(57)【要約】【課題】  引張強度、磁気特性に優れたシャドウマスク用素材、その製造方法、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こと。【解決手段】  成分が、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０５重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５重量％、Ｐ：≦０．１重量％、Ｓ：≦０．０５重量％、Ａｌ：≦０．０２重量％、Ｎ：０．００１〜０．０１重量％、Ｂ：≦０．０１重量％を含有し、更に、Ｔｉ：０．０１〜０．０７重量％および／または、Ｎｂ：≦０．０１〜０．０５重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるシャドウマスク用素材、その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を特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０５重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５重量％、Ｐ：≦０．１重量％、Ｓ：≦０．０５重量％、Ａｌ：≦０．０２重量％、Ｎ：０．００１〜０．０１重量％、Ｂ：≦０．０１重量％を含有し、更にＴｉ：０．０１〜０．０７重量％および／または、Ｎｂ：０．０１〜０．０５重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするシャドウマスク用素材。
【請求項２】
成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０５重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５重量％、Ｐ：≦０．１重量％、Ｓ：≦０．０５重量％、Ａｌ：≦０．０２重量％、Ｎ：０．００１〜０．０１重量％、Ｂ：≦０．０１重量％を含有し、更にＴｉ：０．０１〜０．０７重量％および／または、Ｎｂ：０．０１〜０．０５重量％を含有し、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、酸洗後、冷間圧延を圧延率３０〜９３％で行う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３】
請求項１に記載のシャドウマスク用素材を用いたシャドウマスク。
【請求項４】
請求項２に記載のシャドウマスク用素材の製造方法を用いて製造したシャドウマスク。
【請求項５】
請求項３または４に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、その製造方法、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、従来下記の製造工程にて製造されてきた。すなわち、鉄鋼メーカーにて製造された極低炭素鋼を、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、冷間圧延し、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され、その後、必要に応じて２次冷間圧延を５０％以上の圧延率により、最終製品の厚みとしてきた。
【０００３】
また、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し、シャドー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（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
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、輻射率の低減のため、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焼鈍を行う。ここで求められる重要な特性に軟磁気特性があり、磁気特性の保磁力（以下、これを「Ｈｃ」という）が１３０Ａ／ｍ以下で、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降伏点強度が、１２０ＭＰａ以上で、Ｈｃが１３０Ａ／ｍ以下の特徴を有する材料を必要とする。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チャー・ストレインがない材料を必要とする。
本出願に関する先行技術文献として次のものがある。
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は、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降伏点強度が、１２０ＭＰａ以上で、磁気特性の保磁力が１３０Ａ／ｍ以下の特徴を有する材料を提供することを目的とする。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チャー・ストレインがないシャドウマスク用素材、その製造方法、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受像管の提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１記載の本発明のシャドウマスク用素材は、成分として、Ｃ：≦０．００３重量％、Ｓｉ：≦０．０５重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５重量％、Ｐ：≦０．１重量％、Ｓ：≦０．０５重量％、Ａｌ：≦０．０２重量％、Ｎ：０．００１〜０．０１重量％、Ｂ：≦０．０１重量％を含有し、更にＴｉ：０．０１〜０．０７重量％および／または、Ｎｂ：０．０１〜０．０５重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の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：≦０．０５重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５重量％、Ｐ：≦０．１重量％、Ｓ：≦０．０５重量％、Ａｌ：≦０．０２重量％、Ｎ：０．００１〜０．０１重量％、Ｂ：≦０．０１重量％を含有し、更にＴｉ：０．０１〜０．０７重量％および／または、Ｎｂ：０．０１〜０．０５重量％を含有し、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、酸洗後、冷間圧延を圧延率３０〜９３％で行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明のシャドウマスクは、請求項１に記載のシャドウマスク用素材を用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明のシャドウマスクは、請求項２に記載のシャドウマスク用素材の製造方法で製造したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の本発明のカラー受像管は、請求項３または４のいずれかに記載のシャドウマスクを組み込んだカラー受像管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシャドウマスク素材は、従来行われていた冷間圧延、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回で薄肉化で製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
熱延鋼板の成分として次のものが好ましく、その理由は以下の通りである。
Ｃ量：
熱延鋼板中のC量は、０．００３重量％未満とする。これ以上だと、エッチングによるガザ穴となり、好ましくない。
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、０．０５重量％未満とすることが好ましい。
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積極的に所定量添加することが好ましい。この効果は０．１重量％以上の添加が好ましい。
一方、０．５重量％以上だと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。
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０．１重量％未満が好ましい。
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０．０５重量％未満にするのが好ましい。
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、スラグとして除かれる。また、残存した固溶Ａｌは、熱延中や焼鈍中に、シャドウマスクのプレス時にストレッチャー・ストレインを引き起こす固溶Ｎと反応し、ＡｌＮとなるため、固溶Ｎを無害化するのに有効である。
しかし、Ａｌ量が鋼中に多量に残存すると多量のＡｌＮが生成され、シャドウマスクのプレス前焼鈍において、結晶粒の粗大化を抑制し、磁気特性を劣化させる。本材料は、冷延後の焼鈍を省略するため、結晶粒が従来のシャドウマスク材より小さく、磁気特性が悪いことが懸念された。そこで、Ａｌ量を０．０２重量％以下の添加に抑えることで、この不具合を解消した。さらに、好ましくは０．００５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。
Ｔｉ量：
本材料で最も大事な元素である。本材料は冷延後の焼鈍を省略するために、通常シャドウマスクで行なう脱炭焼鈍も行なわれない。現在においては、安価なコストで、工業的に安定して、Ｃを５ｐｐｍ以下にすることは、製綱法だけでは、その実現は困難である。したがって、３０ｐｐｍのＣを含む、極低炭素鋼の固溶Ｃ量をシャドウマスクのプレス焼鈍時に無害化する手法の一つとして、Ｔｉ添加が望ましい。Ｔｉは、Ｃ、Ｎのいずれも析出物を形成する。また、後に示すＮｂより、結晶粒の微細化効果が小さく、磁気特性を劣化する効果が小さいく、優れている。
そのＴｉ量は、Ｃ、Ｎを析出する量のみ添加されればよい。したがって、鋼中へのＴｉの含有量は０．０１〜０．０７重量％の範囲が好ましい。望ましくは、０．０２~０．０４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い方が望ましく、少なくとも０．０１重量％以上必要とする。このＴｉＮの形成により、微細なＡｌＮが形成しにくくなり、結晶粒の抑制効果が小さく、冷間圧延後の焼鈍の省略が可能となった。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０．０２〜０．０４重量％である。
Ｎｂ量：
上記したＴｉと同目的でＮｂを添加する。Ｎｂ単独で用いても、または、Ｔｉと併用して添加しても良い。しかし、ＮｂはＴｉより、結晶粒微細化効果が高く、Ｔｉ単独の方が好ましい。したがって、Ｎｂ用いる場合は、０．０１〜０．０５重量％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。
【００１４】
次に、本発明の極薄シャドウマスク素材の製造方法について説明する。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。
【００１５】
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、微細な結晶粒となるため、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、５４０〜７００℃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６５０〜７００℃にすることがさらに望ましい。巻き取り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℃とする。熱延板の板厚は、１．５〜２．５ｍｍとする。より好ましくは、１．６〜２．０ｍｍとする。
【００１９】
（冷間圧延工程）
酸洗後、冷間圧延を圧延率３０〜９３％で行う。本発明のシャドウマスク素材の冷間圧延後の板厚を、０．０５〜０．３ｍｍとすることが望ましい。圧延率が３０％未満だと、結晶粒が大きすぎて、シャドウマスクに必要な穴形成のためのエッチング工程で、粒界腐食を起こして、穴の形状は凹凸となり好ましくない。一方、圧延率が９３％を超えると、圧延時に、耳割れまたは板が切断するため、冷間圧延ができない。また、鋼板に適当な表面粗さを付与しても良い。表面粗さとして、表面平均粗さ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を行う。表面平均粗さＲａが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。冷間圧延後の焼鈍は不要である。
【００２０】
（調質圧延）
冷間圧延後、冷間圧延工程で表面粗度を付与しない場合、鋼板に適当な表面粗さを調質圧延により付与しても良い。表面粗さとして、表面平均粗さ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。
【実施例】
【００２１】
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２．０ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗後、冷間圧延により板厚０．０５〜０．３ｍｍの極薄シャドウマスク素材を製造した。実施例１〜４及び比較例１〜５では、圧延率を６５~９５％とした。また、実施例４では、冷間圧延後、調質圧延を行い、表面平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）を０．４μｍとした。実施例１〜３では、冷間圧延により表面平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）をそれぞれ０．１、１．０、０．５μｍとした。
【００２２】
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。
［降伏点強度（ＹＰ）及び降伏点伸び（ＹＰＥＬ）の評価］
シャドウマスクのプレス前の軟化焼鈍を想定し、７２０℃、１０分間の焼鈍を施した後、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降伏点強度（ＹＰ）及び降伏点伸び（ＹＰＥＬ）を測定した。降伏点強度（ＹＰ）は１２０ＭＰａ未満を良好とした。降伏点伸び（ＹＰＥＬ）は１％未満を良好として評価した。
【００２３】
［磁気特性（保磁力、Ｈｃ）の評価］
降伏点強度（ＹＰ）及び降伏点伸び（ＹＰＥＬ）ので評価と同様に、素材を、７２０℃、１０分で焼鈍を施した。また、その雰囲気は水素ガス１０体積％、残り窒素ガスで、露点−１０℃とした。磁気特性は、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７９６ｍ／Ａを負荷し、保磁力（Ｈｃ）で評価した。保磁力は１３０Ａ／ｍ未満を良好として評価した。
【００２４】
【表１】
2005330503.tif 000002
【００２５】
【表２】
2005330503.tif 000003
【００２６】
実施例と比較例の製造方法、降伏点強度（ＹＰ）、降伏点伸びおよび四極エプスタイン法で測定した保磁力（Ｈｃ）を表１と表２に示した。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１〜４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、降伏点強度が１２０ＭＰａ以下になる。
【００２７】
また、比較例１はＣ量が多すぎて、降伏点強度が高すぎ、かつ磁気特性が高く悪い。比較例２はＡｌ量が多すぎるため、磁気特性が悪い。比較例３及び比較例４はＴｉ量及びＮｂ量が少なく、降伏点強度が高すぎて、悪い。また、比較例５は強度、磁気特性に問題はないが、圧延率が高過ぎで、圧延中に耳割れが生じ、板破断の虞があり、工業生産としては困難である。表２において、総合評価で、○と◎はＹＰ、ＹＰＥＬおよび磁気特性の点で全て良好であることを示し、×はＹＰ、ＹＰＬＥまたは磁気特性のいずれかが劣ることを示す。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のシャドウマスク用素材は、低炭素鋼にＴｉおよび／または、Ｎｂを添加するため、Ｔｉおよび／または、Ｎｂが炭窒化物を形成し、固溶Ｃ、Ｎが減少し、ストレッチャー・ストレインが低減する。このため、優れた降伏点強度、降伏点伸び及び磁気特性に優れたシャドウマスク用素材が得られる。