專利名稱：：電子槍電極用Fe－Cr－Ni類合金和Fe－Cr－Ni類合金板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種適合作為電子槍零件例如電子槍電極材料使用的，其沖孔性優(yōu)良的特別是在沖孔斷面(punchedsurface)中的剪斷面(shearingsurface)與破斷面(fracturesurface)之間的邊界呈優(yōu)良直線性的Fe-Cr-Ni合金板。圖1是一個公知的蔭罩型彩色陰極射線顯象管的剖面圖，其中，在顯示屏1上涂覆有一種能夠放出紅、綠、藍(lán)三原色的熒光膜2，另一方面，在其頸部裝備有用于發(fā)射電子束3的電子槍4，電子束3由偏轉(zhuǎn)線圈5控制其偏向動作。6是蔭罩板，以及7是磁屏。圖2(a)和(b)分別是表示作為能夠安裝在電子槍4中的沖孔加工零件一個實例的電極(柵板)10的立體圖和剖面圖。電極10用于控制由電子槍的陰極熱發(fā)射出的電子，使其形成電子束，并且起到一種調(diào)節(jié)該電子束的電子流量的作用。在電極10上通過精壓加工和沖孔加工形成了小孔10a、10b、和10c，這些小孔分別用于通過能夠發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色的電子束。在顯象管等構(gòu)件中使用的電子槍電極通常使用板厚為0．1～0．7mm左右的非磁性不銹鋼，通過精壓加工或沖孔加工制成?？墒窃谶M行沖孔加工時，為了形成允許電子束通過的通孔，需要將板材上處于10a、10b、10c范圍內(nèi)的部分沖落并將金屬碎屑切去，這樣就在通孔的先端邊緣10e處(參見圖2)生成了毛刺B，這是存在的問題。這種毛刺對電子束的控制產(chǎn)生不良的影響，可以說它是電子槍的致命缺陷。為此，必須把這些毛刺除去。作為除去上述毛刺的方法，可以采用在沖孔加工后進行滾筒研磨或化學(xué)研磨的方法，但是這樣就產(chǎn)生了增多加工工序和提高成本的問題，并且在進行滾筒研磨時會使毛刺倒向插入電子束的透過孔中，因此人們希望獲得一種在進行沖孔加工時不產(chǎn)生毛刺的材料。過去曾有人提出過用于改善在非磁性不銹鋼上的沖孔性的方案。例如特開平9-268352號公報提出了一種在板材的表層部形成加工硬化層的方案。然而，如果只對表層進行硬化處理，則在進行沖孔加工時，通過剪切加工產(chǎn)生的裂縫不能沿板厚方向連續(xù)地傳播，因此不能充分抑制在沖孔形成電子束的透過孔時產(chǎn)生的毛刺。另外，特開平8-176751號公報提出了一種將S含量規(guī)定在0．0010～0．050％的范圍內(nèi)并使S或S化合物分散于晶界或晶粒內(nèi)的方案，另外，特開平11-12690號提出了一種把規(guī)定S含量與表面硬化兩種措施組合起來的方案。然而，僅僅添加作為易削性的元素S，即使規(guī)定了硫的含量，按照該制造方法有時也不能獲得抑制毛刺的效果。另外，在添加作為易削性元素的S的情況下，雖然能使沖孔斷面中切斷面所占的比例增大，但是如圖3(b)所示，剪斷面與破斷面之間的邊界呈波紋狀，因此如圖4所示那樣，電子射線透過孔的平行部分變短，這樣，對用于進行精密電場控制的具有極高精度要求的電極來說，不能獲得十分滿意的沖孔性。另外，在使表面硬化的情況下，除了增加工序和提高成本之外，在加工電子槍電極時還會在一定程度上對深沖操作產(chǎn)生不利的影響。本發(fā)明的目的是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種沖孔性優(yōu)良，特別是在沖孔斷面中的剪斷面與破斷面之間的邊界呈優(yōu)良直線性的電子槍電極用的Fe-Cr-Ni合金以及通過對該合金進行壓延加工而形成的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金板。本發(fā)明者們?yōu)榱藴p小在沖孔斷面中的破斷面所占的比例以及改善剪斷面與破斷面之間的直線性而對夾雜物和夾雜物的分布所產(chǎn)生的影響進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要根據(jù)夾雜物的長度來將夾雜物沿板厚方向的平均間隔限定在某個特定值以下并且將夾雜物的組成限定在特定范圍內(nèi)，就可以提供一種能夠滿足對電子槍電極上的電子射線透過孔的精度所提出的嚴(yán)格要求并且不會產(chǎn)生毛刺的材料。具體地說，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，以MnS為代表的硫化物類夾雜物對于在剪切加工時裂縫的產(chǎn)生和傳播起著有效的促進作用，但是如果該夾雜物的長度過長，則該部分裂縫的產(chǎn)生要比其它部分快并使剪斷面縮短，結(jié)果使得在電子射線透過孔的沖孔斷面中，剪斷面與破斷面之間的邊界變成了波紋狀。并且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)板厚為0．1～0．7mm時，通過使長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔在100μm以下，同時使長度在10μm以下的夾雜物沿板厚方向的平均間隔在20μm以下，這樣即使板材中存在長度在100μm以上的夾雜物，也能使得在沖孔斷面中，剪斷面與破斷面之間的邊界具有優(yōu)良的直線性。另外還發(fā)現(xiàn)，通過使長度在10μm以下的夾雜物具有按原子％計為40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30的組成，可以進一步改善在沖孔斷面中，剪斷面與破斷面之間的邊界的直線性。夾雜物沿板厚方向的平均間隔可按如下方法測定。首先將厚度為0．1～0．7mm的壓延鋼板沿著與壓延方向相平行的斷面研磨成鏡面，然后在磷酸中進行電解研磨，這樣就可以容易地幫助識別夾雜物。然后，在要測定長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔時，讀取在壓延方向100μm長度×板厚的區(qū)域內(nèi)或該區(qū)域的一部分中存在的10～100μm的夾雜物的個數(shù)，把該個數(shù)除以板厚所獲的數(shù)值作為平均間隔。另外，對于長度在10μm以下的夾雜物的情況，讀取在壓延方向10μm長度×板厚的區(qū)域內(nèi)或該區(qū)域的一部分中存在的小于10μm的夾雜物的個數(shù)，把該個數(shù)除以板厚所獲的數(shù)值作為平均間隔。這樣，隨機地選取10個區(qū)域進行測定，把測得的平均間隔的平均值作為在該板材內(nèi)10～100μm的夾雜物和10μm以下的夾雜物沿板厚方向的平均間隔。另外，對于長度小于10μm的夾雜物的組成，可以隨機地選取10個夾雜物，用EPMA(電子束微量分析儀)進行定量分析。應(yīng)予說明，在0．1～0．7mm厚的板材內(nèi)存在的長度為10～100μm的夾雜物中含有硫化物類夾雜物，因此，為了控制夾雜物的長度，應(yīng)根據(jù)以S、Mn或Ca為代表的硫化物形成元素的含量來調(diào)整熱加工溫度，以便防止硫化物類夾雜物過度地長大或者由于分解、消失或不生長而導(dǎo)致的長度在10μm以上的夾雜物的個數(shù)減少。基于上述見解，本發(fā)明的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金的特征在于，它由如下按重量％計的成分組成Cr15～20％、Ni9～15％、C0．12％以下、Si0．005～1．0％、Mn0．005～2．5％、P0．03％以下、S0．0010～0．0100％、Mo2．0％以下、Al0．001～0．2％、O0．005％以下、N0．1％以下、Ca0．05％以下、Mg0．02％以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，在將上述Fe-Cr-Ni類合金壓延成厚度為0．1～0．7mm的板材時，在平行于壓延方向的斷面內(nèi)，長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔在100μm以下，長度在10μm以下的夾雜物的平均間隔在20μm以下。另外，本發(fā)明的上述電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金的特征在于，在由該合金制成的厚度為0．1～0．7mm的板材內(nèi)平行于壓延方向的斷面中，長度在10μm以下的夾雜物的原子％組成為40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30。另外，本發(fā)明還提供一種由上述電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金壓延而制成的厚度為0．1～0．7mm的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金板。下面說明對本發(fā)明的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金材料中的合金成分作出限定的理由。Cr作為電子槍電極，要求它是非磁性的。通常，為了達到非磁性，要求其導(dǎo)磁率在1．005以下。為了滿足這一條件，要求Cr的含量在15～20％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在15～17％的范圍內(nèi)。NiNi的含量如果少于9％，則其磁性過高，如果多于15％，則其成本過高，因此將Ni的含量范圍限定為9～15％。CC的含量如果超過0．12％，則顯著地生成碳化物并且深沖性變差，因此將C的含量限定在0．12％以下。Si添加Si的目的是為了脫氧，當(dāng)Si含量少于0．005％時，沒有脫氧效果，而如果超過1．0％，則加工性變差。因此將Si的含量限定為0．005～1．0％。Mn添加Mn的目的是脫氧和析出MnS，當(dāng)Mn的含量少于0．005％時，不能獲得上述效果，而如果超過2．5％，則會使材料的硬度增高并使其深沖性變差，因此將Mn的含量限定在0．005～2．5％的范圍內(nèi)。PP的含量如果超過0．03％，材料的深沖性顯著變差，因此將P的含量限定在0．03％以下。S適量地含有S時可使其與Mn形成MnS，這樣，在沖孔時可以抑制毛刺的生成，并且在進行除毛刺加工時可以抑制除毛刺裂紋的生成。然而，當(dāng)S的含量不足0．0010％時，不能獲得上述效果，而如果超過0．0100％，則在熔融鑄造時要生成粗大的MnS，導(dǎo)致其熱加工性顯著變差和深沖性劣化。因此將S的含量限定為0．0010～0．0100％。MoMo可以提高耐蝕性，因此在要求增強耐蝕性時希望添加Mo。但是，當(dāng)Mo的含量超過2．0％時，材料的加工性變差。因此將Mo的含量限定為2．0％以下。Al添加Al的目的是為了脫氧。但是當(dāng)Al的含量不足0．001％時，脫氧效果不充分，而如果超過0．2％，則材料的加工性變差，因此將Al的含量限定為0．001～0．2％。O當(dāng)含有較大量O時，氧化物類的夾雜物會隨之增多并會與硫化物形成復(fù)合夾雜物，從而有時會導(dǎo)致能夠有效地改善沖孔性的S減少。因此將O的含量限定在0．005％以下。N當(dāng)N的含量超過0．1％時，材料的加工性變差。因此將N的含量限定在0．1％以下。CaCa能夠形成硫化物并因此具有改善沖孔性的效果，但是它又容易形成硫化物與氧化物的復(fù)合夾雜物，從而會使沖孔性的改善效果變小，并且使深沖性變差。因此將Ca的含量限定在0．05％以下，優(yōu)選在0．01％以下。MgMg能形成氧化物并因此使材料的深沖性變差。因此將Mg的含量限定在0．02％以下，優(yōu)選在0．005％以下。當(dāng)將板材加工成厚度0．1～0．7mm時，其中的夾雜物沿板厚方向的平均間隔當(dāng)長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔超過100μm時，容易造成剪切加工時裂縫的產(chǎn)生不均勻，因此導(dǎo)致在沖孔斷面中，剪斷面與破斷面之間的邊界成為波紋狀。因此，應(yīng)使長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔在100μm以下。另外，當(dāng)長度在10μm以下的夾雜物沿板厚方向的平均間隔超過20μm時，由于裂縫的傳播變差，使得在沖孔斷面中，剪斷面與破斷面的邊界處產(chǎn)生的剪斷面的前進距離變短，從而導(dǎo)致直線性變差。因此將長度在10μm以下的夾雜物沿板厚方向的平均間隔限定在20μm以下。應(yīng)予說明，在本發(fā)明中所說的夾雜物不僅包含單個的夾雜物，同時也包含那些沿壓延方向連接在一起的夾雜物組。夾雜物的組成如果長度在10μm以下的夾雜物的原子％組成處于40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30限定的范圍以外，則容易形成氧化物與硫化物的復(fù)合夾雜物或硬質(zhì)的夾雜物，從而使得剪斷面與破斷面之間的邊界的直線性變差。因此，優(yōu)選將長度在10μm以下的夾雜物的原子％組成限定在40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30的范圍內(nèi)。對附圖的簡單說明圖1是蔭罩型陰極射線顯像管的剖面圖。圖2是表示使用本發(fā)明的Fe-Cr-Ni類合金制造的電子槍電極一個實例的立體圖(a)和剖面圖(b)。圖3(a)是表示剪斷面與破斷面之間的邊界具有優(yōu)良直線性的沖孔斷面的附圖；圖3(b)是表示剪斷面與破斷面之間的邊界具有不良直線性的沖孔斷面的附圖。圖4是表示發(fā)生象圖3(b)所示波紋現(xiàn)象的電子射線透過孔剖面的示意圖。實施例下面舉出實施例來解釋本發(fā)明。把可以獲得如表1所示組成的各合金成分加熱熔化并進行連續(xù)鑄造。這時，為了調(diào)整夾雜物的組成，樣品No．10使用Al進行強力脫氧；No．12不用Al而是使用Si、Mn、C進行脫氧；樣品No．5使用帶有少量Al的Si、Mn、C進行脫氧；其余樣品使用Si、Al進行脫氧。然后，將樣品No．7和No．8加熱至1280℃～1300℃，其余樣品加熱至1180℃～1230℃，在此溫度條件下對各樣品進行初軋和去皮處理，再將其加熱至相同的溫度并進行熱軋，在進行除鱗屑處理之后，將其反復(fù)地進行冷軋和退火處理，從而制成厚度為0．33mm和0．5mm的退火板材。表1<tablesid="table1"num="001"><table>No．CSiMnPSNiCrCuAlMoNOCaMg10．0360．631．590．0250．003414．2016．110．050．00170．050．04450．00250．0020．00220．0450．590．920．0180．002612．2817．530．080．00220．020．02500．00290．0020．00130．0430．670．450．0310．005214．0915．770．160．00510．080．02000．00230．0030．00240．0470．531．140．0260．002814．1916．130．080．00320．060．02880．00260．0010．00250．0360．601．520．0250．002514．0715．840．040．00580．010．03600．00310．0020．00260．0610．510．980．0280．003513．9715．770．090．00690．070．03660．00480．0030．00370．0540．491．970．0210．001512．1916．370．190．00320．090．04370．00470．0030．00380．0520．512．280．0220．001712．2216．300．180．00410．120．04200．00550．0030．00290．0470．510．470．0260．004313．9715．770．050．03800．070．03750．00130．0020．002100．0380．621．390．0230．007914．2816．140．060．03500．040．04450．00110．0010．002110．0350．641．110．0190．002414．2516．120．050．00880．050．04450．00150．0010．002120．0420．611．480．0260．001314．2515．840．040．00150．050．02970．00820．0020．001</table></tables>表2示出了在這些退火板材中的夾雜物沿板厚方向的平均間隔和夾雜物的組成。在表2中，No．1～No．6是本發(fā)明的實例，特別是其中的No．1～No．4均滿足了權(quán)利要求2的條件。另外，No．7～No．12是比較例。應(yīng)予說明，雖然在表2中作為各種退火板材含有的夾雜物只舉出了含有SiO2、Al2O3和MnO組成(at％)的夾雜物，但是也可以含有這三種類型以外的夾雜物。表2將這些板材按30％的加工量進行冷軋，使用一種直徑為0．4mm的沖孔器進行沖孔加工，然后在已沖孔的薄板上沿著平行于壓延的方向和垂直于壓延方向各取10個沖孔，測定在這些沖孔斷面上破斷面所占的比例的平均值。結(jié)果表明，破斷面所占的比例越大，越能抑制毛刺的產(chǎn)生。另外，測定在剪斷面與破斷面之間的邊界部分出現(xiàn)在平面上的凹凸形的山和谷的最大高度差相對于板厚所占的比例的平均值。該比例越大，則表明剪斷面與破斷面之間的邊界的直線性越差，當(dāng)該比例明顯地增大時就成為波紋狀。以上的測定結(jié)果示于表3中。表3從表2和表3可以看出，No．1～No．6中的夾雜物沿板厚方向的平均間隔符合本發(fā)明規(guī)定的，長度為10～100μm的夾雜物的平均間隔在100μm以下和長度在10μm以下的夾雜物的平均間隔在20μm以下的條件，因此，相對于在沖孔斷面中破斷面所占的比例來說，在剪斷面與破斷面之間的邊界部分的山與谷的最大高度差所占的比例較小，并且剪斷面與破斷面之間的邊界的直線性良好。圖3(a)中示出了這些實例的沖孔斷面的代表性例子。而對于No．5和No．6來說，由于夾雜物的組成處于本發(fā)明規(guī)定的組成范圍以外，因此在剪斷面與破斷面之間的邊界處，山和谷的最大高度差相對于板厚的比例有某種程度的增高。與此不同，對于夾雜物沿板厚方向的平均間隔處于本發(fā)明規(guī)定的范圍之外的No．7、No．8和No．12來說，由于長度為10～100μm的夾雜物的平均間隔大，因此平行于壓延方向的斷面的直線性變差。另外，對于No．9～No．11來說，由于長度在10μm的夾雜物的平均間隔大，因此使得平行和垂直于壓延方向的兩個斷面的直線性均變差。No．7～No．12的破斷面所占的比例只相當(dāng)于在剪斷面與破斷面之間的邊界處的山和谷的最大高度差相對于板厚的比例的2倍左右，因此剪斷面貫通破斷面的危險性較大。另外，對于No．10來說，由于S的含量較大(0．0079重量％)，因此使得長度為10～100μm的夾雜物的平均間隔較小(65μm)，但是由于用Al進行了強力脫氧，因此使得氧化物類的夾雜物減少，結(jié)果導(dǎo)致了長度在10μm以下的夾雜物的平均間隔增大(31．4μm)。因此，其直線性變差，這對于電子射線透過孔的沖孔斷面來說是不夠滿意的。發(fā)明的效果如上所述，將本發(fā)明的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金用于電子槍電極時，可以顯著地提高其沖孔性，即使在苛刻的沖孔條件下進行加工，也能沖制成一種在沖孔斷面中的剪斷面與破斷面之間的邊界具有優(yōu)良直線性的電子射線透過孔，因此，將這種Fe-Cr-Ni合金用于電子槍電極時非常有效。權(quán)利要求1．電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金，其特征在于，它由如下按重量％計的成分組成Cr15～20％、Ni9～15％、C0．12％以下、Si0．005～1．0％、Mn0．005～2．5％、P0．03％以下、S0．0010～0．0100％、Mo2．0％以下、Al0．001～0．2％、O0．005％以下、N0．1％以下、Ca0．05％以下、Mg0．02％以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，在將上述Fe-Cr-Ni類合金壓延成厚度為0．1～0．7mm的板材時，在平行于壓延方向的斷面內(nèi)，長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔在100μm以下，長度在10μm以下的夾雜物的平均間隔在20μm以下。2．權(quán)利要求1所述的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金，其特征在于，在由該合金制成的厚度為0．1～0．7mm的板材內(nèi)，平行于壓延方向的斷面中，長度在10μm以下的夾雜物的原子％組成為40≤SiO2≤100、0≤Al2O3≤40、0≤MnO≤30。3．一種用權(quán)利要求1或2所述電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金制成的厚度為0．1～0．7mm的電子槍電極用Fe-Cr-Ni類合金板。全文摘要一種滿足對沖孔性提出嚴(yán)格要求的電子槍用電極合金板。其重量%組成為:Cr15～20%、Ni9～15%、C≤0.12%、Si0.005～1.0%、Mn0.005～2.5%、P≤0.03%、S0.0010～0.0100%、Mo≤2.0%、Al0.001~0.2%、O≤0.005%、N≤0.1%、Ca≤0.05%、Mg≤0.02%、余量為Fe和雜質(zhì),在將其壓延成0.1~0.7mm厚的板材時,在平行于壓延方向的斷面內(nèi),長度為10～100μm的夾雜物沿板厚方向的平均間隔為≤100μm,長度≤10μm的夾雜物的平均間隔為≤20μm。文檔編號C22C38/42GK1289857SQ00129259公開日2001年4月4日申請日期2000年9月28日優(yōu)先權(quán)日1999年9月28日發(fā)明者小野俊之申請人:日礦金屬株式會社