专利名称：电子枪部件用Fe-Ni合金的制造方法
技术领域：
本发明是关于适合作为电子枪部件，例如电子枪电极材料的、提高冲孔性的Fe-Ni合金的制造方法。
图1是公知的荫罩型彩色显像管的剖面图，在面板1上涂布发红、绿、蓝三原色光的荧光膜2，而在管颈部装有发射电子束3的电子枪4。电子束3通过偏转线圈5进行偏转操作。6是荫罩，7是磁屏蔽罩。
图2(a)和(b)是表示作为装备在电子枪4中的冲孔加工部件一例的电极(栅极电极)10的立体图和剖面图。电极10控制从电子枪的阴极热发射出的电子，形成电子束，起到调制其电子流量的作用。利用精压和冲孔加工，在电极10上分别形成使红、绿和蓝发色用电子束通过的微小孔10a、10b和10c。
一般地说，在显像管等中使用的电子枪部件，是将板厚0.05～0.5mm左右的非磁性不锈钢板经上述的精压或者不经过精压、进行冲孔加工而制成的。然而，最近，在位于靠近电子枪的阴极的电极上，与其说重视非磁性，不如说更重视热膨胀小。即，随着近年来的计算机显示器等显像管的高精细化、高机能化，由电极部件的热膨胀引起的微小的尺寸变化，已影响面板1(参照图1)上的画面性能(色纯度)。
因此，作为电极材料，开始使用具有低热膨胀特性的Fe-Ni合金，特别是Fe-42％Ni合金(42合金)。但是，以往的42合金在电极部件上进行微小孔10a、10b和10c的冲孔加工时，在冲头从原材料上冲孔后的边缘部10e(参照图2)上产生毛刺B。在冲孔加工时产生的毛刺，对电子束的控制带来恶劣的影响，可以说对于电子枪是致命的缺陷。今后，随着显像管的高精细化进展，越发严格要求减少在电子枪部件上产生的毛刺。
以往，特开平6-184703、特开平6-122945、特开平7-3400和特开平7-34199号公报等提出了改进Fe-Ni合金的冲孔性的方案。
其中，特开平6-184703建议将S含量规定在0.002～0.05％，使S或S化物分散在晶界或者晶内。但是，仅仅添加易切削性元素S并规定其含量，还不能充分抑制最近要求极高精度的部件上的毛剌。
其次，特开平6-122945、特开平7-3400和特开平7-34199提出添加Ti、Nb、V、Ta、W、Zr等提高强度的元素，想要通过提高硬度和适度的脆化来抑制毛剌产生，然而由于硬度升高而导致金属模寿命降低。
因此，本发明的目的在于，消除上述现有技术中的问题，提供不会引起金属模寿命降低的、冲孔性得到改善的电子枪部件用Fe-Ni合金的制造方法。
本发明人对影响冲孔性的夹杂物和制造条件对夹杂物分布造成的影响进行了深入研究，结果发现，通过将Ti、Mg、Ce、Ca和S的含量限定在特定的范围，并加热到由它们的含量决定的合适温度，进行热加工，可以改进电子枪部件用Fe-Ni合金的冲孔性，从而达到了上述目的。
即，使Ti、Mg、Ce、Ca的硫化物在材料中适量析出，在冲孔时促进裂纹的发生和转播，能够提高冲孔性。另外，根据本发明人的研讨已清楚，为了提高冲孔性，仅仅规定上述元素(以下，称为硫化物形成元素)和S的含量，不能充分控制硫化物的量和分布，热加工时的加热温度对此有很大的影响。而且，本发明人发现，取决于Ti、Mg、Ce、Ca和S的含量，热加工的适宜的加热温度有所变化，将该合适的加热温度与上述硫化物形成元素和S含量控制在合适的范围，能够提供满足对电子枪部件的毛剌的严格要求的合金。再者，本发明利用对合金硬度升高效果较小的硫化物来提高冲孔性，因此不会因硬度升高而引起金属模寿命降低。
本发明的电子枪部件用Fe-Ni合金的制造方法是基于上述知识而完成的，即本发明是将含有(重量％)Ni:30～55％、Mn:0.8％以下、S:0.001～0.050％、Ti、Mg、Ce和Ca中的一种或者二种以上合计0.005％以上、0.5％以下，余量为Fe和不可避免的杂质构成的Fe-Ni合金基本上按照熔化、浇铸、热加工、冷轧、退火组成的工序制造电子枪部件用Fe-Ni合金的制造方法，其特征是，设S含量为〔％S〕，Ti、Mg、Ce、Ca的合计含量为〔％X〕时，该Fe-Ni合金满足0.00005≤〔％X〕〔％S〕≤0.0100，而且加热至以下述式2表示的温度T进行热加工。
式2
以下，同时说明上述数值限定的理由和本发明的作用。
Ni:
Ni是决定Fe-Ni合金的热膨胀特性的重要元素，低于30％或者超过55％时，热膨胀系数变得过大，是不可取的。因此，Ni的成分范围规定为30～55％。
Mn:
Mn含量超过0.8％时，合金的硬度升高，金属模的磨损加快，同时热膨胀系数增大。因此，Mn的成分范围规定为0.8％以下。
S:
S与Ti、Mg、Ce、Ca形成提高冲孔性的硫化物。在S含量低于0.001％时，不能充分提高冲孔性，而超过0.050％时，热加工性和耐蚀性劣化，因此，S的成分范围规定为0.001～0.050％。最佳的范围是0.003～0.020％。
Ti、Mg、Ce、Ca:
这些元素与硫形成硫化物(TiS、MgS、CeS、CaS)，提高冲孔性。这些元素的合计含量低于0.005％时，提高冲孔性的效果不充分，而在0.5％以上时，合金的硬度升高，也不可取。因此，上述元素的合计含量规定为0.005％以上、且低于0.5％。
上述以外的成分是不可避免的杂质和Fe。杂质是C、Si、Al、P、Cr等通常的杂质，它们对热膨胀特性是有害的，因此希望这些杂质元素的含量，按总计是0.001～0.5％。
硫化物形成元素(Ti、Mg、Ce、Ca)与S的浓度积〔％X〕〔％S〕该浓度积〔％X〕〔％S〕关系到电子枪部件用Fe-Ni合金的冲孔性的提高，是本发明人最先着眼的参数，通过规定该参数的范围，与规定上述硫化物形成元素或者S单独含量相比，更能够可靠地控制硫化物的量。根据本发明人的研究结果，在浓度积〔％X〕〔％S〕小于0.00005时，不能充分析出提高冲孔性的硫化物，而超过0.01时，硫化物过多，耐蚀性低劣。因此，硫化物形成元素和S的浓度积〔％X〕〔％S〕规定在满足下述式3的范围。
式30.00005≤〔％X〕〔％S〕≤0.01热加工加热温度T热加工的加热温度过低时，析出的硫化物的晶粒直径过小，对于冲孔性的提高没有帮助。根据本发明人的研讨已清楚，为了确保硫化物的晶粒直径而提高冲孔性，热加工的加热温度必须至少是1050℃。若热加工加热温度过高，有助于提高冲孔性的硫化物就离解，离解的硫化物形成元素和S向基体的再固溶变得显著。
因此，为了提高冲孔性，必须适当地控制热加工加热温度，但适宜的温度范围随硫化物形成元素和S的含量而变化。本发明人调查了提高冲孔性的热加工加热温度与相对于硫化物形成元素和S的浓度积〔％X〕〔％S〕的关系，结果发现，两者之间存在在图3的曲线中看到的相关关系。而且在图3中，当求出成为冲孔性是否优良的界限的曲线时，得到下述式4，结果得到上述式2表示的热加工加热温度T的范围。
式4
所谓热加工具体地是指开坯轧制、热锻造、热轧。
在本发明的电子枪部件用Fe-Ni合金的制造中，将熔炼成上述规定成分组成的Fe-Ni合金锭或者连铸坯按上述的加热温度条件进行热加工，根据需要反复进行冷轧和退火，形成最终板厚，进行最终退火，制成板厚0.05～0.5mm的冲孔用原材料。
以下，根据具体的实施例更详细地说明本发明。
利用感应型真空熔炼炉将以Fe-42％Ni合金作为主成分的12种Fe-Ni合金(合金序号1～12)熔炼成重量约300kg的合金锭。作为原料使用电解Fe、电解Ni、电解Mn、金属Ti、Ni-Mg母合金、Ni-Ce母合金、Ni-Ca母合金，通过添加Fe-S(硫化铁)进行S含量的调整。在表1和表2中示出各合金的化学组成。
表1
表2
从各合金锭上切取厚40mm的试料，分别加热至表1和表2所示的各温度，保持1小时后，热轧成厚4mm的板。将其退火、酸洗后，冷轧成1.5mm厚，接着在退火后冷轧至0.5mm厚。随后在真空中、在750℃将其退火1小时，作为供试验材料。
将供试验材料精压成板厚0.28mm后，钻10个直径0.4mm的孔，分别测定切口面的剖切面比例，进行冲孔性的评价，其结果示于表1和表2中。表1和表2中记载的剖切面的比例表示10个孔的剖切面比例的平均值。另外，在表1和表2中，将热轧温度在本发明范围内者记载为“本发明例”，而将热轧温度在本发明范围外者记载为“比较例”。在表1和表2中，在脱离本发明范围的数值的下面画上下划线。另外，图3以横轴作为硫化物形成元素和S的浓度积〔％X〕〔％S〕，以纵轴作为热轧的加热温度，将各供试验材料(合金序号9～12除外)中的这些值绘成曲线。在图中，剖切面比例(％)是由(剖切面厚度/板厚)×100定义的，剪切断面和剖切面之和是板厚。根据本发明人对冲孔性的研究，剖切面比例大者毛刺小，在该实施例的条件下，剖切面比例在30％以上是冲孔性优良的条件。
如表1和表2所表明的那样，在本发明例中所有剖切面比例都超过30％，因而冲孔性优良。另外，如上所述，图3的曲线成为上述式4的曲线的根据，以该曲线作为界限，可以明确地区别冲孔性优良的本发明例和冲孔性不良的比较例。
发明的效果如以上所说明，按照本发明，能够制造冲孔性得到显著改进的电子枪部件用Fe-Ni合金，消除电子枪部件的致命问题—毛剌，能够得到能适应显像管的高品质化的优良电子枪部件。
附图的简单说明图1是荫罩型显像管的剖面图。
图2是表示用本发明的Fe-Ni合金制造的电子枪部件(电子枪的电极)的一例的立体图(a)和剖面图(b)。
图3是表示实施例中的硫化物形成元素和S的浓度积〔％X〕〔％S〕与热轧加热温度的关系的曲线图。
符号的说明1面板
2荧光膜3电子束4电子枪5偏转线圈6荫罩7磁屏蔽罩10 电极10a、10b、10c微小孔10e前端缘B毛剌
权利要求
1．电子枪部件用Fe-Ni合金的制造方法，它是将按重量％含有Ni:30～55％,Mn:0.8％以下，S:0.001～0.050％,Ti、Mg、Ce、Ca中的一种或者二种以上合计0.005％以上、0.5％以下，余量为Fe和不可避免的杂质构成的Fe-Ni合金，基本上按熔化、铸造、热加工、冷轧、退火组成的工序制造电子枪部件用Fe-Ni合金的方法，其特征在于，设S含量为〔％S〕,Ti、Mg、Ce、Ca的合计含量为〔％X〕时，上述Fe-Ni合金满足0.00005≤〔％X〕〔％S〕≤0.01，而且加热至由下式
表示的温度T进行上述热加工。
全文摘要
提供不引起金属模寿命降低并改善冲孔性的电子枪部件用Fe－Ni合金的制造方法。将按重量%含有Ni:30～55%,Mn:0.8%以下,Ti、Mg、Ce、Ca中的一种或者二种以上合计0.005%以上、0.5%以下,余量为Fe和不可避免的杂质构成的Fe－Ni合金,基本上按熔化、铸造、热加工、冷轧、退火组成的工序制造电子枪部件用Fe－Ni合金方法,设S含量为[%S],Ti、Mg、Ce、Ca的合计含量为[%X]时,该Fe－Ni合金满足0.00005≤[%X][%S]≤0.0100,而且加热至以下式表示的温度T进行上述热加工。1050≤T(℃)≤[19500/(8.5－log[%x][%S])]－350
文档编号C21D6/00GK1231345SQ9910411
公开日1999年10月13日 申请日期1999年3月18日 优先权日1998年3月19日
发明者结城典夫, 喜多芳久 申请人:日矿金属株式会社