CN101243539B - 特别是基于铌的、用于单侧插座灯的导线和框架及其生产方法和使用 - Google Patents

Abstract

根据本发明，基于铌或钽或者铌钽合金、用于单侧插座灯的高耐热导线采用磷来强化，并转化成退火状态。导线呈现出至少200MPa的屈服强度Rp0.2或者至少300MPa的抗张强度Rm。为了生产单侧插座灯的框架，基于铌或钽或者其合金的金属采用磷进行掺杂，以及经掺杂的金属冷成形为导线，这种导线经过退火并构成框架。这种框架既用作电流源又用于支持单侧插座灯中的灯头。

Description

特别是基于铌的、用于单侧插座灯的导线和框架及其生产方法和使用

技术领域

本发明涉及特别是基于铌的、用于单侧插座灯的框架，适合用于框架的导线，这种框架作为灯头的支持装置和电流源的使用以及用于制造具有框架的单例插座灯的过程。

背景技术

在传统上，单侧插座灯的框架包括铌，按照ASTM B392的改进设计包括具有1％的锆的铌锆合金(NbZr1)。一方面，框架具有支持灯头的任务，以及在另一方面，具有为它提供电流的任务。沿灯头布置的导线所引起的阴影是不希望有的。对于商业应用，根据灯头尺寸，存在直径为1.2mm、1mm、0.72mm、0.5mm和0.35mm的导线。

US6326726 B1描述了必要时镀有镍的弹簧硬度的不锈钢的导线框架。

US3882346描述了单侧插座灯的金属框架。

发明内容

本发明的目的是节省材料、减少阴影以及提供耐高温的导线。

为了实现此目的，改进了框架的屈服强度或抗张强度。在增加针对室温的这些参数时，确定在1000℃以上的温度的材料的更大稳定性。虽然阴影可通过昂贵得多的具有2.5至10％的W重量的钽钨合金的更细框架来减小，但是框架的重量不能减少。

在独立权利要求中描述了这些解决方案。

优选实施例是从属权利要求的主题。

具体实施方式

本发明涉及具有减小的直径的单侧插座灯的框架以及适用的导线。适合的导线是高耐热的基于铌或基于钽的导线，其中在1000℃以上的温度具有通过采用磷进行强化的导线材料来实现的改进的机械性质，具体来说是转化成退火状态和/或特征在于至少200MPa的屈服强度Rp0.2或者至少300MPa的抗张强度Rm。

根据本发明，通过掺杂磷，能够大大增加铌、钽以及基于铌或钽的合金的屈服强度和抗张强度。这特别适用于处于其中因再结晶而建立了内部张力的状态的材料，其中的状态通过退火来建立。根据本发明，超过150MPa、特别是超过200MPa以及更优选地超过250MPa的屈服强度Rp0.2提供用于通过退火去应力的导线或者由其形成的基于铌或钽的框架。根据本发明可实现的抗张强度Rm在去应力(退火)状态中达到250MPa以上、特别是300MPa以上，例如对于0.5mm直径的框架进行测量。根据本发明，能够按照仍未发布的DE 10 2004 011214用磷掺杂铌的导线来构成框架。这种导线或者用这种导线构成的框架需要去应力，以便实现根据本发明的机械性质。退火适合于去应力。在这方面，退火状态表示不再被退火的导线的内部张力的退化之后的再结晶状态。除了改进的屈服强度和抗张强度之外，磷掺杂铌的机械性质的改进还在于通过将导线缠绕到线轴上来简化成形。

这样，通过采用磷来掺杂铌或基于铌的金属，能够代替昂贵的钽的优良的机械高温性质。尽管具有140MPa的低屈服强度Rp0.2和抗张强度，但钽具有更好的机械高温性质。基于钽的150MPa及以上的屈服强度或者200及以上的抗张强度的金属在1000与2000℃之间呈现显著改进的机械性质。如果昂贵的钽由铌部分取代，则仅略微提高到大约50％的铌的比例，机械性质就改变到最大耐温性。对于70％及以上的铌含量，与铌相比的差异变得很小。

其它合金成分、特别是耐火金属可能具有明显的正面效果。Zr、Hf、Ta、Mo和W适合于在1000℃以上改进铌的机械性质。对于Zr、Hf、Mo和W，0.5至2％的重量证明是适当的。这类合金是可冷成形的，并且随着增加的Mo或W的含量而逐渐失去这种特性。

作为合金成分，Ta仅在高大约一个数量级的含量的区域中才有助于机械性质的实质改进，与单独的成分相比，Ta和铌的合金始终呈现改进的机械性质，特别是在高温范围内。

铌钽合金或钽同样也可因其它合金成分、特别是耐火金属而呈现有利效果。Zr、Hf、Ta、Mo和W适合于在1000℃以上改进铌的机械性质。对于Zr、Hf、Mo和W，0.5至2％的重量证明是适当的。这类合金是可冷成形的，并且随着增加的Mo或W的含量而逐渐失去这种特性。

在达到1％的合金的比例的情况下，这些金属对屈服强度和抗张强度的处于30MPa的区域中。采用100至500ppm磷的附加掺杂允许100MPa以上的屈服强度和抗张强度的增加。

屈服强度和抗张强度在DIN EN 10002-1“室温下的抗张试验”中定义。

对于室温下拉制(冷成形)的导线，导线的再结晶的最终退火也是极为重要的。

200与500MPa之间的屈服强度或者300与600MPa之间的抗张强度的基于铌或基于钽的导线呈现出已经改进的机械高温性质，使得具有传统框架的直径65-75％或更少的框架是可能的，而不会失去稳定性，同时节省25％到50％的重量的材料。阴影减小到至少与导线的直径相同的程度。对于其它性质，根据本发明的框架至少等于已知框架。在基于钽的金属的情况下，在1000℃以上，150MPa的屈服强度或250MPa的抗张强度对良好机械性质是足够的。

采用P掺杂的极限通过随上升的P含量的冷成形性的降低来设置。

对于几个百分点之内的P含量，冷成形以及热成形均不可行。

框架用这些导线来构成，这些导线一方面基于铌或钽，而另一方面呈现至少200MPa的屈服强度或者至少300MPa的抗张强度。在基于钽的金属的情况下，150MPa的屈服强度或250MPa的抗张强度是足够的。

优选地，这些基于铌或钽的导线包含：

-磷，特别是100至2000ppm，或者

-至少另一种耐火金属，特别是侧基4至6，Zr、Hf、Mo或W的含量优选地为0.5至2％的重量，特别优选地为0.5至1.5的重量，或者

-至少95％的重量的Nb或Ta或者Nb和Ta。

对于采用导线的框架的成形，弯曲和焊接是适当的。已证实的框架形式为托架形状。

以类似的方式，钽和钽铌合金的机械性质可通过采用磷进行掺杂来改进。

根据本发明，已经发现，只要采用根据本发明的金属合金来达到室温下测量的抗张强度或屈服强度，则在1000℃以上，框架导线的机械性质能在灯的整个有效寿命中令人满意使灯头在其位置上保持稳定。根据本发明，因此，不是室温下的性质、而是1000℃以上的这些材料的性质是重要的。极为重要的是，基本材料包含铌或钽或者其合金，它优选地与辅助量的锆、铪、钼或钨形成合金。优选地，基本材料达到远远超过90％的重量。

根据本发明的框架材料优选地是可冷成形的。这个要求限制了钼、钨和铼的合金添加。与纯金属相比，铌和钽的合金呈现提高的稳定性。但是，仅对于超过10％重量的钽这样的钽含量，这种影响才是显著的。

采用100至2000ppm的磷对基本材料的创造性掺杂通过以下方式来进行：

-通过添加P或含P预合金的电子束熔化，或者

-通过添加P或含P预合金的光弧熔化，或者

-通过添加P或含P预合金、采用Nb粉末的烧结块生产，或者

-采用已经用P掺杂的Nb粉末的烧结块制造。

下面作为实例并参照图解来使本发明更为清晰。

图1是通过单侧插座放电灯的截面。

9400克Nb和600克P在保护气体下的光弧炉中的保护气体下被熔化，以便形成预合金。预合金很硬，并且很脆，使得它甚至在1600℃也不可成形。

通过采用电子束熔化来均匀添加包含6％的磷的预合金，以对铌熔化块掺杂P，使得获得100至2000μg/g的磷的铌合金。采用350±50ppm的磷这样产生的铌合金在室温下拉制，以便形成直径为0.84mm、0.72mm、0.5、0.35、0.24mm和0.13mm的导线。

根据本发明的0.84mm导线取代商用1.2mm导线；

根据本发明的0.72mm导线取代商用1mm导线；

根据本发明的0.5mm导线取代商用0.72mm导线；

根据本发明的0.35mm导线取代商用0.5mm导线；

根据本发明的0.24mm导线取代商用0.35mm导线；

提供根据本发明的0.13mm导线用于极轻的(light)灯头。

对于形状，该框架与标准框架相比，除了导线直径之外，保持不变。因此，所使用的材料减少到60％。阴影减小22％。

有关导线经过退火，在这个过程中，发生熵减少，使得导线在退火期间再结晶。再结晶的导线具有根据本发明的预期性质。它们可组成托架型框架。为此，存在弯曲或焊接。托架型框架采用Mo箔7和连杆2来焊接。

试验结果表

	屈服强度[MPa]	抗张强度[MPa]	延长AL 254
				Nb	170	280	20
NbZr1	130	280	28

具有350±50ppm P的Nb

270

375

25

通过采用350μg/g P掺杂的实例，在退火状态中实现270MPa的屈服强度。在这个过程中，机械性质在1000℃以上得到改进，其方式是，使得与传统NbZr1％的框架相比，75％的直径对于框架是足够的。

对于高达2000μg/g的P掺杂，可实现屈服强度的进一步增加。对于500MPa的屈服强度，直径减少到小于65％是可实现的。这引起材料的50％以上的重量的节省。

按照图1的设计说明陶瓷灯头5如何由玻璃圆筒1中的框架4支持在一例。玻璃球体中主要的操作条件的特征在于灯头的高温、发光以及外部大气条件的消除。灯头本身经由连接插脚2和6在电气和机械上连接。连接插脚2和6由与框架相同的材料组成，或者保持不变。钼箔的玻璃管7和钼的连接插脚与气密压接结合使用。框架4和连接插脚2一方面向灯头提供电流源，另一方面将灯头机械地固定和/或支持在灯中。根据本发明，为此目的提供极细的框架，它满足电气和机械要求，因此引起材料节省，这又伴随着阴影的减小。

Claims (3)

1.一种用于单侧插座灯的高耐热导线，由铌或钽或者铌钽合金和磷组成，导线材料通过掺杂100至2000ppm的磷来强化并且转化成退火状态，所述导线呈现出至少200MPa的屈服强度Rp 0.2或者至少300MPa的抗张强度Rm。

2.一种基于铌或钽或钽铌合金的、用于单侧插座灯的高耐热导线，其特征在于，导线材料包含至少95％的重量的Nb或Ta或者Nb和Ta，其中导线材料包含由Zr、Hf、Mo或W组成的组中的至少另一种耐火金属，Zr、Hf、Mo或W的含量为0.5至2％的重量，所述导线材料通过掺杂100至2000ppm的磷来强化并且转化成退火状态，所述导线呈现出至少200MPa的屈服强度Rp 0.2或者至少300MPa的抗张强度Rm。

3.一种框架，由如权利要求1或2所述的导线构成。