JP3698140B2 - インナー磁気シールド素材とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーＴＶブラウン管内に配置されるインナー磁気シールド素材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＴＶブラウン管 (陰極管、ＣＲＴ) の基本構成は、電子銃と、電子ビームを映像に変える蛍光面とから成り立ち、これらが、パネル部材とファンネル部材とを接合して形成されたガラス管内に収容されている。
【０００３】
このブラウン管の側面には、電子ビームが地磁気により偏向されることを防ぐために、磁気シールド部品 (以下、単に磁気シールドという) が配置されている。この磁気シールドには、ブラウン管の内部に配置されたインナー磁気シールドと、ブラウン管の外部に配置されたアウター磁気シールドとがある。
【０００４】
これらインナーおよびアウター磁気シールドの素材には、高透磁率や低保磁力といった磁気特性に加えて、プレス加工性、放熱性が求められる。この素材として、通常は冷延鋼板、特にアルミキルド鋼、シリコンキルド鋼、またはアルミトレース鋼、シリコントレース鋼等が使用されている。なお、アルミまたはシリコントレース鋼とは、AlまたはSi成分が検出限界以下である鋼のことである。
【０００５】
従来のインナー磁気シールド素材は、インナー磁気シールドの製造過程およびそのブラウン管への組み込み過程において下記の工程を経る。
素材のプレス加工→洗浄→黒化処理→ブラウン管封着→ブラウン管脱気
上記工程のうち、黒化処理は、プレス加工により作製されたインナー磁気シールドを、これがブラウン管に組み込まれるまでの間、錆の発生を防止するように保護する一次防錆が主な目的である。形成された黒化被膜は、一次防錆効果に加えて、インナー磁気シールドの放熱性を高めたり、電子の乱反射を防止する効果もある。
【０００６】
この黒化処理では、弱酸化性の高温雰囲気（約 550〜590 ℃）での熱処理により鋼表面にマグネタイト(Fe３O４) 主体の酸化鉄被膜を生成させる。生成した酸化鉄被膜は、多孔質であるものの、級密な構造を持ち、かなりの耐食性を有しているので、上記の一次防錆に有効である。
【０００７】
しかし、黒化処理は、鋼素材ではなく、プレス加工後の加工部材に施されるため、ブラウン管の製造メーカー (即ち、磁気シールド素材のユーザー) 側で実施されることになる。インナー磁気シールド素材の製造過程で黒化処理を実施しても、生成したFe３O４ 主体の被膜は密着性が悪いため、ユーザーが実施するプレス加工時に剥離し、必要な耐食性を得ることはできない。そのため、素材のユーザーが黒化処理にしか使わない熱処理設備を設置して黒化処理を実施することになり、黒化処理コストが高くなる。
【０００８】
このコストが高い黒化処理を不要にするために、インナー磁気シールド素材それ自体に耐食性を付与することが試みられてきた。
例えば、特開平２−228466号公報には、冷延鋼板の連続焼鈍ラインで、酸化性ガスと非酸化性ガスを用いた熱処理により、鋼板表面に予めFeO 主体の黒化被膜を形成したインナー磁気シールド素材が提案されている。この黒化被膜を形成するための熱処理は、
(1) 昇温過程：酸化性ガスでFe３O４ を形成する、
(2) 均熱過程：非酸化性ガス中Fe３O４ をFeO に変態させる、および
(3) 冷却過程：非酸化性ガス中で急冷てFeO 主体の黒化被膜を形成する、
という連続した３つの異なる熱処理過程を経て行われる。
【０００９】
しかし、この方法には、次のような問題点がある。
まず、加工に耐える密着性のよい黒化被膜を形成するには、熱処理のヒートパターンと雰囲気を厳密に制御して、FeO 主体の薄い黒化被膜を形成なければならない。しかし、これらのパラメータの変動は避けられず、黒化被膜が厚くなりすぎて、密着性が悪くなることがある。
【００１０】
次に、FeO をはじめとする酸化鉄の被膜は非常に硬いため、素材のプレス加工工程で、加工部の黒化被膜の剥離が生じたり、打ち抜き加工等で使用される金型を損傷させたり、金型の摩耗により寿命が短くなる等、加工工程で種々の問題を生ずる。
【００１１】
第三に、密着性を確保するために被膜厚みを薄くすると、耐食性が不十分となり、インナーシールド素材の保管中、或いはブラウン管の封着工程に至るまでの間で、錆が発生することがある。
【００１２】
特開平６−36702 号公報には、冷延鋼板に薄目付けのNiめっきを施した後、焼鈍して、めっきと鋼板の界面にNi−Fe拡散層を形成した、インナー磁気シールド素材が提案されている。
【００１３】
しかし、Niめっきを行うには、電気めっき処理設備と電気エネルギーが必要であり、めっき液から大量の廃液が発生するなど、環境面への影響も大きい。
また、Niめっき鋼板において、Niめっき後の焼鈍によりNi−Fe拡散層を形成すると、めっき密着性と耐食性が向上することはよく知られている。しかし、拡散層の厚みの制御が難しく、焼鈍により拡散が過度に起こると、耐食性を損なうという問題があることもまた知られている。特に、上記のNiめっきは薄目付けであるので、過度の拡散を確実に防ぐことが難しい。
【００１４】
このように、黒化処理が不要な上記２種類のインナー磁気シールド素材は、いずれも厳密に制御された条件下での焼鈍を経て製造されるが、焼鈍条件の不可避的な変動を考慮すると、安定した品質の製品製造することが困難である。
【００１５】
さらに、これらはいずれも大気雰囲気中、高温で行われる封着工程でヘマタイト（赤錆）が発生することがあり、そうなると次のブラウン管の脱気工程で必要な真空度まで脱気できないことがある。
【００１６】
また、通常のプレス加工後に黒化処理したインナー磁気シールドも含めて、従来のインナー磁気シールドでは、表面の被膜が多孔質であるため、ブラウン管の封着前の洗浄において、黒化後に付着した油分の汚れや、素材に塗布された防錆油や加工油等の油分を完全に脱脂できないことがある。その結果、後で詳しく説明するように、ブラウン管の封着工程においてインナー磁気シールドが高温に曝されたときに、油分が分解して有害ガスが発生し、インナー磁気シールド以外のブラウン管内部の部品を損なうことがある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ユーザーによる黒化処理工程の省略を可能にするために予め耐食性を付与したインナー磁気シールド素材においては、厳密な制御を必要とする焼鈍等の処理を行わずに製造でき、プレス加工が支障なく実施でき、かつプレス加工後も、黒化処理に匹敵する充分な耐食性を示し、インナーシールド素材の保管中やブラウン管の封着工程に至るまでの間で錆を防止でき、封着工程で大気雰囲気下、高温に曝されてもヘマタイト（赤錆）の生成を防止できる素材が今なお求められている。
【００１８】
本発明は、このようなインナー磁気シールド素材とその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、脱脂洗浄性に優れ、ブラウン管の封着時に有害ガスの発生を防ぐことができるインナー磁気シールド素材とその製造方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その１側面において、カラーＴＶ用ブラウン管内に設置されるインナー磁気シールドの製造に使用され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド素材であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を有することを特徴とするインナー磁気シールド素材ある。
【００２０】
別の側面において、本発明は、カラーＴＶ用ブラウン管内に設置されるインナー磁気シールド部品であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を有する素材からプレス加工により作製されたことを特徴とするインナー磁気シールド部品である。
【００２１】
本発明はまた、 カラーＴＶ用ブラウン管に設置され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド用素材の製造方法であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲa に調整された、焼鈍した冷延鋼板を用意すること、および該冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を樹脂塗料の塗布と焼付けにより形成することを特徴とするインナー磁気シールド用素材の製造方法も提供する。
【００２２】
有機樹脂被膜の膜厚は、被膜の付着量 (g/m２) と被膜の比重 (g/cm３)から算出した値を意味する。被膜の付着量は、被膜を塗布した材料から被膜だけを化学処理により除去し、除去の前後の重量差から算出される。
【００２３】
本発明に係るインナー磁気シールド素材は、プレス加工後に黒化処理を行わずに、インナー磁気シールドを製造することができる。また、製造されたインナー磁気シールドをブラウン管に組み混んだ後のブラウン管の封着工程では、上記素材の有機樹脂被膜が燃焼分解して、素材表面に黒化被膜に似た被膜が生成し、従来のプレス加工後に黒化被膜を形成したインナー磁気シールドと同様の、放熱性や電子線乱反射の防止効果を発揮することができる。
【００２４】
本発明のインナー磁気シールド素材 (以下、本発明材という) は、前述したインナー磁気シールドの製造からブラウン管への組み込みに至る一連の工程 (黒化処理工程は除く) において、次に説明するように、従来のNiめっきまたはFeO 主体の黒化被膜を有する黒化処理不要のインナー磁気シールド素材 (以下、従来材という) または冷延鋼板を黒化処理する場合に比べて、有利な性質を示す。
【００２５】
プレス加工工程
素材のプレス加工は、ブランクの打ち抜き加工の後、曲げ加工あるいは絞り加工によって、所定のインナー磁気シールドの形状に形作る工程である。従来材は、通常の冷延鋼板（以下、冷延材という）に比べて、表層が非常に硬いため、特にブランクの打ち抜き加工の際に金型の磨耗が激しく、金型寿命が短くなり、加工の能率を損ない、加工費用を高める等の難点があった。特にFeO 主体の黒化被膜材は加工性が非常に悪い。
【００２６】
洗浄工程
プレス加工後の洗浄は、素材の製造工程で防錆目的で塗布された防錆油や一連のごみを除去するために行なわれる。従来材は、冷延材より脱脂しにくく、脱脂後も防錆油が残存することが多い。これは、従来材に形成されている被膜表面が多孔質であり、微細な空孔に入り込んだ防錆油が、冷延材と同じ脱脂条件では、脱脂しきれないためである。本発明材は、冷延材に存在する表面の凹凸を埋めて平坦化するように樹脂被膜が表面を覆い、表面が平滑であるため、少なくとも冷延材と同等以上の良好な脱脂性を示す。
【００２７】
黒化処理工程
冷延材では、プレス加工した後で熱処理により黒化処理を行うが、前述したように、この工程はコストが高いという難点があった。本発明材は、プレス加工後に洗浄して防錆油を除去した後でも、黒化被膜に匹敵する耐食性を有するため、黒化処理を省略しても、ブラウン管へ組み込まれるまでの間に錆が発生することはない。従来材では、この耐食性も不十分である。
【００２８】
ブラウン管の封着工程
ブラウン管の封着工程では、インナー磁気シールドや他の部品をブラウン管内部に組み込んだ後、分割されていたガラス管（パネル部材とファンネル部材）を高温に熱して封着する。封着工程は、上記部材を大気雰囲気中（またはそれに近い雰囲気中）で、450 ℃前後のガラスの融点に近い高温に加熱し、この温度に15分程度保持することにより行われる。
【００２９】
本発明材からなるインナー磁気シールドでは、この封着工程における加熱中に有機樹脂被膜が燃焼分解する。本発明材の有機樹脂被膜は、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスを発生する恐れのある元素を含んでいないので、加熱中に樹脂被膜が燃焼分解して発生するガスがインナー磁気シールド以外の部品の性能を損なうことはない。
【００３０】
従来材では、被膜が無機質であるため封着工程で燃焼しない。前述のように、従来材では洗浄工程において完全に脱脂できないことがあり、洗浄後に残存する防錆油が、本工程での加熱中に燃焼して、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスが発生し、インナー磁気シールド以外の部品の性能を損なう恐れがある。
【００３１】
また、上記いずれの従来材でも、封着工程において大気雰囲気中で加熱されると、素材表面が高い酸素濃度の高温雰囲気に曝されることになり、Fe２O３ （ヘマタイト）が生成しやすく、いわゆる赤錆が発生する恐れがある。この赤錆は、次の工程で説明するように、ブラウン管の品質を不安定にする。
【００３２】
本発明材は、被膜の燃焼分解によって発生するCO、CO２ 、およびH２O ガスが、鋼板表面近傍の酸素濃度を、黒化被膜が生成しやすい適度な状態に保つので、鋼板表面には、黒化被膜に類似した被膜が安定的に生成する。この被膜によって、熱放射率を高くし、電子の乱反射を防止する効果を発揮する。
【００３３】
ブラウン管の脱気工程
ブラウン管の脱気工程は、ブラウン管の内部を真空にする工程である。この工程では、350 ℃程度の温度に保ちながら、ブラウン管の内部をほぼlO−５ Torr の真空度まで脱気する。この真空度は、雰囲気中のガスで電子線が散乱されないようにするために不可欠であり、ブラウン管の性能を直接的に左右する。
【００３４】
従来材では、前述したように、封着工程で赤錆が発生する恐れがある。赤錆が発生した場合、赤錆は雰囲気のガスを吸着する性質があり、吸着されたガスは脱気工程で容易に除去することができない。そのため、脱気工程で必要な真空度を得ることができなかったり、製品となった後で、吸着ガスが徐々にブラウン管内に放出され、電子線を散乱するために、ブラウン管の品質を不安定にする。
【００３５】
本発明材では、前述のように、封着工程で黒化被膜に類似した被膜が安定的に生成するため、通常使用されている、冷延材を黒化処理したインナー磁気シールドとなんら遜色のない性能が得られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るインナー磁気シールド素材は、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を形成したものからなる。
【００３７】
冷延鋼板は、磁気特性に優れたものがよい。そのような鋼板の例としては、従来よりインナー磁気シールドに利用されている、アルミキルド鋼板、シリコンキルド鋼板、アルミトレース鋼板、およびシリコントレース鋼板が挙げられる。
【００３８】
冷延鋼板の表面粗さが３μｍＲa を超えると、この大きな表面凹凸を埋めつくすのに必要な樹脂被膜の厚みが大きくなる。樹脂被膜の厚みが不十分で表面凹凸を完全に埋めることができないと、耐食性が悪くなり、加工後、ブラウン管の封着工程までの間で錆が発生する恐れがある。一方、この大きな表面凹凸を完全に覆い尽くそうとして被膜の厚みを厚くしすぎると、ブラウン管の封着工程でのガス発生量が増えるのみならず、十分に燃焼分解しきれずに、後の脱気工程以降に被膜が残存する危険性がある (被膜燃焼性不良)。残存した被膜は、脱気工程での熱処理時に燃焼分解してガスを発生させるので、脱気効率を阻害する。封着工程は450 ℃前後の温度で15分程度の加熱により行われるので、この加熱中に燃焼分解させることができる樹脂被膜の厚みには限界があり、厚みは５μｍ以下にする必要がある。３μｍＲa を超える表面粗さの素材では、耐食性と脱気効率が両立するように被膜の厚さを制御することが難しい。
【００３９】
冷延鋼板の表面粗さが0.2 μｍＲa より小さいと、表面凹凸を埋め尽くすのに必要な樹脂被膜の厚みは小さくてすみ、後の封着・脱気工程での問題は発生しない。しかし、ブレス加工工程で素材の滑りすぎや、素材同士が密着しすぎて引き剥がし難いといった問題が発生する傾向がある。プレス加工工程における打ち抜き加工は、コイル状の素材を巻きほぐしながら、適当な長さになるようにメジャーロールで送りだす。この時に素材が滑りすぎると、ロールと素材間でスリップを起こし、正確な長さの素材を送り出すことが難しくなる。また、打ち抜かれたブランクは、重ねられて次のプレス加工工程に移る。この時に素材同士が密着し過ぎると、複数枚の素材が密着したまま次のプレス加工工程に送られ、プレス加工されるため、金型を損傷したり、規定された形状に加工できなくなる。
【００４０】
これらの理由から、冷延鋼板の表面粗さは 0.2〜３μｍＲa とすることが適当である。この表面粗さは、より好ましくは 0.4〜２μｍＲaであり、特に 0.5〜1.5 μｍＲa の範囲が最も好ましい。
【００４１】
有機樹脂被膜の厚みが５μｍを超えると、前述したように、封着工程で燃焼分解しきれない被膜が残存し、次の脱気工程でガス発生を引き起こして、脱気作業を阻害する。一方、樹脂被膜の厚みが0.2 μｍ未満では、素材の耐食性が著しく低下する。従って、有機樹脂被膜の厚さは 0.2〜５μｍとするのが適当であり、好ましくは１〜４μｍ、より好ましくは２〜3.5 μｍの範囲である。
【００４２】
有機樹脂被膜の厚みについては、素材の表面粗さに応じて、耐食性に必要な最低限の被膜厚さがあるので、表面粗さに応じて、耐食性が確保されるように被膜厚みを選択する。その目安として、樹脂被膜厚みは少なくともＲa の1/2 以上とし、Ｒa より大きくすることが好ましい。必要以上に樹脂被膜の厚さを厚くすることは、生産コストの観点から好ましくない。
【００４３】
有機樹脂被膜は、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる被膜であるので、燃焼分解した時に腐食性ガスを発生しない。この有機樹脂被膜は、プレス加工工程で剥離しないような膜強度を有し、かつ封着工程で除去されるように、大気中で450 ℃に加熱された時に容易に燃焼・分解するものがよい。
【００４４】
本発明で樹脂被覆に使用する樹脂としては、塗装鋼板 (プレコート鋼板) の製造に使用できる焼付け塗料用の樹脂から、上記要件を満たすものを選択することができる。適当な樹脂の例としては、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
【００４５】
有機樹脂被膜には、耐食性を向上させる目的で、金属酸化物、例えば、SiO２、Al２O３ 、TiO２等、を含有させることができる。この金属酸化物は、ゾルまたはサブミクロン微粒子の形態で樹脂塗料に添加することが好ましい。樹脂被膜中の金属酸化物の含有量は80質量％以下であることが好ましい。これより多量に金属酸化物が存在すると、樹脂塗料の粘度が上昇しすぎるなど、塗装作業に悪影響が出てくる。金属酸化物のより好ましい含有量は、５〜50質量％である。
【００４６】
被膜中の金属酸化物は、ブラウン管の封着工程において燃焼分解せず、金属酸化物の状態でインナー磁気シールド表面に残留するが、封着工程における加熱により鋼板表面に強固に密着する。また、金属酸化物は、その後の工程でもガス化することはないので、ブラウン管の寿命等に影響することはない。
【００４７】
有機樹脂被膜は、特に冷延鋼板の片面に設けた場合の被膜面の識別を容易にするために、着色剤で着色してもよい。着色剤は燃焼した時に腐食性ガスを発生しないものから選択するのがよい。
【００４８】
次に、本発明のインナー磁気シールド素材の製造方法について説明する。
母材冷延鋼板
母材となる、磁気特性のよい、焼鈍された冷延鋼板 (鋼帯も含む) を用意する。冷延鋼板は、熱間圧延コイルを、連続冷間圧延機に通して、ほぼ目標の板厚まで冷間圧延することにより製造される。圧延ロールとして表面ダルロールを用いることで、冷間圧延時に鋼板表面をダル化し、その表面粗さを 0.2〜３μｍＲaになるように調整することができる。表面粗さは、後で調質圧延を行うことにより調整することもできる。
【００４９】
冷間圧延は、圧延油と呼ばれるパーム油や牛脂あるいは鯨油をベースにした合成油を使用して行なわれるため、冷間圧延後の鋼板表面には、この圧延油が残る。この圧延油を除去するため、苛性ソーダ等の洗浄液で洗浄する。
【００５０】
冷間圧延後に焼鈍を行って、冷間圧延により繊維状に伸ばされた圧延組織を再結晶および粒成長させる。それにより、冷延鋼板の磁気特性が向上する。焼鈍方法は箱焼鈍と連続焼鈍のいずれでもよい。一般に、この焼鈍は、鋼板表面の酸化が起こらないようにＮ２ またはＮ２+Ｈ２ 等の非酸化性雰囲気中で行われ、焼鈍温度は通常は 500〜900 ℃である。
【００５１】
焼鈍後に鋼板の平坦化やストレッチャーストレインの解消のため、および／または表面粗さの調整のために、必要に応じて調質圧延を行うことができる。しかし、調質圧延は磁気特性を低下させるので、できるだけ軽微に行うか、あるいは行わない方が望ましい。
【００５２】
樹脂被覆
表面粗さが 0.2〜３μｍＲa の焼鈍ずみ冷延鋼板の少なくとも片面に、本発明に従って、厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を形成する。有機樹脂被膜は、常法に従って、樹脂塗料の塗布と焼付けにより形成することが好ましい。しかし、樹脂によっては、光硬化や常温乾燥といった他の乾燥方法も採用できる。樹脂塗料は、溶剤系でも水系でもよいが、環境面からは水系塗料を使用することが好ましい。塗布前に、冷延鋼板を適宜洗浄して、表面を清浄化することが好ましい。
【００５３】
樹脂塗料の塗布は、生産効率や被膜厚さの制御の観点から、ロール塗布とすることが多いが、カーテンフロー塗布、噴霧塗布、浸漬等の他の塗布法も採用できる。焼付けは、樹脂種に応じて被膜の硬化に必要な温度で行う。
【００５４】
以上の各工程は、コイル状の冷延鋼板 (鋼帯) に対して連続的に実施することが操業効率の点で好ましい。
【００５５】
【実施例】
表１に示す組成 (残部：Feおよび不可避不純物) の低炭素アルミキルド鋼を用いて、熱間圧延と冷間圧延により、厚み0.15 mm の冷延鋼帯を製造した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
この冷延鋼帯を連続焼鈍設備にてＮ２ 雰囲気で 800℃×５秒保持の熱処理により焼鈍した後、調質圧延した。本例では、この調質圧延に使用するロールおよび圧延条件を変化させて、異なる表面粗さに調整した冷延鋼帯を得た。
【００５８】
表面粗さを調整した冷延鋼帯を、脱脂および水洗した後、その両面にロール塗装により樹脂液の塗装と焼付けにより樹脂被膜を形成して、インナー磁気シールド素材を調製した。使用した樹脂はウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびその混合物であり、市販の水系塗料用樹脂液を利用した。一部の樹脂液には、金属酸化物としてシリカゾルを添加した。塗装はロール塗装により行い、塗装後に塗膜を約120 ℃の温度で焼付けて、インナー磁気シールド素材を得た。焼付け後、鋼帯を空冷し、コイルに巻いた。
【００５９】
表２に、冷延鋼帯の表面粗さ (Ｒa)と樹脂被膜の厚みを示す。
上で得たインナー磁気シールド素材の耐食性、被膜燃焼性、およびプレス加工性について、次のようにして評価した。また、従来例として、上で説明した従来材、即ち、Niめっき後に焼鈍してNi−Fe拡散層を形成した材料 (Niめっき材) と３工程の熱処理によりFeO 主体の黒化被膜を形成した材料 (FeO 黒化被膜材) についても同様に試験した。従来例の試験結果も表２に併記する。
【００６０】
(耐食性)
インナー磁気シールド素材を50 mm ×100 mmの大きさに切断して得た試験片を、表面に一般的な鋼板用防錆油（鉱油系）を塗布してから標準的な条件下で脱脂洗浄した後、大気暴露試験に供して耐食性を評価した。大気暴露試験は、雨などで試験片が濡れない環境で実施した。30日間の観察期間中に、
錆が全く発生しない状態を◎、
やや点錆が発生した場合を△、
かなりの錆が発生した場合を×、
と判定した。
【００６１】
観察期間を30日までとしたのは、実際のインナー磁気シールドの生産工程では、何らかの事故が無い限りは、それ以上の保管期間を必要としないこと、大気暴露試験の環境が、実際の使用現場の環境より腐食性の高い状態であることから、30日間の観察期間で妥当とであると判断できたからである。
【００６２】
(被膜燃焼性)
上記と同じ試験片の表面に一般的な鋼板用防錆油（鉱油系）を塗布してから、冷延鋼板が脱脂しうる範囲で可及的に短い脱脂洗浄時間で脱脂洗浄を行った。その後、大気雰囲気で450 ℃に15分間加熱した。この加熱条件は、ブラウン管の封着工程を想定して設定したものである。加熱後の試験片の表面の樹脂の残存を、ＥＰＭＡによる分析で判定した。また、上記加熱処理中のガス発生量を経時的に測定し、封着工程中にガスの発生が終了するかどうかを確認すると共に、ガスサンプルをＴＧ−ＭＳ法およびＰｙｒｏ−ＧＣ−ＭＳ法により分析して、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスの発生の有無についても調べた。
【００６３】
結果は、
上記条件での加熱処理後に樹脂が残存しておらず、加熱処理中にガスの発生が終了し、腐食性ガスの発生がなかった場合を◎、
樹脂の残存が認められるか、加熱処理中にガスの発生が終了しなかったか、または腐食性ガスが発生した場合を×、
と判定した。
【００６４】
従来材については、被膜が燃焼しないので、樹脂の残存以外の特性、即ち、加熱処理中のガス発生の終了と腐食性ガス発生の有無により、上記と同様に評価した。
【００６５】
（プレス加工性）
アンコイラーを備えたプレス加工設備を使用し、コイル巻きされたインナー磁気シールド素材をメジャーロールで送りだしながら、打ち抜きと曲げ加工金型または絞り加工金型によるプレス加工を行ない、その作業性を確かめた。
【００６６】
本発明例と比較例については、インナー磁気シールド素材の送り出し時のメジャーロールでの滑りや、打ち抜き加工後のブランク材の搬送性（素材同士が密着して、複数枚のブランクを同時に搬送しないかどうか）により、プレス加工性を次のように評価した。
【００６７】
◎：メジャーロールで材料を送り出す際に滑りを起こさずに所定の長さの材料を送り出すことができ、打ち抜き加工後のブランクの搬送性が良好で、一連のプレス加工工程において全く問題が発生しない；
△：メジャーロールで材料を送り出す際の滑りはないが、打ち抜き加工後のブランクの搬送時に、複数枚のブランクを同時に搬送してしまうトラブルが発生する傾向がある；
×：メジャーロールで材料を送り出す際に滑りが発生し、一連のプレス加工工程を安定して操業できない。
【００６８】
従来材の場合、プレス加工の問題点は、搬送時の滑りやブランクのくっつきではなく、被膜が硬すぎて金型の摩耗による金型寿命の低下である。そのため、連続打ち抜き加工における金型の摩耗の程度を、ブランクの切断断面の「かえり」高さの観点から、冷延鋼板と比較することで、プレス加工性を評価した。ブランクの切断断面の「かえり」高さは、加工を繰り返すと高くなっていくが、一般の冷延鋼板と比較して、この「かえり」高さの変化が、
冷延鋼板と実質的に差異がない場合を◎、
冷延鋼板より明らかに速く高くなる場合を×、
と評価した。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２からわかるように、表面粗さが 0.2〜３μｍの冷延鋼板に厚さ0.3 〜５μｍの樹脂被膜を形成した本発明に従ったインナー磁気シールド素材は、樹脂種によらず、耐食性、被膜燃焼性、プレス加工性のいずれもが良好であった。また、被膜燃焼性試験で採用した、厳しい脱脂洗浄でも、防錆油を充分に洗浄除去することができた。
【００７１】
一方、比較例に示すように、表面粗さが３μｍを超えると、大気暴露試験においてかなりの錆が発生し、耐食性に劣っていた。被膜厚さが0.3 μｍ未満の場合も点錆が発生し、耐食性が低下していた。被膜厚さが５μｍを超えると、封着工程の加熱中に樹脂被膜が完全に燃焼分解できなかった。この残存樹脂は、脱気工程における障害となる。冷延鋼板の表面粗さが0.2 μｍより小さいと、メジャーロールでの滑りが発生し、正確な素材の送りだしができなくなるだけでなく、ブランク材の搬送の際にも、複数枚のブランクが密着してしまうという搬送性の問題が発生した。
【００７２】
従来材では、Niめっき材と黒化被膜材のいずれも、特に被膜燃焼性が悪かった。これは、プレス加工後に脱脂洗浄を行った場合、脱脂洗浄条件が厳しいと、潤滑油を完全に除去できず、封着工程で多量のガスが発生することを意味している。また、耐食性やプレス加工性も不十分であり、特に黒化被膜材ではその傾向が強かった。プレス加工性の低下は、表面層が固いため、打ち抜き金型等の金型寿命が低下するためである。
【００７３】
以上に本発明を好適態様および実施例について説明したが、これらは例示であり、本発明の範囲内において各種の変更が可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーＴＶブラウン管内に配置されるインナー磁気シールド素材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＴＶブラウン管 (陰極管、ＣＲＴ) の基本構成は、電子銃と、電子ビームを映像に変える蛍光面とから成り立ち、これらが、パネル部材とファンネル部材とを接合して形成されたガラス管内に収容されている。
【０００３】
このブラウン管の側面には、電子ビームが地磁気により偏向されることを防ぐために、磁気シールド部品 (以下、単に磁気シールドという) が配置されている。この磁気シールドには、ブラウン管の内部に配置されたインナー磁気シールドと、ブラウン管の外部に配置されたアウター磁気シールドとがある。
【０００４】
これらインナーおよびアウター磁気シールドの素材には、高透磁率や低保磁力といった磁気特性に加えて、プレス加工性、放熱性が求められる。この素材として、通常は冷延鋼板、特にアルミキルド鋼、シリコンキルド鋼、またはアルミトレース鋼、シリコントレース鋼等が使用されている。なお、アルミまたはシリコントレース鋼とは、AlまたはSi成分が検出限界以下である鋼のことである。
【０００５】
従来のインナー磁気シールド素材は、インナー磁気シールドの製造過程およびそのブラウン管への組み込み過程において下記の工程を経る。
素材のプレス加工→洗浄→黒化処理→ブラウン管封着→ブラウン管脱気
上記工程のうち、黒化処理は、プレス加工により作製されたインナー磁気シールドを、これがブラウン管に組み込まれるまでの間、錆の発生を防止するように保護する一次防錆が主な目的である。形成された黒化被膜は、一次防錆効果に加えて、インナー磁気シールドの放熱性を高めたり、電子の乱反射を防止する効果もある。
【０００６】
この黒化処理では、弱酸化性の高温雰囲気（約 550〜590 ℃）での熱処理により鋼表面にマグネタイト(Fe３O４) 主体の酸化鉄被膜を生成させる。生成した酸化鉄被膜は、多孔質であるものの、級密な構造を持ち、かなりの耐食性を有しているので、上記の一次防錆に有効である。
【０００７】
しかし、黒化処理は、鋼素材ではなく、プレス加工後の加工部材に施されるため、ブラウン管の製造メーカー (即ち、磁気シールド素材のユーザー) 側で実施されることになる。インナー磁気シールド素材の製造過程で黒化処理を実施しても、生成したFe３O４ 主体の被膜は密着性が悪いため、ユーザーが実施するプレス加工時に剥離し、必要な耐食性を得ることはできない。そのため、素材のユーザーが黒化処理にしか使わない熱処理設備を設置して黒化処理を実施することになり、黒化処理コストが高くなる。
【０００８】
このコストが高い黒化処理を不要にするために、インナー磁気シールド素材それ自体に耐食性を付与することが試みられてきた。
例えば、特開平２−228466号公報には、冷延鋼板の連続焼鈍ラインで、酸化性ガスと非酸化性ガスを用いた熱処理により、鋼板表面に予めFeO 主体の黒化被膜を形成したインナー磁気シールド素材が提案されている。この黒化被膜を形成するための熱処理は、
(1) 昇温過程：酸化性ガスでFe３O４ を形成する、
(2) 均熱過程：非酸化性ガス中Fe３O４ をFeO に変態させる、および
(3) 冷却過程：非酸化性ガス中で急冷てFeO 主体の黒化被膜を形成する、
という連続した３つの異なる熱処理過程を経て行われる。
【０００９】
しかし、この方法には、次のような問題点がある。
まず、加工に耐える密着性のよい黒化被膜を形成するには、熱処理のヒートパターンと雰囲気を厳密に制御して、FeO 主体の薄い黒化被膜を形成なければならない。しかし、これらのパラメータの変動は避けられず、黒化被膜が厚くなりすぎて、密着性が悪くなることがある。
【００１０】
次に、FeO をはじめとする酸化鉄の被膜は非常に硬いため、素材のプレス加工工程で、加工部の黒化被膜の剥離が生じたり、打ち抜き加工等で使用される金型を損傷させたり、金型の摩耗により寿命が短くなる等、加工工程で種々の問題を生ずる。
【００１１】
第三に、密着性を確保するために被膜厚みを薄くすると、耐食性が不十分となり、インナーシールド素材の保管中、或いはブラウン管の封着工程に至るまでの間で、錆が発生することがある。
【００１２】
特開平６−36702 号公報には、冷延鋼板に薄目付けのNiめっきを施した後、焼鈍して、めっきと鋼板の界面にNi−Fe拡散層を形成した、インナー磁気シールド素材が提案されている。
【００１３】
しかし、Niめっきを行うには、電気めっき処理設備と電気エネルギーが必要であり、めっき液から大量の廃液が発生するなど、環境面への影響も大きい。
また、Niめっき鋼板において、Niめっき後の焼鈍によりNi−Fe拡散層を形成すると、めっき密着性と耐食性が向上することはよく知られている。しかし、拡散層の厚みの制御が難しく、焼鈍により拡散が過度に起こると、耐食性を損なうという問題があることもまた知られている。特に、上記のNiめっきは薄目付けであるので、過度の拡散を確実に防ぐことが難しい。
【００１４】
このように、黒化処理が不要な上記２種類のインナー磁気シールド素材は、いずれも厳密に制御された条件下での焼鈍を経て製造されるが、焼鈍条件の不可避的な変動を考慮すると、安定した品質の製品製造することが困難である。
【００１５】
さらに、これらはいずれも大気雰囲気中、高温で行われる封着工程でヘマタイト（赤錆）が発生することがあり、そうなると次のブラウン管の脱気工程で必要な真空度まで脱気できないことがある。
【００１６】
また、通常のプレス加工後に黒化処理したインナー磁気シールドも含めて、従来のインナー磁気シールドでは、表面の被膜が多孔質であるため、ブラウン管の封着前の洗浄において、黒化後に付着した油分の汚れや、素材に塗布された防錆油や加工油等の油分を完全に脱脂できないことがある。その結果、後で詳しく説明するように、ブラウン管の封着工程においてインナー磁気シールドが高温に曝されたときに、油分が分解して有害ガスが発生し、インナー磁気シールド以外のブラウン管内部の部品を損なうことがある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ユーザーによる黒化処理工程の省略を可能にするために予め耐食性を付与したインナー磁気シールド素材においては、厳密な制御を必要とする焼鈍等の処理を行わずに製造でき、プレス加工が支障なく実施でき、かつプレス加工後も、黒化処理に匹敵する充分な耐食性を示し、インナーシールド素材の保管中やブラウン管の封着工程に至るまでの間で錆を防止でき、封着工程で大気雰囲気下、高温に曝されてもヘマタイト（赤錆）の生成を防止できる素材が今なお求められている。
【００１８】
本発明は、このようなインナー磁気シールド素材とその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、脱脂洗浄性に優れ、ブラウン管の封着時に有害ガスの発生を防ぐことができるインナー磁気シールド素材とその製造方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その１側面において、カラーＴＶ用ブラウン管内に設置されるインナー磁気シールドの製造に使用され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド素材であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を有することを特徴とするインナー磁気シールド素材ある。
【００２０】
別の側面において、本発明は、カラーＴＶ用ブラウン管内に設置されるインナー磁気シールド部品であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を有する素材からプレス加工により作製されたことを特徴とするインナー磁気シールド部品である。
【００２１】
本発明はまた、 カラーＴＶ用ブラウン管に設置され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド用素材の製造方法であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲa に調整された、焼鈍した冷延鋼板を用意すること、および該冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を樹脂塗料の塗布と焼付けにより形成することを特徴とするインナー磁気シールド用素材の製造方法も提供する。
【００２２】
有機樹脂被膜の膜厚は、被膜の付着量 (g/m２) と被膜の比重 (g/cm３)から算出した値を意味する。被膜の付着量は、被膜を塗布した材料から被膜だけを化学処理により除去し、除去の前後の重量差から算出される。
【００２３】
本発明に係るインナー磁気シールド素材は、プレス加工後に黒化処理を行わずに、インナー磁気シールドを製造することができる。また、製造されたインナー磁気シールドをブラウン管に組み混んだ後のブラウン管の封着工程では、上記素材の有機樹脂被膜が燃焼分解して、素材表面に黒化被膜に似た被膜が生成し、従来のプレス加工後に黒化被膜を形成したインナー磁気シールドと同様の、放熱性や電子線乱反射の防止効果を発揮することができる。
【００２４】
本発明のインナー磁気シールド素材 (以下、本発明材という) は、前述したインナー磁気シールドの製造からブラウン管への組み込みに至る一連の工程 (黒化処理工程は除く) において、次に説明するように、従来のNiめっきまたはFeO 主体の黒化被膜を有する黒化処理不要のインナー磁気シールド素材 (以下、従来材という) または冷延鋼板を黒化処理する場合に比べて、有利な性質を示す。
【００２５】
プレス加工工程
素材のプレス加工は、ブランクの打ち抜き加工の後、曲げ加工あるいは絞り加工によって、所定のインナー磁気シールドの形状に形作る工程である。従来材は、通常の冷延鋼板（以下、冷延材という）に比べて、表層が非常に硬いため、特にブランクの打ち抜き加工の際に金型の磨耗が激しく、金型寿命が短くなり、加工の能率を損ない、加工費用を高める等の難点があった。特にFeO 主体の黒化被膜材は加工性が非常に悪い。
【００２６】
洗浄工程
プレス加工後の洗浄は、素材の製造工程で防錆目的で塗布された防錆油や一連のごみを除去するために行なわれる。従来材は、冷延材より脱脂しにくく、脱脂後も防錆油が残存することが多い。これは、従来材に形成されている被膜表面が多孔質であり、微細な空孔に入り込んだ防錆油が、冷延材と同じ脱脂条件では、脱脂しきれないためである。本発明材は、冷延材に存在する表面の凹凸を埋めて平坦化するように樹脂被膜が表面を覆い、表面が平滑であるため、少なくとも冷延材と同等以上の良好な脱脂性を示す。
【００２７】
黒化処理工程
冷延材では、プレス加工した後で熱処理により黒化処理を行うが、前述したように、この工程はコストが高いという難点があった。本発明材は、プレス加工後に洗浄して防錆油を除去した後でも、黒化被膜に匹敵する耐食性を有するため、黒化処理を省略しても、ブラウン管へ組み込まれるまでの間に錆が発生することはない。従来材では、この耐食性も不十分である。
【００２８】
ブラウン管の封着工程
ブラウン管の封着工程では、インナー磁気シールドや他の部品をブラウン管内部に組み込んだ後、分割されていたガラス管（パネル部材とファンネル部材）を高温に熱して封着する。封着工程は、上記部材を大気雰囲気中（またはそれに近い雰囲気中）で、450 ℃前後のガラスの融点に近い高温に加熱し、この温度に15分程度保持することにより行われる。
【００２９】
本発明材からなるインナー磁気シールドでは、この封着工程における加熱中に有機樹脂被膜が燃焼分解する。本発明材の有機樹脂被膜は、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスを発生する恐れのある元素を含んでいないので、加熱中に樹脂被膜が燃焼分解して発生するガスがインナー磁気シールド以外の部品の性能を損なうことはない。
【００３０】
従来材では、被膜が無機質であるため封着工程で燃焼しない。前述のように、従来材では洗浄工程において完全に脱脂できないことがあり、洗浄後に残存する防錆油が、本工程での加熱中に燃焼して、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスが発生し、インナー磁気シールド以外の部品の性能を損なう恐れがある。
【００３１】
また、上記いずれの従来材でも、封着工程において大気雰囲気中で加熱されると、素材表面が高い酸素濃度の高温雰囲気に曝されることになり、Fe２O３ （ヘマタイト）が生成しやすく、いわゆる赤錆が発生する恐れがある。この赤錆は、次の工程で説明するように、ブラウン管の品質を不安定にする。
【００３２】
本発明材は、被膜の燃焼分解によって発生するCO、CO２ 、およびH２O ガスが、鋼板表面近傍の酸素濃度を、黒化被膜が生成しやすい適度な状態に保つので、鋼板表面には、黒化被膜に類似した被膜が安定的に生成する。この被膜によって、熱放射率を高くし、電子の乱反射を防止する効果を発揮する。
【００３３】
ブラウン管の脱気工程
ブラウン管の脱気工程は、ブラウン管の内部を真空にする工程である。この工程では、350 ℃程度の温度に保ちながら、ブラウン管の内部をほぼlO−５ Torr の真空度まで脱気する。この真空度は、雰囲気中のガスで電子線が散乱されないようにするために不可欠であり、ブラウン管の性能を直接的に左右する。
【００３４】
従来材では、前述したように、封着工程で赤錆が発生する恐れがある。赤錆が発生した場合、赤錆は雰囲気のガスを吸着する性質があり、吸着されたガスは脱気工程で容易に除去することができない。そのため、脱気工程で必要な真空度を得ることができなかったり、製品となった後で、吸着ガスが徐々にブラウン管内に放出され、電子線を散乱するために、ブラウン管の品質を不安定にする。
【００３５】
本発明材では、前述のように、封着工程で黒化被膜に類似した被膜が安定的に生成するため、通常使用されている、冷延材を黒化処理したインナー磁気シールドとなんら遜色のない性能が得られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るインナー磁気シールド素材は、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を形成したものからなる。
【００３７】
冷延鋼板は、磁気特性に優れたものがよい。そのような鋼板の例としては、従来よりインナー磁気シールドに利用されている、アルミキルド鋼板、シリコンキルド鋼板、アルミトレース鋼板、およびシリコントレース鋼板が挙げられる。
【００３８】
冷延鋼板の表面粗さが３μｍＲa を超えると、この大きな表面凹凸を埋めつくすのに必要な樹脂被膜の厚みが大きくなる。樹脂被膜の厚みが不十分で表面凹凸を完全に埋めることができないと、耐食性が悪くなり、加工後、ブラウン管の封着工程までの間で錆が発生する恐れがある。一方、この大きな表面凹凸を完全に覆い尽くそうとして被膜の厚みを厚くしすぎると、ブラウン管の封着工程でのガス発生量が増えるのみならず、十分に燃焼分解しきれずに、後の脱気工程以降に被膜が残存する危険性がある (被膜燃焼性不良)。残存した被膜は、脱気工程での熱処理時に燃焼分解してガスを発生させるので、脱気効率を阻害する。封着工程は450 ℃前後の温度で15分程度の加熱により行われるので、この加熱中に燃焼分解させることができる樹脂被膜の厚みには限界があり、厚みは５μｍ以下にする必要がある。３μｍＲa を超える表面粗さの素材では、耐食性と脱気効率が両立するように被膜の厚さを制御することが難しい。
【００３９】
冷延鋼板の表面粗さが0.2 μｍＲa より小さいと、表面凹凸を埋め尽くすのに必要な樹脂被膜の厚みは小さくてすみ、後の封着・脱気工程での問題は発生しない。しかし、ブレス加工工程で素材の滑りすぎや、素材同士が密着しすぎて引き剥がし難いといった問題が発生する傾向がある。プレス加工工程における打ち抜き加工は、コイル状の素材を巻きほぐしながら、適当な長さになるようにメジャーロールで送りだす。この時に素材が滑りすぎると、ロールと素材間でスリップを起こし、正確な長さの素材を送り出すことが難しくなる。また、打ち抜かれたブランクは、重ねられて次のプレス加工工程に移る。この時に素材同士が密着し過ぎると、複数枚の素材が密着したまま次のプレス加工工程に送られ、プレス加工されるため、金型を損傷したり、規定された形状に加工できなくなる。
【００４０】
これらの理由から、冷延鋼板の表面粗さは 0.2〜３μｍＲa とすることが適当である。この表面粗さは、より好ましくは 0.4〜２μｍＲaであり、特に 0.5〜1.5 μｍＲa の範囲が最も好ましい。
【００４１】
有機樹脂被膜の厚みが５μｍを超えると、前述したように、封着工程で燃焼分解しきれない被膜が残存し、次の脱気工程でガス発生を引き起こして、脱気作業を阻害する。一方、樹脂被膜の厚みが0.2 μｍ未満では、素材の耐食性が著しく低下する。従って、有機樹脂被膜の厚さは 0.2〜５μｍとするのが適当であり、好ましくは１〜４μｍ、より好ましくは２〜3.5 μｍの範囲である。
【００４２】
有機樹脂被膜の厚みについては、素材の表面粗さに応じて、耐食性に必要な最低限の被膜厚さがあるので、表面粗さに応じて、耐食性が確保されるように被膜厚みを選択する。その目安として、樹脂被膜厚みは少なくともＲa の1/2 以上とし、Ｒa より大きくすることが好ましい。必要以上に樹脂被膜の厚さを厚くすることは、生産コストの観点から好ましくない。
【００４３】
有機樹脂被膜は、本質的にＣ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる被膜であるので、燃焼分解した時に腐食性ガスを発生しない。この有機樹脂被膜は、プレス加工工程で剥離しないような膜強度を有し、かつ封着工程で除去されるように、大気中で450 ℃に加熱された時に容易に燃焼・分解するものがよい。
【００４４】
本発明で樹脂被覆に使用する樹脂としては、塗装鋼板 (プレコート鋼板) の製造に使用できる焼付け塗料用の樹脂から、上記要件を満たすものを選択することができる。適当な樹脂の例としては、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
【００４５】
有機樹脂被膜には、耐食性を向上させる目的で、金属酸化物、例えば、SiO２、Al２O３ 、TiO２等、を含有させることができる。この金属酸化物は、ゾルまたはサブミクロン微粒子の形態で樹脂塗料に添加することが好ましい。樹脂被膜中の金属酸化物の含有量は80質量％以下であることが好ましい。これより多量に金属酸化物が存在すると、樹脂塗料の粘度が上昇しすぎるなど、塗装作業に悪影響が出てくる。金属酸化物のより好ましい含有量は、５〜50質量％である。
【００４６】
被膜中の金属酸化物は、ブラウン管の封着工程において燃焼分解せず、金属酸化物の状態でインナー磁気シールド表面に残留するが、封着工程における加熱により鋼板表面に強固に密着する。また、金属酸化物は、その後の工程でもガス化することはないので、ブラウン管の寿命等に影響することはない。
【００４７】
有機樹脂被膜は、特に冷延鋼板の片面に設けた場合の被膜面の識別を容易にするために、着色剤で着色してもよい。着色剤は燃焼した時に腐食性ガスを発生しないものから選択するのがよい。
【００４８】
次に、本発明のインナー磁気シールド素材の製造方法について説明する。
母材冷延鋼板
母材となる、磁気特性のよい、焼鈍された冷延鋼板 (鋼帯も含む) を用意する。冷延鋼板は、熱間圧延コイルを、連続冷間圧延機に通して、ほぼ目標の板厚まで冷間圧延することにより製造される。圧延ロールとして表面ダルロールを用いることで、冷間圧延時に鋼板表面をダル化し、その表面粗さを 0.2〜３μｍＲaになるように調整することができる。表面粗さは、後で調質圧延を行うことにより調整することもできる。
【００４９】
冷間圧延は、圧延油と呼ばれるパーム油や牛脂あるいは鯨油をベースにした合成油を使用して行なわれるため、冷間圧延後の鋼板表面には、この圧延油が残る。この圧延油を除去するため、苛性ソーダ等の洗浄液で洗浄する。
【００５０】
冷間圧延後に焼鈍を行って、冷間圧延により繊維状に伸ばされた圧延組織を再結晶および粒成長させる。それにより、冷延鋼板の磁気特性が向上する。焼鈍方法は箱焼鈍と連続焼鈍のいずれでもよい。一般に、この焼鈍は、鋼板表面の酸化が起こらないようにＮ２ またはＮ２+Ｈ２ 等の非酸化性雰囲気中で行われ、焼鈍温度は通常は 500〜900 ℃である。
【００５１】
焼鈍後に鋼板の平坦化やストレッチャーストレインの解消のため、および／または表面粗さの調整のために、必要に応じて調質圧延を行うことができる。しかし、調質圧延は磁気特性を低下させるので、できるだけ軽微に行うか、あるいは行わない方が望ましい。
【００５２】
樹脂被覆
表面粗さが 0.2〜３μｍＲa の焼鈍ずみ冷延鋼板の少なくとも片面に、本発明に従って、厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を形成する。有機樹脂被膜は、常法に従って、樹脂塗料の塗布と焼付けにより形成することが好ましい。しかし、樹脂によっては、光硬化や常温乾燥といった他の乾燥方法も採用できる。樹脂塗料は、溶剤系でも水系でもよいが、環境面からは水系塗料を使用することが好ましい。塗布前に、冷延鋼板を適宜洗浄して、表面を清浄化することが好ましい。
【００５３】
樹脂塗料の塗布は、生産効率や被膜厚さの制御の観点から、ロール塗布とすることが多いが、カーテンフロー塗布、噴霧塗布、浸漬等の他の塗布法も採用できる。焼付けは、樹脂種に応じて被膜の硬化に必要な温度で行う。
【００５４】
以上の各工程は、コイル状の冷延鋼板 (鋼帯) に対して連続的に実施することが操業効率の点で好ましい。
【００５５】
【実施例】
表１に示す組成 (残部：Feおよび不可避不純物) の低炭素アルミキルド鋼を用いて、熱間圧延と冷間圧延により、厚み0.15 mm の冷延鋼帯を製造した。
【００５６】
【表１】
この冷延鋼帯を連続焼鈍設備にてＮ２ 雰囲気で 800℃×５秒保持の熱処理により焼鈍した後、調質圧延した。本例では、この調質圧延に使用するロールおよび圧延条件を変化させて、異なる表面粗さに調整した冷延鋼帯を得た。
【００５８】
表面粗さを調整した冷延鋼帯を、脱脂および水洗した後、その両面にロール塗装により樹脂液の塗装と焼付けにより樹脂被膜を形成して、インナー磁気シールド素材を調製した。使用した樹脂はウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびその混合物であり、市販の水系塗料用樹脂液を利用した。一部の樹脂液には、金属酸化物としてシリカゾルを添加した。塗装はロール塗装により行い、塗装後に塗膜を約120 ℃の温度で焼付けて、インナー磁気シールド素材を得た。焼付け後、鋼帯を空冷し、コイルに巻いた。
【００５９】
表２に、冷延鋼帯の表面粗さ (Ｒa)と樹脂被膜の厚みを示す。
上で得たインナー磁気シールド素材の耐食性、被膜燃焼性、およびプレス加工性について、次のようにして評価した。また、従来例として、上で説明した従来材、即ち、Niめっき後に焼鈍してNi−Fe拡散層を形成した材料 (Niめっき材) と３工程の熱処理によりFeO 主体の黒化被膜を形成した材料 (FeO 黒化被膜材) についても同様に試験した。従来例の試験結果も表２に併記する。
【００６０】
(耐食性)
インナー磁気シールド素材を50 mm ×100 mmの大きさに切断して得た試験片を、表面に一般的な鋼板用防錆油（鉱油系）を塗布してから標準的な条件下で脱脂洗浄した後、大気暴露試験に供して耐食性を評価した。大気暴露試験は、雨などで試験片が濡れない環境で実施した。30日間の観察期間中に、
錆が全く発生しない状態を◎、
やや点錆が発生した場合を△、
かなりの錆が発生した場合を×、
と判定した。
【００６１】
観察期間を30日までとしたのは、実際のインナー磁気シールドの生産工程では、何らかの事故が無い限りは、それ以上の保管期間を必要としないこと、大気暴露試験の環境が、実際の使用現場の環境より腐食性の高い状態であることから、30日間の観察期間で妥当とであると判断できたからである。
【００６２】
(被膜燃焼性)
上記と同じ試験片の表面に一般的な鋼板用防錆油（鉱油系）を塗布してから、冷延鋼板が脱脂しうる範囲で可及的に短い脱脂洗浄時間で脱脂洗浄を行った。その後、大気雰囲気で450 ℃に15分間加熱した。この加熱条件は、ブラウン管の封着工程を想定して設定したものである。加熱後の試験片の表面の樹脂の残存を、ＥＰＭＡによる分析で判定した。また、上記加熱処理中のガス発生量を経時的に測定し、封着工程中にガスの発生が終了するかどうかを確認すると共に、ガスサンプルをＴＧ−ＭＳ法およびＰｙｒｏ−ＧＣ−ＭＳ法により分析して、Ｓ、Cl、Ｆ等を含有する腐食性ガスの発生の有無についても調べた。
【００６３】
結果は、
上記条件での加熱処理後に樹脂が残存しておらず、加熱処理中にガスの発生が終了し、腐食性ガスの発生がなかった場合を◎、
樹脂の残存が認められるか、加熱処理中にガスの発生が終了しなかったか、または腐食性ガスが発生した場合を×、
と判定した。
【００６４】
従来材については、被膜が燃焼しないので、樹脂の残存以外の特性、即ち、加熱処理中のガス発生の終了と腐食性ガス発生の有無により、上記と同様に評価した。
【００６５】
（プレス加工性）
アンコイラーを備えたプレス加工設備を使用し、コイル巻きされたインナー磁気シールド素材をメジャーロールで送りだしながら、打ち抜きと曲げ加工金型または絞り加工金型によるプレス加工を行ない、その作業性を確かめた。
【００６６】
本発明例と比較例については、インナー磁気シールド素材の送り出し時のメジャーロールでの滑りや、打ち抜き加工後のブランク材の搬送性（素材同士が密着して、複数枚のブランクを同時に搬送しないかどうか）により、プレス加工性を次のように評価した。
【００６７】
◎：メジャーロールで材料を送り出す際に滑りを起こさずに所定の長さの材料を送り出すことができ、打ち抜き加工後のブランクの搬送性が良好で、一連のプレス加工工程において全く問題が発生しない；
△：メジャーロールで材料を送り出す際の滑りはないが、打ち抜き加工後のブランクの搬送時に、複数枚のブランクを同時に搬送してしまうトラブルが発生する傾向がある；
×：メジャーロールで材料を送り出す際に滑りが発生し、一連のプレス加工工程を安定して操業できない。
【００６８】
従来材の場合、プレス加工の問題点は、搬送時の滑りやブランクのくっつきではなく、被膜が硬すぎて金型の摩耗による金型寿命の低下である。そのため、連続打ち抜き加工における金型の摩耗の程度を、ブランクの切断断面の「かえり」高さの観点から、冷延鋼板と比較することで、プレス加工性を評価した。ブランクの切断断面の「かえり」高さは、加工を繰り返すと高くなっていくが、一般の冷延鋼板と比較して、この「かえり」高さの変化が、
冷延鋼板と実質的に差異がない場合を◎、
冷延鋼板より明らかに速く高くなる場合を×、
と評価した。
【００６９】
【表２】
表２からわかるように、表面粗さが 0.2〜３μｍの冷延鋼板に厚さ0.3 〜５μｍの樹脂被膜を形成した本発明に従ったインナー磁気シールド素材は、樹脂種によらず、耐食性、被膜燃焼性、プレス加工性のいずれもが良好であった。また、被膜燃焼性試験で採用した、厳しい脱脂洗浄でも、防錆油を充分に洗浄除去することができた。
【００７１】
一方、比較例に示すように、表面粗さが３μｍを超えると、大気暴露試験においてかなりの錆が発生し、耐食性に劣っていた。被膜厚さが0.3 μｍ未満の場合も点錆が発生し、耐食性が低下していた。被膜厚さが５μｍを超えると、封着工程の加熱中に樹脂被膜が完全に燃焼分解できなかった。この残存樹脂は、脱気工程における障害となる。冷延鋼板の表面粗さが0.2 μｍより小さいと、メジャーロールでの滑りが発生し、正確な素材の送りだしができなくなるだけでなく、ブランク材の搬送の際にも、複数枚のブランクが密着してしまうという搬送性の問題が発生した。
【００７２】
従来材では、Niめっき材と黒化被膜材のいずれも、特に被膜燃焼性が悪かった。これは、プレス加工後に脱脂洗浄を行った場合、脱脂洗浄条件が厳しいと、潤滑油を完全に除去できず、封着工程で多量のガスが発生することを意味している。また、耐食性やプレス加工性も不十分であり、特に黒化被膜材ではその傾向が強かった。プレス加工性の低下は、表面層が固いため、打ち抜き金型等の金型寿命が低下するためである。
【００７３】
以上に本発明を好適態様および実施例について説明したが、これらは例示であり、本発明の範囲内において各種の変更が可能である。
Claims (7)
- カラーＴＶ用ブラウン管内に設置されるインナー磁気シールドの製造に使用され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド素材であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲａの冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を有することを特徴とするインナー磁気シールド素材。
- 前記冷延鋼板が、アルミキルド鋼板、シリコンキルド鋼板、アルミトレース鋼板、およびシリコントレース鋼板から選ばれる、請求の範囲第１項記載のインナー磁気シールド素材。
- 前記有機樹脂被膜が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリエステル系樹脂から選ばれた樹脂の被膜である、請求の範囲第１項または第２項記載のインナー磁気シールド。
- カラーＴＶ用ブラウン管に設置され、黒化処理を行わずに封着工程の加熱により樹脂被膜が燃焼分解され被膜を生成するインナー磁気シールド用素材の製造方法であって、表面粗さが 0.2〜３μｍＲa に調整された、焼鈍した冷延鋼板を用意すること、および該冷延鋼板の少なくとも片面に、Ｃ、ＨまたはＣ、Ｈ、ＯまたはＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎからなる厚み 0.3〜５μｍの有機樹脂被膜を樹脂塗料の塗布と焼付けにより形成することを特徴とするインナー磁気シールド用素材の製造方法。
- 前記冷延鋼板が、アルミキルド鋼板、シリコンキルド鋼板、アルミトレース鋼板、およびシリコントレース鋼板よりなる群から選ばれる、請求の範囲第５項記載の方法。
- 前記有機樹脂被膜が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリエステル系樹脂から選ばれた樹脂の被膜である、請求の範囲第５項または第６項記載の方法。
- 請求項１ないし３のいずれかに記載のインナー磁気シールド素材から、黒化処理を経ずに製作されたインナー磁気シールドを備えるＴＶブラウン管。
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