專利名稱：復(fù)合梯度合金板及其制造方法,和使用復(fù)合梯度合金板蔭罩的彩色陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合梯度合金板，它的制造方法，和高可靠性的彩色陰極射線管，可以增強(qiáng)構(gòu)成彩色選擇電極的蔭罩材料強(qiáng)度(剛度)，可以改進(jìn)蝕刻特性和可成形性，并可以減小熱形變。
背景技術(shù)：
關(guān)于彩色陰極射線管，近年來(lái)用作信息設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置或彩色圖片接收器的顯示裝置，平面技術(shù)得到快速的發(fā)展，平面技術(shù)使構(gòu)成圖像顯示表面的屏面(前屏面)為平坦屏面。特別是，當(dāng)采用壓力成形型的蔭罩(壓力型蔭罩)時(shí)，壓力型蔭罩在水平方向和垂直方向上有彎曲的孔徑表面，有平坦面的彩色陰極射線管(平面管)的屏面有大致平整的外表面和曲率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外表面曲率的內(nèi)表面。
不僅是彩色陰極射線管的蔭罩，而且是大量的板材料，其中包括車輛，飛機(jī)以及其他結(jié)構(gòu)和部件的板材料，都需要滿足高硬度的要求。作為上述的蔭罩或板材料，通常使用單塊板材料或所謂復(fù)合板形成的高硬度板材料，復(fù)合板是利用機(jī)械方法疊合多個(gè)有不同物理特性的金屬板(主要是由鐵或鐵合金制成的金屬板)形成。然而，這種板材料本身沒(méi)有能力保持內(nèi)應(yīng)力以對(duì)付溫度的變化，當(dāng)板材料很薄時(shí)，要使這種板材料可靠地確保形狀保持能力是很困難的。
在選擇板體的材料時(shí)，往往出現(xiàn)這樣一種情況，由于材料的特性使選擇受到限制，例如，產(chǎn)品的強(qiáng)度，板厚度，可成形性，加應(yīng)力裝置，等等。特別是，作為設(shè)計(jì)上述平面管時(shí)需要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是蔭罩的強(qiáng)度問(wèn)題。雖然此處的解釋是利用蔭罩作為例子，但是相同的解釋適合于上述其他產(chǎn)品的板材料。雖然制成的蔭罩曲率與屏面內(nèi)表面的曲率大致相同，但是與有彎曲內(nèi)表面和外表面的圓面管比較，平面管的屏面有小曲率的內(nèi)表面，因此，只有使平面管的蔭罩曲率也是小曲率而沒(méi)有其他的方法。
所以，保持足夠的強(qiáng)度以對(duì)付蔭罩孔徑區(qū)域的部分熱形變或工作時(shí)電子束撞擊后蔭罩溫度升高產(chǎn)生的整個(gè)蔭罩熱形變是很困難的，即，對(duì)付所謂拱凸現(xiàn)象的強(qiáng)度。此外，使蔭罩保持其物理強(qiáng)度以對(duì)付下落，沖擊等現(xiàn)象也是很困難的。
作為確保這種類型蔭罩強(qiáng)度的材料，一直以來(lái)使用摻鈷的因瓦鎳鐵合金材料，它是在普通的因瓦鎳鐵合金材料中摻鈷制成的。雖然過(guò)去使用鋁鎮(zhèn)靜鋼材料作為蔭罩材料(基底材料)，但是一直以來(lái)使用因瓦鎳鐵合金材料以及努力提高圖像的分辨率并使屏幕有更平坦的表面。
摻鈷的因瓦鎳鐵合金材料用于增強(qiáng)蔭罩的強(qiáng)度，與常用的因瓦鎳鐵合金材料比較，摻鈷的因瓦鎳鐵合金材料增大約20％的強(qiáng)度，并可以抑制蔭罩的上述形變。然而，因瓦鎳鐵合金材料中摻鈷制成的蔭罩有幾個(gè)缺點(diǎn)，包括(1)由于鈷是昂貴的，使成本上升，(2)由于鈷的抗腐蝕性能是較好的，使蝕刻效率降低，(3)可加工性減小，和(4)磁特性下降。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種有蔭罩的平面型彩色陰極射線管，它可以減少諸如常規(guī)蔭罩具有的缺點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明典型要點(diǎn)是，用于彩色陰極射線管的蔭罩材料是由鐵材料制成的，它是由三層或多層鐵合金的板體構(gòu)成，各層的合金元素濃度是不同的，且板體中包含的合金元素含量有濃度梯度，在板體的各層邊界部分和在邊界附近濃度是連續(xù)變化的。以下描述本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的一些典型結(jié)構(gòu)。
首先，關(guān)于復(fù)合梯度合金板和本發(fā)明制造該合金板的方法，考慮以下的結(jié)構(gòu)。
(1)在有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板中，沿著鐵合金板的厚度方向，在連續(xù)改變鐵中包含合金元素的鐵合金板中合金元素濃度的同時(shí)迭制成該多個(gè)結(jié)構(gòu)層；在多個(gè)結(jié)構(gòu)層的邊界區(qū)域，沿復(fù)合梯度合金板平面方向殘留的拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力指向相反的方向。
(2)關(guān)于結(jié)構(gòu)(1)，多個(gè)結(jié)構(gòu)層是由三層構(gòu)成，包括一個(gè)表面層，另一個(gè)表面層和一個(gè)中間層，中間層迭制在一個(gè)表面層與另一個(gè)表面層之間。
(3)關(guān)于結(jié)構(gòu)(2)，拉伸應(yīng)力殘留在一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層，而壓縮應(yīng)力殘留在一個(gè)中間層。
(4)關(guān)于結(jié)構(gòu)(2)，壓縮應(yīng)力殘留在一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層，而拉伸應(yīng)力殘留在一個(gè)中間層。
(5)關(guān)于結(jié)構(gòu)(2)或(3)，多個(gè)結(jié)構(gòu)層在平面方向上的合金元素濃度分布是各不相同的。
(6)關(guān)于以上結(jié)構(gòu)(1)至(5)中任何一種結(jié)構(gòu)，一個(gè)表面層在平面方向上的合金元素濃度分布大致等于另一個(gè)表面層在平面方向上的合金元素濃度分布。
(7)關(guān)于以上結(jié)構(gòu)(1)至(5)中任何一種結(jié)構(gòu)，合金元素是鎳。
(8)在一種制造有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板的方法中，沿著鐵合金板的厚度方向，在連續(xù)改變鐵中包含合金元素的鐵合金板中合金元素濃度的同時(shí)迭制成該多個(gè)結(jié)構(gòu)層，該方法包括以下步驟熔合步驟，利用熱滾軋方法熔合多種熔融材料，這些熔融材料有各不相同的合金元素含量濃度，因此制成有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板的基底材料，由于合金元素濃度的連續(xù)變化，該多個(gè)結(jié)構(gòu)層有不同的熱膨脹；加熱步驟，提高復(fù)合梯度合金板基底材料的溫度，從正常溫度提高到這樣一個(gè)溫度，在此溫度下，多個(gè)結(jié)構(gòu)層中高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層發(fā)生位移，其位移量等于或大于低熱膨脹結(jié)構(gòu)層的彈性極限，因此減輕低熱膨脹結(jié)構(gòu)層的內(nèi)應(yīng)力；和降溫步驟，在完成加熱步驟之后，使復(fù)合梯度合金板基底材料的溫度回到正常溫度，從而使低熱膨脹的結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，且基于低熱膨脹結(jié)構(gòu)層中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，還使高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而使內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金板的基底材料中。
(9)關(guān)于結(jié)構(gòu)(8)，多個(gè)結(jié)構(gòu)層是由三層構(gòu)成，包括一個(gè)表面層，另一個(gè)表面層和一個(gè)中間層，中間層迭制在一個(gè)表面層與另一個(gè)表面層之間。
(10)關(guān)于結(jié)構(gòu)(9)，一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層是由高膨脹層構(gòu)成，而一個(gè)中間層是由低膨脹層構(gòu)成。
(11)關(guān)于結(jié)構(gòu)(9)，一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層是由低膨脹層構(gòu)成，而一個(gè)中間層是由高膨脹層構(gòu)成。
(12)關(guān)于以上結(jié)構(gòu)(8)至(11)中任何一種結(jié)構(gòu)，多個(gè)結(jié)構(gòu)層在平面方向上的熱膨脹系數(shù)是各不相同的。
(13)關(guān)于以上結(jié)構(gòu)(8)至(12)中任何一種結(jié)構(gòu)，一個(gè)表面層在平面方向上的熱膨脹系數(shù)大致等于另一個(gè)表面層在平面方向上的熱膨脹系數(shù)。
(14)關(guān)于以上結(jié)構(gòu)(8)至(13)中任何一種結(jié)構(gòu)，合金元素是鎳。
其次，關(guān)于彩色陰極射線管，考慮以下的結(jié)構(gòu)。
(15) 在有真空密封外殼的彩色陰極射線管中，包括屏面，在其內(nèi)表面上涂敷多種顏色的熒光粉；管頸，它內(nèi)藏電子槍；和射線管玻殼錐體，它連接屏面和管頸，和蔭罩，它安裝在屏面內(nèi)表面上涂敷的熒光粉附近，并有大量彩色選擇孔徑，其中蔭罩是由鐵合金板構(gòu)成，鐵合金板包含作為主要成分的鐵，還包含合金元素；在鐵合金板的板厚度方向上，合金元素的濃度是連續(xù)變化的；和在鐵合金板的板厚度方向上，鐵合金板中間部分的熱膨脹設(shè)置成低于各個(gè)表面部分的熱膨脹。
(16)在有真空密封外殼的彩色陰極射線管中，包括屏面，在其內(nèi)表面上涂敷多種顏色的熒光粉；管頸，它內(nèi)藏電子槍；和射線管玻殼錐體，它連接屏面和管頸，和蔭罩，它安裝在屏面內(nèi)表面上涂敷的熒光粉附近，并有大量彩色選擇孔徑，其中蔭罩是由鐵合金板構(gòu)成，鐵合金板包含作為主要成分的鐵，還包含合金元素，在鐵合金板的平面方向上，合金元素的濃度是連續(xù)變化的。
鑒于上述的各種結(jié)構(gòu)，可以獲得以下的有益效果。
(a)可以減小作為蔭罩材料的昂貴合金元素量，例如，鈷，鎳等，或可以使這種合金元素不是蔭罩材料所必需的，因此，與常規(guī)的因瓦鎳鐵合金材料比較，可以實(shí)現(xiàn)成本的下降。(b)可以提高形成彩色選擇孔徑的蝕刻特性。(c)與全部使用因瓦鎳鐵合金材料制成蔭罩的情況比較，可以大大增強(qiáng)蔭罩材料的強(qiáng)度(5至10倍)。
此外，(d)由于磁特性的增強(qiáng)，增強(qiáng)了磁屏蔽效應(yīng)。(e)由于合金元素的復(fù)合梯度結(jié)構(gòu)是三層或多層物理結(jié)構(gòu)，可以減小部分的拱凸現(xiàn)象。(f)提高了環(huán)境溫度的容差。
此外，通過(guò)調(diào)整由三層或多層形成的多層式結(jié)構(gòu)中各層的厚度，可以抑制孔徑區(qū)域的部分熱形變，或邊緣部分的熱形變補(bǔ)償整個(gè)蔭罩熱膨脹產(chǎn)生的拱凸現(xiàn)象，因此，可以提高蔭罩結(jié)構(gòu)主體的設(shè)計(jì)容差，蔭罩結(jié)構(gòu)主體包括與屏面內(nèi)壁嚙合的懸掛機(jī)構(gòu)。
此外，作為構(gòu)成上述蔭罩材料的鐵合金中合金元素，除了鎳以外，還可以使用鉻或鎳鉻等元素。
無(wú)須多說(shuō)，本發(fā)明不限于上述的各種結(jié)構(gòu)和以下結(jié)合各個(gè)實(shí)施例描述的各種結(jié)構(gòu)，在不偏離本發(fā)明技術(shù)概念的條件下，可以設(shè)想各種改動(dòng)。


圖1是蔭罩關(guān)鍵部分的橫截面示意圖，用于解釋本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的彩色陰極射線管。
圖2是在本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例彩色陰極射線管中安裝的蔭罩結(jié)構(gòu)主體的透視圖。
圖3是制造復(fù)合梯度合金板方法例子的說(shuō)明圖，該合金板構(gòu)成本發(fā)明彩色陰極射線管中使用的蔭罩材料。
圖4A是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板中鎳濃度與板厚度之間關(guān)系的曲線圖，而圖4B表示復(fù)合梯度合金板中鎳的分布圖。
圖5A是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板中鎳濃度與板厚度之間關(guān)系的曲線圖，而圖5B表示復(fù)合梯度合金板中鎳的分布圖。
圖6A是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板中鎳濃度與板厚度之間關(guān)系的曲線圖，而圖6B表示復(fù)合梯度合金板中鎳的分布圖。
圖7A是按照本發(fā)明彩色陰極射線管的蔭罩中電子束孔徑部分的橫截面圖，而圖7B表示圖7A所示復(fù)合梯度合金板中鎳的分布圖。
圖8是壓力成形之前蔭罩的平面示意圖，用于解釋本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的彩色陰極射線管。
圖9表示構(gòu)成蔭罩的板材料中合金含量濃度的分布圖。
圖10A-10F是解釋制造圖1中所示復(fù)合梯度合金方法的步驟示意圖。
圖11是解釋靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，用于比較利用添加內(nèi)應(yīng)力的本發(fā)明復(fù)合梯度合金板制成的蔭罩強(qiáng)度與使用因瓦鎳鐵合金材料制成的普通蔭罩強(qiáng)度。
圖12A-12C是用于解釋一種添加內(nèi)應(yīng)力到蔭罩的方法示意圖。
圖13A-13C是用于解釋另一種添加內(nèi)應(yīng)力到蔭罩的方法示意圖。
圖14A是比較例子中使用因瓦鎳鐵合金材料制成的壓力型蔭罩孔徑部分的示意圖，圖14B是屏面的圖像顯示屏幕示意圖，和圖14C是圖14A所示蔭罩與圖14B所示屏面組合時(shí)在前屏面上觀察到的圖像示意圖。
圖15A是圓柱面形狀蔭罩的孔徑部分示意圖，圖15B是僅在水平方向有曲率的平坦前屏面的示意圖，和圖15C是圖15A所示蔭罩與圖15B所示屏面組合時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到的圖像示意圖。
圖16A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中蔭罩材料制成的蔭罩孔徑部分的示意圖，圖16B是有小曲率內(nèi)表面和平坦外表面的前屏面的示意圖，和圖16C是圖16A所示蔭罩與圖16B所示屏面組合時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到的圖像示意圖。
圖17是用于解釋本發(fā)明一個(gè)例子中彩色陰極射線管整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
圖18是用于解釋本發(fā)明另一個(gè)例子中彩色陰極射線管整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，關(guān)于本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，首先，結(jié)合展示各個(gè)實(shí)施例的附圖詳細(xì)地解釋彩色陰極射線管。
圖1是蔭罩關(guān)鍵部分的橫截面示意圖，用于解釋本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的彩色陰極射線管，而圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的彩色陰極射線管中安裝的蔭罩結(jié)構(gòu)主體的透視圖。
關(guān)于圖2所示的蔭罩6，構(gòu)成蔭罩6主要部分的孔徑區(qū)域AR形成彎曲表面，彎曲表面對(duì)應(yīng)于以下解釋的前屏面內(nèi)表面的曲率，而利用熔接方法使大致沿射線管軸方向彎曲的邊緣部分(周圍部分)61牢固地固定到蔭罩框架7，因此構(gòu)成蔭罩結(jié)構(gòu)主體。蔭罩框架7上有懸掛彈簧8，懸掛彈簧8與前屏面周圍部分內(nèi)壁上安裝的銷釘按照凸凹方式嚙合。(以下結(jié)合附圖17解釋這種結(jié)構(gòu)。)按照本發(fā)明的蔭罩是由三層或多層鐵合金的復(fù)合梯度合金板構(gòu)成，這些合金層中相鄰各層的合金元素濃度是不同的，沿著三層或多層的各層邊界部分的厚度方向和在邊界部分附近，合金元素的濃度是連續(xù)變化的。
在這個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成蔭罩6的蔭罩材料基本上是由鐵材料或包含鐵作為主要成分的鐵合金材料，且由包括三層不同結(jié)構(gòu)的單塊板體構(gòu)成，包括第一結(jié)構(gòu)部分6A，它在熒光屏側(cè)有最小的合金元素含量，構(gòu)成圖1中Z軸(管軸箭頭Z)側(cè)的一個(gè)表面；第三結(jié)構(gòu)部分6C，它在電子槍側(cè)有最小的合金元素含量，構(gòu)成與上述一個(gè)表面相對(duì)的另一個(gè)表面；和第二結(jié)構(gòu)部分6B，它介于第一結(jié)構(gòu)部分6A與第三結(jié)構(gòu)部分6C之間，并有最大的合金元素含量。
從第一結(jié)構(gòu)部分6A到第二結(jié)構(gòu)部分6B，合金元素的含量(以下也稱之為濃度)連續(xù)地增大；而從第二結(jié)構(gòu)部分6B到第三結(jié)構(gòu)部分6C，合金元素的含量連續(xù)地減小。
合金元素的含量在第二結(jié)構(gòu)部分6B的中心部分變成最大。在圖1中，雖然設(shè)定各層6A，6B，6C的厚度是相等的，但考慮到輪廓尺寸，蔭罩的整體厚度，蔭罩彎曲表面的平坦度，蔭罩懸掛機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)等因素，各層的厚度是可以改變的。
此外，關(guān)于在第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C中包含其他合金元素的蔭罩6，該合金元素不同于第二結(jié)構(gòu)部分6B中包含的合金元素，其他合金元素的含量在第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C的各自表面部分附近變成最大，而在第二結(jié)構(gòu)部分6B與第一結(jié)構(gòu)部分6A之間邊界部分附近以及在第二結(jié)構(gòu)部分6B與第三結(jié)構(gòu)部分6C之間的邊界部分附近變成最小。
不管上述各個(gè)結(jié)構(gòu)部分中包含的合金元素是否相同或不同，這些各個(gè)結(jié)構(gòu)部分在一個(gè)方面有相同的構(gòu)成，它們?cè)谘匕弩w的厚度方向都有濃度梯度。有多層結(jié)構(gòu)的單塊板體構(gòu)成的板體，且其中合金元素的濃度從一個(gè)表面?zhèn)鹊搅硪粋€(gè)表面?zhèn)仁沁B續(xù)變化的，以下把這種板體也稱之為“復(fù)合梯度合金板”。此外，第一結(jié)構(gòu)部分6A，第二結(jié)構(gòu)部分6B和第三結(jié)構(gòu)部分6C有不同的合金元素含量比率，可以用相同的方式表示這樣的一種板體。
圖1表示利用鎳元素作為復(fù)合梯度合金板中合金元素的情況，鎳元素的示意圖標(biāo)識(shí)為“x”。此外，沿著復(fù)合梯度合金板橫截面的兩側(cè)部分(熒光屏側(cè)和電子槍側(cè))與中間部分之間鎳含量之差別是用x的密度表示，其中復(fù)合梯度合金板構(gòu)成蔭罩6。
換句話說(shuō)，復(fù)合梯度合金板可以是作為有合金區(qū)的單塊板體，其中合金元素含量是在有第一結(jié)構(gòu)部分6A的第一金屬板與有第二結(jié)構(gòu)部分6B的第二金屬板之間的中間區(qū)域連續(xù)變化，以及在有第二結(jié)構(gòu)部分6B的第二金屬板與有第三結(jié)構(gòu)部分6C的第三金屬板之間的中間區(qū)域連續(xù)變化。
然而，這種復(fù)合梯度合金板不同于常規(guī)的所謂復(fù)合板材料，復(fù)合板材料是由多個(gè)不同種類的金屬板(或元素含量不同的合金板或不同種類元素的合金板)疊層制成的。復(fù)合板材料沒(méi)有含量梯度，即，圖1中所示的所謂合金元素濃度。
此處，第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C可以是由純鐵制成，而第二結(jié)構(gòu)部分6B可以是由鐵鎳合金制成?；蛘?，第二結(jié)構(gòu)部分6B可以是由包含大量鎳的金屬制成，而第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C可以是由包含少量鎳的金屬制成。
更具體地說(shuō)，第二結(jié)構(gòu)部分6B可以是由因瓦鎳鐵合金材料(包含約36％重量鎳的鎳鐵合金)制成，而第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C可以是由包含約16％重量鎳的不銹鋼制成；或者，第二結(jié)構(gòu)部分6B可以是由包含約17％重量鎳的不銹鋼制成，而第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C可以是由包含約16％重量鎳的不銹鋼制成。
此外，第二結(jié)構(gòu)部分6B可以是由坡莫合金(包含約43％重量鎳的鎳鐵合金)制成。此處，考慮到材料的磁特性或成本，最好是，限制鎳含量不超過(guò)45％重量比。
這個(gè)實(shí)施例中的蔭罩6是這樣制成的，利用蝕刻技術(shù)，在這種復(fù)合梯度合金板中形成電子束孔徑60，電子束孔徑60構(gòu)成彩色選擇孔徑。此處，雖然在附圖中沒(méi)有畫出，形成這些電子束孔徑60區(qū)域的外部周圍(孔徑區(qū)域)在管軸Z方向上經(jīng)受彎曲成形操作，因此形成邊緣部分。
這些電子束孔徑60有圓點(diǎn)形狀，它確定熒光屏側(cè)的大直徑和電子槍側(cè)的小直徑。通過(guò)壓力成形操作，形成電子束孔徑60的蔭罩模壓成給定的蔭罩形狀，然后，將其邊緣部分熔接到圖2所示的蔭罩框架，將懸掛彈簧8到蔭罩框架制成蔭罩結(jié)構(gòu)主體。
在圖1所示的實(shí)施例中，電子束孔徑60的形狀是有大致圓形的圓點(diǎn)形狀。然而，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。就是說(shuō)，也可以在以下的情況實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，形成的電子束孔徑形狀為大致長(zhǎng)縫隙形狀，縫隙的長(zhǎng)軸是在一個(gè)方向(一般是垂直偏轉(zhuǎn)方向)，或形成的電子束孔徑形狀在一個(gè)方向(一般是垂直偏轉(zhuǎn)方向)為連續(xù)的縫隙形狀(點(diǎn)隙形狀)。
采用這個(gè)實(shí)施例中的蔭罩，它利用復(fù)合梯度合金板作為蔭罩材料，并利用這種蔭罩組裝彩色陰極射線管，可以獲得常規(guī)技術(shù)不可能得到的以下卓越優(yōu)點(diǎn)。
由于復(fù)合梯度合金板不包含諸如鈷的昂貴金屬元素，或者，由于不包含鎳的材料(或有少量鎳的材料)可以用在第一結(jié)構(gòu)部分和第三結(jié)構(gòu)部分中，與完全使用因瓦鎳鐵合金材料制成的常規(guī)蔭罩比較，從材料成本的觀點(diǎn)考慮，可以制造低成本的復(fù)合梯度合金板。由于復(fù)合梯度合金板不包含鈷，可以提高形成電子束孔徑時(shí)的蝕刻速度，因此可以降低蔭罩的制造成本，而常規(guī)的梯度合金板中包含鈷是為了增強(qiáng)有益的抗腐蝕性能。
由于存在合金元素的濃度比率，例如，復(fù)合梯度合金板中包含的鎳，因此，第一結(jié)構(gòu)部分，第二結(jié)構(gòu)部分和第三結(jié)構(gòu)部分中的鎳有梯度分布，彩色選擇孔徑(電子束孔徑)可以蝕刻成所需的形狀。此外，關(guān)于這個(gè)實(shí)施例中的蔭罩，與完全使用因瓦鎳鐵合金材料制成的常規(guī)蔭罩比較，可以形成有基本均勻橫截面形狀的電子束孔徑。利用有這種結(jié)構(gòu)的蔭罩制造彩色陰極射線管，可以抑制熒光屏上的斑點(diǎn)不規(guī)則性(斑點(diǎn))，這種斑點(diǎn)是由于蔭罩中形成的電子束孔徑形狀不規(guī)則性造成的。
由于壓力成形復(fù)合梯度合金板時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力分布是在該合金板內(nèi)部逐漸變化的，不會(huì)有急劇的負(fù)荷加到合金板上。因此，與常規(guī)的因瓦鎳鐵合金材料比較，可以增大復(fù)合梯度合金板的材料強(qiáng)度(例如，5至10倍)。
由于可以減少總的鎳含量，因此就增大磁導(dǎo)率和減小矯頑力，從而可以增強(qiáng)磁特性和增強(qiáng)地磁屏蔽效應(yīng)。
由于制成薄板的蔭罩材料可以大大地增加其強(qiáng)度，就可以減小電子束撞擊到蔭罩孔徑區(qū)域產(chǎn)生的部分或整個(gè)蔭罩的熱形變，即，可以減小所謂的拱凸現(xiàn)象。
通過(guò)調(diào)整各層相互之間的厚度，按照陰極射線管的技術(shù)說(shuō)明，例如，輪廓尺寸，蔭罩的罩面平坦度，等等，可以正確地設(shè)計(jì)部分或整個(gè)蔭罩熱形變導(dǎo)致的拱凸特性。
圖3是制造復(fù)合梯度合金板方法例子的說(shuō)明圖，該合金板構(gòu)成這個(gè)實(shí)施例中彩色陰極射線管中使用的蔭罩材料。此處，解釋這樣一種情況，其中第二結(jié)構(gòu)部分6B是由因瓦鎳鐵合金材料(包含約36％重量鎳的鎳鐵合金)制成，而第一結(jié)構(gòu)部分6A和第三結(jié)構(gòu)部分6C是由包含約16％重量鎳的不銹鋼制成。
在圖3中，數(shù)字6AA和6CA表示包含約16％重量鎳的不銹鋼熔融材料，該材料構(gòu)成第一結(jié)構(gòu)物和第三結(jié)構(gòu)物，而數(shù)字6BA表示因瓦鎳鐵合金材料的熔融材料，該材料包含約36％重量鎳的鎳鐵合金并構(gòu)成第二結(jié)構(gòu)物。作為熱薄板條的滾軋輥PR1，PR2和PR3牽引這些結(jié)構(gòu)物，并利用滾軋輥PR4在幾個(gè)階段中進(jìn)行熱滾軋，使這些結(jié)構(gòu)物熔合成一個(gè)整體。
在這個(gè)熱滾軋步驟中，合金層分別形成在第一結(jié)構(gòu)物6A和第三結(jié)構(gòu)物6C形成的兩層與第二結(jié)構(gòu)物6B形成的一層之間，從而可以制成有濃度梯度的復(fù)合梯度合金板，其中從單塊板體的一個(gè)表面到單塊板體的另一個(gè)表面的鎳含量是逐漸增大或減小的。此后，在幾個(gè)階段中利用滾軋輥PR5，使復(fù)合梯度合金板經(jīng)受冷滾軋，以便得到有所需厚度的板材料作為蔭罩材料。
圖4A和4B表示鎳的濃度分布，用于解釋圖3所示制造步驟中得到的復(fù)合梯度合金板的結(jié)構(gòu)，其中圖4A表示鎳濃度的分布曲線，而圖4B表示用于解釋圖4A中復(fù)合梯度合金板的橫截面示意圖。這些附圖表示這樣一種狀態(tài)，其中鎳含量是逐漸和連續(xù)變化的，在類似于圖1中的橫截面上，鎳含量從一個(gè)表面?zhèn)鹊搅硪粋€(gè)表面?zhèn)仁侵饾u地增大，隨后逐漸地減小。此處，按照與圖1中所示狀態(tài)的相同方式，鎳元素的濃度表示為圖4B中的“x”密度。
如圖4A和4B所示，復(fù)合梯度合金板中一個(gè)表面A側(cè)和另一個(gè)表面C側(cè)的鎳含量是16％重量比，它正好是包含約16％重量鎳的不銹鋼中鎳含量，而復(fù)合梯度合金板中一個(gè)表面A側(cè)與另一個(gè)表面C側(cè)之間B部分的鎳含量是36％重量比，它正好是因瓦鎳鐵合金材料中的鎳含量。
此外，從表面A側(cè)到中心B部分和從另一個(gè)表面C側(cè)到中心B部分，鎳含量分別是從16％重量比逐漸增大到36％重量比。圖4A中所示鎳濃度的分布曲線形狀是變化的，它取決于進(jìn)行熱滾軋或冷滾軋時(shí)處理材料的厚度，溫度，滾軋速度，和其他條件。
按照這個(gè)實(shí)施例，它利用有這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合梯度合金板制成蔭罩，提高了制造蔭罩時(shí)的蝕刻特性。此外，與全部使用因瓦鎳鐵合金材料制成的蔭罩比較，可以大大提高蔭罩的強(qiáng)度。此外，由于磁特性的增強(qiáng)，可以增強(qiáng)磁屏蔽效應(yīng)。此外，由于物理結(jié)構(gòu)是三層的合金板，可以減小部分或整個(gè)蔭罩熱形變產(chǎn)生的拱凸現(xiàn)象，所以，可以提高設(shè)計(jì)蔭罩的環(huán)境溫度容差。
圖5A和5B表示鎳的濃度分布，用于解釋本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板的結(jié)構(gòu)，其中圖5A表示鎳濃度的分布曲線，而圖5B表示用于解釋圖5A的復(fù)合梯度合金板的橫截面示意圖。利用類似于圖3中所示的步驟，也可以制造這種復(fù)合梯度合金板。
在這個(gè)實(shí)施例中，如圖5A所示，復(fù)合梯度合金板中一個(gè)表面A側(cè)和另一個(gè)表面C側(cè)的鎳含量是36％重量比，它正好是因瓦鎳鐵合金材料中的鎳含量；而復(fù)合梯度合金板中一個(gè)表面A側(cè)一層與另一個(gè)表面C側(cè)一層之間B部分的鎳含量約為0％重量比。
此外，從一個(gè)表面A側(cè)一層到中心B部分一層和從另一個(gè)表面C側(cè)一層到中心B部分一層，鎳含量分別是從36％重量比逐漸減小到約0％重量比。通過(guò)改變進(jìn)行熱滾軋或冷滾軋時(shí)處理材料的厚度，溫度，滾軋速度，和其他條件，可以調(diào)整圖5A所示鎳濃度的分布曲線形狀。
此外，在這個(gè)實(shí)施例中，中心B部分一層包含不是鎳元素的其他金屬或合金元素。當(dāng)包含鈦或鈦合金元素作為這個(gè)不同種類的元素時(shí)，由于該元素在重量上相對(duì)地較輕，并具有高強(qiáng)度和卓越的抗腐蝕性能，這種元素作為蔭罩材料是較好的。
這個(gè)實(shí)施例也具有與第一個(gè)實(shí)施例相同的有益效果。
圖6A和6B表示鎳的濃度分布，用于解釋本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板的結(jié)構(gòu)，其中圖6A表示鎳濃度的分布曲線，而圖6B表示用于解釋圖6A的復(fù)合梯度合金板的橫截面示意圖。利用類似于圖3中所示的步驟，也可以制造這種復(fù)合梯度合金板。這個(gè)實(shí)施例提供有四層結(jié)構(gòu)的復(fù)合梯度合金板，這四層結(jié)構(gòu)有不同的合金元素含量。
如圖6B所示，從一個(gè)表面A側(cè)經(jīng)中心部分B到另一個(gè)表面C側(cè)，復(fù)合梯度合金板包括鎳濃度是逐漸增大的部分6A，鎳濃度是逐漸減小的部分6B，鎳濃度是逐漸增大的部分6C，和鎳濃度是逐漸減小的部分6D。在部分6A和部分6C中，鎳濃度是從16％重量比增大到36％重量比；而在部分6B和部分6D中，鎳濃度是從36％重量比減小到36％重量比。作為另一個(gè)例子，復(fù)合梯度合金板可以配置成這樣，在部分6A和部分6C中，鎳濃度是減小的；而在部分6B和部分6D中，鎳濃度是增大的。
這個(gè)實(shí)施例也具有與第一個(gè)實(shí)施例相同的有益效果。
作為原材料(基底材料)的上述三層復(fù)合梯度合金材料的特征是，復(fù)合梯度合金材料有高強(qiáng)度，在利用壓力成形操作把該材料制成彎曲形狀用于蔭罩時(shí)，就產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，可以給出超過(guò)蔭罩基底材料強(qiáng)度的強(qiáng)度。利用本發(fā)明的蔭罩基底材料，可以實(shí)現(xiàn)球面或非球面的蔭罩前彎曲表面，該彎曲表面在蔭罩孔徑區(qū)域的X方向和Y方向有很大的曲率半徑。所以，可以設(shè)計(jì)和制造光學(xué)平坦的理想平面管，其中通常把這種理想的平面管考慮成這樣一個(gè)范圍，所謂的張力蔭罩型彩色陰極射線管是不能實(shí)現(xiàn)的，它是在加張力到蔭罩上時(shí)安裝這個(gè)蔭罩。
圖7A和7B表示按照本發(fā)明彩色陰極射線管的蔭罩橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖，其中圖7A是放大的電子束孔徑部分的橫截面圖。在這個(gè)附圖中，部分6A和6C表示低鎳濃度部分，而部分6B表示高鎳濃度部分。部分6A和部分6C具有高的熱膨脹特性，而部分6C具有低的熱膨脹特性。具有最大鎳濃度的部分是在板材料厚度方向的中心部分(P-P表示板材料的中心線)。
這些電子束孔徑60是利用濕法蝕刻制成的，其中每個(gè)電子束孔徑60在箭頭Z指出的熒光屏側(cè)有大直徑的開(kāi)孔60A，和在電子槍側(cè)有小直徑的開(kāi)孔60B。在此附圖中，在大直徑開(kāi)孔60A末端邊緣與孔口之間確定的區(qū)域A1和區(qū)域A2，在厚度方向上出現(xiàn)相對(duì)于低濃度鎳層體積平衡的非對(duì)稱性。另一方面，在沒(méi)有形成電子束孔徑60的區(qū)域B1和區(qū)域B2，這些區(qū)域獲得低濃度鎳層的體積平衡。
按照這種方式，在板的厚度方向(附圖中的上部分和下部分)，在蔭罩6兩側(cè)部分有大致相同的熱膨脹特性并獲得體積平衡的各層部分中，不產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致的形變。然而，在諸如電子束孔徑60部分的各個(gè)部分中，其中各層的體積平衡是非對(duì)稱的，產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致的形變。從整個(gè)蔭罩考慮，在孔徑區(qū)域形成不少于300,000個(gè)電子束孔徑。
所以，對(duì)應(yīng)于輸入到蔭罩的熱能，蔭罩出現(xiàn)有選擇的部分位移。此外，位移量對(duì)應(yīng)于集合每個(gè)電子束孔徑在輸入熱能的范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力能量。由于以上的情況，從橫截面形狀效應(yīng)和蔭罩電子束孔徑應(yīng)力集合效應(yīng)得到的熱應(yīng)力位移機(jī)構(gòu)稱之為“群集效應(yīng)”。
此處，從群集效應(yīng)得到的拱凸校正機(jī)構(gòu)是這樣一種機(jī)構(gòu)，它能夠進(jìn)行窗口顯示圖形的拱凸現(xiàn)象校正。在常規(guī)的技術(shù)中，沒(méi)有辦法校正諸如窗口顯示圖形的部分拱凸現(xiàn)象。
此處，結(jié)合圖7解釋從群集效應(yīng)得到的拱凸現(xiàn)象校正機(jī)構(gòu)。在不形成電子束孔徑60的區(qū)域B1和區(qū)域B2，有高熱膨脹特性的部分6A和6C在蔭罩6的板厚度方向上與板厚度方向上中心處安排的低熱膨脹特性的部分6B平衡。所以，因蔭罩6溫度升高的熱膨脹方向安排在蔭罩6的平面方向。
另一方面，在形成電子束孔徑60的區(qū)域A1和區(qū)域A2，具有高熱膨脹特性的部分6A和部分6C在蔭罩6的板厚度方向上并不平衡。就是說(shuō)，部分6A的體積小于部分6C的體積。所以，關(guān)于這些區(qū)域A1和區(qū)域A2，如圖7B所示，這些區(qū)域相當(dāng)于雙金屬結(jié)構(gòu)，其中，從整體上看，大直徑60A側(cè)(熒光屏側(cè))具有展示低熱膨脹特性的部分6B，而小直徑60B側(cè)(電子槍側(cè))具有展示高熱膨脹特性的部分6C。
主要考慮這個(gè)雙金屬相當(dāng)模型中的熱行為，蔭罩6的情況是，當(dāng)溫度升高時(shí)，蔭罩6在離開(kāi)熒光屏的方向上發(fā)生位移。這個(gè)位移方向是抵消因常規(guī)蔭罩溫度升高導(dǎo)致熱膨脹朝向熒光屏的方向，即，抑制拱凸現(xiàn)象的方向。特別是，在0攝氏度至400攝氏度的環(huán)境下，若假設(shè)上述部分6B的熱膨脹系數(shù)不大于部分6A和部分6C熱膨脹系數(shù)的50％，則可以有效地抑制拱凸現(xiàn)象。
此外，由于這種機(jī)構(gòu)利用蔭罩橫截面結(jié)構(gòu)(電子束孔徑形狀)產(chǎn)生的應(yīng)力，該機(jī)構(gòu)還可以有效地對(duì)付窗口圖形顯示時(shí)可能發(fā)生的局部拱凸現(xiàn)象。
在形成電子束孔徑60之前的制造蔭罩步驟中，由于按照這個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板僅由不形成電子束孔徑60的區(qū)域B1和B2構(gòu)成，不可能發(fā)生諸如上述雙金屬相當(dāng)模型的熱行為。所以，在加熱步驟，例如，形成蔭罩薄膜圖形的步驟和蝕刻步驟，不可能發(fā)生合金板扭曲形變的情況。
按照這種方式，利用這樣結(jié)構(gòu)的復(fù)合梯度合金板，其中心部分在板厚度方向上有第一熱膨脹特性，在把中心部分夾在中間時(shí)，兩側(cè)部分在板厚度方向上有第二熱膨脹特性，使形成電子束孔徑的蝕刻特性保持穩(wěn)定，因此，可以容易地制造蔭罩原始板。特別是，在0攝氏度至400攝氏度的環(huán)境下，當(dāng)有第二熱膨脹特性的兩側(cè)部分中的一個(gè)部分與另一個(gè)部分之間的熱膨脹系數(shù)差不大于20％時(shí)，可以提高蔭罩原始板的制造效率因子。
按照這個(gè)實(shí)施例，當(dāng)蔭罩溫度上升時(shí)，在校正(補(bǔ)償)部分或整體熱形變?cè)斐晒巴宫F(xiàn)象的方向上，形成電子束孔徑60的部分發(fā)生形變，因此，可以抑制彩色模糊現(xiàn)象的產(chǎn)生。
于是，當(dāng)這個(gè)實(shí)施例的復(fù)合梯度合金板用作蔭罩材料時(shí)，可以容易地制成有小曲率半徑的蔭罩，因此，可以制成這樣的蔭罩，它有對(duì)應(yīng)于前屏面內(nèi)表面曲率的小曲率，它更接近于平坦的蔭罩。
關(guān)于上述合金元素制成的單塊板體的區(qū)域，合金元素的濃度梯度是從單塊板體的一個(gè)表面指向另一個(gè)表面，最好是，在整個(gè)蔭罩上形成這樣的區(qū)域。然而，對(duì)應(yīng)于彩色陰極射線管的使用，可以部分地形成這個(gè)區(qū)域。例如，對(duì)應(yīng)于抵抗外力的蔭罩機(jī)械特性和抵抗電子束撞擊的蔭罩熱特性，從包括孔徑區(qū)域AR，周圍部分61(邊緣部分)和圍繞孔徑區(qū)域AR的外邊緣部分(非孔徑部分)的一組中選擇蔭罩6，可以制成上述合金元素的濃度梯度區(qū)。
圖8表示壓力成形之前蔭罩的平面示意圖，用于解釋本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的彩色陰極射線管。此外，圖9表示構(gòu)成蔭罩的板材料中合金含量的濃度分布圖。蔭罩6包括形成電子束孔徑60的孔徑區(qū)域AR之外的邊緣部分61。在此附圖中，x表示水平方向，y表示垂直方向，而r表示對(duì)角線方向。
在這個(gè)實(shí)施例中，我們假設(shè)利用三層的復(fù)合梯度合金板，其制成方法與以上結(jié)合圖1所解釋的復(fù)合梯度合金板制成方法基本相同，至少在圖8中x方向，y方向和r方向中的一個(gè)方向上，孔徑區(qū)域AR和邊緣部分61中的鎳濃度設(shè)置成具有圖9中所示的分布特性“a”或“b”。
關(guān)于成形之后的蔭罩，在安裝或拆卸時(shí)的制造過(guò)程中加到屏面的部分機(jī)械形變，由于窗口顯示圖形造成的部分熱形變，和在彩色陰極射線管工作期間整個(gè)屏幕顯示造成的總熱形變是各不相同的，取決于蔭罩彎曲表面的平坦度。采用有層結(jié)構(gòu)的復(fù)合梯度合金板，它類似于圖9中所示鎳含量分布特性“a”和“b”，因此，合金板在該合金板的平面方向上有濃度梯度，利用邊緣部分61的熱形變，就可以補(bǔ)償孔徑區(qū)域AR的部分或整個(gè)熱形變導(dǎo)致的拱凸現(xiàn)象。
蔭罩6基底材料的輪廓和壓力成形之后蔭罩6的輪廓基本上與常規(guī)蔭罩的輪廓相同。這意味著常規(guī)蔭罩的制造設(shè)備可以直接使用而無(wú)需重新改裝。在這種方式下，按照本發(fā)明，可以完成彩色陰極射線管的設(shè)計(jì)，它能夠獲得常規(guī)技術(shù)因蔭罩強(qiáng)度不可能獲得的區(qū)域平坦性。
以下，解釋按照本發(fā)明制造復(fù)合梯度合金的方法和利用復(fù)合梯度合金制成彩色陰極射線管蔭罩的方法。
圖10是解釋圖1所示復(fù)合梯度合金的制造方法的步驟示意圖，其中展示使內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金基底材料中的機(jī)構(gòu)。在圖10中，(a)至(f)表示步驟的順序。
復(fù)合梯度合金的基底材料包括多個(gè)結(jié)構(gòu)層，沿著鐵合金板的厚度方向，在連續(xù)改變鐵中包含合金元素的鐵合金板中合金元素濃度的同時(shí)制成結(jié)構(gòu)層薄板。此處，考慮有三個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金作為例子，并解釋使內(nèi)應(yīng)力殘留在三個(gè)層結(jié)構(gòu)的復(fù)合梯度合金基底材料中的方法，這三層結(jié)構(gòu)中的一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層有大致相同的高熱膨脹系數(shù)，而中間層有低的熱膨脹系數(shù)。此處，在考慮蔭罩時(shí)，這個(gè)附圖中的參考數(shù)字與圖1中的參考數(shù)字相同。
步驟a利用熱滾軋方法使合金元素含量濃度各不相同的三種熔融材料熔合，以便制成復(fù)合梯度合金板(對(duì)應(yīng)于蔭罩的原始板)的基底材料6，它包括有不同熱膨脹系數(shù)的多個(gè)結(jié)構(gòu)層，這是通過(guò)連續(xù)改變合金元素的濃度得到的。此處，一個(gè)表面層6A和另一個(gè)表面層6C形成有大致相同合金濃度和高熱膨脹系數(shù)的結(jié)構(gòu)層，而中間層6B包含的合金元素濃度高于上述兩層的合金元素濃度，且具有低的熱膨脹系數(shù)。在深度方向(6A← →6B，6C← →6B)上，各個(gè)結(jié)構(gòu)層邊界區(qū)域中的合金濃度是連續(xù)變化的。此處，鎳Ni用作合金元素。復(fù)合梯度合金板的基底材料經(jīng)受圖3所示的冷滾軋?zhí)幚?，此后，冷卻到或放置在正常的溫度下。
步驟b加熱復(fù)合梯度合金板的基底材料6，使溫度從正常溫度升高到約600攝氏度(或更高)。在圖10(b)中，箭頭A表示一個(gè)表面層6A和另一個(gè)表面層6C的熱膨脹方向，箭頭B表示中間層6B的熱膨脹方向，每個(gè)箭頭的幅度表示因熱膨脹產(chǎn)生的位移量。如這個(gè)附圖所示，一個(gè)表面層6A和另一個(gè)表面層6C的位移量大于中間層6B的位移量。
步驟c在上述多個(gè)結(jié)構(gòu)層中，高熱膨脹結(jié)構(gòu)層6A，6C的溫度升高到這樣的溫度，在此溫度下，結(jié)構(gòu)層6A，6C的位移量等于或大于低熱膨脹結(jié)構(gòu)層6B的彈性極限。在這個(gè)附圖中，箭頭C表示這樣的狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)層6B被高熱膨脹結(jié)構(gòu)層6A，6C所牽引，其位移量超過(guò)彈性極限。由于高熱膨脹結(jié)構(gòu)層6A，6C與低熱膨脹結(jié)構(gòu)層6B之間形成的邊界區(qū)域是由合金相構(gòu)成的，各個(gè)邊界不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械分離的情況。
步驟d在保持升高的溫度到峰值溫度的同時(shí)，衰減低熱膨脹結(jié)構(gòu)層6B的內(nèi)應(yīng)力。就是說(shuō)，在這個(gè)加熱的峰值溫度下，圖10(d)所示熱膨脹的位移量超過(guò)彈性極限的結(jié)構(gòu)層6B展示的熱膨脹相當(dāng)于此后單個(gè)金屬層的熱膨脹。箭頭D表示熱膨脹引起的位移。
步驟e溫度從峰值溫度回到正常溫度。在此過(guò)程中，高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層6A，6C收縮，如附圖中的箭頭E所示。此處，低熱膨脹的結(jié)構(gòu)層6B作為單個(gè)金屬也收縮以響應(yīng)其熱膨脹系數(shù)。箭頭F表示低熱膨脹結(jié)構(gòu)層6B的位移。
步驟f此后，復(fù)合梯度合金板的基底材料6冷卻到或放置在正常溫度下。因此，圖10(f)中箭頭G所示的拉伸應(yīng)力殘留在高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層6A，6C中，而在低熱膨脹結(jié)構(gòu)層6B中產(chǎn)生箭頭H表示的壓縮應(yīng)力。這些應(yīng)力作為內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金板的基底材料6中，因此，產(chǎn)生有高強(qiáng)度的板材料(添加內(nèi)應(yīng)力的復(fù)合梯度合金板)。
此處，板材料可以這樣配置，其中一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層是由低膨脹層構(gòu)成，而中間層是由高膨脹層構(gòu)成。按照與上述板材料相同的方式，可以解釋使內(nèi)應(yīng)力殘留在板材料中的機(jī)構(gòu)。
此外，在復(fù)合梯度合金板基底材料6的平面方向上，使多個(gè)結(jié)構(gòu)層的熱膨脹系數(shù)各不相同，或者，使一個(gè)表面層的平面方向上熱膨脹系數(shù)基本上等于另一個(gè)表面層的平面方向上熱膨脹系數(shù)，也可以在復(fù)合梯度合金板基底材料6的內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
圖11是解釋靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，這個(gè)試驗(yàn)是對(duì)按照本發(fā)明利用添加內(nèi)應(yīng)力的復(fù)合梯度合金板模壓制成的蔭罩強(qiáng)度與常規(guī)因瓦鎳鐵合金材料的強(qiáng)度進(jìn)行比較。在這個(gè)附圖中，曲線A表示按照本發(fā)明利用添加內(nèi)應(yīng)力的復(fù)合梯度合金板制成的蔭罩特性，而曲線B表示利用常規(guī)因瓦鎳鐵合金材料制成的蔭罩特性。
在靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)中，蔭罩的四邊保持水平，在蔭罩中心部分加上垂直負(fù)荷時(shí)測(cè)量產(chǎn)生的位移量。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，與使用因瓦鎳鐵合金材料制成的常規(guī)蔭罩比較，按照本發(fā)明利用添加內(nèi)應(yīng)力的復(fù)合梯度合金板制成的蔭罩大致減10％的位移量。當(dāng)利用復(fù)合梯度合金板制成蔭罩時(shí)，作為使內(nèi)應(yīng)力殘留在蔭罩內(nèi)部的方法，我們考慮以下的方法。
圖12是用于解釋添加內(nèi)應(yīng)力到蔭罩中的一種方法示意圖。按照如下的步驟完成這種方法。(a)首先，結(jié)合圖10解釋的熱處理操作加到制作蔭罩的復(fù)合梯度合金板的基底材料6，以便使內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金板的基底材料6中。利用光刻方法，在復(fù)合梯度合金板的基底材料6中形成圓點(diǎn)狀，縫隙狀或點(diǎn)隙狀的電子束孔徑。利用壓力加工方法制成壓力型蔭罩。(b)然后，復(fù)合梯度合金板的基底材料6，即，蔭罩6，固定到給定的框架7上，因此制成蔭罩結(jié)構(gòu)主體5。(c)此后，蔭罩結(jié)構(gòu)主體5轉(zhuǎn)移到隨后的彩色陰極射線管制造過(guò)程。
圖13是用于解釋添加內(nèi)應(yīng)力到蔭罩中的另一種方法的示意圖。按照如下的步驟完成這種方法。(a)首先，不加結(jié)合圖10解釋的熱處理操作到制作蔭罩的復(fù)合梯度合金板的基底材料6，準(zhǔn)備沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力的合梯度合金板的基底材料6。利用光刻方法，在復(fù)合梯度合金板的基底材料6中形成圓點(diǎn)狀，縫隙狀或點(diǎn)隙狀的電子束孔徑。利用壓力加工方法制成壓力型蔭罩。(b)然后，復(fù)合梯度合金板的基底材料6，即，蔭罩6，固定到給定的框架7上，因此制成蔭罩結(jié)構(gòu)主體5。(c)此后，蔭罩結(jié)構(gòu)主體5轉(zhuǎn)移到隨后的彩色陰極射線管制造過(guò)程。這種隨后的彩色陰極射線管制造過(guò)程包括各種類型的加熱步驟。在這些加熱步驟中，有一個(gè)從正常溫度升高到600攝氏度或更高溫度的步驟。在這個(gè)加熱步驟中，添加結(jié)合圖10所解釋的內(nèi)應(yīng)力。
不管采用哪種方法，提高了蔭罩的強(qiáng)度，蔭罩是構(gòu)成彩色陰極射線管成品的一部分，因此，可以抑制由于外部沖擊或工作時(shí)熱環(huán)境可能產(chǎn)生的拱凸現(xiàn)象等。
本發(fā)明的彩色選擇電極結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有技術(shù)的彩色選擇電極結(jié)構(gòu)輕。特別是，本發(fā)明可以減輕張力型彩色選擇電極結(jié)構(gòu)的框架重量。
現(xiàn)在解釋使用各種平坦蔭罩的彩色陰極射線管的顯示特性。
圖14A至圖14C是作為本發(fā)明比較例子使用因瓦鎳鐵合金材料制成蔭罩的圖像示意圖，這是當(dāng)蔭罩組裝到有大曲率內(nèi)表面的平坦前屏面時(shí)在平坦前屏面上實(shí)際觀察到的圖像。就是說(shuō)，圖14A是作為本發(fā)明比較例子使用因瓦鎳鐵合金材料制成蔭罩的示意圖，圖14B是有大曲率內(nèi)表面的平坦前屏面的示意圖，和圖14C是當(dāng)蔭罩組裝到前屏面時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到蔭罩的圖像示意圖。
關(guān)于所謂張力型蔭罩制成的彩色陰極射線管，使蔭罩(有點(diǎn)線狀電子束孔徑和縫隙狀電子束孔徑的彩色選擇電極)在加張力方向上有曲率是很困難的，因此，屏面內(nèi)表面的曲率半徑在加張力方向上變成無(wú)限大。
以下，說(shuō)明一個(gè)具體數(shù)值的例子。圖14A表示壓力成形制成的蔭罩孔徑區(qū)域，其形狀是，在水平(沿長(zhǎng)軸)方向上的曲率半徑Rx為1600mm，而在垂直(沿短軸)方向上的曲率半徑Ry為1300mm。圖14B表示前屏面的有效屏幕區(qū)，它有大致平坦的外表面和大曲率的內(nèi)表面。關(guān)于這個(gè)有效屏幕區(qū)，管軸方向上對(duì)角部分的厚度Tr設(shè)置成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管軸方向上中心部分的厚度Tc(Tr＞＞Tc)。
在此情況下，假設(shè)屏面有效屏幕的角(對(duì)角線方向的末端)與中心之間的壁厚度差(Tr-Tc)為對(duì)角楔量Wr，楔量Wr與前屏面中心處的壁厚度Tc之比率Wr/Tc設(shè)置成不小于1.2。關(guān)于壓力成形的蔭罩，如圖14C所示，蔭罩似乎是這樣的，當(dāng)蔭罩上的位置從屏面中心向屏面周圍移動(dòng)時(shí)，屏幕的凹進(jìn)就越大。于是，相對(duì)于觀察方向，屏幕的中心是凸出的，因此，觀察到有一些平坦感覺(jué)的圖像。
圖15A至圖15C是蔭罩的圖像示意圖，這是當(dāng)圓柱狀的蔭罩組裝到僅在水平方向上有曲率的前屏面時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到的蔭罩圖像。就是說(shuō)，圖15A是形成圓柱面狀的蔭罩示意圖，圖15B是僅在屏面內(nèi)表面的水平方向上有曲率的平坦前屏面的示意圖，和圖15C是當(dāng)蔭罩組裝到前屏面時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到蔭罩的圖像示意圖。
以下，說(shuō)明一個(gè)具體數(shù)值的例子。圖15A表示蔭罩的孔徑區(qū)域(所謂的點(diǎn)線狀彩色選擇電極)，其形狀是，在水平(沿長(zhǎng)軸)方向上的平均曲率半徑Rx為2000mm，而在垂直(沿短軸)方向上的曲率半徑Ry為無(wú)限大(∞)。圖15B表示有大致平坦外表面和僅在水平方向有曲率的前屏面有效屏幕區(qū)。關(guān)于這個(gè)有效屏幕區(qū)，管軸方向上對(duì)角部分的厚度Tr設(shè)置成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管軸方向上中心部分的厚度Tc(Tr＞＞Tc)。在此情況下，對(duì)角線方向上的楔量Wr與前屏面中心處的壁厚度Tc之比率Wr/Tc設(shè)置成不小于1.0。
圓柱面狀的蔭罩構(gòu)成所謂的張力型蔭罩，如圖15A所示，張力是沿垂直方向加上的。使蔭罩在加張力方向上有曲率是很困難的。因此，相對(duì)于蔭罩的加張力方向，前屏面的內(nèi)表面有近似無(wú)限大的曲率半徑。就是說(shuō)，前屏面的內(nèi)表面在垂直方向基本上是直線。所以，由于構(gòu)成前屏面的玻璃材料折射，如圖15C所示，觀察到的前屏面的中心部分在垂直方向上呈凹形曲面。
圖16A至圖16C是本發(fā)明這個(gè)實(shí)施例中蔭罩材料制成蔭罩的圖像示意圖，這是當(dāng)蔭罩組裝到有小曲率內(nèi)表面的平坦前屏面時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到的圖像。就是說(shuō)，圖16A是這個(gè)實(shí)施例中蔭罩材料制成的蔭罩示意圖，圖16B是有小曲率內(nèi)表面的平坦前屏面的示意圖，和圖16C是當(dāng)蔭罩組裝到前屏面時(shí)在前屏面上實(shí)際觀察到蔭罩的圖像示意圖。
以下，說(shuō)明一個(gè)具體數(shù)值的例子。圖16A表示壓力成形的蔭罩孔徑區(qū)域，其形狀是，在水平(沿長(zhǎng)軸)方向上的平均曲率半徑Rx為5000mm，而在垂直(沿短軸)方向上的平均曲率半徑Ry為4000mm。圖16B表示有大致平坦外表面和曲率小于圖14B所示曲率的內(nèi)表面的前屏面有效屏幕區(qū)。關(guān)于這個(gè)有效屏幕區(qū)，管軸方向上對(duì)角部分的厚度Tr設(shè)置成略微大于管軸方向上中心部分的厚度Tc(Tr＞Tc)。
利用這個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)，第一次可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)滿足使蔭罩外觀是光學(xué)平坦的陰極射線管。就是說(shuō)，這個(gè)實(shí)施例的蔭罩展示大的物理強(qiáng)度，且蔭罩材料有雙金屬作用，因此，蔭罩本身具有拱凸校正功能。所以，利用壓力，可以使蔭罩制成基本平坦的形狀，其中水平(沿長(zhǎng)軸)方向上的平均曲率半徑Rx和垂直(沿短軸)方向上的平均曲率半徑Ry分別設(shè)置成不小于3000mm。
所以，可以減小圖16B所示前屏面的對(duì)角部分厚度Tr與中心部分厚度Tc之差值(角楔量Wr)，因此，對(duì)角部分厚度Tr的光學(xué)距離LrTr和中心部分厚度Tc的光學(xué)距離LrTc變成基本相等。所以，如圖16C所示，觀察到的圖像也變成基本平坦。在此情況下，角楔量Wr與屏面中心部分壁厚度Tc之比率Wr/Tc設(shè)置成不大于0.8。
此外，由于可以減小前屏面周圍部分的厚度，圖像可以容易地獲得高亮度，因此，可以提高整個(gè)屏幕亮度的均勻性。此外，當(dāng)這個(gè)實(shí)施例的蔭罩材料應(yīng)用于圖15A所示的張力型蔭罩時(shí)，可以形成這樣的彎曲表面，水平方向上的曲率半徑增大，因此，水平方向上前屏面內(nèi)表面的曲率半徑也可以增大。所以，按照與圖16B所示結(jié)構(gòu)的相同方式，可以減小前屏面周圍部分的厚度，因此，可以提高顯示屏幕的亮度特性。
此外，關(guān)于圖15A所示的張力型蔭罩，由于彩色選擇孔徑形成沿一個(gè)方向連續(xù)延伸的點(diǎn)線狀，可能出現(xiàn)這樣一種情況，連接點(diǎn)線狀彩色選擇孔徑的點(diǎn)線狀柵格因撞擊等原因而振動(dòng)。所以，為了避免這種振動(dòng)，在張力型蔭罩彎曲表面的外部沿長(zhǎng)軸(X軸)方向安裝細(xì)線。然而，按照本發(fā)明的復(fù)合梯度合金材料應(yīng)用于張力型蔭罩，由于復(fù)合梯度合金材料的材料強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)因瓦鎳鐵合金材料的強(qiáng)度，就不需要特別安裝細(xì)線以防止振動(dòng)。
如上所述，可以使壓力型蔭罩變成基本平坦，因此，可以進(jìn)行使前屏面內(nèi)表面也是基本平坦的合適設(shè)計(jì)。所以，可以減小圖14B所示屏面中心部分與周圍部分之間壁厚度差引起來(lái)自屏面內(nèi)表面的反射光，而不需要諸如內(nèi)表面過(guò)濾薄膜等的防反射裝置。此外，由于使屏面的內(nèi)表面基本平坦，因此前屏面的周圍部分可以做得很薄，就可以使屏面的重量很輕，并可以減小彩色陰極射線管的制造成本。
此外，也是關(guān)于利用所謂張力型蔭罩的彩色陰極射線管，其中張力是沿一個(gè)方向(一般是垂直方向)加到蔭罩上，可以增大與應(yīng)用本發(fā)明的前屏面一個(gè)方向垂直的方向(一般是水平方向)上的內(nèi)表面曲率半徑，因此，該屏面周圍部分的壁厚度可以做得很薄，從而可以抑制來(lái)自屏面內(nèi)表面的反射光，就可以使屏面的重量很輕，并可以減小彩色陰極射線管的制造成本。
此外，通過(guò)設(shè)置圖16A中所示這個(gè)實(shí)施例中壓力型蔭罩沿短軸(Y軸)的平均半徑Ry不小于10000mm，代替張力型蔭罩，這個(gè)實(shí)施例的壓力型蔭罩可應(yīng)用于這樣的前屏面，該前屏面有圖15B所示圓柱表面形狀的內(nèi)表面，并增大其內(nèi)表面沿長(zhǎng)軸(X軸)的曲率半徑。
此外，這個(gè)實(shí)施例的蔭罩材料是由復(fù)合梯度合金板制成的。通過(guò)調(diào)整諸如熱膨脹系數(shù)，硬度，蔭罩一側(cè)和另一側(cè)的彈性模量，就能進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)，它可以適當(dāng)校正蔭罩彎曲表面的部分拱凸，例如，由于窗口圖形顯示引起的局部熱形變。
利用蔭罩上安裝的懸掛彈簧，常規(guī)蔭罩結(jié)構(gòu)主體已完成由于電子束撞擊引起蔭罩彎曲表面拱凸和環(huán)境溫度升高引起蔭罩框架熱膨脹的校正。在這個(gè)實(shí)施例中，由于蔭罩的邊緣部分也采用三層或多層的多層式結(jié)構(gòu)，蔭罩結(jié)構(gòu)主體本身可以完成上述熱形變等的校正。
所以，只要相對(duì)于蔭罩框架熱膨脹的校正具體設(shè)計(jì)懸掛彈簧就足夠了，因此，可以提高整個(gè)蔭罩結(jié)構(gòu)主體的設(shè)計(jì)容差。所以，可以提供這樣一種有高亮度和高分辨率的彩色陰極射線管，它還可以工作在常規(guī)方法不可能進(jìn)行拱凸校正的高電流區(qū)。
雖然這個(gè)實(shí)施例的解釋是相對(duì)于這樣一種情況，其中利用鐵作為基底材料和包含鎳作為合金元素的鎳鐵合金材料用于復(fù)合梯度合金板，但是復(fù)合梯度合金板不限于這種合金材料。就是說(shuō)，利用包含鉻或鎳和鉻的鐵合金材料，例如，各種不銹鋼，包含硅或其他合金元素的鐵合金，按照相同的方式可以完成這個(gè)實(shí)施例。
此外，在上述實(shí)施例中，相同合金元素(例如，鎳)的含量是隨各層而變化。然而，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。就是說(shuō)，復(fù)合梯度合金板可以是這樣的結(jié)構(gòu)，在各層中使用不同的合金元素，其中各層合金元素的含量可以是從板體的一個(gè)表面到板體的另一個(gè)表面逐漸地減小，或者，各層合金元素的含量是從板體的一個(gè)表面到板體的另一個(gè)表面逐漸地增大。
圖17是用于解釋本發(fā)明一個(gè)例子中彩色陰極射線管整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。這個(gè)彩色陰極射線管包含真空密封外殼，包括屏面(前屏面)1，在其內(nèi)表面上涂敷多種顏色的熒光粉；管頸2，它內(nèi)藏電子槍11；和射線管玻殼錐體3，它有近似的漏斗形狀并連接屏面1和管頸2。
三色熒光粉4涂敷到屏面1的內(nèi)表面上，有大量彩色選擇孔徑的蔭罩6安裝在熒光粉4的附近。數(shù)字5表示蔭罩結(jié)構(gòu)主體。構(gòu)成蔭罩結(jié)構(gòu)主體的蔭罩6包含大量電子束孔徑，這些電子束孔徑是通過(guò)蝕刻復(fù)合梯度合金板形成的，并利用熔接方法使蔭罩6牢固地固定到蔭罩框架7。
蔭罩6是在水平方向上和在垂直方向上有大曲率半徑的曲面。我們假設(shè)一個(gè)軸是Z軸(管軸)，它垂直于蔭罩6的近似矩形孔徑區(qū)域的短軸(Y軸此附圖中的箭頭Y方向)，并穿過(guò)孔徑區(qū)域的中心Om，在蔭罩6孔徑區(qū)域中一個(gè)任意點(diǎn)(x，y)處，孔徑區(qū)域的中心Om沿Z軸方向的下落量是Zm，則可以利用以下的公式大致定義蔭罩6曲面形狀。
Zm＝A1x2+A2x4+A3y2+A4y4+A5x2y2+A6x2y4+A7x4y2+A8x4y4(A1至A8是系數(shù))然后，通過(guò)確定該公式中的系數(shù)A1至A8，可以得到所需的曲面形狀。雖然考慮蔭罩6作為一個(gè)例子定義上述的曲面形狀，但是也可以按照相同的方式確定屏面1的有效屏幕區(qū)的曲面形狀。
在許多情況下，上述定義公式表示的曲面形狀是一個(gè)非球面形狀，因此，其曲率半徑隨曲面上的任意位置而不同。所以，我們假設(shè)這個(gè)曲率是圖16中描述的平均曲率半徑，則利用以下的公式可以定義蔭罩的曲率(曲率半徑)。
Ry＝(Zv2+V2)/2Zv其中Ry表示沿孔徑區(qū)域短軸(Y軸)的平均曲率半徑(mm)，V表示在垂直于Z軸方向上從孔徑區(qū)域的中心Om到沿Y軸的末端部分的距離(mm)，和Zv表示在Z軸方向上孔徑區(qū)域的中心Om與沿Y軸的末端部分之間的下落量(mm)。作為一個(gè)例子。雖然上述的平均曲率半徑是沿蔭罩孔徑區(qū)域的短軸(Y軸)方向定義的，但是平均曲率半徑可以按照相同的方法沿長(zhǎng)軸(X軸)或沿對(duì)角線軸的方向定義。此外，關(guān)于屏面1的有效屏幕區(qū)，可以按照相同的方法定義平均曲率半徑。
磁屏蔽10是牢固地固定到蔭罩框架7的電子槍側(cè)，而蔭罩6是懸掛的并利用銷釘9夾住，銷釘9借助于懸掛彈簧8按照凸凹方式安裝到屏面1的邊緣部分內(nèi)壁上。偏轉(zhuǎn)線圈13是從外部安裝到射線管玻殼錐體3的管頸側(cè)，并在水平方向和垂直方向(此附圖中的箭頭Y方向)上偏轉(zhuǎn)電子槍11射出的三個(gè)電子束B(niǎo)，以便形成圖像到熒光屏4上。在此附圖中，數(shù)字12表示用于純度校正，聚焦校正等的磁校正裝置，而數(shù)字14表示防爆帶。
利用有這種結(jié)構(gòu)的彩色陰極射線管，可以得到高亮度和高分辨率的彩色圖像顯示，它可以抑制蔭罩彎曲表面拱凸現(xiàn)象造成的彩色模糊。
圖18是用于解釋本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中彩色陰極射線管整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。在此附圖中，與圖17中所用數(shù)字相同的數(shù)字對(duì)應(yīng)于相同的功能部件。這個(gè)彩色陰極射線管包含真空密封外殼，包括有內(nèi)表面的屏面1，在其上面涂敷多種顏色的熒光粉；管頸2，它內(nèi)藏電子槍11；和射線管玻殼錐體3，它有近似的漏斗形狀并連接屏面1和管頸2。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，屏面1的內(nèi)表面在水平方向上有大的曲率半徑，而在垂直方向上(此附圖中的箭頭Y方向)有無(wú)限大的曲率半徑。
蔭罩6構(gòu)成彩色陰極射線管中安裝的彩色選擇電極，它在水平方向上有很大的曲率半徑，而在垂直方向上有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平方向上曲率半徑的曲率半徑，即，無(wú)限大的曲率半徑。在受到張力的同時(shí)，蔭罩6牢固地固定到蔭罩框架7。然而，蔭罩6可以在這樣的狀態(tài)下牢固地固定到蔭罩框架7，蔭罩6在不受張力的情況下保持其原來(lái)的形狀。
即使蔭罩6是在不受張力的情況下保持其原來(lái)形狀的狀態(tài)下牢固地固定到蔭罩框架7，利用蔭罩的熱形變補(bǔ)償功能，可以校正部分或整個(gè)熱形變導(dǎo)致的拱凸現(xiàn)象，并可以減小彩色模糊等現(xiàn)象，從而可以獲得高亮度和高分辨率的彩色圖像顯示。
此外，按照本發(fā)明殘留內(nèi)應(yīng)力的復(fù)合梯度合金板的應(yīng)用不限于上述彩色陰極射線管的蔭罩。就是說(shuō)，按照本發(fā)明的復(fù)合梯度合金板可以應(yīng)用于通過(guò)壓力加工制成的其他電子設(shè)備中各種類型部件。特別是，按照本發(fā)明的復(fù)合梯度合金板應(yīng)用于經(jīng)過(guò)壓力加工制成的部件，這些部件就可以具有抗形變和抗熱形變的優(yōu)良性能。此外，按照本發(fā)明復(fù)合梯度合金板的應(yīng)用不限于上述的電子部件。就是說(shuō)，這種復(fù)合梯度合金板可以應(yīng)用于有強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)中，例如，包括汽車和電氣火車的各種車輛，船舶甲板，橋梁，包括各種隧道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)等，以便使這些結(jié)構(gòu)具有抗形變和抗熱形變的優(yōu)良性能。
如以上所解釋的，按照本發(fā)明的典型結(jié)構(gòu)，構(gòu)成彩色選擇電極的蔭罩材料不包含昂貴的金屬元素，例如，鈷等元素，或者，其含量設(shè)置成最少的量。此外，在一個(gè)表面?zhèn)瓤梢圆捎貌话嚨牟牧稀Ｋ?，與常規(guī)的因瓦鎳鐵合金材料比較，可以降低材料成本，可以提高形成電子束孔徑的蝕刻性質(zhì)，和由于復(fù)合梯度合金板中合金區(qū)的比率，電子束孔徑可以蝕刻成正確的形狀，因此，可以制成有均勻橫截面形狀的電子束孔徑。
此外，由于可以減少總體的鎳含量，增強(qiáng)了磁特性，增強(qiáng)了地磁的屏蔽效應(yīng)，大大增強(qiáng)了蔭罩材料制成薄板的強(qiáng)度，所以，可以減少部分或整體熱形變?cè)斐晒巴宫F(xiàn)象的發(fā)生，從而在有薄前屏面的同時(shí)，可以提供高亮度和高分辨率的彩色陰極射線管。
此外，按照本發(fā)明的復(fù)合梯度合金板應(yīng)用于有強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)，例如，電子部件，包括汽車和電氣火車的各種車輛，船舶甲板，橋梁，包括各種隧道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)等，可以提供能夠抑制形變和熱形變的金屬板材料。
權(quán)利要求
1.一種有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板，沿著鐵合金板的厚度方向，在連續(xù)改變鐵中包含合金元素的鐵合金板中合金元素濃度的同時(shí)迭制成該多個(gè)結(jié)構(gòu)層，其中使內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金板中，因此，在該多個(gè)結(jié)構(gòu)層的邊界區(qū)域，沿復(fù)合梯度合金板平面方向殘留的拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力指向相反的方向。
2.按照權(quán)利要求1的復(fù)合梯度合金板，其中多個(gè)結(jié)構(gòu)層是由三層構(gòu)成，包括一個(gè)表面層，另一個(gè)表面層和一個(gè)中間層，中間層迭制在一個(gè)表面層與另一個(gè)表面層之間。
3.按照權(quán)利要求2的復(fù)合梯度合金板，其中拉伸應(yīng)力殘留在一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層，而壓縮應(yīng)力殘留在一個(gè)中間層。
4.按照權(quán)利要求2的復(fù)合梯度合金板，其中壓縮應(yīng)力殘留在一個(gè)表面層和另一個(gè)表面層，而拉伸應(yīng)力殘留在一個(gè)中間層。
5.按照權(quán)利要求2的復(fù)合梯度合金板，其中多個(gè)結(jié)構(gòu)層在平面方向上的合金元素濃度分布是各不相同的。
6.按照權(quán)利要求3的復(fù)合梯度合金板，其中多個(gè)結(jié)構(gòu)層在平面方向上的合金元素濃度分布是各不相同的。
7.按照權(quán)利要求1的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
8.按照權(quán)利要求2的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
9.按照權(quán)利要求3的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
10.按照權(quán)利要求4的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
11.按照權(quán)利要求5的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
12.按照權(quán)利要求6的復(fù)合梯度合金板，其中合金元素是鎳。
13.一種制造有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板的方法，沿著鐵合金板的厚度方向，在連續(xù)改變鐵中包含合金元素的鐵合金板中合金元素濃度的同時(shí)迭制成該多個(gè)結(jié)構(gòu)層，該方法包括以下步驟熔合步驟，利用熱滾軋方法熔合多種熔融材料，這些熔融材料有各不相同的合金元素含量濃度，因此制成有多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)合梯度合金板的基底材料，由于合金元素濃度的連續(xù)變化，該多個(gè)結(jié)構(gòu)層有不同的熱膨脹；加熱步驟，提高復(fù)合梯度合金板基底材料的溫度，從正常溫度提高到這樣一個(gè)溫度，在此溫度下，多個(gè)結(jié)構(gòu)層中高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層發(fā)生位移，其位移量等于或大于低熱膨脹結(jié)構(gòu)層的彈性極限，因此減輕低熱膨脹結(jié)構(gòu)層的內(nèi)應(yīng)力；和降溫步驟，在完成加熱步驟之后，使復(fù)合梯度合金板基底材料的溫度回到正常溫度，從而使低熱膨脹的結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，且基于低熱膨脹結(jié)構(gòu)層中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，還使高熱膨脹的結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而使內(nèi)應(yīng)力殘留在復(fù)合梯度合金板的基底材料中。
14.一種包含真空密封外殼的彩色陰極射線管，包括有多種顏色熒光粉材料的屏面，熒光粉材料加到其內(nèi)表面上；管頸，它內(nèi)藏電子槍；和連接屏面和管頸的射線管玻殼錐體，彩色陰極射線管還包括蔭罩，它放置在屏面內(nèi)表面上所加的熒光粉材料附近，并有大量彩色選擇孔徑，其中蔭罩是由鐵合金板構(gòu)成，鐵合金板包含作為主要成分的鐵，還包含合金元素；在鐵合金板的板厚度方向上，合金元素的濃度是連續(xù)變化的；和在鐵合金板的板厚度方向上，鐵合金板在中間部分的熱膨脹值低于各個(gè)表面部分的熱膨脹值。
15.按照權(quán)利要求14的彩色陰極射線管，其中鐵合金板是由三層構(gòu)成。
16.按照權(quán)利要求14的彩色陰極射線管，其中合金元素是鎳。
17.按照權(quán)利要求15的彩色陰極射線管，其中合金元素是鎳。
18.一種包括真空密封外殼的彩色陰極射線管，包括有多種顏色熒光粉材料的屏面，熒光粉材料加到其內(nèi)表面上；管頸，它內(nèi)藏電子槍；和連接屏面和管頸的射線管玻殼錐體，彩色陰極射線管還包括蔭罩，它放置在屏面內(nèi)表面上所加的熒光粉材料附近，并有大量彩色選擇孔徑，其中蔭罩是由鐵合金板構(gòu)成，鐵合金板包含作為主要成分的鐵，還包含合金元素；在鐵合金板的板厚度方向和平面方向上，合金元素的濃度是連續(xù)變化的；和在鐵合金板的板厚度方向上，鐵合金板在中間部分的熱膨脹值低于各個(gè)表面部分的熱膨脹值。
19.按照權(quán)利要求18的彩色陰極射線管，其中平面方向上的濃度是從蔭罩的孔徑區(qū)域中心向著周圍邊緣部分連續(xù)變化的。
20.按照權(quán)利要求18的彩色陰極射線管，其中合金元素是鎳。
21.按照權(quán)利要求19的彩色陰極射線管，其中合金元素是鎳。
全文摘要
本發(fā)明涉及配備壓力型蔭罩的彩色陰極射線管。作為構(gòu)成蔭罩6的材料，利用復(fù)合梯度合金板構(gòu)成的單塊板體，復(fù)合梯度合金板是由6A，6B，6C三層或多層構(gòu)成，其中合金元素的濃度梯度是從一個(gè)表面連續(xù)變化到另一個(gè)表面。通過(guò)自動(dòng)校正諸如拱凸等現(xiàn)象的熱形變，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)有大曲率半徑的壓力型蔭罩。
文檔編號(hào)H01J29/07GK1391248SQ0212278
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月11日
發(fā)明者松館法治, 細(xì)谷信彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所