專利名稱：低熱膨脹合金薄板以及使用該薄板的蔭罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低熱膨脹合金薄板，特別是涉及CRT顯像管的蔭罩等使用的、具有優(yōu)良的制造性和腐蝕性能的、20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)為1.0×10-6/K以下的低熱膨脹合金薄板以及使用該薄板的蔭罩。
其中，有許多在室溫到100℃的溫度范圍內(nèi)具有約1.2-2.0×10-6/K的平均熱膨脹系數(shù)，近年來，對于強烈要求高亮度和高畫質(zhì)的CRT顯像管的蔭罩，要求材料具有更低的熱膨脹率。
因此，例如日本專利第2694864號公報提出把一種低熱膨脹鐵鎳合金用于蔭罩上，該低熱膨脹鐵鎳合金含有Ni34％以上、Mn0.1％以下、C不足0.009％、余量為Fe及不可避免的不純物，從室溫附近到100℃的平均熱膨脹系數(shù)更低，不足1.0×10-6/K。
但是，制造日本專利第2694864號公報記載的低熱膨脹鐵鎳合金薄板時，在初軋、熱軋、冷軋等軋制工序中產(chǎn)生裂紋、斷裂或缺陷，具有不能穩(wěn)定獲得目標(biāo)低熱膨脹率的問題。另外，制造蔭罩時，也會產(chǎn)生腐蝕不良或尺寸精度不好等問題。
本發(fā)明的目的是，提供一種低熱膨脹合金薄板，在制造時不會產(chǎn)生裂紋、斷裂或缺陷，能穩(wěn)定獲得1.0×10-6/K以下的20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)，并且，在制造蔭罩時能獲得良好的腐腐蝕性能和尺寸精度。
上述目的是通過一種低熱膨脹合金薄板實現(xiàn)的，該低熱膨脹合金薄板實質(zhì)上由Ni35.0-37.0質(zhì)量％、Mn0.01-0.09質(zhì)量％、Si0.01-0.04質(zhì)量％、Al0.01-0.04質(zhì)量％、以及余量的Fe組成，并且Mn/S20-300和Mn+Si+Al≤0.15質(zhì)量％，具有1.0×10-6/K以下的20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)。
實施發(fā)明的方式本發(fā)明者等對一種低熱膨脹合金薄板進(jìn)行了研究，該低熱膨脹合金薄板在制造時不會產(chǎn)生裂紋、斷裂或缺陷，能穩(wěn)定獲得1.0×10-6/K以下的20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)，并且，在制造蔭罩時能獲得良好的腐蝕性能和尺寸精度。結(jié)果，得到了以下見解。
1)降低Mn、Si、Al含量對降低熱膨脹率很有效，但如果過度降低這些強有力的硫化物形成元素及脫氧元素的含量，固溶S和氧化物夾雜物增加，熱軋時會產(chǎn)生裂紋或斷裂，冷軋時會產(chǎn)生裂紋或缺陷，引起腐蝕不良。
2)這些元素的含量如果不控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，夾雜物的含量會產(chǎn)生變化，也影響組織形成，使得不能獲得1.0×10-6/K以下的熱膨脹率。
3)通過把這些元素的合計含量Mn+Si+Al控制為0.15％以下，能穩(wěn)定獲得1.0×10-6/K以下的熱膨脹率。
本發(fā)明是基于上述見解而進(jìn)行的，以下將作詳細(xì)說明。
NiNi是獲得低熱膨脹率的必需元素。為了使20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)為1.0×10-6/K以下，其含量應(yīng)是35.0-37.0％。
Mn、Si、Al用于防止熱軋和冷軋時產(chǎn)生裂紋、斷裂和缺陷，使熱膨脹率為1.0×10-6/K以下，防止蔭罩的腐蝕不良和尺寸精度不良，Mn、Si、Al分別需要添加至少0.01％。另一方面，如果過量添加這些元素，在制造工序中的熱處理時，在薄板表層形成微細(xì)氧化物，會劣化腐蝕性能，阻礙以防止電子線散射和增加散熱性為目的的蔭罩的致密、高黑色度膜的形成，有時還會增加熱膨脹率。因此，Mn、Si、Al各自的含量需要控制為0.09％、0.04％以下、0.04％以下。另外，如

圖1所示，為穩(wěn)定獲得1.0×10-6/K以下的熱膨脹率，需要使Mn+Si+Al≤0.15％。
Mn是強有力的硫化物形成元素，在熱加工時，把導(dǎo)致晶粒邊界脆化的S作為硫化物進(jìn)行固定，改善熱加工性能，具有防止初軋、鍛造、熱軋等時的裂紋和斷裂的作用。因此，Mn/S需要為20以上。如果Mn/S超過300，例如即使Mn為0.09％以下，Mn含量也會變得過剩，致使引發(fā)上述問題，所以Mn/S需要為300以下。
OO不僅是形成氧化物，產(chǎn)生熱軋時的裂紋、冷軋時的缺陷和腐蝕不良的原因，還阻礙熱處理時結(jié)晶粒的生長，影響組織形成，有時還給穩(wěn)定確保低熱膨脹率帶來困難，所以優(yōu)選為0.005％以下。
SS在熱加工時會導(dǎo)致晶粒邊界脆化，是產(chǎn)生初軋、鍛造、熱軋裂紋和斷裂的原因，同時當(dāng)未被Mn等固定的S增加時，還是在強偏析部分熱加工性能和腐蝕性能大大降低的原因，所以優(yōu)選為0.002％以下。
本發(fā)明的低熱膨脹合金薄板，可以用通常實施的熔煉、精煉、鑄造、熱軋、冷軋、退火進(jìn)行制造。例如，熔煉含有上述成分組成的合金，利用連續(xù)鑄造法或鑄錠法，作成厚100-400mm的板坯。此時，最好在1050℃以上的溫度下對鑄塊或板坯進(jìn)行充分均質(zhì)化熱處理，或通過鑄造處理來降低偏析。然后，在800℃以上的溫度下進(jìn)行熱軋，作成厚2-4mm的板，進(jìn)一步實施1次至多次的冷軋和退火，即可得到所需的薄板。
結(jié)果如表2所示。
本發(fā)明例的合金No.1-10在熱軋和冷軋時均沒產(chǎn)生裂紋和斷裂，制造性能良好。另外，腐蝕性能也良好，獲得了極低的熱膨脹率。
與此相對，比較例的合金No.11-21，每一個特性都差。即，No.11由于Mn+Si+Al的值在本發(fā)明范圍之外，所以不能獲得低熱膨脹率。No.12由于Mn量、Si量、Mn+Si+Al的值、Mn/S的值在本發(fā)明范圍之外，所以不能獲得低熱膨脹率。No.13由于Mn量、Mn/S的值在本發(fā)明范圍之外，在熱軋時產(chǎn)生了裂紋、斷裂，制造性能差。No.14由于Mn量、Mn+Si+Al的值在本發(fā)明范圍之外，No.15由于Si量、Mn+Si+Al的值在本發(fā)明范圍之外，所以均未能獲得低熱膨脹率。No.16由于Si量、Al量在本發(fā)明范圍之外，在熱軋時產(chǎn)生了裂紋、斷裂，制造性能差。No.17由于Si量、Al量在本發(fā)明范圍之外，No.18由于Al量在本發(fā)明范圍之外，在冷軋時均產(chǎn)生缺陷，制造性能差。另外，熱膨脹系數(shù)和腐蝕的孔徑的離散性也大。No.19由于Al量在本發(fā)明范圍之外，未能獲得低熱膨脹率，腐蝕性能差。No.20由于Ni量在本發(fā)明范圍之外，No.21由于Ni量、Si量在本發(fā)明范圍之外，所以均未能獲得低熱膨脹率。
表1

表2

權(quán)利要求
1.一種低熱膨脹合金薄板，實質(zhì)上由Ni35.0-37.0質(zhì)量％、Mn0.01-0.09質(zhì)量％、Si0.01-0.04質(zhì)量％、Al0.01-0.04質(zhì)量％、以及余量的Fe組成，并且Mn/S20-300及Mn+Si+Al≤0.15質(zhì)量％，具有1.0×10-6/K以下的20-100℃的平均熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱膨脹合金薄板，其中O≤0.005質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱膨脹合金薄板，其中S≤0.002質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低熱膨脹合金薄板，其中S≤0.002質(zhì)量％。
5.利用權(quán)利要求1-4的低熱膨脹合金薄板制造的蔭罩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低熱膨脹合金薄板，該低熱膨脹合金薄板實質(zhì)上由Ni35.0－37.0質(zhì)量％、Mn0.01－0.09質(zhì)量％、Si0.01－0.04質(zhì)量％、Al0.01－0.04質(zhì)量％、以及余量的Fe組成，并且Mn/S20－300及Mn+Si+Al≤0.15質(zhì)量％，具有1.0×10
文檔編號C21D8/02GK1464915SQ02802295
公開日2003年12月31日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者山內(nèi)克久, 小林聰雄, 富田邦和, 村田宰一, 飯塚俊治, 松岡秀樹 申請人:日本鋼管株式會社