鎢合金、以及使用該鎢合金的鎢合金部件、放電燈、發(fā)射管和磁控管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的是得到一種不使用作為放射性物質(zhì)的釷也具有與含釷的鎢合金相同或在其以上的發(fā)射特性的鎢合金，以及提供使用該鎢合金的放電燈、發(fā)射管和磁控管。本發(fā)明的鎢合金中，在0.1wt％以上3wt％以下的范圍內(nèi)含有以HfC換算計(jì)的含有HfC的Hf成分。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鎢合金、以及使用該鎢合金的鎢合金部件、放電燈、發(fā)射管和磁控管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及鎢合金、以及使用該鎢合金的鎢合金部件、放電燈用電極部件、放電燈、發(fā)射管和磁控管。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢合金部件因鎢的高溫強(qiáng)度而被應(yīng)用在各式各樣的領(lǐng)域中。例如，用作放電燈、發(fā)射管、磁控管。在放電燈(HID燈)中，鎢合金部件被用作陰極電極、電極支承棒、線(xiàn)圈部件等。在發(fā)射管中，鎢合金部件被用作絲極(日文^ J >卜)或者網(wǎng)狀柵極(日文d
'> 二 - 'J 'Y K )等。在磁控管中，鎢合金部件被用作線(xiàn)圈部件等。這些鎢合金部件采取具有規(guī)定形狀的燒結(jié)體、線(xiàn)材、將線(xiàn)材形成為線(xiàn)圈狀的線(xiàn)圈部件的形狀。
[0003]以往，使用日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-226935號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)所記載的含有釷(或釷化合物)的鎢合金作為這些鎢合金部件。專(zhuān)利文獻(xiàn)I的鎢合金是使釷粒子和釷化合物粒子以平均粒徑在0.3μ m以下進(jìn)行微細(xì)分散，以提高抗變形性的合金。含釷的鎢合金因其射極特性和高溫下的機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，所以使用在前述的領(lǐng)域中。
[0004]但是，因?yàn)殁Q或釷化合物是放射性物質(zhì)，所以考慮到對(duì)環(huán)境的影響，期待不使用釷的鎢合金部件。在日本專(zhuān)利特開(kāi)2011-103240號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中，開(kāi)發(fā)出含有硼化鑭(LaB6)的鎢合金部件作為不使用釷的鎢合金部件。
[0005]另外,在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了使用了含有氧化鑭(La2O3)、和HfO2或ZrO2的鎢合金的短路電弧型高壓放電燈。通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的鎢合金不能得到足夠的發(fā)射特性。這是因?yàn)檠趸|的熔點(diǎn)為2300°C左右，較低，在提高施加電壓或者電流密度，使部件達(dá)到高溫時(shí)，氧化鑭早早就被蒸發(fā)，發(fā)射特性下降。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-226935號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)2011-103240號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利第4741190號(hào)專(zhuān)利公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012]例如，將鎢合金部件用途之一的放電燈大致分成低壓放電燈和高壓放電燈這兩種。低壓放電燈可列舉普通照明、使用在道路或者隧道等的特殊照明、涂料固化裝置、U V固化裝置、殺菌裝置、半導(dǎo)體等的光清潔裝置等的各種各樣的電弧放電型的放電燈。另外，高壓放電燈可列舉:供 水和排水的處理裝置、普通照明、競(jìng)技場(chǎng)等的室外照明、U V固化裝置、半導(dǎo)體或者印刷基板等的曝光裝置、晶片檢查裝置、投影儀等的高壓汞燈、金屬鹵化物燈、超高壓汞燈、氙燈、鈉燈等。[0013]放電燈根據(jù)其用途施加IOV以上的電壓。對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的含有硼化鑭的鎢合金以不到100V施加電壓，能夠獲得與含釷的鎢合金同等的壽命。但是，隨著電壓增大到100V以上，發(fā)射特性降低，其結(jié)果壽命也大大縮短。
[0014]關(guān)于發(fā)射管和磁控管，也同樣存在隨著施加電壓的增大，不能獲得足夠的特性的問(wèn)題。
[0015]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的發(fā)明，其目的在于提供不使用作為放射性物質(zhì)的釷，具有與含釷的鎢合金相同或在其以上的特性的鎢合金、使用鎢合金的鎢合金部件、放電燈、發(fā)射管和磁控管。
[0016]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0017]根據(jù)實(shí)施方式，提供一種含有W成分和含HfC的Hf成分的鎢合金。Hf成分的以HfC換算計(jì)的含量為0.1wt%~5wt%，較好范圍為0.1wt%~3wt%。另外，HfC粒子的平均一次粒徑較好在15 μ m以下。
[0018]實(shí)施方式的鎢合金部件的特征為含有以HfC換算計(jì)為0.1~3被％的Hf。
[0019]另外，較好含有 選自Hf、HfC、C的至少二種以上。另外，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，較好為X < I。另外，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，較好為O <x< I。另外，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，較好為0.2 < X < 0.7。此外，將鎢合金部件的表面部的碳量記作Cl(wt% )，將中心部的碳量記作C2(wt% )時(shí)，較好是Cl < C2。此外，較好是含有0.01wt%以下的K、Si和Al中的至少一種。此外，將Hf含量記作100質(zhì)量份時(shí)，Zr含量較好是10質(zhì)量份以下。此外，鎢的平均結(jié)晶粒徑較好是I~100 μ m。
[0020]另外，實(shí)施方式的鎢合金部件較好用于放電燈用部件、發(fā)射管用部件、磁控管用部件的至少I(mǎi)種。
[0021 ] 此外，實(shí)施方式的放電燈的特征是使用了實(shí)施方式的鎢合金部件。此外，實(shí)施方式的發(fā)射管的特征是使用了實(shí)施方式的鎢合金部件。此外，實(shí)施方式的磁控管的特征是使用了實(shí)施方式的鶴合金部件。
[0022]實(shí)施方式的放電燈用電極部件的特征是:在由鎢合金形成的放電燈用電極部件中，鎢合金含有以HfC換算計(jì)為0.1~5被％的Hf成分，并且Hf成分中HfC粒子的平均粒徑在15 μ m以下。
[0023]此外，把(:粒子的平均粒徑較好在54 111以下、且最大徑在154 111以下。此外，Hf成分較好是以HfC和金屬Hf這兩種存在。此外，Hf成分較好是金屬Hf存在于HfC粒子的表面。此外，較好是在Hf成分中，金屬Hf的一部分或全部固溶于鎢中。此外，將Hf成分的總含量記作100質(zhì)量份時(shí)，成為HfC粒子的Hf的比例較好是25~75質(zhì)量。此外，鎢合金較好是含有0.01wt%&下的由K、S1、Al中的至少一種構(gòu)成的摻雜材料。此外,鎢合金較好是含有2wt%以下的T1、Zr、V、Nb、Ta、Mo、稀土元素中的至少一種。此外，線(xiàn)徑較好是0.1~30mm。此外，鎢合金的維氏硬度Hv較好在330~700的范圍內(nèi)。此外，放電燈用電極部件較好是具有將前端制成錐形狀的前端部和圓柱狀的主體部。
[0024]此外，在觀察主體部的圓周方向截面的結(jié)晶組織時(shí)，每單位面積300 μ mX300 μ m上，I~80 μ m的鎢結(jié)晶的面積率較好是90%以上。此外，在觀察主體部的側(cè)面方向截面的結(jié)晶組織時(shí)，每單位面積300 μ mX 300 μ m上，2~120 μ m的鎢結(jié)晶的面積率較好是90%以上。[0025]此外，實(shí)施方式的放電燈的特征是使用了實(shí)施方式的放電燈用電極部件。此外，放電燈的施加電壓較好是100V以上。
[0026]發(fā)明的效果
[0027]實(shí)施方式的鎢合金因?yàn)椴缓凶鳛榉派湫晕镔|(zhì)的釷(包括氧化釷)，所以對(duì)環(huán)境沒(méi)有惡劣影響。而且，實(shí)施方式的鎢合金具有與含釷的鎢合金相同或在其以上的特性。因此，可以將使用該鎢合金的鎢合金部件、放電燈用電極部件、放電燈、發(fā)射管、磁控管制成對(duì)環(huán)境友好的制品。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是顯示第一實(shí)施方式的鎢合金部件的一例的圖。
[0029]圖2是顯示第一實(shí)施方式的鎢合金部件的其他例的圖。
[0030]圖3是顯示第一實(shí)施方式的放電燈的一例的圖。
[0031]圖4是顯示第一實(shí)施方式的磁控管用部件的一例的圖。
[0032]圖5是顯示第二實(shí)施方式的放電燈用電極部件的一例的圖。
[0033]圖6是顯示第二實(shí)施方式的放電燈用電極部件的其他例的圖。
[0034]圖7是顯示第二實(shí)施方式的放電燈用電極部件的主體部的圓周方向截面的一例的圖。
[0035]圖8是顯示第二實(shí)施方式的放電燈用電極部件的主體部的側(cè)面方向截面的一例的圖。
[0036]圖9是顯示第二實(shí)施方式的放電燈的一例的圖。
[0037]圖10是顯示實(shí)施例1和比較例I的發(fā)射電流密度一施加電壓的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038](第一實(shí)施方式)
[0039]根據(jù)實(shí)施方式1，提供一種含有W成分和含HfC的Hf成分的鎢合金。Hf成分的以HfC換算計(jì)的含量為0.lwt%~ 3wt%。Hf成分因?yàn)橹辽俸蠬fC，所以也可以含有HfC以外的含Hf化合物、Hf單質(zhì)等。作為含Hf化合物的例子，包括Η--2。
[0040]第一實(shí)施方式的鶴合金構(gòu)件的特征是:為由含有以HfC換算計(jì)為0.lwt%~3wt%的Hf成分的鎢合金構(gòu)成的部件。
[0041 ] 通過(guò)含有以HfC (碳化鉿)換算計(jì)為0.1~3wt %的Hf (鉿)成分，能提高發(fā)射特性和強(qiáng)度等的特性。即，如果Hf成分含量以HfC換算計(jì)低于0.lwt%，則添加的效果不夠，如果超過(guò)3wt%，則特性降低。此外，Hf成分含量以HfC換算計(jì)較好為0.5~2.5wt%。
[0042]此外，鎢合金所含的HfC成分較好含有Hf、HfC、C中的至少兩種以上。即，作為HfC成分，以Hf和HfC的組合、Hf和C (碳)的組合、HfC和C (碳)的組合、Hf和HfC和C (碳)的組合的任意一種含有HfC成分。如果比較各自的熔點(diǎn)，金屬Hf為2230°C，HfC為3920°C，鎢為3400°C (參見(jiàn)巖波書(shū)店的《理化學(xué)事典》)。金屬釷的熔點(diǎn)為1750°C、氧化釷(ThO2)的熔點(diǎn)為3220±50°C。鉿與釷相比，熔點(diǎn)較高，所以與含釷的鎢合金相比，能夠使高溫強(qiáng)度相同或在其以上。
[0043]另外，將Hf、HfC和C(碳)的總量以HfCx換算時(shí)，較好為x < I。x < I意味著鎢合金中所含的HfC成分不是都以HfC的形態(tài)存在，而是其中一部分形成為金屬Hf。金屬Hf的功函數(shù)為3.9，與金屬Th的功函數(shù)3.4同等，所以能夠使發(fā)射特性提高。另外，金屬鉿因?yàn)榕c鎢形成固溶體，所以是提高強(qiáng)度的有效的元素。
[0044]另外，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，較好為O <x< I。關(guān)于χ<1，如前所述。另外，O < X的意思是作為鎢合金中所含的HfC成分，存在HfC或C中的任一種。HfC或C具有除去鎢合金所含的雜質(zhì)氧的脫氧效果。因?yàn)橥ㄟ^(guò)減少雜質(zhì)氧能降低鎢合金部件的電阻，所以能夠提高作為電極的特性。另外，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，較好為0.2 < X < 0.7。如果在該范圍內(nèi)，金屬Hf、HfC或C能平衡存在，發(fā)射特性、強(qiáng)度、電阻、壽命等的特性提聞。
[0045]此外，鎢合金部件中的Hf、HfC、C的含量的測(cè)定方法采用ICP分析法及燃燒一紅外線(xiàn)吸收法。如果采用ICP分析法，可測(cè)定將Hf的Hf量和HfC的Hf量合計(jì)而得的Hf量。同樣，通過(guò)燃燒一紅外線(xiàn)吸收法能夠測(cè)定將HfC的碳量、和單獨(dú)存在的碳量或者以作為其他碳化物存在的碳量合計(jì)而得的碳量。在實(shí)施方式中，通過(guò)ICP分析法和燃燒一紅外線(xiàn)吸收法測(cè)定Hf量、C量，將其換算成HfCx。
[0046]此外，也可以含有0.01wt%以下的K、Si和Al中的至少一種。K(鉀)、Si(硅)、Al(鋁)都為摻雜材料，通過(guò)添加這些摻雜材料能夠提高重結(jié)晶特性。通過(guò)提高重結(jié)晶特性，在進(jìn)行重結(jié)晶熱處理時(shí)就容易獲得均勻的重結(jié)晶組織。此外，對(duì)于摻雜材料的含量的下限無(wú)特別限定，但較好為0.001wt%以上。如果不到0.001wt%，添加的效果會(huì)減??；如果超過(guò)0.01wt %，燒結(jié)性和加工性會(huì)變差，量產(chǎn)性下降。
[0047]此外,將Hf含量記作100質(zhì)量份時(shí),Zr含量較好是10質(zhì)量份以下。該Hf含量表示Hf和HfC的總計(jì)的Hf量。Zr(鋯)的熔點(diǎn)高達(dá)1850°C，所以即使鎢合金部件中含有Zr，惡劣影響也少。此外，在 市售的Hf粉等中，根據(jù)粉的等級(jí)也會(huì)包含數(shù)十個(gè)百分點(diǎn)的Zr。使用除去了雜質(zhì)的高純度Hf粉或高純度HfC粉在提高特性上是有效的。但是，原料的高純度化會(huì)成為成本上升的原因。將Hf記作100重量份時(shí)，如果Zr (鋯)含量在10質(zhì)量份以下，則不會(huì)使特性過(guò)度下降。
[0048]此外，將鎢合金部件的表面部的碳量記作Cl(wt% )，將中心部的碳量記作C2(wt% )時(shí)，較好是C1<C2。表面部表示從鎢合金的表面開(kāi)始到20 μ m為止的部分。此外，中心部是指鎢合金部件的截面的中心部分。此外，該碳量是將HfC等的碳化物的碳和單獨(dú)存在的碳這兩者合計(jì)而得的值，通過(guò)燃燒一紅外線(xiàn)吸收法進(jìn)行分析。表面部的碳量Cl<中心部的碳量C2表示表面部的碳通過(guò)脫氧而成為CO2，并跑到系統(tǒng)外。此外，表面部的碳量減少表示成為表面部的Hf量相對(duì)增加的狀態(tài)。為此，使用Hf作為射極材料時(shí)，特別有效。
[0049]此外，鎢的平均結(jié)晶粒徑較好是I~100 μ m。鎢合金部件較好為燒結(jié)體。如果為燒結(jié)體，通過(guò)利用成形工序則能制成各式各樣形狀的部件。通過(guò)實(shí)施鍛造工序、壓延工序、拉絲工序等容易將燒結(jié)體加工成線(xiàn)材(包括絲極)和線(xiàn)圈部件等。
[0050]此外，鎢結(jié)晶在為燒結(jié)體時(shí)，是長(zhǎng)寬比不到3的結(jié)晶在90%以上的各向同性結(jié)晶組織。此外，如果進(jìn)行拉絲加工，則形成長(zhǎng)寬比為3以上的結(jié)晶在90%以上的扁平結(jié)晶組織。此外，鎢結(jié)晶的粒徑的計(jì)算方法是利用金屬顯微鏡等的放大照片來(lái)拍攝結(jié)晶組織。對(duì)于此處顯示的一個(gè)鎢結(jié)晶，測(cè)定最大弗雷特直徑(日文:最大7 二 > 一徑)，將其作為粒徑。對(duì)任意的100粒進(jìn)行該操作，將其平均值作為平均結(jié)晶粒徑。[0051]另外，如果鎢的平均結(jié)晶粒徑小于I μ m,則較難使Hf、HfC或C的分散成分達(dá)到均勻分散的狀態(tài)。分散成分存在于鎢結(jié)晶之間的晶界上。因此，如果鎢的平均結(jié)晶粒徑小到低于1μπι，則晶界變小，難以使分散成分均勻分散。另外，如果鎢的平均結(jié)晶粒徑大于100 μ m，作為燒結(jié)體的強(qiáng)度下降。為此，鎢的平均結(jié)晶粒徑較好是I~100 μ m，更好為10~60 μ m0
[0052]從均勻分散的觀點(diǎn)看，Hf、HfC或C的分散成分的平均粒徑較好小于鎢的平均結(jié)晶粒徑。另外，關(guān)于分散成分的平均粒徑也可使用最大弗雷特直徑。另外，鎢的平均結(jié)晶粒徑定為Α(μ m)、分散成分的平均粒徑定為Β( μ m)時(shí)，較好B/A ( 0.5。Hf、HfC或C的分散成分存在于鎢結(jié)晶之間的晶界，能夠起到射極材料或者晶界強(qiáng)化材料的功能。通過(guò)將分散成分的平均粒徑減小到鎢的平均結(jié)晶粒徑的1/2以下，能夠使分散成分容易地均勻分散在鎢結(jié)晶晶界，減少特性的參差不齊。
[0053]前述的鎢合金和鎢合金部件較好用于放電燈用部件、發(fā)射管用部件、磁控管用部件的至少I(mǎi)種。
[0054]作為放電燈用部件，可列舉放電燈所用的陰極電極、電極支承棒、線(xiàn)圈部件。圖1和圖2顯示了放電燈用陰極電極的一例。圖中的I是陰極電極，2為電極主體部，3為電極前端部。陰極電極I由鎢合金的燒結(jié)體形成。此外，電極前端部3的前端可以是圖1所示的梯形狀(截錐體形狀)，也可以是圖2所示的三角狀(圓錐體形狀)。根據(jù)需要，對(duì)前端部進(jìn)行研磨加工。此外，電極主體部2較好是直徑2~35mm的圓柱狀，電極主體部2的長(zhǎng)度較好是10~600mm。
[0055]圖3顯示了放電燈的一例。圖中I為陰極電極，4為放電燈，5為電極支承棒，6為玻璃管。在放電燈4中，以使電極前端部相向的方式配置一對(duì)陰極電極I。陰極電極I與電極支承棒5接合。此外，在玻璃管6的內(nèi)部設(shè)置有未圖示的熒光體層。此外，根據(jù)需要在玻璃管的內(nèi)部封入汞、鹵素、氬氣(或者氖氣)等。
[0056]此外，實(shí)施方式的鎢合金部件用作電極支承棒5的情況下，可以整個(gè)電極支承棒是實(shí)施方式的鎢合金，也可以是與陰極電極接合的部分使用實(shí)施方式的鎢合金，而剩余部分與其他引線(xiàn)材料接合的形狀。
[0057]此外，根據(jù)放電燈的種類(lèi)，也存在將線(xiàn)圈部件安裝在電極支承棒上作為電極使用的放電燈。也可以使用實(shí)施方式的鎢合金作為該線(xiàn)圈部件。
[0058]另外，實(shí)施方式的放電燈是使用了實(shí)施方式的鎢合金部件的放電燈。對(duì)于放電燈的種類(lèi)無(wú)特別限定，可以適用于低壓放電燈和高壓放電燈中的任一種。此外，低壓放電燈可列舉普通照明、使用在道路或者隧道等的特殊照明、涂料固化裝置、U V固化裝置、殺菌裝置、半導(dǎo)體等的光清潔裝置等的各種各樣的電弧放電型的放電燈。另外，高壓放電燈可列舉:供水和排水的處理裝置、普通照明、競(jìng)技場(chǎng)等的室外照明、U V固化裝置、半導(dǎo)體或者印刷基板等的曝光裝置、晶片檢查裝置、投影儀等的高壓汞燈、金屬鹵化物燈、超高壓汞燈、氙燈、鈉燈等。
[0059]此外，實(shí)施方式的鎢合金部件作為發(fā)射管用部件也是適合的。作為發(fā)射管用部件，可列舉絲極或者網(wǎng)狀柵極。此外，網(wǎng)狀柵極可以是將線(xiàn)材編織成網(wǎng)狀的網(wǎng)狀柵極，也可以是在燒結(jié)體板上形成有多個(gè)孔的網(wǎng)狀柵極。
[0060]實(shí)施方式的發(fā)射管因?yàn)槭褂昧藢?shí)施方式的鎢合金部件作為發(fā)射管用部件，所以特性比較理想。
[0061]此外，實(shí)施方式的鎢合金部件作為磁控管用部件也是適合的。作為磁控管用部件，可列舉線(xiàn)圈部件。圖4顯示了作為磁控管用部件的一例的磁控管用陰極構(gòu)造體。圖中7為線(xiàn)圈部件，8為上部支承部件，9為下部支承部件，10為支承棒，11為磁控管用陰極構(gòu)造體。上部支承部件8和下部支承部件9通過(guò)支承棒10成為一體。支承棒10的周?chē)渲糜芯€(xiàn)圈部件7，與上部支承部件8和下部支承部件9成為一體。這樣的磁控管用部件適合于微波爐。此外，線(xiàn)圈部件使用的鎢線(xiàn)材的線(xiàn)徑較好是0.1~1mm。另外，線(xiàn)圈部件的直徑較好是2~6_。在使用實(shí)施方式的鎢合金部件作為磁控管用部件時(shí)，顯示優(yōu)異的發(fā)射特性和高溫強(qiáng)度。為此能夠使使用了鎢合金部件的磁控管的可靠性提高。
[0062]接著，對(duì)第一實(shí)施方式的鎢合金及鎢合金部件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。第一實(shí)施方式的鎢合金及鎢合金部件只要具有前述的構(gòu)造，對(duì)其制造方法就沒(méi)有特定限定，作為高效的制造方法可例舉以下的方法。
[0063]首先準(zhǔn)備作為原料的鎢粉末。鎢粉末的平均粒徑較好為I~10 μ m。平均粒徑不到I μ m,鎢粉末容易凝集，很難均勻分散HfC成分。如果超過(guò)10 μ m,作為燒結(jié)體的平均結(jié)晶粒徑則有可能超過(guò)100 μ m。此外，純度根據(jù)目標(biāo)用途不同而不同，但較好是99.0wt%以上、更好是99.9被％以上的高純度鎢粉末。
[0064]然后，準(zhǔn)備作為HfC成分的HfC粉末。另外，也可使用Hf粉末和碳粉末的混合物來(lái)代替HfC粉末。此外，也可不單獨(dú)使用HfC粉末，而是使用在HfC粉末中混合了 Hf粉末或碳粉末的I~2種而得的粉末。其中，較好使用HfC粉末。HfC粉末在燒結(jié)工序中，一部分碳發(fā)生分解，與鎢粉末中的雜質(zhì)氧反應(yīng)，生成二氧化碳，釋放到系統(tǒng)以外，對(duì)鎢合金的均勻化有貢獻(xiàn)，所以較為 理想。在使用Hf粉末和碳粉末的混合粉末的情況下，必須將Hf粉末和碳粉末這兩者均勻混合，因此制造工序的負(fù)荷增加。此外，因?yàn)榻饘貶f容易氧化，所以較好使用HfC粉末。
[0065]此外，HfC成分粉末的平均粒徑較好是0.5~5 μ m。如果平均粒徑不到0.5 μ m，則HfC粉末的凝集增大，很難使其均勻分散。此外，如果超過(guò)5 μ m，則很難使其在鎢結(jié)晶的晶界上均勻分散。此外，若從均勻分散的觀點(diǎn)考慮，較好是HfC粉末的平均粒徑<鎢粉末的平均粒徑。
[0066]此外，在將HfC粉末或Hf粉末中的Hf量記作100質(zhì)量份時(shí)，Zr較好是在10質(zhì)量份以下。在HfC粉末或Hf粉末中存在Zr成分作為雜質(zhì)含有的情況。如果相對(duì)于Hf量，Zr量在10質(zhì)量份以下，則不會(huì)妨礙Hf成分對(duì)于特性的好處。此外，Zr量越少越好，但是原料的高純度化會(huì)成為成本上升的主要因素。因此，Zr量更好是0.1~3質(zhì)量份的范圍。
[0067]此外，根據(jù)需要，可以添加選自K、S1、Al的一種以上的摻雜材料。其添加量較好為0.1質(zhì)量％以下。
[0068]然后將各原料粉末均勻混合?；旌瞎ば蜉^好使用球磨機(jī)等的混合機(jī)進(jìn)行。混合工序較好是進(jìn)行8小時(shí)以上、更好是20小時(shí)以上。此外，根據(jù)需要，也可以與有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑混合制成漿料。此外，根據(jù)需要也可進(jìn)行造粒工序。
[0069]然后以模具壓制制成成形體。根據(jù)需要對(duì)成形體進(jìn)行脫脂工序。接著，進(jìn)行燒結(jié)工序。燒結(jié)工序較好是在氫等的還原氣氛、氮等的惰性氣氛或真空中進(jìn)行。此外，燒結(jié)條件較好是在溫度1400~3000°C下進(jìn)行I~20小時(shí)。如果燒結(jié)溫度不到1400°C或燒結(jié)時(shí)間不到I小時(shí)，則燒結(jié)不充分，燒結(jié)體的強(qiáng)度下降。此外，如果燒結(jié)溫度超過(guò)300(TC或者燒結(jié)時(shí)間超過(guò)20小時(shí)，則鎢結(jié)晶可能會(huì)過(guò)度粒生長(zhǎng)。另外，通過(guò)在惰性氣氛或者真空中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)體表面部的碳容易排出到系統(tǒng)外。此外，燒結(jié)工序是通電燒結(jié)、常壓燒結(jié)、加壓燒結(jié)等，對(duì)此無(wú)特別限定。
[0070]接著，進(jìn)行將燒結(jié)體(鎢合金)加工為部件的工序。作為用于加工成部件的工序，可例舉鍛造工序、壓延工序、拉絲工序、切割工序、研磨工序等。此外，在加工為線(xiàn)圈部件時(shí)，可例舉盤(pán)繞工序(日文^ 'J 工程)。此外，在制作作為發(fā)射管用部件的網(wǎng)狀柵極時(shí)，可例舉將絲極加工成網(wǎng)狀的工序。
[0071]接著，在對(duì)部件加工后，根據(jù)需要進(jìn)行矯正熱處理。矯正熱處理較好在還原氣氛、惰性氣氛或者真空中以1300~2500°C范圍進(jìn)行。通過(guò)矯正熱處理能緩和加工成部件的工序中所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，以提高部件的強(qiáng)度。 [0072](第二實(shí)施方式)
[0073]通過(guò)第二實(shí)施方式，提供含有W成分和含HfC粒子的Hf成分的鎢合金、使用了鎢合金的鎢合金部件、放電燈、發(fā)射管和磁控管。Hf成分的以HfC換算計(jì)的含量為0.lwt%~5wt%。另外，HfC粒子的平均一次粒徑在15 μ m以下。Hf成分因?yàn)橹辽俸蠬fC，所以也可以含有HfC以外的含Hf化合物、Hf單質(zhì)等。作為含Hf化合物的例子，包括Η--2。
[0074]第二實(shí)施方式的放電燈用電極部件的特征是:在由鎢合金形成的放電燈用電極部件中，鎢合金含有以HfC換算計(jì)為0.1~5被％的Hf成分，并且Hf成分中HfC粒子的平均粒徑在15 μ m以下。
[0075]圖5和圖6顯示了實(shí)施方式的放電燈用電極部件的一例。圖中，21是放電燈用電極部件，22是具有錐形的前端部的放電燈用電極部件，23是前端部，24是主體部。放電燈用電極部件21是圓柱狀，將其前端部23加工為錐形，形成放電燈用電極部件22。加工為錐形之前的放電燈用電極部件21通常為圓柱形狀，但也可以是四棱柱形狀。
[0076]首先，鎢合金含有以HfC換算計(jì)為0.1~5被％的Hf成分。Hf成分可例舉HfC、Hf這兩種。HfC(碳化鉿)的情況下，C /Hf的原子比不限定于1，可以包括C /Hf的原子比在
0.6~I的范圍的物質(zhì)。此外，Hf成分是以HfC( C /Hf原子比=I)換算計(jì)為0.1~5wt%的含有成分。Hf成分是在放電燈用電極部件中作為射極材料發(fā)揮作用的成分。Hf成分的含量以HfC換算計(jì)不到0.]^1:%時(shí),發(fā)射特性不夠。另一方面,如果超過(guò)5wt%,則有可能導(dǎo)致強(qiáng)度下降等。因此，Hf成分以HfC換算計(jì)較好是0.3~3.0wt %,更好是0.5~2.5wt%。
[0077]此外，Hf成分如前所述作為HfC或Hf存在。其中，HfC的一次粒子必須是平均粒徑為15μπι以下的粒子。即，HfC是HfC粒子是重要的。HfC粒子存在于鎢結(jié)晶粒子之間的晶界上。為此，如果HfC粒子過(guò)大，鎢結(jié)晶粒子之間的間隙則會(huì)增大，成為密度下降和強(qiáng)度下降的原因。此外，如果存在于鎢結(jié)晶粒子之間的晶界上，HfC粒子不僅起到發(fā)射材料的功能，還能起到分散強(qiáng)化材料的功能，所以還可獲得電極部件的強(qiáng)度提高。
[0078]此外，HfC粒子的一次粒子的平均粒徑較好在5 μ m以下、且最大徑在15 μ m以下。另外，HfC粒子的一次粒子的平均粒徑較好在0.1~3 μ m。此外，最大徑較好在I~10 μ m以下。在平均粒徑不到0.1 μ m或最大徑不到I μ m的小的HfC粒子的情況下，因?yàn)榘l(fā)射所產(chǎn)生的消耗會(huì)早早消耗完。為了延長(zhǎng)作為電極的壽命，較好HfC粒子的平均粒徑在0.Ιμπι以上或最大徑在I μ m以上。[0079]此外，HfC粒子的分散狀態(tài)較好是:在200 μ m的任意直線(xiàn)上存在2~30個(gè)HfC粒子的范圍。如果HfC粒子的個(gè)數(shù)在每200 μ m直線(xiàn)上不到2個(gè)(O~I個(gè))，則部分區(qū)域HfC粒子變少，發(fā)射的不均勻性增大。相反，如果HfC粒子的個(gè)數(shù)在每200 μ m直線(xiàn)上多達(dá)超過(guò)30個(gè)(31個(gè)以上)，則部分區(qū)域的HfC粒子過(guò)多，有可能出現(xiàn)強(qiáng)度下降等的惡劣影響。另外，HfC粒子的分散狀態(tài)的測(cè)定方法是通過(guò)對(duì)鎢合金的任意截面進(jìn)行放大拍攝。放大照片的倍率在1000倍以上。在放大照片上畫(huà)200 μ m的任意直線(xiàn)(線(xiàn)粗度0.5mm)，計(jì)算該線(xiàn)上所存在的HfC粒子的個(gè)數(shù)。
[0080]此外，HfC粒子的二次粒子的最大徑較好在100 μ m以下。HfC粒子的二次粒子是指一次粒子的凝集體。如果二次粒子超過(guò)100 μ m，較大時(shí)，鎢合金部件的強(qiáng)度則會(huì)下降。為此，HfC粒子的二次粒子的最大徑在100 μ m以下，較好在50 μ m以下，更好是小到20 μ m以下。
[0081]此外，Hf成分中，Hf (金屬Hf)存在各式各樣的分散狀態(tài)。
[0082]第一分散狀態(tài)是作為金屬Hf粒子存在的狀態(tài)。金屬Hf粒子與HfC粒子同樣，存在于鎢結(jié)晶粒子之間的晶界上。通過(guò)存在于鎢結(jié)晶粒子之間的晶界上，金屬Hf粒子也起到發(fā)射材料和分散強(qiáng)化材料的功能。為此，金屬Hf粒子的一次粒徑的平均粒徑較好在15 μ m以下，更好在10 μ m以下,進(jìn)一步更好是0.1~3μηι。此外,最大徑較好在15 μ m以下,更好在10 μ m以下。此外，關(guān)于金屬Hf粒子，在制作鎢合金時(shí)，可以采用預(yù)先將HfC粒子和金屬Hf粒子混合的方法，也可以采用在制造工序中對(duì)HfC粒子進(jìn)行脫碳的方法。另外，如果使用脫碳的方法，因?yàn)橐材塬@得與鎢中的氧反應(yīng)，作為二氧化碳排出到系統(tǒng)外的脫氧效果，所以較為理想。如果能夠脫氧，因能降低鎢合金的電阻，所以作為電極可提高導(dǎo)電性。另外，金屬Hf粒子的一部分可以變?yōu)镠fO2粒子。
[0083]第二分散狀態(tài)是金屬Hf存在于HfC粒子的表面的狀態(tài)。與第一分散狀態(tài)相同，在制作鎢合金的燒結(jié)體時(shí)，碳從HfC粒子表面脫碳，成為在表面形成有金屬Hf被膜的狀態(tài)。即使是帶有金屬Hf被膜的HfC粒子，也顯示優(yōu)異的發(fā)射特性。此外，帶有金屬Hf被膜的HfC粒子的一次粒徑的平均粒徑較好在15 μ m以下，更好在10 μ m以下，進(jìn)一步更好是0.1~3 μ m。此外,最大徑較好在15 μ m以下,更好在10 μ m以下。
[0084]第三分散狀態(tài)是金屬Hf的一部分或者全部固溶在鎢中的狀態(tài)。金屬Hf是與鎢形成固溶體的組合。通過(guò)形成固溶體能夠提高鎢合金的強(qiáng)度。此外，有無(wú)固溶的測(cè)定方法可通過(guò)XRD分析來(lái)進(jìn)行。首先，測(cè)定Hf成分和碳的含量。此外，根據(jù)Hf成分中的Hf量和碳量進(jìn)行HfC換算，確認(rèn)到HfCx、X < I。然后，進(jìn)行XRD分析確認(rèn)沒(méi)有檢出金屬Hf的峰。盡管HfCx, X < 1、以未變成碳化鉿的鉿存在，沒(méi)有檢出金屬Hf的峰意味著金屬Hf固溶于鎢中。
[0085]另一方面，HfCx、X < 1、以未變成碳化鉿的鉿存在，并且還檢出了金屬Hf的峰，意味著是金屬Hf沒(méi)有固溶而是存在于鎢結(jié)晶之間的晶界上的第一分散狀態(tài)。此外，第二分散狀態(tài)可通過(guò)使用EPMA (電子探針顯微分析儀)或TEM (透射型電子顯微鏡)進(jìn)行分析。
[0086]金屬Hf的分散狀態(tài)可以是第一分散狀態(tài)、第二分散狀態(tài)、第三分散狀態(tài)中的任意一種或者兩種以上的組合。
[0087]此外，將Hf成分的總含量(Hf含量)記作100質(zhì)量份時(shí)，成為HfC粒子的Hf的比例較好是25~75質(zhì)量份。當(dāng)然，Hf成分也可以全部都是HfC粒子。如果是HfC粒子就能獲得發(fā)射特性。另一方面，通過(guò)使金屬Hf分散，能夠提高鎢合金的導(dǎo)電性和強(qiáng)度。但是，如果Hf的全部為金屬Hf，發(fā)射特性和高溫強(qiáng)度則降低。金屬Hf的熔點(diǎn)為2230°C，HfC的熔點(diǎn)為3920°C，金屬鎢的熔點(diǎn)為3400°C。因?yàn)镠fC的熔點(diǎn)更高，所以以規(guī)定量含有HfC的鎢合金的高溫強(qiáng)度提高。此外，HfC的表面電流密度與ThO2大致相等，所以可流通與含氧化釷的鎢合金同樣的電流。因此，即使作為放電燈，也能夠以與含氧化釷的鎢合金電極同樣的電流密度相對(duì)應(yīng)，所以不需要改變控制電路等的設(shè)計(jì)。因此，將Hf成分的總含量記作100質(zhì)量份時(shí)，HfC粒子的比例較好是25~75質(zhì)量份。進(jìn)一步更好是35~65質(zhì)量份。
[0088]另外，分析HfC和金屬Hf的含量的方法是通過(guò)ICP分析法測(cè)定鎢合金中的總Hf量。然后，通過(guò)燃燒一紅外線(xiàn)吸收法測(cè)定鎢合金中的總碳量。在鎢合金是與Hf成分形成的二元體系的情況下，可認(rèn)為所測(cè)定的總碳量全部變成HfC。因此，根據(jù)所測(cè)定的總Hf量和總碳量的比較，可測(cè)定Hf成分中的HfC量。采用該方法的情況下，以C /Hf = 2來(lái)計(jì)算HfC量。
[0089]此外，HfC粒子的尺寸的測(cè)定通過(guò)下述方法測(cè)定:在鎢合金燒結(jié)體的任意截面上拍攝放大照片，將其中顯示出的HfC粒子的最長(zhǎng)的對(duì)角線(xiàn)作為HfC粒子的粒徑。進(jìn)行該操作，測(cè)定50個(gè)HfC粒子，將其平均值作為HfC粒子的平均粒徑。此外，將HfC粒子的粒徑(最長(zhǎng)的對(duì)角線(xiàn))中的最大的值作為HfC粒子的最大徑。
[0090]此外，鎢合金可以含有0.01wt%&下的由K、S1、Al中的至少一種構(gòu)成的摻雜材料。K(鉀)、Si (硅)、A1 (鋁)都為摻雜材料，通過(guò)添加這些摻雜材料能夠提高重結(jié)晶特性。通過(guò)提高重結(jié)晶特性，在進(jìn)行重結(jié)晶熱處理時(shí)就容易獲得均勻的重結(jié)晶組織。此外，對(duì)于摻雜材料的含量的下限無(wú)特別限定，但較好為0.001wt%以上。如果不到0.001wt%，添加的效果會(huì)減??；如果超過(guò)0.01wt%，燒結(jié)性和加工性會(huì)變差，量產(chǎn)性下降。
[0091]此外，鎢合金可以含有2wt%以下的T1、Zr、V、Nb、Ta、Mo、稀土類(lèi)元素中的至少一種。T1、Zr、V、Nb、Ta、Mo、稀土元素的至少一種分別可以采用金屬單質(zhì)、氧化物、碳化物中的任一種形態(tài)。此外，也可含有兩種以上。即使在含有兩種以上的情況下，其總量也較好在2wt%以下。這些含有成分主要起到分散強(qiáng)化材料的功能。HfC粒子因?yàn)槠鸬桨l(fā)射材料的功能，所以若長(zhǎng)時(shí)間使用放電燈就會(huì)逐漸被消耗。T1、Zr、V、Nb、Ta、Mo、稀土元素的發(fā)射特性弱，所以因發(fā)射引起的消耗少，可長(zhǎng)期維持作為分散強(qiáng)化材料的功能。對(duì)于含量的下限沒(méi)有特別限定，但較好在0.01wt%以上。此外，這些成分中，較好是Zr、稀土元素。這些成分是原子半徑在0.16nm以上的大原子，所以是表面電流密度大的成分。換言之，可以說(shuō)含有原子半徑在0.16nm以上的元素的金屬單質(zhì)或者其化合物較好。
[0092]此外，放電燈用電極部件較好是具有將前端制成錐形狀的前端部和圓柱狀的主體部。通過(guò)形成錐形，即形成將前端部削尖的形狀就能夠提高作為放電燈用電極部件的特性。如圖6所示，對(duì)于前端部23和主體部24的長(zhǎng)度比例沒(méi)有特別限定，可根據(jù)用途進(jìn)行設(shè)定。
[0093]此外，放電燈用電極部件的線(xiàn)徑Φ較好為0.1~30mm。如果不到0.1mm,貝U不能具有作為電極部件的強(qiáng)度，在組裝到放電燈中時(shí)，有可能發(fā)生折斷，或在將前端部加工為錐形時(shí)，有可能發(fā)生折斷。如果超過(guò)30_較大時(shí)，如后敘那樣，控制鎢結(jié)晶組織的均勻性變得困難。
[0094] 此外，在觀察主體部的圓周方向截面(橫截面)的結(jié)晶組織時(shí)，每單位面積300 μ mX300 μ m上，結(jié)晶粒徑為I~80 μ m的鎢結(jié)晶的面積率較好是90%以上。圖7顯示了主體部的圓周方向截面的一例。圖中，24是主體部,25是圓周方向截面。在測(cè)定圓周方向截面的結(jié)晶組織時(shí)，對(duì)主體部的長(zhǎng)度的中心截面以放大照相的方式進(jìn)行拍照。此外，在線(xiàn)徑細(xì)、一個(gè)視野內(nèi)無(wú)法測(cè)定單位面積300 μ mX300 μ m時(shí),可多次拍攝任意的圓周方向截面。放大照片中，將其中顯示的鎢結(jié)晶粒子的最長(zhǎng)對(duì)角線(xiàn)作為最大徑，測(cè)定該最大徑在I~80 μ m的范圍內(nèi)的鶴結(jié)晶粒子的面積％。
[0095]主體部的圓周方向截面的鎢結(jié)晶在每單位面積上，結(jié)晶粒徑為I~80 μ m的鎢結(jié)晶的面積率在90%以上表不結(jié)晶粒徑不到Iym的小的鶴結(jié)晶及超過(guò)80 μ m的大的鶴結(jié)晶少。如果不到Iym的鎢結(jié)晶過(guò)多，則鎢結(jié)晶粒子之間的晶界會(huì)變得過(guò)小。晶界中HfC粒子的比例如果增大，則在因?yàn)榘l(fā)射而HfC粒子消耗時(shí)，成為大的缺陷，鎢合金的強(qiáng)度降低。另一方面，如果超過(guò)80 μ m的大的鎢結(jié)晶粒子多，則晶界變得過(guò)大，鎢合金的強(qiáng)度下降。更好是I~80 μ m的鎢結(jié)晶的面積率在96%以上，進(jìn)一步更好是面積率為100%。
[0096]此外，圓周方向的截面的鎢結(jié)晶粒子的平均粒徑較好在50 μ m以下，更好在20 μ m以下。此外，鎢結(jié)晶粒子的平均長(zhǎng)寬比較好是小于3。另外，在測(cè)定長(zhǎng)寬比時(shí)，拍攝單位面積300 μ mX300 μ m的放大照片，將其中顯示的鎢結(jié)晶粒子的最大徑(弗雷特直徑)作為長(zhǎng)徑L，將自長(zhǎng)徑L的中心垂直延伸的粒徑作為短徑S，將長(zhǎng)徑L/短徑S作為長(zhǎng)寬比。對(duì)50粒進(jìn)行該操作，將其平均值作為平均長(zhǎng)寬比。此外，計(jì)算平均粒徑時(shí)，將(長(zhǎng)徑L+短徑S)/2作為粒徑，將50粒的平均值作為平均粒徑。
[0097]此外，在觀察主體部的側(cè)面方向截面(縱截面)的結(jié)晶組織時(shí)，每單位面積300μπιΧ300μπι上，結(jié)晶粒徑為2~120 μ m的鎢結(jié)晶的面積率較好是90%以上。圖8顯示了側(cè)面方向截面的一例。圖中，24是主體部，26是側(cè)面方向截面。在測(cè)定側(cè)面方向截面的結(jié)晶組織時(shí)，測(cè)定通過(guò)主體部的線(xiàn)徑的中心的截面。此外，在一個(gè)視野內(nèi)無(wú)法測(cè)定單位面積300 μ mX 300 μ m時(shí)，可多次拍攝任意的側(cè)面方向截面。放大照片中，將其中顯示的鎢結(jié)晶粒子的最長(zhǎng)對(duì)角線(xiàn)作為最大徑，測(cè)定該最大徑在2~120 μ m的范圍內(nèi)的鎢結(jié)晶粒子的面積％。
[0098]主體部的側(cè)面方向截面的鎢結(jié)晶在每單位面積上結(jié)晶粒徑為2~120 μ m的鎢結(jié)晶的面積率在90%以上，表不結(jié)晶粒徑不到2 μ m的小的鶴結(jié)晶及超過(guò)120 μ m的大的鶴結(jié)晶少。如果不到2μπι的鎢結(jié)晶過(guò)多，則鎢結(jié)晶粒子之間的晶界會(huì)變得過(guò)小。晶界中HfC粒子的比例如果增大，則在因?yàn)榘l(fā)射而HfC粒子消耗時(shí)，成為大的缺陷，鎢合金的強(qiáng)度降低。另一方面，如果超過(guò)120 μ m的大的鎢結(jié)晶粒子多，則晶界變得過(guò)大，鎢合金的強(qiáng)度下降。更好是2~120 μ m的鎢結(jié)晶的面積率在96%以上，進(jìn)一步更好是面積率為100%。
[0099]此外，側(cè)面方向截面的鎢結(jié)晶粒子的平均粒徑較好在70 μ m以下，更好在40 μ m以下。此外，鎢結(jié)晶粒子的平均長(zhǎng)寬比較好在3以上。平均粒徑和平均長(zhǎng)寬比的測(cè)定方法與圓周方向截面相同。
[0100]如上所述，通過(guò)控制鎢結(jié)晶粒子的尺寸、Hf成分的尺寸和比例，能夠提供放電特性?xún)?yōu)異、且強(qiáng)度尤其是高溫強(qiáng)度的鎢合金。因此，放電燈用電極部件的特性也提高。
[0101]此外，鎢合金的相對(duì)密度較好是95.0%以上，更好是98.0%以上。如果相對(duì)密度不到95.0%，則氣泡增加，有可能產(chǎn)生強(qiáng)度下降和部分放電等的惡劣影響。另外，相對(duì)密度的計(jì)算方式是將基于阿基米德法的實(shí)測(cè)密度除以理論密度而得的值。即、(實(shí)測(cè)密度/理論密度)X 100(% )=相對(duì)密度。此外，關(guān)于理論密度，是作為鎢的理論密度19.3g/cm3、鉿的理論密度13.31g/cm3、碳化鉿的理論密度12.2g/cm3,根據(jù)各自的質(zhì)量比通過(guò)計(jì)算而求得的值。例如，在由1?丨％的!^(:、0.2被％的把、其余為鎢構(gòu)成的鎢合金的情況下，理論密度是 12.2X0.01+13.31X0.002+19.3X0.988 = 19.21702g/cm3。此外，計(jì)算理論密度時(shí)，可以不考慮雜質(zhì)的存在。
[0102]此外，鎢合金的維氏硬度Hv較好在330以上。Hv更好在330~700的范圍內(nèi)。如果維氏硬度Hv不到330，則鎢合金過(guò)于柔軟，強(qiáng)度降低。另一方面，如果Hv超過(guò)700，則鎢合金過(guò)硬，難以將前端部加工成錐形狀。此外，如果過(guò)硬，則在主體部長(zhǎng)的電極部件的情況下，沒(méi)有柔軟性而有可能容易折斷。此外，可以使鎢合金的3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度高達(dá)400MPa以上。
[0103]此外，放電燈用電極部件的表面粗糙度Ra較好在5 μ m以下。特別是關(guān)于前端部，表面粗糙度Ra較好在5 μ m以下，更好是小至3 μ m以下。如果表面凹凸大，則發(fā)射特性下降。
[0104]如果是如上所述的放電燈用電極部件，可適用于各式各樣的放電燈。因此，即使施以施加電壓高達(dá)100V以上的電壓，也能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。此外，并不受如前所述的低壓放電燈和高壓放電燈等的使用制限。此外，主體部的線(xiàn)徑可為0.1~30mm，從線(xiàn)徑為0.1mm以上3mm以下的細(xì)尺寸，超過(guò)3mm且在IOmm以下的中等尺寸，到超過(guò)IOmm且在30mm以下的粗線(xiàn)徑都適用。此外，電極主體部的長(zhǎng)度較好是10~600_。
[0105]圖9顯示了放電燈的一例。圖中22為電極部件(已對(duì)前端部進(jìn)行錐形加工)，27為放電燈，28為電極支承棒,29為玻璃管。放電燈27中，以使電極前端部相向的方式配置一對(duì)電極部件22。電極部件22與電極支承棒28接合。此外，在玻璃管29的內(nèi)面設(shè)置有未圖示的熒光體層。此外，根據(jù)需要在玻璃管的內(nèi)部封入汞、鹵素、氬氣(或者氖氣)等。
[0106]此外，實(shí)施方式的放電燈是使用了第二實(shí)施方式的鎢合金和電極部件的放電燈。對(duì)于放電燈的種類(lèi)無(wú)特別限定，可以適用于低壓放電燈和高壓放電燈中的任一種。此外，低壓放電燈可列舉普通照明、使用在道路或者隧道等的特殊照明、涂料固化裝置、U V固化裝置、殺菌裝置、半導(dǎo)體等的光清潔裝置等的各種各樣的電弧放電型的放電燈。另外，高壓放電燈可列舉:供水和排水的處理裝置、普通照明、競(jìng)技場(chǎng)等的室外照明、U V固化裝置、半導(dǎo)體或者印刷基板等的曝光裝置、晶片檢查裝置、投影儀等的高壓汞燈、金屬鹵化物燈、超高壓汞燈、氙燈、鈉燈等。此外，因?yàn)樘岣吡随u合金的強(qiáng)度，所以也可應(yīng)用于如汽車(chē)用放電燈那樣的伴隨移動(dòng)(振動(dòng))的領(lǐng)域。
[0107]接著，對(duì)制造方法進(jìn)行說(shuō)明。第二實(shí)施方式的鎢合金和放電燈用電極部件只要具有前述的構(gòu)造，對(duì)其制造方法就沒(méi)有特別限定，作為高效獲得制品的制造方法可例舉以下的方法。
[0108]首先，作為鎢合金的制造方法，進(jìn)行含有Hf成分的鎢合金粉末的制備。
[0109]首先，準(zhǔn)備作為Hf成分的HfC粉末。HfC粒子的一次粒徑的平均粒徑較好在15 μ m以下，更好是平均粒徑在5 μ m以下。此外，較好是使用篩預(yù)先將最大徑超過(guò)15 μ m的粒子除去。此外，在欲使最大徑在10 μ m以下時(shí)，使用具有目標(biāo)篩孔徑的篩除去大的HfC粒子。此外，在欲除去小粒徑的HfC粒子時(shí)，也使用具有目標(biāo)篩孔徑的篩進(jìn)行除去。此外，在進(jìn)行過(guò)篩前，較好是利用球磨 機(jī)等對(duì)HfC粒子進(jìn)行粉碎工序。通過(guò)進(jìn)行粉碎工序，能夠破壞凝集體，所以容易進(jìn)行基于過(guò)篩的粒徑控制。
[0110]接著，進(jìn)行混合金屬鎢粉末的工序。此外，金屬鎢粉末的平均粒徑較好是0.5~10 μ m。此外，可以是鎢純度在98.0wt%以上、氧含量在lwt%以下、雜質(zhì)金屬成分在lwt%以下的鎢粉末。此外，與HfC粒子同樣，較好是通過(guò)預(yù)先利用球磨機(jī)等進(jìn)行粉碎、過(guò)篩的工序，預(yù)先除去小粒子和大粒子。
[0111]在HfC換算時(shí)，以達(dá)到目標(biāo)的Hf成分量(HfC換算0.1~3wt%)的條件添加金屬鎢粉末。將HfC粒子和金屬鎢粉末的混合粉末投入混合容器，使混合容器旋轉(zhuǎn)進(jìn)行均勻混合。此時(shí)，通過(guò)將混合容器制成圓筒形狀，使其沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，能夠使其順利地混合。通過(guò)該工序，可制備含有HfC粒子的鎢粉末。此外，考慮到在后述的燒結(jié)工序時(shí)進(jìn)行脫碳，還可以添加微量的碳粉末。此時(shí)，添加的量與脫碳的碳量相同或者其量以下。
[0112]接著，使用所得的含有HfC粒子的鎢粉末來(lái)制備成形體。在形成成形體時(shí)，根據(jù)需要制成使用粘合劑的成形體。此外，成形體是圓柱形狀時(shí)，較好是直徑為0.1~40mm的圓柱形狀。此外，如后所述從板狀的燒結(jié)體切割出的情況下，成形體的尺寸是任意的。此外，成形體的長(zhǎng)度(厚度)是任意的。
[0113]接著，進(jìn)行預(yù)燒結(jié)成形體的工序。預(yù)備燒結(jié)較好是在1250~150(TC下進(jìn)行。通過(guò)該工序，能夠得到預(yù)備燒結(jié)體。接著，進(jìn)行對(duì)預(yù)燒結(jié)體進(jìn)行通電燒結(jié)的工序。通電燒結(jié)較好是以燒結(jié)體達(dá)到2100~2500°C的溫度條件進(jìn)行通電。如果溫度不到2100°C，則無(wú)法達(dá)到充分的致密化，強(qiáng)度降低。此外，如果超過(guò)2500°C，則HfC粒子和鎢粒子的粒生長(zhǎng)過(guò)度，無(wú)法得到目標(biāo)結(jié)晶組織。
[0114]此外，作為其他方法，可使用將成形體在溫度1400~3000°C下燒結(jié)I~20小時(shí)的方法。如果燒結(jié)溫度不到1400°C或燒結(jié)時(shí)間不到I小時(shí)，則燒結(jié)不充分，燒結(jié)體的強(qiáng)度下降。此外，如果燒結(jié)溫度超過(guò)3000°C或者燒結(jié)時(shí)間超過(guò)20小時(shí)，則鎢結(jié)晶可能會(huì)過(guò)度粒生長(zhǎng)。
[0115]此外，作為燒結(jié)氣氛，可例舉在氮或氬等的惰性氣氛中、氫等的還原氣氛中、真空中。如果是這些氣氛，在燒結(jié)工序時(shí)HfC粒子的碳會(huì)脫碳。在脫碳時(shí)將鎢粉末中的雜質(zhì)氧一起除去，所以能夠?qū)ⅩQ合金中的氧含量減小到lwt%以下,進(jìn)一步減小到0.5wt%以下。如果鎢合金中的氧含量減少，則導(dǎo)電性提高。
[0116]通過(guò)該燒結(jié)工序，可得到含有Hf成分的鎢燒結(jié)體。此外，如果預(yù)燒結(jié)體是圓柱形狀，則燒結(jié)體也會(huì)成為圓柱狀燒結(jié)體(鑄錠)。此外，是板狀燒結(jié)體的情況下，進(jìn)行切割成規(guī)定尺寸的工序。通過(guò)該切割工序，形成圓柱狀燒結(jié)體(鑄錠)。
[0117]接著，通過(guò)對(duì)圓柱狀燒結(jié)體(鑄錠)實(shí)施鍛造加工、壓延加工、拉絲加工等，進(jìn)行制備線(xiàn)徑的工序。此時(shí)的加工率較好在30~90%的范圍。該加工率是指將加工前的圓柱狀燒結(jié)體的截面積記作A，將加工后的圓柱狀燒結(jié)體的截面積記作B時(shí)，根據(jù)加工率=[(A-B)/A]X100%算出的值。此外，線(xiàn)徑的制備較好是通過(guò)多次加工來(lái)進(jìn)行。通過(guò)進(jìn)行多次加工，可將加工前的圓柱狀燒結(jié)體的孔隙破壞，得到密度高的電極部件。
[0118]例如，利用將直徑25mm的圓柱狀燒結(jié)體加工成直徑20mm的圓柱狀燒結(jié)體的情況進(jìn)行說(shuō)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,所以加工率是32%= [(460.6-314)/460.6] X 100%。此時(shí)，較好是通過(guò)多次的拉絲加工等進(jìn)行從直徑25mm到直徑20mm的加工。
[0119] 此外，如果加工率低到不足30 %，則結(jié)晶組織在加工方向上無(wú)法充分延伸，鎢結(jié)晶和釷成分粒子難以達(dá)到目標(biāo)的尺寸。此外，如果加工率小到不足30%，則不能充分破壞加工前的圓柱狀燒結(jié)體內(nèi)部的孔隙，有可能原樣地殘存。如果殘存內(nèi)部孔隙，則會(huì)成為陰極部件的耐久性等下降的原因。另一方面，如果加工率大到超過(guò)90%，由于過(guò)度加工有可能斷線(xiàn)而成品率下降。因此，加工率為30~90%，較好是35~70%。
[0120]另外，燒結(jié)完成后(日文:焼結(jié)上# >9 )的鎢合金的相對(duì)密度在95%以上的情況下，也可以不一定以規(guī)定的加工率進(jìn)行加工。
[0121]此外，將線(xiàn)徑加工至0.1~30mm后，通過(guò)切割成需要的長(zhǎng)度，制成電極部件。此外，根據(jù)需要，將前端部加工成錐形狀。此外，根據(jù)需要進(jìn)行研磨加工、熱處理(重結(jié)晶熱處理等)、形狀加工。
[0122]此外，重結(jié)晶熱處理較好是在還原氣氛、惰性氣氛或真空中以1300~2500°C的范圍進(jìn)行。通過(guò) 重結(jié)晶熱處理能獲得緩和在加工成電極部件的工序中所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力的矯正熱處理的效果，提高部件的強(qiáng)度。
[0123]根據(jù)如上所述的制造方法，能夠高效地制造實(shí)施方式的鎢合金和放電燈用電極部件。
[0124]通過(guò)在第一實(shí)施方式的鎢合金中特定第二實(shí)施方式中所記載的物性，或者在第二實(shí)施方式的鎢合金中特定第一實(shí)施方式中所記載的物性，能夠期待發(fā)射特性的進(jìn)一步提高。例如，通過(guò)在第一實(shí)施方式的鎢合金中如第二實(shí)施方式那樣對(duì)HfC粒子的一次粒徑及二次粒徑、金屬Hf的分散狀態(tài)、成為HfC的Hf的比例、相對(duì)密度、維氏硬度中的任一種進(jìn)行特定，能夠提高發(fā)射特性。此外，通過(guò)在第一實(shí)施方式的鎢合金部件中如第二實(shí)施方式那樣對(duì)截面的結(jié)晶組織、表面粗糙度Ra進(jìn)行特定，能夠提高發(fā)射特性。
[0125]實(shí)施例
[0126](實(shí)施例1)
[0127]作為原料粉末，在平均粒徑2 μ m的鎢粉末(純度99.99wt% )中添加一次粒徑的平均粒徑2μπι的HfC粉末(純度99.0% )以使其達(dá)到1.5wt%。另外，在HfC粉末中，將Hf量記作100質(zhì)量份時(shí)，雜質(zhì)Zr量為0.8質(zhì)量份。
[0128]將原料粉末用球磨機(jī)混合12小時(shí)，制得了混合原料粉末。接著，將混合原料粉末投入模具中，制作成形體。對(duì)所得的成形體在氫氣氛中以1800°C進(jìn)行10小時(shí)的爐燒結(jié)。通過(guò)該工序，得到縱16mmX橫16mmX長(zhǎng)420mm的燒結(jié)體。
[0129]接著,切割出直徑2.4mmX長(zhǎng)150mm的圓柱體試樣。對(duì)于試樣實(shí)施無(wú)心研磨加工，使表面粗糙度Ra在5μπι以下。接著，作為矯正熱處理，在氫氣氛中實(shí)施了 1600°C的熱處理。
[0130]由此制得作為實(shí)施例1的鎢合金部件的放電燈用陰極部件。
[0131](比較例I)
[0132]制作了由含有2?七％的ThO2的鎢合金構(gòu)成的同尺寸的放電燈用陰極部件。
[0133]對(duì)于實(shí)施例1的鎢合金部件調(diào)查其HfC成分的含量、表面部和中心部的碳量、鎢結(jié)晶的平均粒徑。HfC成分的含量的分析通過(guò)ICP分析或者燃燒一紅外線(xiàn)吸收法分析Hf量、碳量，換算為HfCx。表面部和中心部的碳量的分析分別是自表面IOym的范圍切取測(cè)定用試樣以及自圓柱截面切取測(cè)定用試樣，測(cè)定碳量而進(jìn)行。此外，鎢的平均結(jié)晶粒徑是在任意的截面組織中測(cè)定100粒的最大弗雷特直徑，將其平均值作為平均結(jié)晶粒徑。其結(jié)果示于表1。
[0134][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種鎢合金，其特征在于，含有W成分和含HfC的Hf成分，所述Hf成分的以HfC換算計(jì)的含量為0.1wt %~3wt%。
2.一種鎢合金，其特征在于，含有W成分和含HfC粒子的Hf成分，所述Hf成分的以HfC換算計(jì)的含量為0.lwt%~5wt%,所述HfC粒子的平均一次粒徑在15 μ m以下。
3.如權(quán)利要求2所述的鎢合金，其特征在于，所述HfC粒子的平均一次粒徑在5μ m以下，且最大一次粒徑在15 μ m以下。
4.如權(quán)利要求2或3所述的鎢合金，其特征在于，所述HfC粒子的二次粒徑的最大值在100 μ m以下。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，所述Hf成分還含有選自Hf和C的至少一種。
6.如權(quán)利要求5所述的鎢合金，其特征在于，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，X<I。
7.如權(quán)利要求5所述的鎢合金，其特征在于，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，O<X < I。
8.如權(quán)利要求5所述的鎢合金，其特征在于，將Hf、HfC和C的總量以HfCx換算時(shí)，0.2<X < 0.7。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，以0.01wt%以下含有選自K、Si和Al的至少一種元素。
10.如權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，將Hf含量記作100質(zhì)量份時(shí)，Zr含量為10質(zhì)量份以下。
11.如權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，所述Hf成分含有固溶于W中的金屬Hf。
12.如權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，所述Hf成分含有金屬Hf，所述金屬Hf存在于表面。
13.如權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，將Hf含量記作100質(zhì)量份時(shí)，成為HfC的Hf的比例為25~75質(zhì)量份。
14.如權(quán)利要求1~13中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，維氏硬度Hv在330以上。
15.如權(quán)利要求1~14中任一項(xiàng)所述的鎢合金，其特征在于，所述W成分包含平均結(jié)晶粒徑為I μ m~100 μ m的鶴粒子。
16.一種鎢合金部件，其特征在于，包含權(quán)利要求1~15中任一項(xiàng)所述的鎢合金。
17.一種鎢合金部件，其特征在于，包含權(quán)利要求1~15中任一項(xiàng)所述的鎢合金，并且是線(xiàn)徑為0.1mm以上30mm以下的線(xiàn)材。
18.如權(quán)利要求17所述的鎢合金部件，其特征在于，所述線(xiàn)材的橫截面的結(jié)晶組織是:每單位面積300 u mX300 μ m中，結(jié)晶粒徑為I μ m~80 μ m的鶴結(jié)晶所占的面積率在90%以上。
19.如權(quán)利要求17所述的鎢合金部件，其特征在于，所述線(xiàn)材的縱截面的結(jié)晶組織是:每單位面積300 U mX 300 μ m中，結(jié)晶粒徑為2μπι~120μπι的鶴結(jié)晶所占的面積率在90 %以上。
20.如權(quán)利要求16~19中任一項(xiàng)所述的鎢合金部件，其特征在于，該鎢合金部件被用于選自放電燈用部件、發(fā)射管用部件和磁控管用部件的至少一種部件。
21.一種放電燈，其特征在于，具有權(quán)利要求20的鎢合金部件。
22.—種發(fā)射管，其特征在于，具有權(quán)利要求20的鎢合金部件。
23.一種磁控管，其 特征在于，具有權(quán)利要求20的鎢合金部件。
【文檔編號(hào)】B22F3/24GK103998635SQ201280062477
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】山本慎一, 中野佳代, 堀江宏道, 佐野孝, 南淑子, 山口悟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝高新材料公司