放電燈用陰極部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐久性高的放電燈用陰極部件。是具備線徑2～35mm的軀干部、前端細(xì)的前端部的放電燈用陰極部件，上述陰極部件的特征在于：上述陰極部件由按照氧化物ThO2換算而含有0.5～3wt％的釷成分的鎢合金構(gòu)成，在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300μm×300μm的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于1～80μm的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90％以上，并且在上述軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300μm×300μm的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于10～120μm的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90％以上。
【專利說明】放電燈用陰極部件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種放電燈用陰極部件。

【背景技術(shù)】
[0002] 放電燈大致區(qū)分分為低壓放電燈和高壓放電燈的2種。低壓放電燈可以列舉一般 照明、用于道路、隧道等的特殊照明、涂料硬化裝置、UV硬化裝置、殺菌裝置、半導(dǎo)體等的光 清洗裝置等各種電弧放電型的放電燈。另外，高壓放電燈可以列舉上下水的處理裝置、一般 照明、體育場等的室外照明、UV硬化裝置、半導(dǎo)體、印刷基板等的曝光裝置、晶圓檢查裝置、 投影儀等的高壓水銀燈、金屬齒化物水銀燈、超高壓水銀燈、氙氣燈、鈉蒸氣燈等。這樣，放 電燈被用于照明裝置、制造裝置等各種裝置。
[0003] 放電燈用陰極部件使用以前包含氧化釷（Th02)的鎢合金。在日本特開 2002-226935號公報中，公開了通過將釷和釷化合物的平均粒徑設(shè)為0. 3 μ m以下而使其細(xì) 微分散來提高耐變形性的含釷的鎢合金。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2002-226935號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在上述日本特開2002-226935號公報中，使用直徑3mm的線圈調(diào)查耐變形性。如 果是由上述公報所記載的含釷的鎢合金構(gòu)成的線圈，則的確耐變形性提高。另一方面，放電 燈的陰極部件是施加10V以上、進(jìn)而數(shù)百V的電壓而發(fā)揮放射特性的部件。在施加這樣大 的電壓的情況下，如在日本特開2002-226935號公報中提出的那樣，對于細(xì)致分散了具有 0. 3 μ m以下的平均粒徑的釷所得的材料，釷馬上蒸發(fā)，因此存在放電燈的壽命短的問題。
[0008] 另外，在使平均粒徑為0. 3μ以下那樣的細(xì)微的釷均勻分散時，制造工序的負(fù)荷 大。如果釷的分散狀態(tài)不均勻，則在陰極部件內(nèi)產(chǎn)生放射的產(chǎn)生位置的不均勻，從該點(diǎn)出 發(fā)，也難以長壽命化。
[0009] 本發(fā)明用于解決這樣的問題，其目的在于：提供一種例如在施加10V以上的高電 壓的放電燈中能夠達(dá)到長壽命的陰極部件。
[0010] 本發(fā)明的放電燈用陰極部件具備線徑2?35mm的軀干部、前端細(xì)的前端部，該放 電燈用陰極部件的特征在于：上述陰極部件由按照氧化物Th02換算而含有0. 5?3wt%的 ?土成分的鶴合金構(gòu)成，在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300 μ mX 300 μ m的面 積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90%以上，并且在上 述軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié) 晶粒徑處于10?120 μ m的范圍內(nèi)的鶴結(jié)晶為90%以上。
[0011] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位 面積300 μ mX 300 μ m的面積比觀察杜成分顆粒時的、粒徑處于1?15 μ m的范圍內(nèi)的杜成 分顆粒為90%以上，并且在上述軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300μπιΧ300μπι的 面積比觀察釷成分顆粒時的、粒徑處于1?30 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為90%以上。
[0012] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是上述鎢的結(jié)晶在圓周方向截面中長寬比 不足3,在側(cè)面方向截面中長寬比為3以上。
[0013] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是Mo含有量為0.005wt%以下。
[0014] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是Fe含有量為0. 003wt %以下。
[0015] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是比重在17?19g/cm3的范圍內(nèi)。
[0016] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是硬度（HRA)在55?80的范圍內(nèi)。
[0017] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，理想的是表面粗糙度Ra為5μπι以下。
[0018] 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，陰極部件也可以用于施加電壓為100V以上的放電 燈。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，通過在軀干部的截面方向和側(cè)面方向截面的雙方控制鎢結(jié)晶大小， 能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)良的放射特性和高溫強(qiáng)度的放電燈用陰極部件。因此，使用它的放電燈能 夠變得長壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是表示本發(fā)明的陰極部件的一個例子的圖。
[0021] 圖2是表示圓周方向截面的一個例子的圖。
[0022] 圖3是表示側(cè)面方向截面的一個例子的圖。
[0023] 圖4是表示本發(fā)明的陰極部件的一個例子的圖。
[0024] 圖5是表示本發(fā)明的放電燈的一個例子的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 本發(fā)明的放電燈用陰極部件具備線徑2?35_的軀干部、前端細(xì)的前端部，由按 照氧化物（Th0 2)換算而含有0.5?3wt%的釷成分的鎢合金構(gòu)成。另外，在本發(fā)明中，其特 征在于：在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察鎢的 結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鶴結(jié)晶為90%以上，并且，在上述軀干部的 側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于 10?120 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90%以上。
[0026] 首先，釷成分是指金屬釷、氧化釷的1種或2種。本發(fā)明的放電燈用陰極部件按照 氧化物（Th02)換算而含有0. 5?3wt %的釷成分。在不滿0. 5wt %時添加的效果小，如果 超過3wt%，則燒結(jié)性和加工性降低。因此，理想的是釷成分的含有量按照氧化物（Th02)換 算為0· 8?2. 5wt%的范圍。
[0027] 另外，陰極部件具備線徑2?35mm的軀干部和前端細(xì)的前端部。在圖1和圖4中， 表示了本發(fā)明的放電燈用陰極部件的一個例子。在圖中，1是陰極部件，2是軀干部，3是前 端部。軀干部2是圓柱形狀，軀干部2的直徑是2?35mm。另外，理想的是軀干部2的長 度是10?600mm。如上述那樣，放電燈的用途有各種領(lǐng)域，對其要求的亮度也有各種各樣。 因此，與所要求的亮度對應(yīng)地，改變陰極部件的軀干部的粗度（直徑）。另外，關(guān)于軀干部的 長度，也與放電燈的大小一致地改變。
[0028] 另外，前端部3如圖1所示，例示截面梯形形狀，在圖4中例示截面三角形狀。另 夕卜，對于截面三角形狀，前端不必須是銳角，也可以是R形狀。另外，在本發(fā)明中，前端部的 形狀并不限于上述2種，只要能夠用作放電燈用陰極部件，則并沒有特別限定。陰極部件必 須前端部是前端細(xì)的形狀。在放電燈中，相對地組裝一對陰極部件。如果前端部是前端細(xì) 的形狀，則能夠高效地進(jìn)行一對陰極部件之間的放電。
[0029] 在本發(fā)明中，必須是在軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300μπιΧ300μπι的 面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90%以上，并且在 軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶 粒徑處于10?120 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90%以上。在圖2中表示出軀干部的圓周方向 截面的一個例子，在圖3中表不出軀干部的側(cè)面方向截面的一個例子。圓周方向截面如圖 2所示與側(cè)面垂直地取截面。只要在側(cè)面中是垂直的，取截面的位置是任意的，但理想的是 在軀干部長度的中心的截面中進(jìn)行測定。另外，側(cè)面方面截面取與側(cè)面平行的截面。只要 與側(cè)面平行，則取截面的位置是任意的，但理想的是將軀干部長度的中心的截面作為圓周 方向截面，在其中點(diǎn)在垂直方向上取側(cè)面方向截面。
[0030] 在本發(fā)明中，其特征在于：在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積 300 μ mX 300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶 為90%以上。粒徑處于1?80 μ m的范圍的鎢結(jié)晶在面積比上為90%以上表示在單位面 積300 μ mX 300 μ m中，粒徑不滿1 μ m和超過80 μ m的鎢結(jié)晶顆粒在面積比上不滿10 %。 艮P，表不粒徑不滿1 μ m的微小結(jié)晶和粒徑超過80 μ m的粗大結(jié)晶的比例少。另外，理想的 是在軀干部的圓周方向截面中，結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶在面積比上為 100%。
[0031] 另外，在本發(fā)明中，其特征在于：在軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積 300 μ mX 300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時的、結(jié)晶粒徑處于10?120 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié) 晶為90%以上。粒徑處于10?120 μ m的范圍的鶴結(jié)晶顆粒在面積比上為90%以上表不 在單位面積300 μ mX 300 μ m中，粒徑不滿10 μ m和超過120 μ m的鎢結(jié)晶顆粒在面積比上 不滿10%。另外，理想的是在軀干部的側(cè)面方向截面中，結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi) 的鎢結(jié)晶在面積比上為100%。
[0032] 鎢的結(jié)晶顆粒的大小對陰極部件的強(qiáng)度、放射特性產(chǎn)生影響。成為放射材料的釷 成分分散在鎢結(jié)晶之間的粒界。通過將鎢結(jié)晶大小設(shè)為上述范圍，能夠三維地控制釷成分 分散的鎢結(jié)晶之間的粒界的均勻性。即，不是簡單地一個方向的截面組織，而是控制軀干部 的圓周方向截面和側(cè)面方向截面的雙方，能夠使鎢結(jié)晶之間的粒界三維地均勻存在。其結(jié) 果是能夠使釷成分的分散狀態(tài)均勻。另外，如果從均勻分散的觀點(diǎn)出發(fā)，則理想的是在軀干 部的圓周方向截面中，在以單位面積300 μ mX 300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時，結(jié)晶粒徑 處于2?30 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶為90 %以上，并且在軀干部的側(cè)面方向截面中，在以單位 面積300 μ mX 300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié)晶時，結(jié)晶粒徑處于15?50 μ m的范圍內(nèi)的鎢 結(jié)晶為90%以上。
[0033] 另外，理想的是在軀干部的圓周方向截面中，在以單位面積300 μ mX300 μ m的面 積比觀察軀干部所含有的釷成分顆粒時，粒徑處于1?15 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為 90%以上，并且在軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察釷 成分顆粒時的、粒徑處于1?30 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為90%以上?？梢允褂门c觀察 鎢結(jié)晶顆粒時相同的截面照片測定釷成分顆粒的粒徑。釷成分是金屬釷或氧化釷（Th02)。 釷成分顆粒的粒徑大小的測定使用放大照片，求出其中拍攝的釷成分顆粒的最大直徑。如 果釷成分顆粒的粒徑是上述的范圍，則容易均勻地分散在鎢結(jié)晶粒界。如果釷成分顆粒以 規(guī)定大小均勻分散，則放射特性提高。另外，放射造成的釷成分顆粒的蒸發(fā)均勻化，其結(jié)果 是陰極部件變得長壽命化。如果能夠?qū)崿F(xiàn)陰極部件的長壽命化，則能夠使得放電燈長壽命 化。特別地放射特性也提高，因此能夠保持放電燈的亮度地謀求長壽命化。另外，理想的是 釷成分顆粒在在軀干部的圓周方向截面中，粒徑處于1?15 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為 100%，在軀干部的側(cè)面方向截面中，粒徑處于1?30μπι的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為100%。
[0034] 理想的是鎢的結(jié)晶在圓周方向截面中長寬比不滿3,在側(cè)面方向截面中長寬比為 3以上。如果圓周方向截面的鎢結(jié)晶的長寬比不滿3,則軀干部的圓周方向截面的鎢結(jié)晶成 為橢圓形狀或接近圓形形狀的結(jié)晶構(gòu)造。另外，側(cè)面方向截面的鎢結(jié)晶的長寬比為3以上， 則軀干部的側(cè)面方向截面的鎢結(jié)晶成為細(xì)長的纖維狀的結(jié)晶構(gòu)造。長寬比為3以上的纖維 狀的結(jié)晶成束（燒結(jié)體），由此能夠提高強(qiáng)度。從提高強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，可以考慮將圓周方 向截面中的鎢的結(jié)晶的長寬比設(shè)為3以上而成為纖維狀組織。如果圓周方向截面和側(cè)面方 向截面的雙方是長寬比3以上，則強(qiáng)度提高，但加工性降低。如果纖維狀結(jié)晶成為隨機(jī)取 向，則容易發(fā)生拉線加工時的因與拉模的接觸造成的斷線。如果只在側(cè)面方向截面中，鎢的 結(jié)晶是纖維狀，則與拉模的接觸是平滑，能夠抑制拉線加工時的斷線。另外，如果纖維狀結(jié) 晶成為隨機(jī)取向，則在將前端加工為前端細(xì)的形狀時，磨石和鎢結(jié)晶的接觸角度是隨機(jī)的， 切削量產(chǎn)生離散。如果切削量產(chǎn)生離散，則均勻加工前端部會花費(fèi)時間。另外，如果與磨石 的接觸角度是隨機(jī)的，則磨石的消耗加快，其結(jié)果是成為成本提高的因素。
[0035] 另外，本發(fā)明的陰極部件也可以含有0. 001?0. Olwt %的Κ(鉀）、Α1 (鋁）、 Si (硅）的至少一種。K、Al、Si作為添加劑材料而發(fā)揮功能，通過添加對再結(jié)晶組織的控制 有效果。
[0036] 另外，理想的是在本發(fā)明的陰極部件中，Mo含有量為0.005wt%以下，F(xiàn)e含有量為 0. 003wt%以下。本發(fā)明的鶴合金也可以合計(jì)含有0. lwt%以下（包含0)的雜質(zhì)金屬成分。 在雜質(zhì)金屬成分中，Mo(鑰）和Fe(鐵）是容易混合到原料中或制造工序中的成分。如果 Mo超過0.005wt% (50wtppm)或Fe超過0.003wt% (30wtppm)，貝lj鶴合金的高溫強(qiáng)度有可 能降低。另外，作為Mo和Fe以外的雜質(zhì)，可以列舉Ni、Cr、Cu、Ca、Mg、C。理想的是分別是 Ni (鎳）為lOwtppm以下，Cr (鉻）為lOwtppm以下，Cu (銅）為lOwtppm以下，Ca( |丐）為 lOwtppm 以下，Mg(鎂）為 lOwtppm 以下，Na(鈉）為 lOwtppm 以下，C(碳）為 lOwtppm 以 下。另外，理想的是雜質(zhì)成分分別是0% (檢出限界以下）。
[0037] 此外，各成分的分析方法如下。通過氯化氫氣體揮發(fā)量分離-重量法分析釷成分。 另外，通過氧分解-原子吸光法分析K、Na。另外，通過氧分解-ICP發(fā)光分光法分析Al、Si、 Fe、Ni、Cr、Mo、Cu、Ca、Mg。另外，通過高頻誘導(dǎo)加熱爐燃燒-紅外線吸收法分析C。
[0038] 另外，理想的是本發(fā)明的陰極部件的比重在17?19g/cm3的范圍內(nèi)。如果比重不 滿17g/cm 3則成為密度低、空隙度多的狀態(tài)，有時作為部件的強(qiáng)度降低，另外如果比重超過 19g/cm3,則有時無法得到更多的效果。
[0039] 另外，理想的是本發(fā)明的陰極部件的硬度（HRA)在55?80的范圍內(nèi)。如果硬度 不滿55,則作為部件的強(qiáng)度不足，有可能壽命變短。另外，如果硬度超過80,則過硬而有可 能加工性降低。硬度（HRA)的理想范圍是60?70。另外，在硬度（HRA)的調(diào)制中，進(jìn)行上 述那樣的鎢結(jié)晶大小、比重的調(diào)制是有效的。另外，使用120°金剛石圓錐壓頭，通過試驗(yàn)載 荷60kg進(jìn)行硬度（HRA)的測定。
[0040] 另外，理想的是本發(fā)明的陰極部件的表面粗糙度Ra為5 μ m以下。特別理想的是 對于前端部，表面粗糙度Ra為5 μ m以下，進(jìn)一步希望小于等于3 μ m。如果表面凹凸大，則 放射特性降低。
[0041] 如果是以上那樣的放電燈用陰極部件，則能夠應(yīng)用于各種放電燈。因此，即使施加 施加電壓為100V以上那樣大的電壓，也能夠成為長壽命。另外，并不特別受到上述那樣的 低壓放電燈、高壓放電燈等使用限制，另外，能夠應(yīng)用到軀干部的線徑為2?35mm、線徑為 從2mm以上、不滿10mm的細(xì)線、到10mm以上、35mm以下的粗線。
[0042] 接著，說明本發(fā)明的陰極部件的制造方法。本發(fā)明的陰極部件只要具有上述的結(jié) 構(gòu)，則制造方法沒有特性限定，但作為用于高效得到的制造方法列舉如下。
[0043] 首先，作為鎢合金的制造方法，調(diào)制含有釷成分的鎢合金粉末。鎢合金粉末的調(diào)制 可以列舉濕式法和干式法。
[0044] 在濕式法中，首先實(shí)施調(diào)制鎢成分粉末的工序。鎢成分粉末可以列舉鎢酸銨（APT) 粉末、金屬鎢粉末、氧化鎢粉末。鎢成分粉末既可以是它們的1種，也可以使用2種以上。 另外，鎢酸銨粉末的比較價格便宜，因此是理想的。另外，理想的是鎢成分粉末為平均粒徑 5 μ m以下。
[0045] 另外，在使用鎢酸銨粉末時，在大氣中或非活性氣氛（氮?dú)?、氬氣等）中將鎢酸銨 粉末加熱到400?600°C，使鎢酸銨粉末變化為氧化鎢粉末。在不滿400°C時向氧化鎢的變 化不充分，如果超過600°C則氧化鎢的顆粒變得粗大，在后面工序中難以與氧化釷粉末均勻 分散。通過該工序，調(diào)制氧化鎢粉末。
[0046] 接著，實(shí)施將釷成分粉末和氧化鎢粉末添加到溶液中的工序。釷成分粉末可以列 舉金屬釷粉末、氧化釷粉末、硝酸釷粉末。其中，硝酸釷粉末是理想的。硝酸釷粉末是容易 在液體中均勻混合的成分。通過該工序，調(diào)制含有釷成分和氧化鎢粉末的溶液。另外，理想 的是進(jìn)行添加使得成為與作為最終目的的氧化釷濃度相同、或稍多的濃度。另外，理想的是 釷成分粉末為平均粒徑5μπι以下。另外，理想的是溶液是純水。
[0047] 接著，實(shí)施使含有釷成分和氧化鎢粉末的溶液的液體成分蒸發(fā)的工序。接著，實(shí)施 分解工序，即在大氣氣氛中在400?900°C下進(jìn)行加熱，使硝酸釷等釷成分成為氧化釷。通 過該工序，能夠調(diào)制氧化釷粉末和氧化鎢粉末混合了的混合粉末。另外，理想的是測定所得 到的氧化釷粉末和氧化鎢粉末混合了的混合粉末的氧化釷濃度，在濃度低的情況下，追加 氧化鎢粉末。
[0048] 接著，實(shí)施以下的工序，即在氫等還原氣氛中，在750?950°C下加熱氧化釷粉末 和氧化鎢粉末混合了的混合粉末，將氧化鎢粉末還原為金屬鎢粉末。通過該工序，能夠調(diào)制 含有氧化杜粉末的鶴粉末。
[0049] 另外，干式法首先準(zhǔn)備氧化釷粉末。接著，實(shí)施通過球磨機(jī)粉碎混合氧化釷粉末的 工序。通過該工序，能夠分解凝集的氧化釷粉末，能夠降低凝集的氧化釷粉末。另外，在混 合工序時，也可以添加少量的金屬鶴粉末。
[0050] 理想的是針對粉碎混合了的氧化釷粉末，根據(jù)需要，進(jìn)行篩取而去除沒有完全粉 碎的凝集粉或粗大顆粒。另外，理想的是通過篩取，去除超過最大直徑10 μ m的凝集粉或粗 大顆粒。
[0051] 接著，實(shí)施混合金屬鎢粉末的工序。添加金屬鎢粉末使得成為作為最終目的的氧 化韋土濃度。將氧化杜粉末和金屬鶴粉末的混合粉末加入到混合容器中，使混合容器旋轉(zhuǎn)而 均勻地混合。這時，混合容器為圓筒形狀，使其在圓周方向上旋轉(zhuǎn)，由此能夠平滑地混合。通 過該工序，能夠調(diào)制含有氧化釷粉末的鎢粉末。
[0052] 通過以上那樣的濕式法或干式法，能夠調(diào)制含有氧化釷粉末的鎢粉末。在濕式法 和干式法中，濕式法是理想的。干式法一邊使混合容器旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行混合，因此原料粉末和 容器摩擦而容易混入雜質(zhì)。另外，氧化釷粉末的含有量是〇. 5?3wt%。
[0053] 接著，使用所得到的含有氧化釷粉末的鎢粉末調(diào)制成形體。在形成成形體時，根據(jù) 需要，可以使用粘合劑。另外，理想的是成形體是直徑3?50mm的圓柱形狀。另外，成形體 的長度是任意的。
[0054] 接著，實(shí)施對成形體進(jìn)行預(yù)備燒結(jié)的工序。理想的是在1250?1500°C下進(jìn)行預(yù)備 燒結(jié)。通過該工序，能夠得到預(yù)備燒結(jié)體。
[0055] 接著，實(shí)施對預(yù)備燒結(jié)體進(jìn)行通電燒結(jié)的工序。理想的是通電燒結(jié)進(jìn)行通電使得 燒結(jié)體成為2100?2500°C的溫度。在溫度不滿2KKTC時，無法充分致密化，有時強(qiáng)度降 低。另外，如果超過2500°C，則氧化釷顆粒和鎢顆粒過于顆粒成長，有時無法得到作為目的 的結(jié)晶組織。通過該工序，能夠得到含有氧化釷的鎢燒結(jié)體。另外，如果預(yù)備燒結(jié)體是圓柱 形狀，則燒結(jié)體也成為圓柱形狀。
[0056] 接著，實(shí)施以下工序，即通過鍛造加工、壓延加工、拉線加工等，調(diào)整圓柱狀燒結(jié)體 (鑄錠）的線徑。理想的是這時的加工率在30?70%的范圍內(nèi)。在此，"加工率"是在將加 工前的圓柱狀燒結(jié)體的截面積設(shè)為A，將加工后的圓柱狀燒結(jié)體的截面積設(shè)為B時，通過加 工率=[(A-B)/A]X 100%求出的。另外，理想的是通過多次的加工進(jìn)行線徑的調(diào)整。通過 進(jìn)行多次的加工，能夠?qū)庸で暗膱A柱狀燒結(jié)體的氣孔進(jìn)行回爐，得到密度高的陰極部件。
[0057] 例如，使用將直徑25mm的圓柱狀燒結(jié)體加工為直徑20mm的圓柱狀燒結(jié)體的情況 進(jìn)行說明。直徑25mm的圓的截面積A是460. 6mm2,直徑20mm的圓的截面積B是314mm2， 因此加工率為32%= [(460. 6-314)/460. 6] X 100%。這時，理想的是通過多次的拉線加工 等，從直徑25mm加工到直徑20mm。
[0058] 另外，如果加工率低到不滿30%，則結(jié)晶組織沒有充分向加工方向延伸，鎢結(jié)晶和 釷成分顆粒難以成為目的的大小。另外，如果加工率小到不滿30%，有可能加工前的圓柱狀 燒結(jié)體內(nèi)部的氣孔不充分破碎而保持殘存。如果存在內(nèi)部氣孔，則成為陰極部件的耐久性 等降低的原因。另一方面，如果加工率大到超過70%，則有可能由于過于加工而斷線，生產(chǎn) 率降低。因此，理想的加工率是30?70%，更理想的是35?55%。
[0059] 另外，在將線徑加工為2?35mm后，切斷為必要的長度，由此成為陰極部件。另外， 根據(jù)需要，也可以進(jìn)行研磨加工、熱處理、形狀加工。
[0060] 根據(jù)以上那樣的制造方法，能夠高效地制造本發(fā)明的放電燈用陰極部件。
[0061] 實(shí)施例1?5
[0062] 在大氣中將平均粒徑3 μ m的鎢酸銨（APT)粉末加熱為500°C，使鎢酸銨粉末變化 為氧化鎢粉末。接著，向氧化鎢粉末添加平均粒徑3 μ m的硝酸釷粉末，添加純水，然后攪拌 15小時以上而均勻地混合。接著，使水分完全蒸發(fā)，得到硝酸釷粉末和氧化鎢粉末均勻地 混合了的混合粉末。接著，在大氣中在500°C下進(jìn)行加熱，使硝酸釷粉末變化為氧化釷。接 著，在氫氣氛中（還原氣氛中）在800°C下進(jìn)行熱處理，使氧化鎢粉末還原為金屬鎢粉末。 由此，調(diào)制氧化釷粉末和金屬鎢粉末的混合粉末（第一原料粉末）。
[0063] 另外，與上述分別地，在氮?dú)夥罩袑⑵骄?μπι的鎢酸銨（APT)粉末加熱為 450°C，使鎢酸銨粉末變化為氧化鎢粉末。接著，在氫氣氛中（還原氣氛中）在700°C下進(jìn)行 熱處理，將氧化鎢粉末還原為金屬鎢粉末。由此，調(diào)制金屬鎢粉末（第二原料粉末）。
[0064] 向上述得到的第一原料粉末添加第二原料粉末，作為實(shí)施例1準(zhǔn)備釷成分在氧化 釷（Th02)換算下為0. 5wt%的鎢粉末。同樣，作為實(shí)施例2準(zhǔn)備釷成分在氧化釷（Th02)換 算下為1. Owt%的鎢粉末，作為實(shí)施例3準(zhǔn)備釷成分在氧化釷（Th02)換算下為1. 5wt%的鎢 粉末，作為實(shí)施例4準(zhǔn)備釷成分在氧化釷（Th02)換算下為2. Owt %的鎢粉末，作為實(shí)施例5 準(zhǔn)備釷成分在氧化釷（Th02)換算下為2. 5wt%的鎢粉末。
[0065] 使用如上述那樣得到的原料粉末（實(shí)施例1?5)，根據(jù)表1所示的條件，制作圓柱 狀燒結(jié)體（鑄錠），調(diào)整線徑，由此得到具有規(guī)定的加工率的放電燈用陰極部件。此外，通過 多次的拉線加工進(jìn)行線徑的調(diào)整。另外，進(jìn)行研磨使得表面粗糙度成為Ra5 μ m以下。
[0066] 表 1
[0067]

【權(quán)利要求】
1. 一種放電燈用陰極部件，具備線徑2?35mm的軀干部、前端細(xì)的前端部，該放電燈用 陰極部件的特征在于： 上述陰極部件由按照氧化物Th02換算而含有0. 5?3wt%的杜成分的鶴合金構(gòu)成， 在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300 μ mX 300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié) 晶時的、結(jié)晶粒徑處于1?80 μ m的范圍內(nèi)的鶴結(jié)晶為90%以上，并且 在上述軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察鎢的結(jié) 晶時的、結(jié)晶粒徑處于10?120 μπι的范圍內(nèi)的鶴結(jié)晶為90 %以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈用陰極部件，其特征在于： 在上述軀干部的圓周方向截面中，以單位面積300 μ mX 300 μ m的面積比觀察釷成分 顆粒時的、粒徑處于1?15 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為90%以上，并且 在上述軀干部的側(cè)面方向截面中，以單位面積300 μ mX300 μ m的面積比觀察釷成分 顆粒時的、粒徑處于1?30 μ m的范圍內(nèi)的釷成分顆粒為90%以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：上述鎢的結(jié)晶在圓周 方向截面中長寬比不足3,在側(cè)面方向截面中長寬比為3以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：Mo含有量 為0· 005wt%以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：Fe含有量 為0· 003wt%以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：比重在 17?19g/cm3的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：硬度HRA在 55?80的范圍內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：表面粗糙 度Ra為5 μ m以下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8的任意一項(xiàng)所述的放電燈用陰極部件，其特征在于：用于施加 電壓為100V以上的放電燈。
【文檔編號】H01J61/06GK104115254SQ201380009347
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】青山齊, 館澤正博, 北森升 申請人:株式會社東芝, 東芝高新材料公司