CN104584185B - 放电灯用阴极、放电灯用阴极的制造方法、放电灯 - Google Patents

Abstract

一种具有柱状的主干部与锥状的前端部的放电灯用阴极，所述阴极的至少一部分具有钨合金，该钨合金按照氧化物换算包含0.5～3.0wt％的钍成分，该钍成分分散成颗粒状，沿着径向截面、侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察所述钨合金中的钨晶体粒径时，在径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，在侧面方向截面，粒径处于5～120μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。

Description

放电灯用阴极、放电灯用阴极的制造方法、放电灯

技术领域

本发明涉及具有由钍钨合金构成的阴极的放电灯，特别涉及阴极的内部构造。

背景技术

作为放电灯的电极材料，添加了掺杂剂的钨合金被广泛使用。特别是，钍钨合金由于在其机械强度以及耐热性上较优越，因此，被用于放电灯用阴极(例如，参照专利文献1)。

在将氧化钍分散成颗粒状的钍钨合金中，在放电灯点亮时，氧化钍被还原为钍，作为发射体物质被提供给阴极前端部。这实现了电子释放促进以及电弧辉点稳定化。

并且，钨合金中采用了提高耐热性、机械性强度的晶体构造。例如，使抑制了粒径的钍化合物颗粒适度分散(参照专利文献2)。或者，为了提高钨电极杆的耐冲击性，使位于表面附近的晶体颗粒的粒径比内部的晶体颗粒的粒径小(参照专利文献3)。

另一方面，在放电灯点亮时，当向阴极前端部提供发射体物质的提供能力降低时，电弧辉点移动，产生波动，从而照度不稳定。因此，通过使阴极前端部中的晶体构造具备特征，来实现电子释放稳定化。

例如，成型出从前端部到规定区域具有进行了一次结晶、二次结晶化的组织构造的阴极(参照专利文献4)。或者，成型出以限制前端部的晶粒边界的个数的方式结晶化的阴极(参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-192389号公报

专利文献2：日本特开2002-226935号公报

专利文献3：日本特开2005-15917号公报

专利文献4：日本特开2000-223068号公报

专利文献5：日本特开2003-132837号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了实现照度稳定化，需要长期稳定地提供发射体物质。在以往的放电灯用阴极中，不一定得到过适合该观点的晶体构造。特别是，在制造阴极主干部的直径比较大的由钍钨合金构成的阴极的情况下，没有考虑适当的晶体构造。

因此，需要如下的钍钨合金，该钍钨合金的特征在于具有能够实现在灯点亮时稳定提供钍的晶体构造。

用于解决课题的手段

本发明的放电灯用阴极是具有柱状的主干部与锥状的前端部的放电灯用阴极，阴极的至少一部分由钨合金构成，在该钨合金中，钍成分分散成颗粒状，按照氧化物换算包含0.5～3.0wt％的钍成分。期望至少前端部由钨合金构成。

本发明的放电灯用阴极可以针对各种各样的放电灯作为阴极应用，特别是，可以应用于具有放电管的放电灯，该放电管密封有稀有气体，并对置配置有放电灯用阴极与放电灯用阳极。放电灯的尺寸、形状也是任意的，特别是，可以应用于大输出的大型尺寸阴极。例如，应用于如下的阴极：该阴极被决定为，主干部在10～30mm的范围，前端部的夹角/锥角度在40～120°(相对于电极轴的倾斜角度为20～60°)的范围。

作为电极，可以使前端部与主干部均由钨合金构成，也可以使前端部与主干部的一部分由钨合金构成。或者，也可以使作为前端部的一部分且包含作为放电面的前端面的部分(下面，称为前端侧前端部)由钨合金构成，并利用具有不同的热传导率的金属部件成型出剩余的主干侧前端部，使它们接合而构成阴极。

作为钨合金，可以通过对钨粉末等进行烧结处理而生成烧结体。特别是，可以通过最终地对烧结体(钨合金材料)进行加热处理，而成为使钨再结晶化的组织构造。作为钍成分，例如分散有钍氧化物的颗粒。

在本发明中，其特征在于，提供一种在钨合金中基本不存在肥大的/粗大的钨晶体颗粒的晶体构造。即，当沿着径向截面以及侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察钨合金中的钨晶体粒径时，关于径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于5～120μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。钨颗粒的大小的测定方法各种各样，例如可以将钨颗粒的对角线长度规定为粒径。至少主干部的钨合金具备具有这种特征的晶体构造。也可以是，在前端部也至少局部具备具有这种特征的晶体构造。

定义这种特定方向、特定尺寸的区域并表示该区域内存在的粗大的钨晶体颗粒的比例，这是适用于规定“基本不存在粗大的钨晶体颗粒”的表现，忠实地记述了本发明的特征。在利用平均粒径来表现的情况下，即使存在比较多的粗大的钨晶体颗粒，只要存在非常多的微细的钨晶体颗粒，平均粒径也会变为更小的数值，无法适当地表现粗大的钨结晶粒不存在的情况。

此外，上述区域尺寸是具有如下适当大小的尺寸：在以视为不粗大的钨晶体颗粒的范围(1～100μm、5～120μm)为基准时，能够大致可靠地判断出基本不存在粗大的钨晶体颗粒，即使定义具有在此以上的尺寸的区域也毫无意义，另一方面，当定义更小尺寸的区域时，很难判断为基本不存在粗大的钨晶体颗粒。

此外，在一般的电极制造工序中，考虑通过基于模锻加工处理、拉丝加工处理的细径化、压延，来决定阴极形状、尺寸，作为两个截面方向，规定了径向和侧面方向。这两个方向是彼此正交的方向，通过观察这两个方向截面，能够适当地识别出原本3维的钨晶体颗粒的形状、尺寸。

通过采用这样以不产生粗大的钨晶体颗粒的方式进行了结晶化的构造，能够稳定地提供发射体物质，能够长时期维持照度稳定的灯输出。特别是，能够扩大主干部与前端部之间的温度差，防止在短期间用尽发射体，另一方面，在发射体物质移动时不会成为障碍。另一方面，在沿着前端部的侧面方向截面的区域中，可以使最大直径在300μm以上的钨晶体存在。由此，前端部与主干部之间的温度差进一步扩大。

在电极制造工序中，钨合金的侧面方向被拉伸的情况较多。因此，能够以如下方式进行结晶化：关于径向截面，钨晶体粒径长宽比小于3，关于侧面方向截面，钨晶体粒径长宽比为3以上。具有这种特性的钨晶体颗粒使得发射体物质向轴向的移动顺利地进行。

即使在上述的不被视为粗大的钨晶体颗粒中，如果尺寸更小的钨晶体的比例增大，则能够进一步实现发射体物质的稳定提供以及灯长寿命化。例如，期望的是，关于径向截面，粒径处于1～50μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于5～60μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。此外，也可以是，关于径向截面，粒径处于1～20μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于5～40μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。

另一方面，在钍成分中，如果粒径比较小的钍成分颗粒的比例增大，则发射体物质向前端部的移动变得容易。例如，可以是，当沿着径向截面、侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察钨合金中的钍成分颗粒的粒径时，关于径向截面，粒径处于1～15μm范围的钍成分颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于1～30μm范围的钍成分颗粒为90％以上。

并且，例如，可以使钨合金的比重在17～19g/cm³的范围内，或者，使钨合金的表面硬度(HR)在55～80的范围内。此外，也可以使钨合金的表面粗糙度Ra在5μm以下。

另一方面，在本发明的另一方式的放电灯用阴极的制造方法中，调制第1粉末，该第1粉末是通过加热硝酸钍粉末而得到的氧化钍粉末与使氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末的混合粉末，调制第2粉末，该第2粉末是使氧化钨粉末粒径不同的氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末，混合第1粉末与第2粉末，生成按照氧化物换算含有0.5～3.0wt％的钍成分的钨粉末。之后，通过对钨粉末实施烧结处理，形成柱状烧结体，针对烧结体，在加工率30～80％的范围内多次实施模锻加工以及拉丝加工处理。并且，针对通过模锻加工、拉丝加工处理生成的钨合金材料，在1300～2900℃的范围内实施热处理。

在以往的阴极中，存在较多粗大的钨晶体颗粒，在测定其比例时，无法满足本发明那样的数值。这是因为，在电极制造工序中，通常实施模锻加工、拉丝加工处理等，但是，此时的钨合金在轴向、径向上发生较大的塑性变形，并且，在成为加工处理对象的烧结体的基础的钨粉末的调制工序中，没有进行消除粗大的钨粒径的调制。特别是，在制造上述那样的大型尺寸的阴极的情况下，产生较多粗大的钨晶体颗粒。

在本发明中，通过分别准备粒径不同的钨粉末，来抑制在烧结体生成的阶段产生粗大的钨晶体颗粒。并且，通过以最终成为上述加工率的范围的方式反复进行多次加工处理，由此，作为电极具备具有适度的强度的晶体构造，并且，即使在加工处理工序中发生塑性变形，也不会产生粗大的钨晶体颗粒。

具备这种晶体构造特征的钨合金材料具有上述那样的晶体构造的特征。即，当在沿着径向截面以及侧面方向截面的300×300μm²的区域中观察钨合金材料中的钨晶体粒径时，关于径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于5～120μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。

如果考虑可靠地防止产生粗大的钨晶体颗粒，则优选在加工率40～60％的范围内实施模锻加工以及拉丝加工处理。此外，考虑逐次使烧结体在径向、轴向上发生塑性变形，期望反复进行至少5次以上模锻加工以及拉丝加工处理。例如，通过在5～15次的范围内反复进行加工处理，可以得到具有同样的晶体构造的钨合金材料。

在制造尺寸较大的阴极的情况下，优选以使钨合金材料的直径在10～30mm范围内的方式，实施模锻加工及拉丝加工处理。并且，优选在热处理前，将钨合金材料的一端切削加工成夹角在40～120°的范围内的锥状。

例如，可以在热处理前实施研磨加工，使得钨合金材料的表面粗糙度Ra为5μm以下。并且，为了尽可能地去除杂质，期望以使钨合金材料的Mo含量为0.005wt％以下的方式，实施烧结处理。例如，期望以使钨合金材料的Fe含量为0.003wt％以下的方式，实施烧结处理。

发明的效果

根据本发明，在具有由钨合金构成的阴极的放电灯中，能够有效地抑制波动并实现照度稳定化。

附图说明

图1是第1实施方式的放电灯的概略截面图。

图2是阴极的俯视图。

图3A是沿着阴极的侧面方向的示意性截面图。

图3B是沿着阴极的径向的示意性截面图。

图4是第2实施方式的放电灯用阴极的俯视图。

图5是示出电极表面的放射温度分布的图表的图。

图6是示出使用实施例3的阴极的灯以及使用比较例2的阴极的以往的灯的照度维持率的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是第1实施方式的放电灯的概略截面图。

放电灯10具有由石英玻璃管成型的球状放电管15，在其内部对置配置有阴极20、阳极30。在放电管15的两侧，一体地连接设置有相对的管状密封部12A、12B。

密封部12A、12B的管内采用箔密封构造(下面称为底座部)14A、14B，底座部14A、14B支承阴极20、阳极30，并且，密封放电管15内的放电空间而维持气密性，并向阴极20、阳极30提供电力。密封部12A、12B的端部由灯头16A、16B覆盖。

在底座部14A上设置有连接并支承阳极30的电极支承棒11A，在底座14B上设置有连接并支承阴极20的电极支承棒11B，它们均沿着电极轴(灯轴)方向配置。

在灯点亮时，从电源部(未图示)向底座部14A、14B提供电力。由此，产生将阴极20的前端部作为辉点的电弧放电。并且，由于被封入放电管15内部的水银的蒸发，放射出包含i、h、g线等亮线的光。

图2是阴极20的俯视图。图3A、图3B是沿着阴极20的径向、侧面方向的示意性截面图。使用图2、图3，对阴极20的晶体构造进行说明。

阴极20由圆柱状的主干部22与圆锥状的前端部23构成。主干部22的直径处于10～30mm的范围，前端部23形成为锥状，其夹角θ处于40～120°的范围。

阴极20由对钍钨合金材料进行热处理而得到的钨合金构成，具有对钨进行再结晶化而得到的组织。在钍钨合金中包含有分散成颗粒状的状态的氧化钍等钍化合物作为发射体物质，包含按照钍氧化物(Th₂O₃)换算含有0.5～3.0wt％的钍成分的钨合金。

图3A、3B示出钨合金内部中的晶体状态。在图3A中，示出沿着主干部22的侧面方向N的截面中的晶体状态，图3B中，示出沿着主干部22的径向M的截面中的晶体状态。

在本实施方式中，在主干部22中，钨晶体粒径在彼此垂直的两个方向上具有共同的特征，其特征为在哪个截面方向上都几乎(基本上)不存在比较粗大的钨晶体(粗大粒)的晶体构造。可基于区域内的晶体粒径的范围来表示该特征。在主干部22中，在阴极的径向、侧面方向上的任意的截面部位具有相同的晶体构造，在任意的截面上满足以下所示的数值条件。

具体而言，从各截面提取300μm×300μm的区域，关于径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体为90％以上的比例，关于侧面方向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体为90％以上的比例。其中，将钨颗粒的对角线长度规定为粒径。

300μm×300μm的区域被决定为以钨晶体颗粒的最大粒径为基准的大约3×3倍的区域尺寸。该尺寸被定义为在确认钨晶体颗粒处于上述粒径范围时所需的最小区域尺寸。

通过基于这样的定义来表现晶体粒径的特征，例如，能够消除如下的晶体状态：即使存在粗大粒，在利用平均粒径进行表示时，也将其视为高密度的晶体状态。并且，在遵循后述的加工方法时，能够通过观察径向截面、侧面方向截面的晶体状态，来表现内部组织构造的特征。

不仅仅是钨的微细化，关于氧化钍，在观察300μm×300μm的区域时，也微细地分散。关于沿着径向的粒径，粒径处于1～15μm范围的氧化钍颗粒为90％以上，关于沿着侧面方向的粒径，粒径处于5～120μm的氧化钍颗粒为90％以上。

另一方面，在前端部23中，在沿着特定的侧面方向截面(特别是，锥面表面附近的截面)提取300μm×300μm的区域的情况下，存在直径为300μm以上的钨晶体颗粒。钨合金通过后述的烧结处理而成为再结晶构造，在容易受到烧结处理的影响的前端部的一部分中，至少局部存在粗大的钨晶体。关于径向截面，基本上不存在300μm以上的钨晶体。

另外，图3A、3B是用于方便说明主干部中的300μm×300μm的任意区域中没有粗大的钨晶体颗粒、氧化钍颗粒的图，并没有对实际的截面照片进行图示，图示出的晶体状态与实际的晶体状态不同。

具有这样的组织截面的阴极20是由以下那样的一系列的工序制造的。

首先，调制通过加热硝酸钍粉末而得到的氧化钍粉末与使氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末的混合粉末(下面，称为第1粉末)。

另外，调制使粒径不同的氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末(下面，称为第2粉末)。并且，在第1粉末中添加第2粉末，得到以0.5～3.0wt％的范围包含钍氧化物(ThO₂)的钨粉末。

通过加热处理烧结该钨粉末，得到圆柱状的烧结体(晶棒(ingot))。此时，在1300～2500℃的范围内进行预烧结和通电烧结，形成烧结体。由此，Mo含量为0.005wt％以下，Fe含量为0.003wt％以下。

进而，在加工率(截面减少率)30～80％的范围内实施模锻加工(转打加工)以及拉丝加工处理。例如，利用旋转的一对锤模具(ハンマーダイス)等、或利用工具等敲打烧结体而使烧结体伸展，然后进行拉丝处理。

这里，为了实现以满足上述条件的方式对钨晶体颗粒进行微细化，进行多次模锻加工以及拉丝加工处理。这里，至少反复进行5次加工处理。并且，为了使钨合金的表面粗糙度Ra为5um以下而实施研磨处理。

通过模锻加工以及拉丝加工处理而得到的钨合金材料成为上述的截面晶体状态。通过模锻加工敲击烧结体的侧面，并且，通过拉丝加工拉长烧结体，因此，钨晶体在侧面方向截面中的最小粒径大于径向截面中的最小粒径。钨晶体粒径在径向截面中长宽比小于3，在侧面方向截面中长宽比为3以上。

钨合金材料由于不具有粗大的钨晶体颗粒而为高密度，其比重(密度)在17～19g/cm³的范围内。并且，钨合金材料的表面硬度(HR)在55～80的范围内。

为了形成阴极形状，对钨合金材料的一端进行切削加工，形成具有上述的夹角θ的锥状前端部。然后，在1300～2900℃的范围内对钨合金材料实施热处理。优选在1500～2300℃的范围内实施热处理。通过热处理，最终制造出放电灯用阴极。此时的阴极的截面组织与钨合金材料的截面组织基本相同。

阴极20是直径为10～30mm的截面尺寸比较大的电极。为了使这种肥大的电极的内部晶体构造微细化，实施模锻加工、拉丝加工处理，使得主干部中在实际上不存在肥大的钨晶体颗粒，另一方面，在前端部中存在比较肥大的钨晶体颗粒。

通过这种晶体构造，即，钨合金在再结晶时实现高密度化，不存在成为障碍的粗大粒，由此，能够恰如其分地向前端侧提供钍。并且，关于沿着阴极轴向的温度分布，从前端部到主干部的温度降低率变得比较大。由于前端部23的夹角θ较大，因此，虽然前端部高温分布范围存在比较广的倾向，但由于在前端部与主干部之间产生比较大的温度差，因此防止快速地用尽钍。并且，在前端部存在300μm以上的钨晶体，由此，前端部与主干部的温度差进一步扩大，前端部的热量容易朝向主干部侧进一步散热。

另外，也可以使阴极构成为在前端部中不局部存在300μm以上的钨晶体，通过模锻加工、拉丝加工处理进行调整，在主干部、前端部中，使得即使沿着径向截面、侧面方向截面提取任意的300μm×300μm的区域，也均不存在粗大的钨晶体。

接着，使用图4，对第2实施方式进行说明。在第2实施方式中，构成使多个金属部件接合的阴极。

图4是第2实施方式的放电灯用阴极的俯视图。

阴极120具有主干部122与前端部123。前端部123的包含前端面的部分(下面，称为前端侧前端部)123A由第1实施方式所示的钨合金构成。另一方面，主干部侧部分(下面，称为主体侧前端部)123B以及主干部122由热传导率不同的纯钨金属构成，与前端侧前端部123A接合。

由此，能够在确保以往的阴极的导电性的同时，得到与第1实施方式同样的效果。

另外，阴极形状不限于第1、第2实施方式，也可以应用于进行了细径化的阴极，也可以适当应用于具有锥状前端部与主干部的阴极。并且，也可以如第2实施方式那样利用不同的金属部件来构成前端部与主干部，或者，利用钍钨合金构成直到主干部的一部分。

实施例

下面，使用表1～4、图5、6对本实施例的放电灯进行说明。

本实施例的放电灯用阴极分别以含有1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％的氧化钍的钨合金(下面，使其为实施例1、实施例2、实施例3的阴极)为材料来进行成型。按照以下说明的方式进行制造。

首先，将平均粒径50～100μm的钨酸铵(APT)粉末在大气中加热到500℃，使钨酸铵粉末变为氧化钨粉末。接着，向氧化钨粉末中添加平均粒径3μm的硝酸钍粉末，并添加纯水，然后，搅拌15小时以上混合均匀。

接着，使水分完全蒸发，得到硝酸钍粉末与氧化钨粉末混合均匀的混合粉末。接着，在大气中以500℃进行加热，使硝酸钍粉末变为氧化钍。

接着，在氢气氛中(还原气氛中)以800℃进行热处理，将氧化钨粉末还原为金属钨粉末。由此，调制出氧化钍粉末与金属钨粉末的混合粉末(第一原料粉末)。

另外，在氮气氛中将平均粒径50～100μm的钨酸铵(APT)粉末加热到450℃，使钨酸铵粉末变为氧化钨粉末。接着，在氢气氛中(还原气氛中)以700℃进行热处理，将氧化钨粉末还原为金属钨粉末。由此，调制出金属钨粉末(第二原料粉末)。

向之前准备的第一原料粉末添加第二原料粉末，准备钍成分按照氧化钍(ThO₂)换算是1.0wt％的钨粉末。同样，调制出钍成分按照氧化钍(ThO₂)换算是1.5wt％的钨粉末以及钍成分按照氧化钍(ThO₂)换算是2.0wt％的钨粉末。

接着，使用各实施例的原料粉末，根据表1所示的条件，通过2次加热处理而得到圆柱状烧结体(晶棒)。并且，根据规定的加工率，调制出第1～第3实施例的放电灯用钨合金材料。此时，进行多次模锻加工以及拉丝加工。并且，研磨成表面粗糙度为Ra5μm以下。

[表1]

为了将这些实施例与以往的钨合金材料进行比较，制造出比较例1、2的钨合金材料。

首先，准备平均粒径3μm的氧化钍粉末，不通过球磨机和筛子而与平均粒径3μm的金属钨粉末进行混合，放入混合容器并使容器旋转，混合25小时。另外，使氧化钍粉末(ThO₂)的含量为2.0wt％。

使用各比较例的原料粉末，根据表2所示的条件，得到圆柱状烧结体(晶棒)，根据规定的加工率对钨合金材料进行调制。此时，关于实施例1～3，进行多次(此处为5～15次的范围)模锻加工以及拉丝加工处理。并且，研磨成表面粗糙度为Ra5μm以下。

[表2]

针对与实施例1～3以及比较例1～2相关的钨合金材料，对主干部的钨晶体粒径和长宽比、钍成分颗粒的粒径、杂质Mo量和Fe量、比重、硬度(HRA)进行调查。

关于主干部的钨晶体粒径、长宽比以及钍成分颗粒的粒径，剖切通过主干部中心的径向截面以及侧面方向截面，在任意的单位面积300μm×300μm中对粒径的比例进行调查。另外，即使剖切其它的径向截面、侧面方向截面，也能够得到同样的结果。

并且，通过ICP分析法对Mo量和Fe量进行分析。通过阿基米德法测量比重，使用120°金刚石圆锥压头，利用实验负载60kg测量硬度(HRA)。表3-1、3-2、表4示出其结果。另外，表3-2仅示出粒径范围的比例，其它与表3-1相同。

[表3-1]

[表3-2]

[表4]

	Mo含量wt％	Fe含量wt％	比重g/cm3	硬度(HRA)
					实施例1	0.0015	0.0014	18.8	67
实施例2	0.0014	0.0016	18.7	65
					实施例3	0.0017	0.0013	18.7	64
比较例1	0.0045	0.0052	18.3	74
					比较例2	0.0045	0.0052	17.3	75

如表3-1、3-2、4所示，钨晶体颗粒、钍成分颗粒满足实施方式所示的粒径范围的比例、硬度等。

接着，针对实施例3以及比较例2的钨合金材料，均以2200℃实施热处理。此时，在热处理前对钨合金元件的端部进行切削加工，使夹角θ为70℃，然后，在2200℃的真空气氛中进行热处理。

组装出使用进行了上述热处理的各材料作为阴极的放电灯，并在发光部内封入水银和氩气等稀有气体。

图5是示出电极表面的放射温度分布的图表的图。

如图5所示，随着从前端部向主干部远离，温度会降低，但是，相比比较例，实施例的温度降低较大。在前端部附近的最高温度相同的情况下，尽管实施例和比较例为相同的前端角度形状的电极，但在实施例中，前端部附近与主干部之间的温度差变大。由此，针对波动，实施例被认为是优选的。

即，由于防止了钨晶体的粗大化，没有阻塞地进行钍的提供，因此，即使在使前端角度比较大的情况下，也能够由于前端部附近与主干部之间的温度差变大而抑制波动。

图6是示出使用实施例3的阴极的放电灯以及使用比较例2的阴极的以往放电灯的照度维持率的图。

利用在350nm附近具有灵敏度的照度计来测定照度维持率。如图6所示，确认到：比较例的照度维持率为80％，与此相对，实施例的照度维持率为90％，显著有效地抑制了波动，并抑制了发光管的黑化。

另外，关于加工率，在考察表1、表2中的实施例与比较例的加工率之间的差、以及表3-1、3-2中的比较例与实施例的钨晶体粒径的比例之间的差时，即使在加工率处于30％～80％的范围内，也可以视为晶体粒径满足上述的比例。只要在该范围内，就能够实现晶体微细化，而无需使烧结体过度延伸。

标号说明

10：放电灯；

20：阴极；

22：主干部；

23：前端部。

Claims (22)

1.一种放电灯用阴极，其具有柱状的主干部、锥状的前端部，其特征在于，

所述阴极的至少一部分具有钨合金，该钨合金按照氧化物换算含有0.5～3.0wt％的钍成分，该钍成分分散成颗粒状，

沿着径向截面、侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察所述钨合金中的钨晶体粒径时，在径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，在侧面方向截面，粒径处于5～120μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，

所述主干部具有10～30mm范围的直径，

所述前端部的夹角处于40～120°的范围。

2.根据权利要求1所述的放电灯用阴极，其特征在于，

在径向截面，粒径处于1～50μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，在侧面方向截面，粒径处于5～60μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。

3.根据权利要求1所述的放电灯用阴极，其特征在于，

在径向截面，粒径处于1～20μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，在侧面方向截面，粒径处于5～40μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其中，

沿着径向截面、侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察所述钨合金中的钍成分颗粒的粒径时，在径向截面，粒径处于1～15μm范围的钍成分颗粒为90％以上，在侧面方向截面，粒径处于1～30μm范围的钍成分颗粒为90％以上。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

关于钨晶体粒径，在径向截面中长宽比小于3，在侧面方向截面中长宽比为3以上。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述前端部与所述主干部均由所述钨合金构成。

7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述前端部的包含前端面的前端侧前端部由所述钨合金构成，

所述前端部的主体侧前端部由热传导率与所述钨合金不同的金属部件构成。

8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述钨合金为钨的再结晶组织构造。

9.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

在沿着所述前端部的侧面方向截面的300×300μm²的区域中进行观察时，存在具有300μm以上的直径的钨晶体。

10.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述钨合金的比重处于17～19g/cm³的范围内。

11.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述钨合金的表面硬度(HR)处于55～80的范围内。

12.根据权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯用阴极，其特征在于，

所述钨合金的表面粗糙度Ra为5μm以下。

13.一种放电灯，其中，

所述放电灯具有权利要求1～3中任意一项所述的放电灯用阴极。

14.根据权利要求13所述的放电灯，其特征在于，

所述放电灯具有放电管，所述放电管封入有稀有气体，并对置配置有所述放电灯用阴极与放电灯用阳极。

15.一种放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

调制第1粉末，该第1粉末是通过加热硝酸钍粉末而得到的氧化钍粉末与使氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末的混合粉末，

调制第2粉末，该第2粉末是使与所述氧化钨粉末粒径不同的氧化钨粉末还原而得到的金属钨粉末，

混合第1粉末与第2粉末，生成含有按照氧化物换算0.5～3.0wt％的钍成分的钨粉末，

通过对所述钨粉末实施烧结处理，形成柱状烧结体，

针对所述烧结体，在加工率30～80％的范围内多次实施模锻加工以及拉丝加工处理，

针对通过模锻加工和拉丝加工处理生成的钨合金材料，在1300～2900℃的范围内实施热处理。

16.根据权利要求15所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

在加工率40～60％的范围内实施模锻加工以及拉丝加工处理。

17.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

反复进行至少5次以上模锻加工以及拉丝加工处理。

18.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

实施模锻加工以及拉丝加工处理，使所述钨合金材料的直径处于10～30mm的范围。

19.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

在热处理前，将所述钨合金材料的一端切削加工成夹角在40～120℃的范围的锥状。

20.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

在热处理前实施研磨加工，使所述钨合金材料的表面粗糙度Ra为5μm以下。

21.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

实施烧结处理，使所述钨合金材料的Mo含量为0.005wt％以下。

22.根据权利要求15或16所述的放电灯用阴极的制造方法，其特征在于，

实施烧结处理，使所述钨合金材料的Fe含量为0.003wt％以下。