JP2001307652A - ブリッジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極用低炭素鋼板および色選別電極ならびに陰極線管 - Google Patents
ブリッジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極用低炭素鋼板および色選別電極ならびに陰極線管Info
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Abstract
ンションマスクを製作する際のエッチング性及び磁気シ
ールド特性が優れ、また組み立ての際にしわが発生しな
い素材を提供する。 【解決手段】C:0.001〜0.015%,Si:0.020%以下、M
n:0.2〜1.8%,P:0.02%以下、S:0.010%以下, N:0.0
10超〜0.025%, Al:0.02%以下, O:0.010%以下,残
部Feおよび不可避的不純物からなり,(N質量%−0.52A
l質量%)が0.005%以上である低炭素圧延鋼板。
Description
ション方式陰極線管に用いられる色選別電極(マスク)の
材料に適した低炭素圧延鋼板に関するものであり,特に
良好なクリープ特性,エッチング性および磁気特性を有
する低炭素圧延鋼板に関するものである。
れているトリニトロン(登録商標)管はアパーチャグリ
ル方式のマスクを使用しており、これは冷延鋼板にエッ
チングにより多数のスリットを形成し,その後スリット
方向に張力を負荷した状態でフレームに張り渡されてい
る。ところが,アパーチャグリル方式のマスクは冷延鋼
板の平坦度が悪かったり,残留応力が高かったりする
と、スリットの形状が著しく損なわれたいわゆる「線乱
れ」が生じる欠点がある。また、陰極線管では,地磁気
が電子ビーム軌道をずらすことにより色むらが発生する
欠点があるが、アパーチャグリル方式のマスクはすだれ
状にエッチングされるため、金属材料面の開口率が高
く、磁気シ−ルド性が劣り、そのために、磁気補正回路
を必要とする。さらには、スピ−カ等の音源によるマス
ク振動を抑えるためダンパー用ワイヤースリットを張る
必要があり、このダンパー線が画面上に投影され見える
問題や構造上も煩雑になる。
できるものとしてシャドウマスクとアパーチャグリル両
方式の長所を取り入れた新しい架張方式(ブリッジ付き
テンションマスク)がある。このブリッジ付テンション
マスク方式は、従来の架張しないシャドウマスクに類似
したパターンでエッチングしたマスクを、プレスするこ
となく陰極線管の上下方向(垂直方向)に架張する方法で
ある。この方式では細長いスリット(すだれ)を開けず
にシャドウマスク同様のスロット孔開孔を開け,縦方向
の金属線と金属線の間にブリッジと呼ばれる細い金属線
を多数エッチングにて残すことにより、縦方向の金属線
のネジレ現象、つまり「線乱れ」を防ぐことができ、さら
には、ブリッジ導入により金属材料面積が増し磁気シ−
ルドの向上が可能となる。また、スピーカー等の音源に
よるマスク振動を抑えるダンパー線も不必要となる。
れている軟鋼を用い、さらに、アパーチャグリル方式と
同様な高輝度を得るため、例えば水平方向のブリッジを
できるだけ細くエッチング後、ドーミング特性を向上さ
せるため、黒化処理し、これを架張し陰極線管用色選別
電極を製造後、不純物や歪みを取る目的でこれをベーキ
ング熱処理すると、しわが発生する現象が見出された。
この現象を詳細に調査した結果、マスクに荷重がかけら
れた状態で温度を長時間かけたことにより、材料がクリ
ープ現象で伸び、この余計な伸びがしわとなって表れる
ことが判明した。
特性を向上させる発明として、C:0.001%を超え0.030
%, Mn:0.6%〜3.00%, N:0.010超〜0.100%以下を基本
成分とし,残部Feおよび不可避的不純物からなり,補助
添加材として(イ)Wおよび/又はNi: 0.10%〜4.00%
および/又は(ロ)Nb,V,Ti,Zr,Taおよび
/又はB: 0.001%〜0.5%を含有し、その他の成分として
Si:0.05%, P:0.02%,S:0.015%, Al:0.020%以下,
O:0.010%以下の規制を行うことが、特開平5−311332で
提案されている。この公報では、適量のMnとNを同時
添加することによりこれらの相互作用によりクリープ特
性を高めているが、磁気シールド特性については考察さ
れていない。
した結果、確かにMnとNの相互作用によるクリープ特性
改善は、ブリッジ付きテンション方式マスクでも認めら
れたが,Alがこの相互作用に干渉し、さらにはMnが
磁気シ−ルド性を著しく低下させ、地磁気の影響を大き
く受けることがわかった。したがって、公知のアパーチ
ャグリル用素材とは別の観点から材料開発を行い、ブリ
ッジ付きテンションマスクの長所を十分に活用すること
ができる素材を提供する必要が生じた。そこで、本発明
者らは、マスクに適した材料の研究、エッチング性の研
究および陰極線管色選別電極に組み立てる際の、架張力
や熱処理条件を種々検討し、ついに、しわが発生せず、
磁気シールド特性にも優れた陰極線管の色選別電極の開
発に成功した。
料の組成面では、従来材のAlキルド圧延鋼板のNおよ
びMnを適正な範囲に制御するとともに,Al,C,O,
S,Si,Pをさらに厳しく制限する必要があることを見
出した。さらに,Alキルド圧延鋼板の最終冷間圧延の
加工度を適正範囲に規定することにより,安定した高ク
リープ強度および磁気シ−ルド特性の低下を最小限にと
どめることに成功した。この知見に基づいて,本発明は
質量%で,C:0.001〜0.015%,Si:0.020%以下、Mn:
0.2〜1.8%,P:0.02%以下、S:0.010%以下, N:0.010
超〜0.025%, Al:0.020%以下, O:0.010%以下,残
部Feおよび不可避的不純物からなり,(N質量%−0.52A
l質量%)が0.005%以上であることを特徴とするブリッ
ジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極用低炭素圧
延鋼板、および質量%で,C:0.001〜0.015%,Si:0.
020%以下、Mn:0.2〜1.8%,P:0.02%以下、S:0.010%以
下,N:0.010超〜0.025%, Al:0.02%以下, O:0.01
0%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
り,(N質量%−0.52Al質量%)が0.005%以上であり、
最終冷間圧延加工度が15〜80%であることを特徴と
するブリッジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極
用低炭素圧延鋼板を提供するものである。さらに、これ
らの低炭素圧延鋼板を以下説明するように適宜処理した
ブリッジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極、お
よびこの電極を含んでなる陰極線管が提供される。以下
に各数値の限定理由を述べる。
線管の色選別電極用低炭素圧延鋼板(以下「ブリッジ付
きテンション式マスク用鋼板」と言う)の特長を説明す
る。 C:Cはブリッジ付きテンション式マスク用鋼板のクリー
プ強度を高める成分であり、少なすぎると強度が低下
し,一方多すぎるとエッチング性と磁気特性が劣化する
のでC成分範囲を0.001〜0.015%とする。 Si:Siはエッチング性を劣化させるので0.020%以下
とする。すなわち、Siはブリッジ付きテンション式マ
スク用鋼板のクリープ特性向上などの効果が認められな
いので,エッチング性向上の観点から上限を規定する。 Mn:MnはFe中に置換型に固溶する。ベーキング温度の6
73K(400℃)〜773K(500℃)ではMnとNとの相
互作用が生じ,転位を固着しているNの移動を阻害する
ため、クリープ強度が向上する。この効果は0.2%未満で
は不十分であり,1.8%を超えると磁気特性が劣化す
るので,Mn成分範囲を0.2〜1.8%とする。 P:Pはエッチング性を劣化させるのでP成分範囲を0.02
%以下とする。 S:Sは硫化物系の介在物を形成し,エッチング性と磁気
特性を劣化させるばかりでなく、Nとの相互作用を発揮
すべきMnを固定してその働きを無効にするために、S
成分範囲を0.010%以下とする。 N:NはFe中に侵入型に固溶する元素で,固溶したNは転
位の動きを阻害するため,クリ−プ強度を向上させる。
特に,ブリッジ付きテンション式マスク用鋼板が施され
るベーキング温度の673K(400℃)〜773K(500
℃)の範囲では,Mnとの相互作用によりクリープ強度の
向上に大きく寄与する。この効果は0.010%を超えると顕
著である。一方、N含有量が0.025%を超えると、
磁気特性が著しく悪化し、ブラウン管がさらされる地磁
気の影響で電子線がミスランディングするので、N含有
量の上限を0.025%とする。 Al:Alはキルド鋼製造に必要な元素であるが、Nと
結合して窒化物を形成する。Nが窒化物になってしまう
とクリープ強度向上に寄与しなくなり,また,磁気特性
も劣化するので上限を0.02%とする。Alの下限は0.003
%であることが好ましい。 O:Oは酸化物系の介在物を形成し,エッチング性と磁気
特性を劣化させるので上限を0.010%とする。(N質量%−
0.52Al質量%):前述したようにNがAlと結合して窒
化物を形成するとクリープ強度向上に寄与しなくなるた
め,NはAl含有量に応じて適正な量を含有させなけれ
ばならない。具体的には(N質量%−0.52Al質量%)が
0.005%以上になるようにNとAlの含有量を調整する。 上記以外の成分は、Cu,Sn,Cr,Ni,B,Ti,Nbなどの不純物
およびFeである。
と焼鈍を繰り返して例えば0.05〜0.2mmの板厚の鋼板
に加工する。また、特定のブリッジ付きテンション式マ
スクに必要とされるクリープ強度、エッチング性、磁気
特性などを考慮しかつ上記説明を参照して成分量を適宜
調節する。これらの特性のうちエッチング性、磁気特性
は純鉄に組成が近い方が良好になり,クリープ特性はM
n,Nの含有量が多いほうが良好になるので、これらを所
望特性に合致させるように成分量を調節する。また、こ
れらの性質は圧延加工度や熱処理などの製法条件によっ
ても影響されるので、例えば製法条件によっては磁気特
性が所望特性に達しない場合はMn含有量を低めにするな
どの成分調整を行う。
には良好なハンドリング特性が求められ、またマスクを
はるための架張力が安定して負荷されることが求められ
る。これらの要求特性に必要な強度を得るため、および
クリープ特性を向上させるためには最終冷間圧延加工度
を調整することが有効である(請求項2)。ここで、ブ
リッジ付きテンション方式マスク用鋼板に要求される強
度レベル下限は,ハンドリング特性やマスク架張時の変
形・破断防止の観点から、引張強度:450MPaあるいは/
および耐力(0.2%):360MPaであり、また上限は、ク
リープ特性や磁気特性などとのバランスから、引張強度
・耐力(0.2%)のいずれも850MPaであることが必要で
ある。特に、冷間加工度を増すとクリープ特性が改善さ
れ、その分、N,Mnの含有量を低く抑えられ磁気特性
が改善できる。ただし、最終冷間圧延加工度が低すぎる
と強度が不足し、また冷間圧延のクリープ改善への寄与
度が低いため、最終冷間圧延加工度は15%以上とす
る。また、最終冷間圧延加工度が高すぎると圧延機への
負荷が増し、実質的な量産に不具合を生じるため上限を
80%と規定する。上記最終冷間圧延加工により、冷間
圧延方向に直交する方向の引張強さは450〜850M
Pa(請求項4)、あるいは耐力(0.2%)は360
〜850MPaの範囲とすることができる(請求項
5)。
延前の結晶粒径が、最終冷間圧延後の材料(後述の熱処
理を施した材料も含む)の磁気シールド特性に影響を与
える(請求項3)。つまり、最終冷間圧延前の結晶粒径
が小さいと、最終冷間圧延後の材料(後述の熱処理を施
した材料も含む)は、結晶粒界が磁壁の移動を防げ、磁
化されにくくなるなどの理由により、軟磁気特性が不良
である。この最終冷間圧延前の材料の結晶粒径が5μm
以上で最終冷間圧延後の材料(後述の熱処理を施した材
料も含む)の磁気特性の改善が見られるため、最終冷間
圧延前の好ましい結晶粒径下限を5μmとする。一方、
最終冷間圧延前の結晶粒径が大きすぎると最終冷間圧延
後の材料(後述の熱処理を施した材料も含む)のクリー
プ特性上好ましくないことに加えて、本組成は再結晶し
難いために、最終冷間圧延前の段階で50μmより大き
な粒径を得るためには最終冷間圧延前の焼鈍工程での焼
鈍時間が長くなり経済的不利であるため、最終冷間圧延
前の好ましい結晶粒径上限を50μmとする。最終冷間
圧延前の材料についてこの範囲の結晶粒径を得るために
は中間焼鈍温度を適宣調整して再結晶を起こさせる方法
を採用することができる。
に切断され、エッチングによりドットもしくはスロット
状開孔を形成した後、架張され、フレームに固定され
る。この架張前のマスクを熱処理することにより、磁気
特性が改善される(請求項7)。熱処理温度は723K
(450℃)より低い温度では、開孔形成時の歪除去が
不充分であるために磁気特性が十分に改善されず、一
方、828K(555℃)より高い温度ではクリープ特
性が著しく劣化する。このため、好ましい熱処理温度下
限を723K(450℃)とし、好ましい熱処理温度上
限を828K(555℃)とする。
スク表面に鉄の酸化物を形成させ、黒化し熱膨張による
ドーミングを防ぐのが目的で黒化処理が行われる。しか
し、ブリッジ付きテンション方式では、前記した熱処理
を黒化処理とあわせることにより、黒化処理と同時に磁
気特性の改善をも実施できる(請求項9)。この方法に
より、コストをかけることなく、磁気特性に優れた陰極
線管用色選別電極が製造される。
チャグリル方式に比べ、架張力を低めにすることが可能
となるが、低すぎると振動問題が発生する。一方、高す
ぎるとしわの発生が起きる。よって、架張力は100〜
310MPaの範囲とすることが好ましい(請求項1
0)。
溶解し、熱間圧延および冷間圧延にて0.2mmの板厚
まで加工し、 水素+窒素雰囲気にて焼鈍し平均結晶粒
径を5μmとした後、板厚0.1mmtに冷間圧延(加
工度50%)して鋼板を得た。この鋼板から、圧延平行
方向にクリ−プ試験片(JIS13号B試験片に準拠)お
よび磁気特性測定用短冊片(3mmW×150mmL)を採取
し、これら試験片を炭酸ガス雰囲気中で783K(51
0℃)×55分にて熱処理したものを測定用供試材とし
た。クリープ試験は、733K(460℃)×60分の
温度条件下で荷重200MPaをかけた場合のクリープ
伸びを測定した。 磁気特性の測定は、架張荷重に相当
する200MPaをかけた状態で、直流磁気特性(B−
Hカ−ブ)を測定した。表1にその結果を示す。
の影響による電子ビームの軌道ずれ(ミスランディン
グ)を保護するシールド特性に大きく影響を及ぼす。本
発明に係るブリッジ付きテンション方式陰極線管での電
子ビームのずれと、200MPaで架張されたマスクの
磁気特性の関係を実験で確かめた結果、Br/Hc(B
r:残留磁束密度−但し単位はGauss−で表す、Hc:
保磁力)とビームのずれの間に図1に示すような関係が
あることを見出した。図1では、従来の架張方式(アパ
ーチャグリル)で製造したブラウン管の電子ビームの軌
道のずれを100とし、ブリッジ付きテンション方式の
マスクのBr/Hcが23以上になると、従来品より少
ないビームのずれとなることを表している。この発見を
もとに、マスクの磁気特性の指標としてBr/Hcを用
い、本発明に係るブリッジ付きテンション方式陰極線管
に対して、Br/Hcが23以上なるよう、請求項1、
2の組成範囲を限定した。
を変化させた供試材であるが、窒素含有量が0.008
%以下ではクリープ伸びが0.28%以上と高く、これ
により、窒素の下限は0.010%超とした。一方、窒
素含有量が高くなるに従い磁気特性(Br/Hc)が悪
くなり、窒素含有量が0.029%にてBr/Hcの値
が23を下回わるため、Nの上限を0.025%に規制
した。No.7は窒素含有量は十分であるがMnの含有
量が0.14%と低く、クリープ特性が悪いため、これ
によりMnの下限を0.2%とした。一方、No.10
のように、Mn含有量が2.0%と高くなると磁気特性
が大幅に悪化するためMnの上限は1.8%とした。N
o.8は、Mn,Nとも本発明範囲内にあるが、Al含
有量が高く、クリープ特性が劣る。No.11はC含有
量が低すぎ、クリープ特性が劣る。No.12はC含有
量が高すぎ磁気特性が著しく劣る。これら結果より、C
含有量の範囲を0.001%〜0.015%とした。
工度で板厚0.1mmに冷間圧延した材料から、圧延直
交方向に引張試験片(JIS13号B試験片に準拠)、
圧延平行方向にクリ−プ試験片(JIS13号B試験片
に準拠)を採取した。クリープ試験片は炭酸ガス雰囲気
中で783K(510℃)×55分にて熱処理後供試材
とした。クリープ試験は、733K(460℃)×60
分の温度条件下で荷重200MPaをかけた場合のクリ
ープ伸びを測定した。結果を表2に示す。表2に示すと
おり、焼鈍後全く冷間圧延を行わない場合、クリープ伸
びは大きな値を示す。加工度を増すに従い、クリ−プ伸
びは小さくなるが、17%の加工度では本発明のブリッ
ジ付きテンションマスクとしてしわ発生がなくなる。
まで圧延した後、種々の温度で熱処理し、結晶粒径を変
化させた後、板厚0.1mmtまで冷間圧延した材料
(最終加工度50%)から、圧延平行方向にクリ−プ
試験片(JIS13号B試験片に準拠)および磁気特性測
定用短冊片(3mmW×150mmL)を採取し、783K
(510℃)×55分にて熱処理後供試材とした。クリ
ープ試験は、733K(460℃)×60分の温度条件
下で荷重200MPaをかけた場合のクリープ伸びを測
定した。磁気特性の測定は、荷重200MPaをかけた
状態で、直流磁気特性(B−Hカ−ブ)を測定した。結
果を表3に示す。表3に示すとおり、結晶粒径が4μm
以下の場合磁気特性が悪い。結晶粒径が70μmの場合
には、磁気特性が余り向上しないわりにクリ−プ特性の
劣化が激しい。
で焼鈍した後、さらに板厚0.1mmまで冷延した後
(最終冷間圧延加工度50%)、黒化処理をCO 2ガス
雰囲気中で種々の温度で行った。このように処理した材
料から、圧延平行方向にクリ−プ 試験片(JIS13号
B試験片に準拠)および磁気特性測定用短冊片(3mmW×15
0mmL)を採取し、供試材とした。クリープ試験は、
733K(460℃)×60分の温度条件下で荷重27
0MPaをかけた場合のクリープ伸びを測定した。 磁
気特性の測定は、荷重270MPaをかけた状態で、直
流磁気特性(B−Hカ−ブ)を測定した。結果を表4に
示す。表4に示すとおり、黒化処理温度が上昇するに従
い、磁気特性が向上し、特に、723K(450℃)以
上で磁気特性の大幅な改善が見られ、803K(530
℃)以上で十分な磁気特性が得られる。一方、熱処理温
度が570℃以上になるとクリープ特性が著しく悪くな
ることがわかる。また、本実施例では、荷重を270M
Paと前記実施例より高くしたことによる磁気特性(B
r/Hc)の悪化がみられるが、熱処理温度や加工度、
結晶粒径を適切に選択すれば、良好な磁気特性が得られ
ることもわかった。
で焼鈍した後、板厚0.1mmまで冷延し、続いて黒化
処理をCO2ガス雰囲気中で783K(510℃)×55
分行った材料を種々の荷重で架張し、733K(460
℃)×60分で熱処理した後、しわ発生状況と振動特性
を調査した。その結果を表5に示す。表5に示すとお
り、荷重が低い場合は振動特性で不合格となり、架張力
が100MPaで使用可能範囲となる。一方、荷重を高
くするとしわの発生が起きやすくなり350MPaでし
わが観察された。
リッジ付きテンション方式陰極線管の色識別電極用素材
として必要とされるクリープ特性が,主としてMn,N
の相互作用およびこれに干渉するAlの規制により、エ
ッチング特性は、主としてAl,C,O,S,Si,Pを厳
しく制限することにより、また磁気特性はN.C.Mnの
上限を低めに抑えることにより良好になった。
04T(テスラ))に対する電子ビームの軌道ずれ%
(従来比)の関係を示すグラフである。
Claims (11)
- 【請求項1】 質量%で,C:0.001〜0.015%,Si:0.
020%以下、Mn:0.2〜1.8%,P:0.02%以下、S:0.010%以
下, N:0.010超〜0.025%, Al:0.02%以下, O:0.0
10%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
り,(N質量%−0.52Al質量%)が0.005%以上であるこ
とを特徴とするブリッジ付きテンション方式陰極線管の
色選別電極用低炭素圧延鋼板。 - 【請求項2】 質量%で,C:0.001〜0.015%,Si:0.
020%以下、Mn:0.2〜1.8%,P:0.02%以下、S:0.010%以
下, N:0.010超〜0.025%, Al:0.020%以下, O:0.
010%以下を含有し,残部Feおよび不可避的不純物からな
り,(N質量%−0.52Al質量%)が0.005%以上であり,
最終冷間圧延加工度が15〜80%であることを特徴と
するブリッジ付きテンション方式陰極線管の色選別電極
用低炭素圧延鋼板。 - 【請求項3】 最終冷間圧延前の結晶粒径が5〜50μ
mであることを特徴とする請求項2記載のブリッジ付き
テンション方式陰極線管の色選別電極用低炭素圧延鋼
板。 - 【請求項4】 圧延直交方向の引張強度が450〜85
0MPaであることを特徴とする請求項1から3までの何
れか1項記載のブリッジ付きテンション方式陰極線管の
色選別電極用低炭素圧延鋼板。 - 【請求項5】 圧延直交方向の耐力(0.2%)が36
0〜850MPaであることを特徴とする請求項1から3
までの何れか1項記載のブリッジ付きテンション方式陰
極線管の色選別電極用低炭素圧延鋼板。 - 【請求項6】 請求項1から5までの何れか1項記載の
低炭素圧延鋼板に、スロット状開孔を形成した後、プレ
スすることなく、フレームに架張してなることを特徴と
するブリッジ付きテンション方式陰極線管用色選別電
極。 - 【請求項7】 最終冷間圧延後でかつ架張前に723K
(450℃)〜828K(555℃)の温度での熱処理
を施してなることを特徴とする請求項6記載のブリッジ
付きテンション方式陰極線管用色選別電極。 - 【請求項8】 前記低炭素圧延鋼板に、723K(45
0℃)〜828K(555℃)の温度での黒化処理を施
してなる請求項7記載のブリッジ付きテンション方式陰
極線管用色選別電極。 - 【請求項9】 前記黒化処理と請求項7記載の熱処理を
同時に行うことを特徴とする請求項8記載のブリッジ付
きテンション方式陰極線管用色選別電極。 - 【請求項10】 架張荷重が100MPa〜310MP
aであることを特徴とする請求項6から9までの何れか
1項記載のブリッジ付きテンション方式陰極線管用色選
別電極。 - 【請求項11】 請求項6から10までの何れか1項記
載のブリッジ付きテンション方式陰極線管用色選別電極
を含んでなる陰極線管。
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