钨电极材料制造技术

一种钨电极材料，其包含钨基材以及分散于该钨基材中的氧化物颗粒，并且其中氧化物颗粒由氧化物固溶体形成，在该氧化物固溶体中，固溶有Zr氧化物和/或Hf氧化物和选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的至少一种稀土元素的稀土氧化物。相对于Zr氧化物和/或Hf氧化物和稀土氧化物的总量，稀土氧化物的含量为66摩尔％至97摩尔％(包括端值)；并且氧化物固溶体的含量为0.5质量％至9质量％(包括端值)，而余量实质上由钨组成。

Tungsten electrode material

A tungsten electrode material comprises a tungsten substrate and oxide particles dispersed in the tungsten substrate, wherein the oxide particles are formed by an oxide solid solution in which Zr oxide and / or HF oxide are dissolved and at least one rare earth element is selected from the group consisting of SC, y, La, CE, PR, Nd, SM, EU, Gd, TB, Dy, Ho, er, TM, Yb and Lu Rare earth oxide. Relative to the total amount of Zr oxide and / or HF oxide and rare earth oxide, the content of rare earth oxide is 66 mole% to 97 mole% (including the end value); and the content of oxide solid solution is 0.5 mass% to 9 mass% (including the end value), while the residual is essentially composed of tungsten.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钨电极材料
本专利技术涉及钨电极材料。本申请要求于2017年3月31日递交的日本专利申请No.2017-071801的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
钨电极材料通常公开于美国专利No.6051165(专利文献1)、日本国家专利公开No.2005-519435(专利文献2)、日本专利特开No.2005-285676(专利文献3)、日本专利特开No.2006-286236(专利文献4)以及日本专利No.4486163(专利文献5)。在日本专利特开No.2010-161061(专利文献6)中公开了钨的功函数。引用列表专利文献专利文献1：美国专利No.6051165专利文献2：日本国家专利公开No.2005-519435专利文献3：日本专利特开No.2005-285676专利文献4：日本专利特开No.2006-286236专利文献5：日本专利No.4486163专利文献6：日本专利特开No.2010-161061
技术实现思路
一种钨电极材料，包含钨基材以及分散于该钨基材中的氧化物颗粒。氧化物颗粒由氧化物固溶体构成，在该氧化物固溶体中，Zr氧化物和/或Hf氧化物以及选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的至少一种稀土元素的氧化物以固溶体的形式溶解。相对于Zr氧化物和/或Hf氧化物和稀土元素的氧化物的总量，稀土元素的氧化物的含量为66摩尔％以上97摩尔％以下，氧化物固溶体的含量为0.5质量％以上9质量％以下，并且余量实质上由钨构成。附图说明图1为包括一个实施方案中的钨电极材料的部分截面的图。图2为包括常规钨电极材料的部分截面的图。图3为制造钨电极材料的流程图。图4为制造钨电极材料的流程图。图5为制造钨电极材料的流程图。具体实施方式[本公开要解决的问题]要求钨电极材料的发光点的移动较少。[本公开的效果]根据本公开，可提供发光点的移动较少的钨电极材料。[本专利技术的实施方案的描述]首先列出并且描述本专利技术的实施方案。近来需要进一步改善电极特性，并且上述技术匮乏。用于放电灯的钨电极材料的一个所需性能为发光点的移动较少。在开发用作放电灯用钨电极材料的涂钍钨(其在钨中包含氧化钍(ThO2))的材料替代物时，改善性能以实现发光点的较少移动尚不充分。在专利文献5中，氧化物以氧化物固溶体的形式存在。由于即使在高温下氧化物也以稳定的方式存在，所以实现了作为要求具有的性能之一的长寿命。然而，尚未注意到发光点的移动。相反，本专利技术的一个实施方案获得了一个新发现，即：不同于固体形式的氧化物，部分熔融的氧化物有助于放电，这有效地减小了电压变化和电流变化率，其中电压变化和电流变化率代表了发光点的移动的替代指标。实现这种效果的原因可如下文所述。虽然钨和氧化物存在于电极的表面，但是有助于放电的是氧化物。据估计，在本专利技术的实施方案中，由于氧化物部分熔融，与氧化物保持为固体时相比，氧化物的暴露面积更大，并且对放电的贡献也更大。当稀土氧化物以单体形式存在于钨电极材料中时，稀土氧化物的熔融过快，放电灯开启时该氧化物也会快速蒸发，并且放电期间的电压变化和电流变化率可能不会减小。据估计，当Zr/Hf氧化物和稀土氧化物的固溶体抑制稀土氧化物的熔融时，一些固溶体覆盖电极的表面并且有助于放电，这导致了放电期间电压变化和电流变化率减小的现象。为了解决上述问题，通过深入研究，本专利技术人注意到缺乏关于通常关注的电极特性(热电子发射随时间的变化或热电子发射特性)和电极中氧化物的存在形式之间的相关性的技术研究，并且在氧化物混合粉末与上述各专利文献中所示的钨粉末混合之前，对氧化物混合粉末进行X射线衍射。结果，本专利技术人确认了各专利文献1至4中的氧化物混合粉末为不同的氧化物简单地混合的混合粉末。为了观察作为钨粉末与上述混合粉末(其中不同的氧化物简单混合)的混合物的示例性烧结体中的存在形式，本专利技术人通过使用钨的电流活化烧结进行了进一步的测试，其中在钨的电流活化烧结中，在保持形状的同时，在略低于熔点的温度进行固相烧结。因此，如下文参考比较例所述，证实了每种氧化物独立地存在于钨基材中(在下文中称作“钨电极材料中”)。专利文献5观察到了氧化物固溶体，并且存在的形式为氧化物固溶体。最新发现氧化物固溶体的组成会影响其他电极特性(电压变化和电流变化率)。基于上述进一步测试的结果进行进一步研究，结果本专利技术人得到了这样的想法，即：通过制备将以氧化物固溶体形式分散于钨电极材料中的氧化物颗粒，可以实现电极特性的进一步改进，并且可以在常规技术中未发现的氧化物的组成范围中实现这种改进。通过进一步研究，本专利技术人进行了关于电极特性与电极中氧化物的存在形式和组成的相关性的进一步技术研究。基于上述发现进行了进一步研究，结果本专利技术人发现，通过采用以下措施，使用替代氧化钍的材料，从而可提供这样的钨电极材料，与常规实例相比，所述钨电极材料能够实现电极特性的改进，其中所述措施为：预先制备Zr氧化物和/或Hf氧化物以及选自由Sc、Y和镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu(除了作为放射性元素的Pm(在下文中将称作“镧系元素”))组成的组中的至少一种稀土元素的氧化物以固溶体的形式溶解的氧化物颗粒(在下文中也称作“氧化物固溶体”)，将氧化物颗粒与钨粉末混合，或者预先制备其中氧化物固溶体形成于钨粉末中的混合粉末，并且通过压制并烧结混合粉末，从而将氧化物固溶体分散在钨电极材料中。根据本专利技术的一种方式的钨电极材料包含钨基材以及分散于该钨基材中的氧化物颗粒。氧化物颗粒由氧化物固溶体形成，其中在该氧化物固溶体中，Zr氧化物和/或Hf氧化物以及选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的至少一种稀土元素的氧化物以固溶体的形式溶解。相对于Zr氧化物和/或Hf氧化物和稀土元素的氧化物的总量，稀土元素的氧化物的含量为66摩尔％以上97摩尔％以下，氧化物固溶体的含量为0.5质量％以上9质量％以下，并且余量实质上由钨组成。存在于电极材料中的氧化物固溶体是指这样的电极材料，其中在如图1所示的电极材料的截面结构中，至少一种氧化物固溶体(图1中的氧化物固溶体为一种)分散在钨晶粒的晶界处或分散在晶粒内。“氧化物固溶体”是指两种以上固体氧化物以任意组成比均匀溶解的状态。当将该状态与液体进行比较时，该状态不是对应于如水和油那样彼此不溶解的两相分离状态(混合物)，而是对应于如水和乙醇那样的单相的均匀溶解状态(溶液)。“单相的均匀溶解状态”对应于固体的固溶体。因此，氧化物固溶体是指这样一种单相状态，即Zr和/或Hf氧化物以及选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨电极材料，包含：/n钨基材；以及/n分散于所述钨基材中的氧化物颗粒，/n所述氧化物颗粒由氧化物固溶体组成，在所述氧化物固溶体中，Zr氧化物和/或Hf氧化物和选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的至少一种稀土元素的氧化物以固溶体的形式溶解，/n相对于所述Zr氧化物和/或所述Hf氧化物和所述稀土元素的氧化物的总量，所述稀土元素的氧化物的含量为66摩尔％以上97摩尔％以下，所述氧化物固溶体的含量为0.5质量％以上9质量％以下，并且余量实质上由钨组成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 JP 2017-0718011.一种钨电极材料，包含：
钨基材；以及
分散于所述钨基材中的氧化物颗粒，
所述氧化物颗粒由氧化物固溶体组成，在所述氧化物固溶体中，Zr氧化物和/或Hf氧化物和选自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的至少一种稀土元素的氧化物以固溶体的形式溶解，
相对于所述Zr氧化物和/或所述Hf氧化物和所述稀土元素的氧化物的总量，所述稀土元素的氧化物的含量为66摩尔％以上97摩尔％以下，所述氧化物固溶体的含量为0.5质量％以上9质量％以下，并且余量实质上由钨组成。
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【专利技术属性】
技术研发人员：中林诚治，泷田朋广，
申请(专利权)人：联合材料公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP