CN101083202A - 一种卤素灯丝及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卤素灯丝及制造方法，与传统的抗下垂灯丝相比，钨铼合金丝具有较高的再结晶温度和较长的晶粒长宽比，本发明中的钨铼合金丝含有钾、铝、硅掺杂剂，晶粒长宽比大于15。合金丝中铼的质量百分比含量为0.4～0.8％。具体制造工艺为通过制备铼含量为0.4～0.8％的合金粉末，经过等静压制、预烧结和垂熔烧结制备钨铼合金烧结条；烧结条通过旋锻和拉拔制成钨铼合金丝，并且绕制成灯丝。灯丝具有稳定的晶粒结构并能够较好的应用于卤钨灯。

Description

一种卤素灯丝及制造方法

技术领域

该发明涉及在高温环境下工作的钨灯丝，特别是卤素灯，提高钨丝的再结晶温度和抗振性能。

发明背景

用于卤素白炽灯的钨铼灯丝可以在较高的温度下工作，并具有较高的再结晶温度，它可以广泛应用于舞台灯、摄影灯和一些特殊场合用灯。灯丝的典型工作温度在2900～3200摄氏度，该灯丝在此工作温度下具有较长的寿命，它不但可以有效解决传统抗下垂掺杂钨丝寿命短的缺点，而且有较大的晶粒长宽比和较低的下垂值。

对于给定的输出光效，在较高的工作温度下使用较小尺寸的灯丝是适合市场需求的。目前，卤钨灯丝的工作色温在2800摄氏度以上，较高的工作温度增加了钨丝的下垂值，弯曲的钨丝增加了钨丝的热辐射，降低灯丝的光效。钨丝中微量铼的存在可以有效的增加灯丝的再结晶温度，提高灯丝的晶界强度。灯丝中铼的含量为0.4～0.8％，这样并没有大幅度的提高灯丝的生产成本。

用于生产钨铼灯丝的坯条中含有微量的K、Al、Si等掺杂剂，在制造钨铼合金丝时所用到的设备与生产传统的抗下垂钨丝的设备相似，由于钨铼合金是固溶合金，所以道次的加工温度和变形率将做适当的调整。

钾铝硅在掺杂钨丝中的作用是众所周知的，但是钾铝硅不能完全解决灯丝的再结晶温度较低的问题，同时随着卤钨灯丝工作温度的增加，由于钾的存在，加速了在灯丝的晶界上空洞的产生。钨铼为固溶合金，铼的存在可以强化晶界强度，可以有效的弥补由于添加钾而给钨丝带来的不利影响。根据试验，钨丝中铼的添加量必须大于0.4％才能有效的解决这一问题。

随着铼含量的增加，灯丝的晶界得到了强化，机械性能也相应得到了提高。同时铼(最少为0.4％)的加入可以有效的提高灯丝的完全再结晶温度，使灯丝的再结晶温度提高到2300～2400摄氏度，当然在灯丝的制备过程中也必须提高再结晶温度，同时晶粒的长宽比提高到大于15以上。微量的铼加入会使灯丝的生产成本增加，但总的来看更具有经济性。

发明内容

本发明是针对以前的技术进行改进；

根据本发明，提供了一种钨铼合金灯丝的制造技术，灯丝的再结晶温度超过2200摄氏度，合金中同时含有K、Si、Al掺杂剂，K的含量在80～100ppm，铼含量在0.4~0.8％之间。

根据本发明，发明中包括以下加工制造过程，通过制备钾含量为80~100ppm的钨铼合金粉，通过在160~200MPa的压力下压制、烧结、旋锻和拉拔制备钨铼合金丝。

根据本发明，固溶原子铼可以增强灯丝的晶界强度，同时灯丝的抗拉强度也大大提高，这样可以降低灯丝在加工制造过程中的断丝率。同时，铼具有较高的电阻率，所以制备的钨铼合金丝具有较高的冷阻值，在设计灯丝的过程中，可以使用较少的材料达到灯丝的设计目的，因此可以从原料的节省上来弥补由于添加铼而增加的部分成本。

附图说明

参照下面的附图和详细的描述可以更好的理解本发明的一些优点：

图1为卤钨灯丝的示意图；

图2为在加工过程中直径为8.9mm旋煅钨棒的金相照片；

图3为直径8.9mm旋煅钨棒完全再结晶的金相照片

图4为丝材初始再结晶时的金相照片

图5为丝材完全再结晶时的金相照片

具体实施方式

本发明中的钨铼合金丝为掺杂钨丝(含钾铝硅)，钾含量为80～100ppm，铼含量为0.4～0.8％，根据粉末的制备工艺，铼原子能够非常均匀的分布在钨基体中。钾的存在能够保证在拉丝过程中形成规则的钾泡串，使钨丝在再结晶的过程中形成燕尾搭界状的长条状晶粒结构，从而提高钨丝的抗下垂性能；铼的存在能够强化晶界，提高灯丝的再结晶温度。在钾泡和铼的综合作用下，使灯丝具有较高的初始再结晶温度，初始再结晶温度超过2100摄氏度，晶粒的长宽比大于15。

钨铼合金为固溶合金，由于铼原子的固溶强化，钨铼丝的加工温度要比掺杂钨丝高的多，这一点在前文已作解释。

如前文所述，由于铼原子的固溶强化，同时因为铼的塑性，使钨铼丝的韧性增强，再结晶温度大大提高，同时拉伸强度也得到提高，其性能与传统的抗下垂钨丝相比较如下表所示：

类型	F0.39mm初始再结晶温度	F0.39mm完全再结晶温度	抗拉强度
				传统掺杂钨丝	1500-2000℃	2200℃	2000MPa
钨铼丝	2200℃	2600℃	2200MPa

根据专利，测试样品为含钾量为83ppm，含铼量分别为0.4％和0.6％的钨铼合金丝，并制成灯丝。在半成品F0.39mm合金丝的高温性能、裂点、初始再结晶温度、晶粒长宽比等性能进行了严格的监控和测试，其性能均优于传统的抗下垂钨丝。

图2为含铼量为0.45％的钨铼合金经旋煅后的加工态显微组织照片，均匀的变形组织使得钨棒可以形成均匀的再结晶组织，在这一工序，道次加工变形量和加工温度必须得到严格的控制，已达到裂纹的产生，平均变形量为25～30％，同时要根据实际的加工情况要作出适当的调整。

图3为钨棒的完全再结晶组织，大小均匀的组织为钨丝的后序加工奠定了良好的基础，这一过程同时消除加工硬化，使钨棒能够顺利的加工。

本专利所制造的钨铼合金丝在直径为0.39mm时再结晶温度为2250摄氏度，由于热辐射，丝材中心温度要比表面温度高，因此再结晶起始于丝材芯部。经过完全再结晶后，晶粒结构为如图5所示的燕尾搭界结构，晶粒的长宽比为大于15，保证了丝材具有较好的高温性能，同时较低的下垂值也提高了灯丝的使用寿命。

如前所述，铼的存在可以增强丝材的晶界结构，因此在灯丝的使用过程中，减少晶界上孔隙的产生，尽大可能的避免了热池的出现；同时，由于较好的晶界结构，使灯丝具有较低的下垂值，因此在使用的过程中，灯丝的螺距分布更加均匀，工作温度分布也相对均匀，避免热池的出现，延长灯丝的使用寿命。

本专利涉及到的钨铼灯丝可以应用于各种类型的灯泡，尤其是用于卤钨灯丝中，该灯丝可以提高灯具的使用寿命，同时减少灯具在运输过程中的由于灯丝的损坏而导致灯具的失效。

本发明不局限于所显示和公开的实施例子，其他部件改进和变动仍然在本发明专利的范围之内。

Claims (7)

1、一种用于制备卤素灯丝的钨铼合金丝，其特征在于灯丝具有大于2100摄氏度的再结晶温度，灯丝中含有K、Al、Si掺杂剂，钾含量为80～100ppm，铼的质量百分含量为0.4-0.8％。

2、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于灯丝中铼的质量百分含量为0.4-0.8％。

3、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于灯丝中钾含量为80～100ppm。

4、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于铼均匀地分布于钨基体中。

5、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于根据需要生产规格为小于1mg/200mm的钨铼合金丝。

6、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于钨铼合金丝中硅含量小于10ppm。

7、根据权利要求1的钨铼合金丝，其特征在于钨铼合金丝中铝含量小于10ppm。

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