(57)【要約】【課題】  引張強度、磁気特性に優れ、且つ製造工程を短縮できるシャドウマスク用素材及びその製造方法、前記シャドウマスク用素材からなるシャドウマスク及びそのシャドウマスクを組み込んだカラー受像管を提供する。【解決手段】  成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：≦０．１重量％、Ｔｉ：０．０００１〜０．１重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延、酸洗した後、圧延率８０〜９５％で１回の冷間圧延を行ない、引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下であるでシャドウマスク用素材を得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍであり、引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下であることを特徴とするシャドウマスク用素材。
【請求項２】
化学的成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：＜０．１重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍであり、引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下であることを特徴とするシャドウマスク用素材。
【請求項３】
成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延、酸洗した後、圧延率８０〜９５％で冷間圧延を行ない、且つ冷間圧延後または調質圧延後の表面粗さがＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）０．１〜１μｍになるようにしたことを特徴とするシャドウマスク用素材の製造方法。
【請求項４】
成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：＜０．１重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延、酸洗した後、圧延率８０〜９５％で冷間圧延を行ない、且つ冷間圧延後または調質圧延後の表面粗さがＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）０．１〜１μｍになるようにしたことを特徴とするシャドウマスク用素材の製造方法。
【請求項５】
前記冷間圧延は１回の冷間圧延により前記圧延率を達成して最終素材厚さを得ることを特徴とする請求項３又は４に記載のシャドウマスク用素材の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のシャドウマスク用素材を用いて製造してなることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項７】
請求項５記載のシャドウマスクを組み込んだカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー受像管に用いられるシャドウマスクに使用するシャドウマスク用素材とその製造方法、前記シャドウマスク用素材を用いたシャドウマスク及びそのシャドウマスクを組み込んだカラー受像管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シャドウマスク用素材である冷延鋼板は、従来次のような製造工程で製造されてきた。すなわち鉄鋼メーカーにて製造された極低炭素鋼に仕上げ熱延を行う。仕上げ温度はＡｒ３変態点以上でも良いし以下でも良い。その後に、酸洗、一次冷間圧延をし、所定の板厚とした後、脱脂後箱型焼鈍炉にて脱炭焼鈍を施し、その後、必要に応じて二次冷間圧延を５０％以上の圧延率により圧延し、最終製品の厚みとしてきた。
また、エッチング性とプレス加工性を改善するために、Ｃ：≦０．００２５重量％の極低炭素鋼を素材として、連続焼鈍工程の雰囲気を制御することで、脱炭反応を促進させて、シャドウマスク用素材を生産することが提案されており、この際、固溶Ｃを安定させるため、Ｎｂを添加することが有効と提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この製造方法で製造された冷延鋼板は、エッチングメーカーにてフォトエッチング後、プレスメーカーにて軟質化のための焼鈍を行った後、所定の形状にプレスし、その後、赤錆発生の防止、輻射率の改善のため、酸化雰囲気にて、表層に黒化膜と称する酸化膜を生成させる熱処理を行ってシャドウマスクを得ている。
【特許文献１】特開平８−２６９６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シャドウマスク素材として求められる重要な特性は、軟磁気特性と引張強度特性、特にフォトエッチング後のハンドリング性を考慮すると圧延方向に対して直角方向の引張強度特性に優れている事である。さらにこれに加え、固溶Ｃによるマスクのプレス成形時におけるストレッチャー・ストレインがない材料であることである。この要求を満たすには、本発明者の研究によれば、保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下で、圧延方向に対して直角方向の引張強度が５００ＭＰａ以上を備え、且つ固溶Ｃ、Ｎを減少させてプレス成形時におけるストレッチャー・ストレインの発生を防止することであるが、上記従来の方法では安価に安定して上記特性を得ることができず、未だ満足するものでなかった。また、従来のシャドウマスク素材の成分では、圧延板から冷間圧延と焼鈍の繰り返しにより、薄肉化しなければならず、製造工程が複雑であった。
【０００５】
そこで、本発明は、１回の冷間圧延で最終製品厚さに薄肉化することができ、製造工程を簡略化でき、且つフォトエッチング後のハンドリング性を考慮して圧延方向に対して直角方向での引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下で、さらに、固溶Ｃによるマスクのプレス成形時におけるストレッチャー・ストレインがないシャドウマスク用素材及びその製造方法を提供し、且つ該シャドウマスク用素材からシャドウマスクを得、さらにそのシャドウマスクを組み込んだ受像管を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明のシャドウマスク用素材は、化学的成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍであり、引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下であることを特徴とする。
また、上記課題を解決する本発明の他のシャドウマスク用素材は、化学的成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：＜０．１重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍであり、引張強度が５００ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
そして、上記課題を解決する本発明のシャドウマスク用素材の製造方法は、成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延、酸洗した後、圧延率８０〜９５％で、冷間圧延を行うことにより極薄にし、且つ冷間圧延後または調質圧延後の表面粗さがＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）０．１〜１μｍになるようにしたことを特徴とするものである。
また、上記課題を解決する本発明のシャドウマスク用素材の製造方法は、成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：＜０．１重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間圧延、酸洗した後、圧延率８０〜９５％で、冷間圧延を行うことにより極薄にし、且つ冷間圧延後または調質圧延後の表面粗さがＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）０．１〜１μｍになるようにしたことを特徴とする。前記冷間圧延は、１回の冷間圧延により前記圧延率を達成して最終素材厚さを得ることを特徴とする。
本発明のシャドウマスクは、前記のシャドウマスク用素材を用いて製造されたものであることを特徴とする。
そして、本発明のカラー受像管は、前記のシャドウマスクを組み込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、低炭素鋼中にＴｉを０．０１〜０．０７重量％添加すること及び圧延率８０〜９５％の冷間圧延を行うことにより、Ｔｉが炭窒化物を形成し、固溶Ｃ、Ｎが減少し、ストレッチャー・ストレインを低減させることができる。このため、優れた引張強度と磁気特性に優れたシャドウマスク用素材が得られる。また、従来のような冷間圧延と焼鈍の繰り返しによる薄肉化ではなく、焼鈍することなく冷間圧延１回で薄肉化が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施形態に基づき詳細に説明する。
本実施形態のシャドウマスク用素材は、成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０３重量％、Ｍｎ：≦０．５重量％、Ｐ：≦０．０２重量％、Ｓ：≦０．０２重量％、Ａｌ：０．０１〜０．０７重量％、Ｎ：≦０．００４０重量％、Ｂ：≦０．０１重量％、Ｎｂ：≦０．１重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％含有されており、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板が好ましく、その理由は以下の通りである。
【００１０】
Ｔｉ量：
鋼中へのＴｉの含有量０．００１〜０．０７重量％の範囲が好ましい。望ましくは、０．０２〜０．０７重量％、より望ましくは０．０４１〜０．０７重量％の範囲である。鋼中のＴｉは、Ｃ，Ｎと炭窒化物を形成するため、固溶Ｃ，Ｎを減少させ、ストレッチャー・ストレインを低減するので、少なくとも０．０１重量％以上必要とする。しかし、Ｔｉ量が高すぎるとマスク成形前の軟化焼鈍での再結晶温度を上げるため、上限を０．０７重量％とする。また、本発明の成分系ではＴｉの効果が最も有効なのは０．０４１〜０．０７重量％である。
Ｃ量：
Ｃ量は、０．００３重量％を超えると、ＴｉＣの炭化物析出量が増加し、結晶粒を微細化し、焼鈍後の硬質化および磁気特性を悪化させる。望ましくは０．００３重量％以下、より望ましくは０．００２２重量％以下とする。
Ｓｉ量：
シャドウマスク素材中のＳｉは、受像管製造の際の黒化処理工程において黒化を阻害する元素であり、少ないほうが好ましいが、Ａｌキルド鋼としては不可避的に含有される元素であり、上限を０．０３重量％とすることが好ましい。望ましくは０．０２５重量％、さらに好ましくは０．０２重量％以下である。
Ｍｎ量：
熱延鋼板中のＭｎは、不純物であるＳによる熱延中の赤熱脆性を防止するために必要な成分であるので、本発明の極薄シャドウマスク素材は冷間圧延時に割れを生じやすいので所定量添加することが好ましいが、０．５重量％を超えると材料が硬質化し成形性を劣化させることから、上限を０．５重量％とすることが好ましいが、好ましくは０．３０重量％以下である。
Ｐ量：
シャドウマスク素材中のＰは、結晶粒を微細化するため磁気特性が悪くなり、少ないほうが好ましい。特に本発明の極薄シャドウマスク素材はこの効果が著しく０．０２％重量％以下が好ましい。
Ｓ量：
熱延鋼板中のＳは、不可避的に含有される元素であり、熱延中の赤熱脆性を生じる不純物成分であり、極力少ないことが望ましい。本発明の極薄シャドウマスク素材は冷間圧延時に割れを生じやすいので積極的に排除することが好ましい。この効果は０．０２重量％以下にするのが好ましいが、より好ましくは０．０１重量％以下である。
Ａｌ量：
熱延鋼板中のＡｌは、製鋼に際し、脱酸剤として鋼浴中に添加され、スラブとして除かれるが、添加量が少ないと安定した脱酸効果が得られない。そこで、この効果は０．０１重量％以上添加するのが好ましく、より好ましくは０．０２重量％以上である。一方、０．０７重量％を超えて添加しても効果が小さい。また、本報告では結晶粒の粗大化を目的としており、Ａｌの過剰な添加による結晶粒の微細化は好ましくなく、０．０７重量％以下とすることが望ましく、より好ましくは０．０４５重量％以下である。
Ｂ量：
熱延鋼板中のＢはＮと窒化物を形成し、ストレッチャー・ストレインを抑制する効果があり、添加することが望ましいが、本発明ではＴｉが含有されているため、Ｂは必ずしも必要としない。
したがって、プレス前焼鈍の再結晶温度を著しく上げないために、添加する場合には、０．０１重量％以下に制限する。
Ｎｂ量：
熱延鋼板中のＮｂはＣ、Ｎと炭窒化物を形成し、ストレッチャー・ストレインを抑制する効果があり、添加するのが望ましいが、本発明ではＢ同様に、Ｔｉが含有されているため、Ｎｂは必ずしも必要としない。Ｎｂは、マスク成形前の軟化焼鈍での再結晶温度を上げる効果が、Ｔｉに比べ大きく、マスク成形後の黒化焼鈍後の結晶粒もＴｉに比べ細粒で、磁気特性が悪い。
したがって、プレス前焼鈍の再結晶温度を著しく上げないために、０．１重量％以下に制限する。
残部：
残部はＦｅ及びエッチング性、プレス成形性を損なわない程度に不可避的に含有される元素は規制しない。
【００１１】
次に、本発明の極薄シャドウマスク素材の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態の極薄シャドウマスク素材の製造方法は、上記成分を有するスラブ（鋼片）を１１００℃〜１２５０℃に加熱し、望ましくは６００〜７３０℃の巻取温度で熱間圧延し、酸洗後、冷間圧延を行う。冷間圧延は圧延率９５％未満で行う。圧延率が９５％以上だと、磁気特性が悪くなる。この場合、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍの範囲になるように、表面粗度を調整しても良い。この冷間圧延で、表面粗さを調整しない場合は、この後の工程である調質圧延工程で、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍの範囲になるように、表面粗度を調整する。
本実施形態のシャドウマスク素材の上記製造方法を各工程毎にさらに詳細に説明する。
【００１２】
（熱間圧延工程）
スラブ加熱温度は、１１００℃より低いと熱間圧延性が悪化し、熱間圧延温度を確保する観点からも１１００℃より高くすることが望ましい。一方、スラブ加熱温度が高すぎるとスラブ時のＡｌＮが完全に溶解し、熱延板で、微細な結晶粒となるため、磁気特性を劣化させる。すなわち、Ｈｃが大きくなる。したがって、スラブ加熱温度は１２５０℃を超えないことが望ましい。
熱間圧延仕上げ温度は、結晶粒を制御するには重要な因子で、Ａｒ３点以上にすると、仕上げ圧延後にγ→α変態が生じるため、微細な結晶粒となり、磁気特性を劣化させ、Ｈｃが大きくなるが、１３０Ａ／ｍを超えないため、特に規制はしない。
しかし、ユーザーの仕様によってはＨｃがより低いものが好まれることがあり、その場合は、仕上げ圧延前にγ→α変態を終了させ、仕上げ圧延から、巻き取るまでは、γ→α変態を生じさせないようにする。したがって、熱延仕上げ温度は、Ａｒ３点より０〜３０℃低く、望ましくは、１０〜２０℃低い温度にする、当成分系では８５０〜８８０℃、望ましくは、８６０〜８７０℃とすることが望ましい。
しかし、Ａｒ３変態点は本発明の材料成分の場合は約８８０℃であるが、Ａｒ３変態点は、材料成分によって異なる。重要なことはＡｒ３変態点より、０〜３０℃低い温度、望ましくは、１０〜２０℃低い温度で熱延の仕上げ圧延を終えることである。
巻取温度は、熱延時のコイル幅方向および長手方向の品質安定性を考慮して、６００〜７３０℃とすることが望ましいが、熱延板の結晶粒を大きくするためには下限を６５０℃以上にすることがさらに望ましい。巻取温度の上限は磁気特性からは規制しないが、酸洗工程での脱スケール性から、７００℃程度が望ましい。
【００１３】
（酸洗、冷間圧延工程）
酸洗、冷間圧延は通常行われる条件でよい。本発明の極薄シャドウマスク素材の製品厚みに近い方が望ましく、冷間圧延率は８０〜９５％の範囲で行う。冷間圧延率をいたずらに下げても満足する特性は得られるが、本発明の場合、熱延鋼板の板厚が薄くなり、実生産を考慮すると製造不可能な板厚になってしまうため、実生産可能な範囲として下限を８０％とする。また９５％を超えると、磁気特性Ｈｃが悪くなる。冷間圧延の際、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）を０．１〜１μｍに調整しても良い。
【００１４】
（調質圧延工程）
冷間圧延で適当な粗度を付与しない場合、冷間圧延後、鋼板に適当な表面粗さＲａを調質圧延により付与しても良い。表面粗さＲａとして、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が０．１〜１μｍになるように、適当な粗さを付与した圧延ロールを用いて調質圧延を行う。０．１μｍ未満では、レジストとの密着性が悪く、１μｍを超えると現像してもレジストが残留しやすく、塩化第２鉄溶液によるエッチングムラが生じやすく好ましくない。
【００１５】
（プレス前焼鈍工程）
上記のように、冷間圧延後あるいは調質圧延した後、加工メーカーに該シャドウマスク素材を出荷しても良いが、更に焼鈍を行っても良い。連続焼鈍では、焼鈍後プレス成形可能な特性を得るために７５０〜８５０℃で２０秒以上の条件で行い、箱型焼鈍では６００〜７５０℃で５時間以上行う。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
表１に示す化学成分をもつ鋼片を、熱間圧延にて１．８〜２．３ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗後、冷間圧延により板厚０．１５〜０．２５ｍｍの極薄シャドウマスク素材を製造した。実施例２，４と比較例１，３，５では、冷間圧延で表面粗度を付与した。また、実施例１，３，５および比較例２と４では、更に調質圧延を行い、表面粗度を付与した。
上記のように作成した素材について、特性を評価した。評価結果は表２に示す。
【００１７】
［引張強度（ＹＰ、ＹＰ．ＥＬ）の評価］
シャドウマスクのプレス前の軟化焼鈍を想定し、素材を、水素ガス５．５体積％、残り窒素ガスの雰囲気中で、露点１０℃の条件下で、７２０℃、１０分で焼鈍し、ＪＩＳ５号試験片をテンシロンを用いて、圧延方向に対して直角方向の強度をＹＰ（Yield pointの略字。降伏点）とＹＰ．ＥＬ（Yield point Elongationの略字。降伏点伸び）を測定した。ＹＰは１２０ＭＰａ未満で、かつＹＰ．ＥＬは１％未満の場合を合格とし、表２の判定では○で表した。このＹＰあるいはＹＰ．ＥＬを満足しない場合を不合格とし、表２の判定では×で表した。
【００１８】
［磁気特性（Ｈｃ）の評価］
引張強度の評価と同一な条件で軟化焼鈍を行い、四極エプスタイン法（１次巻線及び２次巻線を施し、外部磁場をかけて測定する方法）で、磁界７９６Ａ／ｍを負荷し、保持力（Ｈｃ）で評価した。
Ｈｃが１３０Ａ／ｍ未満を合格とし、判定では○で表した。１３０Ａ／ｍ以上は不合格で判定では×で表した。
［表面粗さＲａの測定］
ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１規格に準じて触針式の粗度計で測定した。
［レジストとの密着性］
市販のレジストをオーブンにて乾燥後の厚みが３μｍとなるように塗布し、露光しないで現像１分後一部でもレジストが剥離した場合を密着不良とし、×で表した。剥離が全くない場合を合格とし、○で表した。
【００１９】
本発明に係る実施例の素材と比較例の素材の製造方法、表面粗度、機械特性、四極エプスタイン法で測定した保持力（Ｈｃ）及びレジストとの密着性を表１と表２に示した。
【００２０】
【表１】
2006144035.tif 000002
【００２１】
【表２】
2006144035.tif 000003
【００２２】
表１と表２に示すようにプレスメーカーでのプレス前焼鈍 ７２０℃の温度条件において、実施例１〜５はＨｃが１３０Ａ／ｍより小さく、良好な磁気特性を有するシャドウマスク素材が得られている。かつ、ＹＰが１２０ＭＰａ以下であり、降伏点伸びの発生もない。
また、比較例１はＴｉが少なすぎて、ＥＬが高く悪い。比較例２は冷間圧延率が９５％なのでＨｃが悪く、Ｒａも小さいのでレジストとの密着性が悪い。比較例３はＣ量が高すぎるので、ＹＰが高く、悪い。また、比較例４はＢ量、Ｔｉ量及びＮｂ量が少ないので、ＹＰとＥＬが高すぎる。また、Ｒａが大きいので、現像時のレジストの抜け性が悪い。比較例５は、Ｔｉ量が多すぎるため、ＹＰとＨｃが高すぎる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明のシャドウマスク用素材は、前記成分系及び製造工程、特に低炭素鋼中にＴｉを０．０１〜０．０７重量％添加することにより、Ｔｉが炭窒化物を形成し、固溶Ｃ、Ｎが減少し、ストレッチャー・ストレインを低減させることができる。このため、優れた引張強度と磁気特性に優れたシャドウマスク用素材が得られる。また、シャドウマスク用素材は１回の冷間圧延で最終素材厚さを得ることが可能であり、製造コストを低減でき、カラー受像管のシャドウマスクとして産業上の利用可能性がある。