專利名稱：鎢絲的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎢絲的制造方法，特別是涉及能夠抑制絲的裂紋斷絲或絲徑偏差的、 可大幅度提高鎢絲的制造成品率及制品品質(zhì)的鎢絲的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，鎢絲具備優(yōu)良的耐熱性及機(jī)械強(qiáng)度，因而作為TV用電子槍的陰極燈絲及各 種電極材料、汽車燈、家電設(shè)備的照明燈及復(fù)印機(jī)燈等的燈絲材料，以多種形式用于廣泛的 領(lǐng)域。以往，這種鎢絲一般經(jīng)由下述制造工藝進(jìn)行制造。也就是說，對(duì)鎢粉末加壓以成形成形體，然后對(duì)該成形體進(jìn)行燒結(jié)以制造燒結(jié)棒 (鎢燒結(jié)體)，接著對(duì)該燒結(jié)棒實(shí)施模鍛加工(旋轉(zhuǎn)鍛造加工)，從而成形為圓棒狀。進(jìn)而一 邊對(duì)通過上述模鍛加工而得到的鎢圓棒進(jìn)行加熱，一邊穿通拉絲模進(jìn)行拉絲，實(shí)施拉拔加 工(拉絲加工)。然后將該拉絲加工重復(fù)預(yù)定次數(shù)，由此制成具有預(yù)定絲徑的鎢絲。在上述拉絲加工中，為了不使鎢絲斷絲，能夠順暢地拉絲，在鎢材料表面上涂布潤(rùn) 滑劑。在這種情況下，由于在1200°C左右的高溫下將高熔點(diǎn)金屬即鎢線加熱從而進(jìn)行拉絲 處理，因此作為潤(rùn)滑劑采用耐熱性優(yōu)良的碳系潤(rùn)滑劑。該碳系潤(rùn)滑劑是通過用水溶解石墨 粉末，進(jìn)而添加增稠劑而調(diào)配的(參照專利文獻(xiàn)1)。作為燈絲材料的鎢絲，由于通電后在高溫度下發(fā)光，在振動(dòng)大的環(huán)境下使用，因此 要求高的耐高溫特性及耐振動(dòng)特性。但是，在用以往的方法制造的鎢絲中，在從鎢絲的制造 工序中向燈絲等制品形態(tài)的制造工序中，此外在從裝入燈絲的制品的制造工序到形成該制 品后，產(chǎn)生絲徑不均勻造成的制品性能的波動(dòng)，或因產(chǎn)生裂紋而使得制品成品率降低，因此 要求對(duì)該制品品質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-86800號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種作為最終制品的絲徑為0. 05mm 1. 10mm的鎢絲的制造方法，其 目的在于提供一種鎢絲的制造方法，其特別是嚴(yán)格控制鎢絲的拉絲精加工條件，由此抑制 鎢絲的裂紋斷絲和絲徑偏差，從而可大幅度提高鎢絲的制造成品率及制品品質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種鎢絲的制造方法，其多次實(shí)施將鎢材料穿通 在拉絲模中的拉絲加工，由此制造最終絲徑為0. 05mm 1. 10mm的鎢絲，該制造方法的特征 在于將成為鎢絲精加工的最終拉絲加工時(shí)的斷面收縮率設(shè)定為5% 15%。此外，在上述制造方法中，優(yōu)選將含有石墨粉末和增稠劑的潤(rùn)滑劑涂布在鎢材料 上。再者，在上述制造方法中，優(yōu)選在絲溫度為500°C 1300°C的狀態(tài)下實(shí)施拉絲加工。此外，在上述制造方法中，優(yōu)選在將拉絲模加熱到300°C 650°C的狀態(tài)下實(shí)施拉 絲加工。
再者，在上述鎢絲的制造方法中，優(yōu)選將拉絲速度調(diào)整到lOm/min 70m/min的范圍。再者，在上述制造方法中，優(yōu)選在700°C 1300°C的溫度范圍對(duì)鎢絲實(shí)施退火處理。再者，在上述制造方法中，優(yōu)選在長(zhǎng)度為50 150mm、具有能夠在700°C 1300°C 的溫度范圍進(jìn)行加熱的加熱區(qū)的加熱爐中，使鎢絲以lOm/min 55m/min的速度通過，由此 對(duì)鎢絲實(shí)施退火處理。再者，在上述制造方法中，優(yōu)選對(duì)絲徑為0. 3mm以下的鎢絲實(shí)施所述退火處理。此外，在上述制造方法中，優(yōu)選由所有拉絲工序組成的制造工序中的所述潤(rùn)滑劑 的比重的變化量為0. 05g/cm3以下。這樣的鎢絲適合用作各種燈絲等的構(gòu)成材料。根據(jù)本發(fā)明的鎢絲的制造方法，由于將成為精加工的最終拉絲加工時(shí)的鎢絲材料 的斷面收縮率規(guī)定在預(yù)定的范圍，因而能夠大幅度降低鎢絲因裂紋造成的斷絲或絲徑的偏 差，能夠大幅度提高鎢絲的制造成品率，而且能夠大幅度提高制品品質(zhì)。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的鎢絲的制造方法進(jìn)行具體的說明。本發(fā)明涉及一種鎢絲的制造方法，其多次實(shí)施將鎢材料穿通在拉絲模中的拉絲加 工，由此制造最終絲徑為0. 05mm 1. 10mm的鎢絲，該制造方法的特征在于將成為鎢絲精 加工的最終拉絲加工時(shí)的斷面收縮率設(shè)定為5% 15%。本發(fā)明的鎢絲是含有鎢和不可避免的雜質(zhì)的絲(線材)。鎢材通常作為不可避免 的雜質(zhì)含有鐵或鉬。作為用作燈絲的鎢絲，優(yōu)選鎢的純度為99%以上。此外，更優(yōu)選鎢的純度為 99. 9%以上。如果鎢的純度低于99%，則得不到用作燈絲所必須的機(jī)械特性及電特性，而且 加工特性變差，可能導(dǎo)致裂紋的發(fā)生、以及絲徑的偏差，因而是不優(yōu)選的。對(duì)上述成分的鎢粉末加壓以成形成形體，對(duì)該成形體進(jìn)行燒結(jié)以制造燒結(jié)棒，接 著對(duì)該燒結(jié)棒實(shí)施模鍛加工(旋轉(zhuǎn)鍛造加工)使其成為圓棒。進(jìn)而一邊對(duì)通過上述模鍛加 工而得到的鎢圓棒進(jìn)行加熱，一邊穿通拉絲模進(jìn)行拉拔加工(拉絲加工)。然后將該拉絲加 工重復(fù)預(yù)定次數(shù)，由此制成具有預(yù)定絲徑的鎢絲。在該拉絲加工中，在將鎢絲穿通在拉絲?？變?nèi)時(shí)，施加使其塑性變形的壓縮及拉 伸應(yīng)力。此外，在塑性變形后的絲上產(chǎn)生壓縮及拉伸的殘余應(yīng)力。該殘余應(yīng)力大多殘留在 絲表面，如果該表面殘余應(yīng)力較大，則對(duì)于電解研磨等后道工序中的加工應(yīng)力、或?qū)τ谥破?形態(tài)中的各種應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，成為使制造成品率降低的原因。為了降低該殘余應(yīng)力，能夠順暢地實(shí)施拉絲加工，在拉絲加工工序中，優(yōu)選在鎢材 料的表面上涂布潤(rùn)滑劑。在這種情況下，由于在1200°C左右的高溫下將高熔點(diǎn)金屬即鎢絲 加熱而進(jìn)行拉絲處理，因此作為潤(rùn)滑劑優(yōu)選采用耐熱性優(yōu)良的碳系潤(rùn)滑劑。該碳系潤(rùn)滑劑 是通過用水溶解石墨粉末、再添加增稠劑而進(jìn)行調(diào)配的。在拉絲加工后，為了減小殘余應(yīng) 力，優(yōu)選對(duì)鎢絲實(shí)施退火處理。本發(fā)明的要旨在于在制造最終絲徑為0.05mm 1. 10mm的鎢絲的方法中，實(shí)施精 加工從而使絲精加工時(shí)的鎢材料的斷面收縮率達(dá)到5% 15%。
這里，上述的所謂“精加工”，是指為調(diào)整到所希望的絲徑而實(shí)施的最終的拉絲加 工工序(最終的拉絲工序)。如果精加工時(shí)的鎢材料的斷面收縮率低于5%，則拉絲加工次 數(shù)增加到必要以上，因此從制造成本的角度考慮是不利的。另一方面，如果斷面收縮率超過 15%，則鎢絲的表面殘余應(yīng)力過大，可能導(dǎo)致在后道工序即退火工序的熱處理中，不能有效 地消除殘余應(yīng)力，從而發(fā)生絲斷裂，或因拉拔應(yīng)力增大而使絲徑偏差增大化，因而是不優(yōu)選 的。本發(fā)明中的拉絲加工工序優(yōu)選在絲溫度為500°C 1300°C的條件下實(shí)施。如果在 低于500°C的溫度下實(shí)施，則絲變形阻力增大，拉絲加工中難以產(chǎn)生塑性變形，成為引起拉 絲加工中的斷絲或表面殘余應(yīng)力增大的原因。另一方面，如果拉絲加工工序中的絲溫度超過1300°C，則因潤(rùn)滑劑被加熱到必要 以上，除了容易在拉絲模的孔內(nèi)部產(chǎn)生燒熔以外，潤(rùn)滑性也降低，因而成為絲徑偏差增大的 原因，故而是不優(yōu)選的。此外，優(yōu)選拉絲工序在將拉絲模加熱到溫度為300°C 650°C的狀態(tài)下實(shí)施。如果 在拉絲模的溫度低于300°C的狀態(tài)下實(shí)施拉絲處理，則絲溫度降低，加工應(yīng)力增大到必要以 上，從而發(fā)生絲裂紋或使殘余應(yīng)力增加，因而是不優(yōu)選的。另一方面，在拉絲模的溫度超過 650°C時(shí)，絲溫度上升，變形阻力減小，絲徑小于預(yù)定的絲徑，因而是不優(yōu)選的。另外，優(yōu)選上述拉絲工序以lOm/min 70m/min的拉絲速度實(shí)施。如果拉絲速度 低于lOm/min，則由于潤(rùn)滑劑被加熱到必要以上，因而在拉絲模的孔內(nèi)部產(chǎn)生燒熔，導(dǎo)致潤(rùn) 滑性降低，成為絲徑偏差增大的原因，因而是不優(yōu)選的。此外，如果拉絲速度超過70m/min， 則難以將絲均勻地加熱到預(yù)定的溫度，成為引起表面殘余應(yīng)力增大的原因，因而也是不優(yōu) 選的。本發(fā)明的退火處理工序是以消除拉絲工序中發(fā)生的絲的殘余應(yīng)力為目的而進(jìn)行 的，優(yōu)選在700°C 1300°C的溫度范圍進(jìn)行。如果在700°C以下，則不能將殘余應(yīng)力充分消 除，因而是不優(yōu)選的。另外，即使在超過1300°C的溫度下實(shí)施，不僅不能得到在其以上的效 果，而且因加熱溫度升高而引起制造成本升高、設(shè)備負(fù)荷增大、制造設(shè)備的運(yùn)行成本上升， 因而是不優(yōu)選的。此外，優(yōu)選上述退火處理工序在長(zhǎng)度為50 150mm、具有可在700°C 1300°C的溫 度范圍加熱的加熱區(qū)的加熱爐中，使鎢絲以lOm/min 55m/min的線速度經(jīng)過，由此對(duì)鎢絲 實(shí)施退火處理。如果該線速度低于lOm/min，則熱處理效率低，引起制造成本升高，因而是不 優(yōu)選的。另一方面，如果線速度超過55m/min，則不能充分對(duì)鎢絲進(jìn)行加熱，必要的殘余應(yīng)力 的消除變得困難，因而是不優(yōu)選的。此外，優(yōu)選對(duì)絲徑為0.3mm以下的鎢絲實(shí)施上述退火處理工序。對(duì)于絲徑大于 0. 3mm的鎢絲，拉絲加工時(shí)的絲溫度相對(duì)增高，表面殘余應(yīng)力較小，因此未必需要上述的退 火處理工序。此外，本發(fā)明中使用的潤(rùn)滑劑的比重在制造工序中的變化量?jī)?yōu)選為0. 05g/cm3以 下。潤(rùn)滑劑是以降低拉絲加工中作用于絲的加工應(yīng)力及殘余應(yīng)力為目的，為了能夠順暢地 拉絲通過涂布在絲表面上而使用的。本發(fā)明方法中使用的潤(rùn)滑劑是碳系的，是通過用水溶 解石墨粉末，進(jìn)而添加增稠劑而進(jìn)行調(diào)配的，其比重根據(jù)要處理的鎢絲的絲徑而變化，但通 常優(yōu)選為1. 0 1. lg/cm3的范圍，更優(yōu)選為1. 010 1. 080g/cm3的范圍。潤(rùn)滑劑的比重在拉絲工序中變化意味著所含有的石墨粉末的含量在變化。關(guān)于潤(rùn)滑劑，通常從其容器向要涂布的絲表面供給恒定量，如果其比重不穩(wěn)定，則 供給給絲表面的碳量也不穩(wěn)定，因而成為使絲的加工性降低的原因，以致發(fā)生裂紋及絲徑 偏差。如果碳量多，則絲溫度降低，因而成為加工性下降的原因。另一方面，在碳量少時(shí)，則 因潤(rùn)滑性降低而使加工性下降。正如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的鎢絲的制造方法，由于將成為精加工的最 終的拉絲加工時(shí)的鎢材料的斷面收縮率規(guī)定在預(yù)定的范圍，因此能夠有效地降低鎢絲的表 面殘余應(yīng)力，降低后道工序中裂紋的發(fā)生及絲徑偏差，可大幅度提高鎢絲及加工的制品、采 用鎢絲的制品的制造成品率及制品品質(zhì)。這樣的鎢絲可實(shí)現(xiàn)高的耐高溫特性、耐沖擊特性， 適合各種燈絲部件。實(shí)施例[實(shí)施例1 5及比較例1 2]用模具將鎢粉末成形，在1400°C的溫度下將得到的成形體進(jìn)行預(yù)燒后，在氫氣流 中于最高3000 °C下進(jìn)行通電燒結(jié)，從而制成鎢燒結(jié)體。接著，對(duì)得到的鎢燒結(jié)體實(shí)施旋轉(zhuǎn)鍛造加工及再結(jié)晶化處理，從而準(zhǔn)備出絲徑為 1. 0mm的鎢絲。采用該鎢絲，在絲溫度900°C、拉絲模溫度500°C、拉絲速度50m/min的條 件下進(jìn)行拉絲加工，按表1所示的斷面收縮率實(shí)施最終的拉絲精加工。然后，使實(shí)施了拉絲精加工的鎢絲以30m/min的線速度通過能夠加熱到溫度為 1000°C的長(zhǎng)為100mm的過熱區(qū)，實(shí)施退火處理，從而分別調(diào)配出表1所示的具有作為最終目 標(biāo)的絲徑的實(shí)施例及比較例的鎢絲。此外，在上述拉絲工序中，使用比重為1.05g/cm3的潤(rùn) 滑劑。在制造工序中，隨時(shí)測(cè)定潤(rùn)滑劑比重的變化，計(jì)算了制造工序前后的潤(rùn)滑劑比重 的變化量。此外，就得到的各實(shí)施例及比較例的鎢絲，用下述方法對(duì)裂紋的發(fā)生點(diǎn)數(shù)和絲徑 變動(dòng)及殘余應(yīng)力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。裂紋發(fā)生點(diǎn)數(shù)的評(píng)價(jià)方法以恒定速度(120m/min)卷繞絲，同時(shí)采用貫通型的渦 流探傷器計(jì)數(shù)根據(jù)按每一絲徑設(shè)定的測(cè)定條件檢測(cè)的信號(hào)數(shù)，將其作為裂紋點(diǎn)數(shù)。裂紋點(diǎn) 數(shù)在100以上的為不合格。絲徑變動(dòng)的評(píng)價(jià)方法以恒定速度(120m/min)卷繞絲，同時(shí)采用激光絲徑測(cè)定器 由測(cè)定值的最大值和最小值之差算出絲徑變動(dòng)幅度。絲徑變動(dòng)幅度在3%以上的為不合格。殘余應(yīng)力的評(píng)價(jià)方法以恒定速度(5m/min)卷繞絲，同時(shí)在濃度為10%的氫氧化 鈉溶液中進(jìn)行電解研磨處理，從而使其重量減少量達(dá)到3 5%，然后根據(jù)裂紋發(fā)生的有無 進(jìn)行了評(píng)價(jià)。測(cè)定評(píng)價(jià)結(jié)果見下表1。表 1 由上述表1所示的結(jié)果判明根據(jù)將成為精加工的最終拉絲加工時(shí)的鎢材料的斷 面收縮率規(guī)定為預(yù)定的范圍(5 15% )而制造的各實(shí)施例的鎢絲，所有都沒有發(fā)生裂紋， 并且可有效地得到絲徑變動(dòng)率小、絲徑偏差也小的高品質(zhì)的絲。另一方面還判明在過大設(shè)定斷面收縮率的比較例2中，裂紋發(fā)生率及絲徑變動(dòng) 率大、制品品質(zhì)低。此外，根據(jù)斷面收縮率過小、為3%的比較例1的絲，再次確認(rèn)裂紋的 發(fā)生及絲徑變動(dòng)率與實(shí)施例一樣低，但直至最終絲徑的拉絲工序增加，從而制造成本大幅 度升高。[實(shí)施例6 25]相對(duì)于絲徑為1.0mm的鎢絲(鎢材料)，通過按與實(shí)施例2相同的斷面收縮率 (10% )進(jìn)行拉絲加工，而且將絲溫度、拉絲模溫度、處理速度等設(shè)定為表2所示的值而實(shí)施 拉絲加工及退火處理，分別制造了最終絲徑為0. 10mm的實(shí)施例6 25的鎢絲。對(duì)得到的 各鎢絲，測(cè)定了裂紋的發(fā)生點(diǎn)數(shù)和絲徑變動(dòng)及殘余應(yīng)力，得到下表2所示的結(jié)果。(也一并 示出所述實(shí)施例2的結(jié)果。)表 2 從上述表1及表2所示的結(jié)果判明在按照本實(shí)施例的制造方法調(diào)制的各實(shí)施例 的鎢絲中，表面殘余應(yīng)力降低，裂紋的發(fā)生也有效地降低。此外，絲徑偏差也降低，確認(rèn)鎢絲 的品質(zhì)得以大幅度提高。另外，在比較例1的情況下，盡管絲的品質(zhì)合格，但拉絲加工的次 數(shù)增加，在制造成本上為不優(yōu)選的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的鎢絲的制造方法，由于將成為精加工的最終拉絲加工時(shí)的鎢材料的 斷面收縮率規(guī)定在預(yù)定的范圍，因此能夠大幅度降低鎢絲因裂紋造成的斷絲或絲徑偏差， 因而能夠大幅度提高鎢絲的制造成品率，而且能夠大幅度提高制品品質(zhì)。
權(quán)利要求
一種鎢絲的制造方法，其多次實(shí)施將鎢材料穿通在拉絲模中的拉絲加工，由此制造最終絲徑為0.05mm～1.10mm的鎢絲，該制造方法的特征在于將成為鎢絲精加工的最終拉絲加工時(shí)的鎢材料的斷面收縮率設(shè)定為5％～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢絲的制造方法，其特征在于將含有石墨粉末和增稠劑的 潤(rùn)滑劑涂布在鎢材料的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎢絲的制造方法，其特征在于在絲溫度為500°C 1300°C的狀態(tài)下實(shí)施拉絲加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的鎢絲的制造方法，其特征在于在將拉絲模加 熱到300°C 650°C的狀態(tài)下實(shí)施拉絲加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的鎢絲的制造方法，其特征在于將拉絲速度調(diào) 整到10m/min 70m/min的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所述的鎢絲的制造方法，其特征在于在700°C 1300°C的溫度范圍對(duì)鎢絲實(shí)施退火處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢絲的制造方法，其特征在于在長(zhǎng)度為50 150mm、且具 有能夠在700°C 1300°C的溫度范圍加熱的加熱區(qū)的加熱爐中，通過使鎢絲以lOm/min 55m/min的線速度通過，對(duì)鎢絲實(shí)施退火處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鎢絲的制造方法，其特征在于對(duì)絲徑為0.3mm以下的 鎢絲實(shí)施所述退火處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求2 8的任一項(xiàng)所述的鎢絲的制造方法，其特征在于由全部拉絲工 序組成的制造工序中的所述潤(rùn)滑劑的比重的變化量為0. 05g/cm3以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎢絲的制造方法，其多次實(shí)施將鎢材料穿通在拉絲模中的拉絲加工，由此制造最終絲徑為0.05mm～1.10mm的鎢絲，該制造方法的特征在于將成為鎢絲精加工的最終拉絲加工時(shí)的鎢材料的斷面收縮率設(shè)定為5％～15％。此外，優(yōu)選將含有石墨粉末和增稠劑的潤(rùn)滑劑涂布在鎢材料的表面而實(shí)施上述拉絲加工。根據(jù)上述制造方法，能夠使作為燈絲等使用的鎢絲的表面殘余應(yīng)力降低，從而能夠有效地抑制發(fā)生在絲上的裂紋或絲徑變動(dòng)。
文檔編號(hào)C22F1/00GK101868306SQ20088011734
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者馬場(chǎng)英昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝高新材料公司