用于彩色显象管的荫栅材料,其生产方法及荫栅和显象管

摘要

一种用于彩色显象管的,具有优良屈服强度和抗高温蠕变强度及优良磁性的荫栅材料。用于彩色显象管的,在热轧过程中几乎不开裂的荫栅材料,其生产方法、荫栅及包括此荫栅的彩色显象管。该方法包括冷轧加了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的低碳合金钢板,再使该材料于300－700℃沉积,或在冷轧后使该材料经受500－800℃的退火,然后经受二次冷轧及使该材料沉淀。

说明书

技术领域

本发明涉及用于彩色显象管的荫栅的材料，其生产方法、荫栅及装有该荫栅的彩色显象管。

本发明尤其是涉及用于彩色显象管的，具有优良抗拉强度、抗高温蠕变强度和磁特性的荫栅材料，涉及制造彩色显象管的方法，用该材料制成的荫栅及装有该荫栅的彩色显象管。

发吸背景

一直要求用于彩色显象管的荫栅的材料具有至少60kgf/mm²的抗拉强度，这是因为在生产荫栅的步骤中，荫栅是在负载很大的拉伸应力的情况下被焊在框架上的。至于目前用于彩色显象管的荫栅材料，一直沿用难以处理的低碳钢板。

按常规技术，对荫栅进行热处理，结果在将荫栅焊在框架上之后，就变成了黑色的荫栅。在此情况下，上述的热处理是在比钢板的再结晶温低的455℃和短的时间，比如，15分钟的条件下进行的，从而最大限度地保持构成黑荫栅的每条带卷不松动的状态，而且其拉力继续施加的状态。

但，基于上述条件下进行的发黑热处理情况下不可避免地出现钢的恢复现象。带卷因钢的恢复而伸展。这种现象就是带卷缠紧或拉断的原因。就用于彩色显象管的荫栅材料而言，要求它具有等于或大于60kgf/mm²的抗拉强度及等于或小于0.4％的抗蠕变强度及要求发黑热处理则在455℃的温度下进行15分钟。

彩色显象管包括电子枪及用于将电子束转变成图象的荧光屏。为避免地磁使电子束偏移，要求彩色显象管内部具有磁屏蔽材料那样的性能。因此，要求具有大的磁通密度(Br)、小的矫顽力(Hc)及磁通密度和矫顽力之比的比值(Br/Hc)高的材料。

但，就低碳钢板而言，为得到上述的高的屈服强度，它需经强化处理和发黑热处理，结果，其磁通密度相对低，即不大于8KG，而矫顽力却相对高，即约5奥斯特(Oe)。因而Br/Hc值相对小，即小于约1∶6。这对于磁屏蔽材料来说是不够的。

按常规技术，就提高低碳钢板的屈服强度的方法而言，有碳和氮的固溶强化法。但，若提高钢中碳和氮的含量，则增加了碳化物和氮化物。因而阻碍磁畴壁的移动从而可能使磁特性变差。虽然作为提高抗蠕变强度的方法，有在钢中析出碳化物或其它化合物的方法，但几乎所有析出物晶粒的直径都很大，而且超过微米级的尺寸，于是阻碍磁畴壁的移动，结果使磁性能明显恶化。这种方法不是适用的生产用于彩色显象管的荫栅材料的方法。

为克服上述的技术上的缺点，本发明人已推出含Cu和P的沉淀强化型的低合金钢。这种含Cu和P的钢是具有高强度和高的磁特性的材料。下文将述及其技术原理。

在超低碳钢中加Cu的情况下，通过沉淀处理(precipitationtreatment)使具有纳米(nm)级尺寸的微铜相(ε相)析出。在加P的情况下，利用了因加P而使其产生的固溶强化，从而可使该材料的抗拉强度等于或大于60kfg/mm²，而且该材料在因沉淀处理而被加强时还有Br(KG)/Hc(Oe)等于或大于2.5的优良的磁性能。

含Cu和/或P的钢是上述彩色显象管荫栅的高质量的材料。但，已发现按生产该材料的方法，在热轧步骤中出现热轧裂纹现象。因而使钢板的产率明显下降。

本发明的目的在于提供用于彩色显象管的荫栅的，具有优良抗拉强度、抗高温蠕变特性的材料，其中可保持含Cu和P的钢的各种特性，及高的产率。

本发明的公开

权利要求1中所述的本发明涉及用于彩色显象管的荫栅的材料，它含有(％重量)：0.05-2.5％的Cu，其中，该材料的特征是它还含0.01-1.75％Ni。

权利要求2中所述的本发明涉及用于彩色显象管的荫栅的材料，它含(％重量)：0.05-2.5％的Cu和0.001-0.4％的P，其中该材料的特征是它还含0.01-1.75％的Ni。

权利要求3中所述的本发明涉及生产用于彩色显象管的荫栅材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括在冷轧含有0.05-2.5％重量Cu和0.01-1.75％重量的Ni的低碳合金热轧钢后的，在300-700℃的温度范围内的沉淀处理。

权利要求4中所述的发明涉及生产用于彩色显象管的荫栅材料的方法，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的低碳合金热轧钢被冷轧之后的，温度范围为300-700℃的沉淀处理步骤。

权利要求5中所述的发明涉及生产用于彩色显象管的荫栅材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷轧低碳合金热轧钢的步骤，该钢含有Cu0.05-2.5％(重量)、Ni0.01-1.75％(重量)；在500-800℃的温度范围内的中间退火后进行的第二次冷轧步骤；以及温度范围为300-700℃的沉淀处理步骤。

权利要求6中所述的发明涉及生产用于彩色显象管的荫栅材料的方法，其中所述方法的特征在于它包括冷轧含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的低碳合金热轧钢的步骤、在500-800℃的温度范围内的中间退火之后进行的二次冷轧步骤及在300-700℃温度范围内的沉淀处理。

权利要求7中所述的发明涉及用于彩色显象管的，用含(％重量)0.05-2.5％Cu和0.01-1.75％的Ni的低碳合金钢制成的荫栅。

权利要求8中所述的发明涉及用于彩色显象管的，用含(％重量)0.05-2.5％Cu、0.01-1.75％的Ni及0.01-0.5％的P的低碳合金钢制成的荫栅。

权利要求9中所述的发明涉及带有荫栅的彩色显象管，所述荫栅是用含(％重量)0.05-2.5％的Cu及0.01-1.75％Ni的低碳合金钢板制成的。

权利要求10中所述的发明涉及带有荫栅的彩色显象管，所述荫栅是用含(％重量)0.05-2.5％的Cu及0.01-1.75％Ni及0.001-0.4％的P的低碳合金钢板制成的。

实施本发明的最佳模式

按本发明，在含有附加Cu的超低碳钢板中可析出晶粒尺寸非常细小的，比如细到纳米(nm)级铜相(ε-铜相)。

此外，通过利用加P的固溶硬化法，该材料的抗拉强度可保持为等于或大于60kgf/mm²，而且通过热处理，经过该析出过程，可达到等于或大于2.5的Br(KG)/Hc(Oe)比。

按本发明，通常在加工过程中出现的热裂现象可通过将Ni加于该材料中而得以防止。下文将详细说明本发明。

作为符合本发明的，用于彩色显象管的荫栅材料的超低碳钢板，最好是用真空脱气法脱碳和脱氮从而降低了钢中的碳化物及氮化物，及在热轧或连续退火阶段完成了晶粒生长的钢板。此外，由于碳化物和氮化物很细地分散在钢中，所以限制和尽可能减少钢中的碳原子和氮原子是必要的。在这种钢板中，阻碍了磁畴壁的移动，因而钢的磁特性恶化。

首先，陈述加到用于彩色显象管的，符合本发明的荫栅材料的钢中的原子及对所加原子的限制。

若冷轧后钢板中的碳含量很大，则碳化物的数量就上升，因而妨碍了磁畴壁的移动及晶粒的生长。这些就是磁特性下降的原因。所加C的上限应为0.01％(重量)。其下限最好尽可能地低。实际上下限量取决于真空脱气处理的完成情况。

为通过使Mn与S固定成MnS来防止钢的热裂需要加Mn。但，鉴于提高磁性能，加Mn量最好尽可能地少。Mn的添加量以等于或小于0.5％(重量)为佳。

Si使黑膜的附着性能变差。加Si量以等于或小于0.3％(重量)为佳。

鉴于晶粒生长，S含量应尽可能地少。其含量最好等于或小于0.005％(重量)。至于N，鉴于晶粒的生长，其含量等于或小于0.5％(重量)。

Cu含量越高，则通过沉淀处理析出的ε-相量也越高。该材料的屈服强度和抗蠕变强度明显提高。ε相的尺寸属纳米级。ε相是细的析出物。与微米级的析出物不同，磁畴壁几乎不受阻碍，因而磁特性几乎未受损害。通过提高Cu含量，材料的屈服强度和抗蠕变强度可以提高而磁特性并不下降。

但Cu含量小于0.05％(重量)，达不到抗拉强度和抗蠕变强度的提高。另一方面，若Cu含量过大，则析出物量变得过大，从而恶化了磁性能。Cu含量最好等于或小于2.5％(重量)。

对于通过利用固溶法提高该材料的强度而言，P是有效的。通过加P，该材料的抗拉强度和抗蠕变强度大幅度提高。因此，除按本发明通过加Cu而进行的沉淀处理之外，还可与P所引起的固溶硬化法结合。若P含量等于或大于0.001％(重量)，则可达到足够的强度。若P含量大于0.4％(重量)，则可达到足够的强度。若P含量大于0.4％(重量)，会因偏析而出现混合晶粒。P含量最好等于或小于0.4％(重量)。

Ni具有避免因加Cu而引起的热裂现象的作用。因而在生产本发明的荫栅材料的步骤中，产率可大幅度提高。最好是加Ni。此外，Ni有避免Cu偏析的作用。该材料的质量可变得稳定。通过用Ni完成的固溶硬化法，Ni还具有提高抗拉强度和蠕变强度的效果。

此外，Ni可于Fe中固溶，因而该材料的磁特性不会恶化。

若Ni的量等于或小于Cu量的2/3，则可充分得到Ni添加剂的作用。Ni添加量最好在0.01％-1.75％(重量)的范围内。若其添加量过小，即小于0.01％(重量)，则上述作用不明显。另一方面，若添加量大于1.75％(重量)，则该作用就饱和了。因而，Ni添加量最好是Cu添加量一半。下面将说明生产符合本发明的，用于彩色显象管荫栅的材料的方法。

热轧后，酸洗用真空溶解法或真空脱气法生产的超低碳钢板，以便去除在热轧步骤中形成的氧化膜，其中，该超低碳钢含有上述的化学组分。接着冷轧此钢板，以使之厚度为0.035-0.2mm。然后在300-700℃的温度范围内进行10分钟-20小时的沉淀处理。在Cu或Cu与P的含量过大的情况下，再结晶温度上升，从而使沉淀处理的温度接近700℃，即接近上限温度。通常，根据Cu的析出量及析出材料的晶粒直径判断，以450-550℃的温度范围析出这析出材料是可取的。若析出温度低于300℃，ε相析出量不足，从而达不到所需的抗拉强度。另一方面，若析出温度高于700℃，则析出量过大。ε相固溶于钢板中，从而使该材料的抗拉强度下降。根据加热温度和时间，可在箱式退火炉或连续退火炉中进行此沉淀处理。

作为不同的实施方案，上述的超低碳钢板可经热轧、酸洗和冷轧，从而达到0.1-0.6mm的厚度。然后可在500-800℃的温度范围内进行中间退火，以控制晶粒直径。该钢板可被二次冷轧以使最终厚度为0.035-0.2mm。可再进行沉淀处理。若退火温度小于500℃，则软化效果不足。若在二次冷轧后进行沉淀处理，则抗拉强度变得很高。另一方面，在退火温度大于800℃的情况下，即使在二次冷轧后进行沉淀处理也达不到所需的抗拉强度。实施例

下面说明本发明的实施方案。

表1展示了含有成份彼此不同的14种钢板(A-N)，它们的化学成分及各钢板在热轧步骤的裂纹出现率，其中每块钢板都是通过热轧经过真空脱气的钢坯，从而在热轧后达到2.5mm的厚度而产生的。用硫酸对这些热轧板进行酸洗，然后再冷轧，从而产生厚度为0.1mm或0.3mm的两种冷轧板。就厚度0.1mm的冷轧钢板而言，直接进行沉淀处理。至于厚度0.3mm的冷轧钢板，则经中间退火后进行第二次冷轧，以便达到0.1厚度。然后进行沉淀处理。

检测用上述方法得到的每种材料，通过施加10奥斯特的磁场，用紧凑型的Epstein磁测量装置测量其磁通密度和矫顽力。然后测出Br(KG)/Hc(Oe)比。

用TESILON测抗拉强度，用蠕变试验机(TOKAI SEISAKUSHO制造)测抗蠕变强度。在大气中于455℃的温度下施加30kgf/mm²的应力后测量和评价延伸率。

表2展示了各试验材料的中间退火和析出处理条件以及它们的特性。

表1试验材料(钢板)的化学成份

试验材料No.                       化学成份(重量％)热轧时的裂纹率(％)    C    Mn Si    S    N Cu    P    Ni Fe    A 0.005 0.43 0.01 0.01 0.002 0.03 0.154 0.007余量    0.0    B 0.004 0.45 0.01 0.01 0.002 0.05 0.0007 0.006余量    3.5    C 0.006 0.46 0.01 0.01 0.002 0.05 0.150 0.007余量    5.5    D 0.005 0.47 0.02 0.01 0.002 0.05 0.152 0.024余量    0.0    E 0.007 0.45 0.01 0.01 0.002 1.61 0.0012 0.008余量    10.5    F 0.004 0.44 0.01 0.01 0.002 1.55 0.159 0.781余量    0.0    G 0.006 0.46 0.01 0.01 0.002 2.45 0.0006 0.008余量    23.5    H 0.006 0.47 0.01 0.01 0.002 2.44 0.147 0.008余量    22.5    I 0.005 0.46 0.01 0.01 0.002 2.44 0.155 1.250余量    0.0    J 0.006 0.45 0.01 0.01 0.002 2.49 0.387 1.380余量    0.0    K 0.007 0.44 0.01 0.01 0.002 2.49 0.358 1.800余量    0.0    L 0.005 0.44 0.01 0.01 0.002 2.71 0.0008 0.007余量    25.5    M 0.006 0.46 0.01 0.01 0.002 2.69 0.162 1.301余量    0.0    N 0.005 0.44 0.01 0.01 0.002 2.69 0.415 1.301余量    0.0

表2中间退火和沉淀处理的条件及试验材料的特性

试验材料No.    中间退火沉淀处理Br/Hc(kG/Oe)屈服强度(kgf/mm²)蠕变延伸率(％)实施例或对比例温度(℃)时间(分)温度(℃)时间(分)A  -    - 450 400 2.0    80 0.30对比例B  -    - 450 400 2.5    72 0.28对比例C  -    - 450 400 2.5    82 0.25对比例D  -    - 450 400 2.5    83 0.24实施例E  -    - 450 400 2.6    75 0.05对比例F1  -    - 250 1500 1.4    91 0.30对比例F2  -    - 300 1200 2.5    85 0.28实施例F3  -    - 500 250 3.7    76 0.01实施例F4  -    - 700 10 4.3    67 0.05实施例F5  -    - 750 8 8.0    54 0.30对比例G  -    - 450 400 2.5    78 0.26对比例H  -    - 450 400 2.6    87 0.05对比例I1 450    600 450 400 2.3    87 0.05对比例I2 500    500 450 400 2.5    86 0.01实施例I3 650    150 450 400 2.6    85 0.01实施例I4 800    20 450 400 2.7    83 0.01实施例I5 850    10 450 400 2.0    90 0.01对比例J  -    - 450 400 2.5    92 0.01实施例K  -    - 450 400 2.5    92 0.01对比例L  -    - 450 400 2.4    85 0.01对比例M  -    - 450 400 2.4    90 0.01对比例N  -    - 450 400 2.3    92 0.01对比例

本发明的工业实用性

权利要求1中所述的荫栅材料是含(％重量)0.05-2.5％的Cu和0.01-1.75％的Ni低碳钢，而权利要求2中所述的荫栅材料是含(％重量)0.05-2.5％Cu、0.01-1.75％Ni及0.001-0.4％的P的低碳钢板。这些材料有优良的磁特性及强度。

权利要求3中所述的生产方法包括冷轧含有0.05-2.5％Cu和0.01-1.75％Ni的低碳合金热轧钢后的，于300-700℃的温度范围内的沉淀处理步骤。权利要求4中所述的生产方法包括冷轧含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的低碳合金热轧钢之后的在300-700℃温度范围内的沉淀处理步骤。

权利要求5中所述的生产方法包括冷轧含0.05-2.5％(重量)的Cu和0.01-1.75(重量)Ni的低碳合金热轧钢的步骤；在温度范围为500-800℃的中间退火后的二次冷轧步骤；及300-700℃的温度范围内的沉淀处理步骤。

权利要求6中所述的生产方法包括冷轧含有(％重量)0.05-2.5％的Cu、0.01-1.75％的Ni及0.001-0.4％的P的低碳合金热轧钢的步骤；在500-800℃的温度范围内的中间退火后的二次冷轧步骤；和在300-700℃温度范围内的沉淀处理步骤。按照这些生产方法，就可得到用于彩色显象管的，具有优良抗拉强度、高的抗蠕变强度和优良磁特性的荫栅材料。

在权利要求7-10中所述的荫栅或彩色显象管中，即使焊在框架上的构成荫栅的每个带卷经热处理而发黑时，它也不会松动。