[发明专利]彩色显像管阴罩用的低温退火冷轧薄钢板及其生产方法

说明书

本发明是关于用于选择颜色的彩色显像管的阴极射线管阴罩用冷轧薄钢板及其生产方法。更详细地说，本发明涉及的是一种制作彩色显像管阴罩用的冷轧薄钢板和其生产方法。该方法是一步冷轧工艺和适当控制板材的化学成分及生产过程中的低温退火而不是二步冷轧工艺和脱碳退火，以便使冷轧薄钢板具有与阴罩用的材料所需的传统产品相比相当量的可蚀刻性和可成形性。这一方面减少了生产步骤，而另一方面又显著地减少了生产成本。

按惯例，用于阴罩的冷轧薄钢板是通过钢的生产和热轧来完成的。这是钢板通常的生产方法。第一次冷轧后的脱碳退火(如图1(a)所示)是为了除去溶质碳，因为碳对钢板的成形性能和磁性及第二次冷轧有负面的影响。因此，除了昂贵的脱碳退火(OCA)设备和通常的冷轧设备外，独立的辅助轧制设备(DCR轧机，双冷压延)对于制造阴罩用的冷轧薄钢板的第二次冷轧是必需的。因此，阴罩用冷轧薄钢板的生产成本与传统的生产冷轧薄钢板的成本相比高五倍。然而，与这些工艺相反，实际上，按照一步冷轧工艺，似乎不需要脱碳退火和第二次轧制及另外设置传统的退火设备。

如图2所示，阴罩(10)是一个安装在抽真空的显像管(1)内的部件，其本身带有许多微细的小孔(11)，这些小孔是显示最终彩色的重要部件，恰当地选择来自于电子枪(2)的电子束，是产生红、蓝和绿彩色的主要原因。

为此，阴罩用冷轧薄钢板就需要具有可蚀孔性、磁性、压制成形性、黑色氧化膜粘着性、真空度的维持性等。为了满足如此复合性能的要求，用于阴罩的冷轧薄钢板必须具有无杂质的洁净度、无粗大的晶粒沉淀、严格控制的厚度和优异的形状。

在示于图1(b)的过程中，直径约至0.2mm的无数的小孔，是用氯化铁溶液按照光刻法蚀刻完成的。同时蚀刻孔的形状必须是完美无缺的。均一性必须是可靠的。如果这些小孔的形状不均匀一致，彩色显像管内就会发生彩色遮蔽。因此，具有优异的蚀刻性是阴罩用冷轧薄钢板的基本要求。

蚀刻过的阴罩经受第二次退火是为了促进下一步成形过程更易于完成。材料通过退火具有适当的延性是必需的，并且为了适应显像管所需要的弯曲半径。非常优异的成形性也是必需的。这是因为，一块具有许多小孔的板材的成形性似乎是不同于一块没有许多小孔的板材。如果环绕小孔的变形不均匀，那么小孔的形状在成形过程中就可能改变。导致产生彩色遮蔽现象。钢中的碳对于获得优异的成形性起着至关主要的作用。

碳是决定普通钢板材强度的最重要的元素。钢通常分为高碳钢、中碳钢、低碳钢和超低碳钢，这是按照其碳含量来分的。低碳钢和超低碳钢一般是用来做阴罩的冷轧薄钢板。在钢中元素碳是以化合物Fe₃C的形式存在，就是一种碳化物，或者以溶质碳原子的形式存在。碳化物沿晶粒间界沉淀，而溶质碳原子即使用显微镜也观察不到，因为这些碳原子是位于铁原子中的间隙位置上，如图3所示，碳原子与铁原子相比是非常小的，因此，碳原子通过与位错的交互作用可以引起应变时效现象，位错是钢板塑性变形的机理。换言之，钢板通过外力产生的形变是由于钢板中的位错运动所致。位错运动被溶质碳原子所阻滞。位错运动如图4(b)所示，位错运动由于受到碳原子的阻滞而不平滑，如图4(a)所示。拉伸试验时位错运动引起的屈服延伸如图5所示。

假如一种用于阴罩的冷轧薄钢板在第二次退火后仍然存在有屈服延伸现象，则因材料硬度的升高、形状固定性的降低而达到高质量的钢板需求，并且在拉伸应变中，小孔的形状按照屈服延伸的发生不均匀的变化。因此，在传统的脱碳退火过程中减少钢中的溶质碳含量是降低阴罩用冷轧薄钢板硬度和消除屈服延伸的基础。添加钛(Ti)的超低碳钢不显示出屈服延伸，因为全部的碳元素都以TiC的形式沉淀。然而这是一个明白无误的缺点，它使生产过程稍微复杂化，在连续铸锭过程中，存在着铸口结渣的问题及其它问题等。尤其是由于微细沉淀的形成而使其磁性极大地降低。此外，成形的阴罩须经黑化处理，这是可防止阴罩氧化或蓝色化以及显像管有效地吸收或释放热量。

与此同时，显像管内侧必须屏蔽起来免受外部磁场的干扰，以便于使电子束正确地前进至欲定的方向。为此，阴罩用钢板必须具有优异的磁性能。一般地要求其磁矫顽力小于1.3Oe显像内的真空维持度必须可靠，以确保随时间的推移而无任何气体从钢板内侧释放出来。因为如果真空度降低，电子枪的寿命就会缩短，并且显像管的功能就不能完成。

因此，本发明是解决阴罩用冷轧薄钢板非常高的生产成本问题，将现行的二步冷轧工艺和脱碳退火的过程改为一步冷轧工艺和低温退火过程，来满足上述的需求，是通过冶金探索和实验并且是以这些探索和实验的结果为基础的。