專利名稱：具有定向結(jié)晶大晶粒放電端部的鎢電極及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到氣體放電燈燈絲電極領(lǐng)域，具體涉及到全新構(gòu)思的一種具有定向結(jié)晶大晶粒放電端部的鶴電極及其制備。
背景技術(shù)：
鎢電極廣泛應(yīng)用于各種特種光源燈具中作氣體放電燈燈絲電極。因鎢熔點高達(dá)3410°C，通常只能采用粉末冶金工藝方法生產(chǎn)，再經(jīng)過后道工序鍛造和拉拔，晶粒細(xì)小，大量晶界存在，造成雜質(zhì)附集。為確保電極低電壓起輝，往往還要添加具有放射性的稀土金屬 釷；在放電工作過程中，由于放電端部其他低熔點成份微小顆粒的蒸發(fā)，導(dǎo)致光通量維持率逐步下降；而隨著社會環(huán)保意識的增強，含有釷的放電電極應(yīng)該廢除。設(shè)計制備性能良好而且不含放射性物質(zhì)的電極成為照明行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種創(chuàng)新構(gòu)思的氣體放電燈燈絲電極，其放電關(guān)鍵部分即放電端部形成特殊的金相組織結(jié)構(gòu)。其要點是1)鎢電極的放電端端部由高純度鎢組成，在電極工作時，有效地減少了有害物質(zhì)的揮發(fā)，提高電極壽命及燈管工作后期有效光通，抑制了燈管工作后期的光衰；2)改變原有的細(xì)密多晶組織結(jié)構(gòu)，在端部形成沿電極軸線定向結(jié)晶的大晶粒甚至單晶粒，電極中電子運動方向上的晶界被消除，電流導(dǎo)通方向無晶界阻礙，可以實現(xiàn)低電壓起輝，避免高電壓對電極的沖擊，延長電極壽命。本發(fā)明的上述兩個目的通過以下技術(shù)方案和裝備實現(xiàn)設(shè)計一種對電極放電端部作處理的裝備。首先對電極端部作高頻感應(yīng)加熱，使其低熔點成份揮發(fā)，再超高頻快速感應(yīng)加熱，使鎢成球狀熔池，即分段感應(yīng)加熱工藝法。在鎢極的端部設(shè)置高頻感應(yīng)線圈，先采用頻率30-80KHZ的高頻，感應(yīng)加熱30-60秒，使得原來在鎢晶粒晶界之間的低熔點成份蒸發(fā)逸出，用真空泵抽出；隨后用0. 9-1. IMHz的超高頻電繼續(xù)對端部快速感應(yīng)加熱，時間約3秒,端部的鎢熔融成熔池,原有的鎢晶體全部融合,低熔點成份進(jìn)一步揮發(fā),經(jīng)過本發(fā)明辦法的純化后，端部鎢成為高純度達(dá)99. 999%，鎢極放電端部的雜質(zhì)元素Fe含量減少10%以上、Na含量減少20% -80%、K含量減少20% -80%, Si含量減少20% -80%、P含量減少20% -80%, S 含量減少 20% -80%, Ni 含量減少 20% -80%, Ac 含量減少 20% -80%, Ca含量減少20% -80%, Cr含量減少20% -80%。然后對鎢極進(jìn)行可控制的冷卻，鎢絲的另一端與高效導(dǎo)熱器連接，導(dǎo)熱器內(nèi)通水，熱量迅速從鎢極的端部通過鎢極的桿部傳出，端部的鎢熔池開始定向結(jié)晶，由于熔液中極少雜質(zhì)，也沒有受到外力的介入，成核數(shù)量少，甚至可以出現(xiàn)單晶體，晶粒的徑向直徑是鎢電極桿部細(xì)晶粒直徑的10-1000倍。由于熔池的熱量沿軸向向鎢電極桿部流動，結(jié)晶成定向，柱狀晶粒相互平行且成為與鎢電極軸線一致的束狀。本發(fā)明的突出特點和有益效果I)在端部受到高頻和超高頻感應(yīng)加熱過程中，低熔點成分揮發(fā)，
端部鎢成為高純度達(dá)99. 999%，雜質(zhì)含量減少，在放電工作時，電極光通量維持率聞。2)端部鎢晶粒大而少，且呈柱狀束沿鎢極軸向排列，在通電時，電子云可在單個晶粒體中無阻礙流動。在材料中不加入具有放射性稀土釷的情況下，仍可以實現(xiàn)較低電壓起輝和維持正常電導(dǎo)通，延長電極壽命。3)由于電極為鎢材料組成，不含有任何稀土金屬，減少了稀有資源的使用，降低成本。電極對人體無害。


圖I為實現(xiàn)本發(fā)明的工藝裝備，圖中I為高頻感應(yīng)線圈，2為高頻和超高頻發(fā)生器，
·3為鶴極端部，4為鶴極桿部,5為真空密封玻璃罩,6為可控導(dǎo)熱器,7為冷卻水進(jìn)出口，8為真空泵?？捎蒔LC對高頻發(fā)生器、真空泵和導(dǎo)熱器的循環(huán)工作進(jìn)行控制。圖2為鎢電極端部的高倍金相顯微照片，可以看到，少數(shù)柱狀晶粒組合成束狀，束狀的走向與鎢電極的軸線一致。
具體實施例方式一種氣體放電燈鎢電極的新金相組織結(jié)構(gòu)的加工工藝，可采用圖I所示的工藝裝備實現(xiàn)。鶴電極由鶴電極端部3和鶴電極桿部4組成,首先把鶴電極直入聞頻感應(yīng)線圈I的中間，關(guān)閉真空密封玻璃罩5，然后高頻和超高頻發(fā)生器2通電，高頻感應(yīng)線圈I中產(chǎn)生高頻和超高頻交流電，使鎢電極端部感應(yīng)加熱升溫，此時開啟真空泵8，把真空密封玻璃罩5中的空氣抽出。加熱結(jié)束時，立即向冷卻水進(jìn)出口 7通入冷卻水，并控制通入水的流量，可控導(dǎo)熱器6把鎢電極端部3的熱量經(jīng)鎢電極桿部4快速導(dǎo)出。為了確保電極端部3的鎢材料達(dá)到高純度99. 999%，應(yīng)嚴(yán)格掌握高頻感應(yīng)線圈I通入高頻電流的時間，以30-60秒為宜，應(yīng)及時抽取樣品，檢驗鎢的純度以調(diào)節(jié)高頻電流工作時間。通入超高頻電流時間不宜過長，一方面要確保端部金屬形成熔池，另一方面要確保熔池能立在鎢極端部而不坍塌，以形成良好美觀有光澤的鎢電極端部3，鎢電極端部3軸向長度以0. 5-1. 5mm為宜。導(dǎo)熱器必須與鶴電極桿部4的另一端有良好的接觸,使鶴電極端部的熱量可通過鎢電極桿部快速導(dǎo)出。調(diào)節(jié)通入冷卻水進(jìn)出口 7的水流量，可控制冷卻速率。
權(quán)利要求
1.一種具有定向結(jié)晶大晶粒放電端的鶴電極，其特征在于鶴電極端部鶴晶粒大而少，晶粒的徑向尺寸是鎢電極桿部細(xì)晶粒直徑的10-1000倍，且呈柱狀束沿鎢電極軸向排列。
2.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Fe較鎢電極桿部降低10%以上。
3.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Na較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
4.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素K較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
5.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Si較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
6.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素P較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
7.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素S較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
8.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Ni較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
9.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Ac較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
10.定向結(jié)晶粒鎢電極放電端的雜質(zhì)元素Ca較鎢電極桿部降低20%-80%以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有定向結(jié)晶大晶粒放電端的鎢電極及其制備，其特征在于對電極端部作高頻感應(yīng)加熱，使低熔點成份蒸發(fā)，再超高頻快速感應(yīng)加熱，使鎢成球狀熔池，即分段加熱工藝法。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有定向結(jié)晶大晶粒放電端的鎢電極及其制備，其特征在于鎢極的另一端與高效散熱器連接，端部的鎢熔融成熔池后，散熱器內(nèi)通水且控制流量，對鎢極進(jìn)行可控制的冷卻，熱量迅速從鎢極的端部通過鎢極的桿部傳出，端部的鎢熔池開始定向結(jié)晶成柱狀大晶粒，柱狀晶粒相互平行且成為與鎢絲軸線一致的束狀。
全文摘要
發(fā)明涉及到氣體放電燈燈絲電極領(lǐng)域，具體涉及到一種具有定向結(jié)晶大晶粒放電端部的鎢電極及其制備。本發(fā)明的突出特點和有益效果為在鎢電極端部受到高頻和超高頻感應(yīng)加熱過程中，低熔點成分揮發(fā)，端部鎢成為高純度，達(dá)99.999％，雜質(zhì)含量減少，在放電工作時，電極光通量維持率高；由于端部定向快速冷卻結(jié)晶，端部鎢晶粒大而少，且呈柱狀束沿鎢極軸向排列，在通電時，電子云可在單個晶粒體中無阻礙流動，在材料中不加入具有放射性元素稀土釷的情況下，仍可以實現(xiàn)較低電壓起輝和維持正常電導(dǎo)通；由于電極為鎢材料組成，不含有任何稀土金屬，減少資源的使用，降低成本，電極對人體無害。
文檔編號H01J61/06GK102789954SQ20121032546
公開日2012年11月21日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者朱惠沖 申請人:朱惠沖