钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管制造技术

本发明专利技术的目的是得到一种不使用作为放射性物质的钍也具有与含钍的钨合金相同或在其以上的发射特性的钨合金，以及提供使用该钨合金的放电灯、发射管和磁控管。本发明专利技术的钨合金中，在0.1wt％以上5wt％以下的范围内含有以ZrC换算计的Zr成分。

Tungsten alloy component, discharge lamp, transmitting tube and magnetron using the same

The purpose of the invention is a kind of tungsten alloy is not used as radioactive thorium also has the emission properties of tungsten alloy containing thorium in the same or above is obtained, and the use of tungsten alloy discharge lamps, tubes and magnetron. In the tungsten alloy of the present invention, the Zr component with ZrC conversion is included in the range of 0.1wt% or less than 5wt%.

【技术实现步骤摘要】
钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/JP2012/083318，国际申请日为2012年12月21日，进入中国国家阶段的申请号为201280060611.4，名称为“钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的实施方式涉及钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管。
技术介绍
钨合金部件因钨的高温强度而被应用在各式各样的领域中。例如，用作放电灯、发射管、磁控管。在放电灯(HID灯)中，钨合金部件被用作阴极电极、电极支承棒、线圈部件等。在发射管中，钨合金部件被用作丝极(日文：フイラメント)或者网状栅极(日文：メッシュグリッド)等。在磁控管中，钨合金部件被用作线圈部件等。这些钨合金部件采取具有规定形状的烧结体、线材、将线材形成为线圈状的线圈部件的形状。以往，使用日本专利特开2002-226935号公报(专利文献1)所记载的含有钍(或钍化合物)的钨合金作为这些钨合金部件。专利文献1的钨合金是使钍粒子和钍化合物粒子以平均粒径在0.3μm以下进行微细分散，以提高抗变形性的合金。含钍的钨合金因其射极特性和高温下的机械强度优异，所以使用在前述的领域中。但是，因为钍或钍化合物是放射性物质，所以考虑到对环境的影响，期待不使用钍的钨合金部件。在日本专利特开2011-103240号公报(专利文献2)中，开发出含有硼化镧(LaB6)的钨合金部件作为不使用钍的钨合金部件。另外，在专利文献3中记载了使用了含有氧化镧(La2O3)和HfO2或ZrO2的钨合金的短路电弧型高压放电灯。通过专利文献3记载的钨合金不能得到足够的发射特性。这是因为氧化镧的熔点为2300℃左右，较低，在提高施加电压或者电流密度，使部件达到高温时，氧化镧早早就被蒸发，发射特性下降。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2002-226935号公报专利文献2：日本专利特开2011-103240号公报专利文献3：日本专利第4741190号公报
技术实现思路
例如，将钨合金部件用途之一的放电灯大致分成低压放电灯和高压放电灯这两种。低压放电灯可列举普通照明、使用在道路或者隧道等的特殊照明、涂料固化装置、UV固化装置、杀菌装置、半导体等的光清洁装置等的各种各样的电弧放电型的放电灯。另外，高压放电灯可列举：供水和排水的处理装置、普通照明、竞技场等的室外照明、UV固化装置、半导体或者印刷基板等的曝光装置、晶片检查装置、投影仪等的高压汞灯、金属卤化物灯、超高压汞灯、氙灯、钠灯等。放电灯根据其用途施加10V以上的电压。对专利文献2所记载的含有硼化镧的钨合金以不到100V施加电压，能够获得与含钍的钨合金同等的寿命。但是，随着电压增大到100V以上,发射特性降低，其结果寿命也大大缩短。关于发射管和磁控管，也同样存在随着施加电压的增大，不能获得足够的特性的问题。本专利技术的目的在于提供不使用放射性物质的钍，显示与含钍的钨合金部件相同或在其以上的特性的钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管。通过实施方式可提供一种含有钨、和以ZrC换算计为0.1～5wt％的Zr的钨合金部件。钨合金部件较好以ZrC换算计为0.1～3wt％含有Zr。钨合金部件含有选自Zr、ZrC和C的至少两种。将Zr、ZrC和C的含量以ZrCx换算时，较好为x＜1，更好为0＜x＜1，特好为0.2＜x＜0.7。钨合金部件还可以0.01wt％以下含有选自K、Si和Al的至少一种元素。另外，将Zr的含量定为100质量份时，钨合金部件还可含有10质量份以下的Hf。ZrC的一次粒子的平均粒径较好在15μm以下，更好是平均粒径在5μm以下，最大径在15μm以下。ZrC的二次粒子的最大径较好在100μm以下。钨合金部件较好是金属Zr的至少一部分固溶在钨中。另外，较好是金属Zr存在于钨合金部件的表面。将Zr的含量定为100质量份时，构成ZrC的Zr的含量较好为25～75质量份。钨合金部件的线径较好为0.1～30mm，维氏硬度Hv较好在330以上，特好在330～700的范围内。较好是在钨合金部件的横截面(径向截面)的每单位面积上，具有1～80μm的结晶粒径的钨结晶的面积率在90％以上。较好是钨合金部件的纵截面的每单位面积上，具有2～120μm的结晶粒径的钨结晶的面积率在90％以上。实施方式的钨合金部件用于例如放电灯用部件、发射管用部件、或者磁控管用部件。实施方式的放电灯是使用了实施方式的钨合金部件的放电灯。实施方式的发射管是使用了实施方式的钨合金部件的发射管。实施方式的磁控管是使用了实施方式的钨合金部件的磁控管。实施方式的钨合金部件应用于放电灯的电极时，施加在该电极的电压较好在100V以上。构成放电灯用电极的实施方式的钨合金部件因为不含有放射性物质的钍(或酸化钍)，所以对环境不产生恶劣影响。并且由实施方式的钨合金部件构成的放电灯用电极具有与由含钍的钨合金构成的放电灯用电极相同或者在其以上的特性。为此，使用了实施方式的钨合金部件的放电灯对环境好。附图说明图1是显示实施方式的放电灯用电极部件的一例的图。图2是显示实施方式的放电灯用电极部件的其他例的图。图3是显示实施方式的放电灯的一例的图。图4是显示实施方式的磁控管用部件的一例的图。图5是显示实施方式的放电灯用电极部件的一例的图。图6是显示实施方式的放电灯用电极部件的其他例的图。图7是显示实施方式的放电灯用电极部件的主体部的横截面的一例的图。图8是显示实施方式的放电灯用电极部件的主体部的纵截面的一例的图。图9是显示实施方式的放电灯的一例的图。图10是显示实施例1和比较例1的发射电流密度－施加电压的关系的图。具体实施方式实施方式的钨合金部件的特征在于，含有以ZrC换算计为0.1～5wt％的Zr。通过以ZrC(碳化锆)换算计含有0.1～5wt％的Zr(锆)就能提高发射特性和强度等的特性。以ZrC换算计含有不到0.1wt％的Zr的话，添加的效果则不够；如果超过5wt％，特性降低。Zr含量较好以ZrC换算计为0.5～2.5wt％。钨合金部件较好含有选自Zr、ZrC和C的至少两种的成分。即，作为ZrC成分，以Zr和ZrC的组合、Zr和C(碳)的组合、ZrC和C(碳)的组合、Zr和ZrC和C(碳)的组合的任意一种含有ZrC成分。如果比较各自的熔点，金属Zr为1850℃，ZrC为3420℃，钨为3400℃(参见岩波书店的《理化学事典》)。金属钍的熔点为1750℃、氧化钍(ThO2)的熔点为3220±50℃。碳化锆因为具有高于钍的熔点，所以实施方式的钨合金部件与含钍的钨合金部件相比，能够使高温强度相同或者在其以上。将Zr、ZrC和C(碳)的含量以ZrCx换算时，较好x＜1。x＜1意味着钨合金部件所含的ZrC成分不是都以化学计量学的ZrC存在，而是其中一部分形成为金属Zr。ZrC的功函数为3.3，与金属Th的功函数3.4同等，所以能够使发射特性提高。另外，碳化锆因与钨形成固溶体，所以是提高强度的有效的成分。将Zr、ZrC和C的含量以ZrCx换算时，较好为0＜x＜1。x＜1如前述那样。0＜x意味着钨合金中存在ZrC或C的任意一种。ZrC或C具有除去钨合金所含杂质氧的脱氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于放电灯用部件、发射管用部件或者磁控管用部件的钨合金的制造方法，其特征在于，包括如下工序：将一次粒子的平均粒径在15μm以下的ZrC粉末和平均粒径0.5～10μm的钨粉末混合，制得原料粉末的工序；将所述原料粉末成形制得成形体的工序；将所述成形体烧结的烧结工序。

【技术特征摘要】
2012.05.29 JP 2012-122511;2012.07.03 JP 2012-150021.一种用于放电灯用部件、发射管用部件或者磁控管用部件的钨合金的制造方法，其特征在于，包括如下工序：将一次粒子的平均粒径在15μm以下的ZrC粉末和平均粒径0.5～10μm的钨粉末混合，制得原料粉末的工序；将所述原料粉末成形制得成形体的工序；将所述成形体烧结的烧结工序。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原料粉末的ZrC粉末的含有量为0.1wt％～5wt％。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原料粉末含有0.01wt％以下的选自K、Si和Al的至少一种的掺杂材料。4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述ZrC粉末的平均粒径和所述钨粉末的平均粒径为ZrC...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本慎一，中野佳代，堀江宏道，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP