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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stahlblech mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt für
die Farbwählelektrode
oder die Maske einer über
eine Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Stahlblech
mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit verbesserten Kriech-, Ätz- und
magnetischen Eigenschaften.
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HINTERGRUND
DES VERFAHRENS
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Eine
Farbwählelektrode
des Streifenmasken-Typs verwendet eine Aperturgitter-Streifenmaske.
Bei dieser Maske wird ein kaltgewalztes Stahlblech geätzt um eine
Anzahl an Schlitzen zu bilden, und Tension wird diesem Blech dann
in Richtung der Schlitze zugeführt.
Das Blech mit angelegter Tension wird an einem Rahmen gestreckt.
Es sind allerdings Nachteile involviert da die Schlitzform schädlich beeinträchtigt wird,
d.h., die so genannte Leitungsverzerrung eintritt, wenn die Planheit
des kalt-gewälzten Stahlbleches
schlecht ist, oder die Restspannung des kalt-gewälzten
Stahlbleches hoch ist. Nachteile sind bei der Kathodenstrahlröhre involviert
da der Erdmagnetismus die Bahn des Elektronenstrahles stört und farbliche
Heterogenität
verursacht. Da die Öffnungen
der Streifenmaske in einem parallel-verlängerten Muster geätzt werden,
ist das Verhältnis
der Öffnungen
auf der Oberfläche
des metallischen Materials so hoch, dass die magnetischen Abschirmeigenschaften
beeinträchtigt
werden. Ein korrigierender magnetischer Kreis ist daher unbedingt
notwendig in einer Kathodenstrahlröhre des Aperturgitter-Streifenmaske-Typs.
Außerdem,
da eine Schallquelle wie ein Lautsprecher und Ähnliches die Maske zum schwingen
bringt, müssen
Dämpfungsdrähte über jeden
der Schlitze erstreckt werden um die Schwingung der Maske zu unterdrücken. Nachteilig
wirkt sich aus dass diese Dämpfungsdrähte projiziert
werden und auf dem Bildschirm wahrnehmbar sind, und sie außerdem die
Struktur der Maske und der Rahmen kompliziert.
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Eine
neuartige Streifenmaske, d.h., eine über eine Brücke verbundene Streifenmaske,
kann die oben erwähnten
Nachteile der Aperturgitter- Streifenmaske überwinden
und die Vorteile sowohl einer Aperturgitter-Streifenmaske als auch einer Lochmaske
verwenden. Bei dieser über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske wird das Ätzen nach einem ähnlichen
Muster wie bei der herkömmlichen
Lochmaske durchgeführt.
Die so behandelte Maske wird nicht gepresst sondern an einem Rahmen
gestreckt während
sie Tension in einer vertikalen oder senkrechten Richtung zwischen
den oberen und unteren Seiten einer Kathodenstrahlröhre ausgesetzt
wird. Bei diesem Maskentyp werden nicht dünne lange Streifen sondern Öffnungen
in Form von Schlitzen ähnlich
denen einer Lochmaske gebildet. Eine Anzahl dünner Metalldrähte, als
Brücken
bezeichnet, werden selektiv belassen durch das Ätzen des Bleches zwischen längs laufenden
Metalldrähten.
Diese Brücken können die
Verwindung der längslaufenden
Drähte
und somit die so genannte Leitungsverzerrung verhindern. Außerdem ist
die Fläche
an metallischem Material in der Maske durch die Brücken hoch,
so dass die magnetischen Abschirmungseigenschaften verbessert werden.
Darüber
hinaus werden keine Dämpfungsdrähte gebraucht
um die Maskenschwingung durch eine Schallquelle wie einen Lautsprecher
zu unterdrücken.
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Kohlenstoffarmer
Stahl wie er derzeit für
die Aperturgitter-Streifenmaske verwendet wird wurde für die über eine
Brücke
verbundene Streifenmaske verwendet und wie folgt behandelt. Das Ätzen wurde
so durchgeführt,
dass die horizontalen Brücken
so dünn
wie möglich
ausgebildet wurden um eine Helligkeit zu erhalten die auf dem gleichen
Level wie jene bei der Aperturgitter-Streifenmaske ist. Die Schwärzungs-Behandlung wurde
dann angewandt um die Anti-Verwölbungseigenschaft
zu verbessern. An die Maske wurde Tension angelegt. Die so hergestellte
Farbwählelektrode
einer Kathodenstrahlröhre
wurde gebacken um Verunreinigungen zu entfernen und die Spannung
abzubauen. Dann wurde ein Vorgang der Faltungsformation beobachtet. Dieser
Vorgang wurde detailliert untersucht und die folgenden Tatsachen
gefunden. Wird die Maske nämlich über einen
langen Zeitraum Hitze und Belastung ausgesetzt, so führt der
Kriechvorgang des Materials zu einer übermäßigen Verlängerung und somit zur Faltenbildung.
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Vordem
schlägt
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-311,332 vor, die Kriecheigenschaft der
Aperturgitter-Streifenmaske wie folgt zu verbessern. Das vorgeschlagene
Material besteht von mehr als 0,001% bis 0,030 % aus C, von 0,6
% bis 3,00 % aus Mn, von mehr als 0,010 % bis zu 0,100 % aus N als elementare
Komponenten und einer Bilanz aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen.
Das Material kann als unterstützende
Zusatzstoffe (a) von 0,10 % bis 4,00 % W und/oder Ni und/oder (b)
von 0,001 % bis 0,5 % Nb, V, Ti, Zr, Ta und/oder B enthalten. Die
anderen Komponenten sind wie folgt beschränkt: Si – 0,05 %; P – 0,02 %;
S – 0,015
%; Al – 0,020
% oder weniger; und O – 0,010
% oder weniger. In dieser Publikation werden Mn und N gleichzeitig
in geeigneter Menge dazugegeben um eine Interaktion herbeizuführen welche
die Kriecheigenschaft verbessert. Allerdings werden die magnetischen
Abschirmeigenschaften nicht berücksichtigt.
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GB2334140 offenbart eine
gestreckte Maske für
eine Farbbildröhre
welche aus einem Stahl besteht welcher: C ≤ 0,03%, Si ≤ 0,10%, Mn 0,10–0,60%,
P ≤ 0,10%,
S ≤ 0,10%,
N 70–170
ppm beinhaltet.
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EP1170388 bezieht sich auf
ein Stahlblech für
eine Streifenmaske welches in Farb-Kathodenstrahlröhren enthalten
ist und welches: C < 0,1
%, Si < 0,05%,
Mn 0,4–2%,
P < 0,03%, S < 0,03%, lösl. Al < 0,01%, N > 0,010% beinhaltet.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Das
in der oben erwähnten
Japanischen Publikation vorgeschlagene Material wurde untersucht.
Verbesserung in der Kriecheigenschaft aufgrund der Interaktion zwischen
Mn und N konnte in der über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske ebenfalls bestätigt werden. Allerdings interferiert
Al mit dieser Interaktion. Mn beeinträchtigt die magnetische Abschirmeigenschaft
ernsthaft und macht das Material anfällig für die Beeinflussung durch den
Erdmagnetismus. Als Ergebnis dieser Untersuchungen stellte sich
heraus, dass das Material der über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske von einem anderen Standpunkt heraus als
das Material des bekannten Aperturengitter-Streifenmasken-Typs entwickelt
werden sollte. Die Vorteile der über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske sollten bei dem entwickelten Material
vollständig
ausgenutzt werden. Die jetzigen Erfinder forschten nach Material
welches für
die Maske und die Ätzeigenschaft
geeignet ist. Die jetzigen Erfinder forschten auch intensiv nach
den Bedingungen für
die Hitzebehandlung und der Spannkraft welche der Maske zugeführt werden
um die Farbwählelektrode
der Kathodenstrahlröhre
aufzubauen. Letztendlich haben die jetzigen Erfinder erfolgreich
ein Material entwickelt welches keine Faltenformation verursacht
und welches verbesserte magnetische Abschirmeigenschaften aufweist.
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Und
zwar beinhaltet die Materialzusammensetzung welche bei der jetzigen
Erfindung entdeckt wurde die Erkennung dass die N- und Mn-Gehalte
des herkömmlichen,
durch Al beruhigten Stahlblechs auf einen geeigneten Bereich begrenzt
sind, und, weiterhin, dass die Al-, C-, O-, S-, Si- und P-Gehalte auf noch
enger begrenzte Bereiche limitiert sind.
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Außerdem sind
der Verkleinerungsfaktor des endgültigen Kaltwalzens sowie die
Körnergröße vor besagtem
endgültigem
Kaltwalzen des durch Al beruhigten Stahlblechs auf einen geeigneten
Bereich begrenzt. Als Folge konnte eine stabile und hohe Kriechfestigkeit
erhalten werden, und die Reduktion der magnetischen Abschirmeigenschaft
konnte erfolgreich auf einen minimalen Level gedrückt werden.
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Um
oben erwähntes
zu erreichen, sind die erforderliche Zusammensetzung und die Bedingungen durch
die Daten in Anspruch 1 festgelegt.
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Basierend
auf den oben beschriebenen Entdeckungen wird ein Stahlblech mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt, welches für die Farbwählelektrode einer über eine
Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre
des Streifenmasken-Typs
verwendet wird, bereitgestellt, welches in Massen %, von 0,001 bis
0,015% aus C, 0,020% oder weniger Si, von 0,2 bis 1,8% Mn, 0,02
oder weniger P, 0,010% oder weniger S, von mehr als 0,010% bis 0,025%
N, 0,003 bis 0,02% Al, 0,010% oder weniger aus O besteht, wobei
die Bilanz aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht und
(N Massen %–0,52Al
Massen %) 0,005% oder mehr ist. Weiterhin wird ein Stahlblech mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt, welches für die Farbwählelektrode einer über eine
Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre
des Streifenmasken Typs verwendet wird, bereitgestellt, welches
in Massen % von 0,001 bis 0,015% aus C, 0,020% oder weniger Si,
von 0,2 bis 1,8% Mn, 0,02 oder weniger P, 0,010% oder weniger S,
von mehr als 0,010% bis 0,025% N, 0,003 bis 0,02% Al, 0,010% oder
weniger aus O besteht, wobei die Bilanz Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
ist, (N Massen %–0,52Al
Massen %) 0,005% oder mehr ist und das besagte Blech von 15 bis
80% des Verkleinerungsfaktors des endgültigen Kaltwalzens gewalzt wird.
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Weiterhin
wird eine über
eine Brücke
verbundene Farbwählelektrode
einer Kathodenstrahlröhre
des Streifenmasken-Typs bereitgestellt, in welcher das oben beschriebene
Blech wie nachstehend dargestellt entsprechend behandelt und aufgebaut
wird.
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Außerdem wird
eine Kathodenstrahlröhre
bereitgestellt, welche die über
eine Brücke
verbundene Farbwählelektrode
des Streifenmasken-Typs enthält.
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Die
Bedeutung der oben beschriebenen numerischen Einschränkungen
wird im nachfolgenden dargestellt.
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Die
Eigenschaften des Stahlbleches mit niedrigem Kohlenstoffgehalt welches
für die
Farbwählelektrode
einer über
eine Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre
des Streifenmasken-Typs verwendet wird (im nachfolgendem als „das Stahlblech
einer über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske" bezeichnet)
werden nachstehend beschrieben.
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C:
C ist eine Komponente, um die Kriechfestigkeit des Stahlbleches
einer über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske zu verstärken. Ist der C-Gehalt zu niedrig,
ist die Festigkeit niedrig. Ist andererseits der C-Gehalt zu hoch,
sind die Ätzeigenschaft
und die magnetischen Eigenschaften beeinträchtigt. Der C-Gehalt beträgt daher
von 0,001 bis 0,015%.
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Si:
Si ist auf 0,020% oder weniger beschränkt da Si die Ätzeigenschaft
beeinträchtigt.
Da Si keinen nennenswerten Effekt auf die Verbesserung der Kriecheigenschaft
und Ähnliches
des Stahlbleches einer über eine
Brücke
verbundenen Streifenmaske hat, ist der Si-Gehalt von dem Gesichtspunkt
der Ätzeigenschaft
her limitiert.
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Mn:
Mn ist ein Element welches anstatt von Fe gelöst wird. Eine Interaktion zwischen
Mn und N wird durch eine Brenntemperatur im Bereich zwischen 673
K (400°C)
und 773K (500°C)
erzeugt. Eine Bewegung von N, welches an die Dislokationen anhaftet,
wird durch die Interaktion verhindert, so dass die Kriechfestigkeit verbessert
wird. Dieser Effekt ist unzulänglich
mit weniger als 0,2% Mn. Andererseits werden die magnetischen Eigenschaften
durch ein Mn-Gehalt über
1,8% beeinträchtigt.
Der Mn-Gehalt ist daher auf einen Bereich von 0,2 bis 1,8 limitiert.
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P:
P beeinträchtigt
die Ätzeigenschaft.
Der P-Gehalt ist daher auf 0,02% oder weniger beschränkt.
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S:
S bildet die nichtmetallischen Einschlüsse auf Sulfidbasis. S beeinträchtigt nicht
nur die Ätzeigenschaft
und die magnetischen Eigenschaften sondern fixiert auch Mn, welches
sich bei der Interaktion beteiligen sollte, und hebt den Effekt
von Mn auf. Der S-Gehalt ist daher auf 0,010% oder weniger beschränkt.
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N:
N ist ein interstitielles gelöstes
Element von Fe. Das gelöste
N verhindert die Bewegung der Dislokationen und verbessert somit
die Kriechfestigkeit. Die Kriechfestigkeit wird bedeutend erhöht durch
die Interaktion zwischen Mn und N durch Brennen im Temperaturbereich
von 673K (400°C)
bis 773K (500°C).
Dieser Effekt ist bedeutend bei einem N-Gehalt von über 0,010%. Andererseits, wenn
der N-Gehalt 0,025% übersteigt,
sind die magnetischen Eigenschaften ernsthaft beeinträchtigt,
so dass die Elektronenstrahlen unter dem Einfluss des Erdmagnetismus,
welchem die Kathodenstrahlröhre
ausgesetzt ist, fehlplatziert werden. Der N-Gehalt beträgt daher
maximal 0,025%.
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Al:
Al ist erforderlich um durch Al beruhigtes Stahl herzustellen und
wird auch mit N kombiniert um Nitride zu bilden. Wenn N als Nitrid
fixiert ist wird die Beteiligung von N an der Verstärkung der
Kriechfestigkeit unterdrückt
und die magnetischen Eigenschaften sind beeinträchtigt. Der Al-Gehalt ist daher
maximal 0,02%. Der niedrigste Al-Gehalt ist 0,003%.
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O:
O bildet einen Oxideinschluss und beeinträchtigt die Ätzeigenschaft und magnetischen
Eigenschaften. Der O-Gehalt beträgt
daher maximal 0,010%.
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(N
Massen %–0,52Al
Massen %): Wie oben beschrieben, wird die Beteiligung von N an der
Verstärkung
der Kriechfestigkeit unterdrückt
wenn N und Al Nitride bilden. Der N-Gehalt muss daher in einer angemessenen
Menge relativ zum Al-Gehalt kontrolliert werden. Die N- und Al-Gehalte sind
speziell abgestimmt um 0,005% oder mehr (N Massen%–0,52Al
Massen %) bereitzustellen.
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Die
Bestandteile mit Ausnahme der oben erwähnten sind Verunreinigungen
wie Cu, Sn, Cr, Ni, B, Ti und Nb und Fe.
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Das
Stahlmaterial mit der oben erwähnten
Zusammensetzung wird warmgewalzt und dann mehrmaligem Kaltwalzen
und Glühen
ausgesetzt. Das so gefertigte Stahlblech hat zum Beispiel eine Dicke
von 0,05 bis 0,2 mm. Die Menge an der Zusammensetzung wird unter
Berücksichtigung
solcher Eigenschaften wie Kriechfestigkeit, Ätzeigenschaft und magnetischen
Eigenschaften welche für
eine bestimmte, über
eine Brücke verbundene
Streifenmaske benötigt
werden, eingestellt. Die Mengen an Stoffzusammensetzung werden auch unter
Berücksichtigung
der obigen Beschreibungen eingestellt. Je näher die Zusammensetzung an
reinem Eisen ist, desto besser sind die Ätzeigenschaft und die magnetischen
Eigenschaften. Die Kriecheigenschaft ist besser wenn die Mn- und
N-Gehalte höher sind.
Die Zusammensetzung wird demzufolge so eingestellt dass diese Eigenschaften
an die gewünschten
Level angepasst werden. Diese Eigenschaften werden auch durch Produktionsbedingungen
wie dem Verkleinerungsfaktor des Walzens und der Hitzebehandlung
beeinflusst. Wenn zum Beispiel die magnetischen Eigenschaften unter
einer bestimmten Produktionsbedingung nicht an den gewünschten
Level herankommen, so wird die Zusammensetzung auf einen niedrigeren
Mn-Level eingestellt.
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Das
Stahlblech einer über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske muss gute Handhabungseigenschaften aufweisen.
Um ein Stahlblech als Maske zu strecken muss außerdem die Spannkraft stabil
an dem Stahlblech angelegt werden. Es ist wirksam den Verkleinerungsfaktor
des endgültigen
Kaltwalzens anzupassen um die Kriecheigenschaft und Kriechfestigkeit
zu erhalten wie sie für
die Handhabungseigenschaften und die stabile Anlegung von Tension
benötigt
werden. Der niedrigste Level an Festigkeit der im Hinblick auf die Handhabungseigenschaften
und auf die Verhinderung von Deformation und Brechen der Maske während der Streckung
der Maske erforderlich ist, ist 450 MPa Zugfestigkeit und 360 MPa
Umformfestigkeit (0,2%). Insbesondere wird die Kriecheigenschaft
mit der Steigerung des Verkleinerungsfaktors des Kaltwalzens verbessert. Wenn
demzufolge der Verkleinerungsfaktor des Kaltwalzens hoch ist, können die
Mn- und N-Gehalte auf einem ausreichend niedrigen Level gehalten
werden um gute magnetische Eigenschaften zu erzielen. Der obere Level
an Festigkeit, bei dem die Kriecheigenschaft und die magnetischen Eigenschaften
ausgeglichen sind, beträgt
850 MPa an sowohl Zug- als auch Umformfestigkeit (0,2%).
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Wenn
der Verkleinerungsfaktor des endgültigen Kaltwalzens niedrig
ist, ist die Festigkeit niedrig, und die Kaltbearbeitung trägt nur zu
einer geringfügigen
Verbesserung der Kriecheigenschaft bei. Der Verkleinerungsfaktor
des endgültigen
Kaltwalzens ist daher 15% oder mehr. Andererseits, wenn der Verkleinerungsfaktor
des endgültigen
Kaltwalzens zu hoch ist, ist die Belastung des Walzwerkes so hoch,
dass die praktische Serienproduktion Unbequemlichkeiten bereitet.
Die oberste Grenze des Verkleinerungsfaktors des endgültigen Kaltwalzens
ist daher auf 80 % oder weniger beschränkt. Es ist möglich, die
Zugfestigkeit in einer senkrechten Richtung zur Walzrichtung in
einem Bereich von 450 bis 850 MPa oder die Umformfestigkeit (0,2%)
in einem Bereich von 360 bis 850 MPa über das endgültige Kaltwalzen
welches oben erwähnt
wurde, einzustellen.
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Gemäß den Entdeckungen
der jetzigen Erfinder, übt
die Körnergröße vor dem
endgültigen
Kaltwalzen Einfluss auf die magnetischen Abschirmeigenschaften des
endgültig
kalt-gewalzten Materials einschließlich des endgültig kalt-gewalzten
und dann hitzebehandelten Materials wie nachfolgend beschrieben,
aus. Um genauer zu sein, wenn die Körnergröße vor den endgültigen Kaltwalzen
zu fein ist, behindern die Korngrenzen des endgültig kalt-gewalzten Materials
einschließlich
des endgültig
kalt-gewalzten und dann hitzebehandelten Materials die Bewegung
der magnetischen Wände,
was die Magnetisierung eines solchen Materials schwierig macht.
Als Folge werden die nachgiebigen magnetischen Eigenschaften schwach.
Die magnetischen Eigenschaften des endgültig kalt-gewalzten Materials
einschließlich
des endgültig
kalt-gewalzten und
dann ausgeglühten
Materials werden zusehends verbessert wenn die Körnergröße des Materials vor dem endgültigen Kaltwalzen
5 μm oder
mehr beträgt.
Eine bevorzugte mindest Körnergröße vor dem
endgültigen
Kaltwalzen ist daher 5 μm
oder mehr. Andererseits, wenn die Körnergröße vor dem endgültigen Kaltwalzen
zu hoch ist, ist die Kriecheigenschaft des endgültig kalt-gewalzten Materials
einschließlich
des endgültig
kalt-gewalzten und dann ausgeglühten
Materials schwach. Außerdem,
da das Stahl mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung
nur schwer rekristallisiert, braucht das Ausglühen vor dem endgültigen Kaltwalzen
eine ökonomisch nachteilig
lange Zeit um Körnergrößen über 50 μm in dem
Schritt vor dem endgültigen
Kaltwalzen zu erhalten. Eine bevorzugte höchste Körnergröße vor dem endgültigen Kaltwalzen
ist daher 50 μm.
Die Temperatur für das
Zwischenglühen
wird entsprechend eingestellt um das rekristallisierende Kornwachstum
in dem oben beschriebenen Bereich vor dem endgültigen Kaltwalzen zu induzieren.
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Das
kaltgewalzte Blech wird gemäß der vorliegenden
Erfindung in die Form einer Maske geschnitten. Die Maske wird dann
geätzt
um Öffnungen
in Form von Punkten oder Schlitzen zu bilden. Tension wird der Maske
dann angelegt um diese zu Strecken. Die Maske wird dann an einen
Rahmen gebunden. Die magnetischen Eigenschaften werden durch eine
Hitzebehandlung der Maske vor dem Anlegen der Tension verbessert.
Wenn die Temperatur der Hitzebehandlung niedriger als 723K (450°C) ist, ist
die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften aufgrund der unzulänglichen
Spannungsentlastung welche bei dem Aperturen-bildenden Schritt induziert
wird, auch unzulänglich.
Andererseits, wenn die Temperatur der Hitzebehandlung höher als
823K (550°C)
ist, ist die Kriecheigenschaft stark beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist
die bevorzugte niedrigste Temperatur 723K (450°C), und die bevorzugte höchste Temperatur
823K (550°C)
für die
Hitzebehandlung.
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Eine
Schwärzungsbehandlung
wird üblicherweise
in dem Herstellungsprozess einer Lochmaske ausgeführt um Eisenoxide
auf der Oberfläche
der Maske zu bilden um diese zu Schwärzen und dadurch eine Rufwölbung aufgrund
von thermischer Ausdehnung zu verhindern. Im Falle der über eine
Brücke
verbundenen Streifenmaske jedoch können die oben beschriebene
Hitzebehandlung und die Schwärzungsbehandlung gleichzeitig
ausgeführt
werden. Somit werden die Schwärzung
und die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften gleichzeitig
erhalten. Diese Methode ermöglicht
eine billige Herstellung der Farbwählelektrode einer Kathodenstrahlröhre mit
verbesserten magnetischen Eigenschaften.
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Das
Anlegen der Tension bei der über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske erfolgt auf einer niedrigeren Stufe als
bei der Aperturgitter-Maske.
Wenn die angelegte Tension zu niedrig ist, tritt ein Schwingungsproblem
auf. Andererseits, wenn die angelegte Tension zu hoch ist, bilden
sich Falten auf der Maske. Die Spannkraft liegt demnach vorzugsweise
in dem Bereich von 100 bis 300 MPa.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER ABBILDUNG
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1 ist
ein Diagramm welches das Verhältnis
der Verlagerung der Bahn des Elektronenstrahls (%, bezüglich dem
Konventionellen) in Abhängigkeit
von dem Br/Hc-Verhältnis
(Einheit von Br ist Gauss = 10–4 T(Tesla)) zeigt.
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BESTE ART
UND WEISE DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
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Beispiel 1
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Die
Testmaterialien mit verschiedenen Zusammensetzungen wie sie in Tabelle
1 dargestellt sind wurden in einem Vakuum-Schmelzofen verschmolzen.
Warmwalzen und Kaltwalzen wurden ausgeführt um die Blechdicke auf 0,2
mm zu reduzieren. Das bearbeitete Material wurde in einer Wasserstoff
+ Stickstoff Atmosphäre
ausgeglüht
um eine durchschnittliche Körnergröße von 5 μm zu erhalten.
Das Kaltwalzen wurde dann ausgeführt
um die Blechdicke auf 0,1 mm zu reduzieren (wobei der Verkleinerungsfaktor
50 % ist). Von dem resultierenden Stahlblech wurden eine Kriechprobe
(basierend auf JIS 13 B Probe) und eine Streifenprobe (3mm W × 150mmL)
für die
Messung von magnetischen Eigenschaften parallel zur Walzrichtung
ausgeschnitten. Diese Proben wurden in einer Kohlenstoffdioxid-Atmosphäre bei 783K
(510°C)
für 55
Minuten hitzebehandelt und Messungen unterworfen.
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Bei
dem Kriechtest wurden 200 MPa Zugspannung bei einer Temperatur von
733K (460°C)
für 60
Minuten an die Probe angelegt. Die Kriechverlängerung wurde dann gemessen.
Bei der Messung der magnetischen Eigenschaften wurden die magnetischen
Eigenschaften bei Gleichstrom (B-H Kurven) unter einer Last von
200 MPa, welcher der Zugkraft entspricht, gemessen. Die Messergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Die
Abschirmeigenschaft der Maske soll die Verlagerung eines Elektronenstrahls,
d.h. die Fehlplatzierung unter dem Einfluss des Erdmagnetismus wie
vorstehend beschrieben, verhindern. Die Abschirmeigenschaft wird
stark von den magnetischen Eigenschaften des Stahlbleches der über eine
Brücke
verbundenen Streifenmaske, beeinflusst. 1 zeigt
ein Verhältnis,
welches durch die Versuche zwischen der Verlagerung eines Elektronenstrahls
in der über
eine Brücke
verbundenen Maske, gemäß der vorliegenden
Erfindung und den magnetischen Eigenschaften einer Maske welche
200 MPa Tension ausgesetzt ist, gesichert wird. Es gibt eine Beziehung
zwischen Br/Hc (Br: remanente Flussdichte, wobei die Einheit Gauss
ist, und Hc: die Koerzitivkraft) und der Verlagerung des Strahles
wie in 1 dargestellt. In 1 zeigt
100 die Verlagerung der Bahn des Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlröhre, welche
durch die herkömmliche
Streifenmaske (Aperturengitter) hergestellt wurde, an. Wenn Br/Hc
einer über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske 23 oder mehr ist, ist die Verlagerung
der Strahlbahn weniger als die der herkömmlichen Maske. Ausgehend von dieser
Entdeckung wird Br/Hc als Index der magnetischen Eigenschaften verwendet.
Die chemische Zusammensetzung von Stahl ist, wie in den vorliegenden
Ansprüchen
dargelegt, limitiert um 23 oder mehr Br/Hc in der über eine
Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre
des Streifenmaske-Typs
zu erreichen.
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In
Tabelle 1 variieren die Stickstoffgehalte bei den Proben Nr. 1–6. Wenn
der Stickstoffgehalt 0,008% oder weniger ist, erreicht die Kriechfestigkeit
eine Höhe
von 0,28% oder mehr. Der niedrigste Stickstoffgehalt ist daher auf
mehr als 0,010% angesetzt. Andererseits sind die magnetischen Eigenschaften
(Br/Hc) umso mehr beeinträchtigt,
je höher
der Stickstoffgehalt ist. Br/Hc ist weniger als 23 bei einem Stickstoffgehalt
von 0,029%. Der oberste Stickstoffgehalt ist daher auf 0,025% angesetzt.
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Der
Stickstoffgehalt ist angemessen, aber der Mangangehalt beträgt in Probe
Nr. 7 lediglich 0,14%. Die Kriecheigenschaft ist in Probe Nr. 7
daher schlecht. Der niedrigste Mangangehalt ist daher auf 0,2% angesetzt.
Andererseits, wenn der Mangangehalt eine Höhe von 2,0%, wie in Probe Nr.
10 hat, sind die magnetischen Eigenschaften drastisch beeinträchtigt.
Der höchste
Mangangehalt wird daher auf 1,8% angesetzt.
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Sowohl
der Mangan- als auch der Stickstoffgehalt fallen in die erfinderischen
Bereiche in Probe Nr. B. Allerdings ist der Al-Gehalt so hoch dass
die Kriecheigenschaft schwach ist. Der Al-Gehalt wird daher auf 0,003–0,02% angesetzt.
Der C-Gehalt ist in Probe Nr. 11 so niedrig dass die Kriecheigenschaft
schwach ist. Der C-Gehalt ist in Probe Nr. 12 so hoch dass die magnetischen
Eigenschaften ernsthaft schwach sind. Ausgehend von diesen Ergebnissen
wird der C-Gehalt in einem Bereich von 0,001 bis 0,015% angesetzt.
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Beispiel 2
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Eine
Probe mit der Zusammensetzung von Nr. 4 in Tabelle 1 wurde bei 80
% oder weniger des Verkleinerungsfaktors zu einem 0,1 mm dickem
Blech kaltgewalzt. Aus dem resultierenden Stahlblech wurde eine Zugprobe
(basierend auf JIS 13 B Probe) in einer senkrechten Richtung zur
Walzrichtung ausgeschnitten und eine Kriechtestprobe (basierend
auf JISB 13 Probe) in einer zur Walzrichtung parallelen Richtung
ausgeschnitten. Die Kriechprobe wurde in einer Kohlenstofffdioxid-Atmosphäre bei 783K
(510°C)
für 55
Minuten hitzebehandelt und Messungen unterworfen. In dem Kriechtest
wurde der Probe 200 Mpa Zugspannung bei einer Temperatur von 733K
(460°C)
für 60
Minuten angelegt. Die Kriechverlängerung
wurde dann gemessen. Die Messergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
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Wie
aus Tabelle 2 ersichtlich, ist die Kriechverlängerung in der ausgeglühten Probe,
welche dann nach dem Ausglühen
nicht kaltgewalzt wurde, groß.
Die Kriechverlängerung
nimmt ab mit der Erhöhung
des Verkleinerungsfaktors. Wenn der Verkleinerungsfaktor 17% ist,
werden auf der über
eine Brücke
verbundenen Streifenmaske gemäß der vorliegenden
Erfindung keine Falten gebildet.
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Beispiel 3
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Eine
Probe mit der Zusammensetzung von Nr. 4 wie sie in Tabelle 1 gezeigt
wird wurde zu einem 0,2 mm dicken Bleck gewalzt. Das gewalzte Material
wurde bei verschiedenen Temperaturen hitzebehandelt um die Körnergröße zu variieren.
Das Kaltwalzen wurde dann ausgeführt
um die Blechdicke auf 0,1 mm t (endgültiger Verkleinerungsfaktor – 50%) zu
reduzieren. Von dem resultierenden Stahlblech wurden eine Kriechprobe (basierend
auf JIS 13 B Probe) und eine Streifenprobe (3 mm W und 150 mm L)
für Messungen
der magnetischen Eigenschaften parallel zur Walzrichtung ausgeschnitten.
Die Proben wurden bei 783K (510°C)
55 Minuten lang hitzebehandelt und Messungen unterworfen.
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Bei
dem Kriechtest wurden der Probe 200 Mpa Last bei einer Temperatur
von 733K (460°C)
für 60
Minuten aufgelegt. Die Kriechverlängerung wurde dann gemessen.
Bei der Messung der magnetischen Eigenschaften wurden die magnetischen
Eigenschaften bei Gleichstrom (B-H Kurve) unter Aufbringung von
einer Last von 200 MPa gemessen. Die Messresultate sind in Tabelle
3 dargestellt. Wie in Tabelle 3 gezeigt, sind die magnetischen Eigenschaften
schwach wenn die Körnergröße 4 μm oder weniger
beträgt.
Wenn die Körnergröße 70 μm beträgt werden
die magnetischen Eigenschaften nicht viel verbessert, während die
Kriecheigenschaften drastisch beeinträchtigt werden.
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Beispiel 4
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Eine
Probe mit der Zusammensetzung von Nr. 4 wie in Tabelle 1 gezeigt
und mit 0,2 mm Blechdicke wurde vorgeglüht und dann kaltgewalzt um
die Dicke auf 0,1 mm (wobei der endgültige Verkleinerungsfaktor des
Kaltwalzens- 50% beträgt)
zu reduzieren. Die Schwärzungsbehandlung
wurde dann in einer CO2-Gas Atmosphäre bei verschiedenen
Temperaturen ausgeführt.
Von dem resultierenden Stahlblech wurden eine Kriechprobe (basierend
auf JIS 13B Probe) und eine Streifenprobe (3 mm W und 150 mm L)
für die
Messung der magnetischen Eigenschaften parallel zur Walzrichtung
ausgeschnitten. Bei dem Kriechtest wurden 270 MPa Zugspannung bei
einer Temperatur von 733K (460°C)
für 60
Minuten an die Probe angelegt. Die Kriechverlängerung wurde gemessen. Bei
der Messung der magnetischen Eigenschaften wurden die magnetischen Eigenschaften
bei Gleichstrom (B-H Kurve) unter Aufbringung von einer Last von
270 MPa gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich wird, werden die magnetischen Eigenschaften
mit der Erhöhung
der Schwärzungstemperatur
verbessert. Die magnetischen Eigenschaften werden vor allem bei
723K (450°C)
oder höher
erheblich verbessert. Die magnetischen Eigenschaften sind ausreichend
bei 803K (530°C)
oder höher.
Andererseits, wenn die Temperatur der Hitzebehandlung 803K (530°C) oder höher ist,
wird die Kriecheigenschaft ernsthaft beeinträchtigt. Da die Last von 270
MPa im vorliegenden Beispiel höher
als die in den vorhergehenden Beispielen ist, ist die magnetische
Eigenschaft bezüglich
Br/Hc beeinträchtigt.
Es wird ersichtlich, dass die magnetische Eigenschaft zu einem ausreichenden
Level durch die Wahl der Temperatur für die Hitzebehandlung, des
Verkleinerungsfaktors und der Körnergröße verbessert
werden kann.
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Beispiel 5
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Eine
Probe mit der Zusammensetzung von Nr. 4 wie in Tabelle 1 gezeigt
und mit einer Blechdicke von 0,2 mm wurde vorgeglüht und dann
kaltgewalzt um die Dicke auf 0,1 mm zu reduzieren. Die Schwärzungsbehandlung
wurde in einer CO2-Gas Atmosphäre bei 783K
(510°C)
für 55
Minuten durchgeführt.
Tension verschiedener Stärke
wurde bei dem so-behandelten Material angelegt und eine Hitzebehandlung
wurde bei 733K (460°C)
für 60
Minuten ausgeführt.
Die Erzeugung von Falten und Schwingungseigenschaften wurden untersucht.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Aus Tabelle 5 wird ersichtlich,
wenn die Zugspannung niedrig ist, ist die Schwingungseigenschaft
nicht tragbar. Die Schwingungseigenschaft ist bei 100 MPa Zugfestigkeit
tragbar. Die Falten werden gebildet wenn die Zugfestigkeit hoch
ist. Das heißt,
die Falten werden bei 350 MPa gebildet.
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- Schwingungseigenschaft
O ··· gut
Δ ··· innerhalb
brauchbarem Bereich
5 Schwingung der Maske entsteht leicht
aufgrund der Resonanz
- Falten
O ···· keine
Erzeugung von Falten
Δ ···· geringe
Erzeugung von Falten
5 ···· Erzeugung
von Falten
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie
obenstehend beschrieben, wird die Kriecheigenschaft, welche für das Material
einer Farbwählelektrode
einer über
eine Brücke
verbundenen Kathodenstrahlröhre
des Streifenmasken-Typs erforderlich ist, hauptsächlich durch die Interaktion
von Mn und N und der Unterdrückung
der Beeinflussung durch Al in dieser Interaktion verbessert. Die Ätzeigenschaft
wird hauptsächlich
durch die strenge Limitierung der Al-, C-, O-, S-, Si- und P-Gehalte
verbessert. Außerdem
werden die magnetischen Eigenschaften durch die Unterdrückung der
oberen Limits von N, C und Mn auf einen niedrigen Level verbessert.