CN104115254B - 放电灯用阴极部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐久性高的放电灯用阴极部件。是具备线径2～35mm的躯干部、前端细的前端部的放电灯用阴极部件，上述阴极部件的特征在于：上述阴极部件由按照氧化物ThO2换算而含有0.5～3wt％的钍成分的钨合金构成，在上述躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶为90％以上，并且在上述躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶为90％以上。

Description

放电灯用阴极部件
技术领域
本发明涉及一种放电灯用阴极部件。
背景技术
放电灯大致区分分为低压放电灯和高压放电灯的2种。低压放电灯可以列举一般照明、用于道路、隧道等的特殊照明、涂料硬化装置、UV硬化装置、杀菌装置、半导体等的光清洗装置等各种电弧放电型的放电灯。另外，高压放电灯可以列举上下水的处理装置、一般照明、体育场等的室外照明、UV硬化装置、半导体、印刷基板等的曝光装置、晶圆检查装置、投影仪等的高压水银灯、金属卤化物水银灯、超高压水银灯、氙气灯、钠蒸气灯等。这样，放电灯被用于照明装置、制造装置等各种装置。
放电灯用阴极部件使用以前包含氧化钍(ThO2)的钨合金。在日本特开2002-226935号公报中，公开了通过将钍和钍化合物的平均粒径设为0.3μm以下而使其细微分散来提高耐变形性的含钍的钨合金。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-226935号公报
发明内容
在上述日本特开2002-226935号公报中，使用直径3mm的线圈调查耐变形性。如果是由上述公报所记载的含钍的钨合金构成的线圈，则的确耐变形性提高。另一方面，放电灯的阴极部件是施加10V以上、进而数百V的电压而发挥放射特性的部件。在施加这样大的电压的情况下，如在日本特开2002-226935号公报中提出的那样，对于细致分散了具有0.3μm以下的平均粒径的钍所得的材料，钍马上蒸发，因此存在放电灯的寿命短的问题。
另外，在使平均粒径为0.3μ以下那样的细微的钍均匀分散时，制造工序的负荷大。如果钍的分散状态不均匀，则在阴极部件内产生放射的产生位置的不均匀，从该点出发，也难以长寿命化。
本发明用于解决这样的问题，其目的在于：提供一种例如在施加10V以上的高电压的放电灯中能够达到长寿命的阴极部件。
本发明的放电灯用阴极部件具备线径2～35mm的躯干部、前端细的前端部，该放电灯用阴极部件的特征在于：上述阴极部件由按照氧化物ThO2换算而含有0.5～3wt％的钍成分的钨合金构成，在上述躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶为90％以上，并且在上述躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶为90％以上。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是在上述躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钍成分颗粒时的、粒径处于1～15μm的范围内的钍成分颗粒为90％以上，并且在上述躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钍成分颗粒时的、粒径处于1～30μm的范围内的钍成分颗粒为90％以上。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是上述钨的结晶在圆周方向截面中长宽比不足3，在侧面方向截面中长宽比为3以上。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是Mo含有量为0.005wt％以下。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是Fe含有量为0.003wt％以下。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是比重在17～19g/cm3的范围内。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是硬度(HRA)在55～80的范围内。
另外，在本发明的实施方式中，理想的是表面粗糙度Ra为5μm以下。
另外，在本发明的实施方式中，阴极部件也可以用于施加电压为100V以上的放电灯。
根据本发明，通过在躯干部的截面方向和侧面方向截面的双方控制钨结晶大小，能够实现具有优良的放射特性和高温强度的放电灯用阴极部件。因此，使用它的放电灯能够变得长寿命。
附图说明
图1是表示本发明的阴极部件的一个例子的图。
图2是表示圆周方向截面的一个例子的图。
图3是表示侧面方向截面的一个例子的图。
图4是表示本发明的阴极部件的一个例子的图。
图5是表示本发明的放电灯的一个例子的图。
具体实施方式
本发明的放电灯用阴极部件具备线径2～35mm的躯干部、前端细的前端部，由按照氧化物(ThO2)换算而含有0.5～3wt％的钍成分的钨合金构成。另外，在本发明中，其特征在于：在上述躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶为90％以上，并且，在上述躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶为90％以上。
首先，钍成分是指金属钍、氧化钍的1种或2种。本发明的放电灯用阴极部件按照氧化物(ThO2)换算而含有0.5～3wt％的钍成分。在不满0.5wt％时添加的效果小，如果超过3wt％，则烧结性和加工性降低。因此，理想的是钍成分的含有量按照氧化物(ThO2)换算为0.8～2.5wt％的范围。
另外，阴极部件具备线径2～35mm的躯干部和前端细的前端部。在图1和图4中，表示了本发明的放电灯用阴极部件的一个例子。在图中，1是阴极部件，2是躯干部，3是前端部。躯干部2是圆柱形状，躯干部2的直径是2～35mm。另外，理想的是躯干部2的长度是10～600mm。如上述那样，放电灯的用途有各种领域，对其要求的亮度也有各种各样。因此，与所要求的亮度对应地，改变阴极部件的躯干部的粗度(直径)。另外，关于躯干部的长度，也与放电灯的大小一致地改变。
另外，前端部3如图1所示，例示截面梯形形状，在图4中例示截面三角形状。另外，对于截面三角形状，前端不必须是锐角，也可以是R形状。另外，在本发明中，前端部的形状并不限于上述2种，只要能够用作放电灯用阴极部件，则并没有特别限定。阴极部件必须前端部是前端细的形状。在放电灯中，相对地组装一对阴极部件。如果前端部是前端细的形状，则能够高效地进行一对阴极部件之间的放电。
在本发明中，必须是在躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶为90％以上，并且在躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶为90％以上。在图2中表示出躯干部的圆周方向截面的一个例子，在图3中表示出躯干部的侧面方向截面的一个例子。圆周方向截面如图2所示与侧面垂直地取截面。只要在侧面中是垂直的，取截面的位置是任意的，但理想的是在躯干部长度的中心的截面中进行测定。另外，侧面方面截面取与侧面平行的截面。只要与侧面平行，则取截面的位置是任意的，但理想的是将躯干部长度的中心的截面作为圆周方向截面，在其中点在垂直方向上取侧面方向截面。
在本发明中，其特征在于：在上述躯干部的圆周方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶为90％以上。粒径处于1～80μm的范围的钨结晶在面积比上为90％以上表示在单位面积300μm×300μm中，粒径不满1μm和超过80μm的钨结晶颗粒在面积比上不满10％。即，表示粒径不满1μm的微小结晶和粒径超过80μm的粗大结晶的比例少。另外，理想的是在躯干部的圆周方向截面中，结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶在面积比上为100％。
另外，在本发明中，其特征在于：在躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时的、结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶为90％以上。粒径处于10～120μm的范围的钨结晶颗粒在面积比上为90％以上表示在单位面积300μm×300μm中，粒径不满10μm和超过120μm的钨结晶颗粒在面积比上不满10％。另外，理想的是在躯干部的侧面方向截面中，结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶在面积比上为100％。
钨的结晶颗粒的大小对阴极部件的强度、放射特性产生影响。成为放射材料的钍成分分散在钨结晶之间的粒界。通过将钨结晶大小设为上述范围，能够三维地控制钍成分分散的钨结晶之间的粒界的均匀性。即，不是简单地一个方向的截面组织，而是控制躯干部的圆周方向截面和侧面方向截面的双方，能够使钨结晶之间的粒界三维地均匀存在。其结果是能够使钍成分的分散状态均匀。另外，如果从均匀分散的观点出发，则理想的是在躯干部的圆周方向截面中，在以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时，结晶粒径处于2～30μm的范围内的钨结晶为90％以上，并且在躯干部的侧面方向截面中，在以单位面积300μm×300μm的面积比观察钨的结晶时，结晶粒径处于15～50μm的范围内的钨结晶为90％以上。
另外，理想的是在躯干部的圆周方向截面中，在以单位面积300μm×300μm的面积比观察躯干部所含有的钍成分颗粒时，粒径处于1～15μm的范围内的钍成分颗粒为90％以上，并且在躯干部的侧面方向截面中，以单位面积300μm×300μm的面积比观察钍成分颗粒时的、粒径处于1～30μm的范围内的钍成分颗粒为90％以上。可以使用与观察钨结晶颗粒时相同的截面照片测定钍成分颗粒的粒径。钍成分是金属钍或氧化钍(ThO2)。钍成分颗粒的粒径大小的测定使用放大照片，求出其中拍摄的钍成分颗粒的最大直径。如果钍成分颗粒的粒径是上述的范围，则容易均匀地分散在钨结晶粒界。如果钍成分颗粒以规定大小均匀分散，则放射特性提高。另外，放射造成的钍成分颗粒的蒸发均匀化，其结果是阴极部件变得长寿命化。如果能够实现阴极部件的长寿命化，则能够使得放电灯长寿命化。特别地放射特性也提高，因此能够保持放电灯的亮度地谋求长寿命化。另外，理想的是钍成分颗粒在在躯干部的圆周方向截面中，粒径处于1～15μm的范围内的钍成分颗粒为100％，在躯干部的侧面方向截面中，粒径处于1～30μm的范围内的钍成分颗粒为100％。
理想的是钨的结晶在圆周方向截面中长宽比不满3，在侧面方向截面中长宽比为3以上。如果圆周方向截面的钨结晶的长宽比不满3，则躯干部的圆周方向截面的钨结晶成为椭圆形状或接近圆形形状的结晶构造。另外，侧面方向截面的钨结晶的长宽比为3以上，则躯干部的侧面方向截面的钨结晶成为细长的纤维状的结晶构造。长宽比为3以上的纤维状的结晶成束(烧结体)，由此能够提高强度。从提高强度的观点出发，可以考虑将圆周方向截面中的钨的结晶的长宽比设为3以上而成为纤维状组织。如果圆周方向截面和侧面方向截面的双方是长宽比3以上，则强度提高，但加工性降低。如果纤维状结晶成为随机取向，则容易发生拉线加工时的因与拉模的接触造成的断线。如果只在侧面方向截面中，钨的结晶是纤维状，则与拉模的接触是平滑，能够抑制拉线加工时的断线。另外，如果纤维状结晶成为随机取向，则在将前端加工为前端细的形状时，磨石和钨结晶的接触角度是随机的，切削量产生离散。如果切削量产生离散，则均匀加工前端部会花费时间。另外，如果与磨石的接触角度是随机的，则磨石的消耗加快，其结果是成为成本提高的因素。
另外，本发明的阴极部件也可以含有0.001～0.01wt％的K(钾)、Al(铝)、Si(硅)的至少一种。K、Al、Si作为添加剂材料而发挥功能，通过添加对再结晶组织的控制有效果。
另外，理想的是在本发明的阴极部件中，Mo含有量为0.005wt％以下，Fe含有量为0.003wt％以下。本发明的钨合金也可以合计含有0.1wt％以下(包含0)的杂质金属成分。在杂质金属成分中，Mo(钼)和Fe(铁)是容易混合到原料中或制造工序中的成分。如果Mo超过0.005wt％(50wtppm)或Fe超过0.003wt％(30wtppm)，则钨合金的高温强度有可能降低。另外，作为Mo和Fe以外的杂质，可以列举Ni、Cr、Cu、Ca、Mg、C。理想的是分别是Ni(镍)为10wtppm以下，Cr(铬)为10wtppm以下，Cu(铜)为10wtppm以下，Ca(钙)为10wtppm以下，Mg(镁)为10wtppm以下，Na(钠)为10wtppm以下，C(碳)为10wtppm以下。另外，理想的是杂质成分分别是0％(检出限界以下)。
此外，各成分的分析方法如下。通过氯化氢气体挥发量分离-重量法分析钍成分。另外，通过氧分解-原子吸光法分析K、Na。另外，通过氧分解-ICP发光分光法分析Al、Si、Fe、Ni、Cr、Mo、Cu、Ca、Mg。另外，通过高频诱导加热炉燃烧-红外线吸收法分析C。
另外，理想的是本发明的阴极部件的比重在17～19g/cm3的范围内。如果比重不满17g/cm3则成为密度低、空隙度多的状态，有时作为部件的强度降低，另外如果比重超过19g/cm3，则有时无法得到更多的效果。
另外，理想的是本发明的阴极部件的硬度(HRA)在55～80的范围内。如果硬度不满55，则作为部件的强度不足，有可能寿命变短。另外，如果硬度超过80，则过硬而有可能加工性降低。硬度(HRA)的理想范围是60～70。另外，在硬度(HRA)的调制中，进行上述那样的钨结晶大小、比重的调制是有效的。另外，使用120°金刚石圆锥压头，通过试验载荷60kg进行硬度(HRA)的测定。
另外，理想的是本发明的阴极部件的表面粗糙度Ra为5μm以下。特别理想的是对于前端部，表面粗糙度Ra为5μm以下，进一步希望小于等于3μm。如果表面凹凸大，则放射特性降低。
如果是以上那样的放电灯用阴极部件，则能够应用于各种放电灯。因此，即使施加施加电压为100V以上那样大的电压，也能够成为长寿命。另外，并不特别受到上述那样的低压放电灯、高压放电灯等使用限制，另外，能够应用到躯干部的线径为2～35mm、线径为从2mm以上、不满10mm的细线、到10mm以上、35mm以下的粗线。
接着，说明本发明的阴极部件的制造方法。本发明的阴极部件只要具有上述的结构，则制造方法没有特性限定，但作为用于高效得到的制造方法列举如下。
首先，作为钨合金的制造方法，调制含有钍成分的钨合金粉末。钨合金粉末的调制可以列举湿式法和干式法。
在湿式法中，首先实施调制钨成分粉末的工序。钨成分粉末可以列举钨酸铵(APT)粉末、金属钨粉末、氧化钨粉末。钨成分粉末既可以是它们的1种，也可以使用2种以上。另外，钨酸铵粉末的比较价格便宜，因此是理想的。另外，理想的是钨成分粉末为平均粒径5μm以下。
另外，在使用钨酸铵粉末时，在大气中或非活性气氛(氮气、氩气等)中将钨酸铵粉末加热到400～600℃，使钨酸铵粉末变化为氧化钨粉末。在不满400℃时向氧化钨的变化不充分，如果超过600℃则氧化钨的颗粒变得粗大，在后面工序中难以与氧化钍粉末均匀分散。通过该工序，调制氧化钨粉末。
接着，实施将钍成分粉末和氧化钨粉末添加到溶液中的工序。钍成分粉末可以列举金属钍粉末、氧化钍粉末、硝酸钍粉末。其中，硝酸钍粉末是理想的。硝酸钍粉末是容易在液体中均匀混合的成分。通过该工序，调制含有钍成分和氧化钨粉末的溶液。另外，理想的是进行添加使得成为与作为最终目的的氧化钍浓度相同、或稍多的浓度。另外，理想的是钍成分粉末为平均粒径5μm以下。另外，理想的是溶液是纯水。
接着，实施使含有钍成分和氧化钨粉末的溶液的液体成分蒸发的工序。接着，实施分解工序，即在大气气氛中在400～900℃下进行加热，使硝酸钍等钍成分成为氧化钍。通过该工序，能够调制氧化钍粉末和氧化钨粉末混合了的混合粉末。另外，理想的是测定所得到的氧化钍粉末和氧化钨粉末混合了的混合粉末的氧化钍浓度，在浓度低的情况下，追加氧化钨粉末。
接着，实施以下的工序，即在氢等还原气氛中，在750～950℃下加热氧化钍粉末和氧化钨粉末混合了的混合粉末，将氧化钨粉末还原为金属钨粉末。通过该工序，能够调制含有氧化钍粉末的钨粉末。
另外，干式法首先准备氧化钍粉末。接着，实施通过球磨机粉碎混合氧化钍粉末的工序。通过该工序，能够分解凝集的氧化钍粉末，能够降低凝集的氧化钍粉末。另外，在混合工序时，也可以添加少量的金属钨粉末。
理想的是针对粉碎混合了的氧化钍粉末，根据需要，进行筛取而去除没有完全粉碎的凝集粉或粗大颗粒。另外，理想的是通过筛取，去除超过最大直径10μm的凝集粉或粗大颗粒。
接着，实施混合金属钨粉末的工序。添加金属钨粉末使得成为作为最终目的的氧化钍浓度。将氧化钍粉末和金属钨粉末的混合粉末加入到混合容器中，使混合容器旋转而均匀地混合。这时，混合容器为圆筒形状，使其在圆周方向上旋转，由此能够平滑地混合。通过该工序，能够调制含有氧化钍粉末的钨粉末。
通过以上那样的湿式法或干式法，能够调制含有氧化钍粉末的钨粉末。在湿式法和干式法中，湿式法是理想的。干式法一边使混合容器旋转一边进行混合，因此原料粉末和容器摩擦而容易混入杂质。另外，氧化钍粉末的含有量是0.5～3wt％。
接着，使用所得到的含有氧化钍粉末的钨粉末调制成形体。在形成成形体时，根据需要，可以使用粘合剂。另外，理想的是成形体是直径3～50mm的圆柱形状。另外，成形体的长度是任意的。
接着，实施对成形体进行预备烧结的工序。理想的是在1250～1500℃下进行预备烧结。通过该工序，能够得到预备烧结体。
接着，实施对预备烧结体进行通电烧结的工序。理想的是通电烧结进行通电使得烧结体成为2100～2500℃的温度。在温度不满2100℃时，无法充分致密化，有时强度降低。另外，如果超过2500℃，则氧化钍颗粒和钨颗粒过于颗粒成长，有时无法得到作为目的的结晶组织。通过该工序，能够得到含有氧化钍的钨烧结体。另外，如果预备烧结体是圆柱形状，则烧结体也成为圆柱形状。
接着，实施以下工序，即通过锻造加工、压延加工、拉线加工等，调整圆柱状烧结体(铸锭)的线径。理想的是这时的加工率在30～70％的范围内。在此，“加工率”是在将加工前的圆柱状烧结体的截面积设为A，将加工后的圆柱状烧结体的截面积设为B时，通过加工率＝[(A-B)/A]×100％求出的。另外，理想的是通过多次的加工进行线径的调整。通过进行多次的加工，能够对加工前的圆柱状烧结体的气孔进行回炉，得到密度高的阴极部件。
例如，使用将直径25mm的圆柱状烧结体加工为直径20mm的圆柱状烧结体的情况进行说明。直径25mm的圆的截面积A是460.6mm2，直径20mm的圆的截面积B是314mm2，因此加工率为32％＝[(460.6-314)/460.6]×100％。这时，理想的是通过多次的拉线加工等，从直径25mm加工到直径20mm。
另外，如果加工率低到不满30％，则结晶组织没有充分向加工方向延伸，钨结晶和钍成分颗粒难以成为目的的大小。另外，如果加工率小到不满30％，有可能加工前的圆柱状烧结体内部的气孔不充分破碎而保持残存。如果存在内部气孔，则成为阴极部件的耐久性等降低的原因。另一方面，如果加工率大到超过70％，则有可能由于过于加工而断线，生产率降低。因此，理想的加工率是30～70％，更理想的是35～55％。
另外，在将线径加工为2～35mm后，切断为必要的长度，由此成为阴极部件。另外，根据需要，也可以进行研磨加工、热处理、形状加工。
根据以上那样的制造方法，能够高效地制造本发明的放电灯用阴极部件。
实施例1～5
在大气中将平均粒径3μm的钨酸铵(APT)粉末加热为500℃，使钨酸铵粉末变化为氧化钨粉末。接着，向氧化钨粉末添加平均粒径3μm的硝酸钍粉末，添加纯水，然后搅拌15小时以上而均匀地混合。接着，使水分完全蒸发，得到硝酸钍粉末和氧化钨粉末均匀地混合了的混合粉末。接着，在大气中在500℃下进行加热，使硝酸钍粉末变化为氧化钍。接着，在氢气氛中(还原气氛中)在800℃下进行热处理，使氧化钨粉末还原为金属钨粉末。由此，调制氧化钍粉末和金属钨粉末的混合粉末(第一原料粉末)。
另外，与上述分别地，在氮气氛中将平均粒径2μm的钨酸铵(APT)粉末加热为450℃，使钨酸铵粉末变化为氧化钨粉末。接着，在氢气氛中(还原气氛中)在700℃下进行热处理，将氧化钨粉末还原为金属钨粉末。由此，调制金属钨粉末(第二原料粉末)。
向上述得到的第一原料粉末添加第二原料粉末，作为实施例1准备钍成分在氧化钍(ThO2)换算下为0.5wt％的钨粉末。同样，作为实施例2准备钍成分在氧化钍(ThO2)换算下为1.0wt％的钨粉末，作为实施例3准备钍成分在氧化钍(ThO2)换算下为1.5wt％的钨粉末，作为实施例4准备钍成分在氧化钍(ThO2)换算下为2.0wt％的钨粉末，作为实施例5准备钍成分在氧化钍(ThO2)换算下为2.5wt％的钨粉末。
使用如上述那样得到的原料粉末(实施例1～5)，根据表1所示的条件，制作圆柱状烧结体(铸锭)，调整线径，由此得到具有规定的加工率的放电灯用阴极部件。此外，通过多次的拉线加工进行线径的调整。另外，进行研磨使得表面粗糙度成为Ra5μm以下。
表1
实施例6～10
准备平均粒径3μm的氧化钍粉末。接着，进行12小时的球磨，降低氧化钍粉末的凝集体。接着，通过网径10μm的筛子，去除10μm以上的粗大颗粒。将这样的氧化钍粉末与平均粒径3μm的金属钨粉末混合，加入到混合容器中使容器旋转而混合25小时。此外，作为实施例6准备氧化钍(ThO2)粉末的含有量为0.5wt％的材料，作为实施例7准备1.0wt％的材料，作为实施例8准备1.5wt％的材料，作为实施例9准备2.0wt％的材料，作为实施例10准备2.5wt％的材料。
使用如上述那样得到的原料粉末(实施例6～10)，根据表2所示的条件，制作圆柱状烧结体(铸锭)，调整线径，由此得到具有规定的加工率的放电灯用阴极部件。此外，通过多次的拉线加工进行线径的调整。另外，进行研磨使得表面粗糙度成为Ra5μm以下。
表2
比较例子1～2
准备平均粒径3μm的氧化钍粉末。接着，不进行球磨和筛取，与平均粒径3μm的金属钨粉末混合，加入到混合容器中使容器旋转而混合25小时。此外，氧化钍粉末(ThO2)的含有量为2.0wt％。
使用如上述那样得到的原料粉末，根据表3所示的条件，制作圆柱状烧结体(铸锭)，调整线径，由此得到具有规定的加工率的放电灯用阴极部件。此外，通过多次的拉线加工进行线径的调整。另外，进行研磨使得表面粗糙度成为Ra5μm以下。
表3
针对实施例1～10和比较例子1～2相关的阴极部件，调查躯干部的钨结晶粒径和长宽比、钍成分颗粒的粒径、杂质Mo量和Fe量、比重、硬度(HRA)。
关于躯干部的钨结晶粒径和长宽比、钍成分颗粒的粒径，切取通过躯干部的中心的圆周截面和侧面方向截面，对任意的单位面积300μm×300μm进行测定。另外，通过ICP分析法测定Mo量和Fe量。另外，通过阿基米德法测定比重。另外，使用120°金刚石圆锥压头，在试验载荷60kg下测定硬度(HRA)。在表4、表5中表示其结果。
表4
表5
针对实施例1～10和比较例子1～2的阴极部件，实施耐久性试验。耐久性试验在向阴极部件通电而加热为2100～2200℃的状态下，施加100V、200V、300V、400V的电压，测定10小时后的放射电流密度(mA/mm2)和100小时后的放射电流密度(mA/mm2)。在表6中表示其结果。
表6
如根据表6了解的那样，对于实施例1～10的阴极部件，可知100小时后的放射电流密度的降低低，耐久性优良。与此相对，比较例子1和2的阴极部件的耐久性降低约10％左右。这可以认为是由于因组织的不均匀而钍成分颗粒的分散状态不均匀等。
另外，与干式法相比，通过湿式法混合的材料的耐久性好。这是因为能够降低因混合法造成的杂质混入。
根据以上，本发明的阴极部件对于施加电压100V以上的放电灯用阴极部件特别有效。
附图标记说明
1：阴极部件；2：躯干部；3：前端部；4：圆周方向截面；5：侧面方向截面；6：放电灯；7：支持棒；8：玻璃管。

Claims (9)

1.一种放电灯用阴极部件，具备线径2～35mm的躯干部、前端细的前端部，该放电灯用阴极部件的特征在于：
上述放电灯用阴极部件由按照氧化物ThO2换算而含有0.5～3wt％的钍成分的钨合金构成，
在上述躯干部的圆周方向截面中，在单位面积300μm×300μm中观察钨的结晶时，结晶粒径处于1～80μm的范围内的钨结晶在面积比上为90％以上，并且
在上述躯干部的侧面方向截面中，在单位面积300μm×300μm中观察钨的结晶时，结晶粒径处于10～120μm的范围内的钨结晶在面积比上为90％以上。
2.根据权利要求1所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：
在上述躯干部的圆周方向截面中，在单位面积300μm×300μm中观察钍成分颗粒时，粒径处于1～15μm的范围内的钍成分颗粒在面积比上为90％以上，并且
在上述躯干部的侧面方向截面中，在单位面积300μm×300μm中观察钍成分颗粒时，粒径处于1～30μm的范围内的钍成分颗粒在面积比上为90％以上。
3.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：上述钨的结晶在圆周方向截面中长宽比不足3，在侧面方向截面中长宽比为3以上。
4.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：Mo含有量为0.005wt％以下。
5.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：Fe含有量为0.003wt％以下。
6.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：上述放电灯用阴极部件的比重在17～19g/cm3的范围内。
7.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：上述放电灯用阴极部件的硬度HRA在55～80的范围内。
8.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：上述放电灯用阴极部件的表面粗糙度Ra为5μm以下。
9.根据权利要求1或2所述的放电灯用阴极部件，其特征在于：上述放电灯用阴极部件用于施加电压为100V以上的放电灯。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021154A1 (ja) * 2012-07-31 2014-02-06 東芝マテリアル株式会社 放電ランプ用陰極およびその製造方法
JP6677875B2 (ja) * 2015-03-23 2020-04-08 三菱マテリアル株式会社 多結晶タングステン及びタングステン合金焼結体並びにその製造方法
US10003269B2 (en) * 2016-01-26 2018-06-19 Dialog Semiconductor Inc. Smart Grouping control method for power converter switching noise management
JP6751900B2 (ja) * 2018-01-29 2020-09-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 金属線及びソーワイヤー
CN112272860B (zh) * 2018-11-19 2023-11-07 株式会社东芝 放电灯用阴极部件及放电灯
CN112262454B (zh) * 2019-02-18 2024-04-09 株式会社东芝 放电灯用阴极部件、放电灯及放电灯用阴极部件的制造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7203663A (zh) * 1972-03-18 1973-09-20
JPS5837944B2 (ja) * 1978-07-06 1983-08-19 日本タングステン株式会社 放電灯用電極材料
JP2851727B2 (ja) * 1991-08-23 1999-01-27 ウシオ電機株式会社 放電灯用電極
US6190579B1 (en) * 1997-09-08 2001-02-20 Integrated Thermal Sciences, Inc. Electron emission materials and components
DE19749908A1 (de) * 1997-11-11 1999-05-12 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektrodenbauteil für Entladungslampen
JP4011208B2 (ja) * 1998-09-29 2007-11-21 株式会社東芝 放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯
JP3764315B2 (ja) * 2000-02-10 2006-04-05 株式会社アライドマテリアル タングステン材料とその製造方法
JP4582866B2 (ja) * 2000-06-01 2010-11-17 株式会社東芝 タングステン線およびその製造方法
JP5086503B2 (ja) 2001-02-02 2012-11-28 株式会社東芝 トリウムタングステン線の製造方法
JP3899898B2 (ja) * 2001-10-30 2007-03-28 ウシオ電機株式会社 ショートアーク型水銀ランプ
JP3994880B2 (ja) * 2002-04-26 2007-10-24 ウシオ電機株式会社 放電ランプ
JP4426904B2 (ja) * 2003-06-05 2010-03-03 日本タングステン株式会社 タングステン線状材およびその製造方法
JP4167199B2 (ja) * 2003-11-28 2008-10-15 株式会社アライドマテリアル タングステン電極
US20070172378A1 (en) * 2004-01-30 2007-07-26 Nippon Tungsten Co., Ltd. Tungsten based sintered compact and method for production thereof
JP4413713B2 (ja) * 2004-08-24 2010-02-10 ハリソン東芝ライティング株式会社 メタルハライドランプ
JP4815839B2 (ja) * 2005-03-31 2011-11-16 ウシオ電機株式会社 高負荷高輝度放電ランプ
JP4799132B2 (ja) * 2005-11-08 2011-10-26 株式会社小糸製作所 放電ランプ装置用アークチューブ
WO2011049049A1 (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 日本タングステン株式会社 タングステン陰極材料
JP5584093B2 (ja) * 2010-11-05 2014-09-03 株式会社ユメックス ショートアーク放電灯用陰極およびその製造方法

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