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JP3346781B2 - シャドウマスク用原板およびシャドウマスク - Google Patents

シャドウマスク用原板およびシャドウマスク

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JP3346781B2
JP3346781B2 JP22809291A JP22809291A JP3346781B2 JP 3346781 B2 JP3346781 B2 JP 3346781B2 JP 22809291 A JP22809291 A JP 22809291A JP 22809291 A JP22809291 A JP 22809291A JP 3346781 B2 JP3346781 B2 JP 3346781B2
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shadow mask
original plate
elongation
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heat treatment
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普三 菅井
二美男 盛
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー用陰極線管(以
下、C−CRTと記す)に使用されるシャドウマスク用
のFe基合金原板とそれを用いたシャドウマスクに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、C−CRTでは、電子銃から射
出された電子ビ―ムを、多数の開孔が形成されたシャド
ウマスクによって選択的に通過させ、ガラス外囲器内面
に形成された蛍光体層の所定位置に電子ビ―ムを衝突さ
せることによって、カラ―映像を再現している。
【0003】この際、射出された電子ビームは、その全
てが開孔内を通過するわけではない。開孔を通過する電
子ビームは、全体の約 1/3以下であり、残りの電子ビー
ムはシャドウマスクを直撃して、これを加熱する。その
結果、シャドウマスクが熱膨脹を起こすと、開孔の位置
が設計基準からずれて変位し、蛍光面における色ずれ現
象を招くこととなる。そのため、最近では、従来からの
低炭素リムド冷延鋼や低炭素アルミキルド冷延鋼等の鋼
材に代えて、低熱膨脹特性を備えた Fe-Ni系合金、例え
ば36wt%Ni-Fe合金(アンバー合金)がシャドウマスク素
材として多用されつつある。
【0004】このような Fe-Ni系合金を用いたシャドウ
マスクは、例えば以下のようにして製造されている。す
なわち、まず所定の合金組成に調整された合金成分を溶
解、鋳造し、この鋳造素材を中間板厚まで熱間圧延す
る。次いで、この熱間圧延材に対して所望の板厚となる
まで、冷間圧延および焼鈍を繰り返し行って、シャドウ
マスク用原板とする。
【0005】次に、上記シャドウマスク用原板に電子ビ
ーム透過孔をエッチング等によって所定のマトリックス
状に穿設する。この後、プレス成形性を向上させるため
に、真空中にて 900℃〜1200℃程度の温度で熱処理を施
した後、所望のシャドウマスク形状となるように温間で
プレス成形し、さらに電子ビ―ムが衝突した際の反射防
止等を目的として酸化膜(黒化膜)を形成して、目的と
するシャドウマスクとして得ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のシャ
ドウマスクの製造方法においては、シャドウマスク用原
板の機械的強度が高いため、電子ビーム透過孔をエッチ
ング等によって形成した後に、上述したようにプレス成
形性を向上させるために、 900℃〜1200℃程度の温度で
焼鈍を行う必要があった。
【0007】上記したようなプレス成形前の熱処理工程
は、製造コストの増大を招くばかりでなく、結晶粒を粗
大化させ、 Fe-Ni系合金の弾性係数を低下させてしま
う。そして、この Fe-Ni系合金の弾性係数の低下は、シ
ャドウマスクの耐振動特性(ハウリング特性)を低下さ
せ、色ずれ現象の要因となっている。
【0008】一方、C−CRT、特にディスプレー用等
の産業用のC−CRTに対する要求特性は年々高まって
きており、さらなる画像の高精細化や高品質化が求めら
れている。このようなC−CRTに対する要求特性の向
上に伴って、当然ながらシャドウマスクに対する要求特
性はより厳しくなってきている。例えば、シャドウマス
クのハウリングを押さえて色ずれを防止することは、画
像の高精細化を達成する上で、重要な要件となってい
る。
【0009】このようなことから、プレス成形前に熱処
理を行わなくとも、良好なプレス成形性が得られ、熱処
理に伴う結晶粒の粗大化等を防止することが可能なシャ
ドウマスク用原板が強く求められている。
【0010】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、熱処理を行うことなく良好なプレス
成形性が得られ、製造工程全体としてコストダウンを図
ることが可能なシャドウマスク用原板とそれを用いたシ
ャドウマスクを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のシャドウマスク
用原板は、Niを30重量%〜45重量%と脱酸剤としてMnお
よびSiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる
Fe-Ni系合金板材からなるシャドウマスク用原板におい
て、前記Fe-Ni系合金板材は、その耐力が20kg/mm2〜35k
g/mm2の範囲で、かつ伸びが15%〜35%の範囲であるこ
とを特徴としている。
【0012】発明のシャドウマスクは、Niを30重量%
〜45重量%と脱酸剤としてMnおよびSiを含み、残部がFe
および不可避的不純物よりなるFe-Ni系合金板材からな
り、その耐力が20kg/mm2〜35kg/mm2の範囲で、かつ伸び
が15%〜35%の範囲であるシャドウマスク用原板に、電
子ビーム透過孔を穿設したことを特徴としている
【0013】本発明のシャドウマスク用原板は、Niを30
重量%〜45重量%で含むFe-Ni系合金からなるものであ
って、Niの含有量が上記範囲から外れると、いずれも熱
膨張係数の増大を招き、シャドウマスクとしての性能低
下を招いてしまう。
【0014】また、Ni以外の添加元素は、得ようとする
特性に応じて使される具体的には、溶鋼中の脱酸の
ためにSi添加され、さらに脱酸および熱間加工性向上
のためにMn添加される。また、Fe-Ni系合金に限ら
ず、Fe-Ni-Cr系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cr-Co系
合金等を使用することも可能である。
【0015】そして、本発明のシャドウマスク用原板
は、上述したようなFe-Ni系合金の耐力を20kg/mm2〜35k
g/mm2の範囲、また伸びを15%〜35%の範囲に規定した
ものである。原板の耐力と伸びを上記範囲内とすること
によって、電子ビーム透過孔を形成するためのエッチン
グ処理後に、熱処理を施さなくとも良好なプレス成形性
が得られ、よって形状精度に優れたシャドウマスクを提
供することができる。すなわち、耐力が35kg/mm2を超え
るか、または伸びが15%未満であると、Fe-Ni系合金の
変形能が低下し、プレス成形後の形状精度の低下を招い
てしまう。また、耐力が20kg/mm2未満であったり、また
は伸びが35%を超えると、逆に強度低下が大きくなりす
ぎて、形状維持性能が低下する。耐力は低いほど好まし
いが、具体的には20kg/mm2〜30kg/mm2の範囲が好まし
く、より好ましくは20kg/mm2〜25kg/mm2の範囲である。
また、伸びは高いほど好ましいが、具体的には25%〜35
%の範囲が好ましい。
【0016】なお、本発明で言う耐力とは、JIS Z 2241
に規定された、金属材料試験方法による0.2%伸び時の
耐力を指すものとする。また、本発明のシャドウマスク
用原板は、耐力と伸びの値を上記範囲とすることにより
所定の効果が得られるが、これら以外には、引張り強度
の値を47kg/mm2〜48.5kg/mm2の範囲とすることがより好
ましい。
【0017】上述したような耐力と伸びを有するシャド
ウマスク用原板は、以下に示す製造方法を適用すること
により得ることができる。
【0018】まず、所定の合金組成に調整されたFe-Ni
合金成分を溶解、鋳造し、この鋳造材を中間板厚まで
熱間圧延する。次いで、この熱間圧延材に対して、所望
とする最終板厚に近似する板厚となるまで、95%以下の
加工率による冷間圧延と焼鈍とを繰り返し施す。そし
て、最終的に加工率1%以下の冷間加工によって最終板
厚とし、目的とするシャドウマスク用原板が得られる。
【0019】このように、最終的な冷間加工の加工率を
1%以下とすることにより、シャドウマスク用原板の耐力
と伸びの値を、さらには引張り強度値を上記した範囲内
とすることが可能となる。すなわち、最終冷間加工の加
工率が1%を超えると、加工硬化を起こして、耐力および
伸びの値が上記範囲外となってしまう。このようにして
得たシャドウマスク用原板は、この段階で良好なプレス
成形性を有しているため、エッチング処理後に熱処理を
行わずにプレス成形しても、形状精度に優れたシャドウ
マスクが得られる。なお、途中の冷間圧延の加工率が 9
5%を超えると、最終冷間加工の加工率に拘らず、耐力の
上昇や伸びの低下を招いてしまう。より好ましい加工率
は 80%以下である。
【0020】また、最終的な冷間加工を加工率1%以下
で行うことにより、シャドウマスク用原板の表面歪を-1
0kg/mm2〜0kg/mm2の範囲とすることができる。このこと
は、最終冷間加工の後に焼鈍を行わずにエッチング処理
を施しても、端部のカール等の変形を招くことがないこ
とを意味する。従来のシャドウマスクの製造方法におい
ては、最終冷間加工(加工率5%〜30%)の後に、表面
応力の解放のために熱処理(約600℃程度)を行ってい
た。従来の製造方法において、この応力解放のための熱
処理を行わないと、エッチング処理時に端部のカール等
の変形を招いてしまうためである。つまり、上述したシ
ャドウマスク用原板の製造方法によれば、上記した応力
解放のための熱処理も省くことができる。
【0021】本発明における加工率1%以下の最終加工工
程は、調厚のためのレベリング工程であってもよいし、
またダル加工であってもよい。このダル加工は、エッチ
ング処理時における孔精度の向上を目的として、通常行
われているものであり、ダル加工を行う場合にはこれを
最終加工工程とすることができる。
【0022】
【作用】本発明においては、シャドウマスク用原板の製
造工程における最終加工工程の加工率を1%以下としてい
るため、耐力を 20kg/mm2〜 35kg/mm2 の範囲、また伸
びを 15%〜 35%の範囲とすることができると共に、表面
歪の低下を図ることができる。このように、シャドウマ
スク用原板の段階で十分なプレス成形性を付与しておく
ことにより、電子ビーム透過孔形成ためのエッチング処
理後に熱処理を施さなくとも、プレス成形によって形状
精度に優れたシャドウマスクを得ることが可能となる。
また、表面歪の低下は、応力解放のための熱処理を省い
た上で、エッチング処理時の変形を防止する。
【0023】そして、エッチング処理後の熱処理を省く
ことによって、シャドウマスク製造時における結晶粒の
粒成長を防止することができる。これは、シャドウマス
クとしてのNi含有Fe基合金の弾性係数の低下を防止する
ことに繋がる。よって、本発明のシャドウマスク用原板
を用い、エッチング処理後の熱処理を省いてシャドウマ
スクを作製することにより、ハウリング特性に優れたシ
ャドウマスクを得ることが可能となる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0025】実施例1 まず、Niを36重量%、Mnを0.30重量%、Siを0.03重量%
含み、残部が実質的にFeからなる合金成分を溶解、鋳造
した後、1100℃の温度で熱間圧延を行い、板厚を 3mmと
した。次に、得られた熱間圧延材をコールドロール間を
通すことによって、加工率 80%以下で冷間圧延した後、
850℃の条件で焼鈍を施した。この冷間圧延と焼鈍とを
2回繰り返して、板厚を 0.251mm焼鈍上りとした。これ
を加工率0.4%の条件で最終加工を行い、板厚0.25mmのシ
ャドウマスク用原板を得た。
【0026】実施例2 上記実施例1における最終加工を、加工率1%によるダル
加工とする以外は、同一条件でシャドウマスク用原板を
得た。
【0027】比較例1 上記実施例1と同様にして作製した板厚 3mmの熱間圧延
材を、板厚 0.3mmまで冷間圧延(加工率:90%)した後、
850℃の条件で焼鈍を施し、さらに最終加工として加工
率 17%の冷間圧延を行い、板厚0.25mmのシャドウマスク
用原板を得た。 比較例2 上記比較例1の原板に対し、 600℃× 7分の条件で応力
解放のための熱処理を行って、板厚0.25mmのシャドウマ
スク用原板を得た。
【0028】このようにして得られた実施例および比較
例による各シャドウマスク用原板の耐力、伸び、引張り
強度および表面歪をそれぞれ測定した。その結果を表1
に示す。
【0029】
【表1】
【0030】次に、上記各シャドウマスク用原板をそれ
ぞれ用いて、エッチング処理により電子ビーム透過孔を
それぞれ形成し、このエッチング時における変形の有無
により、エッチング性を評価した。また、この電子ビー
ム透過孔を形成した板材をそれぞれ用いて、マスク形状
に 200℃の温度でプレス成形して、それぞれシャドウマ
スクを得た。そして、このプレス成形の際に、成型金型
通りに成形されているかどうかにより、プレス成形性を
評価した。それらの結果を表2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】次に、比較例1、2に対して 970℃×10分
のプレス成形前熱処理を行った後に成形して得た各シャ
ドウマスクと、実施例1、2によって得た各シャドウマ
スクの結晶粒度を測定し、さらに各シャドウマスクを実
際にC−CRTに組込み、ハウリング特性を評価した。
なお、結晶粒度の測定は、JIS G 0551に規定された鋼の
オーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行った。ま
た、ハウリング特性は、チューブ状態で 200Hz正弦波振
動を与えたときのマスクの色ずれを拡大目視することに
より評価した。それらの結果を表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシャドウ
マスク用原板は、それ自体が良好なプレス成形性を有し
ているため、シャドウマスクを作製する際、エッチング
処理後に熱処理を行わなくとも、形状精度に優れたシャ
ドウマスクを得ることが可能となる。また、上記熱処理
を省くことによって、結晶粒の成長を抑制することが可
能となるため、耐振動性に優れたシャドウマスクを得る
ことが可能となる。
【0035】
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 302 C21D 8/00 C22C 38/08 H01J 9/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを30重量%〜45重量%と脱酸剤として
    MnおよびSiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物より
    なるFe-Ni系合金板材からなるシャドウマスク用原板に
    おいて、 前記Fe-Ni系合金板材は、その耐力が20kg/mm2〜35kg/mm
    2の範囲で、かつ伸びが15%〜35%の範囲であることを
    特徴とするシャドウマスク用原板。
  2. 【請求項2】 請求項1記際のシャドウマスク用原板に
    おいて、 前記原板の引張り強度が47kg/mm2〜48.5kg/mm2であるこ
    とを特徴とするシャドウマスク用原板。
  3. 【請求項3】 請求項1記際のシャドウマスク用原板に
    おいて、 前記原板の表面歪が-10kg/mm2〜0kg/mm2であることを特
    徴とするシャドウマスク用原板。
  4. 【請求項4】 Niを30重量%〜45重量%と脱酸剤として
    MnおよびSiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物より
    なるFe-Ni系合金板材からなり、その耐力が20kg/mm2〜3
    5kg/mm2の範囲で、かつ伸びが15%〜35%の範囲である
    シャドウマスク用原板に、電子ビーム透過孔を穿設した
    ことを特徴とするシャドウマスク。
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