专利名称：荫罩材料、其制造方法、荫罩及显像管的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作显像管荫罩材料的冷轧带钢、制造这种冷轧带钢的方法以及用这种冷轧带钢制成的荫罩和带有该荫罩的显像管。
通过这样的方法制成的冷轧带钢在经过光蚀刻、退火、冲压和烘烤后被安装在显像管中。除非原含于冷轧带钢中的碳在上述工序中被充分除去，否则将引起不适当的蚀刻和不正确的冲压加工。因此，脱碳和退火后碳的含量应该小于或等于0.0015重量％并最好是等于或小于0.0008重量％。
至于用于利用包括上述蚀刻和冲压加工步骤的方法制成的荫罩的冷轧带钢，需要蚀刻性能和冲压加工性能比过去更稳定，这是因为要求显像管产生高图象质量并提高其清晰度。日本专利文献特开昭56-139624、特开平2-61209、特开平8-269627分别描述了一种解决这样问题的方法。在上述现有技术中，尽管描述了钢成分和退火条件，但仍不足以提供稳定的蚀刻性能和冲压加工性能来满足近年来对荫罩材料的要求如高图象质量及其清晰度。
本发明的一个目的是解决上述现有技术缺点并提供一种具有在一卷中均匀蚀刻的特性和冲压加工特性的且装于显像管中的荫罩材料。
本发明的荫罩材料的特征是，它含有等于或小于0.0008重量％的碳；等于或小于0.03重量％的硅；0.1重量％-0.5重量％的锰；等于或小于0.02重量％的磷；等于或小于0.02重量％的硫；0.01重量％-0.07重量％的铝；等于或小于0.0030重量％的氮；满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质。
一种制造荫罩材料的方法，所述荫罩材料由具有以下特征的带钢制得，所述带钢含有等于或小于0.0030重量％的氮、满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质，其中带钢在热终轧温度高于Ar3，卷取温度为540℃-680℃下进行热轧并且在酸洗后进行冷轧，随后带钢在连续退火步骤中进行退火以便将残余碳含量控制在等于或小于0.0008重量％。
一种制造荫罩材料的方法，所述荫罩材料由具有以下特征的带钢制得，所述带钢含有等于或小于0.0008重量％的碳；等于或小于0.03重量％的硅；0.1重量％-0.5重量％的锰；等于或小于0.02重量％的磷；等于或小于0.02重量％的硫；0.01-0.07重量％的铝；等于或小于0.0030重量％的氮；满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质，其中带钢在热终轧温度高于Ar3，卷取温度为540℃-680℃下进行热轧并且在酸洗后进行冷轧，随后带钢在连续退火步骤中进行退火以便将残余碳含量控制在等于或小于0.0008重量％。
本发明的荫罩的特点是，它含有上述荫罩材料。本发明的显像管的特点是，它包括上述荫罩。
图面简介
图1是表示蚀刻特性与硼量和氮量不等式的关系的曲线图。
发明的实施方式至于热轧带钢的化学成分，优选以下化学成分。即，带钢含有等于或小于0.0030重量％的氮；满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式的硼；余量包含铁和不可避免的杂质。
N≤.0030重量％钢中的氮形成了氮化铝。另一方面，固溶氮降低了钢的时效效果。因此，氮量最好尽可能低。为了作为荫罩材料保持冲压加工性能，需要氮量明显低并且最好其上限为0.0030重量％并更好地为0.0020重量％。
B5ppm≤B-11/14×N≤30ppm钢中的硼在薄带钢中使晶粒均匀，从而可以作为荫罩材料获得出色的蚀刻特性。尤其是，硼对近年来使用的0.1毫米-0.2毫米超薄荫罩有很大影响。
最好有效地将硼加入钢中，以便固定固溶氮。另一方面，如果硼量过高，则晶粒极细并且其磁性受到不利影响。因此，硼量最好在预定范围内。
在本发明中，硼量满足上述不等式。如果氮硼含量分别在上述范围内，则可以如图1所示地获得出色的蚀刻性能。此外在本发明中，最好作为适用于超薄荫罩材料的0.08-0.2毫米厚带钢控制热轧带钢具有以下化学成分。
即，碳含量等于或小于0.0030重量％，硅含量等于或小于0.03重量％，锰含量为0.1重量％-0.5重量％，磷含量小于或等于0.02重量％，硫含量小于或等于0.02重量％，铝含量为0.01重量％-0.07重量％。以下将说明上述百分比的原因。
C≤0.0030重量％热轧带钢中的碳量受连续退火脱碳的影响很大。如果碳含量超过0.0030重量％，则不能在连续退火步骤中充分脱碳。为了制造出其碳含量≤0.0008重量％的荫罩材料，必须提高退火温度并延长退火时间。因此，生产成本将增加并且生产率将降低。其上限最好0.0030重量％并优选地为0.0020重量％。
Si≤0.03重量％荫罩材料所含的硅是防止荫罩材料在显像管制作的黑化处理中变黑的元素。尽管其含量最好尽可能地低，但作为铝脱氧镇静钢，硅是不可避免的元素。其上限最好为0.03重量％并优选地为0.02重量％。
Mn0.1重量％-0.5重量％在热轧钢中，在热轧工序中需要锰来防止作为杂质硅的变得红热硬脆。在本发明的荫罩材料超薄的情况下，材料容易在冷轧步骤中开裂。因此，最好加入定量的锰。锰含量最好等于或大于0.1重量％并优选地等于或大于0.2重量％并更好地是大于或等于0.25重量％。另一方面，锰含量的上限最好为0.5重量％并优选地为0.4重量％并更好地是0.35重量％，这是因为，如果含量超过0.6重量％，则加工性能受损。
P≤0.02重量％在荫罩材料中，磷缩小了晶粒的尺寸，从而磁性变差。磷含量最好尽可能低。尤其是，在本发明的超薄荫罩材料的情况下，磷严重地产生了有害影响。磷含量最好等于或小于0.02重量％。
S≤0.02重量％在热轧钢中，硫是不可避免的元素和杂质，从而使钢红热硬脆。迫切要求硫含量尽可能地低。尤其是，在本发明的超薄荫罩材料的情况下，材料容易在冷轧时开裂。因此，最好尽可能多地避免硫。为了避免上述现象，上限最好为0.02重量％并优选为0.015重量％并更好地是0.01重量％。
Al0.01-0.07重量％在制造热轧带钢的步骤中，铝作为脱氧剂被加入钢水中并随后作为炉渣被除去。除非铝添加量充分，否则不可能获得一定的脱氧效果。最好肯定地加入铝以便在热轧和退火时形成氮化铝并通过固定氮而防止固溶氮时效。尤其是，在本发明的超薄荫罩材料的情况下，材料容易因含有象氧这样的杂质而在冷轧时开裂。因此，需要尽可能多地添加铝。其下限最好为0.01重量％并优选地为0.02重量％。另一方面，即使铝含量超过0.07重量％，上述效果也不能明显改变。这样的残余铝引起了再结晶温度的提高并增加了夹杂量。其上限最好为0.07重量％并优选地为0.05重量％并更好地是0.04重量％。
余量铁和不影响蚀刻性能和冲压加工性能的不可避免的元素是没有限制的。
以下说明制造本发明的超薄荫罩材料的方法。尽管在本发明中没有限制坯料加热温度和热轧条件，但坯料加热温度最好超过1100℃以保持热轧温度，这是因为，如果坯料加热温度低于1100℃，则热轧性能变差。另一方面，如果坯料加热温度过高，则促进氮化物溶解并且由变成固溶体。坯料加热温度最好低于1220℃。
如果热终轧温度等于或低于Ar3，则晶粒混合并且在热轧带钢的结晶组织中变大，从而蚀刻性能和冲压加工性能变差。热轧终轧温度最好高于Ar3。
在热轧步骤中，从沿卷材纵向和宽度方向的热轧带钢质量稳定性的角度出发，卷取温度的下限最好为540℃。另一方面，如果卷取温度超过680℃，则除鳞性能降低。卷取温度最好为540℃-680℃。
(酸洗，第一冷轧步骤)酸洗和第一冷轧步骤可以是正常条件。为了有效地对本发明的超薄荫罩材料进行脱碳和退火，第一冷轧后的带钢厚度最好等于或小于0.6毫米并优选地小于或等于0.5毫米。
(连续退火步骤)连续退火步骤是本发明的一个重要步骤。连续退火步骤最好在这样的条件下进行，其中带钢温度等于或大于750℃，均热时间等于或大于60秒，退火气氛中氢含量为0-75％，其余为氮气并且露点为-30℃至70℃。
(退火温度)退火温度影响脱碳效果和蚀刻性能。如果退火温度低于750℃，则脱碳费时间。除了降低生产率外，退火后的再结晶组织变得不均匀，从而不能获得均匀的蚀刻性能。因此，退火温度最好等于或大于750℃。
(退火时间)退火时间最好等于或大于60秒。如果退火时间短于60秒，则对超薄荫罩材料的脱碳不充分，从而碳含量不能降低到等于或小于0.0008％的目标水平。尽管不需更设定上限，但从生产率和避免粗晶的角度出发，退火时间最好等于或短于120秒。
(连续退火气氛中的氢密度和露点)如果连续退火气氛中的氢气含量能保持在等于或小于70％，则超薄荫罩材料中的碳含量可以被降低到等于或小于0.0008％。即便氢气含量超过70％，脱碳时间也没有变化，而加工成本增加了。氢气含量的上限最好为70％。在露点为-30℃至70℃的情况下，超薄荫罩材料中的碳含量等于或小于0.0008％。
(退火后的二次冷轧)退火后的二次冷轧的压下率最好为41％-90％，以产生超薄荫罩材料所需的强度。如果压下量等于或小于400％，则不能获得所需强度。如果压下量等于或超过91％，则轧制步骤数量增加并降低了生产率。因比，上限最好为90％。通过二次冷轧，超薄荫罩材料的成品厚度变为0.1-0.2毫米。
实施例以下，说明本发明的实施例。具有表1所示化学成分的带钢经过热轧而被制成2.3毫米厚的热轧带钢。在酸洗后，带钢被冷轧成0.3毫米厚的冷轧带钢。在连续退火步骤中，在各种条件下进行脱碳退火。表2列出了退火条件以及与各实施例有关的退火后的碳含量。此外，通过冷轧制成0.1毫米厚的超薄荫罩材料。
表1
表2
以下，说明用上述材料制成的荫罩。水溶性酪蛋白光刻胶被涂覆在荫罩材料的两个表面上。随后，涂在两面上的干燥光刻胶通过一对其上绘制有凹凸图形的干燥板被压出图纹。在压纹后，进行曝光处理、薄膜硬化处理和烘烤处理。随后，氯化铁溶液(溶液温度60℃，比重48°Be)作为蚀刻溶液被喷涂到压纹光刻胶两个表面上，从而蚀刻荫罩材料。在蚀刻后，用碱溶液清洗带钢以便剥落光刻胶。最后，通过清理和干燥来加工荫罩。蚀刻性能的评估结果列于图1中。在图1中，垂直轴线表示蚀刻性能，水平轴线表示硼量与氮量之间的关系。从图1中判断出，在硼量与氮量之间的关系满足不等式5ppm≤B-11/14×N≤30ppm的情况下，可以获得出色的蚀刻性能。
在图1中，根据蚀刻孔并分三个等级标准来评价蚀刻性能。
评价点3——良好从蚀刻面来看，槽孔形状没有任何实用问题；评价点2——中等从蚀刻面来看，槽孔形状有点儿不平；评价点1——差从蚀刻面来看，槽孔形状变形了。
以下，说明本发明的荫罩被固定在框上的条件。本发明的荫罩在施加拉力的同时被固定在框上。尽管可以考虑使用各种将荫罩固定在框上的方法，但焊接法是最佳的已知方法。首先，当框架的上、下框条的中心部被迫向内弯时，将荫罩固定在框上。随后，弯曲的上下框架部分别恢复到原来的位置(解除压力)，从而可以沿上、下方向对荫罩施加拉力。
当荫罩如上所述被固定在框上时，最好施加其沿右左方向的拉力大小小于沿上下方向的拉力的大小。在本发明的显像管中，最好沿上下方向施加强大的拉力。除了在上下方向上的拉力外，在右左方向上施加拉力。因此，荫罩可以通过沿上下方向施加拉力防止褶皱。但是，如果沿右左方向对荫罩施加很大的拉力，则成型于荫罩上的槽孔会变形。本发明的工业实用性除非碳被充分地除去，否则蚀刻在制造荫罩的蚀刻步骤中变得不均匀。由此一来，蚀刻孔形状没有变得均匀，表面不平度变大。除非碳含量等于或小于0.0008重量％，否则不可能获得足够高的蚀刻性能。如果碳含量太高，则荫罩材料变硬并且在冲压加工步骤中降低了形状固定性能。因此，碳含量应该较低。
如图1所示，硼可以固定氮并防止氮出现由时效固溶氮引起的拉伸应变并使再结晶晶粒变得均匀。为了稳定蚀刻性能，需要将所需的硼加入材料中。但是，如果硼的添加量过高，则大晶粒变得极细，从而降低了高品质和磁性。
权利要求
1.一种荫罩材料，它含有等于或小于0.0030重量％的氮、满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质。
2.一种荫罩材料，它含有等于或小于0.0008重量％的碳；等于或小于0.03重量％的硅；0.1重量％-0.5重量％的锰；等于或小于0.02重量％的磷；等于或小于0.02重量％的硫；0.01重量％-0.07重量％的铝；等于或小于0.0030重量％的氮；满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质。
3.一种制造荫罩材料的方法，该荫罩材料由具有以下特征的带钢制得，所述带钢含有等于或小于0.0030重量％的氮、满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质，其中带钢在热终轧温度高于Ar3，卷取温度为540℃-680℃下进行热轧并且在酸洗后进行冷轧，随后带钢在连续退火步骤中进行退火以便将残余碳含量控制在等于或小于0.0008重量％。
4.一种制造荫罩材料的方法，该荫罩材料由具有以下特征的带钢制得，所述带钢含有等于或小于0.0008重量％的碳；等于或小于0.03重量％的硅；0.1重量％-0.5重量％的锰；等于或小于0.02重量％的磷；等于或小于0.02重量％的硫；0.01重量％-0.07重量％的铝；等于或小于0.0030重量％的氮；满足5ppm≤B-11/14×N≤30ppm不等式关系的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质，其中带钢在热终轧温度高于Ar3，卷取温度为540℃-680℃下进行热轧并且在酸洗后进行冷轧，随后带钢在连续退火步骤中进行退火以便将残余碳含量控制在等于或小于0.0008重量％。
5.一种用如权利要求1或2所述材料制成的荫罩。
6.一种具有如权利要求5所述荫罩的显像管。
全文摘要
本发明涉及一种具有以下成分的荫罩材料:等于或小于0.0008重量%的碳;等于或小于0.03重量%的硅;0.1重量%－0.5重量%的锰;等于或小于0.02重量%的磷;等于或小于0.02重量%的硫;0.01重量%－0.07重量%的铝;等于或小于0.0030重量%的氮;满足5ppm≤B－11/14×N≤30ppm不等式的硼以及余量包含铁和不可避免的杂质,一种该材料制造方法,一种利用该材料(冷轧带钢)制成的荫罩,一种配备有荫罩的图象接收管。所述材料具有出色的蚀刻性能以及出色的冲压加工性能,所述蚀刻性能在同一卷中是均匀的。
文档编号C21D8/02GK1343263SQ00804868
公开日2002年4月3日 申请日期2000年3月8日 优先权日1999年3月12日
发明者佐藤台三, 上田利行, 青木晋一 申请人:东洋钢钣株式会社