(57)【要約】【課題】耐電圧特性の良好な高品位の電子銃構体用電極及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電子銃構体用電極の製造方法において、オーステナイト系ステンレスからなる板状材を乾水素と乾窒素とを混合した雰囲気中にて熱処理し、熱処理された板状材にプレス加工を施して電子銃構体用電極１１を形成することを特徴とする。【選択図】    図２
2004296236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃構体用電極の製造方法において、
オーステナイト系ステンレスからなる板状材を乾水素と乾窒素とを混合した雰囲気中にて熱処理し、
前記熱処理された板状材にプレス加工を施して電子銃構体用電極を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記熱処理は、乾水素と乾窒素との混合比が３：１〜１０：１の範囲の雰囲気中にて、６００℃から１１００℃の範囲の温度で、５〜１５分間行うことを特徴とする請求項１に記載の電子銃構体用電極の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理は、乾水素と乾窒素との混合比が３：１〜２０：１の範囲の雰囲気中にて、１０００℃から１１００℃の範囲の温度で、５〜１５分間行うことを特徴とする請求項１に記載の電子銃構体用電極の製造方法。
【請求項４】
オーステナイト系ステンレスからなる板状材を乾水素と乾窒素とを混合した雰囲気中にて熱処理した後に、前記板状材にプレス加工を施して形成されたことを特徴とする電子銃構体用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子銃構体用電極及びその製造方法に係り、特に、カラー陰極線管などの電子管に搭載される電子銃構体の電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー陰極線管などの電子管は、電子ビームを放出する電子銃構体を搭載している。この電子銃構体は、電子ビームを発生する電子ビーム発生部や、電子ビームをターゲット上に集束する主レンズ部などを構成する複数の電極を備えている。このような電子銃構体用電極は、通常、オーステナイト系ステンレスによって形成される。
【０００３】
このオーステナイト系ステンレスは、溶解、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、研磨仕上げなどを行って所定板厚の板状に形成される。電子銃構体用電極は、このようにして得られた板状材を、打抜、絞り、張り出し、孔あけなどのプレス加工により所定形状に成型し、洗浄、タンブリング、熱処理などを行って形成される。
【０００４】
近年、カラー陰極線管に代表される電子管には、耐電圧特性の向上といった市場要求が高まっている。これに伴い、特に板状材に３つの電子ビーム通過孔を形成するための打抜加工において、電子ビーム通過孔周辺のバリの減少が必須になっている。
【０００５】
電極用オーステナイト系ステンレスとしては、通常、焼鈍材が使用されており、さらに厳しい絞り加工や張り出し加工に耐えられるように焼鈍後に研磨仕上げを行う場合が多い。この研磨仕上げとは、冷間圧延工程後に焼鈍工程を経た板状材の表面にベルト研磨などで研磨条痕をつける仕上げで、表面粗さ的には粗くなっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この研磨仕上げ工程を経た板状材の表面層は、内部よりもやや硬化している。
このような研磨仕上げ工程を経た板状材は、研磨仕上げを施すことなく焼鈍工程までで仕上げられた板状材より、電子ビーム通過孔を形成した際にその周辺に形成されるバリが小さくなるといった付帯効果を有するが、まだまだ満足のいくものではない。
【０００７】
この電子ビーム通過孔周辺のバリは、大きなものでは高さ２０μｍを超えるものもある。このような電極をカラー陰極線管に組み込み、動作時に高電圧が印加されると、そのバリに電界が集中してスパーク放電を起こす。結果的に、カラー陰極線管の耐電圧特性を悪化させるという問題が生ずる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０９−２６８３５２号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来、焼鈍材を研磨仕上げすることによって得られたオーステナイト系ステンレスを電子管用電極に使用することで厳しい絞り加工や張り出し加工に耐えられるようになったが、電子ビーム通過孔の打抜加工によって生ずるバリは、表面層の若干の硬化によって小さくなったものの、後工程や客先の要求に十分に応えられるものではない。
【０００９】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、耐電圧特性の良好な高品位の電子銃構体用電極及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の様態による電子銃構体用電極の製造方法は、
電子銃構体用電極の製造方法において、
オーステナイト系ステンレスからなる板状材を乾水素と乾窒素とを混合した雰囲気中にて熱処理し、
前記熱処理された板状材にプレス加工を施して電子銃構体用電極を形成することを特徴とする。
【００１１】
上述した電子銃構体用電極の製造方法によれば、板状のオーステナイト系ステンレスの製造工程において、最後に乾水素と乾窒素との混合雰囲気中で熱処理を行う。これにより、板状材の表面層を硬化させるとともに、さらに表面から深部に至るまで硬化させることができる。
【００１２】
このため、電子銃構体用電極を形成する際のプレス加工において、電子ビーム通過孔を打抜加工した時にその周辺に形成されるバリを小さくすることができる。これにより、高品位の電子銃構体用電極を得ることができ、しかも、電子銃構体用電極を電子管などに組み込んで動作させた際において、良好な耐電圧特性を維持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る電子銃構体用電極及びその製造方法について図面を参照して説明する。
【００１４】
カラー陰極線管などの電子管に搭載される電子銃構体１は、図１に示すように、カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、及び、複数の電極を備えている。カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、水平方向Ｘに一列に配列されている。複数の電極、例えば第１グリッドＧ１、第２グリッドＧ２、第３グリッドＧ３、及び、第４グリッドＧ４は、カソードＫから管軸方向Ｚに沿って順に配置されている。
【００１５】
第１グリッドＧ１及び第２グリッドＧ２は、板状電極によって構成されており、それぞれの板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して、水平方向Ｘに一列に配列した３個の電子ビーム通過孔を有している。これらの電子ビーム通過孔は、例えば径小の円形状に形成されている。
【００１６】
第３グリッドＧ３及び第４グリッドＧ４は、図２に示すような複数のカップ状電極１１を組み合わせることによって構成されている。このカップ状電極１１は、その端面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して、水平方向Ｘに一列に配列した３個の電子ビーム通過孔１２を有している。これらの電子ビーム通過孔１２は、例えば径大の円形状に形成されている。
【００１７】
カソードＫ、第１グリッドＧ１、及び、第２グリッドＧ２は、電子ビームをターゲット例えば蛍光体スクリーンに向けて発生する電子ビーム発生部を構成する。第２グリッドＧ２、及び、第３グリッドＧ３は、電子ビーム発生部により発生した電子ビームをプリフォーカスするプリフォーカスレンズ部を構成する。第３グリッド、及び、第４グリッドＧ４は、プリフォーカスされた電子ビームをターゲット上に最終的に集束する主レンズ部を構成する。
【００１８】
このような電子銃構体に適用される各電極は、オーステナイト系ステンレスによって形成される。このオーステナイト系ステンレスは、以下のような製造工程によって製造される。すなわち、複数の金属材料を所定の割合で溶解する溶解工程、溶解した金属を所定の鋳型に流し込んで成型する鋳造工程、成型された金属材料を加熱しながら圧延する熱間圧延工程、金属材料を常温で圧延する冷間圧延工程、金属材料を焼き鈍す焼鈍工程、研磨仕上げ工程、及び、熱処理工程を経て、板状のオーステナイト系ステンレスが製造される。
【００１９】
さらに、完成板厚が例えば０．４０ｍｍのオーステナイト系ステンレス例えばＳＵＳ３０４Ｌにプレス加工を施すことにより、電子銃構体用電極を形成する。このプレス加工は、打抜、絞り、張り出し、孔あけなどの加工を含むものであり、電子銃構体用電極１１が成型されるとともに電子ビーム通過孔１２が形成される。また、このようにして成型された電子銃構体用電極１１は、さらに、洗浄された後、タンブリング処理、熱処理などを経て完成する。
【００２０】
上述したオーステナイト系ステンレスの製造工程において、最終工程として、研磨仕上げ工程の後の熱処理工程は、乾水素と乾窒素との混合雰囲気中で行うものである。これにより、板状オーステナイト系ステンレスの表面層を硬化させることができ、しかも、熱処理工程を行わないオーステナイト系ステンレスよりもさらに深部まで硬化させることができる。
【００２１】
このような熱処理工程を行うにあたっては、以下に示すような数種類の条件を予め選定し、適正条件を導き出すことにした。
【００２２】
（１）乾水素：乾窒素の混合比率の範囲は、３：１〜２０：１を選定した。
【００２３】
この混合比率を選んだ理由は、３：１については、鉄鋼の表面硬化法の１つに窒化（ガス窒化）があるが、アンモニアガス（乾水素：乾窒素＝３：１）中で行うのが一般的であることが挙げられる。また、２０：１については、これ以上乾窒素の混合比率を小さくすると、製造設備上、混合比率をコントロールすることが難しいという理由からである。
【００２４】
なお、混合雰囲気を作るに際しては、乾水素流量をオーステナイト系ステンレスの完成板厚での焼鈍工程と同じ８０００リットル／Ｈｒで一定とし、乾窒素流量を変化させることによって、混合比率を変化させた。
【００２５】
（２）  熱処理における温度範囲は、４００℃〜１１００℃を選定した。
【００２６】
最低温度として４００℃を選んだ理由は、鉄鋼の窒化が約４００〜６００℃の温度範囲で行われるとされているためである。最高温度として１１００℃を選んだ理由は、オーステナイト系ステンレスの焼鈍は９００℃〜１１００℃の温度範囲で行うのが一般的であり、１１００℃を超えると、結晶粒の異常な粗大化によって、プレス加工での肌荒れなどを起こす危険性があるためである。
【００２７】
（３）  熱処理に要する時間範囲は、５〜１５分を選定した。
【００２８】
最短時間として５分を選定した理由については、これ以上短くなると、各温度において十分な熱処理を行うことができない可能性があるためである。最長時間として１５分を選定した理由については、生産性を考慮したものである。
【００２９】
次に、上述した条件の熱処理工程を経た板状材及び熱処理工程を経ていない板状材にプレス加工を施して図２に示すようなカップ状電極１１を製作し、バリの高さ（μｍ）及び電極の表面硬度（ＨＶ）を測定した。なお、この測定で用いた板状材は、板厚０．４０ｍｍのＳＵＳ３０４Ｌである。また、バリの高さは、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、電極表面から管軸方向Ｚに突出した長さに相当し、電極１０個の平均値である。また、表面硬度は、硬度計によって測定したものであり、電極１０個の平均値である。
【００３０】
図４及び図５は、各条件でのバリの高さ及び表面硬度の測定結果を示す図である。これらの測定結果から明らかなように、雰囲気の乾水素と乾窒素との混合比率に着目した場合、乾窒素の混合比率が大きい程、表面硬度が高くなる傾向にあり、バリの高さも小さくなることが確認された。
【００３１】
また、熱処理温度に着目した場合、温度が高い程、表面硬度が高くなる傾向にあり、バリの高さも小さくなることが確認された。さらに、熱処理時間に着目した場合、時間が長い程、表面硬度が高くなる傾向にあり、バリの高さも小さくなることが確認された。すなわち、バリの高さは、表面硬度と強い相関関係があることが分かった。
【００３２】
次に、図４及び図５に示した測定結果に基づいて、研磨仕上げ後の熱処理工程における条件の適正範囲を限定した。
【００３３】
すなわち、乾水素：乾窒素の混合比率は３：１〜１０：１の範囲であることが望ましい。また、熱処理温度は６００〜１１００℃の範囲であることが望ましい。さらに、熱処理時間は５〜１５分の範囲で行うことが望ましい。なお、雰囲気の混合比率、熱処理温度、及び、熱処理時間すべての条件が同時に適正範囲内であることが望ましいが、少なくとも１つの条件が適正範囲内であれば、熱処理工程を行うことによる表面硬度の改善効果が期待でき、バリの高さを小さくすることができる。
【００３４】
例えば、熱処理工程において、乾水素と乾窒素との混合比率が２０：１の場合であっても、熱処理温度を１０００℃〜１１００℃とし、熱処理時間を１５分程度とすることにより、バリ高さを１２〜１３μｍ程度と小さくすることができる。
【００３５】
また、熱処理工程において、熱処理温度を４００℃とした場合であっても、乾水素と乾窒素との混合比率を１０：１とし、熱処理時間を１５分程度とすることにより、バリの高さを１３μｍ程度と小さくすることができる。さらに、熱処理温度を４００℃とした場合であっても、乾水素と乾窒素との混合比率を３：１とし、熱処理時間を５分程度とすることにより、バリの高さを１３μｍ程度と小さくすることができる。
【００３６】
以上説明したように、この実施の形態に係る電子銃構体用電極の製造方法によれば、オーステナイト系ステンレスからなる板状材を乾水素と乾窒素とを混合した雰囲気中にて熱処理した後に、この板状材にプレス加工を施して電子銃構体用電極を形成している。
【００３７】
このようなオーステナイト系ステンレスの板状材の製造方法において、最終工程として、研磨仕上げ後に熱処理工程を追加したことにより、板状材の表面層の硬化を促進させるとともに、深部まで硬化させることができる。なお、このような熱処理工程は、乾水素と乾窒素との混合比が３：１〜１０：１の範囲の雰囲気中にて、６００℃から１１００℃の範囲の温度で、５〜１５分間行うことが望ましい。
【００３８】
このようにして製造された板状材は、プレス加工を施して電子ビーム通過孔を形成した際に、電子ビーム通過孔周辺に形成されたバリの高さを余裕をもって２０μｍ以下に抑えることができた。このように、バリを小さくすることが可能となり、また絞り加工性や張り出し加工性も問題のないことが確認され、高品位の電子銃構体用電極を得ることができる。
【００３９】
また、このような電子銃構体用電極をカラー陰極線管などの電子管に組み込んで動作させた際においても、不所望な放電の発生を抑制することができ、耐電圧特性を大幅に向上することができ、その工業的価値は極めて大きい。
【００４０】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、耐電圧特性の良好な高品位の電子銃構体用電極及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る電子銃構体用電極を適用可能な電子銃構体の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、この発明の一実施の形態に係る電子銃構体用電極の構造の一例を概略的に示す図である。
【図３】図３の（ａ）及び（ｂ）は、電子銃構体用電極に形成されるバリの大きさを説明するための図である。
【図４】図４は、電子銃構体用電極の製造過程において適用される熱処理工程の条件と、各条件で製造した電極におけるバリの高さ及び表面硬度との関係を示す図である。
【図５】図５は、図４に示した関係をグラフ化したものである。
【符号の説明】
１…電子銃構体、１１…カップ状電極、１２…電子ビーム通過孔、Ｋ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カソード、Ｇ１…第１グリッド、Ｇ２…第２グリッド、Ｇ３…第３グリッド、Ｇ４…第４グリッド
【図１】
2004296236.tif 000003
【図２】
2004296236.tif 000004
【図３】
2004296236.tif 000005
【図４】
2004296236.tif 000006
【図５】
2004296236.tif 000007