Skip Navigation

Produkte und Lösungen, 05.01.2001, 01:00

Besser fernsehen mit Krupp VDM: Neuer Werkstoff für Flachbildschirme entwickelt

Der Geschäftsbereich Bänder der Krupp VDM GmbH wird im kommenden Jahr rund 1.000 Tonnen Pernifer 42 TVR an einen namhaften Hersteller von Fernseh-Bildröhren liefern. Der Kunde fertigt aus dem Material massive Rahmen, die in großformatigen Flachbildschirmen als Halterung für gespannte Schattenmasken dienen. Die Krupp VDM GmbH hat Pernifer 42 TVR speziell für den rasch wachsenden Markt für breite Flachbildschirme neu entwickelt und zum Patent angemeldet. Der Werkstoff zeichnet sich durch äußerst geringe thermische Ausdehnung, große mechanische Festigkeit auch bei hohen Temperaturen und gute Verarbeitungseigenschaften aus.

Bei Farbbildröhren ist die Mattscheibe je nach Bildschirmgröße mit 250.000 bis 2,5 Millionen Leuchtpunkten in den Grundfarben Rot, Grün und Blau beschichtet. Die Leuchtpunkte wandeln die Energie von drei gebündelten Elektronenstrahlen, die die Mattscheibe zeilenweise abtasten, in sichtbares Licht um. Für ein scharfes Bild sorgt eine circa 20 Millimeter vor der Mattscheibe angebrachte 0,1 bis 0,2 Millimeter dünne Metallfolie. Sie verfügt über eine der Anzahl der Leuchtpunkte entsprechende Zahl von Öffnungen, die die Elektronenstrahlen jeweils präzise zu den richtigen Leuchtpunkten durchlassen. Die jeweils benachbarten Punkte werden durch das Maskenmaterial abgeschattet. Die Schattenmaske absorbiert dabei einen Großteil der Energie der Elektronenstrahlen, so dass sich das Material auf etwa 100 Grad Celsius erwärmt.

Mit Pernifer 36 bietet die Krupp VDM GmbH bereits seit langem einen Werkstoff an, der eine zu starke Wärmeausdehnung der Schattenmaske verhindert und damit für ein gleich bleibend scharfes Fernsehbild sorgt. Pernifer 36 hat im Temperaturbereich von 20 bis 100 Grad Celsius einen etwa zehnmal niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als konventionelle Stähle. Auch Bi- und Trimetall-Federn zum Befestigen der Schattenmasken werden aus VDM-Werkstoffen gefertigt. Mit Pernifer 42 TVR bietet Krupp VDM eine neue Werkstoff-Alternative für die wirtschaftliche und prozesssichere Produktion so genannter True Flat Bildschirme an.

Der Bedarf für einen neuen Werkstoff wie Pernifer 42 TVR ist entstanden, weil bei True Flat Bildschrimen ein zusätzliches Bauteil zur mechanischen Stabilisierung der Schattenmasken notwendig ist. In der konventionellen Bildröhrenfertigung mit gewölbten Bildschirmen wird die Schattenmaske gebogen, um die Festigkeit zu erhöhen. Weil dies bei Flachbildschirmen nicht mehr möglich ist, spannt man die Schattenmaske auf einen massiven Rahmen, damit sie in Form bleibt. Der hierfür verwendete Werkstoff muss so ausgelegt sein, dass der Rahmen bei der Betriebstemperatur von rund 100 Grad dauerhaft formstabil bleibt und die Spannung der Lochmaske erhält.

Weitere Anforderungen ergeben sich aus einem Schwärzungsglühung genannten Fertigungsschritt, bei der der Rahmen mitsamt der vorgespannten Schattenmaske einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Durch die Schwärzung des Materials wird einerseits die Bildqualität erhöht, gleichzeitig verbessert die hohe Temperatur die magnetischen Eigenschaften des Metalls, so dass magnetische Einflüsse, die sonst die Elektronenstrahlen ablenken und ein verzerrtes Fernsehbild verursachen würden, abgeschirmt werden. Bei diesem Fertigungsschritt kommt es auf eine möglichst geringe thermische Ausdehnung des Rahmenwerkstoffs an, damit die Schattenmaske bei der Glühtemperatur nicht überdehnt und auch nach dem Abkühlen gespannt bleibt.

Um die Anforderungen an Warmfestigkeit und Ausdehnungsverhalten des Rahmenwerkstoffes zu erfüllen, entwickelte die Krupp VDM GmbH mit Pernifer 42 TVR eine Eisen-Nickel-Legierung, die neben rund 43 Gewichts-Prozent Nickel ausscheidungshärtende Elemente wie Titan und Niob enthält. Der schweißbare Werkstoff hat nach der Aushärtung eine Zugfestigkeit von mehr als 1.000 Megapascal. Pernifer 42 TVR weist keine Kriechdehnung unter Spannung auf und seine temperaturabhängige Ausdehnung ist dem Ausdehnungsverhalten des Schattenmasken-Materials angepasst.

Metallurgische Feinarbeit war notwendig, weil die Legierungselemente Titan und Niob zwar die mechanische Festigkeit der Legierung durch Ausscheidungshärtung sichern, gleichzeitig aber die Wärmeausdehnung negativ beeinflussen können. Entsprechend genau müssen diese Elemente beim Schmelzen dosiert werden: Die erlaubte Abweichung bei den Titan- und Niob-Anteilen liegt bei wenigen Hundertstel Prozent.

Krupp VDM hat die Legierung in unmittelbarer Zusammenarbeit mit dem Kunden in nur neun Monaten entwickelt. Versuche und Simulationen in den VDM-Versuchslabors liefen dabei zeitweise parallel mit der Weiterverarbeitung von großtechnisch erzeugten Versuchschargen zu Band und deren Erprobung im Fertigungsprozess des Anwenders. Seit August wird Pernifer 42 TVR in der Serienfertigung verwendet, bisher hat der Kunde bereits einige hundert Tonnen des Materials verarbeitet. Weitere Hersteller aus der Elektronikbranche haben ihr Interesse an dem neuen Werkstoff bekundet.

nach oben