JP2003277872A

JP2003277872A - Ｍｏ−Ｗ系合金およびそれを用いたリードおよび発光装置および複写機

Info

Publication number: JP2003277872A
Application number: JP2002084858A
Authority: JP
Inventors: Takuji Shibuya; 拓司澁谷; Yuji Ito; 祐爾伊東; Akira Matsuo; 明松尾; Yasutsugu Shiromizu; 安継白水
Original assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Current assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ランプのリードに適した折れにくく、耐熱性に
優れた材料を得ることにより、製造および取り扱いの容
易な発光装置およびそれを用いた複写機を得ることを課
題とした。【解決手段】Ｍｏを４０〜８０原子％、Ｗを２０〜６０
原子％を含有する合金を粉末冶金法により製造し、再結
晶後の結晶粒径が７０μｍ以下であることを特徴とする
リード部を製作する。このリードは従来用いられている
純Ｍｏ製のものと比較して降伏後の組成変形域が極めて
大きいために製造時、取り扱い時の取り扱い性に優れい
る。そのために製品歩留りの向上および取り扱い時の破
損を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造および取り扱
い時に折れにくいリードおよびそれを用いた発光装置お
よびそれを用いた複写機に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明用ランプや複写機の発光ランプなど
に代表される発光装置は図４に示すように、Ｗ材料のフ
ィラメント部１を電源から引かれた導線につなぎ、フィ
ラメント部１をガラス２で囲む構造を取っている。ガラ
ス２の中は、フィラメントを空気に触れさせないために
Ａｒなどの不活性ガスやＡｒを一部Brなどのハロゲンガ
スに置換したガスが封入されている。これはフィラメン
ト部１の主成分であるＷは高温且つ空気中で著しく劣化
が進むためであり、上記のような構造はフィラメント部
１を保護するためである。ところが、フィラメント部１
は通常断面が円である丸棒形状であり、密封する際にガ
ラス２で挟み込んで封止するとガラスとの間に隙間が生
じ、フィラメント部１を空気に触れさせないことが困難
となる。このような空気との遮断の目的でガラスで封止
する場合の導電部は薄い板状の金属が適している。薄い
板状の金属であれば隙間を作ることなくガラスで封止す
ることができる。しかしながら、上記薄板は薄いために
強度が極めて低く、ガラス封止で保持されている部分は
問題ないが、ガラス外部より外に出してその他の導電金
属と溶接するのは強度上無理がある。そこで、以上すべ
ての要求を満たすために、今日の発光装置は電気の流れ
る部分にフィラメント部１、フィラメントと溶接されて
おりガラス封止性を高めるられるＭｏ薄板部３、強度を
持ち外部導線と溶接されるリード部４、外部導線５およ
びガラス封止部６よりなる構造を取っている。ここに示
されるリード部は薄膜部分と同様に高融点材料のＭｏが
一般に使用されている。Ｍｏによる線棒（ロッド）は一
般に粉末冶金法によってインゴットを製作し、それを加
熱鍛造することにより密度を上げ、径を小さくし、線長
を長くする加工方法（スエージングおよびドローイン
グ）が取られている。この方法で製造したＭｏ製のロッ
ドは結晶が圧延方向に長く伸びており、そのために結晶
同士の断面方向への滑りが起こりにくく、折れにくい。
ところが、Ｍｏは約１２００℃以上に達するＭｏ薄膜３
との溶接の際の高温や、使用時のフィラメントの発熱に
空気中でも耐えることができるが、これらの熱が加わっ
た際に再結晶を起こし、組織は引張り方向への伸びを失
って図３に示すような数１００μｍ石垣状の組織とな
る。この組織は断面方向に滑り変形を起こしやすいため
に破断しやすく、特にリード部については固定されたガ
ラス封入部と、配線に溶接されている部分があるため
に、曲げ、ねじれなどの径方向の応力による破損、特に
折れが製造時、取り扱い時に生じやすい。

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、特に発光
装置のリード部を再結晶後も曲げやねじれに対して折れ
にくいリード材料を得ることを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、Ｍｏを４０〜８０原子％、Ｗを２０〜６０原子％を
含有し、１５００℃で再結晶させた後の結晶粒径が７０
μｍ以下であることを特徴とする合金である。通常、Ｗ
やＭｏの単体、もしくはそれに近い組成の合金であれ
ば、溶接時および使用時に１２００℃〜１５００℃近辺
まで昇温した際に再結晶が起こり、図３に示すようなお
のおのの粒子が成長した石垣状の組織を取る。この粒子
の平均結晶粒径は８０〜１５０μｍ程度であり、このよ
うな大きな結晶で粒界滑りが発生しやすくなるため径方
向からの力で結晶が滑りやすく、その結果非常に破断が
起こりやすい。本発明の合金はＭｏを４０〜８０原子
％、Ｗを２０〜６０原子％を含有する合金を作ることに
より、冷却時にＭｏとＷの結晶および結晶中の不純物が
互いの結晶成長を妨げるために、結晶成長が起こりにく
くなり、全率固溶にも関わらず微細な結晶が析出する。
その結果、合金の再結晶後の組織は図２に示すような、
異方性を持った微細な組織となる。この組織は、上記石
垣状の組織と明らかに粒径の異なる平均結晶粒径を有
し、そのことに起因する結晶の粒界滑りが起きにくく、
その結果塑性変形領域が著しく広がることにより、折れ
が極めて起こりにくい材料となる。請求項２に記載の本
発明は、Ｍｏを４０〜８０原子％、Ｗを２０〜６０原子
％を含有し、１５００℃で再結晶させた後の結晶粒径が
７０μｍ以下であることを特徴とする合金を用いたリー
ドである。上記組織のリードは再結晶後にも径方向に粒
界滑りを起こしにくく、また、降伏後の塑性変形領域が
極めて大きいために破断しにくい。したがって、製造
時、および装着時に折れにくい。請求項３に記載の本発
明は、１５００℃にて再結晶後の結晶の長径と短径との
長さの比が１．１以上であることを特徴とするリードで
ある。結晶の長さが長径方向に長いことにより、図２に
示す結晶のものより径方向の粒界がそれぞれ隣の結晶粒
界滑りに巻き込まれにくいために、粒界の滑りが進行し
にくくなる。その結果、長径に対して直角に働く力に対
してより折れにくいリードを得ることができる。請求項
４に記載の本発明は降伏点から破断までの塑性変形領域
の応力幅が少なくとも０．０５ＧＰａ以上であることを
特徴とするリードである。曲げ強度が十分に高く（０．
８ＧＰａ以上）、塑性変形域が広いことから、リードは
長径に直角な外力により容易に折れることがなくなり、
製造時および発光装置として装着時に取り扱いが容易に
なり、また、歩留りも向上させることができる。請求項
５に記載の本発明は上記リードを用いた発光装置であ
る。本発明のリードを用いた発光装置を製作したとこ
ろ、特に製造時および装着時の取り扱いが簡単になっ
た。また、上記の場合の折れが生じにくくなるために、
発光装置の歩留りが向上した。さらに、従来リードはそ
の折れやすさから２本並列に配置したり、リード径を大
きくして強度を持たせていたが、本発明のリードを用い
ることによりこれらの処置の必要はなくなった。そのた
めに、発光装置のコンパクト化、低コスト化が可能にな
り、発光装置の設計の自由度も増した。請求項６に示す
本発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のリ
ードを有する複写機である。前記の本発明のリードを有
する発光装置を有する複写機を製作および運転したとこ
ろ、従来の発光装置と比較して取り付け時の破損が極め
て少なくなった。また、発光装置が低コスト化できるこ
とから、複写機の設備コストおよび運転、交換コストも
下げることができた。以上に示すように、本発明のＭｏ
−Ｗ系合金を用いたリード部を作製することにより、優
れた特性を有するリード部、発光装置、複写機を得るこ
とが可能になった。

【０００４】

【発明の実施の形態】本発明は、従来使用されているＭ
ｏリードと比較して製造時および装着時に極めて折れに
くいＭｏ−Ｗ系合金製のリードである。上記のようなＭ
ｏ−Ｗ合金製のリードを得るには平均粒径０．５〜５μ
ｍのＭｏ粉末を４０〜８０原子％、平均粒径０．５〜５
μｍのＷ粉末を２０〜６０原子％をヘンシェルミキサ
ー、Vブレンダーなどの装置を用いて混合する。混合し
た粉末を金型プレス、ラバープレス、ＣＩＰ（冷間静水
圧プレス）などの方法で７００〜９００Ｋｇｆ／ｍｍ²
の圧力でプレスを行いプレス体を得る。次に、得られた
プレス体の両端を金属電極で固定し２０００〜１０００
０（A）の条件で２５００℃〜３１５０℃の温度範囲ま
で昇温をすることにより通電焼結を行い、密度１１．０
〜１５．６ｇ／ｃｍ^３のＭｏ−Ｗ系合金のインゴットを
得る。得られたインゴットを１１００〜１４００℃に加
熱しながら長手方向直角に鍛造加工を加えて伸ばし（ス
エージング）、φ２〜５（ｍｍ）程度まで加工する。次
に、スエージングにより得られたＭｏ−Ｗ系合金棒を、
５００℃〜１１００℃程度まで加熱を行いながら、引っ
張ることにより線引き加工を行う。徐々に通すダイス径
を小さくしながら線引き加工を行い、最終的にリードと
して用いる直径φ０．３〜３（ｍｍ）の合金線を得るこ
とができる。この合金線を長さ３〜２０（ｍｍ）程度に
切断し、片方の単部をＭｏ板と溶接してリード部とし
た。このＭｏ板は、もう一方にフィラメントが溶接され
ている。これらをリード部の半分（５ｍｍ）を残して図
１に示すようリード部、Ｍｏ板の部分をガラス封止し、
ガラス管の真空引きを行い、その後に管内のガスをＡｒ
やその他の希ガス、ハロゲンガスを封入する。製造時や
装着時に折れにくいリードを持つ発光装置は以上に示す
手法にて得ることができる。また、本発明の複写機は、
前記本発明の発光装置を光源部に用いることにより得る
ことができる。以下実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【０００５】

【実施例】実施例１純度９９．９５％で平均粒径３μｍのＭｏ粉末７０原
子％と、純度９９．９％で平均粒径２μｍのW粉末３０
原子％とをヘンシェルミキサーにて３０分混合した後に
得られた粉末を、ラバープレス機にて８００Ｋｇｆ／ｍ
ｍ²の圧力を加えて成形し、径がφ２０（ｍｍ）、長さ
６００（ｍｍ）のプレス体を得た。得られたプレス体の
両端に電極を取り付け、４０００（A）の電圧(電流)を
加えて最高２５００℃にて通電焼結を行った。通電焼結
にて得られた径がφ１６（ｍｍ）、長さ５００（ｍｍ）
のインゴットを１１００〜１６００℃に加熱しながら鍛
造加工をして伸ばし（スエージング）、φ２．６５（ｍ
ｍ）まで加工を行った。次に、スエージングにより得ら
れた合金棒を、１２００℃まで加熱を行いながらφ２．
３５（ｍｍ）のダイスに通し、引っ張ることにより線引
き加工を行った。以下０．０５〜０．３（ｍｍ）ずつダ
イスの径を小さくしながら線引き加工を行い、最終的に
φ０．５（ｍｍ）の本発明の合金線を得た。この合金線
を長さ１０ｍｍに切断し、片方の単部を厚さ０．０４
（ｍｍ）のＭｏ板と溶接してリード部とした。このＭｏ
板は、もう一方にフィラメントが溶接されている。これ
らをリード部の半分（５ｍｍ）を残して図１に示すごと
くリード部、Ｍｏ板の部分をガラス封止し、ガラスの中
央部よりガラス管の真空引きを行い、その後に管内のガ
スとしてＡｒを封入し、外部導線を溶接し、発光装置部
を得た。この本発明の試料を試料Ｎｏ．１とした。この
試験での発光装置の構造は、リードを1本とし、リード
部が比較的折れやすい構造で実験を行った。以上で完成
した発光装置部を１０００本作製し、両端のリード部を
複写機用の導電ソケットにはめ込み、はずす作業を手で
行ったところ、１０００本中リード部の破損は皆無だっ
た。また、１０００本中１５本が０．２（ｍｍ）以上の
曲げによる塑性変形が生じていた。上記成分と組成を変
えたＭｏ−Ｗ系合金の組成で、同様の実験を行ったとこ
ろ、Ｗが２０〜６０原子％の範囲の合金組成のものはリ
ードの折れが発生せずに、良好であった。しかしなが
ら、比較試料のＷが２０％未満の試料（試料Ｎｏ．６）
は一部の試料で作業中にリード部が折れた。また、比較
用試料として現在用いられているＭｏの試料（試料Ｎ
ｏ．７）およびＷ単体（試料Ｎｏ．８）同様に行ったと
ころ、同様に一部試料の折れが生じた。以上の結果を表
１に示した。さらに、上記実験試料それぞれの再結晶後
の平均結晶粒径および結晶の長径と短径との結晶長の比
を測定して表１に示した。表１の結果より、本発明のＭ
ｏ−Ｗ系合金を用いたリードは、平均結晶粒径が小さ
く、結晶の長径と短径との長さの比が１：１よりも長径
方向に長いために、結晶粒界滑りが生じにくく折れにく
いということがわかった。また、この合金は降伏応力以
上に応力を増した場合に破壊（折れ）を妨げる働きがあ
ることもわかった。

【０００６】

【表１】表1中の*印の試料は本発明外の比較試料である。

【０００７】実施例２純度９９．９％で平均粒径３μｍのＭｏ粉末７０原子％
と、純度９９．９％で平均粒径２μｍのＷ粉末３０原子
％とをヘンシェルミキサーにて３０分間混合した後に得
られた粉末を、ラバープレス機にて１．５ＧＰａの圧力
を加えて成形し、径がφ３０（ｍｍ）、長さ７００（ｍ
ｍ）のプレス体を得た。得られたプレス体の両端に電極
を取り付け、４０００（Ａ）の電流を加えて２８００℃
にて通電焼結を行った。通電焼結にて得られた直径φ２
４、長さ５５０（ｍｍ）のインゴットを１２００〜１４
００℃に加熱しながら径方向から鍛造加工を加えて伸ば
しφ５（ｍｍ）とした。ここで、長さ４０（ｍｍ）に切
断した後で、再結晶組織を得るために１５００℃まで加
熱した。その後に研削盤にて１（ｍｍ）×１（ｍｍ）×
２０（ｍｍ）の試料を作製し、３点曲げ強度測定を行っ
たところ、１．０５ＧＰａにて降伏し、塑性変形が起こ
り始めた。その後も応力を増したところ、１．３９ＭＰ
ａの時点で試料は折れた。上記成分と組成を変えたＭｏ
−Ｗ系合金の組成および比較材としての純Ｗ、純Ｍｏ
で、同様の実験を行ったところ表２に示すような実験結
果を得た。

【０００８】

【表２】表２中の*印の試料は本発明外の比較試料である。

【０００９】本発明にあたるＭｏが４０〜８０原子％の
試料（試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．４）はいずれも塑性変
形が０．８ＧＰａ以上で起こり始め、折れるのは１．２
ＧＰａ以上にあたる荷重を掛けた場合であった。これに
対し、本発明の範囲外組成である試料Ｎｏ．５〜試料Ｎ
ｏ．６の試料および従来リード材料として使用されてい
るＭｏ材料は降伏せずに（観察できずに）破断（折れ）
が生じた。以上の結果より、本発明のＭｏ−Ｗ系合金
は、塑性変形の領域が広く、極めて折れにくい。また、
この現象は実際に装着などの作業をする際には変形によ
り作業者がより大きい応力を掛けないように注意を促す
働きもあるために、作業上のミスも減らすことができ
る。これに対し、Ｍｏ材料や本発明範囲外のＭｏ−Ｗ系
合金は塑性変形の領域が極めて小さく、降伏後すぐに折
れが生じる。製造時や装着時のリード部の折れの差はこ
れらの特性に依存している。実施例３本発明のリードを用いた発光装置を製作したところ、特
に製造時および装着時の取り扱いが簡単になった。ま
た、上記の場合の折れが生じにくくなるために、発光装
置の歩留りが向上した。さらに、従来リードはその折れ
やすさから２本並列に配置したり、リード径を大きくし
たりて強度を持たせていたが、本発明のリードを用いる
ことによりこれらの処置の必要はなくなった。そのため
に、発光装置の小型化、低コスト化が可能になり、発光
装置の設計の自由度も増した。実施例4 本発明の発光装置を有する複写機を製作および運転した
ところ、従来の発光装置と比較して組み立て時の破損が
極めて少なくなった。また、発光装置が低コスト化でき
ることから、複写機の設備コストおよび運転（交換）コ
ストも下げることができた。

【００１０】

【発明の効果】上記のとおり、Ｍｏを４０〜８０％、Ｗ
を２０〜６０％含有する合金を用いて発光装置用のリー
ドを作製したところ、非常に折れにくいリードを得るこ
とができた。このリードを用いることにより、取り扱い
のしやすい発光装置を得ることができる。また、発光装
置の設計の自由度もあがり、複写機などのコスト低下に
寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な発光装置の模式図を示す。

【図２】本発明のＭｏ−Ｗ系合金リードの再結晶後の
結晶組織を示す。

【図３】従来のＭｏリードの再結晶後の結晶組織を示
す。

【図４】実験用に作製した発光装置の模式図を示す。

【符号の説明】

１フィラメント部２ガラス円筒３Ｍｏ薄膜４リード部５外部導線６ガラス封止部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｏを４０〜８０原子％、Ｗを２０〜６０
原子％を含有し、１５００℃で再結晶させた際の平均結
晶粒径が７０μｍ以下であることを特徴とするＭｏ−Ｗ
系合金。
【請求項２】請求項1に記載の合金を用いたリード。
【請求項３】１５００℃にて再結晶後の結晶の長径と短
径との比が１．１以上であることを特徴とする請求項２
に記載のリード。
【請求項４】降伏点から破断までの塑性変形領域の応力
幅が少なくとも０．０５ＧＰａ以上であることを特徴と
する請求項３に記載のリード。
【請求項５】請求項２から請求項４のいずれかに記載の
リードを用いた発光装置。
【請求項６】請求項２から請求項４のいずれかに記載の
リードを有する複写機。