Brevet FR2231101A1 — publié le 19741220

La présente invention a pour objet un diaphragme ou masque d'ombre" pour la formation d'images en couleurs dans les tubes-images de récepteurs de télévision en couleurs. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel masque muni d'une fixation élastique et réalisé à partir d'une tôle en une substance à base de fer. Le masque selon l'invention est caractérisé par le fait que sa substance constitutive est un alliage de fer possédant dans la gamme des températures comprises entre 20 et 800C un coefficient de dilatation thermique compris entre 0 et 2, et de préférence entre 0,6 et 1,2 x 1016.OC-I Le tube-image des systèmes actuels de réception de télévision en couleurs comporte trois canons à électrons qui sont orientés de telle façon que leurs faisceaux respectifs atteignent simultanément, à travers l'un des quelque 400000 trous d'environ 0,35 mm de diamètre d'un diaphragme ou masque d'ombre, un groupe ou "trio" de trois particules de matière luminescente (phosphore) émettant respectivement les trois couleurs fondamentales : Rouge, Vert, Bleu.Ces particules de matière luminescente d'environ 0,43 -n de diamètre constituent ensemble l'écran du tube-image. Cet écran comporte, en agencement régulier, trois fois 400000 tels points luminescents. La distance entre l'écran et le masque est de l'ordre de 11,5 mn, tandis que l'écartement entre trios successifs atteint 0,74 mm. Le dispositif de déviation magnétique commun aux trois faisceaux d'électrons est conçu de telle manière que les faisceaux d'électrons atteignent les particules correspondantes de matière luminescente à travers le trou désiré du masque mème sur le bord de l'image. D'éventuels écarts produisent des dispersions indésirables de couleurs. Un recouvrement correct des trous du masque et des trios de matière luminescente soulève toutefois des difficultés considérables.La proportion de la surface des trous du masque d'ombre à la surface totale de cet organe habituellement réalisé en une tôle de substance à base de fer n'atteint qu'à peine 507. dans les constructions actuellement utilisées. Les faisceaux d'électrons frappent ainsi à proportion d'au moins 507. de leur intensité la tôle constitutive du masque d'ombre, ce qui a pour conséquence inévitable d'échauffer ce dernier lequel atteint en pratique des températures de l'ordre de 800C. Cet échauffement entrain à son tour une dilatation dans toutes les directions de la tble consti tutive du masque, laquelle est le plus souvent réalisée en un acier à faible teneur en carbone. I1 s'ensuit que les trous du masque n'occupent plus les positions voulues par rapport aux trios de matière luminescente. Le résultat en est des déplacements et des dispersions de couleurs qui sont ressentis de façon gênante par l'usager.Pour compenser cet inconvénient des masques fabriqués à partir de tôle d'acier de qualité usuelle, ceux-ci sont fixés par l'intermédiaire d'au moins deux,et de préférence de quatre organes de réglage constitués par des bimétaux thermosensibles. Ces organes de réglage présentent simultanément des propriétés élastiques, ce qui permet de suspendre par leur intermédiaire le masque dans les bossages de fixation de l'ampoule du tube-image. Les organes de réglage en bimétal thermosensible ainsi associés au masque s'échauffent pareillement par son inter médiaire. Ces organes se déforment ainsi par flexion de matière à déplacer le masque perpendiculairement à 1 'axe de la surface de l'écran-image et à le rapprocher des points luminescents constituant cet écran.Les trous du masque sont ainsi ramenés dans la trajectoire prévue pour les faisceaux d'électrons. Il va de soi que la haute précision de réalisation des masques a pour corollaire une égale précision dans le fonctionnement des organes de réglage à bimétal thermosensible constituant la fixation élas- tique du masque, et également que la fixation de ces organes élastiques de réglage doit être effectuée avec la plus grande exactitude sur le masque lui-même. La course de déplacement du masque dans le sens qui le rapproche des trios de points luminescents ou dans celui qui l'en écarte ne dépasse pas en effet généralement 0,08 mn, soit en tout environ 0,16 mm dans la gamme des températures comprises entre 20 et 800C. La présente invention se donne pour but de mettre à la disposition du marché un masque,réalisé en une matière qui rende superflu le recours à un système de réglage de haute précision et par conséquent de cotit élevé, et qui remédie ainsi aux inconvénients des masques actuellement connus. L'invention prend ainsi comme point de départ un masque en substance à base de fer et pourvu d'une fixation élastique pour la formation d'images en couleurs dans les tubes-images de récepteurs de télévision en couleurs. L'invention consiste plus précisément en ce que la substance constitutive du masque est un alliage de fer possédant dans la glume des températures comprises entre 20 et 800C un coefficient de dilatation thermique compris entre 0 et 2, et de préférence entre 0,6 et 1,2 x 10-6. C-1. Comme substance constitutive pour le masque selon l'invention conviennent en particulier des alliages connus fer/nickel ou des alliages fer/nickel enrichis d'autres constituants tels que le cobalt, le chrome, le manganèse, le silicium, le tungstène. Des alliages fer/nickel convenant particulièrement bien pour la réalisation du masque selon l'invention répondent à la formule de composition générale suivante 30 à 45% de Nickel 0 à 2,5% de Manganèse O à 2% de Silicium 0 à 27. de Carbone O à 87. de Cobalt 0 à 117. de Chrome 0 à 3% de Tungstène Le reste en Fer Peuvent être plus particulièrement recommandés des alliages fer/nickel de la composition suivante 35 à 37% de Nickel 0,01 à 0,17. de Carbone 0,3 à 0,67. de Manganèse 0 à 0,357. de Silicium Le reste en Fer Pour la réalisation d'un masque en alliage du type Invar, on donnera la préférence à la formule de composition suivante Ni = 367. C = 0,01 à 0,08% = = 0,1 à 0,57. Pb = 0,04% max. S = 0,05% max. Si = 0,lZ max. Le reste en Fer formule dans laquelle, hormis les éléments Pb et S, aucun autre élément métallique ne doit être contenu dans l'alliage qui risquerait de s'échapper par vaporisation de l'alliage pendant la fabrication du tube ou pendant le fonctionnement de ce tube (sélénium, zinc, antimoine, arsenic, etc). Des pièces profilées réalisées à partir de tels allia ges possèdent pour la température ambiante normale un coefficient de dilatation thermique d'environ 1,2 x 10 6.0G 1. On peut encore recommander comme substance constitutive pour la réalisation d'un masque selon l'invention un alliage fer/nickel de la composition suivante 30 à 31% de Nickel 4 à 8%, et de préférence 5 à 7% de Cobalt Le reste en Fer Des profilés réalisés à partir de tels alliages possèdent dans la gamme des températures comprises entre 20 et 800C un coefficient de dilatation thermique d'environ 0,6 x 10-6. C-1. Sont encore appropriés comme substance constitutive pour le masque selon l'invention des alliages ferlnickel répondant à la formule de composition ci-dessous 33 à 36Z de Nickel 4 à 12% de Chrome 0,5 à 2% de Carbone 0,5 à 2,5% de Manganèse 0,5 à 25 de Silicium I à 3Z de Tungstène Le reste en Fer Des profilés réalisés à partir de tels alliages sont inoxydables et possèdent dans la gamme des températures comprises entre 20 et 800C un coefficient de dilatation thermique in férieur à environ 2 x 10-6. C-1. Les alliages fer/nickel dont l'invention prévoit l'em- ploi comme substance constitutive pour la réalisation des masques sont par ailleurs, ainsi qu'il est connu, employés comme substance pour la réalisation de composants passifs des bimétaux thermosensibles. La fabrication des masques selon l'invention à partir de tôles en alliages fer/nickel pratiquement dépourvus de propriétés de dilatation thermique s'effectue d'une manière en elle-mOme connue. L'échantillon brut d'alliage fer/nickel dont l'invention prévoit l'emploi est tout d'abord laminé de façon connue pour être amené aux dimensions voulues d'épaisseur et de largeur (épaisseur de la tôle égale à environ 150 ) ; après laminage et nettoyage, la tôle ainsi obtenue est ensuite pourvue des multiples perforations nécessaires pour la fabrication du masque par application d'un procédé de photogravure. Le masque obtenu selon l'invention à partir d'une substance constituée par un alliage fer/nickel peut encore avantageusement être soumis à un traitement de surface destiné à améliorer sa capacité d'évacuation thermique. Il est en effet avantageux d'améliorer la dissipation de chaleur du masque par rayonnement grâce à un traitement de surface, mSme si l'échauffement de ce masque (auquel contribuent les faisceaux d'électrons à raison d'environ 30 Watts) reste sans influence appréciable sur la qualité de l'image en raison du très faible coefficient de dilatation thermique des alliages fer/nickel dont l'invention prévoit l'emploi comme matière constitutive.De tels traitements ayant pour objet le noircissement de la surface peuvent être effectués de façon connue par traitement oxydant à température élevée, par exemple par échauffement dans l'air atmosphérique à des températures comprises entre 400 et 7000C. Le noircissement superficiel peut encore être obtenu par oxydation électrolytique, de même qu'un tel noircissement ou brunissement peut étre effectué de façon connue par voie chimique, par exemple en traitant les masques fabriqués en acier inoxydable au moyen d'acide sulfochromique. Les masques de fabrication usuelle sont normalement pourvus de fixations élastiques. Ces fixations élastiques prennent appui par accrochage dans les bossages de fixation de l'ampoule du tube-image. Dans les masques connus, doivent entre en outre prévues des bandes bimétalliques ayant pour objet de compenser la dilatation de la substance constitutive.Selon un aspect complémentaire de la présente invention, la très faible dilatation thermique du masque produit selon l'invention est absorbée, sans qu'il soit besoin de recourir à des ressorts bimétalliques, par des fixations élastiques réalisées en une substance métallique qui possède un coefficient de dilatation thermique compris entre 10 et 28, et de préférence entre 12 et 20 x 10 . C Tandis que, dans les masques connus réalisés en un acier non allié courant présentant un coefficient de dilatation thermique de 12 x 10 6.oC 1, le masque doit être déplacé en di- rection de l'écran luminescent d'environ 0,16 mn au total pour une différence de température supposée de 60'C (dans le cas d'un tube-image de 63 cm), il suffit d'un déplacement dans la m & e direction de seulement 0,016 mm dans le cas du masque réalisé selon l'invention à partir d'un alliage fer/nickel présentant par exemple un coefficient de dilatation thermique de 1,2 x 10-6 C 1. I1 suffit pour obtenir ce faible déplacement que les élé- ments élastiques utilisés comme fixations présentent une longueur active de 22 nin s'ils sont réalisés en un acier non allié. Leur longueur active peut toutefois se réduire à 10 mm s'ils sont réalisés en un alliage au manganèse répondant à la formule de composition suivante 747. Ma 16X Ni 10% Cu lequel alliage possède un coefficient de dilatation thermique de 28 x 10-6. C-1.Il faut entendre sous la désignation de "longueur active" la longueur des éléments qui est déterminante pour leur dilatation thermique. Grâce à cet aspect complémentaire de l'invention peuvent être adoptées toutes longueurs actives des éléments élastiques se situant entre les limites précitées de 22 et de 10 mn, selon les besoins créés par les différents types de construction. A cet effet peuvent être employés, selon cet aspect complémentaire de l'invention, des aciers alliés de la composition suivante comme substance constitutive pour les fixations élastiques 18% de Chrome 8Z de Nickel 0 à 0,127. de Carbone 0 à 2% de Manganèse O à 1% de Silicium Le reste en Fer alliages présentant des coefficients de dilatation thermique de 15 à 16 x 10 6.0C1. Ou encore des aciers alliés de la composition suivante 22X de Nickel 3Z de Chrome 0 à 0,12% de Carbone O à 2% de Manganèse O à 1% de Silicium Le reste en Fer lesquels présentent un coefficient de dilatation thermique d'environ 18 x 10-6. C-1.Peuvent encore être employés comme substan ce constitutive des fixations élastiques des aciers alliés de la composition suivante 20% de Nickel 6% de Manganèse 0 à 0,125 de Carbone O à 1% de Silicium Le reste en Fer lesquels présentent des coefficients de dilatation thermique compris entre 18 et 20 x 10 6 ex 1. Dans chaque cas doivent être coordonnés l'un avec l'autre les coefficients de dilatation thermique de la matière constitutive des fixations élastiques ainsi que de la matière dont l'invention prévoit l'emploi pour la réalisation du masque. Le masque selon l'invention présente toute une série d'avantages. Du fait que l'échauffement du masque pendant le fonctionnement du tube-image couleurs n'occasionne pratiquement aucune dilatation de la tôle constitutive et par conséquent aucun déplacement des trous du masque, il est possible de supprimer les dispositifs de réglage supplémentaires à base d'éléments de réglage bimétalliques thermosensibles. Les tôles constitutives des masques selon l'invention offrent l'avantage que de telles tôles peuvent se trouver exposées partiellement et localement à des températures différentes sans que pour autant la position des différents trous l'un par rapport à l'autre ainsi que par rapport aux points luminescents de l'écran du tube-image se trouve modifiée.Le masque réalisé selon l'invention à partir d'alliages fer/nickel présente, outre sa tres faible dilatation thermique dans le domaine des températures comprises entre 20 et 80 C, également l'avantage de jouir des mêmes propriétés ferromagnétiques que les aciers non alliés. I1 est de ce fait particulièrement approprié à la réalisation d'un blindage magnétique du tube. Bien que le palier de saturation des alliages fer/nickel dont l'invention prévoit l'emploi soit, avec une valeur de 12 à 13 kG, inférieur à celui de l'acier non allié à savoir 21,5 kG, la perméabilité maximale de ces alliages ferZnickel (de 6000 à 16000G . Oeil) se situe sensiblement au-dessus de celle de l'acier non allié (7000 à 8000 G . Qe 1) tandis que leur champ coercitif d'environ 0,2 Oe est nettement inférieur à celui de l'acier non allié à savoir 0,5 à 1,5 Oe. Les alliages dont l'invention prévoit l'emploi pour la réalisation du masque présentent enfin une résistance mecanique de 45 à 80 kg/mm nettement supérieure à celle de l'acier non allié utilisé pour la fabrication des masques usuels, à savoir 30 à 40 kg/mm2. R E v E N D I C A T I G N S 1. Masque en substance à base d'alliage de fer et de nickel ayant un coefficient de dilatation thermique compris entre O et 2, et de préférence entre 0,6 et 1,2 x 10-6. C 1 et pourvu d'une fixation élastique comportant du fer allié, caractérisé en ce que la fixation élastique est constituée d'une seule et même matière d'acier allie ayant un coefficient de dilatation thermique compris entre 10 et 28 et mieux entre 12 et 20 x îo6. C-1. 2. Masque suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier allié a la composition 18% de chrome 8% de nickel jusqu'à 2 % de manganèse jusqu'à 1% de silicium jusqu'à 0,12% de carbone le reste étant du fer et a un coefficient de dilatation thermique de 15 à 16 x 10 6. cCî. 3. Masque suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier allié a la composition 22% de nickel 3% de chrome jusqu'à 2% de manganèse jusqu'à 1% de silicium jusqu'à 0,12% de carbone Le reste étant du fer et un coefficient de dilatation thermique d'environ 18 x 10-6. C-1. 4. Masque suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier allié a la composition 20% de nickel 6% de manganèse jusqu'à 1% de silicium jusqu'à 0,12% de carbone Le reste étant du fer et un coefficient de dilatation thermiquede18à 20 x 10-6. C-1. 5. Masque suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage de fer et de nickel a la composition 35 à 37% de nickel 0,01 à 0,150 de carbone 0,3 à 0,6 de manganèse O à 0,35 de silicium Le reste étant du fer 6. Masque suivant la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage de fer et de nickel a la composition 36% de nickel 0,01 à 0,8 de carbone 0,1 à 0,5% de manganèse au plus 0,04% de plomb au plus 0,05% de soufre au plus 0,01% de silicium Le reste étant du fer 7. Masque suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage de fer et de nickel a la composition de 30 à 31% de nickel de 4 à 8% et mieux de 5 à 7% de cobalt Le reste étant du fer. 8. Masque suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage de fer et de nickel a la composition de 33 à 38% de nickel de 4 à 12% de chrome de 0,5 à 2% de carbone de 0,5 à 2,5% de manganèse de 0,5 à 2% de silicium de 1 à 3% de tungstène Le reste étant du fer.