(57)【要約】【課題】耐クリープ特性に優れ、テンション方式を採用するシャドウマスクやアパーチャグリルといった展張型色選別装置に最適な素材の製造方法、そしてそれを用いた装置としての製造方法を提供する。【解決手段】材料に熱間および冷間圧延を行なってなるカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法において、材料は、質量％で、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０〜０．０１％未満、Ｃｒ：０〜０．２％未満、Ｃ：０．０５％未満であり、残部実質的にＦｅからなる化学組成を有し、最終冷間圧延は圧延率を５０％以上とし、前記最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法である。そして、上記の製造方法で得た展張型色選別装置用素材に、電子線通過孔またはスリットをエッチング形成し、金属枠体に展張固定した後、黒化処理を行なうカラーブラウン管の展張型色選別装置の製造方法である。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料に熱間および冷間圧延を行なってなるカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法において、材料は、質量％で、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０〜０．０１％未満、Ｃｒ：０〜０．２％未満、Ｃ：０．０５％未満であり、残部実質的にＦｅからなる化学組成を有し、最終冷間圧延は圧延率を５０％以上とし、前記最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項２】
材料に熱間および冷間圧延を行なってなるカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法において、材料は、質量％で、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０〜０．０１％未満、Ｃｒ：０〜０．２％未満、Ｃ：０．０５％未満であり、残部Ｆｅおよびその他の元素からなり、その他の元素の合計量が１．０％以下である化学組成を有し、最終冷間圧延は圧延率を５０％以上とし、前記最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項３】
冷間圧延を行なう前に、ひずみ除去のための焼鈍を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載のカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項４】
冷間圧延を行なう前に、１０００℃以下の焼鈍を行なうことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項５】
材料は、質量％で、Ｍｏ：０．２〜０．６％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項６】
材料は、質量％で、Ｎ：０．０２％以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の製造方法で得た展張型色選別装置用素材に、電子線通過孔またはスリットをエッチング形成し、金属枠体に展張固定した後、黒化処理を行なうことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置の製造方法。
【請求項８】
４５０〜５５０℃の黒化処理を行なうことを特徴とする請求項７に記載のカラーブラウン管の展張型色選別装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーブラウン管に搭載される、テンション方式を採用するシャドウマスクやアパーチャグリルといった展張型色選別装置について、その耐クリープ特性に優れる素材および装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーブラウン管における色選別装置として、例えば多数の電子線通過孔が形成されるシャドウマスクの場合、薄鋼板をプレス成形加工して画面に曲率を持たせる方式（成形方式）が主流であった。しかし、近年、ブラウン管画面に対する大型化、フラット化ならびに高精細化の要求が高まるにつれて、その方式としては、薄鋼板にあらかじめ強い張力を付与しておく方式（テンション方式）を採用する展張型シャドウマスクが広く用いられるようになってきている。
【０００３】
また、このような展張型の色選別装置としては、薄鋼板に多数のスリットが形成されてなるアパーチャグリルがあり、展張型シャドウマスクに同様、近年のブラウン管画面の大型化、フラット化ならびに高精細化に対応するものである。
【０００４】
ところで、これら色選別装置は、カラーブラウン管の動作中、常に電子線照射を受けるため、それ自体の温度が上昇し、その温度は１００℃に達すると言われている。これによって色選別装置が熱膨張を起こし、その形成された電子線通過孔あるいはスリットが変形すると、蛍光体上への電子線のミスランディングが発生し、画像の色ずれが生じてしまう。
【０００５】
この現象を防止するために、成形方式の色選別装置では、その素材として熱膨張係数の小さいＦｅ−３６質量％Ｎｉを基本組成とするインバー合金などが広く用いられてきた。しかし、素材価格が高い上、成形加工やエッチングが難しいといった問題点があった。
【０００６】
一方、テンション方式を採用するシャドウマスクやアパーチャグリルといった展張型の色選別装置においては、その薄板自体に張力がかけられた状態で保持されているために、上記の熱膨張で保持形状が緩んだとしても、その付与されている張力によって補正され、電子線通過孔の位置ずれが起こらない設計になっている。このため、その素材として、安価なアルミキルド鋼を用いることができる。
【０００７】
展張型色選別装置を搭載するカラーブラウン管の製造工程においては、エッチング加工によって電子線通過孔やスリットが形成された薄板素材を、張力をかけた状態で金属枠体に溶接固定し、その後、蒸気またはガスによる黒化処理が行われる。これは、マスク表面に緻密で密着性の良い酸化膜を形成して、内部からのガスの発生、二次電子の発生、熱輻射、錆の発生を防止するために施される処理であり、通常、４５０℃から５５０℃の範囲で行われるものである。
【０００８】
しかし、黒化処理により、その薄板素材（色選別装置）は、張力をかけられた状態で高温域に保持されることから、クリープ変形を起こして、張力低下を起こすといった問題がある。この張力低下が大きいと、カラーブラウン管としての動作中、スピーカの音で色選別装置が共振し、色ずれが起こってしまう。したがって、黒化処理といった高温環境による張力低下を防止するには、その素材としてのクリープ強度を高める必要がある。
【０００９】
この手段としては、低合金アルミキルド鋼にＮを添加し、コットレル雰囲気を形成して転位を固着する方法（特開昭６２−２４９３３９、特開平１１−２２２６２８）、ＭｎとＮを添加し、ＭｎとＮの原子対によって転位の動きを抑制する方法（特開平０５−３１１３３２）、ＣｒとＭｏを複合添加した固溶強化による方法（特開平０２−１７４０４２）、ＷとＭｏを複合添加して固溶強化および炭化物の析出強化を図る方法（特開平０８−０２７５４１）などが提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の手段はいずれも、材料学的な見地からも検討された有効な方法ではあるが、本分野の展張型色選別装置用素材として、その得られるクリープ強度が必ずしも十分とは言えない。
【００１１】
例えば、Ｎによるコットレル雰囲気の形成は、その転位の固着によってクリープ強度を改善するものであるが、黒化処理といった４５０℃以上の環境ではＮの拡散速度が速くなって、十分な効果が得られない。また、ＭｎとＮの親和力を利用する手段の場合、Ｎの単独添加よりは耐クリープ特性が改善されるものの、それであっても展張型色選別装置で求められる耐クリープ特性に対しては不十分である。
【００１２】
さらに、本発明者の研究によれば、ＣｒはＣとの親和力が強すぎるために炭化物を形成してしまい、転位運動に対して有効な障壁にはならない。そして、ＷであってもＣと結合しやすく、炭化物を形成する結果、十分な転位固着力を示さない。
【００１３】
そこで、本発明は、耐クリープ特性に優れ、テンション方式を採用するシャドウマスクやアパーチャグリルといった展張型色選別装置に最適な素材の製造方法、そしてそれを用いた装置としての製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題点を解決すべく詳細な検討を重ねた結果、耐クリープ特性の改善には、Ｍｏ添加が非常に効果的であることを見いだした。つまり、Ｍｏが有する独特の効果に基づくものであって、そのＣ、Ｎといった侵入型固溶原子との適度な親和力を有する作用を新規に突きとめた。さらに、展張型色選別装置として使用する場合には、その薄板素材としての製造工程における最終冷間圧延率を５０％以上とし、その後に熱処理を行なわないことが有効であることを見いだし、本発明に至ったものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、材料に熱間および冷間圧延を行なってなるカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法において、材料は、質量％で、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０〜０．０１％未満、Ｃｒ：０〜０．２％未満、Ｃ：０．０５％未満であり、残部実質的にＦｅからなる化学組成を有し、最終冷間圧延は圧延率を５０％以上とし、前記最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法である。
【００１６】
望ましくは、材料は、質量％で、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０〜０．０１％未満、Ｃｒ：０〜０．２％未満、Ｃ：０．０５％未満であり、残部Ｆｅおよびその他の元素からなり、その他の元素の合計量が１．０％以下である化学組成を有し、最終冷間圧延は圧延率を５０％以上とし、前記最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置用素材の製造方法である。
【００１７】
好ましくは、上記化学組成にて、Ｍｏ：０．２〜０．６％で調整された材料であり、あるいはさらに、Ｎ：０．０２％以下の材料である。冷間圧延を行なう前には、ひずみ除去のために１０００℃以下の焼鈍を行なってもよい。
【００１８】
そして、これらいずれかの製造方法で得た展張型色選別装置用素材に、電子線通過孔またはスリットをエッチング形成し、金属枠体に展張固定した後、黒化処理を行なうことを特徴とするカラーブラウン管の展張型色選別装置の製造方法であって、好ましくはその黒化処理を４５０〜５５０℃とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の最も重要な特徴は、最適なひずみ量を付与した展張型色選別装置用素材を前提に、その独特の効果を発揮するのに好ましいＭｏの適量添加量を、Ｃ量との相互関係をも考慮した上で見いだしたことに加えて、さらには、これら効果を保つのに望ましい条件として、ＣｒおよびＷの含有量をも明確にしたところにある。そして、これら相互効果を達成できる展張型色選別装置用素材、そして展張型色選別装置用としての製造方法を明らかにした点にある。以下に、本発明の詳細について説明する。
【００２０】
まず、本発明者は、その展張型色選別装置用素材としての優れたクリープ強度の達成に必要な条件を検討し、素材中に適度の加工ひずみを付与する手段を採用した。つまり、素材、具体的には展張に供される薄板素材の状態にてその内在する転位密度を高く調整しておくことであって、その程度は冷間圧延条件と熱処理条件の制御および導入の有無により最適に調整することができる。
【００２１】
そこで、本発明の素材の場合、その必要とするクリープ強度を達成すべく、最終冷間圧延率を５０％以上とする。なお、最終冷間圧延率が高すぎると、本用途にて耐クリープ特性以外に要求される透磁率が低くなる。好ましくは、５０〜９５％である。そして、最終冷間圧延の後は、熱処理を行なわないことで、黒化処理といった展張後の高温処理を利用して、可動転位を減少させることができ、架張後の状態での優れた耐クリープ特性と透磁率を達成することができる。この場合、黒化処理は再結晶が生じない条件が好ましく、４５０〜５５０℃が適用できる。
【００２２】
また、冷間圧延前の、例えば熱間圧延材料に内在するひずみを除去しておくことは、次の冷間圧延による転位密度の最適調整を行ないやすくし、高い透磁率を確保する上でも有利であることから、冷間圧延を行なう前に、ひずみ除去のための焼鈍を行なってもよい。１０００℃以下の温度で焼鈍を加えても、必要とするクリープ強度を得ることが可能である。
【００２３】
しかし、上記最適に調整したひずみであっても、それが黒化処理といった展張後の高温処理中に次第に回復していくと、その調整は意味をなさなくなる。そこで、本発明者は、高温にてそのひずみの回復を抑制するのに有効な手段を検討したところ、素材を構成する化学組成を最適に調整することで、達成できることを突きとめた。以下、本発明の化学組成について説明する。
【００２４】
Ｍｏは、本発明において最も重要な元素である。Ｍｏは鋼の固溶強化元素であり、降伏強さおよび引張強さを向上させる元素である。また、Ｍｏは鉄中での拡散係数が小さく、かつ固溶状態にてＣやＮなどの侵入型固溶原子と強い親和力を示すため、鉄鋼材料のクリープ変形を著しく小さくする効果を示す。そして、この効果は、Ｍｏが後述するＷやＣｒに比して炭化物を形成し難いからこそ、有効に利用できるものであって、転位の固着に最も有効に機能する元素である。
【００２５】
上記Ｍｏ添加による効果はその添加量と共に増すが、本発明では、その展張型色選別装置用素材としての、例えば４５０〜５５０℃といった高温下での耐クリープ特性を改善することに注視する。本発明では、この場合でも十分なクリープ強度の改善効果が得られる添加量として０．１％以上を必須とする。好ましくは０．２％以上である。
【００２６】
しかし、１．０％を超えて添加すると、それであってもＭｏ炭化物が多く形成され、転位の固着効果が落ちることに加え、シャドウマスクやアパーチャグリル用素材として重要なエッチング性もが損なわれてしまう。なお、本分野で必要とされる耐クリープ特性は、０．６％までのＭｏ添加で十分得られる。これ以上の添加は、素材のコスト上昇を招くことになる。よって、本発明のＭｏは０．１〜１．０％とする。好ましくは、０．２〜０．６％である。
【００２７】
Ｃは、鋼中の転位周辺に集まってコットレル雰囲気を形成し、鋼の強度を上昇させる。そして、この効果は、ＷやＣｒに比して炭化物の形成能が低く、かつ固溶状態にてＣと強い親和力を示す本発明のＭｏと共存することによってこそ、高温域でも保たれるようになる。しかし、０．０５％以上を含有すると炭化物が多く生成され、本効果の低下に加えて、エッチング性もが損なわれてしまう。よって、本発明のＣは０．０５％未満とする。なお、上記の効果を得るに好ましくは０．００５％以上である。
【００２８】
Ｗは、Ｍｏよりも原子量がおよそ倍ほども大きく、鋼のクリープ強度に対しては、Ｍｏほどの効果を示さない。その上、Ｍｏに比して炭化物を形成し易く、０．０１％以上を含有すると鋼中でＷ炭化物が多く生成されるため、クリープ強度に有効な固溶Ｃが減少してしまうだけでなく、重要なエッチング性もが損なわれてしまう。よって、本発明のＷは０〜０．０１％未満とする。好ましくは０〜０．００５％である。
【００２９】
Ｃｒは、セメンタイトの形成を促進する。このため、過剰の含有はクリープ強度に有効な固溶Ｃを減少させるだけでなく、重要なエッチング性をも損なうことから、本発明ではＣｒを０〜０．２％未満とする。好ましくは０〜０．１５％未満、さらには０〜０．０１％である。
【００３０】
Ｎは、Ｃと同様、鋼中の転位周辺に集まってコットレル雰囲気を形成し、鋼の強度を上昇させる。そして、その効果は、同じくＭｏと共存することによってこそ、高温域でも保たれるようになる。しかし、０．０２％を超えて含有するとＭｏ窒化物が多く生成され、上記効果の低下に加えて、エッチング性もが損なわれてしまう。よって、本発明のＮはその含有する場合であっても０．０２％以下が好ましい。
【００３１】
その他、本発明の展張型色選別装置用素材においては、上記以外の元素を含んでもよいが、残部Ｆｅを除くその他の元素の合計量は、Ｎも含み１．０％以下とすることが望ましい。つまり、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ａｌなどを含んでもよいが、それらの素材中への固溶・偏析あるいは形成する化合物はエッチング性を損なうため、不純物元素として含有量は低く抑えることが望ましい。よって、本発明における、これらの合計量の上限を、Ｎも含み１．０％以下とした。特に、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ｏ：０．０５％以下、Ａｌ：０．１％以下とすることが望ましい。
【００３２】
一方、微量添加によってクリープ強度を上昇させる元素として、Ｃｕ、Ｂ、Ｎｂが挙げられる。本発明においては、これら元素の１種以上を添加することにより、クリープ強度を更に改善することが可能である。なお、この場合にあっても、その他の元素の合計量として、１．０％以下に規制することが望ましい。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例として本発明を説明する。
まず、表１に示すような化学組成を有する合金を用意した。ここで、本発明の”その他の元素”を示すＧｒｏｕｐＡについては、その代表的な元素種を記載しており、いずれの合金においても、その記載されない残りの元素を含む合計量であっても、１．０％以下であることを確認済みである。
【００３４】
これらに対し、熱間圧延を施して２．５ｍｍの鋼板とした後、圧延率９４％の冷間圧延を行なって厚さ０．１５ｍｍの薄板とした。ただし、Ｎｏ．２については、上記冷間圧延を行なう前に９００℃×４時間の焼鈍を行なってある。また、Ｎｏ．３においては厚さ０．３８ｍｍ、Ｎｏ．５においては厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延を行なった後に９００℃×４時間の焼鈍を行ない、その後、それぞれ６０％および４０％の最終冷間圧延を施して０．１５ｍｍの薄板としてある。
【００３５】
【表１】
2004091841.tif 000002
【００３６】
このようにして得られた薄板より、平行部３０ｍｍの引張試験片を採取した。そして、これを用い、架張および黒化処理工程を想定した４６０℃において２９４ＭＰａの応力を６０分間負荷する定荷重試験を行ない、その時のクリープ伸びを測定した。
【００３７】
また透磁率は、外径φ４５ｍｍ、内径φ３３ｍｍのＪＩＳリング試験片を切り出して、黒化処理工程を想定した４６０℃×６０分間の熱処理を行なった後、巻線を施して、８００Ａ／ｍの直流磁場を印加して測定した。表２に、クリープ伸びおよび最大比透磁率の測定結果を示す。
【００３８】
【表２】
2004091841.tif 000003
【００３９】
表２より、本発明であるＮｏ．１は、比較例に比して低いクリープ伸びが得られている。Ｎｏ．２は、Ｎｏ．１と同一組成を有する素材について、最終冷間圧延前に焼鈍を行なったものであるが、Ｎｏ．１と同様、低いクリープ伸びを示しながら、透磁率が向上している。Ｎｏ．３は、最終冷間圧延率が低いため、高い透磁率が得られていながら、色選別装置用素材として十分なクリープ特性をも示す。Ｎｏ．４は、Ｍｏ、Ｎ量ともに高く、極めて低いクリープ伸びが得られている。
【００４０】
一方、Ｎｏ．５は、Ｎｏ．１と同じ組成を有するものの、最終冷間圧延率が低いために、定荷重試験中に破断した。Ｎｏ．６はＭｏ濃度が低く、十分なクリープ特性が得られていない。Ｎｏ．７、Ｎｏ．８はそれぞれＷ、Ｃｒを多く含有するために、クリープ伸びが高くなっている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明であれば、４５０℃以上の環境でも耐クリープ特性に優れた素材を製造できることから、テンション方式を採用するシャドウマスクやアパーチャグリルといった展張型色選別装置に最適な素材として提供することが可能である。よって、本発明の工業的価値は高い。