CN114008742A - 放电灯用阴极部件及放电灯 - Google Patents
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Abstract
本发明的放电灯用阴极部件具备含有钨和发射极材的第1部分、及含有不同于发射极材的金属的第2部分。第1部分的钨相的平均晶体粒径为Aμm，第2部分的上述金属的相的平均晶体粒径为Bμm时，A及B为满足式：B>A的数。
Description
技术领域
实施方式涉及放电灯用阴极部件及放电灯。
背景技术
放电灯大致分为低压放电灯和高压放电灯这二种类。低压放电灯可列举出一般照明、道路或隧道等中使用的特殊照明、涂料固化装置、紫外线(UV)固化装置、杀菌装置、半导体等的光洗涤装置等各种电弧放电型的放电灯。高压放电灯可列举出上下水的处理装置、一般照明、竞技场等的屋外照明、UV固化装置、半导体或印刷基板等的曝光装置、晶片检查装置、放映机等的高压汞灯、金属卤化物灯、超高压汞灯、氙灯、钠灯等。像这样放电灯被用于照明装置、映像投影装置、制造装置等各种装置。
放电灯用阴极部件(也称为阴极部件)的一个例子控制了放电灯用阴极部件的侧面方向截面和圆周方向截面的钨晶体粒径的尺寸。作为耐久性试验，在对阴极部件通电而加热的状态下施加电压，测定10小时后的发射电流密度(mA/mm2)和100小时后的发射电流密度(mA/mm2)。上述具有经控制的晶体粒径的阴极部件在上述耐久性试验中显示出优异的特性。
上述阴极部件的一个例子含有氧化钍(ThO2)作为发射极材。上述阴极部件的一个例子阴极部件具备圆柱状的壳体部和前端尖的前端部。上述阴极部件的一个例子由均匀地含有发射极材的钨合金制成。上述阴极部件的一个例子的处于前端的发射极材有助于发射特性，但有时处于壳体部的发射极材无助于发射特性。
无助于发射特性的发射极材成为成本增加的原因。上述阴极部件的另一例子具备高密度的钨烧结锻造体和多孔质钨层。上述阴极部件的另一例子能够减少发射极材的使用量，实现轻量化、钨的省资源化。
就上述阴极部件的另一例子而言，虽然可实现轻量化等，但作为放电灯用阴极部件的寿命有时并不充分。放电灯的使用会使阴极部件的前端部的温度上升至2000℃左右。因此，通过提高阴极部件的散热性，能够提高寿命。仅仅设置多孔质钨层时，未必可以说散热性的改善是充分的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5800922号公报
专利文献2：日本特开2018-77945号公报
发明内容
放电灯用阴极部件具备含有钨和发射极材的第1部分、及含有不同于发射极材的金属的第2部分。第1部分的钨相的平均晶体粒径为Aμm，第2部分的上述金属的相的平均晶体粒径为Bμm时，A及B为满足式：B>A的数。
附图说明
图1是表示具有前端一体型结构的放电灯用阴极部件的例子的长度方向的截面的示意图。
图2是表示图1中所示的阴极部件1的线径D方向的截面的示意图。
图3是具有翅片结构的阴极部件1的外观图。
图4是表示具有周围一体型结构的放电灯用阴极部件的例子的长度方向的截面的示意图。
图5是表示具有孔的阴极部件1的例子的示意图。
图6是表示具有与高熔点金属部3一体成型的支撑棒的阴极部件1的例子的示意图。
图7是表示放电灯的结构例的图。
具体实施方式
以下，对于实施方式，参照附图进行说明。附图中记载的各构成要素的厚度与平面尺寸的关系、各构成要素的厚度的比率等有时与实物不同。在实施方式中，对于实质上同一构成要素标注同一符号，适当省略说明。
图1是表示具有前端一体型结构的放电灯用阴极部件的例子的长度方向的截面的示意图。图1图示出阴极部件1、钨部2(第1部分)、高熔点金属部3(第2部分)、阴极部件的线径方向的中心部4-1、接合界面5、钨部2的长度T1、高熔点金属部3的长度T2和高熔点金属部3的线径D。图2是表示图1中所示的阴极部件1的线径D方向的截面的示意图。阴极部件1具备钨部2和高熔点金属部3。
钨部2的长度方向的截面如图1中所示的那样具有前端尖的锥体形状。锥角优选为40度～120度。
钨部2含有钨(W)和发射极材。钨部2例如由含有发射极材的钨合金制成。发射极材是具有4.0eV以下的功函数的材料，通过对阴极部件1施加电压而具有发射特性。
发射极材例如优选包含选自由钍(Th)及铪(Hf)构成的组中的至少一种元素。钍可以以氧化钍(ThO2)的形态包含，钍的浓度可以通过ThO2换算而算出。铪可以以碳化铪(HfC)的形态包含，铪的浓度可以通过HfC换算而算出。
钨部2的发射极材的浓度优选为0.1质量％～5质量％、进而0.5质量％～3质量％。如果发射极材的浓度低于0.1质量％，则发射特性降低。如果发射极材的浓度超过5质量％，则发射特性饱和，还成为成本增加的要因。钍的浓度更优选为0.5质量％～3质量％。钍及铪由于发射特性高，因此能够以上述浓度获得性能。
高熔点金属部3例如如图1中所示的那样设置于钨部2的下侧。高熔点金属部3含有不同于发射极材的金属。高熔点金属部3例如含有高熔点金属作为主要成分。所谓主要成分是构成元素中包含最多的元素，主要成分的元素例如包含整体的50原子％以上。高熔点金属部3也可以不含有发射极材、或含有发射极材。
高熔点金属的熔点例如为2300℃以上。放电灯用阴极部件的温度有时在使用中上升至2000℃附近。因此，优选使用高熔点金属。
高熔点金属例如可列举出钨或钼(Mo)。钨的熔点为3422℃，钼的熔点为2623℃。钨及钼由于熔点高，因此即使是放电灯用阴极部件的使用温度，也显示出耐久性。因而，高熔点金属部3中所含的金属优选包含选自由钨及钼构成的组中的至少一种金属元素。
高熔点金属部3例如也可以包含选自由掺杂钨合金、含氧化镧的钨合金、钨钼合金、纯钨、纯钼构成的组中的至少一种。这些材料都具有2300℃以上的高熔点。
掺杂钨合金例如含有选自由钾(K)、硅(Si)及铝(Al)构成的组中的至少一种掺杂材。掺杂材的浓度例如为500质量ppm以下。掺杂材不符合发射极材。
含氧化镧的钨合金是以La2O3换算计含有1质量％～2质量％的氧化镧的钨合金。钨钼合金含有1质量％～50质量％的钼。
纯钨含有99.9质量％以上的钨。纯钼含有99.9质量％以上的钼。
图3是具有翅片结构的放电灯用阴极部件的外观图。图3图示出阴极部件1、钨部2、高熔点金属部3和翅片结构6。关于钨部2及高熔点金属部3的其他的说明，可以适当援引图1中所示的钨部2及高熔点金属部3的说明。
翅片结构6优选设置于高熔点金属部3的外周表面的一部分或全部上。翅片结构6具有翅片。翅片结构6通过在高熔点金属部3的外周表面设置选自由凸部及凹部构成的组中的至少一种而形成，可以增大表面积。放电灯内由于保持真空，因此通过增大表面积，能够获得辐射效果。翅片结构6的形状可列举出螺纹槽、截面V字、截面U字、表面S字、突起型、粗面化、低密度化、直线状、波状等各种形状。
翅片结构6的翅片的直径为与高熔点金属部3相接触的部分的最大径。翅片的高度为从翅片的根部(与高熔点金属部3的接触部)起的最大高度。相邻的翅片的顶点间隔为最近的翅片的顶点彼此的间隔(间距)。相邻的翅片的顶点间隔优选为1mm以上。在设置多个翅片的情况下，直径、高度、间隔可以全部相同，也可以分别不同。只要是满足上述优选的范围就能够提高冷却效率。相邻的翅片彼此可以有间隙，也可以是连续的形状。
翅片的高度优选为10μm以上。在翅片为凸部的情况下，凸部相对于高熔点金属部3的表面的高度为翅片的高度。在翅片为凹部的情况下，凹部相对于高熔点金属部3的表面的深度为翅片的高度。翅片的高度低于10μm时，有可能增大表面积的效果变得不充分。翅片的高度的上限没有特别限定，但优选为5mm以下。如果超过5mm，则有时高熔点金属部3的强度降低、或无用地尺寸变大。因此，翅片的高度优选10μm～5mm、0.1mm～3mm、0.3mm～3mm。
翅片的直径或最小宽度优选为1mm以上。所谓翅片的直径是从上观察凸型翅片时的最大径。例如，在高熔点金属部3处设置圆锥型的翅片的情况下，圆锥的根部成为最大径。翅片的最小宽度为凹型翅片的最小宽度。例如，在设置沿着高熔点金属部3的外周连成一周的槽的情况下，槽的宽度成为最小宽度。
相邻的翅片的顶点间隔(间距)优选为1mm以上。翅片优选设置多个。通过设置多个，能够进一步增大表面积。若翅片的间距低于1mm，则有可能翅片彼此的间隙的强度降低。
翅片形状的宽度优选为0.5mm～3mm的范围内。在槽部时，最小宽度成为翅片形状的宽度。在突起部时，为从上观察突起部时的最大径。在设置多个翅片的情况下，间距优选1mm～5mm的范围内。
图4是表示具有周围一体型结构的放电灯用阴极部件的例子的长度方向的截面的示意图。图4图示出阴极部件1、钨部2、高熔点金属部3、阴极部件1的长度方向的中心部4-2、接合界面5、高熔点金属部3的线径D1和钨部2的线径D2。
阴极部件1具备钨部2和高熔点金属部3。高熔点金属部3在阴极部件1的线径方向的截面中按照围绕钨部2的方式设置。关于钨部2及高熔点金属部3的其他的说明，可以适当援引图1中所示的钨部2及高熔点金属部3的说明。
钨部2的长度方向的截面如图4中所示的那样具有前端尖的锥体形状。图4中，高熔点金属部3也具有与钨部2的锥体形状相符的锥体形状，但也可以仅对钨部2赋予锥体形状。图3中钨部2的下表面与高熔点金属部3的下表面为同一水平面，但也可以使任一者比另一者低。特别是也可以通过降低钨部2的端面，来形成安装电极支撑棒的孔。
钨部2的钨相的平均晶体粒径为Aμm，高熔点金属部3的上述金属的相的平均晶体粒径为Bμm时，A及B为满足式：B>A的数。换言之，高熔点金属部3的上述金属的相的平均晶体粒径大于钨部2的钨相的平均晶体粒径。
使用了阴极部件1的放电灯内保持真空。钨部2的温度有时上升至2000℃左右的温度。因此，优选将热从钨部2传导至高熔点金属部3而逸散。
多晶体在结晶之间具有晶界。晶界是相对于导热的阻碍要因。与此相对，通过增大高熔点金属部3的上述金属的相的平均晶体粒径，能够减少晶界的数目。由此，能够将钨部2所产生的热从高熔点金属部3容易地逸散。由此，能够抑制阴极部件的电极的温度上升，能够提高放电灯的寿命。
A及B更优选为满足式：B≥1.5A的数。换言之，高熔点金属部3的上述金属的相的平均晶体粒径优选为钨部2的钨相的平均晶体粒径的1.5倍以上。由此，能够提高散热效果。
钨部2的钨相的平均晶体粒径优选为5μm～15μm。发射极材分散于钨相的晶体晶界中。如果上述平均晶体粒径低于5μm或超过15μm，则有可能发射极材的均匀分散变得困难。因此，上述平均晶体粒径优选为5μm～15μm、进而7μ～12μm。
高熔点金属部3的上述金属的相的平均晶体粒径优选为18μm～40μm。上述平均晶体粒径低于18μm时散热效果小。如果上述平均晶体粒径超过40μm，则散热效果提高，但有可能高熔点金属部3的强度降低。此外，在高熔点金属部3处安装电极支撑棒来制造阴极部件的情况下，如果高熔点金属部3的强度降低，则有时成为安装电极支撑棒时的破损的原因。同样地有可能在设置翅片结构时的加工时破损。因此，平均晶体粒径优选18μm～40μm、进而20μm～36μm。
在进行位于通过钨部2的中心部4-1或中心部4-2并且沿着钨部2的长度方向的截面中的与中心部4-1或中心部4-2相距1mm以内并且具有90μm×90μm的单位面积的区域的电子射线背散射衍射(EBSD)分析的情况下，在长度方向的反极点图(Inverse Pole Figure：IPF)图像中，具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的钨相的面积比优选为15％～50％。
此外，在进行位于通过高熔点金属部3的中心部4-1或中心部4-2并且沿着高熔点金属部3的长度方向的截面中的与中心部4-1或中心部4-2相距1mm以内并且具有90μm×90μm的单位面积的区域的电子射线背散射衍射分析的情况下，在与截面垂直的方向的InversePole Figure图像中，优选具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比低于上述钨相的上述面积比。由此，能够将高熔点金属部3的热容易地传导至电极支撑棒。
所谓高熔点金属部3的中心部4-1是前端一体型结构的阴极部件1时的中心部。高熔点金属部3的中心部4-2是周围一体型的阴极部件1时的中心部。作为中心部4-1及中心部4-2的总称，有时也称为中心部4。
钨相的平均晶体粒径及上述金属的相的平均晶体粒径由通过EBSD得到的结晶粒图像求出。关于测定部位，如下所述。
在前端一体型结构的情况下，准备阴极部件1的长度方向的截面、且通过中心部4-1的截面。将与截面的中心部4-1相距1mm以内的部位设定为测定部位。从钨部2及高熔点金属部3分别选出测定部位。测定试样的测定面研磨至表面粗糙度Ra成为0.8μm以下为止。
在周围一体型结构的情况下，通过与前端一体型结构的情况同样的方法选出钨部2的测定部位。在周围一体型结构的情况下，准备阴极部件1的长度方向的截面、且通过中心部4-2的截面。在高熔点金属部3中将与通过中心部4-2的部位相距1mm以内的部位设定为测定部位。
EBSD的结晶粒图像是将单位面积90μm×90μm中晶体取向角差5度以内的测定点连续存在2点以上的情况识别为同一晶粒而表示的图。平均晶体粒径由单位面积90μm×90μm中的所识别的晶粒的面积算出。粒径成为当量圆直径。
对于从单位面积90μm×90μm溢出的粒子，算出单位面积90μm×90μm的边界作为晶体晶界。所得到的平均晶体粒径为中值粒径(平均粒径D50)。即，成为累积粒径。
EBSD是对结晶试样照射电子射线。电子被衍射，作为反射电子从试样放出。将该衍射图案进行投影，可以由所投影的图案测定晶体取向。X射线衍射(XRD)是测定多个结晶的晶体取向的平均值的方法。与此相对，EBSD可以测定各个结晶的晶体取向。与EBSD同样的分析方法有时称为电子射线背散射图案(EBSP)分析。
EBSD分析使用日本电子株式会社制的热场致发射型扫描电子显微镜(TFE-SEM)JSM-6500F和株式会社TSL Solutions制的Digi View IV慢速扫描CCD相机、OIM DataCollectionver.7.3x、OIM Analysisver.8.0来进行。
EBSD分析的测定条件包含：电子射线的加速电压20kV、照射电流12nA、试样的倾斜角70度、测定区域的单位面积90μm×90μm、测定位置为与中心部4相距1mm以内、测定间隔0.3μm/step。上述截面为测定面，对上述截面照射电子射线，得到衍射图案。测定试样的测定面被研磨至表面粗糙度Ra成为0.8μm以下为止。
晶体取向使用基本矢量来表示方向。由方括号([])和被方括号夹持的数字的组合构成的表述仅表示特定的晶体取向。由尖括号(<>)和被尖括号夹持的数字的组合构成的表述表示特定的晶体取向和与其等价的方向。例如，<111>取向表示包含与[111]等价的方向。
所谓IPF图像是晶体取向图。IPF图像可以以面积比求出从规定的晶体取向偏离的区域的比例。IPF图像可以依据上述的EBSD测定方法来求出。通过颜色图像，可以利用图像解析容易地求出面积比。
通过钨部2的中心部4的截面中的<111>表示相对于通过中心部4的截面向垂直方向的取向性。通过钨部2具有<111>的取向性，热变得容易向外逸散。由此，能够提高阴极部件1的散热性。
所谓通过高熔点金属部3的中心部4-1或中心部4-2的截面中的<111>表示相对于通过中心部4的截面向垂直方向的取向性。
高熔点金属部3的具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比优选为5％～90％。通过具有与<111>不同的取向，具有抑制高熔点金属部3的粒生长的效果。通过使高熔点金属部3具有<111>的取向性，热变得容易向外逸散。
钨部2及高熔点金属部3的具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的相的面积比优选为5％～40％。通过钨部2及高熔点金属部3具备规定比例的<111>，即使是在热处理后，也能够维持满足式：B>A的关系。阴极部件1有时在搭载于放电灯中时实施热处理。该热处理可列举出再结晶热处理和消除应力热处理等。<111>相对于截面显示出垂直方向的取向。通过具备垂直方向的取向，能够抑制伴随热处理的异常粒生长。由此，实施方式的阴极部件1即使是在实施热处理后，也能够满足式：B>A。
阴极部件1即使是周围一体型结构，A及B也满足式：B>A。通过增大B，能够提高散热效果。A及B更优选满足式：B≥1.5A。
接合界面5优选在至少一部分具有凹凸。通过在接合界面中具有凹凸，能够产生钨部2与高熔点金属部3的锚固效应而提高接合强度。
凹凸的值通过凹部的最深部与凸部的最顶部的差来定义。凹凸的值优选为0.01mm以上、进而0.1mm以上。通过制成0.01mm以上的凹凸，能够将接合强度设定为200MPa以上。如果接合强度提高，则能够抑制电极支撑棒的压入时的破损、处理时的破损等。凹凸的上限没有特别限定，但优选1mm以下。如果超过1mm，则有可能凹凸过大而在接合界面中产生间隙。因此，接合界面的凹凸优选0.01mm～1mm、进而0.1mm～0.5mm。如果为该范围，则能够将接合强度设定为200MPa以上、进而400MPa以上。
接合强度通过剥离试验来测定。接合强度的测定通过4点弯曲试验来进行。按照试验片的接合界面进入内部支点及外部支点间的方式设置，施加载荷。由试验片断裂时的最大载荷算出接合强度。关于4点弯曲试验，依据JISR1631(精细陶瓷的室温弯曲强度试验方法)来进行。
接合界面5的凹凸可以通过截面的激光显微镜观察来确认。如果在接合界面5处存在凹凸，则在发射极材的分布状态中产生凹凸。在激光显微镜照片中发射极材照出来发黑。由于对比度与钨或高熔点金属不同，因此能够识别。
激光显微镜照片可通过以500倍～1500倍的倍率、测定视场200μm×200μm以上对样品进行观察来获得。如果将激光显微镜照片的发射极材区域用线连结，则能够确认凹凸形状。
接合界面5的凹凸也可以通过截面的扫描型电子显微镜(SEM)观察和能量色散型X射线分析(EDS)等来确认。通过元素分析能够识别钨或高熔点金属与发射极材。如果在接合界面5处存在凹凸，则在发射极材的分布状态中产生凹凸。在SEM观察中，以500倍～1500倍、测定视场200μm×200μm以上对试样进行观察。如果将通过元素分析而识别的发射极材区域用线连结则可以确认凹凸形状。
阴极部件1的线径D优选为2mm～35mm。在前端一体型结构的情况下，高熔点金属部3的直径为线径D。在周围一体型结构的情况下，高熔点金属部3的线径D1为线径D。如果线径D低于2mm，则有可能成为不充分的发射特性。如果线径D超过35mm，则有可能得不到其以上的效果。
在前端一体型结构的情况下，钨部2的长度T1和高熔点金属部3的长度T2优选为0.4≤T2/T1≤3的范围内。在周围一体型结构的情况下，高熔点金属部3的线径D1和钨部2的线径D2优选为0.2≤D2/D1≤0.8的范围内。通过调整比T2/T1或比D2/D1，即使不在高熔点金属部3中添加发射极材，也能够抑制发射特性的降低。即，能够防止无助于发射特性的发射极材的使用。通过抑制发射极材的使用量，能够减少制造成本。
图5是表示具有孔的阴极部件1的例子的示意图。高熔点金属部3也可以如图5中所示的那样具有孔7。孔7是用于接合电极支撑棒的孔。孔7被设置于高熔点金属部3的下表面(未设置钨部2的一侧)。
支撑棒8的接合方法可列举出压入、钎焊等各种方法。也可以在孔7的内侧设置螺纹槽。也可以是在支撑棒8上设置螺纹槽而螺旋的结构。只要设置螺纹槽，就能够在安装支撑棒8时抑制高熔点金属部3的破损。
图6是表示具有与高熔点金属部3一体成型的支撑棒的阴极部件1的例子的示意图。通过使支撑棒8与高熔点金属部3一体化，设置孔的工序和接合支撑棒8的工序变得不需要。因而，能够削减制造成本。需要说明的是，支撑棒8的长度并不限定于图5及图6中所示的长度。
高熔点金属部3的三点弯曲强度优选为100MPa～600MPa。例如，通过使用实施锻造加工、轧制加工而形成的烧结体来制造阴极部件，能够实现700MPa以上的三点弯曲强度。这是由于：能够形成空隙少的致密的烧结体。
放电灯用阴极部件在放电灯的点灯中被暴露于高温环境下。因此，要求高温下的耐久性。其另一方面，物理性强度的要求小。为了100MPa～600MPa的三点弯曲强度，降低阴极部件的密度的方法是有效的。例如通过利用使用了3D打印机的造型技术(3D打印)，能够改变密度。
对于强度的控制，形成孔隙是有效的。孔隙的存在比例优选每200μm×200μm以上的单位面积以面积比计为0％～60％的范围内。如果孔隙的存在比例以面积比计超过60％，则有可能三点弯曲强度降低至低于100MPa。
孔隙的面积比可以通过对高熔点金属部3的任意的截面用激光显微镜等光学显微镜进行观察来测定。倍率设定为100倍以上。在光学显微镜照片中孔隙以黑色对比度被看见。钨等高熔点金属看起来成灰色。求出每单位面积200μm×200μm以上的黑色的面积比。在任意的3处进行该作业，将其平均值设定为孔隙的面积比。
在高熔点金属部3不含有发射极材的情况下，氧浓度优选0.1质量％以下。发射极材有时也以氧化钍等氧化物被添加。另一方面，不为发射极材的构成元素的氧成为杂质氧。如果氧的浓度超过0.1质量％，则有时强度降低。因此，高熔点金属部3的氧浓度优选0.1质量％以下、进而0.05质量％以下。高熔点金属部3的氧浓度例如通过SEM-EDX的半定量分析、或将高熔点金属部3粉碎后通过红外线吸收法来测定。
实施方式的阴极部件可以适用于放电灯。图7是表示放电灯的结构例的图。图7中所示的放电灯20具备阴极部件1、作为阴极电极支撑棒的支撑棒8、阳极部件9、作为阳极电极支撑棒的支撑棒10和玻璃管11。
阴极部件1与支撑棒8连接。阳极部件9与支撑棒10连接。连接通过压入、钎焊等来进行。阴极部件1和阳极部件9在玻璃管11中相对配置，与支撑棒8的一部分及支撑棒10的一部分一起被密封。玻璃管11内部保持真空。
阴极部件1可以适用于低压放电灯、高压放电灯中的任一种放电灯。低压放电灯可列举出一般照明、道路或隧道等中使用的特殊照明、涂料固化装置、UV固化装置、杀菌装置、半导体等光洗涤装置等中使用的各种电弧放电型的放电灯。高压放电灯可列举出上下水的处理装置、一般照明、竞技场等屋外照明、UV固化装置、半导体或印刷基板等的曝光装置、晶片检查装置、放映机等的高压汞灯、金属卤化物灯、超高压汞灯、氙灯、钠灯等。像这样放电灯被用于照明装置、映像投影装置、制造装置等各种装置。
实施方式的阴极部件由于改善了散热性，因此能够抑制温度上升。由于能够提高阴极部件1的耐久性，因此能够抑制放电灯的亮度维持率的降低。因此，特别适于高压放电灯。
接着，对实施方式的阴极部件的制造方法例进行说明。实施方式的阴极部件的制造方法只要具有上述构成则没有特别限定，作为成品率良好地制造阴极部件的方法，可列举出下述的方法。
首先，对钨部2的制造方法进行说明。钨部2包含含有发射极材的钨合金。这里对使用钍作为发射极材的制造方法进行说明。
制备含有钍的钨合金粉末。钨合金粉末的制备法可列举出例如湿式法和干式法。
在湿式法中，首先，实施制备钨材料粉末的工序。钨材料粉末可列举出钨酸铵(APT)粉末、金属钨粉末、氧化钨粉末。钨材料粉末可以是它们中的1种，也可以使用2种以上。钨酸铵粉末由于价格比较便宜，因此优选。钨材料粉末的平均粒径优选5μm以下。
在使用钨酸铵粉末的情况下，将钨酸铵粉末在大气中或不活泼气氛(氮、氩等)中在400℃～600℃的温度下进行加热，使钨酸铵粉末变化成氧化钨粉末。在低于400℃的温度下，未充分变化成氧化钨粉末，在超过600℃的温度下，氧化钨粉末的粒子变得粗大，后工序中的与氧化钍粉末的均匀分散变得困难。通过该工序，制备氧化钨粉末。
接着，实施将钍材料粉末和氧化钨粉末添加到溶液中的工序。钍材料粉末可列举出金属钍粉末、氧化钍粉末、硝酸钍粉末。其中，优选硝酸钍粉末。硝酸钍粉末在液体中容易均匀地混合。通过该工序，制备含有钍材料粉末和氧化钨粉末的溶液。优选按照与作为最终目的的氧化钍浓度相同、或成为稍高的浓度的方式添加。钍材料粉末的平均粒径优选5μm以下。溶液优选为纯水。
接着，实施使含有钍材料粉末和氧化钨粉末的溶液的液体成分蒸发的工序。接着，实施在大气气氛中在400℃～900℃的温度下进行加热而使硝酸钍等钍材料粉末变化成氧化钍粉末的分解工序。通过该工序，能够制备包含氧化钍粉末和氧化钨粉末的混合粉末。测定所得到的包含氧化钍粉末和氧化钨粉末的混合粉末的氧化钍浓度，在浓度低的情况下，优选追加氧化钨粉末。
接着，实施将包含氧化钍粉末和氧化钨粉末的混合粉末在氢等还原气氛中、在750℃～950℃的温度下加热而将氧化钨粉末还原成金属钨粉末的工序。通过该工序，能够制备含有氧化钍粉末的钨粉末。
将金属钨粉末与钍材料粉末混合的方法也是有效的。金属钨粉末优选通过由钨酸铵粉末形成氧化钨粉末并将所得到的氧化钨还原来形成。在从钨酸铵粉末变化成氧化钨粉末时，所得到的氧化钨优选具有氧缺损。氧化钨的组成为WO3是稳定的。如果具有氧缺损，则成为WO3-x、x>0。如果具有氧缺损，则在晶体结构中形成变形。在该状态下还原而得到的金属钨粉末的异常粒生长的抑制效果高。x的值优选为0.05≤x≤0.30的范围内。
由钨酸铵粉末形成氧化钨粉末的工序优选在不活泼气氛中进行加热的工序。所谓不活泼气氛是氮气氛或氩气氛。为了控制x的值，可列举出减少不活泼气氛中的氧量(例如1体积％以下)、混合氢等。热处理温度优选为400℃～600℃的范围内。低于400℃时反应速度慢而量产性降低。如果超过600℃则有可能过于粒生长。
将WO3-x粉末还原的工序优选在含氢气氛中进行。热处理温度优选为600℃～800℃的范围内。热处理温度低于600℃时还原的速度慢而量产性降低。如果超过800℃则有可能过于粒生长。
接着，实施使含有钍材料粉末和金属钨粉末的溶液的液体成分蒸发的工序。接着，实施在大气气氛中在400℃～900℃的温度下将试样加热而使硝酸钍等钍材料粉末变化成氧化钍粉末的分解工序。通过该工序，能够制备含有氧化钍粉末的钨粉末。
干式法首先准备氧化钍粉末。接着，实施将氧化钍粉末利用球磨机进行粉碎混合的工序。通过该工序，能够将凝聚的氧化钍粉末解开，能够减少凝聚的氧化钍粉末。在混合工序时，也可以添加少量的金属钨粉末。
对于粉碎混合后的氧化钍粉末，优选根据需要过筛而将未完全粉碎的凝聚粉或粗大粒除去。优选通过过筛，将最大径超过10μm的凝聚粉或粗大粒除去。
接着，实施将金属钨粉末混合的工序。按照成为作为最终目的的氧化钍浓度的方式添加金属钨粉末。将氧化钍粉末与金属钨粉末的混合粉末放入混合容器中，使混合容器旋转并均匀地混合。此时，通过使圆筒形状的混合容器沿圆周方向旋转，能够顺利地进行混合。通过该工序，能够制备含有氧化钍粉末的钨粉末。
在使用铪作为发射极材的情况下，干式法适合。发射极材按照成为0.1质量％～5质量％的含量的方式混合。
接着，使用所得到的含有发射极材的钨粉末来制备成型体。在形成成型体时，也可以根据需要使用粘合剂。成型体优选为圆柱形状。成型体的长度是任意的。
接着，实施将成型体进行预烧结的工序。预烧结优选在1250℃～1500℃的温度下进行。通过该工序，能够得到预烧结体。
接着，实施将预烧结体进行通电烧结的工序。通电烧结优选按照烧结体成为2100℃～2500℃的温度的方式进行通电。温度低于2100℃时，无法进行充分的致密化，有时强度降低。如果超过2500℃，则有时氧化钍粒子及钨粒子过于粒生长而得不到作为目的的结晶组织。通过该工序，能够得到含氧化钍的钨合金烧结体。只要预烧结体具有圆柱形状则烧结体也具有圆柱形状。
接着，实施将圆柱状烧结体(锭)通过锻造加工、轧制加工、挤出加工等而调整线径的第一加工工序。第一加工工序的加工率优选为10％～30％的范围内。
接着第一加工工序进行第二加工工序。第二加工工序优选为加工率为30％～70％、进而加工率为40％～70％的轧制加工。
加工率在将加工前的圆柱状烧结体的截面积设定为C、将加工后的圆柱状烧结体的截面积设定为D的情况下，通过加工率＝[(C-D)/C]×100％而求出。例如，对将直径为25mm的圆柱状烧结体加工成直径为20mm的圆柱状烧结体的情况的加工率进行说明。由于直径为25mm的圆的截面积C为460.6mm2，直径为20mm的圆的截面积D为314mm2，因此加工率成为32％＝[(460.6-314)/460.6]×100％。
第一加工工序的加工率为10％～30％是将第一加工工序之前的圆柱状烧结体(锭)的截面积设定为截面积C而求出。第二加工工序的加工率为30％～70％是将第一加工工序之后的圆柱状烧结体的截面积设定为截面积C而求出。
所谓锻造加工是用锤子敲击烧结体而给予压力的加工。所谓轧制加工是一边用2个以上的辊夹持烧结体一边进行加工的方法。挤出加工是进行强压而从模孔挤出的方法。
第一加工工序优选包含选自由锻造加工、轧制加工及挤出加工构成的组中的至少一种加工。这些加工方法能够减小线径。因而，能够减少圆柱状烧结体中的孔隙。第一加工工序优选锻造加工或挤出加工。锻造加工或挤出加工由于容易对圆柱状烧结体的圆周整体进行加工，因此孔隙的减少效果高。
第一加工工序的加工率优选为10％～30％。如果加工率低于10％则减少孔隙的效果小。如果加工率超过30％则晶体取向的控制变得困难。第一加工工序只要加工率为10％～30％的范围内，则也可以分成多次来进行加工。
第二加工工序为轧制加工。如果为轧制加工则容易控制晶体取向。轧制加工是一边用多个辊夹持一边减小截面积的方法。如果仅通过轧制加工进行加工则能够控制晶体取向。
锻造加工由于用锤子敲击，因此在晶体取向上容易产生部分的不均。挤出加工由于通过模时的应力强，因此中央部和表面部处的晶体取向容易产生不同。如果为轧制加工，则由于能够调整来自辊的应力，因此容易控制晶体取向。
在第二加工工序中轧制加工的加工率为30％～70％。将第一加工工序后的截面积设定为截面积C而控制加工率。只要加工率为30％～70％的范围内，则可以是1次的加工，也可以分成2次以上。如果加工率低于30％或超过70％，则得不到作为目的的晶体取向。
第一加工工序及第二加工工序优选为冷加工。冷加工是以再结晶温度以下的温度将对象物进行加工的方法。将以再结晶温度以上的加热状态进行加工称为热加工。如果为热加工，则圆柱状烧结体再结晶化。如果为冷加工，则不会再结晶化。以不会再结晶化的组织来控制晶体取向是重要的。
通过设定为冷加工，能够抑制钨部2的钨相的平均晶体粒径的放大。通过控制轧制加工的加工率，还能够控制钨部2的具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的钨相的面积比。通过将锻造与轧制组合，能够形成具有99.5％以上的相对密度的致密的钨部2。
此外，进行形成高熔点金属部3的工序。高熔点金属部3与钨部2相比增大平均晶体粒径。形成高熔点金属部3的方法例如可列举出预先准备具有大的平均晶体粒径的高熔点金属烧结体的方法、使用3D打印的方法。特别优选使用3D打印。
3D打印是使用三维立体模型而直接地造型出立体造型物的技术。作为3D打印，例如可列举出使用激光束或电子束的方法。
使用了激光束的3D打印被称为选择性激光烧结法(SLS)。激光烧结法的一种有直接金属激光烧结法(DMLS)。SLS是在造型平台上铺满粉末材料并照射激光束的方法。是下述方法：通过激光束的照射而粉末材料熔融，之后被冷却，从而逐渐被造型，造型后，新供给粉末材料，反复进行激光照射。
DMLS是使用了高的激光输出功率的激光烧结法。DMLS使用镱激光。SLS使用二氧化碳激光。
SLS和DMLS是通过激光束将粉末材料进行烧结的方法。作为使用激光束的方法，还有选择性激光熔融法(SLM)。SLM是通过激光照射将粉末材料熔融而逐渐造型的方式。此外，还有对照射有激光束的区域吹附粉末并熔融而造型的堆焊造型法即激光金属沉积(LMD)。
使用了电子束的3D打印是指电子束溶解法(EBM)。电子束是照射在真空中将灯丝加热而放出的电子的束。电子束的特征是与激光束相比为高输出功率且高速。EBM是将粉末材料熔融而进行造型的技术。对于EBM，还有使用金属线进行造型的方法。在将上述的高熔点金属通过3D打印而造型的情况下，优选SLM或EBM。SLM或EBM是使金属粒子熔融的方式。在使其熔融的情况下，变得容易获得高密度的造型物。
使用了激光束的3D打印进行铺上金属粉并照射激光束而凝固的工序，反复进行在其上铺上金属粉并照射激光束而凝固的工序。通过在金属粉中使用高熔点金属粉，能够造型出高熔点金属部3。在前端一体型结构的情况下，可列举出逐渐造型于下表面(高熔点金属部3的相反侧)的方法。在周围一体型的情况下，可列举出通过LMD而逐渐造型于钨部2的周围的方法。
在3D打印的情况下，优选使用具有比钨部2的平均晶体粒径大的平均晶体粒径的高熔点金属粉。由此，变得容易制造满足式：B>A、进而式：B≥1.5A的阴极部件。
DMLS、SLS优选激光输出功率为100W以上。SLM、LMD优选激光输出功率为100W以上。EBM优选电子束的输出功率为2000W以上。
SLS、SLM、EBM或LMD优选造型速度为100mm/s以上。造型速度是扫描激光或电子束的速度。如果造型速度低于100mm/s，则造型速度慢而量产性降低。造型速度的上限没有特别限定，但优选为5000mm/s以下。在高熔点金属的情况下，如果比5000mm/s快，则烧结状态或熔融状态产生不均，有可能密度超过必要地降低。如果密度降低则高熔点金属部3的强度降低。
通过控制激光束或电子束的输出功率和造型速度，能够增大高熔点金属部3的平均晶体粒径。通过对钨部2照射激光束或电子束，变得能够在接合界面5处形成凹凸。如果将高熔点金属部3看作基准，则激光束所照射到的部位成为凹部。通过设定为上述的输出功率及造型速度的范围内，能够将凹凸的值设定为0.1mm以上。通过控制激光束或电子束的照射径，能够控制凹凸的宽度、间隔。
通过利用3D打印来形成高熔点金属部3，能够决定造型方法、造型方向。因此，能够控制具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比。
通过3D打印，也可以如图5中所示的那样，直接造型出用于接合支撑棒8的孔7。如果是直接造型的方法，则也容易在孔7中形成螺纹槽。在造型出高熔点金属部3后，也可以实施设置孔7的加工。钨部2由于进行锻造、轧制而形成，因此是致密的难加工材。另一方面，高熔点金属部3由于通过3D打印而形成，因此将高熔点金属粉熔融而造型。因此，与钨部2相比加工性高，容易形成孔7。此外，通过不对高熔点金属部3实施轧制加工，能够控制具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比。
通过使用3D打印，如图6中所示的那样，能够使高熔点金属部3与支撑棒8一体化。由此能够削减制造成本。
通过3D打印，如图3中所示的那样，能够在高熔点金属部3处直接形成翅片结构6。也可以对通过3D打印而形成的高熔点金属部3进行加工而形成翅片结构6。作为加工，可列举出切削加工、激光束加工等。
钨部2也可以通过实施使高熔点金属部3的前端尖锐的加工而形成。在制作钨部2后，也可以使前端尖锐。
实施例
(实施例1～6、比较例1)
形成钨部2。使平均粒径为3μm的钨粉末与平均粒径为2μm的发射极材在圆筒形状的混合容器中一边沿容器的圆周方向旋转一边进行混合。之后，进行了预烧结、通电烧结。通过该工序，制造了圆柱状烧结体(锭)。将制造条件示于表1中。
表1
接着，对圆柱状烧结体进行加工。将加工条件示于表2中。需要说明的是，任一例子都通过冷加工而进行。
表2
将圆柱状烧结体加工后，通过实施使前端部尖锐的加工而制作钨部2。沿着所得到的钨部2的长度方向的中心部进行切断，测定钨相的平均晶体粒径。此外，测定钨部2的具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的钨相的面积比。将测定结果示于表3中。
表3
接着，使用3D打印在钨部2的表面形成高熔点金属部3。关于3D打印，前端一体型结构的例子通过SLM法而形成，周围一体型结构的例子通过LMD法而形成。
SLM法和LMD法将激光输出功率设定为100W以上。造型速度设定为100mm/s～5000mm/s。实施例使用了具有比钨部2的钨相的平均晶体粒径大的平均晶体粒径的高熔点金属粉。比较例使用了具有比钨部2的钨相的平均晶体粒径小的平均晶体粒径的高熔点金属粉。对于实施例及比较例的阴极部件1，在高熔点金属部3处形成了翅片结构6。翅片结构按照围绕高熔点金属部3的外周一周的方式具有高度0.5mm、最小宽度1mm的凹状的翅片。以2mm的间距形成多个翅片。
实施例1～5及比较例1形成了安装电极支撑棒的孔7。实施例6通过3D打印将高熔点金属部3与支撑棒8一体地造型。比较例1未使用3D打印，而通过锻造及轧制来制造钨部2，并通过由钨部2的一部分形成高熔点金属部3来形成阴极部件1。即，比较例1的阴极部件通过含有氧化钍的钨合金来形成钨部2及高熔点金属部3。
对于实施例及比较例的阴极部件1，关于高熔点金属部3，测定平均晶体粒径、具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比。此外，测定高熔点金属部3的三点弯曲强度。测定依据JISR1631而进行。由此，制作表4、表5中所示的放电灯用阴极部件。需要说明的是，表4中所示的比较例1的三点弯曲强度、平均粒径、具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的上述金属的相的面积比在相当于高熔点金属部3的位置处被测定。
表4
表5
对钨部2与高熔点金属部3的接合界面进行观察，结果观察到0.01mm以上的凹凸。通过红外线吸收法来测定高熔点金属部3的氧浓度，结果都为0.1质量％以下。
接着，使用所得到的阴极部件1来制作放电灯。放电灯将阴极部件1与阳极部件9的电极间距离统一为5mm。对于各放电灯，测定阴极部件1的温度和照度维持率。
关于阴极部件1的温度，将输入功率设定为3000W，使用红外线热像仪来测定3小时连续点灯时的阴极部件1的钨部2的温度。
照度维持率通过点灯试验来测定。将点灯时的灯电压设定为40V，将非点灯时的灯电压设定为20V。反复进行点灯及非点灯，测定合计10小时后及合计700小时后的照度的变化率。通过照度维持率(％)＝[(10小时后的照度-700小时的照度)/10小时后的照度]×100而求出。照度用照度计进行测定。将其结果示于表6中。
表6
如由表获知的那样，实施例的阴极部件1的照度维持率(％)优异。如比较例1那样，显示出与由一种材料形成钨部2和高熔点金属部3的阴极部件1同等的性能。这是由于：通过平均晶体粒径的控制、翅片结构的存在，散热性提高，抑制了阴极部件1的温度上升。此外还获知，即使在高熔点金属部3中不含有发射极材，也具有优异的特性。因此，还能够抑制发射极材的使用量。
以上，对本发明的几个实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式、其变形例包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其同等的范围内。上述的各实施方式可以相互组合而实施。
Claims (13)
1.一种放电灯用阴极部件，其具备：
含有钨和发射极材的第1部分；及
含有不同于所述发射极材的金属的第2部分，
在所述第1部分的钨相的平均晶体粒径为Aμm，所述第2部分的所述金属的相的平均晶体粒径为Bμm时，所述A及所述B为满足式：B>A的数。
2.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述A及所述B为满足式：B≥1.5A的数。
3.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述钨相的平均晶体粒径为5μm～15μm。
4.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述金属的相的平均晶体粒径为18μm～40μm。
5.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，在进行位于通过所述第1部分的中心部并且沿着所述第1部分的长度方向的截面中的与所述第1部分的中心部相距1mm以内并且具有90μm×90μm的单位面积的区域的电子射线背散射衍射分析的情况下，在与所述截面垂直的方向的Inverse Pole Figure图像中，具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的钨相的面积比为15％～50％。
6.根据权利要求5所述的阴极部件，其中，在进行位于通过所述第2部分的中心部并且沿着所述第2部分的长度方向的截面中的与所述第2部分的中心部相距1mm以内并且具有90μm×90μm的单位面积的区域的电子射线背散射衍射分析的情况下，在与所述截面垂直的方向的Inverse Pole Figure图像中，具有相对于<111>取向的取向差为-15度～15度的晶体取向的所述金属的相的面积比低于所述钨相的所述面积比。
7.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述金属包含选自由钨及钼构成的组中的至少一种金属元素。
8.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述发射极材包含选自由钍及铪构成的组中的至少一种元素。
9.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述第1部分与所述第2部分接合，所述第1部分与所述第2部分的接合界面具有凹凸。
10.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述第2部分具有翅片。
11.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述第2部分具有用于接合支撑棒的孔。
12.根据权利要求1所述的阴极部件，其中，所述第2部分具有支撑棒。
13.一种放电灯，其具备权利要求1所述的所述阴极部件。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4533852A (en) * | 1981-12-08 | 1985-08-06 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a thermionic cathode and thermionic cathode manufactured by means of said method |
| JP2007095665A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-04-12 | Sony Corp | ショートアーク型高圧放電電極、ショートアーク型高圧放電管、ショートアーク型高圧放電光源装置、及びそれらの各製造方法 |
| CN102379023A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 放电灯用电极、高压放电灯、灯单元和投射型图像显示装置 |
| JP2013251094A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Ushio Inc | ショートアーク型放電ランプ |
| CN103493174A (zh) * | 2011-03-10 | 2014-01-01 | 优志旺电机株式会社 | 短弧型放电灯 |
| JP2019067527A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | 株式会社オーク製作所 | 放電ランプ、放電ランプ用電極、放電ランプの製造方法および放電ランプ用電極の製造方法 |
| CN109791862A (zh) * | 2016-08-08 | 2019-05-21 | Asml荷兰有限公司 | 电子发射器及其制造方法 |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4533852A (en) * | 1981-12-08 | 1985-08-06 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a thermionic cathode and thermionic cathode manufactured by means of said method |
| JP2007095665A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-04-12 | Sony Corp | ショートアーク型高圧放電電極、ショートアーク型高圧放電管、ショートアーク型高圧放電光源装置、及びそれらの各製造方法 |
| CN102379023A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 放电灯用电极、高压放电灯、灯单元和投射型图像显示装置 |
| CN103493174A (zh) * | 2011-03-10 | 2014-01-01 | 优志旺电机株式会社 | 短弧型放电灯 |
| JP2013251094A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Ushio Inc | ショートアーク型放電ランプ |
| CN109791862A (zh) * | 2016-08-08 | 2019-05-21 | Asml荷兰有限公司 | 电子发射器及其制造方法 |
| JP2019067527A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | 株式会社オーク製作所 | 放電ランプ、放電ランプ用電極、放電ランプの製造方法および放電ランプ用電極の製造方法 |
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