(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Al：0.1％以下、Ｓ：0.01％以下、Mn：0.05〜0.5％、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下、Sb：0.001〜0.05％、ＢをＢ／Ｎで0.5〜３含み、残部がFe及び不可避不純物からなるＴＶマスクフレーム用鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン（ＴＶ）のシャドウマスクを支えるマスクフレーム用鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＴＶの高性能化にともない、色ずれの少ないブラウン管が求められている。この色ずれの主な原因は地磁気による電子線の偏向であり、このためブラウン管内の磁気シールドが強く要求されている。ＴＶマスクフレーム材はシャドウマスクをささえる構造部材であるが、上述した色ずれ防止の観点からマスクフレーム材にも優れた磁気特性が要求されるようになっている。
【０００３】
このようなＴＶマスクフレーム材に関する技術として、例えば、特開平３−２６４６２１号公報には連続鋳造極低炭素アルミキルド鋼帯に、一次冷延、焼鈍、二次冷延を付与するシャドウマスク用フレーム材の製造方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平５−７８７４２号公報には、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｐ：０．２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００２〜０．０１５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｎ：０．００５０％以下を含み、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼を連続焼鈍し、調質圧延を施すＴＶマスクフレーム材の製造方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの技術はいずれもＡｌキルド鋼をベースとしているため、仕上焼鈍時の粒成長性が不安定となることに起因して製品の磁気特性がばらついたり、仕上焼鈍時に窒化が生じることにより磁気特性が劣化するといった問題点を有している。このため、安定して良好な磁気特性を有するマスクフレーム材が求められている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、磁気特性の優れたＴＶマスクフレーム用鋼板を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、SbおよびＢを微量添加することにより良好な磁気特性を得ることにある。
すなわち、前記課題を解決するための第１の手段は、重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Al：0.1％以下、Ｓ：0.01％以下、Mn：0.05〜0.5％、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下、Sb：0.001〜0.05％、ＢをＢ／Ｎで0.5〜３含み、残部がFe及び不可避不純物からなるＴＶマスクフレーム用鋼板（請求項１）である。
【０００９】
なお、本明細書において鋼の成分を示す％、ppmは、特に断らない限り重量％、重量ppmを意味する。また、Ｂ／Ｎのような比は重量比である。
【００１０】
（発明に至る経緯とＳｂ、Ｂの限定理由）
本発明者らがＴＶマスクフレーム材として要求される特性を満足する材料について鋭意検討した結果、ＳｂおよびＢを微量添加することにより良好な磁気特性が得られることを見いだした。以下、本発明を実験結果に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
まず、鋼の磁気特性に及ぼすＳｂの影響について調査するため、Ｃ：０．００２０％、Ｓｉ：０．０５％、Ａｌ：０．０１％、Ｎ：０．００１８％、Ｐ：０．０５％、Ｓ：０．００２％、Ｓｂ：ｔｒ．〜０．０６％、残部Ｆｅとした鋼を実験室真空溶解炉にて溶解し、板厚２．３ｍｍまで熱間圧延後、酸洗し、板厚０．８ｍｍに冷間圧延し、１０％Ｈ２−９０％Ｎ２中にて８２０℃×１ｍｉｎ間の仕上げ焼鈍を施し、続いて伸長率０．５％の調質圧延を行った。引き続き、外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリングサンプルを作製し、水蒸気、空気の混合雰囲気中にて５９０℃×１５ｍｉｎの黒化処理を施した。
【００１２】
図１に直流磁気特性を示す。ここで、直流磁気特性は０．３５エルステッド磁化した際の透磁率μ０．３５で評価した。これよりＳｂを１０ｐｐｍ以上添加することにより、透磁率が向上することがわかる。これは仕上焼鈍時に生じる表層窒化をＳｂが抑制するためと考えられる。しかし、Ｓｂをさらに添加し、Ｓｂ＞５０ｐｐｍとなった場合には、透磁率は若干低下することもわかる。
【００１３】
このＳｂ＞５０ｐｐｍの領域での透磁率低下原因を調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行った。その結果、表層窒化は認められなかったものの、平均結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は明確ではないが、Ｓｂが粒界に偏析しやすい元素であるため、Ｓｂの粒界ドラッグ効果により粒成長性が低下したものと考えられる。
【００１４】
但し、Ｓｂを６００ｐｐｍまで添加してもＳｂフリー鋼と比べると透磁率は良好である。以上のことからＳｂの下限は１０ｐｐｍとし、コストの観点から上限を５００ｐｐｍとする。また、透磁率の観点より１０〜５０ｐｐｍとすることが、より望ましい。
【００１５】
次に、鋼の磁気特性に及ぼすＢの影響について調査するため、Ｃ：０．００２０％、Ｓｉ：０．０５％、Ａｌ：０．０１％、Ｎ：０．００１８％、Ｐ：０．０５％、Ｓ：０．００２％、Ｓｂ：ｔｒ．、Ｂ／Ｎ：０〜３．５、残部Ｆｅとした鋼と、これにＳｂを４０ｐｐｍ添加した鋼を実験室真空溶解炉にて溶解し、板厚２．３ｍｍまで熱間圧延後、酸洗し、板厚０．８ｍｍに冷間圧延し、１０％Ｈ２−９０％Ｎ２中にて８２０℃×１ｍｉｎ間の仕上げ焼鈍を施し、続いて伸長率０．５％の調質圧延を行った。引き続き、外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリングサンプルを作製し、水蒸気、空気の混合雰囲気中にて５９０℃×１５ｍｉｎの黒化処理を施した。
【００１６】
図２にＢ／Ｎ量と透磁率の関係を示す。図２より、Ｂ／Ｎ＝０．５以上においてＳｂ無添加鋼、Ｓｂ添加鋼とも透磁率が向上することがわかる。このＢ添加による特性向上の原因を調査するため組織観察を行ったところＢ添加に伴い結晶粒径が若干大きくなっていた。これは、窒化物が微細なＡｌＮから比較的粗大なＢＮになることにより粒成長抑制効果が低減したためと考えられる。
【００１７】
しかし、透磁率の向上代はＳｂ添加の有無により異なっており、Ｓｂ添加鋼では透磁率の向上代が大きいことがわかる。この原因を調査するため、鋼板表層部の組織観察を行ったところ、Ｓｂ無添加鋼ではＡｌＮの表層窒化層が観察された。一方、Ｓｂ添加鋼では窒化層は認められなかった。この表層窒化の違いが透磁率の差の原因と考えられる。
【００１８】
さらにＢ量を増大させた場合には、Ｓｂ無添加鋼ではＢ／Ｎが１．５を超えると透磁率が低下することがわかる。この材料の組織を観察したところ、鋼板中央部の粒径は粗大となっていたが、表層部に微細な窒化物が多数観察された。これは、このようなＢの多い領域ではフリーＢが存在するため、仕上焼鈍時にＡｌの表層窒化に加えフリーＢの表層窒化も顕著となるためである。
【００１９】
以上のことから、単にＢを添加した従来のＴＶマスクフレーム材では、ＡｌおよびフリーＢの窒化により材料本来の磁気特性が十分に発揮されているとはいえないことがわかる。
【００２０】
一方、Ｓｂ添加鋼においては、窒化が抑制されていることからＢ／Ｎが１．５以上でも透磁率は低下せず、Ｂ／Ｎが３．０を超えた場合に、初めて透磁率が低下することもわかる。このＢ／Ｎが３．０超の材料の組織を観察したところ、結晶粒性が若干微細となっていた。この原因は明確ではないが、フリーＢの増大により粒成長性が低下したためではないかと考えられる。このことから、請求項２に係る発明においては、Ｂ／Ｎを０．５〜３．０に限定する。
【００２１】
なお、本発明においては、脱酸方法は問題ではなく、Ａｌ脱酸、Ｓｉ脱酸いずれでも構わない。
【００２２】
（その他の成分の限定理由）
次に、その他の成分の限定理由について説明する。
Ｃ：  Ｃは時効の問題があるため０．００５％以下とする。
Ｓｉ：  Ｓｉは黒化膜の密着性が低下するため０．５％以下とする。
Ａｌ：  ＡｌもＳｉ同様黒化膜の密着性を低下させるため上限を０．１％とする。
Ｍｎ：  Ｍｎは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、０．０５％以上必要であるが、０．５％以上になると磁束密度が低下するため０．０５〜０．５％とする。
Ｓ：  Ｓは磁気特性を劣化させるＭｎＳを形成するため、０．０２％以下とする。
Ｐ：  Ｐは０．２％を超えて添加すると鋼板が脆化するため上限を０．２％とする。
Ｎ：  Ｎは０．００５％以上となると磁気特性を劣化させるため、０．００５％以下とする。
【００２３】
（製造方法）
本発明のＴＶマスクフレーム用鋼板の製造方法の一例を以下に述べる。転炉で吹練した溶鋼成分を所定の範囲内にした後、鋳造を行う。熱間圧延および熱間圧延後の熱延板焼鈍は特に制限する必要はない。次いで一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ２回以上の冷間圧延により所定の板厚とした後に、仕上焼鈍をおこなう。引き続き調質圧延を行うことが好ましいが、調質圧延は必須ではない。その後、需要家にてマスクフレーム材に成形され、５５０〜５９０℃×１５ｍｉｎ程度の黒化処理が施される。
なお、本発明においては熱延板をマスクフレーム材として使用してもかまわない。
【００２４】
【実施例】
表１に示す成分の鋼（成分値は重量％）を用い、板厚２．３ｍｍまで熱間圧延を行い、酸洗後、板厚１．０ｍｍまで冷間圧延を行った。その後、表１に示す焼鈍温度で仕上焼鈍を行い、調質圧延後、５９０℃×１５ｍｉｎ（水蒸気、空気の混合雰囲気）で黒化処理を施した。
【００２５】
磁気特性は外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリング試験片を用いて行った。各鋼板の磁気特性を表１に併せて示す。黒化処理皮膜の密着性は、黒化処理後のサンプルを用い、テープ剥離試験により評価を行った。
【００２６】
表１より、全ての成分値が請求項１の発明の範囲に入るNo.２〜No.７の本発明鋼が、その他の比較鋼に比して、磁気特性（透磁率μ0.35）、黒化膜の密着性が両立して良好であることが分かる。
【００２７】
これに対し、Ｎｏ．９とＮｏ．１０の鋼板は、Ｓｂの範囲が本発明の範囲を下回っているので、透磁率μ０．３５が低く、Ｎｏ．９の鋼板は、Ｂを含有していないので特に透磁率μ０．３５が低い。
【００２８】
Ｎｏ．１１の鋼板は、Ｃの含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ０．３５が低い他、磁気時効の問題を有している。
Ｎｏ．１２の鋼板は、Ｍｎ含有量が本発明の範囲を下回っており、Ｎｏ．１３の鋼板は、Ｍｎ含有量が本発明の範囲を超えているので、共に透磁率μ０．３５が低い。
【００２９】
Ｎｏ．１４の鋼板は、Ｓｉ含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ０．３５は高いものの、黒化膜の密着性が悪い。
Ｎｏ．１５の鋼板は、Ｎ含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ０．３５が低い。
Ｎｏ．１６の鋼板は、Ａｌ含有量が本発明の範囲を超えているので、透磁率μ０．３５は高いものの、黒化膜の密着性が悪い。
【００３０】
これらより、本発明の鋼板組成を有した場合に、磁気特性、黒化膜の密着性の両方の観点からＴＶマスクフレーム材として優れた材料が得られることがわかる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Al：0.1％以下、Ｓ：0.01％以下、Mn：0.05〜0.5％、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下、Sb：0.001〜0.05％、ＢをＢ／Ｎで0.5〜３含み、残部がFe及び不可避不純物からなるＴＶマスクフレーム用鋼板であるので、磁気特性、黒化膜の密着性の両方の観点からＴＶマスクフレーム材として優れた材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓｂ量と透磁率（μ０．３５）の関係を示す図である。
【図２】Ｂ／Ｎ量と透磁率（μ０．３５）の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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