DE3841870A1 - Stahl zur herstellung von stahlbaendern fuer die fertigung von schattenmasken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen vakuumberuhigten Stahl zur Herstellung von Stahlbändern für die Fertigung von Schattenmasken für die Farbbildröhren von Fernsehgeräten.

Schatten- oder Lochmasken sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Bildröhren. Es handelt sich dabei um 0,05 bis 0,25 mm dicke Stahlfolien mit einer großen Anzahl von Perforationen. Die Schattenmasken werden wenige Millimeter hinter dem Bildschirm angebracht und steuern die Elektronenstrahlen, die auf dem Bildschirm die dort befindliche Beschichtung zum Leuchten in den Grundfarben rot, blau, grün anregen. Bei einer zum Stande der Technik gehörenden Methode erfolgt die Herstellung der Schattenmasken in der Weise, daß zunächst aus unberuhigtem Blockguß oder Al-beruhigtem Strangguß ein Stahlband hergestellt wird. Zu diesem Zweck wird der Stahl zunächst warm gewalzt, entzundert, einer ersten Kaltwalzung unterzogen und anschließend im Offenbund-Glühverfahren bis auf Kohlenstoffgehalte unter 0,0020% entkohlt. Anschließend erfolgt die direkte Walzung an die gewünschte Enddicke oder eine Fertigwalzung mit einer Zwischenglühung zur Einstellung einer bestimmten Gefügestruktur. Das so erzeugte Kaltband wird im nächsten Verarbeitungsschritt photochemisch geätzt, worauf die Masken aus dem Band herausgetrennt, rekristallisierend geglüht und entsprechend der Bildröhrenform tiefgezogen werden. Nach einer Schwärzungsglühung werden die Masken in einen Rahmen geschweißt, der dann in die Röhre eingeknöpft oder eingeklemmt wird.

An einen für die Fertigung von Schattenmasken geeigneten Stahl werden spezifische Eigenschaften gestellt. Zunächst muß das Material neben den hohen Ansprüchen, die an das Kaltband bezüglich Dickentoleranzen, Planheit, Sauberkeit, fehlerfreier Oberflächenausführung, definierter Rauheit und metallurgischem Reinheitsgrad zu richten sind, ein sehr gutes Ziehverhalten beim Formen der Masken aufweisen und darf keine Streckgrenzendehnung besitzen. Das gute Ziehverhalten erreicht man durch Einstellung einer gleichmäßigen, feinkörnigen Gefügestruktur. Die Streckgrenzendehnungsfreiheit wird durch Entfernung des Kohlenstoffs auf Gehalte unter 0,002% sowie durch Abbinden des ausgeschiedenen Stickstoffs durch Nitritbildner, wie Al, Ti, B, Nb, V usw. erzielt. Bei den meisten heute angewandten Verfahren wird der Stickstoff durch Aluminium unter Bildung von AlN abgebunden.

Neben diesen mechanischen Eigenschaften muß der Stahl ganz bestimmte physikalische Erfordernisse erfüllen und besondere weichmagnetische Eigenschaften, nämlich eine kleine Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität aufweisen.

Die weichmagnetischen Eigenschaften werden durch den geringen C-Gehalt begünstigt, der durch die Entkohlung des Stahls auf unter 0,0020% durch die Offenbundglühung erreicht wird. Um dem Stahl gute weichmagnetische Eigenschaften zu verleihen, ist jedoch ein großes Kristallkorn erforderlich, so daß insofern sich entgegenstehende Gefügeausbildungen zur Erzielung optimaler Eigenschaften erforderlich sind. Bei den bisher benutzten Stahlsorten mußte daher ein Kompromiß zwischen einerseits einem befriedigenden Ziehverhalten und andererseits befriedigenden magnetischen Eigenschaften geschlossen werden. Umfangreiche Untersuchungen der Anmelderin, die mit den unterschiedlichsten Al-beruhigten Stählen durchgeführt wurden, haben zu dem Ergebnis geführt, daß die Korngrößenverteilungen in keinem der untersuchten Fälle einen Spielraum für eine weitere Optimierung Al-beruhigter Stahlgüter zuläßt. Es ist bekannt, daß unberuhigte Stahlsorten günstigere weichmagnetische Eigenschaften haben. Derartige unberuhigte Stähle, die praktisch keine Nitritbildner enthalten, werden im Sauerstoffblasverfahren erzeugt und kontinuierlich vergossen. Sie wären an sich wegen ihres hohen metallurgischen Reinheitsgrades für die Fertigung von Schattenmasken geeignet.

Es hat sich herausgestellt, daß derartige sogenannte unberuhigte Stahlsorten (ohne Nitritbildner) wegen des freien Stickstoffes sehr alterungsanfällig sind und beim Formen der geglühten Masken zu Streckgrenzendehnung mit Lüderslinien führen. Da ein Streckrichten der geglühten Masken vor dem Formen bei den heutigen Loch- bzw. Schlitzausführungen in den Masken nur bedingt anwendbar ist, scheidet die Verwendung von unberuhigten Stahlsorten aus.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Stahl zur Herstellung von Stahlbändern zu erzeugen, mit dem die Fertigung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten möglich ist, die sowohl ein optimales Ziehverhalten und keine Streckgrenzendehnung als auch optimale weichmagnetische Eigenschaften, d. h. eine kleine Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität aufweisen.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß diese Bedingungen erfüllt sind, wenn die Schattenmasken aus einem vakuumberuhigten Stahl mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung gefertigt sind. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Schattenmasken mit den Merkmalen des 2. Anspruches. Es handelt sich dabei um einen praktisch keine Nitritbildner enthaltenden vergossenen Stahl, dem durch eine Glühbehandlung Kohlenstoff und Stickstoff auf Gehalte kleiner als 0,001% entzogen werden. Der Stahl ist unbegrenzt alterungsbeständig und zeigt somit keine Streckgrenzendehnung nach dem Glühen und keine Lüderslinien nach dem Formen. Die Bearbeitung des Stahls kann nach bekannten Verfahren so erfolgen, daß an den geglühten Schattenmasken ein feinkörniges Ferritgefüge vorliegt, so daß sich der Stahl ausgezeichnet verformen läßt. In diesem Verfahrensschritt entsprechen die weichmagnetischen Eigenschaften denen der bekannten zur Herstellung von Schattenmasken benutzten Stähle.

Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß in der folgenden Verarbeitungsstufe, dem Schwärzen, das durch eine Glühbehandlung oberhalb 580°C vorgenommen wird, die Rekristallisation und Kristallerholung fast nicht behindert wird. Durch Kristallerholung bei Bildung eines Gefüges mit gröberen Körnern weisen die fertigen Schattenmasken weichmagnetische Eigenschaften mit erheblich gesteigerter Koerzitivfeldstärke und Permeabilität gegenüber bekannten vergleichbaren Werkstoffen auf, die für die Fertigung von Schattenmasken benutzt wurden. Die Anmelderin führt dies aufgrund der vorliegenden Versuchsergebnisse insbesondere darauf zurück, daß der Stahl kein Aluminiumnitrit (AlN) und keinen Stickstoff enthält.

Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar auf die Fertigung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Monitoren.

Claims (2)

1. Vakuumberuhigter Stahl mit folgender Zusammensetzung C|≦0,001% N₂ ≦0,001% Al ≦0,005% Si ≦0,04% Mn ≦0,45% P ≦0,035% S ≦0,03% Cu ≦0,08% Rest Eisen zur Herstellung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten, die unbegrenzt alterungsbeständig sind, keine Streckgrenzendehnung aufweisen und verbesserte weichmagnetische Eigenschaften besitzen.

2. Verfahren zur Herstellung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten, die unbegrenzt alterungsbeständig sind, keine Streckgrenzdehnung aufweisen und verbesserte weichmagnetische Eigenschaften besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem vakuumberuhigten Stahl mit folgender Zusammensetzung C|≦0,1% N ≦0,006% Al ≦0,005%, vorzugsweise unter 0,002% Si ≦0,04% Mn ≦0,45% P ≦0,035% S ≦0,03% Cu ≦0,08% Rest Eisen durch eine gezielte Warmwalzung mit anschließender Entzunderung und eine erste Kaltwalzung Stahlbänder mit einer Dicke von 0,4 bis 1,20 hergestellt, daß die gewickelten Bänder einer Offenbundglühung unterworfen werden, bei der der Kohlenstoffgehalt und der Stickstoffgehalt auf Werte unter 0,001% erniedrigt werden und daß die Stahlbänder anschließend entweder direkt an die Endstärke von 0,05 bis 0,250 mm gewalzt oder einer Fertigwalzung mit einer Zwischenglühung unterworfen werden, worauf das Kaltband in üblicher Weise photochemisch geätzt wird und die Masken aus dem Band herausgetrennt und anschließend rekristallisierend geglüht, tiefgezogen und einer Schwärzungsglühung bei einer über 550°C liegenden Temperatur unterworfen werden.