专利名称：用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置，其中包括用于张紧荫罩的支持框架和固定在支持框架上的张紧荫罩。
已知彩色显像阴极射线管包括，一个提供磷光体的显像屏、产生三条电子束的电子枪和包括固定在支持框架上的荫罩的屏蔽装置，它与显像屏相对安装，以保证呈显高质量的图像。荫罩含有以许多孔洞或裂隙穿孔的金属箔，三条电子束通过此箔以激发分布于屏幕上的磷光体。磷光体、荫罩的孔洞和电子束之间的对位越精确，所得到的图像质量越好。当显像管工作时，荫罩阻截了大部分电子束。这引起荫罩的局部发热，这将使其变形。因而损害显示图像的质量。另外，各种振动源引起的荫罩的振动也会使图像质量受损。为得到高质量的图像，荫罩一方面必须对局部发热不敏感，另一方面，它必须有振幅足够高的自然振动频率，不会使电子束、荫罩的孔洞和磷光体之间定线不准，从而不扰乱图像的色彩。
当显像屏为曲面时，荫罩的形状与显像屏相匹配，通过穿孔的拉伸箔制备荫罩而解决对局部发热敏感和振动的问题，此箔由具有非常低的热膨胀系数的Fe-Ni合金制成。将荫罩简单焊接到支持框架上，它没有力作用到荫罩上。因此框架可以是轻质的，它具有这些优点。
当显像屏为平面时，荫罩可以是固定的未拉伸的箔，例如，通过焊接到预压缩的支持框架上，然后施拉力到荫罩上。该荫罩称为“受拉”荫罩。荫罩上的拉力是计划施加的，一方面，为解决对局部发热敏感的问题，另一方面也增加荫罩的自然振动频率，以使这些振动的振幅减弱。特别地，该解决方案使用在阴极射线管的工作温度范围(约100℃)内允许保持足够拉力的材料，并在制备阴极射线管的过程中加热到约600℃后，进行此方案。因为安装在其支持框架上承受拉力的荫罩，第一次加热到约600℃，以引起所谓的“黑化”氧化，然后将此组件安装到阴极射线管后，在将屏面固定到玻璃锥体的过程中，第二次加热到约450℃，最终当抽空阴极射线管时，第三次加热到380℃。这些加热操作会引起荫罩及其框架蠕变，而使荫罩松弛。
为制备张紧荫罩及其支持框架，已提出使用一种低合金钢(即一种通常含有少于5％合金元素的钢)。然而，由于这种钢的热膨胀系数高，荫罩的拉力必须大于200MPa，以防止由于局部发热而变形。此方法导致重的框架，其重量可以达到甚至超过6公斤。
为制备张紧荫罩及其支持框架，也提出用具有低膨胀系数的Fe-Ni合金制备荫罩，用钢材制备框架。然而那样就需要提供一种装置以防止荫罩在600℃加热时过度受拉，如果没有此装置荫罩在此操作中就会出现裂缝。
为制备张紧荫罩及其支持框架，也提出用具有低膨胀系数的Fe-Ni合金制备荫罩和支持框架，支持框架的Fe-Ni合金能够等同于或不同于荫罩的Fe-Ni合金。此解决方法会导致荫罩的缺陷，在加热到600℃后会显现出这些缺陷。这是因为支持框架成矩形，有两个末端的立杆，荫罩附着于其上，和两个侧面的立杆以保证末端立杆之间能够保持距离。荫罩也是矩形的，一般通过焊接沿其两个相对的边与末端立杆相连。在任何情况下，纵向作用在荫罩上的应力产生横向的应力。加热到高温的过程中，这些应力会导致蠕变现象，它由于荫罩上的孔洞或裂隙而在荫罩的横向引起伸长。如果在加热到600℃的过程中，支持框架的末端立杆的膨胀等于或大于荫罩，横向的初始应力将会保留或增加。回到室温后，支持框架的末端立杆恢复其初始大小，而荫罩的宽度因蠕变有轻微的增加，这种现象导致荫罩起皱，使其不能使用。荫罩越大此缺点越明显，在600℃持续加热后冷却，荫罩比框架冷却更快这一事实使此缺点更严重。
本发明的一个目的是通过提供一种制备对局部加热不敏感的张紧荫罩及其支持框架的方法以克服此缺点，此张紧荫罩及其支持框架有适宜的自然振动频率，并在进行制备而导致的高温加热后有好的平整度。
为实现此目的，本申请的一个主题是一种用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置，其中包括用于张紧荫罩的支持框架和固定在支持框架上以在室温承受拉力的张紧荫罩。支持框架由硬化的Fe-Ni合金制成，此合金在20℃-150℃之间的热膨胀系数小于5×10-6K-1，在20℃的屈服应力Rp0.2大于700MPa。张紧荫罩由Fe-Ni合金制成，此合金在20℃-150℃之间的热膨胀系数小于3×10-6K-1。如此选择制备支持框架的硬化Fe-Ni合金和制备荫罩的Fe-Ni合金在T1温度以下，在20℃和T温度之间，制备支持框架的硬化Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T大于制备荫罩的Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T；在所述的温度T1以上，在20℃和T温度之间，制备支持框架的硬化Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T小于制备遮蔽荫罩的Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T；所述的温度T1小于350℃，优选小于300℃。
优选地，制备支持框架的硬化Fe-Ni合金是“γ＇硬化”型的Fe-Ni合金，其化学成分(重量％)包含40.5％≤Ni+Co+Cu≤43.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质，制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分(重量％)包含32％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分(重量％)，例如，可以为32％≤Ni+Co+Cu≤35.5％0％≤Co≤4％
0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr＜0.2％。
制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分(重量％)，也可以为33.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0.2％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％在另一实施方案中，制备荫罩的硬化Fe-Ni合金可以是一种“γ’硬化”型Fe-Ni合金，其化学成分(重量％)包含43.5％≤Ni+Co+Cu≤45.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质，制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分(重量％)包含35.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
本发明还涉及由Fe-Ni合金构成的张紧荫罩，其化学成分(重量％)包含；32％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分优选为32％≤Ni+Co+Cu≤35.5％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr＜0.2％。
制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分也可以为33.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0.2％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％。
最后，也可以用“铍硬化”型、“碳化物-硬化”型或“固溶强化”型的硬化Fe-Ni合金制备框架。
以下通过更详细的记载和实施例说明本发明，但是以非限制性的方式，附图为
图1以透视图的方式显像一种用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置。
图1所示的用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置包括荫罩1，其中有开有许多孔2的箔和支持框架3，支持框架有侧立杆4(在图中仅可以看到一个)和末端立杆5和5’。例如通过焊接，将荫罩1固定在立杆5和5’的末端的顶边6和6’上。
在装配过程中，支持框架3受到压力(图1的小箭头)，此力引起弹性变形，从而缩小分隔末端立杆5和5’的距离，荫罩承受张力(图1中的大箭头)，此力引起拉伸弹性变形。然后通过焊接将荫罩附着到支持框架上，释放压力和张力。然而，存在支持框架和荫罩的弹性变形，所以荫罩保持在拉力之下。
然后在轻度氧化气氛下，将包括支持框架和荫罩的装置加热到约600℃，以在表面产生薄的氧化膜。此工序通常称为“黑化”。然后将此装置固定到阴极射线管上，然后在450℃的温度下密封约1小时。最后，将阴极射线管抽真空，在此过程中，加热到380℃。在各种加热过程中，尤其在加热到约600℃时，框架和荫罩膨胀。当框架和荫罩由不同材料制成时，框架的膨胀不同于荫罩。尤其在600℃，框架的膨胀大于荫罩的膨胀，不同的膨胀导致荫罩的附加的张力，这将会引起荫罩蠕变。如果蠕变太大，产生两种结果在纵向，即平行于侧面立杆，蠕变增加荫罩在室温下的长度，因此降低其张力；小的蠕变是有利的，或甚至是理想的，因为它使拉应力分布在宽度方向上对称。然而，如果此蠕变太高，荫罩的张力将会变得太低，所以荫罩的自然的振动频率变得过低；在横向，即平行于末端立杆，蠕变增加荫罩在室温的宽度，变得大于通过焊接连接于其上的末端立杆的长度，结果形成皱纹。如果在荫罩上穿许多小洞或槽，它减小其作用的横截面，此现象尤其明显。尤其，在孔之间，横截面明显减小，因此拉伸应力增加；结果，蠕变的危险更大。
本发明人已发现如果按以上所述选择制备荫罩和支持框架的合金，会避免这两个缺点。
必须用在20-150℃(α20-150)的平均热膨胀系数小于3×10-6K-1的Fe-Ni合金制备荫罩，以保证当阴极射线管在工作中，荫罩对局部加热的敏感性低。
必须用在20℃的屈服应力Rp0.2大于700MPa的硬化Fe-Ni合金制备框架，以保证能经受荫罩的张力。另外，此合金在20-150℃的平均热膨胀系数(α20-150)必须大于制备荫罩的合金的平均热膨胀系数，以防止荫罩在受热时松弛，但此系数必须小于5×10-6K-1，以防止荫罩过度受拉。
此外，为避免高温加热到350℃以上，更多是加热到300℃以上导致的上述缺点，制备框架的合金在20℃和加热到高于350℃，更多是在300℃以上的任何温度T之间的平均热膨胀系数α20-T必须小于对应的制备荫罩的合金的平均热膨胀系数。在这种情况下，荫罩在高温下大小的增加将大于框架大小的增加，结果施加于荫罩上的拉力将得以释放；此时将没有或仅有少的蠕变。
可用一等式的方式表达与膨胀系数相关的条件，如上所述，通过引入温度T1，它低于350℃或最好低于300℃，所以，对于任何温度T如果T＜T1，荫罩的α20-T低于框架的α20-T，(至少对于T＞20℃如此)；如果T＞T1，那么荫罩的α20-T大于框架的α20-T(至少对于T不超过600℃如此)。
为满足这些条件，可以用“γ’硬化”型硬化Fe-Ni合金制备框架，其化学成分(重量％)包含40.5％≤Ni+Co+Cu≤43.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
在此合金中，元素Co和Cu不是绝对必需的，可以是痕量或无。元素C、Si、Mn、S和P也是如此。
可以用Fe-Ni合金制备荫罩，其化学成分(重量％)包含32％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％
C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
在此合金中，元素Co和Cu不是绝对必需的，可以是痕量或无。元素C、Si、Mn、S和P也是如此。
相似地，元素Nb、Ta、Mo、W和Zr不是绝对必需的，可以是痕量或无。然而，少量时，即当其量大于约0.2％时，这些元素有利地增加抗蠕变能力，因为其降低与高温加热相关的危害。
然而，这些元素对于膨胀系数有影响，优选一种合金，其化学成分为32％≤Ni+Co+Cu≤35.5％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr＜0.2％；或一种合金，其化学组分为33.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0.2％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％。
作为实施例，框架可以用一种Fe-42.5Ni-2.6Ti-0.2Al“γ’硬化”型的Fe-Ni合金(主要元素包含约42.5％镍、2.6％钛和0.2％铝)，荫罩可以用一种Fe-34.7Ni型Fe-Ni合金。硬化合金在硬化状态下，在20℃的屈服应力Rp0.2大于700MPa，平均膨胀系数为
在此情况下，T1等于225℃。相应的，包括用于对角线为68cm、80cm、90cm或更大的大尺寸屏幕荫罩，荫罩固定到阴极射线管上后，具有满意的拉力和平面性。
再次将Fe-42.5Ni-2.6Ti-0.2Al合金用于框架，将Fe-36Ni-1.2Nb合金用于荫罩，平均膨胀系数为
在此情况下，T1等于225℃。相应的，包括用于对角线为68cm、80cm、90cm或更大的大尺寸屏幕荫罩，荫罩固定到阴极射线管上后，具有满意的拉力和平面性。
作为比较例，当用Fe-42.5Ni-2.6Ti-0.2Al合金制备框架，用Fe-36Ni(一种常规的INVAR合金)制备荫罩，平均膨胀系数为
在此情况下，T1等于约440℃。发现荫罩，虽然在固定到阴极射线管上后有满意的拉力，但会起皱，尤其是当屏幕大时更是如此。这是因为屏幕越大，起皱的危险越大。对于不太大的框架(对角线小于76cm)，这种解决方法会产生满意的结果，但不总是非常可靠，由于任何工业产品固有的分散性。
在另一实施方案中，制备荫罩的硬化Fe-Ni合金可以是“γ’硬化”型的Fe-Ni合金，其化学成分(重量％)含有43.5％≤Ni+Co+Cu≤45.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质，制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分(重量％)含有35.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
作为该实施方案的一个实施例，框架用Fe-44.1Ni-2.6Ti-0.2Al合金制成，其硬化状态在20℃该合金的屈服应力Rp0.2大于700MPa，用Fe-36Ni(一种常规的INVAR合金)制备荫罩。在这种情况下，平均膨胀系数为
在此情况下，T1等于300℃。相应的，包括用于大尺寸屏幕的荫罩，固定到阴极射线管上后，具有满意的拉力和平面性在上述实施例中，总用“γ’硬化”型的Fe-Ni合金制备框架，但也能用“铍硬化”型、“碳化物硬化”型或“固溶强化”型的硬化Fe-Ni合金制备框架。
“碳化物硬化”型合金的化学成分(重量％)含有36％≤Ni+Co+Cu≤40％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.6％≤Mo≤2.8％0.4％≤Cr≤1.5％0.15％≤C≤0.35％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
“铍硬化”型合金的化学成分(重量％)含有34％≤Ni+Co+Cu≤38％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％0.15％≤Be≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤1％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。“固溶强化”型合金的化学成分(重量％)含有38％≤Ni+Co+Cu≤42％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1％≤Nb≤4％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
然而，使用“γ’硬化”型Fe-Ni合金优于使用“碳化物硬化”、“铍硬化”或“固溶强化”型的合金。
这是因为为形成和焊接框架，“γ’硬化”型合金在软化状态使用，在最终的框架上进行硬化加热处理。结果，一方面，有利于进行成形操作，另一方面，通过硬化处理使焊件硬化。
相反，其他硬化的合金必须在硬化状态(在成形和焊接前)使用。结果，一方面，成形操作难于进行，另一方面，焊接加热使焊件软化。
权利要求
1．一种用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置，其中包括用于张紧荫罩的支持框架，和安装在支持框架上以承受室温下的拉力的张紧荫罩，其特征在于支持框架由硬化的Fe-Ni合金制成，此合金在20℃-150℃之间的热膨胀系数小于5×10-6K-1，在20℃屈服应力Rp0.2大于700Mpa；张紧荫罩由Fe-Ni合金制成，此合金在20℃-150℃之间的热膨胀系数小于3×10-6K-1；按以下途径选择制备支持框架的硬化Fe-Ni合金和制备荫罩的Fe-Ni合金在T1温度以下，在20℃和T温度之间，制备支持框架的硬化Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T大于制备荫罩的Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T，在所述的温度T1以上，在20℃和T温度之间，制备支持框架的硬化Fe-Ni合金的平均膨胀系数α20-T小于制备荫罩的Fe-Ni合金的平膨胀系数α20- T，所述的温度T1小于350℃，优选小于300℃。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于制备支持框架的硬化Fe-Ni合金是“γ＇硬化”型Fe-Ni合金，其化学成分按重量计包括40.5％≤Ni+Co+Cu≤43.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质，制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分按重量计包括32％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
3．权利要求2所述的装置，其特征在于制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分包括32％≤Ni+Co+Cu≤35.5％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr＜0.2％。
4．权利要求2所述的装置，其特征在于制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分包括33.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0.2％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％。
5．权利要求1所述的装置，其特征在于制备支持框架的硬化Fe-Ni合金是一种“γ’硬化”型Fe-Ni合金，其化学成分按重量计包括43.5％≤Ni+Co+Cu≤45.5％0％≤Co≤5％0％≤Cu≤3％1.5％≤Ti≤3.5％0.05％≤Al≤1％C≤0.05％Si≤0.5％Mn≤0.5％S≤0.01％P≤0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质，制备荫罩的Fe-Ni合金的化学成分按重量计包括35.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0％≤Mn≤0.5％Si＜0.2％C＜0.02％S＜0.01％P＜0.02％余量为铁和冶炼过程产生的杂质。
6．一种张紧荫罩，其特征在于Fe-Ni合金的化学成分包括32％≤Ni+Co+Cu≤35.5％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤2％0％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr＜0.2％。
7．一种张紧荫罩，其特征在于Fe-Ni合金的化学成分包括33.5％≤Ni+Co+Cu≤37％0％≤Co≤5.5％0％≤Cu≤2％0.2％≤Nb+Ta+Mo+W+Zr≤2％。
8．根据权利要求1所述的装置，其特征在于制备支持框架的硬化Fe-Ni合金是“铍硬化”型、“碳化物硬化”型或“固溶强化”型的硬化Fe-Ni合金。
全文摘要
用于平面屏幕彩色显像阴极射线管的屏蔽装置，它包括用于张紧荫罩的支持框架和张紧荫罩。支持框架由硬化的Fe－Ni合金制成,该合金在20℃－150℃之间的热膨胀系统小于5×10
文档编号C22C38/06GK1316759SQ01119640
公开日2001年10月10日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年3月31日
发明者R·科泽, P－L·雷迪特, L·库图 申请人:安费尤吉纳精密公司