專利名稱：用于彩色顯象管的蔭柵材料,其生產方法及蔭柵和顯象管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于彩色顯象管的蔭柵的材料，其生產方法、蔭柵及裝有該蔭柵的彩色顯象管。
本發(fā)明尤其是涉及用于彩色顯象管的，具有優(yōu)良抗拉強度、抗高溫蠕變強度和磁特性的蔭柵材料，涉及制造彩色顯象管的方法，用該材料制成的蔭柵及裝有該蔭柵的彩色顯象管。
發(fā)吸背景一直要求用于彩色顯象管的蔭柵的材料具有至少60kgf/mm2的抗拉強度，這是因為在生產蔭柵的步驟中，蔭柵是在負載很大的拉伸應力的情況下被焊在框架上的。至于目前用于彩色顯象管的蔭柵材料，一直沿用難以處理的低碳鋼板。
按常規(guī)技術，對蔭柵進行熱處理，結果在將蔭柵焊在框架上之后，就變成了黑色的蔭柵。在此情況下，上述的熱處理是在比鋼板的再結晶溫低的455℃和短的時間，比如，15分鐘的條件下進行的，從而最大限度地保持構成黑蔭柵的每條帶卷不松動的狀態(tài)，而且其拉力繼續(xù)施加的狀態(tài)。
但，基于上述條件下進行的發(fā)黑熱處理情況下不可避免地出現鋼的恢復現象。帶卷因鋼的恢復而伸展。這種現象就是帶卷纏緊或拉斷的原因。就用于彩色顯象管的蔭柵材料而言，要求它具有等于或大于60kgf/mm2的抗拉強度及等于或小于0.4％的抗蠕變強度及要求發(fā)黑熱處理則在455℃的溫度下進行15分鐘。
彩色顯象管包括電子槍及用于將電子束轉變成圖象的熒光屏。為避免地磁使電子束偏移，要求彩色顯象管內部具有磁屏蔽材料那樣的性能。因此，要求具有大的磁通密度(Br)、小的矯頑力(Hc)及磁通密度和矯頑力之比的比值(Br/Hc)高的材料。
但，就低碳鋼板而言，為得到上述的高的屈服強度，它需經強化處理和發(fā)黑熱處理，結果，其磁通密度相對低，即不大于8KG，而矯頑力卻相對高，即約5奧斯特(Oe)。因而Br/Hc值相對小，即小于約1∶6。這對于磁屏蔽材料來說是不夠的。
按常規(guī)技術，就提高低碳鋼板的屈服強度的方法而言，有碳和氮的固溶強化法。但，若提高鋼中碳和氮的含量，則增加了碳化物和氮化物。因而阻礙磁疇壁的移動從而可能使磁特性變差。雖然作為提高抗蠕變強度的方法，有在鋼中析出碳化物或其它化合物的方法，但幾乎所有析出物晶粒的直徑都很大，而且超過微米級的尺寸，于是阻礙磁疇壁的移動，結果使磁性能明顯惡化。這種方法不是適用的生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法。
為克服上述的技術上的缺點，本發(fā)明人已推出含Cu和P的沉淀強化型的低合金鋼。這種含Cu和P的鋼是具有高強度和高的磁特性的材料。下文將述及其技術原理。
在超低碳鋼中加Cu的情況下，通過沉淀處理(precipitationtreatment)使具有納米(nm)級尺寸的微銅相(ε相)析出。在加P的情況下，利用了因加P而使其產生的固溶強化，從而可使該材料的抗拉強度等于或大于60kfg/mm2，而且該材料在因沉淀處理而被加強時還有Br(KG)/Hc(Oe)等于或大于2.5的優(yōu)良的磁性能。
含Cu和/或P的鋼是上述彩色顯象管蔭柵的高質量的材料。但，已發(fā)現按生產該材料的方法，在熱軋步驟中出現熱軋裂紋現象。因而使鋼板的產率明顯下降。
本發(fā)明的目的在于提供用于彩色顯象管的蔭柵的，具有優(yōu)良抗拉強度、抗高溫蠕變特性的材料，其中可保持含Cu和P的鋼的各種特性，及高的產率。
本發(fā)明的公開權利要求1中所述的本發(fā)明涉及用于彩色顯象管的蔭柵的材料，它含有(％重量)0.05-2.5％的Cu，其中，該材料的特征是它還含0.01-1.75％Ni。
權利要求2中所述的本發(fā)明涉及用于彩色顯象管的蔭柵的材料，它含(％重量)0.05-2.5％的Cu和0.001-0.4％的P，其中該材料的特征是它還含0.01-1.75％的Ni。
權利要求3中所述的本發(fā)明涉及生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括在冷軋含有0.05-2.5％重量Cu和0.01-1.75％重量的Ni的低碳合金熱軋鋼后的，在300-700℃的溫度范圍內的沉淀處理。
權利要求4中所述的發(fā)明涉及生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括在含0.05-2.5％(重量)的Cu、0.01-1.75％(重量)的Ni和0.001-0.4％(重量)的P的低碳合金熱軋鋼被冷軋之后的，溫度范圍為300-700℃的沉淀處理步驟。
權利要求5中所述的發(fā)明涉及生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷軋低碳合金熱軋鋼的步驟，該鋼含有Cu0.05-2.5％(重量)、Ni0.01-1.75％(重量)；在500-800℃的溫度范圍內的中間退火后進行的第二次冷軋步驟；以及溫度范圍為300-700℃的沉淀處理步驟。
權利要求6中所述的發(fā)明涉及生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷軋含0.05-2.5％(重量)的Cu,0.01-1.75％(重量)的Ni和0.001-0.4％(重量)的P的低碳合金熱軋鋼的步驟、在500-800℃的溫度范圍內的中間退火之后進行的二次冷軋步驟及在300-700℃溫度范圍內的沉淀處理。
權利要求7中所述的發(fā)明涉及用于彩色顯象管的，用含(％重量)0.05-2.5％Cu和0.01-1.75％的Ni的低碳合金鋼制成的蔭柵。
權利要求8中所述的發(fā)明涉及用于彩色顯象管的，用含(％重量)0.05-2.5％Cu、0.01-1.75％的Ni及0.01-0.5％的P的低碳合金鋼制成的蔭柵。
權利要求9中所述的發(fā)明涉及帶有蔭柵的彩色顯象管，所述蔭柵是用含(％重量)0.05-2.5％的Cu及0.01-1.75％Ni的低碳合金鋼板制成的。
權利要求10中所述的發(fā)明涉及帶有蔭柵的彩色顯象管，所述蔭柵是用含(％重量)0.05-2.5％的Cu及0.01-1.75％Ni及0.001-0.4％的P的低碳合金鋼板制成的。
實施本發(fā)明的最佳模式按本發(fā)明，在含有附加Cu的超低碳鋼板中可析出晶粒尺寸非常細小的，比如細到納米(nm)級銅相(ε-銅相)。
此外，通過利用加P的固溶硬化法，該材料的抗拉強度可保持為等于或大于60kgf/mm2，而且通過熱處理，經過該析出過程，可達到等于或大于2.5的Br(KG)/Hc(Oe)比。
按本發(fā)明，通常在加工過程中出現的熱裂現象可通過將Ni加于該材料中而得以防止。下文將詳細說明本發(fā)明。
作為符合本發(fā)明的，用于彩色顯象管的蔭柵材料的超低碳鋼板，最好是用真空脫氣法脫碳和脫氮從而降低了鋼中的碳化物及氮化物，及在熱軋或連續(xù)退火階段完成了晶粒生長的鋼板。此外，由于碳化物和氮化物很細地分散在鋼中，所以限制和盡可能減少鋼中的碳原子和氮原子是必要的。在這種鋼板中，阻礙了磁疇壁的移動，因而鋼的磁特性惡化。
首先，陳述加到用于彩色顯象管的，符合本發(fā)明的蔭柵材料的鋼中的原子及對所加原子的限制。
若冷軋后鋼板中的碳含量很大，則碳化物的數量就上升，因而妨礙了磁疇壁的移動及晶粒的生長。這些就是磁特性下降的原因。所加C的上限應為0.01％(重量)。其下限最好盡可能地低。實際上下限量取決于真空脫氣處理的完成情況。
為通過使Mn與S固定成MnS來防止鋼的熱裂需要加Mn。但，鑒于提高磁性能，加Mn量最好盡可能地少。Mn的添加量以等于或小于0.5％(重量)為佳。
Si使黑膜的附著性能變差。加Si量以等于或小于0.3％(重量)為佳。
鑒于晶粒生長，S含量應盡可能地少。其含量最好等于或小于0.005％(重量)。至于N，鑒于晶粒的生長，其含量等于或小于0.5％(重量)。
Cu含量越高，則通過沉淀處理析出的ε-相量也越高。該材料的屈服強度和抗蠕變強度明顯提高。ε相的尺寸屬納米級。ε相是細的析出物。與微米級的析出物不同，磁疇壁幾乎不受阻礙，因而磁特性幾乎未受損害。通過提高Cu含量，材料的屈服強度和抗蠕變強度可以提高而磁特性并不下降。
但Cu含量小于0.05％(重量)，達不到抗拉強度和抗蠕變強度的提高。另一方面，若Cu含量過大，則析出物量變得過大，從而惡化了磁性能。Cu含量最好等于或小于2.5％(重量)。
對于通過利用固溶法提高該材料的強度而言，P是有效的。通過加P，該材料的抗拉強度和抗蠕變強度大幅度提高。因此，除按本發(fā)明通過加Cu而進行的沉淀處理之外，還可與P所引起的固溶硬化法結合。若P含量等于或大于0.001％(重量)，則可達到足夠的強度。若P含量大于0.4％(重量)，則可達到足夠的強度。若P含量大于0.4％(重量)，會因偏析而出現混合晶粒。P含量最好等于或小于0.4％(重量)。
Ni具有避免因加Cu而引起的熱裂現象的作用。因而在生產本發(fā)明的蔭柵材料的步驟中，產率可大幅度提高。最好是加Ni。此外，Ni有避免Cu偏析的作用。該材料的質量可變得穩(wěn)定。通過用Ni完成的固溶硬化法，Ni還具有提高抗拉強度和蠕變強度的效果。
此外，Ni可于Fe中固溶，因而該材料的磁特性不會惡化。
若Ni的量等于或小于Cu量的2/3，則可充分得到Ni添加劑的作用。Ni添加量最好在0.01％-1.75％(重量)的范圍內。若其添加量過小，即小于0.01％(重量)，則上述作用不明顯。另一方面，若添加量大于1.75％(重量)，則該作用就飽和了。因而，Ni添加量最好是Cu添加量一半。下面將說明生產符合本發(fā)明的，用于彩色顯象管蔭柵的材料的方法。
熱軋后，酸洗用真空溶解法或真空脫氣法生產的超低碳鋼板，以便去除在熱軋步驟中形成的氧化膜，其中，該超低碳鋼含有上述的化學組分。接著冷軋此鋼板，以使之厚度為0.035-0.2mm。然后在300-700℃的溫度范圍內進行10分鐘-20小時的沉淀處理。在Cu或Cu與P的含量過大的情況下，再結晶溫度上升，從而使沉淀處理的溫度接近700℃，即接近上限溫度。通常，根據Cu的析出量及析出材料的晶粒直徑判斷，以450-550℃的溫度范圍析出這析出材料是可取的。若析出溫度低于300℃，ε相析出量不足，從而達不到所需的抗拉強度。另一方面，若析出溫度高于700℃，則析出量過大。ε相固溶于鋼板中，從而使該材料的抗拉強度下降。根據加熱溫度和時間，可在箱式退火爐或連續(xù)退火爐中進行此沉淀處理。
作為不同的實施方案，上述的超低碳鋼板可經熱軋、酸洗和冷軋，從而達到0.1-0.6mm的厚度。然后可在500-800℃的溫度范圍內進行中間退火，以控制晶粒直徑。該鋼板可被二次冷軋以使最終厚度為0.035-0.2mm?？稍龠M行沉淀處理。若退火溫度小于500℃，則軟化效果不足。若在二次冷軋后進行沉淀處理，則抗拉強度變得很高。另一方面，在退火溫度大于800℃的情況下，即使在二次冷軋后進行沉淀處理也達不到所需的抗拉強度。實施例下面說明本發(fā)明的實施方案。
表1展示了含有成份彼此不同的14種鋼板(A-N)，它們的化學成分及各鋼板在熱軋步驟的裂紋出現率，其中每塊鋼板都是通過熱軋經過真空脫氣的鋼坯，從而在熱軋后達到2.5mm的厚度而產生的。用硫酸對這些熱軋板進行酸洗，然后再冷軋，從而產生厚度為0.1mm或0.3mm的兩種冷軋板。就厚度0.1mm的冷軋鋼板而言，直接進行沉淀處理。至于厚度0.3mm的冷軋鋼板，則經中間退火后進行第二次冷軋，以便達到0.1厚度。然后進行沉淀處理。
檢測用上述方法得到的每種材料，通過施加10奧斯特的磁場，用緊湊型的Epstein磁測量裝置測量其磁通密度和矯頑力。然后測出Br(KG)/Hc(Oe)比。
用TESILON測抗拉強度，用蠕變試驗機(TOKAI SEISAKUSHO制造)測抗蠕變強度。在大氣中于455℃的溫度下施加30kgf/mm2的應力后測量和評價延伸率。
表2展示了各試驗材料的中間退火和析出處理條件以及它們的特性。
表1試驗材料(鋼板)的化學成份

表2中間退火和沉淀處理的條件及試驗材料的特性

本發(fā)明的工業(yè)實用性權利要求1中所述的蔭柵材料是含(％重量)0.05-2.5％的Cu和0.01-1.75％的Ni低碳鋼，而權利要求2中所述的蔭柵材料是含(％重量)0.05-2.5％Cu、0.01-1.75％Ni及0.001-0.4％的P的低碳鋼板。這些材料有優(yōu)良的磁特性及強度。
權利要求3中所述的生產方法包括冷軋含有0.05-2.5％Cu和0.01-1.75％Ni的低碳合金熱軋鋼后的，于300-700℃的溫度范圍內的沉淀處理步驟。權利要求4中所述的生產方法包括冷軋含0.05-2.5％(重量)的Cu、0.01-1.75％(重量)的Ni及0.001-0.4％(重量)的P的低碳合金熱軋鋼之后的在300-700℃溫度范圍內的沉淀處理步驟。
權利要求5中所述的生產方法包括冷軋含0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75(重量)Ni的低碳合金熱軋鋼的步驟；在溫度范圍為500-800℃的中間退火后的二次冷軋步驟；及300-700℃的溫度范圍內的沉淀處理步驟。
權利要求6中所述的生產方法包括冷軋含有(％重量)0.05-2.5％的Cu、0.01-1.75％的Ni及0.001-0.4％的P的低碳合金熱軋鋼的步驟；在500-800℃的溫度范圍內的中間退火后的二次冷軋步驟；和在300-700℃溫度范圍內的沉淀處理步驟。按照這些生產方法，就可得到用于彩色顯象管的，具有優(yōu)良抗拉強度、高的抗蠕變強度和優(yōu)良磁特性的蔭柵材料。
在權利要求7-10中所述的蔭柵或彩色顯象管中，即使焊在框架上的構成蔭柵的每個帶卷經熱處理而發(fā)黑時，它也不會松動。
權利要求
1．用于彩色顯象管的蔭柵材料，它含0.05-2.5％(重量)的Cu，其中該材料的特征在于它還含0.01-1.75％(重量)的Ni。
2．用于彩色顯象管的蔭柵材料，它含0.05-2.5％(重量)的Cu和0.001-0.4％(重量)的P，其中該材料的特征在于它還含0.01-1.75％(重量)的Ni。
3．生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括在冷軋含有0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75％(重量)的Ni的低碳合金熱軋鋼后的，在300-700℃溫度范圍內的沉淀處理步驟。
4．生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括在冷軋含有0.05-2.5％(重量)的Cu、0.01-1.75％(重量)的Ni和0.001-0.4％(重量)的P的低碳合金熱軋鋼后的，溫度范圍為300-700℃的沉淀處理步驟。
5．生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷軋含有0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75％(重量)的Ni的低碳合金熱軋鋼的步驟；在溫度范圍為500-800℃下中間退火后的二次冷軋步驟；溫度范圍為300-700℃的沉淀處理步驟。
6．生產用于彩色顯象管的蔭柵材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷軋含有0.05-2.5％(重量)的Cu、0.01-1.75％(重量)的Ni和0.001-0.4％(重量)的P的低碳合金熱軋鋼的步驟；在溫度范圍為500-800℃的中間退火后的二次冷軋步驟；溫度范圍為300-700℃的沉淀處理步驟。
7．用于彩色顯象管的蔭柵，它是用含0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75％(重量)的Ni的低碳合金鋼板制成的。
8．用于彩色顯象管的蔭柵，它是用含(％重量)0.05-2.5％的Cu、0.01-1.75％的Ni及0.001-0.4％的P的低碳合金鋼板制成的。
9．彩色顯象管，它具有用含0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75％(重量)的Ni的低碳合金鋼板制成的蔭柵。
10．彩色顯象管，它具有用含0.05-2.5％重量的Cu、0.01-1.75％重量的Ni及0.001-0.4％重量P的低碳合金鋼板制成的蔭柵。
全文摘要
一種用于彩色顯象管的,具有優(yōu)良屈服強度和抗高溫蠕變強度及優(yōu)良磁性的蔭柵材料。用于彩色顯象管的,在熱軋過程中幾乎不開裂的蔭柵材料,其生產方法、蔭柵及包括此蔭柵的彩色顯象管。該方法包括冷軋加了0.01－1.75%(重量)Ni的,含0.05－2.5%(重量)Cu或含0.05－2.5%(重量)Cu和0.001－0.4(重量)P的低碳合金鋼板,再使該材料于300－700℃沉積,或在冷軋后使該材料經受500－800℃的退火,然后經受二次冷軋及使該材料沉淀。
文檔編號C22C38/08GK1316017SQ99810339
公開日2001年10月3日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權日1998年9月1日
發(fā)明者井出恒幸, 岡山浩直, 重政進, 田原泰夫 申請人:東洋鋼鈑株式會社