专利名称：彩色显象管的荫栅材料、其制造方法、荫栅及彩色显象管的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色显象管的荫栅材料、其制造方法、荫栅和加入这种荫栅的彩色显象管。确切地说，本发明涉及具有出色的抗拉强度和高温蠕变强度以及出色的磁性能的彩色显象管的荫栅材料、其制造方法、荫栅材料及装入这种荫栅的彩色显象管。
此外，当进行热处理以便在焊接到框架上后发黑时，在低于钢再结晶温度的455℃下进行约15分钟的短暂热处理，以便在保持发黑后使构成荫栅的每条带都处于无松弛的张力状态下。但是，在黑化热处理中，回复是不可避免的，回复导致了条带伸长，这造成带材脱开或扭曲。因此，要求彩色显象管所用的荫栅材料至少具有60kgf/mm2的抗拉强度并且要求在进行455℃×15分钟的黑化热处理的情况下不导致伸长，即要求它具有这样的蠕变强度，即当施加30kgf/mm2的拉伸应力时的延伸率不超过0.3％。
彩色显象管包括电子枪和把电子束转换成视频图像的荧光屏，彩显管的内部涂覆着用于防止电子束因地球磁性而偏转的磁屏蔽材料。也要求荫栅具有象磁屏蔽材料一样的功能，而且人们已经在要求一种具有高残余磁通密度(Br)和弱矫顽力(Hc)的材料，这种材料作为其磁性能具有大的残余磁通密度与矫顽力(Br/Hc)之比。但是，在承受强烈加工以获得高屈服强度的并且低于再结晶温度地进行黑化热处理的低碳钢片中，残余磁通密度低到不足8千高斯(kG)并且矫顽力高达5奥斯特(Oe)，因而，Br(kG)/Hc(Oe)小到约1.6，这在磁屏蔽材料方面差。
迄今为止，提高低碳钢片的拉伸屈服强度的方法包括利用碳或氮的固溶强化方法，但随着钢中的碳和氮的数量增加，氮化物或碳化物增加了对磁壁运动的阻碍，从而有损于磁性能。此外，提高蠕变强度的方法包括碳化物等在钢中沉淀，但大多数沉淀物具有微米级的大晶粒尺寸并且干扰了磁壁移动，由此极大地损害了磁性能，从而这样的方法没有被用作制造当前的彩色显象管所用荫栅材料的方法。
本发明的目的是提供一种具有出色的抗拉强度和高温蠕变性能以及比现有材料更出色的磁性能的彩色显象管所用的荫栅材料、其制造方法、荫栅和彩色显象管。
为了解决所述技术问题，本发明人已经提出了一种添加了铜和磷(日本专利中请号36929/1997)的低碳合金钢片。技术内容是，通过沉淀纳米级的细铜相(ε相)并且同时通过添加磷利用磷的固溶强化而使荫栅材料获得高强度和高蠕变强度。由于沉淀的铜晶粒极其细小，所以它们几乎不阻碍磁壁运动，因而磁性能受损程度极低。由于磷是固溶于铁中，所以，它不太影响磁性能，由此获得了具有高强度和高磁性能的荫栅材料。本发明还想要在上现有技术的基础上进一步改善蠕变强度。
本发明的彩色显象管用荫栅材料含有0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
本发明的用于彩色显象管的荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷，它还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
本发明的彩色显象管用荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
本发明的彩色显象管装有荫栅，所述荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷，它还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
本发明的彩色显象管装有荫栅，所述荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
当材料在承受30kgf/mm2的应力的情况下保持在455℃达15分钟时，本发明的用于彩色显象管的荫栅材料具有不超过0.3％的延伸率。
当本发明的荫栅在被装入到彩色显象管中后并在承受30kgf/mm2的应力的情况下保持在455℃达15分钟时，本发明的荫栅具有不超过0.6％的延伸率。
本发明的彩色显象管用荫栅材料作为其磁性能具有不小于1.8的残余磁通密度(Br)和矫顽力(Hc)之比(Br/Hc)。
作为被装入彩色显象管中的荫栅的磁性能，本发明的彩色显象管所用的荫栅材料具有不小于2.0的残余磁通密度(Br)与矫顽力(Hc)之比(Br/Hc)。
一种制造本发明的彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行在300℃-800℃温区内的沉淀处理，所述钢带的成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
一种制造本发明的彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行300℃-800℃的沉淀处理，所述钢带的成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
一种制造本发明的彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行500℃-900℃的中间退火并接着进行二次冷轧并随后进行300℃-750℃的沉淀处理，所述钢带的成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
一种制造本发明的彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行500℃-900℃的中间退火并接着进行二次冷轧并随后进行300℃-750℃的沉淀处理，所述钢带的成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。发明的最佳实施方式本发明人已经在未审查的日本专利申请公开号219396/1998中提出了这样的技术，即当纳米级的细铜相(ε相)通过时效处理而沉淀于加铜超低碳钢中并且同时通过添加磷而利用了磷的固溶强化时，可以通过时效处理获得高蠕变强度和Br(kG)/Hc(Oe)至少为2.5的出色磁性。在本发明中，可以不明显使磁性能变差地通过除上述低碳合金钢的合金成分外添加铬和/或钼来改善蠕变强度。
以下将更详细地解释本发明。
根据本发明地被用作彩色显象管所用荫栅材料的超低碳钢最好通过利用真空脱气方法进行脱碳和脱氮以减少钢中的碳化物和氮化物，并在热轧或热轧及后续的连续退火工序中促进晶粒长大。此外，由于弥散于钢中的氮化物和碳化物阻碍了磁壁运动并由此有损于磁性，所以必须事先限制钢中的这些元素并且尽可能地减少它们。首先，说明要加入本发明的彩色显象管所用的荫栅材料用的钢中的这些元素及其添加量。
关于铜，如以上所提出的那样，当添加量增加时，在时效处理中的ε相的沉淀量增加，从而大大提高了屈服强度和蠕变强度。由于ε相包含纳米级的细小沉淀物，所以它不妨碍磁壁运动，因而几乎不使磁性能变差，这不同于微米级的沉淀物。因此，当铜的添加量增大时，屈服强度和蠕变强度可以提高而没有使磁性变差。但当添加量小于0.05重量％时，不能获得充分的增加强度的效果。另一方面，当添加量过高时，沉淀物增加而使磁性变差，因此，添加量最好不超过2.5％。
至于磷，如上所述地通过固溶强化来有效提高强度并且可以在利用添加铜的时效沉淀的基础上的强化的同时利用磷的固溶强化，以便通过添加磷而极大地提高抗拉强度和蠕变强度。已经可以在添加了至少0.001重量％的情况下获得足够的强度，但是当添加量超过0.4重量％时，出现了因偏析而造成的混晶，因此，添加量被限定为不超过0.4重量％。
至于铬，由于铬固溶于钢中而通过固溶提高了钢的强度并极大地提高了抗拉强度和蠕变强度，因此，可以在利用磷的固溶强化的同时使用铬。在添加量至少为0.01重量％的情况下，可以获得提高强度的充分效果，但当添加量超过0.5重量％时，会形成碳化物，因此，添加量被限定为不超过0.5重量％。
至于钼，钼象铬一样地固溶于钢中，从而产生了钢的固溶强化效果并且极大地提高了抗拉强度和蠕变强度。在添加量至少为0.01重量％的情况下，可以获得提高强度的充分效果，但当添加量超过0.5重量％时，会形成碳化物，因此，添加量被限定为不超过0.5重量％。
至于铬和钼，即使分别单独添加它们，仍可期望获得充分的固溶强化改善效果，当同时添加它们时，可以获得协同效果，并且在添加量至少为0.01重量％的情况下，可以获得足够高的强度。但由于碳化物的形成随着添加量超过0.5重量％而增加，所以添加量被限定为不超过0.5重量％。
至于碳，当碳含量高时，增加了碳化物，从而阻碍了磁壁运动并妨碍了晶粒长大，这导致了磁性变差。由于会形成碳化物的元素是分别是本发明的主要元素的铬、钼和铁，所以碳含量最好尽可能地低。因而，碳含量的上限被限制为0.01重量％。下限尽可能地低，只要在实践中可以通过真空脱气处理减少它就行。
至于锰，锰在钢中与硫化合，从而以硫化锰的形式固定钢中的硫，因此，必须添加锰来防止热脆性，但是其添加量最好尽可能低，以便改善磁性，其添加量被限定为不超过0.5重量％。
由于硅有损于发黑层的紧密粘附性，所以添加量被限定为不超过0.3重量％。从晶粒长大的角度出发，硫最好尽可能地少，优选不超过0.05重量％的添加量。此外，由于氮与铬、钼和锰化合而形成了氮化物并有损于磁性，所以其含量最好不超过0.05重量％。
接着，说明作为本发明彩色显象管所用荫栅材料用的薄钢片的制造方法。
在热轧含有上述化学成分的且通过真空熔炼或真空脱气法制备的超低碳钢后，对其进行酸洗以便除去在热轧中形成的氧化皮。随后，将其冷轧成0.035毫米-0.2毫米厚的片材。接着，在300℃-800℃下对其进行1分钟-20小时的时效处理。由于再结晶温度在铜和磷的添加量高的情况下提高了，所以可以在接近时效处理上限的800℃左右进行时效处理，但考虑到沉淀量和铜沉淀物的晶粒大小，最好在450℃-700℃下进行时效处理。当时效温度低于300℃时，ε相没有充分沉淀出来，由此无法获得所需的抗拉强度和蠕变强度。另一方面，当超过800℃地进行时效时，这产生了其中ε相再次固溶于钢中并由此降低了抗拉强度和蠕变强度的过时效。对于时效处理来说，可以采用任意的箱式退火炉或连续退火炉，这取决于加热温度和加热时间。
此外，作为另一个实施例，可以把上述超低碳钢热轧、酸洗、冷轧成0.1毫米-0.6毫米厚的片材，接着，进行500℃-900℃的中间退火以便调节晶粒尺寸，随后二次冷轧成0.035毫米-0.2毫米的成品厚度，接着进行上述的时效处理。当退火温度低于500℃时，软化不充分，当在二次冷轧后进行时效处理时，抗拉强度和蠕变强度急剧提高。另一方面，当退火温度超过900℃时，即使在二次冷轧后进行上述的时效处理，也不能获得理想的抗拉强度。
通过真空脱气熔炼其化学成分列于表1中的11种钢(A-K)而形成的板坯被热轧成2.5毫米厚的热轧板。在酸洗热轧板后，它们被冷轧成0.1毫米厚和0.3毫米厚的两种冷轧板。随后，直接对0.1毫米厚的冷轧板进行时效处理，而对0.3毫米厚的冷轧板进行中间退火。对于由此获得的试样来说，在10奥斯特的磁场中并利用简易类型的Epstein磁测量仪来测量残余磁通密度和矫顽力，以便决定Br(kG)/Hc(Oe)。利用蠕变测量仪(Tokai Seisakusho制造)并通过在大气中施加30kgf/mm2的应力地测量蠕变强度，测量并评估在大气中保持455℃达15分钟后的延伸率(％)。表2表示中间退火和时效处理的条件以及试样性能。
表1试样的化学成分(钢片)
注意余量为铁和不可避免的杂质表2中间退火条件和沉淀处理条件及试样性能
如表2所示，本发明的荫栅材料和荫栅具有出色的性能。
工业实用性本发明的荫栅材料和荫栅可以通过添加铜地对超低碳钢进行时效处理而沉淀出纳米级的细小铜相(ε相)或者还添加磷地同时利用磷固溶强化而确保高蠕变强度并且可以产生Br/Hc(kG/Oe)不小于1.8的出色磁性，本发明的荫栅材料和荫栅可以通过添加铬和/或钼且没有明显使磁性变差地具有出色的抗拉强度和高温蠕变性能。
权利要求
1.一种用于彩色显象管的荫栅材料，它包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
2.一种用于彩色显象管的荫栅材料，它包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
3.一种用于彩色显象管的荫栅，它包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
4.一种用于彩色显象管的荫栅，它包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
5.一种装有用于彩色显象管的荫栅的彩色显象管，所述荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
6.一种装有用于彩色显象管的荫栅的彩色显象管，所述荫栅包括含有以下成分的低碳合金钢片，即0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍，它含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
7.如权利要求1或2所述的彩色显象管所用荫栅的材料，其特征在于，当该材料在承受30kgf/mm2的应力的情况下保持455℃达15分钟时，延伸率不超过0.3％。
8.如权利要求3或4所述的荫栅，其特征在于，当荫栅在被装入到彩色显象管中后并在承受30kgf/mm2的应力的情况下保持455℃达15分钟时，延伸率不超过0.6％。
9.如权利要求1或2所述的彩色显象管所用的荫栅材料，其特征在于，作为磁性能的残余磁通密度(Br)和矫顽力(Hc)之比即Br/Hc值不小于1.8。
10.如权利要求3或4所述的荫栅，其特征在于，被装入彩色显象管中的荫栅的磁性能作为残余磁通密度(Br)与矫顽力(Hc)之比即Br/Hc值不小于2.0。
11.一种制造彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行在300℃-800℃温区内的沉淀处理，所述成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
12.一种制造彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行300℃-800℃的沉淀处理，所述成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
13.一种制造彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行500℃-900℃的中间退火并接着进行二次冷轧并随后进行300℃-750℃的沉淀处理，所述成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
14.一种制造彩色显象管所用荫栅材料的方法，其中对含有以下成分的热轧低碳合金钢带进行冷轧并随后进行500℃-900℃的中间退火并接着进行二次冷轧并随后进行300℃-750℃的沉淀处理，所述成分包括0.05重量％-2.5重量％的铜、0.001重量％-0.4重量％的磷、0.01重量％-1.75重量％的镍以及还含有0.01重量％-0.5重量％的至少铬和钼中的一种元素。
全文摘要
本发明提供具有出色的抗拉强度和高温蠕变性能及优于现有材料的磁性能的彩色显象管用荫栅材料、其制造方法、荫栅和彩色显象管。彩色显象管用荫栅材料的特点是,它由具有以下成分的低碳合金钢片构成,即0.05重量%－2.5重量%的铜、0.001重量%－0.4重量%的磷以及0.01重量%－0.5重量%的至少铬和钼中的一种元素。制造彩色显象管用荫栅材料的方法的特点是,它包括以下步骤,即冷轧含有以下成分的低碳合金钢带,即0.05重量%－2.5重量%的铜、0.001重量%－0.4重量%的磷以及0.01重量%－0.5重量%的至少铬和钼中的一种元素,随后在300℃－800℃温区内沉淀处理带钢。
文档编号C22C38/42GK1353773SQ00808359
公开日2002年6月12日 申请日期2000年5月31日 优先权日1999年5月31日
发明者井手恒幸, 宫崎孝彦, 重政进, 田原泰夫 申请人:东洋钢钣株式会社