆｅｔ’は約２００　
’Ｃ以上、粒度番＠１１の３６Ｎ　ｉ　−Ｆ　ｅでは１
５０℃以上、粒度番号１０の３８Ｎｉ−Ｆｅでは１００
℃以上、粒度番＠９の３６Ｎｉ−Ｆｅでは９０’Ｃ以上
、粒度番号８の３６Ｎ　ｉ　−Ｆ　ｅでは室温以上、に
夫々温度を上げれば０．２％耐力は２０Ｋｇ　／　ｍ　
”以下に下げることができる。プレス成形時には、強加
工がなされる部分以外では成形前の結晶粒度が略保持さ
れる。

また、金属板の中にはＣ，Ｎ、０、ＰＳＳ等の非金属元
素や各種金属成分が混入することがあるが、微開である
場合には問題にならない。

上記黒色皮膜の形成方法は、通常の高温酸化、例えば空
気、炭酸ガス、蒸気のいずれの雰囲気中で５００〜９０
０℃の温度範囲で行なえばよい。形成された酸化皮膜は
、α−Ｆｅ２０３と Ｎ　ｆｘ　Ｆｅ３．−ｘ　０４　　（０＜Ｘ　＜３）で
あるが、不純物が含まれている場合には酸化膜中に固溶
する場合がある。なお、かかる黒色皮膜の形成はプレス
成形前に行なってもよい。

（作用） しかして、本発明によればＦｅ及びＮｉを主成分とする
金属板を再結晶温度以上で焼鈍し、所望の厚さに圧延し
、更に圧延された金属板をその結晶粒度がＪＩＳＧ０５
５１に規定される鋼のオーステナイト結晶粒度の８〜１
２の範囲となるように焼鈍することによって、フォトエ
ツチング法により均一な電子ビーム通過孔を穿孔するこ
とができる。また、焼鈍により金属板を前記粒度番号の
範囲に設定することによって、電子ビーム通過孔の穿孔
後に焼鈍せずにＶ１以上のｉｉ領領域０．２％耐力の低
い状態（スプリングバックの小さい状態）でプレス成形
でき、成形性を格段に向上できる。従って、均一な電子
ビーム通過孔を有し、かつ高精度の形状を持つシャドウ
マスクを得ることができる。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実流例１ まず、３６％Ｎｉ−Ｆｅを主成分とし、附随的成分とし
てＣをｏ、ｏｏｓ重量％、Ｓｌを０．０１重量％及びＰ
とＳを夫々０．００１重−％含む合金のインゴットを真
空溶解で作製したる。つづいて、このインゴットを繰返
し圧延した後、酸洗して１次及び２次冷延を施した。こ
の処理における圧延率は８０％とした。

次いで、箱型の焼鈍炉において１０４　ｔｏｒｒ、　８
００°Ｃで前記圧延処理された合金板を焼鈍した後、圧
延率３％で調整圧延を行なった。更に、歪み取り焼鈍を
４００℃で行なった。こうした工程によって、ＪＩＳＧ
０５５１に規定される結晶粒度が１０のオーステナイト
組織を有するシャドウマスク素材を得た。

このようにして製作されたシャドウマスク用素材を用い
て次のような工程によりシャドウマスクを製造した。

まず、素材の両面にフォトレジストを塗布し、これを乾
燥した後、各レジスト膜表面にスロット又はドツト形状
の基準パターンが形成されたフィルムを密着させ、前記
レジスト膜を露光、現像した。この現像により未露光部
分のフォトレジストが溶解除去された。つづいて、現像
により形成されたフォトレジストパターンをバーニング
より硬化させた後、各レジストパターンをマスクとして
露出した素材を塩化第二鉄溶液でエツチングして電子ビ
ーム通過孔を開孔した。この後、レジストパターンを熱
アルカリにより除去してシャドウマスクの原板となるフ
ラットマスクを作製した。

次いで、前記フラットマスクを焼鈍することなくプレス
成形を行ない、所定の曲面を有するシャドウマスクを得
た。この時のプレス温度は１５０℃にした。また、この
工程において成形前に加熱処理しても、或いはプレス成
形礪の金型温度を上げても大きな際は認められなかった
が、事前に加熱する場合は１５０℃より高めに設定する
ことが必要である。金型を加熱する場合には、ヒータを
金型に埋込んで行なう。こうしたプレス工程において、
０．２％耐力が小さく、その成形性が良好であるため、
スプリングバックが生じないことが確認された。同時に
シャドウマスクの幅方向及び長手方向の特性が均一であ
り、特性のばらつきに起因する成形不良の発生がないこ
とも確認された。

次いで、前記シャドウマスクをトリクロルエタンの蒸気
で洗浄し、６９０　’Ｃに保持された連続黒化炉で２０
分間加熱して密着性の良好な黒色皮膜を厚さ１．５ＩＩ
ｍ成長させてシャドウマスクを完成した。

実施例２ まず、３６％Ｎｉ−Ｆｅを主成分とし、附随的成分とし
てＣを０．０５重量％、＄１を０．０２重ｆ１％及びＰ
とＳを夫々０．００１重ω％含む合金のインゴットを真
空溶解で作製したる。つづいて、このインゴットを繰返
し熱延した後、冷延と焼鈍を繰返した。

この時の最終焼鈍温度は６８０℃に設定した。この処理
における最終圧延率は５０％とした。このようにしてＪ
ＩＳＧ０５５１に規定される結晶粒度が１１のオーステ
ナイト組織を有するシャドウマスク素材を得た。

次いで、前記シャドウマスク素材を用いて実施例１と同
様な方法により電子ビーム通過孔を穿孔した後、金型に
埋込んだヒータにより２００℃に設定してプレス成形し
、更に実施例１と同様に黒色皮膜を成長させてシャドウ
マスクを完成した。

実施例３ まず、実施例２と同様な組成のＮｉ−Ｆｅ合金のインゴ
ットを真空溶解で作製したる。つづいて、このインゴッ
トを繰返し熱延した後、冷延と焼鈍を繰返した。この時
の最終焼鈍温度は９８０℃に設定し、最終圧延率は９０
％とした。かかる冷延、焼鈍後の合金板は僅かな歪みを
有するため、５％以下の圧延率でスキンバスを行なった
後、４００℃で歪み取り焼鈍を行なった。このようにし
てＪＩＳＧ０５５１に規定される結晶粒度が８のオース
テナイト組織を有するシャドウマスク素材を得た。

次いで、前記シャドウマスク素材を用いて実施例１と同
様な方法により電子ビーム通過孔を穿孔した後、金型に
埋込んだヒータにより４０℃に設定してプレス成形し、
更に実施例１と同様に黒色皮膜を成長させてシャドウマ
スクを完成した。

しかして、本実施例２．３においてもスプリングバック
が発生することなく、その成形性が極めて良好であるこ
とが確認された。

なお、上記実施例では３６％Ｎｉ−Ｆｅを主成分とする
アンバーをシャドウマスクの素材として用いた場合につ
いて説明したが、他のＮｉ−Ｆｅを主成分とする素材を
用いても同様な効果を達成できる。但し、例えばＮｉ２
５〜３５％、Ｃｏ１〜７％を含み残部がＦｅからなる合
金においては、その０．２耐力がアンバーに比べて２〜
５に９／＃ｌＩＩ＋２程度＾いため、プレス成形時の設
定温度をアンバーの場合に比べて２０〜３０℃高くする
必要がある。また、Ｎｉｌがアンバーに比べて多い合金
ではＮｉ１ｌが５重量％高くなる毎にプレス成形時の設
定温度をアンバーの場合に比べて１０℃高くし、逆に少
なくなる合金では同様な！（５重量％）毎にプレス成形
時の設定温度をアンバーの場合に比べて１０℃低くする
必要がある。

［発明の効果コ 以上詳述した如く、本発明によれば所定のＮｉ−Ｆｅ系
合金の結晶粒度をＪＩＳＧ０５５１に規定される鋼のオ
ーステナイト結晶粒度の８〜１２に設定することにより
、電子ビーム通過孔を開孔する際のエツチング性を改善
でき、しかも焼鈍せずに良好な温間プレスを行なうこと
ができる。

また、素材の結晶粒度が小さいため、短時間の酸化処理
により所定の厚さで密着性の良好な黒色皮膜を形成でき
る。更にＮｉ−Ｆｅ系合金はリムド鋼やＡβ、キルド鋼
に比べて熱膨張係数が小さいため、シャドウマスクのド
ーミングを小さくすることができる。従って、色ずれの
ない高品位カラー受像管に好適なシャドウマスクを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は０．２％耐力とスプリングバックとの関係を示
す線図、第２図は結晶粒度番号の異なる複数種のアンバ
ーにおける試験温度と０．２％耐力との関係を示す線図
である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ及びＮｉを主成分とする金属板を再結晶温度以上で
   焼鈍する工程と、前記金属板を所望の厚さに圧延する工
   程と、この圧延された金属板をその結晶粒度がＪＩＳＧ
   ０５５１に規定される鋼のオーステナイト結晶粒度の８
   〜１２の範囲となるように焼鈍する工程と、この焼鈍金
   属板にフォトエッチング法により電子ビーム通過孔を穿
   孔する工程と、この電子ビーム通過孔を有する金属板を
   焼鈍することなく、室温以上の温度領域でプレス成形す
   る工程と、プレス成形された金属板に黒色皮膜を形成す
   る工程とを具備したことを特徴とするシャドウマスクの
   製造方法。