[0001] La présente invention concerne un alliage Fe-Ni-Co a faible coefficient de dilatation
ainsi que son utilisation pour la fabrication d'un masque d'ombre pour tube cathodique
de visualisation.
[0002] Les alliages Fe-Ni-Co à faible coefficient de dilatation, communément appelés SUPERINVAR,
sont bien connus. Ces alliages sont utilisés notamment pour la fabrication de masques
d'ombre comme l'indique, par exemple, la demande de brevet européen EP 05340460 qui
propose d'utiliser pour la fabrication de masques d'ombre un alliage Fe-Ni-Co contenant,
en poids, outre le fer, de 28% à 34% de nickel, de 2% à 7% de cobalt, de 0,1% à 1%
de manganèse, moins de 0,1% de silicium et moins de 0,01% de carbone; le reste étant
des impuretés résultant de l'élaboration. Mais cet alliage présente parfois l'inconvénient
d'avoir un point M
s de début de transformation martensitique proche de la température ambiante si bien
que, soit lors du formage du masque d'ombre, soit lors de son stockage à basse température,
la transformation martensitique débute, ce qui provoque des déformations permanentes
du masque d'ombre. De plus, du fait, notamment, de la teneur en manganèse, considérée
comme nécessaire pour que l'alliage ait une bonne aptitude au laminage à chaud, l'alliage
a un coefficient de dilatation un peu trop élevé pour réduire suffisamment le défaut
de cloquage du masque d'ombre.
[0003] Le but de la présente invention est de proposer un alliage Fe-Ni-Co qui ait un point
de début de transformation martensitique inférieur à -50°C, un coefficient de dilatation
thermique moyen entre 20°C et 100°C inférieur à 0,7x10
-6/°K et un coefficient de dilatation thermique moyen entre 80°C et 130°C inférieur
à 1x10
-6/°K.
[0005] De préférence, les teneurs en cuivre, molybdène, vanadium et niobium doivent chacune
être inférieure à 0,1%. Et mieux encore, la somme des teneurs en manganèse, silicium,
chrome, cuivre, molybdène, vanadium et niobium doit être inférieure à 0,30%.
[0006] Enfin, il est préférable que la teneur en oxygène soit inférieure ou égale à 0,01%,
que la teneur en azote soit inférieure ou égale à 0,005% et que la teneur en phosphore
soit inférieure ou égale à 0,005%.
[0007] L'invention a également pour objet l'utilisation de l'alliage selon l'invention pour
la fabrication d'un masque d'ombre ainsi que le masque d'ombre ainsi obtenu.
[0008] L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative.
[0009] Alors qu'il est connu que les déformations d'un masque d'ombre sont engendrées principalement
par un échauffement moyen jusqu'à une température inférieure à 100°C et typiquement
de 80°C, les inventeurs ont estimé, de façon nouvelle, que des défauts d'image étaient
engendrés par des échauffements locaux du masque d'ombre à des températures pouvant
aller jusqu'à 130°C. Pour réduire au maximum les défauts d'image il faut utiliser,
pour la fabrication du masque d'ombre, un alliage qui, non seulement, a un coefficient
de dilatation moyen entre 20°C et 100°C le plus faible possible, mais qui, également,
a un coefficient de dilatation moyen entre 80°C et 130°C le plus faible possible.
De plus, cet alliage doit avoir une structure micrographique stable jusqu'à une température
suffisamment basse, c'est à dire jusqu'à au moins -50°C.
[0010] L'alliage selon l'invention est un alliage Fe-Ni-Co dont la composition chimique
est ajustée pour que, à la fois, son coefficient de dilatation moyen entre 20°C et
100°C soit inférieur ou égal à 0,7x10
-6/°K, son coefficient de dilatation moyen entre 80°C et 130°C soit inférieur ou égal
à 1x10
-6/°K et sont point M
s soit inférieur à -50°C.
[0011] La composition chimique de l'alliage comprend, en poids, au moins 32% et au plus
34% de nickel ainsi que au moins 3,5% et au plus 6,5% de cobalt, les teneurs en nickel
et cobalt étant telles que:
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2000/08/DOC/EPNWB1/EP96400734NWB1/imgb0014)
pour que le coefficient de dilatation moyen entre 20°C et 100°C soit inférieur à
0,7x10
-6/°K;
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2000/08/DOC/EPNWB1/EP96400734NWB1/imgb0015)
pour que le coefficient de dilatation moyen entre 80°C et 130°C soit inférieur à
1x10
-6/°K ;
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2000/08/DOC/EPNWB1/EP96400734NWB1/imgb0016)
pour que le point M
s soit inférieur à -50°C.
[0012] Mais, pour que le coefficient de dilatation moyen entre 20°C et 100°C soit inférieur
à 0,7x10
-6/°K, il faut que les teneurs en manganèse, en silicium et en chrome soient inférieures
ou égales à 0,1%.
[0013] Pour que le point M
s reste au dessous de -50°C, l'alliage doit contenir au moins 0,005% de carbone, cependant,
afin de ne pas détériorer l'aptitude à la mise en forme par emboutissage, la teneur
en carbone ne doit pas dépasser 0,02%.
[0014] Cependant, les alliages industriels contiennent toujours des éléments résiduels tels
que le cuivre, le molybdène, le vanadium ou le niobium, et, pour que le coefficient
de dilatation soit le plus faible possible, il est souhaitable que les teneurs en
chacun de ces éléments restent inférieures ou égales à 0,1% et, de préférence, que
:
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2000/08/DOC/EPNWB1/EP96400734NWB1/imgb0017)
[0015] Enfin, et afin d'obtenir une meilleure ductilité à chaud, il est préférable que la
teneur en oxygène reste inférieure ou égale à 0,01%, que la teneur en azote reste
inférieure ou égale à 0,005% et que la teneur en phosphore reste inférieure ou égale
à 0,005%.
[0016] Avec cet alliage, on peut, notamment, fabriquer des masques d'ombre. Pour cela, on
élabore l'alliage, on le coule en lingot ou en brame, on le lamine à chaud pour former
un bande d'épaisseur d'environ 4mm; la bande est alors laminée à froid pour obtenir
une bande à froid d'épaisseur d'environ 0,15mm. Cette bande à froid a une limite d'écoulement
plastique R
p0,2 à 20°C de l'ordre de 600Mpa qui est beaucoup trop importante pour permettre une mise
en forme facile, aussi, après usinage des ébauches de masque par découpe chimique,
on soumet ces ébauches à un recuit entre 700°C et 850°C qui ramène la limite d'écoulement
plastique R
p0,2 à 20°C à environ 320Mpa. Puis chaque ébauche est mise en forme, par exemple par emboutissage,
pour obtenir un masque d'ombre.
[0017] A titre d'exemple, on a fabriqué les alliages A à D selon l'invention dont les compositions
chimiques étaient, en % en poids:
rep |
Ni |
Co |
Mn |
Si |
Cr |
C |
S |
Ca |
Mg |
Fe |
A |
32,7 |
4,5 |
0,06 |
0,08 |
0,04 |
0,014 |
0,0006 |
0,0005 |
0,0015 |
comp. |
B |
33,5 |
4,5 |
0,05 |
0,08 |
0,07 |
0,014 |
0,0009 |
0,0012 |
0,0009 |
comp. |
C |
33,5 |
3,5 |
0,05 |
0,08 |
0,05 |
0,011 |
0,0007 |
0,0008 |
0,0007 |
comp. |
D |
33,3 |
4,2 |
0,05 |
0,09 |
0,06 |
0,018 |
0,0008 |
0,0011 |
0,0011 |
comp. |
[0018] Les caractéristiques de ces alliages étaient:
|
|
|
|
|
Rp0,2 |
Rp0,2 |
Rp0,2 |
|
α |
α |
α |
|
Mpa |
Mpa |
Mpa |
rep |
20°/100° |
20°/80° |
80°/130° |
Ms |
20°C |
20°C |
200°C |
|
10-6/°K |
10-6/°K |
10-6/°K |
°C |
écroui |
recuit* |
recuit* |
A |
0,31 |
0,23 |
0,78 |
-90 |
615 |
320 |
141 |
B |
0,65 |
0,65 |
0,80 |
<-186 |
615 |
318 |
137 |
C |
0,49 |
0,45 |
0,90 |
<-186 |
607 |
304 |
133 |
D |
0,51 |
0,49 |
0,77 |
<-186 |
629 |
322 |
148 |
[0019] Avec ces alliages on peut fabriquer des masques d'ombre constitués notamment d'une
feuille percée de trous et mise en forme par emboutissage. Ces masques d'ombre ont
une structure entièrement austénitique même après mise en forme ou après stockage
dans une ambiance froide, et ils présentent un défaut de cloquage local inférieur
d'au moins 40% au défaut de cloquage local de masques d'ombre en alliage Fer-Nickel
selon l'art antérieur.
2. Alliage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les teneurs en cuivre, molybdène,
vanadium et niobium sont chacune inférieures à 0,1%.
3. Alliage selon la revendication 2 caractérisé en ce que la somme des teneurs en manganèse,
silicium, chrome, cuivre, molybdène, vanadium et niobium est inférieure à 0,3%.
4. Alliage selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 caractérisé en ce que la teneur
en oxygène est inférieure ou égale à 0,01%, la teneur en azote est inférieure ou égale
à 0,005% et la teneur en phosphore est inférieure ou égale à 0,005%.
5. Utilisation de l'alliage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la fabrication
d'un masque d'ombre.
6. Masque d'ombre caractérisé en ce que il comporte au moins une feuille percée de trous
constituée d'un alliage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte an Kupfer, Molybdän,
Vanadium und Niob jeweils kleiner als 0,1 % sind.
3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Gehalte an Mangan,
Silizium, Chrom, Kupfer, Molybdän, Vanadium und Niob kleiner als 0,3 % ist.
4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt
an Sauerstoff kleiner oder gleich 0,01 % ist, der Gehalt an Stickstoff kleiner oder
gleich 0,005 % ist und der Gehalt an Phosphor kleiner oder gleich 0,005 % ist.
5. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer
Lochmaske.
6. Lochmaske, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine von Löchern durchsetzte
Platte aufweist, die aus einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 besteht.
2. Alloy according to Claim 1, characterized in that the copper, molybdenum, vanadium
and niobium contents are each less than 0.1%.
3. Alloy according to Claim 2, characterized in that the sum of the manganese, silicon,
chromium, copper, molybdenum, vanadium and niobium contents is less than 0.3%.
4. Alloy according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the oxygen content
is less than or equal to 0.01%, the nitrogen content is less than or equal to 0.005%
and the phosphorus content is less than or equal to 0.005%.
5. Use of the alloy according to any one of Claims 1 to 4, for the manufacture of a shadow
mask.
6. Shadow mask, characterized in that it includes at least one foil drilled with holes
and consisting of an alloy according to any one of Claims 1 to 4.