專利名稱：復(fù)合體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬或金屬陶瓷的復(fù)合體。
背景技術(shù)：
在特開(kāi)平11-149903號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的高壓放電燈中，在管狀鉬制電流貫通導(dǎo)體的前端安裝鎢電極，插入高壓放電燈的發(fā)光管內(nèi)。并且，在管狀的電流貫通導(dǎo)體的外周上安裝環(huán)狀的含有鉬金屬陶瓷的封閉材料，通過(guò)燒結(jié)將電流貫通導(dǎo)體和封閉材料安裝在發(fā)光管端部。
在特開(kāi)平7-192697號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的陶瓷金屬鹵化物高壓放電燈中，電流供給導(dǎo)體具有擁有較高熔點(diǎn)的第一部分和擁有較低熔點(diǎn)的第二部分，在這兩部分相互對(duì)接的端部形成焊接接縫。并且，在高熔點(diǎn)的第一部分的前端上焊接有電極。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在特開(kāi)平11-149903號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)中，管狀鉬制電流貫通導(dǎo)體和鎢電極的接合很困難。原因是，鉬、鎢均是高熔點(diǎn)金屬，難以熔融，而且由于硬度高、具有脆性，因此，使它們具有高接合強(qiáng)度的接合工藝很難實(shí)施，導(dǎo)致高成本。
同樣，在特開(kāi)平7-192697號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)中，揭示了例如作為第一部分的鎢和作為第二部分的鉭的組合或者作為第一部分的鉬和作為第二部分的鈮的組合。這些材料均是高熔點(diǎn)金屬，難以熔融，而且由于硬度高、具有脆性，因此，通過(guò)使它們具有高接合強(qiáng)度的對(duì)接而進(jìn)行的接合工藝很難實(shí)施，導(dǎo)致高成本。
在特開(kāi)平11-149903號(hào)公報(bào)中所記載的情形下，為了抑制金屬陶瓷封閉材料和電流貫通導(dǎo)體之間的熱膨脹差、提高氣密性，希望使用鉬等來(lái)形成電流貫通導(dǎo)體。盡管考慮采用與電極相同的鎢來(lái)形成管狀的電流貫通導(dǎo)體，但這會(huì)使金屬陶瓷封閉材料和電流貫通導(dǎo)體之間的熱膨脹差增大，使它們之間的氣密性有劣化的傾向。
在特開(kāi)平7-192697號(hào)公報(bào)中所記載的情況下，電流貫通導(dǎo)體插入陶瓷的引線套管(リ一ドスル一管)中，在第一部分和第二部分的邊界部分熔融流入玻璃料材料，要求的接合技術(shù)能不產(chǎn)生過(guò)大熱應(yīng)力地密封粘合電流貫通導(dǎo)體。這樣的工序要求嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，存在合格率下降或工序成本提高的傾向。
本發(fā)明的課題是提供接合牢固的、密著性高的長(zhǎng)型體的復(fù)合體。
本發(fā)明涉及一種復(fù)合體，其特征在于，具有由金屬或者金屬陶瓷構(gòu)成的實(shí)心長(zhǎng)型體和在該長(zhǎng)型體的外側(cè)上固定的至少含有金屬粉末的成型體的燒結(jié)體。
以下，參照適當(dāng)附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明中，首先準(zhǔn)備例如如圖1(a)、圖1(b)所示的金屬粉末(或者金屬粉末和陶瓷粉末的混合物)的例如圓盤狀成型體1。在成型體1上形成貫通孔1a。然后，如圖1(c)所示，將金屬或者金屬陶瓷制的實(shí)心長(zhǎng)型體2插入貫通孔1a。在該狀態(tài)下使成型體1燒結(jié)，得到如圖1(d)所示的復(fù)合體3。復(fù)合體3具有金屬制的實(shí)心長(zhǎng)型體2和安裝在長(zhǎng)型體2外周側(cè)的圓盤狀燒結(jié)體11，長(zhǎng)型體2插入貫通孔11a。燒結(jié)過(guò)程中，成型體1產(chǎn)生燒成收縮，由此，長(zhǎng)型體2的外表面和成型體貫通孔1a內(nèi)表面之間，通過(guò)由燒結(jié)作用產(chǎn)生的緊固力和成型體1的燒結(jié)收縮作用而對(duì)長(zhǎng)型體的外周面在徑向上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，使燒結(jié)體11牢固地固定在長(zhǎng)型體2的周緣。
同樣，在本發(fā)明中，首先準(zhǔn)備例如如圖2(a)、圖2(b)所示的金屬粉末(或者金屬粉末和陶瓷粉末的混合物)的例如圓盤狀成型體1。在成型體1上形成貫通孔1a。然后，如圖2(c)所示，將金屬或者金屬陶瓷制的實(shí)心長(zhǎng)型部件2a和2b插入貫通孔1a進(jìn)行組合，使長(zhǎng)型部件2a和2b的對(duì)接部位于成型體1的中央部。在該狀態(tài)下使成型體1燒結(jié)，得到如圖1(d)所示的復(fù)合體3。復(fù)合體3具有金屬制的實(shí)心長(zhǎng)型部件2a和2b，以及安裝在長(zhǎng)型部件2a和2b外周側(cè)的圓盤狀燒結(jié)體11，長(zhǎng)型部件2a和2b插入貫通孔11a。燒結(jié)過(guò)程中，產(chǎn)生成型體1的燒成收縮，由此，長(zhǎng)型部件2a和2b的外表面和成型體貫通孔1a內(nèi)表面之間，通過(guò)由燒結(jié)作用產(chǎn)生的緊固力和成型體1的燒結(jié)收縮作用而對(duì)長(zhǎng)型體的外周面在徑向上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，使燒結(jié)體11牢固地固定在長(zhǎng)型部件2a和2b的周緣上。
根據(jù)這樣的復(fù)合體，長(zhǎng)型體2或者長(zhǎng)型部件2a和2b與燒結(jié)體11的結(jié)合牢固，獲得氣密性，由于經(jīng)歷過(guò)成型體的燒結(jié)，因此熱循環(huán)性也強(qiáng)。如果長(zhǎng)型體2或者長(zhǎng)型部件2a和2b為管狀，則成型體1在燒成收縮時(shí)，長(zhǎng)型體2或者長(zhǎng)型部件2a和2b在徑向上發(fā)生收縮變形，在徑向上避開(kāi)由成型體1的燒成收縮而施加的應(yīng)力，因此無(wú)法得到牢固且氣密性高的結(jié)合。


圖1中(a)是顯示成型體1的截面圖，(b)是成型體1的正面圖，(c)是顯示成型體1中插入了長(zhǎng)型體2的狀態(tài)的截面圖，(d)是顯示由(c)的組合體燒結(jié)得到的復(fù)合體3的截面圖。
圖2中(a)是顯示成型體1的截面圖，(b)是成型體1的正面圖，(c)是顯示成型體1中插入了長(zhǎng)型部件2a和2b的狀態(tài)的截面圖，(d)是顯示由(c)的組合體燒結(jié)得到的復(fù)合體3的截面圖。
圖3中(a)是顯示管狀成型體1A的截面圖，(b)是顯示成型體1中插入了長(zhǎng)型體2的狀態(tài)的截面圖，(c)是顯示由(b)的組裝體燒結(jié)得到的復(fù)合體3A的截面圖，(d)是其他復(fù)合體3B的截面圖。
圖4中(a)、(b)、(c)是顯示各成型體1B、1C、1D的截面圖，(d)是顯示長(zhǎng)型體2上安裝了成型體1C的狀態(tài)的截面圖，(e)是顯示由成型體1C的燒結(jié)得到的復(fù)合體3C的截面圖。
圖5中(a)、(b)、(c)、(d)分別是表示復(fù)合體3D、3E、3F和3G的截面圖。
圖6中(a)、(b)、(c)分別是表示星形的復(fù)合體11F、11G、11H的正面圖，(d)是表示復(fù)合體的截面圖。
圖7是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，端部被焊接。
圖8是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，端部被封閉材料13密封。
圖9是概要表示沒(méi)有使用本發(fā)明的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，電流貫通導(dǎo)體含有材質(zhì)不同的部分14a、14b。
圖10是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖11是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖12是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖13是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖14是概要表示使用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖15中(a)、(b)和(c)是概要表示高壓放電發(fā)光管的組裝工藝的截面圖。
圖16中(a)、(b)和(c)是概要表示高壓放電發(fā)光管的組裝工藝的截面圖。
圖17中(a)、(b)是表示各復(fù)合體3、3C的截面圖，(c)是表示高壓放電燈發(fā)光管的端部的截面圖。
圖18中(a)是表示封閉部件的成型體1和電極成型體16的截面圖，(b)是表示成型體1和16安裝在電流貫通導(dǎo)體2上的狀態(tài)的截面圖，(c)是表示由(b)的成型體燒結(jié)得到的復(fù)合體的截面圖，(d)是表示使用(c)的復(fù)合體而得到的高壓放電燈發(fā)光管的端部結(jié)構(gòu)的截面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1、1A、1B、1C、1D成型體1a成型體的貫通孔2、2a、2b 長(zhǎng)型部件3、3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G復(fù)合體9發(fā)光容器10高壓放電燈發(fā)光管11、11A、11B、11C、11D、11F、11G、11H燒結(jié)體11a 燒結(jié)體的貫通孔具體實(shí)施方式
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體為圓盤狀(參照?qǐng)D1或圖2)或者管狀。圖3即表示做成管狀的燒結(jié)體的例子。首先，準(zhǔn)備如圖3(a)、圖3(b)所示的金屬粉末(或者金屬粉末和陶瓷粉末的混合物)的管狀成型體1A。在成型體1A上形成貫通孔1a。然后，如圖3(b)所示，將金屬制的實(shí)心長(zhǎng)型體2插入貫通孔1a。在該狀態(tài)下使成型體1A燒結(jié)，得到如圖3(c)所示的復(fù)合體3A。復(fù)合體3A具有金屬制的實(shí)心長(zhǎng)型體2和安裝在長(zhǎng)型體2外周側(cè)的管狀燒結(jié)體11A，長(zhǎng)型體2插入貫通孔11a。燒結(jié)過(guò)程中，在長(zhǎng)型體2的外表面和成型體貫通孔1a內(nèi)表面之間，通過(guò)由燒結(jié)作用產(chǎn)生的緊固力和成型體1A的燒結(jié)收縮作用而對(duì)長(zhǎng)型體的外周面在徑向上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，使燒結(jié)體11A牢固地固定在長(zhǎng)型體2的周緣上。
圖3(d)的例子是根據(jù)本發(fā)明在長(zhǎng)型體2的外周固定了圓盤狀燒結(jié)體11和管狀燒結(jié)體11A。
對(duì)長(zhǎng)型體的形狀沒(méi)有限定，可以是棒狀，也可以是板狀。對(duì)長(zhǎng)型體的橫截面形狀也沒(méi)有特別限制，可以是正圓形、橢圓形、跑道(race track)形、四邊形、三角形等多邊形等任意形狀。
對(duì)長(zhǎng)型體的外徑?jīng)]有特別限制，如果長(zhǎng)型體的外徑增大，成型體燒結(jié)時(shí)收縮量也增大，因而在燒結(jié)體側(cè)上產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力則過(guò)大，會(huì)在燒結(jié)體上發(fā)生裂縫，存在與長(zhǎng)型體的密著性受損的傾向。因此，本發(fā)明從該觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選長(zhǎng)型體的外徑小于等于5.0mm，更優(yōu)選小于等于3.0mm。但如果長(zhǎng)型體的外徑過(guò)小，則成型體燒結(jié)時(shí)的收縮量也小，因而緊固力和壓縮力變小，很難固定長(zhǎng)型體，因此，優(yōu)選長(zhǎng)型體的外徑為大于等于0.1mm。
對(duì)長(zhǎng)型體的材質(zhì)沒(méi)有特別限定，可以是任意金屬、金屬陶瓷。但是，本發(fā)明中長(zhǎng)型體是加工困難的高熔點(diǎn)金屬或者其金屬陶瓷時(shí)，在能夠制作結(jié)合力牢固的復(fù)合體這點(diǎn)上特別有效。從該觀點(diǎn)考慮，熔點(diǎn)在1500℃或其以上的金屬或者該金屬的金屬陶瓷是特別適合的。
作為構(gòu)成這樣的長(zhǎng)型體的金屬，優(yōu)選從鎢、鉬、鉭和銥中選擇的一種或一種以上的金屬或者其合金。此外，作為金屬陶瓷，優(yōu)選上述高熔點(diǎn)金屬和陶瓷粉末的燒結(jié)體，作為這樣的陶瓷粉末，可以例示如下即，氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、富鋁紅柱石(3Al2O3·2SiO2)、尖晶石(MgO·Al2O3)、YAG(3Y2O3·5Al2O3)等高熔點(diǎn)陶瓷粉末。
此外，從維持長(zhǎng)型體的高導(dǎo)電性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選構(gòu)成金屬陶瓷的金屬比例為大于等于30體積％，更優(yōu)選為大于等于50體積％。
還有，燒結(jié)體的形態(tài)只要是燒成收縮時(shí)能對(duì)長(zhǎng)型體在徑向方向施加壓縮應(yīng)力的形態(tài)，就沒(méi)有特別限定。燒結(jié)體上優(yōu)選設(shè)置長(zhǎng)型體可以插入的貫通孔。優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體為管狀或圓盤狀。
對(duì)燒結(jié)體的材質(zhì)沒(méi)有特別限定，可以是任意金屬、金屬陶瓷。但是，本發(fā)明中燒結(jié)體是加工困難的高熔點(diǎn)金屬或者該金屬的金屬陶瓷時(shí)，在能夠制作結(jié)合力牢固的復(fù)合體這點(diǎn)上特別有效。從該觀點(diǎn)考慮，熔點(diǎn)在1500℃或其以上的金屬或者該金屬的金屬陶瓷是特別適合的。
作為構(gòu)成這樣的燒結(jié)體的金屬，優(yōu)選從鎢、鉬、鉭和鈮中選擇一種或一種以上的金屬或者其合金。此外，作為金屬陶瓷，優(yōu)選為上述高熔點(diǎn)金屬和陶瓷粉末的燒結(jié)體，作為這樣的陶瓷粉末可以例示如下即，氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、富鋁紅柱石(3Al2O3·2SiO2)、尖晶石(MgO·Al2O3)、YAG(3Y2O3·5Al2O3)等高熔點(diǎn)陶瓷粉末。
此外，燒結(jié)體的熱膨脹與發(fā)光容器的安裝部的值相近，安裝部產(chǎn)生的熱應(yīng)力降低，從該觀點(diǎn)考慮，構(gòu)成金屬陶瓷的金屬比例優(yōu)選為與發(fā)光容器安裝部的熱膨脹系數(shù)差小于等于2ppm的體積比例，更優(yōu)選與發(fā)光容器安裝部的熱膨脹系數(shù)差小于等于1ppm的體積比例。
特別優(yōu)選燒結(jié)體含有如下成分鎢、含有鎢的金屬陶瓷、鉬、含有鉬的金屬陶瓷、鉭、含有鉭的金屬陶瓷、鈮、含有鈮的金屬陶瓷。
對(duì)用于構(gòu)成燒結(jié)體的金屬粉末的粒徑?jīng)]有特別限定，要考慮燒成收縮量等來(lái)適宜確定。金屬粉末的粒徑例如可以是0.5～50μm。還有，對(duì)陶瓷粉末的粒徑也沒(méi)有特別限定，可以考慮燒成收縮量來(lái)決定，例如可以是0.1～10μm。還有，對(duì)燒結(jié)前的成型體的成型方法沒(méi)有特別限定，可以利用擠出成型、壓制成型、澆鑄成型、刮刀涂布法等任意方法。
還有，在成型燒結(jié)體時(shí)，可以對(duì)金屬粉末(和根據(jù)需要的陶瓷粉末)添加分散介質(zhì)。分散介質(zhì)可以是例如水、乙醇、異丙醇、二甘醇一丁醚乙酸酯等。另外，作為其他的添加劑，可例舉出PVA(聚乙烯醇)、甲基纖維素、乙基纖維素和表面活性劑或可塑劑等。
另外，燒結(jié)前的成型體，可以是將規(guī)定的濕式材料成型后的成型體，也可以是將這樣的成型體干燥后的干燥體，或者可以是干燥后進(jìn)行脫脂后的脫脂體。
燒成溫度根據(jù)材料的種類而決定，沒(méi)有特別限定，一般為1400～2000℃。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，長(zhǎng)型體全部由同一材料構(gòu)成。由此，可以降低長(zhǎng)型體，甚至復(fù)合體的制造成本。還有，長(zhǎng)型體的端部可以通過(guò)焊接而接合鎢、鉬等。
對(duì)于本發(fā)明的復(fù)合體的用途沒(méi)有特別限定，可以例示如下各種高壓放電燈的電極、投影機(jī)發(fā)光管的電極、其他陶瓷部件和金屬部件復(fù)合化時(shí)的金屬部件。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，長(zhǎng)型體起到作為電極和電流貫通導(dǎo)體的功能。這時(shí)，電極整體可以由相同材質(zhì)形成，因此不必焊接最適合的不同材料的組合。由于不再需要通過(guò)焊接高熔點(diǎn)金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此可以顯著降低制造成本。
與此相同，使多個(gè)長(zhǎng)型部件對(duì)接而接合，接合部分的外周側(cè)上固定燒結(jié)體，例如根據(jù)圖2所記載的方法，同樣，不必焊接最合適的不同材料的組合。所以，不再需要通過(guò)焊接高熔點(diǎn)金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因而可以顯著降低制造成本。
此外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起到作為向發(fā)光容器安裝的安裝部的功能。因此，可以將作為電極功能的長(zhǎng)型體氣密地安裝到發(fā)光管內(nèi)部，因而本發(fā)明特別適合于高壓放電燈。
還有，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起到作為電極輻射片(電極ラジエ一タ一)的功能。因此，電極前端部放熱效率優(yōu)良，因而特別適合于高壓放電燈。
還有，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起到作為調(diào)整長(zhǎng)型體直徑的套筒的功能。因此，可以控制長(zhǎng)型體和發(fā)光管的引線套管之間形成的空間體積量，從而提高發(fā)光管的效率和壽命，特別適合于高壓放電燈。
另外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體還起到作為用于與電流引線相焊接的端部的功能。如果長(zhǎng)型體僅由鎢或金屬陶瓷等焊接非常困難的材料構(gòu)成，則與供給電流用的引線的焊接接合很困難。因此，通過(guò)在長(zhǎng)型體的外側(cè)固定鉬、鈮、鉭等焊接容易的材料來(lái)作為燒結(jié)體，與電力供給引線的焊接變得容易，因而特別適合于高壓放電燈。
還有，燒結(jié)體的內(nèi)徑和長(zhǎng)型體的外徑的關(guān)系對(duì)于發(fā)現(xiàn)兩者的密著性是很重要的，有必要按照在燒結(jié)體中不插入長(zhǎng)型體進(jìn)行燒結(jié)時(shí)的內(nèi)徑比長(zhǎng)型體的外徑小2～20％來(lái)調(diào)整成型時(shí)的內(nèi)徑。而且，對(duì)燒結(jié)體的外徑?jīng)]有特別限定，如果燒結(jié)體的外徑過(guò)大，則燒結(jié)體的成型、燒結(jié)有困難，因此優(yōu)選燒結(jié)體的外徑小于等于50mm。另外，燒結(jié)體的外徑優(yōu)選大于長(zhǎng)型體的外徑0.1mm或以上，更加優(yōu)選大于0.3mm或以上。
對(duì)燒結(jié)體的厚度沒(méi)有限定，例如可以是大于等于0.1mm、小于等于20mm。成型體的內(nèi)徑大于等于長(zhǎng)型體外徑時(shí)，二者之差，考慮到組裝二者的操作性，優(yōu)選為0.01mm或以上。
在燒結(jié)體的外周部分上，可以設(shè)置厚度0.1～1mm、高度大于等于1mm、小于等于5mm的環(huán)狀突起。這樣的環(huán)狀突起部分，也可以起到作為向其他外部部件安裝的安裝器具的功能。
以下，參照適當(dāng)?shù)母綀D，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)說(shuō)明。
圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)各自表示本發(fā)明中可以使用的成型體1B、1C、1D的截面圖。成型體1C的外周緣上形成有環(huán)狀的突起4。還有，成型體1D的外周緣上設(shè)置有倒角部5。將這些成型體安裝在如圖4(d)所示的長(zhǎng)型體2的外周上、使其燒結(jié)，得到如圖4(e)所示的燒結(jié)體11C和復(fù)合體3C。
圖5(a)、(b)、(c)、(d)各自表示本發(fā)明中涉及的成型體3D、3E、3F、3G的正面圖。復(fù)合體3D中，在長(zhǎng)型體2的外周固定著圓盤狀的燒結(jié)體11，還固定著管狀的燒結(jié)體11A和11B。復(fù)合體3E中，在長(zhǎng)型體2的外周上固定著圓盤狀的燒結(jié)體11C，還固定著管狀燒結(jié)體11A和11B。在燒結(jié)體11C的外周側(cè)邊緣上形成環(huán)狀的突起4。復(fù)合體3F中，在長(zhǎng)型體2的外周上固定著圓盤狀的燒結(jié)體11D，還固定著管狀燒結(jié)體11A和11B。在燒結(jié)體11D的外周側(cè)邊緣上形成倒角部分5。復(fù)合體3G中，長(zhǎng)型體2的外周固定著圓盤狀燒結(jié)體11，還固定著管狀的燒結(jié)體11B和11E。
本發(fā)明中的長(zhǎng)型體上固定的燒結(jié)體的形狀并不限定于圓盤狀、管狀。例如，可以將圖6(a)、(b)、(c)所示的星形或者齒輪形的燒結(jié)體11F、11G、11H安裝在長(zhǎng)型體2的外周上，使其燒結(jié)。象這樣形狀的燒結(jié)體容易被設(shè)計(jì)為具有大的表面積，特別適合于作為電極輻射片。
以下，以適用于高壓放電燈發(fā)光管的實(shí)施例為中心進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
圖7是概要表示使用本發(fā)明而制作的高壓放電燈發(fā)光管10的截面圖。透光性材料制成的發(fā)光容器9的兩端內(nèi)側(cè)由封閉部件11C進(jìn)行封閉。具體而言，各封閉部件11C的各貫通孔11a中插入電極兼電流貫通導(dǎo)體2。這里，封閉材料11C和電流貫通導(dǎo)體2根據(jù)本發(fā)明結(jié)合，從而構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)合體3C。復(fù)合體3C各自保持氣密。各封閉部件3C的外側(cè)邊緣上形成環(huán)狀的突起4。
另一方面，在發(fā)光容器9的端部?jī)?nèi)側(cè)，通過(guò)夾持板狀金屬片7由脆性材料構(gòu)成的內(nèi)側(cè)部件6被固定。發(fā)光容器9、板狀金屬7和內(nèi)側(cè)部件6通過(guò)后述的工藝?yán)喂探Y(jié)合。這樣，板狀金屬7的邊緣和環(huán)狀突起4的邊緣可以用任何方法，例如焊接法形成如8所示的氣密性接合，得到高壓放電燈用發(fā)光管。通過(guò)在該發(fā)光容器9的內(nèi)側(cè)空間12中封入規(guī)定的發(fā)光物質(zhì)，可以作為高壓放電燈的發(fā)光管來(lái)使用。
板狀金屬片7具有以后述方式壓接把持的把持部7a和從發(fā)光容器的端部突出的非把持部7b。這樣，通過(guò)使板狀金屬片7的非把持部從發(fā)光管端部突出而使一般的對(duì)發(fā)光容器端部的封閉更容易。即，使用玻璃料等封閉材料進(jìn)行封閉的時(shí)候(例如圖8)，通過(guò)在非把持部7b的內(nèi)側(cè)附著封閉材料，可以進(jìn)行封閉。還有，即使使用激光焊接法進(jìn)行封閉時(shí)，這樣的非把持部也可以避開(kāi)焊接時(shí)的熱量，防止熱量集中于發(fā)光管側(cè)，具有防止裂縫產(chǎn)生的作用，也具有防止焊接材料泄漏等作用。
這樣，通過(guò)對(duì)高壓放電燈用發(fā)光管適用本發(fā)明，可以進(jìn)一步得到以下作用效果。即，本發(fā)明的復(fù)合體3C中，封閉部件11C與牢固地埋設(shè)結(jié)合在發(fā)光容器9的端部和內(nèi)側(cè)部件6之間的板狀金屬片7的熱膨脹差少，在該封閉部件11C的內(nèi)側(cè)插入并固定有實(shí)心的電極兼電流貫通導(dǎo)體2，可以使導(dǎo)體2的前端起到電極的功能。這樣的導(dǎo)體2的整體由例如鎢那樣的適用于電極的材質(zhì)形成的情況下，根據(jù)本發(fā)明，封閉材料11C對(duì)于導(dǎo)體2進(jìn)行氣密且牢固地接合，抗熱循環(huán)性也提高了。因此，由于導(dǎo)體2的整體可以由鎢等一種適當(dāng)?shù)慕饘傩纬桑虼瞬辉傩枰呷埸c(diǎn)金屬的接合工藝，由此可以顯著削減制造成本。
在如圖8所示的高壓放電燈發(fā)光管的情況下，各封閉材料11G的各貫通孔11a中插入電極兼電流貫通導(dǎo)體2。這樣，封閉材料11G和電流貫通導(dǎo)體2通過(guò)本發(fā)明而結(jié)合在一起，構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)合體3G。復(fù)合體3G各自保持氣密。另一方面，在發(fā)光容器9的端部?jī)?nèi)側(cè)上，通過(guò)夾持板狀金屬片7由脆性材料構(gòu)成的內(nèi)部部件6被固定。發(fā)光容器9、板狀金屬片7和內(nèi)側(cè)部件6按照后述的工藝?yán)喂探Y(jié)合。而且，板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和封閉材料3G表面由密封材料13進(jìn)一步封閉。
這樣的密閉材料可以例舉出玻璃密封材料、陶瓷密封材料，特別優(yōu)選如下材料例如，可以使用組成為Dy2O3∶Al2O3∶SiO2＝50～80∶10～30∶10～30(重量％)的玻璃料材料或者氧化物的混合粉體。
在圖9所示的高壓放電燈發(fā)光管中，電流貫通導(dǎo)體14的固定中沒(méi)有使用本發(fā)明。這種情況下，由于使用以往的方法來(lái)接合端部封閉部件30和電流貫通導(dǎo)體14，所以要求端部封閉部件和電流貫通導(dǎo)體之間的熱膨脹差小。例如端部封閉部件30由鉬金屬陶瓷制造的情況下，電流貫通導(dǎo)體中的封閉部分14由與其熱膨脹相近的鉬形成，前端側(cè)14a由鎢形成。但是，鎢和鉬的接合部分很難牢固接合，制造成本顯著提高。
在圖10的例子中，發(fā)光容器9的端部?jī)?nèi)側(cè)上固定著外側(cè)封閉部件20，在外側(cè)封閉部件20和內(nèi)側(cè)封閉部件21之間按照后述的方法壓接把持有板狀金屬片7。另外，電極兼電流貫通導(dǎo)體2和封閉材料11H是根據(jù)本發(fā)明一體化的，從而構(gòu)成復(fù)合體3H。而且在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和封閉材料11H之間施加密封材料13。電流貫通導(dǎo)體2的前端上固定著如圖6說(shuō)明的齒輪型電極輻射片17。
在圖11的例子中，發(fā)光容器9的端部外側(cè)上固定著外側(cè)封閉部件22，外側(cè)封閉部件22和內(nèi)側(cè)封閉部件23之間按照后述的方法壓接把持著板狀金屬片7。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2和封閉材料11H根據(jù)本發(fā)明一體化，從而構(gòu)成復(fù)合體3H。而且在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和封閉材料11H之間施加密封材料13。電極兼電流貫通導(dǎo)體2的前端上固定著螺旋狀的電極輻射片17。
在圖12的例子是對(duì)所謂橢圓型發(fā)光容器適用本發(fā)明的示例。發(fā)光容器29的端部?jī)?nèi)側(cè)固定著封閉部件24，發(fā)光管29和封閉部件24之間按照后述的方法壓接把持著板狀金屬片7。另外，電極兼電流貫通導(dǎo)體2和封閉材料11H根據(jù)本發(fā)明一體化，從而構(gòu)成復(fù)合體3H。而且在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和封閉材料11H之間施加密封材料13。電極兼電流貫通導(dǎo)體2的前端上固定著螺旋狀電極輻射片17。
圖13的例子是對(duì)所謂橢圓型(エリプテイカル)發(fā)光容器適用本發(fā)明的示例。發(fā)光容器29的端部外側(cè)固定著外側(cè)封閉部件25，外側(cè)封閉部件25和內(nèi)側(cè)封閉部件24之間按照后述的方法壓接把持有板狀金屬片7。另外，電極兼電流貫通導(dǎo)體2和封閉材料11H是根據(jù)本發(fā)明一體化的，從而構(gòu)成復(fù)合體3H。而且在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和封閉材料11H之間施加密封材料13。電流貫通導(dǎo)體2的前端上固定著螺旋狀電極輻射片17。
在圖14的例子是對(duì)所謂橢圓型發(fā)光容器適用本發(fā)明的示例。發(fā)光管29的端部作為引線套管，直徑細(xì)至如同毛細(xì)管狀。另外，電極兼電流貫通導(dǎo)體2和封閉材料兼套管1A、焊接用端部11A和電極輻射片17是根據(jù)本發(fā)明一體化的，從而構(gòu)成復(fù)合體3H。而且在發(fā)光管29的端部的毛細(xì)管內(nèi)側(cè)面和封閉材料兼套管1A之間施加密封材料13。電極兼電流貫通導(dǎo)體2的前端上固定著齒輪型電極輻射片17。還有，在相反一側(cè)固定著與引線的焊接容易的焊接用端部11A。
圖15(a)～(c)是表示根據(jù)本發(fā)明組裝高壓放電等發(fā)光管的工藝的示意截面圖。如圖15(a)所示，在發(fā)光容器的成型體9A和內(nèi)側(cè)部件6之間，插入管狀的板狀金屬片7而夾住。然后，使成型體9A燒結(jié)發(fā)生燒成收縮，圖15(b)所示，將板狀金屬片7壓接把持在發(fā)光容器9和封閉部件6之間。另外，根據(jù)本發(fā)明，如圖15(c)所示，準(zhǔn)備電極兼電流貫通導(dǎo)體2和燒結(jié)體11C的復(fù)合體3C，在板狀金屬片7上焊接燒結(jié)體11C的環(huán)狀突起4，獲得高壓放電燈發(fā)光管。
還有，在圖16(a)～(c)所示的例子中，以與圖15(a)～(c)同樣的工藝制作高壓放電燈發(fā)光管。但是，在本例中，在電流貫通導(dǎo)體2的前端設(shè)置多個(gè)小圓盤構(gòu)成的電極輻射片16。
電極兼電流貫通導(dǎo)體2，例如如圖17(a)、(b)所示，插入特定形狀的成型體的貫通孔中，使成型體燒結(jié)而形成復(fù)合體。并且，將所得到的燒結(jié)體11C，例如如圖16(c)所示，通過(guò)密封材料13固定或者焊接在板狀金屬片7上。
在圖18(a)的例子中，不僅準(zhǔn)備封閉部件1，還準(zhǔn)備電極輻射片17的成型體16。這樣，如圖18(b)所示，將電極兼電流貫通導(dǎo)體2插入成型體1的貫通孔1a的同時(shí)也插入電極輻射片17的成型體16中。然后，使成型體1和電極成型體16燒結(jié)，如圖18(c)所示，在電流貫通導(dǎo)體2的外周上固定燒結(jié)后的封閉材料11和電極輻射片17。之后，如圖18(d)所示，使封閉部件11相對(duì)于板狀金屬片7固定，作成高壓放電燈。
高壓放電燈發(fā)光管中，對(duì)于形成壓接把持板狀金屬片的封閉部件或發(fā)光容器的脆性材料，沒(méi)有特別限定，可以是例如玻璃、陶瓷、金屬陶瓷、單晶。
作為玻璃，可以例舉出石英玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸玻璃、氧化硅-氧化鋁-鋰系結(jié)晶化玻璃等。陶瓷可以例舉出，對(duì)鹵素系腐蝕性氣體有耐蝕性的陶瓷，特別優(yōu)選氧化鋁、氧化釔、釔鋁石榴石(YAG)、氮化鋁、氮化硅、碳化硅。此外，也可以是它們中任意一種的單晶。
金屬陶瓷可以是例如氧化鋁、氧化釔、釔鋁石榴石、氮化鋁這樣的陶瓷和鉬、鎢、鉿、錸等金屬的金屬陶瓷。單晶可以是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有光透明特性的例如金剛石(碳單晶)、藍(lán)寶石(Al2O3單晶)等。
在高壓放電燈發(fā)光管中，在板狀金屬片的厚度方向的兩側(cè)，優(yōu)選使用熱膨脹系數(shù)相當(dāng)或相同的脆性材料來(lái)壓接把持。這樣，脆性材料間基本不產(chǎn)生應(yīng)力，金屬材料上產(chǎn)生的應(yīng)力以金屬材料的厚度中心為對(duì)稱基本等量分布，再者由于有比脆性材料更薄的厚度，產(chǎn)生的應(yīng)力被金屬材料的塑性變形所緩和。這樣，即使在壓接把持工序后，在伴隨溫度變化的使用條件下，不發(fā)生金屬材料的折壞或破裂或大的變形等致命性損傷。
上述的高壓放電燈發(fā)光管中，在板狀金屬片和脆性材料接觸界面上產(chǎn)生的應(yīng)力通過(guò)板狀金屬片的把持部的變形而得以緩和。
在板狀金屬片把持部和脆性材料的接觸界面上產(chǎn)生的應(yīng)力，例如是由如下的原因產(chǎn)生的。假定金屬材料的熱膨脹系數(shù)為α1，楊氏模量為E1，脆性材料的熱膨脹系數(shù)為α2，楊氏模量為E2。將金屬材料埋設(shè)在脆性材料中，在燒結(jié)溫度T1下使其壓接把持，冷卻至室溫時(shí)，二者完全不產(chǎn)生變形或不產(chǎn)生界面滑動(dòng)的情況下，在金屬側(cè)產(chǎn)生的應(yīng)力σ1由下式表示。
σ1 ∝E1×(T1-室溫)×(α1-α2)(1)同樣，在脆性材料側(cè)產(chǎn)生的應(yīng)力σ2由下式表示。
σ2∝E2×(T1-室溫)×(α2-α1)(2)以鉬和氧化鋁的組合為例，鉬的熱膨脹系數(shù)為約5ppm/℃，楊氏模量為約330Gpa，氧化鋁的熱膨脹系數(shù)為約8ppm/℃，楊氏模量為約360Gpa，因此，在燒結(jié)溫度1500℃下冷卻至室溫時(shí)，若鉬側(cè)完全沒(méi)有塑性變形的話，則在鉬側(cè)產(chǎn)生約1500MPa的壓縮應(yīng)力。同樣，在氧化鋁側(cè)產(chǎn)生約1600MPa的拉伸應(yīng)力。
該應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各自的材料強(qiáng)度，通常，這樣的脆性材料和金屬部件的結(jié)構(gòu)體，會(huì)在任一材料的界面發(fā)生破壞，不可能獲得復(fù)合的部件。
但是，如果金屬上產(chǎn)生大于等于屈服應(yīng)力的應(yīng)力時(shí)則會(huì)發(fā)生塑性變形。這時(shí)直至破壞時(shí)的變形的大小表示為“伸長(zhǎng)”，一般“伸長(zhǎng)”為百分之幾到百分之幾十的非常大的值。
相對(duì)于陶瓷材料，金屬材料側(cè)設(shè)為相對(duì)壁薄，通過(guò)設(shè)計(jì)成僅在金屬側(cè)產(chǎn)生大于等于屈服應(yīng)力的應(yīng)力而產(chǎn)生塑性變形，以緩和由于熱膨脹差產(chǎn)生的應(yīng)力。
例如以鉬制成100微米厚度的薄板，制成氧化鋁厚度為10mm的塊時(shí)，鉬薄板產(chǎn)生變形為了緩和應(yīng)力所必需的鉬側(cè)的變形由(3)式表示。
∈＝(T1-室溫)×(α1-α2)～0.5％ (3)厚度方向的變形量Δt＝∈×t～0.5微米 (4)因而可以通過(guò)非常小的變形緩和所產(chǎn)生的應(yīng)力。
以白金和氧化鋁的組合為例，白金的熱膨脹系數(shù)為約9ppm/℃，楊氏模量為約170Gpa，氧化鋁的熱膨脹系數(shù)為約8ppm/℃，楊氏模量為約360Gpa，因而，在燒結(jié)溫度1500℃下冷卻至室溫時(shí)，若白金側(cè)完全沒(méi)有塑性變形的話，則在白金側(cè)產(chǎn)生約250MPa的拉伸應(yīng)力。同樣，在氧化鋁側(cè)產(chǎn)生約530MPa的壓縮應(yīng)力。
這時(shí)，如果以白金制成厚度100微米的薄板，制成氧化鋁厚度為10mm的塊時(shí)，則為使白金薄板產(chǎn)生變形而緩和應(yīng)力所必需的白金側(cè)的變形由(3)式表示約0.1％。在白金側(cè)相對(duì)于壓接把持方向上產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，其深度方向上僅產(chǎn)生0.1％的變形即可緩和拉伸應(yīng)力。如果是10mm的壓接把持深度，則其僅為10μm。
在這樣的脆性材料和金屬材料的結(jié)構(gòu)體上，主要由二者的熱膨脹差所引起的應(yīng)力，其變形約為1％或以下。一方面，由于金屬材料的屈服強(qiáng)度小于拉伸強(qiáng)度而直至斷裂達(dá)到的伸長(zhǎng)在百分之幾到百分之幾十，所以，金屬材料側(cè)的厚度相對(duì)比脆性材料厚度薄，即使僅在金屬側(cè)產(chǎn)生大于等于屈服應(yīng)力的應(yīng)力而產(chǎn)生塑性變形，緩和熱膨脹差，其變形量也小于等于“伸長(zhǎng)”值，沒(méi)有金屬材料的破壞。還有，由于金屬材料發(fā)生變形，可以緩和在脆性材料側(cè)發(fā)生的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)脆性材料—金屬結(jié)構(gòu)體。在使用利用燒成收縮而一體化的制法的情況下，進(jìn)行高溫下的熱處理操作，通過(guò)金屬材料的高溫蠕變變形等也能緩和應(yīng)力。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片把持部的兩側(cè)的脆性材料的熱膨脹系數(shù)差為2ppm或其以下，優(yōu)選為1ppm或其以下。最優(yōu)選二者的熱膨脹系數(shù)相同。這樣通過(guò)使二者的熱膨脹系數(shù)匹配，可以更進(jìn)一步提高對(duì)本發(fā)明的脆性材料—金屬結(jié)構(gòu)體的熱循環(huán)的穩(wěn)定性、可靠性。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片把持部的兩側(cè)的脆性材料是燒成收縮率不同的燒結(jié)體，通過(guò)燒成時(shí)的收縮差壓接板狀金屬片。此時(shí)的收縮率差的適當(dāng)值將在后文中敘述。
或者，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的把持部的兩側(cè)的脆性材料的內(nèi)側(cè)是玻璃、單晶等無(wú)燒成收縮的脆性材料，外側(cè)是燒成收縮的脆性材料。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的厚度至少把持部為1000μm或以下，特別優(yōu)選200μm或以下。通過(guò)將這樣的板狀金屬片變薄，可以降低由于板狀金屬片的變形而在板狀金屬片和脆性材料之間產(chǎn)生的應(yīng)力，進(jìn)一步提高發(fā)光容器的氣密性。但是，如果板狀金屬片過(guò)薄，則作為結(jié)構(gòu)體而言強(qiáng)度不足，因此優(yōu)選板狀金屬片的把持部的厚度為大于等于20μm，更優(yōu)選大于等于50μm。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片把持部的脆性材料中，外側(cè)的脆性材料的厚度為大于等于0.1mm。這樣由外側(cè)脆性材料向板狀金屬片的徑向上施加的壓力十分大，可以使發(fā)光容器的氣密性進(jìn)一步提高。從該觀點(diǎn)來(lái)看，更優(yōu)選外側(cè)的脆性材料的厚度大于等于0.5mm。
對(duì)發(fā)光管的制造方法沒(méi)有特別限定，對(duì)于這些發(fā)光管的主體部分而言，(1)具有下述方法通過(guò)擠出成型、泥漿澆鑄成型、注射成型，將發(fā)光管分成兩個(gè)部件而成型，通過(guò)由脫脂前接合成型體到正式燒成而使它們一體化?；蛘?2)也可以通過(guò)以膠體澆鑄成型法為代表的熔模鑄造法進(jìn)行成型，從而可以實(shí)現(xiàn)不選擇主體發(fā)光管樣式的端部封閉結(jié)構(gòu)。
此外，金屬鹵化物燈中注重耐蝕性，主要使用Mo、W、Re等，但高壓鈉燈中還采用Nb作為上述金屬部件。同樣，超高壓水銀燈也可以采用Nb。
這些發(fā)光容器通過(guò)如下的封閉而制成放電燈發(fā)光管。
(1)金屬鹵化物燈(一般照明)在50～200mbar的Ar氣氣氛下從Mo制的金屬帽(帽自身上也可以有引導(dǎo)部分)的孔中投入Hg(并非必需)、金屬(Na、稀土類元素等)碘化物，插入Mo或者W電極，通過(guò)TIG焊接或者激光焊接進(jìn)行焊接封閉。
(2)金屬鹵化物燈(汽車用途、點(diǎn)光源用)與(1)同樣地封裝金屬碘化物和Hg(并非必需)。根據(jù)需要使用7～20bar的Xe作為啟動(dòng)氣體。特別象本發(fā)明這樣的情況下，極短時(shí)間和低溫下完成封閉，因此基本可以完全抑制以啟動(dòng)氣體為首的發(fā)光物質(zhì)的蒸發(fā)。主體部分材料可以是通常的透光性的氧化鋁，更優(yōu)選的是，選擇直射透光率高的YAG、藍(lán)寶石、粒徑小于等于10μm的多晶氧化鋁等。
(3)高壓Na燈金屬帽使用Nb，電極使用Mo、W、Nb將它們焊接。發(fā)光物質(zhì)為鈉汞齊和Ar等的啟動(dòng)氣體，在不使用Hg時(shí)封入Xe。特別在管表面使用輔助電極時(shí)(與卷繞線圈、金屬化印刷等種類無(wú)關(guān))，為了防止電極保持部件附近和輔助電極的短路，根據(jù)需要也可以在輔助電極上等設(shè)置絕緣手段。
(4)超高壓水銀燈主體部分材料適合使用直射透過(guò)率高的YAG、藍(lán)寶石、粒徑小于等于10μm的多晶氧化鋁等。發(fā)光物質(zhì)為Hg和Br。金屬帽除了Mo、W之外還可以使用Nb，焊接法與上述相同。
實(shí)施例實(shí)施例1一邊參照?qǐng)D1(a)～(d)一邊說(shuō)明根據(jù)所述方法制作復(fù)合體3。具體而言，在平均粒徑2微米的金屬鉬粉末100份中，加入有機(jī)溶劑15份、粘合劑5份和潤(rùn)滑劑2份，混煉成坯土狀，接著，在真空和泥機(jī)中混煉至不含空氣的狀態(tài)，準(zhǔn)備擠出用金屬模，進(jìn)行擠出成型，干燥，準(zhǔn)備特定長(zhǎng)度的金屬鉬粉末成型體1。擠出成型體1的截面形狀為近圓形，在中心部上在長(zhǎng)方向上形成與一體化的鎢線材直徑基本相同的孔1a。該孔可以通過(guò)在擠出成型用金屬模的中心通過(guò)預(yù)先固定芯材來(lái)形成，在成型體的長(zhǎng)度較短的情況下，也可以將擠出成的實(shí)心棒狀成型體切割成規(guī)定長(zhǎng)度后，使用鉆頭進(jìn)行機(jī)械加工來(lái)形成。可以在干燥前或干燥后切割成規(guī)定長(zhǎng)度。
這樣形成的金屬鉬粉末成型體1，在大氣中于600℃下加熱，從成型體內(nèi)將粘合劑和潤(rùn)滑劑熱分解而預(yù)先除去。
然后，在金屬鉬粉末成型體1的中心孔1a中插入長(zhǎng)度為40mm的鎢線材2，將二者組裝起來(lái)，在氫氣氣氛中于1800℃進(jìn)行燒成，燒結(jié)金屬鉬粉末成型體。金屬鉬粉末成型體通過(guò)燒結(jié)成為沒(méi)有氣孔的致密的金屬鉬燒結(jié)體。同時(shí)由于金屬鉬粉末成型體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用將金屬鉬燒結(jié)體和鎢棒的界面密切接合，二者一體化，得到氣密性高的復(fù)合體3。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬部件一體化的結(jié)構(gòu)體，適用于作為例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
實(shí)施例2與壓制成型部件的一體化制作如圖4(b)、(d)、(e)所示形態(tài)的復(fù)合體3C。具體而言，在平均粒徑2微米的金屬鉬粉末100份中，加入粘合劑3份和可塑劑1.5份，準(zhǔn)備造粒粉末。對(duì)該造粒粉末施加單軸方向的壓力(1000kg/cm2)，進(jìn)行壓制成型，然后干燥，從而準(zhǔn)備形成規(guī)定形狀的金屬鉬粉末成型體1C。
壓制成型體1C的截面形狀為近圓形，在中心部在長(zhǎng)方向上形成與一體化的鎢線材直徑基本相同的孔1a。該孔可以通過(guò)在壓制成型用成套金屬模的中心預(yù)先固定芯材來(lái)形成，在成型體厚度較短的情況下，也可以在實(shí)心圓盤狀成型體上，使用鉆頭進(jìn)行機(jī)械加工來(lái)形成孔。
在壓制成型的情況下，由于成套金屬模的結(jié)構(gòu)精細(xì)，可以在成型體上形成薄壁的肋壁4或倒角形狀的角部5。
這樣成型的金屬鉬粉末成型體1，在大氣中于600℃下加熱，從成型體內(nèi)將粘合劑和潤(rùn)滑劑熱分解而預(yù)先除去。
之后，在金屬鉬粉末成型體的中心孔1a中插入長(zhǎng)度為40mm的鎢線材2，將二者組裝起來(lái)，在氫氣氣氛中1800℃燒成，燒結(jié)金屬鉬粉末成型體。金屬鉬粉末成型體通過(guò)燒結(jié)形成沒(méi)有氣孔的致密的金屬鉬燒結(jié)體。同時(shí)由于燒結(jié)金屬鉬粉末成型體時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用將金屬鉬燒結(jié)體和鎢棒的界面密切接合，二者成為一體，而得到氣密性高的結(jié)構(gòu)體。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬部件一體化的結(jié)構(gòu)體，適用于作為例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
實(shí)施例3與擠出成型部件的一體化制作如圖3(a)～(c)所示的復(fù)合體3A。具體而言，在平均粒徑2微米的金屬鉬粉末70體積％和平均粒徑0.3微米的氧化鋁粉末30體積％的混合粉末100份中，加入有機(jī)溶劑20份、粘合劑5份和潤(rùn)滑劑2份，混煉成坯土狀，在真空和泥機(jī)中混煉至不含空氣的狀態(tài)，準(zhǔn)備擠出用金屬模，進(jìn)行擠出成型，干燥，準(zhǔn)備規(guī)定長(zhǎng)度的金屬鉬—氧化鋁混合粉末成型體1A。
擠出成型體1A的截面形狀為近圓形，在中心部在長(zhǎng)方向上形成與一體化的鎢線材直徑基本相同的孔。該孔可以通過(guò)在擠出成型用金屬模的中心預(yù)先固定芯材來(lái)形成，在成型體的長(zhǎng)度較短的情況下，也可以將擠出成實(shí)心棒狀的成型體切割成規(guī)定長(zhǎng)度后，使用小直徑的鉆頭進(jìn)行機(jī)械加工來(lái)形成?？梢栽诟稍锴盎蚋稍锖笄懈畛梢?guī)定長(zhǎng)度。
這樣成型的金屬鉬—氧化鋁混合粉末成型體，在大氣中于600℃下加熱，從成型體內(nèi)將粘合劑和潤(rùn)滑劑熱分解而預(yù)先除去。
之后，在設(shè)置于金屬鉬—氧化鋁混合粉末成型體1A的中心的孔1a中插入長(zhǎng)度為40mm的鎢線材2，在氫氣氣氛中于1800℃下燒成。金屬鉬—氧化鋁混合粉末成型體通過(guò)燒結(jié)形成沒(méi)有氣孔的致密的金屬鉬—氧化鋁金屬陶瓷燒結(jié)體。同時(shí)由于金屬鉬—氧化鋁混合粉末成型體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用將金屬鉬—氧化鋁金屬陶瓷燒結(jié)體和鎢棒的界面密切接合，二者成為一體，得到氣密性高的結(jié)構(gòu)體。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬—氧化鋁金屬陶瓷部件一體化而成的結(jié)構(gòu)體，適用于作為例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
實(shí)施例4與擠出成型部件的一體化制作如圖6(a)、(d)所示形態(tài)的復(fù)合體。具體而言，在平均粒徑2微米的金屬鎢粉末80體積％和平均粒徑0.3微米的氧化鋁粉末20體積％的混合粉末100份中，加入有機(jī)溶劑20份、粘合劑5份和潤(rùn)滑劑2份，混煉成坯土狀，接著，在真空和泥機(jī)中混煉至不含空氣的狀態(tài)，準(zhǔn)備擠出用金屬模，進(jìn)行擠出成型，干燥，準(zhǔn)備規(guī)定長(zhǎng)度的金屬鎢—氧化鋁混合物粉末成型體11F。
金屬鎢—氧化鋁混合粉末擠出成型體11F的截面形狀為立著多個(gè)肋片的齒輪狀，在中心部的長(zhǎng)方向上形成與后述一體化的鎢線材直徑基本相同的孔。該孔可以通過(guò)在擠出成型用金屬模的中心預(yù)先固定芯材來(lái)形成，在成型體的長(zhǎng)度較短的情況下，也可以將擠出的實(shí)心棒狀成型體切割成規(guī)定長(zhǎng)度后，使用鉆頭進(jìn)行機(jī)械加工來(lái)形成。可以在干燥前或干燥后切割成規(guī)定長(zhǎng)度。
這樣成型的金屬鎢—氧化鋁混合粉末成型體，在大氣中于600℃下加熱，從成型體內(nèi)將粘合劑和潤(rùn)滑劑熱分解而預(yù)先除去。
之后，在設(shè)置于成型體的中心的孔中插入長(zhǎng)度為40mm的鎢線材2，在氫氣氣氛中于1800℃燒成。燒結(jié)金屬鎢—氧化鋁混合粉末成型體，制成金屬陶瓷。金屬鎢—氧化鋁混合粉末成型體通過(guò)燒結(jié)形成沒(méi)有氣孔的致密的金屬陶瓷燒結(jié)體11F。同時(shí)由于金屬鎢—氧化鋁混合粉末成型體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用將金屬鎢—氧化鋁金屬陶瓷燒結(jié)體11F和鎢棒2的界面密切接合，二者成為一體。這樣得到的鎢棒和金屬鎢—氧化鋁金屬陶瓷部件一體化的結(jié)構(gòu)體，適用于作為例如具備高性能的電極輻射片的高壓放電燈用的電極。
實(shí)施例5與實(shí)施例1相同方式制作復(fù)合體，但是鎢棒2的直徑、燒結(jié)前的成型體的外徑(直徑)、內(nèi)徑、壁厚、長(zhǎng)度如表1所示進(jìn)行各種變更。然后進(jìn)行與實(shí)施例1相同的試驗(yàn)，得到如表2所示的結(jié)果。
表1

表2

實(shí)施例6按照?qǐng)D16、17中所示的工藝步驟，制作圖7的高壓放電燈發(fā)光管。
具體而言，準(zhǔn)備將鉬板深拉延成型而制作的厚度為0.2mm的圓筒狀金屬片7?；蛘邔f粉末擠出成型成管狀后，通過(guò)燒結(jié)準(zhǔn)備厚度0.2mm的圓筒狀金屬片7。另外，準(zhǔn)備高純度氧化鋁燒結(jié)體形成的封閉部件6，在6的外側(cè)固定圓筒狀金屬片7，在其外側(cè)固定氧化鋁粉末的成型體9A。成型體9A由干式成型機(jī)(ドライバツグ成形機(jī))成型為內(nèi)徑2.1mm、外徑4mm、長(zhǎng)度20mm的高純度氧化鋁制成的管狀發(fā)光管用成型體2(成型壓力1500kg/cm2)。這樣的組裝體在氫氣氣氛中1800℃下燒成，得到圖16(b)所示的發(fā)光容器。
另一方面，以與實(shí)施例1同樣的方式制造電極兼電流貫通導(dǎo)體2和鉬金屬陶瓷制的封閉部件11的接合體3C。然后，進(jìn)行激光焊接環(huán)狀突起4和板狀金屬7。將其一側(cè)被焊接的發(fā)光容器，移入手套箱(グロ一ブボツクス)中，在高純度氬氣氣氛中，利用沒(méi)有焊接接合體3C的一側(cè)的發(fā)光容器的封閉部件的孔，投入規(guī)定量的水銀和鈧—鈉系的鹵化金屬，然后插入接合體3C，進(jìn)行激光焊接環(huán)狀突起4和板狀金屬片7。通過(guò)這一系列的工序，制作如圖16(c)所示的高壓發(fā)電燈用發(fā)光管。在該發(fā)光管上焊接電流供給用引線，插入玻璃外球中，制成燈，利用規(guī)定的穩(wěn)壓器電源產(chǎn)生電流，可以作為金屬鹵化物高壓放電燈使其發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合體，其特征在于其具有由金屬或者金屬陶瓷形成的實(shí)心長(zhǎng)型體和固定在該長(zhǎng)型體的外側(cè)的至少含有金屬粉末的成型體的燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體為圓盤狀或管狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體中，所述燒結(jié)體被固定的部分由同一材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體由多個(gè)長(zhǎng)型部件形成，這些長(zhǎng)型部件在長(zhǎng)方向上連接時(shí)的連接部被所述燒結(jié)體固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體起到作為電極和電流貫通導(dǎo)體的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體起到作為向發(fā)光管安裝的安裝部的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體起到作為電極輻射片的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體起到作為用于調(diào)節(jié)長(zhǎng)型體直徑的套筒的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體起到作為與電流引線焊接用的端部的功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體由高熔點(diǎn)金屬或者含有高熔點(diǎn)金屬的金屬陶瓷的線材形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合體，其特征在于所述高熔點(diǎn)金屬為從鎢、鉬、鉭和銥中選擇的一種或者一種以上的金屬或者含有該金屬的合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體由高熔點(diǎn)金屬或者含有高熔點(diǎn)金屬的金屬陶瓷形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體的外徑為5mm或以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體的外徑為10mm或以下，且比所述長(zhǎng)型體外徑大0.1mm或以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體的厚度為大于等于0.5mm、小于等于20mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任何一項(xiàng)所述的復(fù)合體，其特征在于所述燒結(jié)體的外周部分具有厚度為0.1～1mm、高度為1～5mm的環(huán)狀突起。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合體，其特征在于所述長(zhǎng)型體由相同材料形成。
全文摘要
本發(fā)明提供接合牢固、熱循環(huán)性強(qiáng)的復(fù)合體。本發(fā)明的復(fù)合體(3)具有金屬形成的實(shí)心長(zhǎng)型體(2)和在由長(zhǎng)型體的外側(cè)向徑向方向施加應(yīng)力的狀態(tài)下被固定的金屬粉末的燒結(jié)體(11)。
文檔編號(hào)C04B37/02GK1841646SQ20061006707
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者渡邊敬一郎, 太田隆, 新見(jiàn)德一 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社