JP2004319511A - Electrode for low-pressure discharge lamp and manufacturing method thereof - Google Patents

Electrode for low-pressure discharge lamp and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a low pressure discharge lamp having a low scattering rate, in which the sealed gas is contaminated least or is not contaminated at all during use, with a discharge tube least blackened or is not blackened at all. <P>SOLUTION: The electrode for the low pressure discharge lamp comprises tungsten or a tungsten alloy whose average carbon content is <5 μg/g, having a maximum cross-sectional area of 30mm<SP>2</SP>which is perpendicular to the axial line of electrode. The manufacturing method of the same includes a manufacturing process of a plasticized powder material, composed of plasticizer and tungsten alloy powder or tungsten powder, having Fisher average particle size KG of 0.3 μm<KG<5 μm; a shaping process which uses a plasticized powder material; a thermal process in the temperature range of at least 100-500°C in the atmosphere, having a composition of 10 volume %<(H<SB>2</SB>+H<SB>2</SB>O)<100 volume %, 0 volume %<(N<SB>2</SB>and/or rare gas) <90 volume %, with a volume ratio of H<SB>2</SB>O/H<SB>2</SB>being 0.003<H<SB>2</SB>O/H<SB>2</SB><0.15; and a thermal process which is performed at a thermal process temperature T of 1,600°C<T<2,800°C in an atmosphere, having the composition of 10 volume %<(H<SB>2</SB>+H<SB>2</SB>O)<100 volume %, 0 volume %<(N<SB>2</SB>and/or rare gas)<90 volume %, with a volume ratio for H<SB>2</SB>O/H<SB>2</SB>being H<SB>2</SB>O/H<SB>2</SB><0.002. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、タングステンあるいはタングステン合金から成る低圧放電ランプ用電極およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a low-pressure discharge lamp electrode made of tungsten or a tungsten alloy and a method of manufacturing the same.

電極から出る電子が、電磁放射線を発するために、封入ガスの原子を励起する光源は、放電ランプと呼ばれている。放電ランプは封入圧力に応じて低圧放電ランプと高圧放電ランプとに分けられる。低圧放電ランプは、通常、蛍光ランプと低圧ナトリウムランプに分けられる。さらに、蛍光ランプは熱陰極蛍光ランプと冷陰極蛍光ランプとに分けられる。   The light source that excites the atoms of the fill gas so that the electrons emanating from the electrodes emit electromagnetic radiation is called a discharge lamp. Discharge lamps are classified into low-pressure discharge lamps and high-pressure discharge lamps according to the filling pressure. Low pressure discharge lamps are usually divided into fluorescent lamps and low pressure sodium lamps. Further, fluorescent lamps are divided into hot cathode fluorescent lamps and cold cathode fluorescent lamps.

熱陰極蛍光ランプの場合、相応の高い温度での熱放出によって、十分な放出電子密度が得られる。そのために電極材料は、高い融点と低い蒸気圧と封入ガスに対する化学的耐性とを有する必要がある。あらゆる金属材料およびセラミックス材料のうち、タングステンおよびタングステン合金が最もその要件を満たす。電子放出を高めるために、通常、タングステン電極上に酸化エミッタ物質も設けられている。タングステン電極体は、通常、ピンとして形成され、電極先端の範囲においてそのピンの周りに、タングステン線が巻回されている。その巻回コイルの範囲に酸化エミッタ物質が設けられている。   In the case of hot-cathode fluorescent lamps, a sufficient emission electron density is obtained by heat emission at a correspondingly high temperature. For that purpose, the electrode material needs to have a high melting point, a low vapor pressure, and a chemical resistance to the filling gas. Of all metallic and ceramic materials, tungsten and tungsten alloys meet the requirements most. An oxide emitter material is also typically provided on the tungsten electrode to enhance electron emission. The tungsten electrode body is usually formed as a pin, and a tungsten wire is wound around the pin in the area of the electrode tip. An oxide emitter material is provided in the area of the wound coil.

冷陰極蛍光ランプの場合、電極に衝突するイオンによって、二次電子が発生される。使用温度が比較的低いので、これまでは主に、ニッケル材料が使用されていた。冷陰極蛍光ランプは、通常、平形ディスプレイの背面照明に使用されている。特にTFT平形ディスプレイ(TFT=Thin Film Transistor)の場合に照明定数および寿命についての高い要件およびディスプレイの大型化を実現する際の要件は、過大な電界強さを生じさせ、このためにニッケル電極において許容できない大きな飛散率を生じさせる。飛散率を減少させるために、タングステン、モリブデン、タンタルあるいはニオブの耐熱金属の使用が提案されていた。上述した材料のうちで、タングステンが最低の飛散率を有している。冷陰極蛍光ランプの型式に関係して、種々の電極形状が存在している。ピン形電極は、通常、引抜き加工線あるいは圧延加工棒あるいは鍛造加工棒から作られる。ポット形電極は板金あるいは帯板から深絞り加工によって作られる。ポット形電極は引き続いて好適にはW・Niピンが溶接され、ガラス化される。   In the case of a cold cathode fluorescent lamp, secondary electrons are generated by ions that collide with the electrodes. Until now, mainly nickel materials have been used because of their relatively low operating temperatures. Cold cathode fluorescent lamps are commonly used for backlighting flat displays. Particularly in the case of a TFT flat display (TFT = Thin Film Transistor), high requirements for the illumination constant and lifetime and requirements for realizing a large-sized display cause an excessive electric field strength. This results in unacceptably high splash rates. The use of refractory metals such as tungsten, molybdenum, tantalum or niobium has been proposed to reduce the splattering rate. Of the materials mentioned above, tungsten has the lowest scattering rate. There are various electrode shapes depending on the type of cold cathode fluorescent lamp. Pin-shaped electrodes are usually made from drawn wires or rolled or forged bars. The pot-shaped electrode is made from a sheet metal or a strip by deep drawing. The pot-shaped electrode is subsequently vitrified, preferably by welding W.Ni pins.

低圧放電ランプにおける開発傾向は、ランプ構成要素についての要件がますます厳しくなっている。今日において有用な電極が多くはその要件を満たさないことが確認されている。なお特に、電極と封入ガス成分との相互作用が、不十分なアーク安定性および放電管の黒化を生ずる。これは例えば、ランプの使用時間中における光束の低下で明らかになる。   The development trend in low pressure discharge lamps has become increasingly demanding on the lamp components. It has been found that many useful electrodes today do not meet that requirement. In particular, the interaction between the electrode and the filling gas component results in poor arc stability and blackening of the discharge vessel. This is evident, for example, by a reduction in the luminous flux during the use of the lamp.

特許文献1に、Wを主成分組成とし、Al、Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Si、Sn、Na、K、Mo、U、Thを副成分組成とし、副成分組成である各元素の含有量の総和が主成分組成であるWの含有量に対して0.001%以下で精製した放電ランプ用のタングステン電極材料が記載されている。副成分組成の低い含有量は真空中での電極の熱処理によって得られる。しかし、そのために必要な高い熱処理温度は、粒子を際立って粗くし、その粒子の粗大化は材料を著しく脆くする。   Patent Document 1 discloses that W is a main component composition, Al, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Si, Sn, Na, K, Mo, U, and Th are subcomponent compositions, and a subcomponent composition. A tungsten electrode material for a discharge lamp which is refined so that the total content of each element is 0.001% or less with respect to the content of W as a main component composition is described. The low content of subcomponent composition is obtained by heat treatment of the electrode in vacuum. However, the high heat treatment temperatures required for this make the particles noticeably coarser, and the coarsening of the particles makes the material significantly more brittle.

特許文献2には、タングステンあるいは純度99.99%以上のタングステン合金から成る変形されたインゴットが記載されている。変形されたインゴットは、窒素、酸素、炭素の総含有量が500μg/g以下である。変形率が少なくとも30%で、最終熱処理温度が2600℃である場合、そのタングステン粒子の平均粒度は20μm〜600μmとなっている。そこに挙げられた値は、タングステンに対する近年まで通常の標準特性に相応し、電極の使用特性を改善させない。可塑化された粉末材料を使用して例えば金属粉末ダイカストあるいは粉末射出成形のような成形加工が行われる製法技術も知られている。しかしそれらの方法は、今まで特に、そのようにして製造された部品の炭素含有量が多過ぎるために、ランプ用電極には使用されていない。
特開平9−165641号公報 特開2001−226735号公報
Patent Literature 2 describes a deformed ingot made of tungsten or a tungsten alloy having a purity of 99.99% or more. The deformed ingot has a total content of nitrogen, oxygen and carbon of 500 μg / g or less. When the deformation rate is at least 30% and the final heat treatment temperature is 2600 ° C., the average particle size of the tungsten particles is 20 μm to 600 μm. The values given correspond to the usual standard properties for tungsten until recently and do not improve the working properties of the electrode. Manufacturing techniques are also known in which a plasticizing powder material is used to perform a molding process such as metal powder die casting or powder injection molding. However, these methods have not heretofore been used, particularly for lamp electrodes, because the carbon content of the parts so produced is too high.
JP-A-9-165641 JP 2001-226735 A

本発明の課題は、使用中に封入ガスが全くあるいは殆ど汚染されず、放電管が全くあるいは殆ど黒化されない、低い飛散率を有する低圧放電ランプ用電極およびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an electrode for a low-pressure discharge lamp having a low scattering rate, in which a sealed gas is not or hardly contaminated during use and the discharge tube is not or hardly blackened, and a method of manufacturing the same.

低圧放電ランプ用電極に関する課題は、本発明に基づいて、タングステンあるいは平均炭素含有量<5μg/gのタングステン合金から成り、電極軸線に対して直角に最大30mm2の横断面積を有する低圧放電ランプ用電極において、その製造が少なくとも次の工程、
−0.3μm<KG<5μmのフィッシャ平均粒度KGを有するタングステン粉末あるいはタングステン合金粉末と可塑剤とから成る可塑化された粉末材料を製造する工程、可塑化された粉末材料に関する可塑剤の割合PMは40体積%<PM<70体積%である、
−可塑化された粉末材料を使用しての形状付与工程、
−選択的に一回の工程あるいは別個の工程で、少なくとも次の熱処理を実施する工程、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比が0.003<H2O/H2<0.15である雰囲気内で少なくとも100℃〜500℃の温度範囲で行われる熱処理、少なくとも周囲温度から500℃までの加熱速度は0.05℃/s以下である、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比がH2O/H2<0.002である雰囲気内で、あるいは選択的に圧力<0.0001mbarの真空中で、1600℃<T<2800℃の熱処理温度Tで行われる熱処理、
を含んでいることによって解決される。
The problem with the electrodes for low-pressure discharge lamps is, according to the invention, for low-pressure discharge lamps made of tungsten or a tungsten alloy with an average carbon content of <5 μg / g and having a transverse area of at most 30 mm 2 at right angles to the electrode axis. In the electrode, the production is at least the next step,
A process for producing a plasticized powder material comprising a tungsten powder or a tungsten alloy powder having a Fisher average particle size KG of -0.3 μm <KG <5 μm and a plasticizer, a ratio PM of the plasticizer to the plasticized powder material; Is 40% by volume <PM <70% by volume,
A shaping step using a plasticized powder material,
Optionally performing at least the following heat treatment in one step or in separate steps;
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is Heat treatment performed in an atmosphere of 0.003 <H 2 O / H 2 <0.15 at least in a temperature range of 100 ° C. to 500 ° C., at least a heating rate from ambient temperature to 500 ° C. is 0.05 ° C./s Is the following,
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is A heat treatment performed in an atmosphere of H 2 O / H 2 <0.002 or optionally in a vacuum of pressure <0.0001 mbar at a heat treatment temperature T of 1600 ° C. <T <2800 ° C.
It is solved by including.

低圧放電ランプ用電極の製造方法に関する課題は、本発明に基づいて、少なくとも次の工程、
−0.3μm<KG<5μmのフィッシャ平均粒度KGを有するタングステン粉末あるいはタングステン合金粉末と可塑剤とから成る可塑化された粉末材料を製造する工程、可塑化された粉末材料に関する可塑剤の割合PMは40体積%<PM<70体積%である、
−可塑化された粉末材料を使用しての形状付与工程、
−選択的に一回の工程あるいは別個の工程で、少なくとも次の熱処理を実施する工程、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比が0.003<H2O/H2<0.15である雰囲気内で少なくとも100℃〜500℃の温度範囲で行われる熱処理、少なくとも周囲温度から500℃までの加熱速度は0.05℃/s以下である、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比がH2O/H2<0.002である雰囲気内で、あるいは選択的に圧力<0.0001mbarの真空中で、1600℃<T<2800℃の熱処理温度Tで行われる熱処理、
を含んでいることによって解決される。
According to the present invention, at least the following steps are performed based on the present invention,
A process for producing a plasticized powder material comprising a tungsten powder or a tungsten alloy powder having a Fisher average particle size KG of -0.3 μm <KG <5 μm and a plasticizer, a ratio PM of the plasticizer to the plasticized powder material; Is 40% by volume <PM <70% by volume,
A shaping step using a plasticized powder material,
Optionally performing at least the following heat treatment in one step or in separate steps;
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is Heat treatment performed in an atmosphere of 0.003 <H 2 O / H 2 <0.15 at least in a temperature range of 100 ° C. to 500 ° C., at least a heating rate from ambient temperature to 500 ° C. is 0.05 ° C./s Is the following,
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is A heat treatment performed in an atmosphere of H 2 O / H 2 <0.002 or optionally in a vacuum with a pressure of <0.0001 mbar at a heat treatment temperature T of 1600 ° C. <T <2800 ° C.
It is solved by including.

平均炭素含有量は、母材内に溶融ないしは析出並びに表面吸収ないしは化合された炭素成分を含んでいる。なお、試験片が分析される状態は、電極がランプに使用されている状態に相応させねばならないことに注意しなければならない。試験片は、化学分析の前に、腐食処理も酸洗い処理も行なう必要がない。これは、そのような事が表面近くの部位で考えられないからである。   The average carbon content includes the carbon component that has been melted or precipitated and surface absorbed or combined in the base material. It should be noted that the conditions under which the test strips are analyzed must correspond to the conditions under which the electrodes are used in the lamp. The specimen does not need to be corroded or pickled before chemical analysis. This is because such things are not possible at sites near the surface.

今まで使用されていたタングステン部品と同様に、その母材炭素含有量は5〜15μg/gにした。しかしこの母材炭素含有量は縁近くの部位の炭素分量を含んでいない。試験片が未腐食状態で分析されるために、平均炭素含有量が検出される。平均炭素含有量に関する縁近くの部位における分量は、試験片の直径または壁厚に左右される。試験片の直径または壁厚が小さければ小さいほど、縁近くの部位に炭素が大きく濃縮する。電気研摩状態でのタングステン製ピン形電極の代表的な平均炭素含有量は、直径1mmの場合、16μg/gであり、直径0.2mmの場合、25μg/gである。壁厚0.1mmのタングステン製ポット形電極の場合、平均炭素含有量は20μg/g以上である。従って、母材炭素含有量に比べてかなり高い平均炭素含有量は、炭素含有潤滑材ないしは炭素含有不純物が表面近くの部位に濃縮され、通常の精製工程によってもはや完全に除去できないことを明らかにしている。また熱処理によっても、表面近く部位の十分な純度は得られない。   As in the case of the tungsten parts used hitherto, the base material carbon content was 5 to 15 μg / g. However, this matrix carbon content does not include the carbon content of the portion near the edge. The average carbon content is detected because the specimen is analyzed in an uncorroded state. The volume at the near edge relative to the average carbon content depends on the specimen diameter or wall thickness. The smaller the diameter or wall thickness of the specimen, the greater the concentration of carbon at sites near the edges. The typical average carbon content of a tungsten pin electrode in the electropolished state is 16 μg / g for a diameter of 1 mm and 25 μg / g for a diameter of 0.2 mm. In the case of a tungsten pot-type electrode having a wall thickness of 0.1 mm, the average carbon content is 20 μg / g or more. Thus, a significantly higher average carbon content compared to the base carbon content reveals that carbon-containing lubricants or carbon-containing impurities are concentrated at sites near the surface and can no longer be completely removed by conventional refining processes. I have. Also, heat treatment does not provide sufficient purity near the surface.

平均炭素含有量<5μg/gは、請求項1に記載の工程によって得られる。通常の金属純度99.95%のタングステン粉末が素材として使用され、これによって経済的製造が保証される。特に厳しい要求に対して、純度>99.999%のいわゆるUHP粉末(UHP=Ultra High Purity)が使用され、この値において、C、N、O、H、Moの含有は考えられていない。さらに、それぞれフィッシャ(Fisher)に基づく0.3μm〜5μmの通常の粉末粒度を有するタングステン粉末が使用される。焼結中における有効な炭素減少は、タングステン格子における拡散速度が十分大きくないので、開空孔を介して行われる。密度が高くなればなるほど、焼結中に、開空孔から閉空孔への移行が行われる。この移行点は、グリーン状態(未加工状態)における小さな密度によって、高温方向に移される。相応の小さなグリーン密度は、可塑剤の割合が40体積%〜70体積%である可塑化された粉末材料の加工によって得られる。電極軸線に対して直角に最大30mm2の横断面積を有する電極の場合、本発明に基づく炭素含有量を得るために、その気体排出経路は十分に短い。 An average carbon content of <5 μg / g is obtained by the process of claim 1. Tungsten powder with a usual metal purity of 99.95% is used as raw material, which guarantees economical production. For particularly stringent requirements, so-called UHP powders (UHP = Ultra High Purity) with a purity of> 99.999% are used, at which values the inclusion of C, N, O, H, Mo is not considered. In addition, tungsten powders are used, each having a usual powder particle size of 0.3 μm to 5 μm based on Fisher. Effective carbon reduction during sintering takes place through open pores because the diffusion rate in the tungsten lattice is not large enough. The higher the density, the more the transition from open pores to closed pores takes place during sintering. This transition point is shifted toward higher temperatures due to the lower density in the green state (unprocessed state). Correspondingly low green densities are obtained by processing plasticized powdered materials in which the proportion of plasticizer is between 40% and 70% by volume. In the case of an electrode having a transverse area of at most 30 mm 2 at right angles to the electrode axis, its gas discharge path is short enough to obtain a carbon content according to the invention.

可塑化された粉末材料の最終形状に近い形状付与ないしは最終形状の形状付与は、金属粉末ダイカスト、粉末押出し成形、あるいは類似した製法で行われる。平均炭素含有量<5μg/gの設定にとって重要なことは焼結雰囲気の作用である。焼結処理は、選択的に一回の工程あるいは別個の工程で、少なくとも次の熱処理工程を含んでいなければならない。電極成形体は、グリーン状態で、先ず、10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、水蒸気と水素との体積比H2O/H2が0.003<H2O/H2<0.15である第1雰囲気内で熱処理される。電極成形体が第1雰囲気で熱処理される温度は、室温から少なくとも約500℃までの加熱速度が0.05℃/s以下で、少なくとも100℃〜500℃に達する。その後、10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2<0.002の第2雰囲気内で、熱処理が行われる。第2雰囲気として選択的に、圧力<0.0001mbarの真空も使用される。電極成形体が第2雰囲気で熱処理される温度は、使用される粉末粒度に関係して、1700℃〜2800℃である。他の成形加工が不要であるので、炭素含有潤滑材による汚染も生じない。この工程順序で製造された電極は、例えば文献に記載されているような圧延、鍛造、引抜き、電気研摩と切削ないし圧延と深絞りによって製造された同形の電極よりも、かなり低い平均炭素含有量を有する。電極の電子を放出及び/又は吸収する部位が表面あらさ<1.5μmを有しているとき、局所的蒸発は最小に減少する。 The shaping of the plasticized powder material to a shape close to the final shape or the shaping of the final shape is performed by metal powder die casting, powder extrusion molding, or a similar manufacturing method. An important factor for setting the average carbon content <5 μg / g is the effect of the sintering atmosphere. The sintering process must include at least the following heat treatment steps, optionally in one step or separate steps. In the green state, the electrode compact firstly has a composition of 10% by volume <(H 2 + H 2 O) <100% by volume, 0% by volume <(N 2 and / or rare gas) <90% by volume, The heat treatment is performed in a first atmosphere in which the volume ratio H 2 O / H 2 of steam and hydrogen is 0.003 <H 2 O / H 2 <0.15. The temperature at which the electrode compact is heat-treated in the first atmosphere reaches at least 100 ° C. to 500 ° C. at a heating rate from room temperature to at least about 500 ° C. of 0.05 ° C./s or less. Thereafter, it has a composition of 10% by volume <(H 2 + H 2 O) <100% by volume, 0% by volume <(N 2 and / or rare gas) <90% by volume, and H 2 O / H 2 <0. The heat treatment is performed in the second atmosphere 002. Optionally, a vacuum with a pressure <0.0001 mbar is also used as the second atmosphere. The temperature at which the electrode compact is heat treated in the second atmosphere is 1700 ° C. to 2800 ° C., depending on the powder size used. Since no other forming process is required, there is no contamination by the carbon-containing lubricant. Electrodes manufactured in this process sequence have a significantly lower average carbon content than, for example, the same shaped electrodes manufactured by rolling, forging, drawing, electropolishing and cutting or rolling and deep drawing as described in the literature. Having. When the electrode emitting and / or absorbing sites of the electrode have a surface roughness <1.5 μm, local evaporation is reduced to a minimum.

冷陰極蛍光ランプ用の電極の場合、電極のポット状部位の底部にピン状延長部が設けられ、ピン状延長部にさらにNiピンが結合されていると特に有利である。ポット状部位とピン状延長部とは一体に形成されている。タングステンピンの一部が封入ガスと相互作用を生ずるので、その部位も低い炭素含有量のタングステンから成っているとき、ランプ特性が有利に影響される。さらに、ポット状部位とタングステンピンとの溶接が省かれるので、製造費が減少される。タングステンポットとタングステンピンとは金属粉末ダイカストによって一体に製造される。   In the case of an electrode for a cold cathode fluorescent lamp, it is particularly advantageous if a pin-like extension is provided at the bottom of the pot-like part of the electrode and a Ni pin is further connected to the pin-like extension. The pot-like portion and the pin-like extension are integrally formed. Since a portion of the tungsten pin interacts with the fill gas, the lamp characteristics are advantageously affected when the site is also comprised of low carbon content tungsten. Further, since the welding between the pot-like portion and the tungsten pin is omitted, the manufacturing cost is reduced. The tungsten pot and the tungsten pin are integrally manufactured by metal powder die casting.

なお、粒度を測定するためのフィッシャ(Fisher)法は平均粒度を決定するための標準化された測定方法である。このようにして決定された粒度はフィッシャに基づく粒度またはフィッシャ粒度と呼ばれている。   The Fisher method for measuring the particle size is a standardized measuring method for determining the average particle size. The grain size determined in this way is called a Fisher-based grain size or a Fisher grain size.

以下の実施例において、従来において通常使用されていた電極の平均炭素含有量が、本発明に基づく電極と対比されている。   In the following examples, the average carbon content of conventionally conventionally used electrodes is compared with the electrodes according to the invention.

図1および図2に示されピンを一体形成されたポット形電極は金属粉末ダイカストで製造された。そのために、フィッシャに基づく粒度2.1μmのタングステン粉末を、ワックスをベースにした結合剤と共に、粉砕混合機によって混合し、均質にした。その結合剤の含有量は52体積%にし、混合時間は5時間にした。この混合物をスクリュー形押出機で、粉末ダイカスト用の出発材料の形に圧縮した。この出発材料を160℃の温度に加熱し、500バールの圧力で成形型(ダイ)の中に注入した。その成形型の温度は70℃にした。型抜きされた試験片は、ポット長L1が5.3mm、ピン長L2が3.2mm、ポット外径D1が2.8mm、ピン直径D2が1.3mm、壁厚dが0.2mmとなるように、成形型を形成した。この円筒状試験片を、抵抗加熱式冷壁炉において、H2−N2−H2O雰囲気内で、0.009℃/sの加熱速度で、800℃の温度まで加熱した。H2/N2の体積比は5.7にし、H2O/N2の体積比を0.01にした。温度T=800℃において、炉雰囲気を、0.05%H2O体積含有率のH2(H2O/H2=0.0005)に置き換え、試験片を0.1℃/sの加熱速度で、2250℃の焼結温度に加熱した。温度T=2250℃における維持時間を4時間にした。その後に炉冷却を行なった。ポット長L1は4.1mm、ピン長L2は2.5mm、ポット外径D1は2.1mm、ピン直径D2は1.0mm、壁厚dは0.15mmであった。さらに、平均密度98.6%および平均粒子数5950個/mm2が得られた。そのように形成された試験片の平均炭素含有量は、燃焼分析によって検出され、その結果1.0〜3μg/gの値が得られた。その場合、試験片は分析前に腐食処理しなかった。圧延鋼板から深絞り加工で製造されたポットは、18〜63μg/gの値を有する。 The pot-shaped electrode shown in FIGS. 1 and 2 and integrally formed with pins was manufactured by metal powder die casting. To this end, a 2.1 μm particle size tungsten powder based on fisher was mixed with a wax-based binder by means of a grinding mixer and homogenized. The binder content was 52% by volume and the mixing time was 5 hours. The mixture was compressed in a screw extruder into the starting material for powder die casting. This starting material was heated to a temperature of 160 ° C. and poured into a mold at a pressure of 500 bar. The temperature of the mold was 70 ° C. The die-cut test piece had a pot length L1 of 5.3 mm, a pin length L2 of 3.2 mm, a pot outer diameter D1 of 2.8 mm, a pin diameter D2 of 1.3 mm, and a wall thickness d of 0.2 mm. Thus, a mold was formed. This cylindrical test piece was heated to a temperature of 800 ° C. at a heating rate of 0.009 ° C./s in a H 2 —N 2 —H 2 O atmosphere in a resistance heating type cold wall furnace. The volume ratio of H 2 / N 2 was set to 5.7, and the volume ratio of H 2 O / N 2 was set to 0.01. At a temperature T = 800 ° C., the furnace atmosphere was replaced with H 2 (H 2 O / H 2 = 0.0005) having a volume content of 0.05% H 2 O, and the test piece was heated at 0.1 ° C./s. Heated at a rate to a sintering temperature of 2250 ° C. The maintenance time at a temperature T = 2250 ° C. was 4 hours. Thereafter, the furnace was cooled. The pot length L1 was 4.1 mm, the pin length L2 was 2.5 mm, the pot outer diameter D1 was 2.1 mm, the pin diameter D2 was 1.0 mm, and the wall thickness d was 0.15 mm. Further, an average density of 98.6% and an average number of particles of 5950 / mm 2 were obtained. The average carbon content of the test piece so formed was detected by combustion analysis and resulted in a value of 1.0-3 μg / g. In that case, the specimen was not corroded before analysis. Pots produced by deep drawing from rolled steel have a value of 18-63 μg / g.

延長ピンを一体成形されたタングステン製ポット形電極の正面図Front view of tungsten pot-type electrode with integral extension pin 図1におけるA−A線に沿った断面図Sectional view along the line AA in FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

L1 ポット長
L2 ピン長
D1 ポット直径
D2 ピン直径
D 壁厚
L1 Pot length L2 Pin length D1 Pot diameter D2 Pin diameter D Wall thickness

Claims (8)

タングステンあるいは平均炭素含有量<5μg/gのタングステン合金から成り、電極軸線に対して直角に最大30mm2の横断面積を有する低圧放電ランプ用電極において、電極の製造が少なくとも次の工程、
−0.3μm<KG<5μmのフィッシャ平均粒度KGを有するタングステン粉末あるいはタングステン合金粉末と可塑剤とから成る可塑化された粉末材料を製造する工程、可塑化された粉末材料に関する可塑剤の割合PMは40体積%<PM<70体積%である、
−可塑化された粉末材料を使用しての形状付与工程、
−選択的に一回の工程あるいは別個の工程で、少なくとも次の熱処理を実施する工程、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比が0.003<H2O/H2<0.15である雰囲気内で少なくとも100℃〜500℃の温度範囲で行われる熱処理、少なくとも周囲温度から500℃までの加熱速度は0.05℃/s以下である、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比がH2O/H2<0.002である雰囲気内で、あるいは選択的に圧力<0.0001mbarの真空中で、1600℃<T<2800℃の熱処理温度Tで行われる熱処理、
を含んでいることを特徴とする低圧放電ランプ用電極。
In a low pressure discharge lamp electrode comprising tungsten or a tungsten alloy having an average carbon content of <5 μg / g and having a cross-sectional area of up to 30 mm 2 at right angles to the electrode axis, the production of the electrode is at least the following steps:
A process for producing a plasticized powder material comprising a tungsten powder or a tungsten alloy powder having a Fisher average particle size KG of -0.3 μm <KG <5 μm and a plasticizer, a ratio PM of the plasticizer to the plasticized powder material; Is 40% by volume <PM <70% by volume,
A shaping step using a plasticized powder material,
Optionally performing at least the following heat treatment in one step or in separate steps;
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is Heat treatment performed in an atmosphere of 0.003 <H 2 O / H 2 <0.15 at least in a temperature range of 100 ° C. to 500 ° C., at least a heating rate from ambient temperature to 500 ° C. is 0.05 ° C./s Is the following,
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is A heat treatment performed in an atmosphere of H 2 O / H 2 <0.002 or optionally in a vacuum with a pressure of <0.0001 mbar at a heat treatment temperature T of 1600 ° C. <T <2800 ° C.
An electrode for a low pressure discharge lamp, comprising:
Mo、C、N、O、Hの含有成分を除いて純度が99.999%以上であることを特徴とする請求項1記載の電極。   2. The electrode according to claim 1, wherein the purity is 99.999% or more excluding the components containing Mo, C, N, O, and H. 電極がポット状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the electrode is formed in a pot shape. ポットとピンとが一体に形成されていることを特徴とする請求項3記載の電極。   The electrode according to claim 3, wherein the pot and the pin are formed integrally. 電子を放出及び/又は吸収する部位が表面あらさ<1.5μmを有していることを特徴とする請求項1乃至4の1つに記載の電極。   5. Electrode according to claim 1, wherein the site for emitting and / or absorbing electrons has a surface roughness of <1.5 [mu] m. 電極が冷陰極蛍光ランプに使用されることを特徴とする請求項1乃至5の1つに記載の電極。   6. The electrode according to claim 1, wherein the electrode is used for a cold cathode fluorescent lamp. 請求項1乃至5の1つに記載の電極を製造するために、少なくとも次の工程、
−0.3μm<KG<5μmのフィッシャ平均粒度KGを有するタングステン粉末あるいはタングステン合金粉末と可塑剤とから成る可塑化された粉末材料を製造する工程、可塑化された粉末材料に関する可塑剤の割合PMは40体積%<PM<70体積%である、
−可塑化された粉末材料を使用しての形状付与工程、
−選択的に一回の工程あるいは別個の工程で、少なくとも次の熱処理を実施する工程、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比が0.003<H2O/H2<0.15である雰囲気内で少なくとも100℃〜500℃の温度範囲で行われる熱処理、少なくとも周囲温度から500℃までの加熱速度は0.05℃/s以下である、
−10体積%<(H2+H2O)<100体積%、0体積%<(N2及び/又は希ガス)<90体積%の組成を有し、H2O/H2の体積比がH2O/H2<0.002である雰囲気内で、あるいは選択的に圧力<0.0001mbarの真空中で、1600℃<T<2800℃の熱処理温度Tで行われる熱処理、
を含んでいることを特徴とする低圧放電ランプ用電極の製造方法。
In order to produce an electrode according to one of claims 1 to 5, at least the following steps:
A process for producing a plasticized powder material comprising a tungsten powder or a tungsten alloy powder having a Fisher average particle size KG of -0.3 μm <KG <5 μm and a plasticizer, a ratio PM of the plasticizer to the plasticized powder material; Is 40% by volume <PM <70% by volume,
A shaping step using a plasticized powder material,
Optionally performing at least the following heat treatment in one step or in separate steps;
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is Heat treatment performed in an atmosphere of 0.003 <H 2 O / H 2 <0.15 at least in a temperature range of 100 ° C. to 500 ° C., at least a heating rate from ambient temperature to 500 ° C. is 0.05 ° C./s Is the following,
-10 vol% <(H 2 + H 2 O) <100 vol%, 0 vol% <(N 2 and / or noble gas) <has the composition 90% by volume, the volume ratio of H 2 O / H 2 is A heat treatment performed in an atmosphere of H 2 O / H 2 <0.002 or optionally in a vacuum with a pressure of <0.0001 mbar at a heat treatment temperature T of 1600 ° C. <T <2800 ° C.
A method for producing an electrode for a low pressure discharge lamp, comprising:
形状付与工程が可塑化された粉末材料を使用して金属粉末ダイカストによって行われることを特徴とする請求項7記載の方法。   The method of claim 7, wherein the shaping step is performed by metal powder die casting using a plasticized powder material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156091A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Rokusan O Electrode of cold-cathode tube and its manufacturing method
JP2006344581A (en) * 2005-05-11 2006-12-21 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Electrode for cold-cathode fluorescent lamp and its manufacturing method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09165641A (en) * 1995-12-13 1997-06-24 Tokyo Tungsten Co Ltd Tungsten electrode material
JP2000100377A (en) * 1998-04-16 2000-04-07 Toshiba Lighting & Technology Corp High-pressure discharge lamp and lighting system
JP2001226735A (en) * 2000-02-10 2001-08-21 Allied Material Corp Tungsten material and its producing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09165641A (en) * 1995-12-13 1997-06-24 Tokyo Tungsten Co Ltd Tungsten electrode material
JP2000100377A (en) * 1998-04-16 2000-04-07 Toshiba Lighting & Technology Corp High-pressure discharge lamp and lighting system
JP2001226735A (en) * 2000-02-10 2001-08-21 Allied Material Corp Tungsten material and its producing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156091A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Rokusan O Electrode of cold-cathode tube and its manufacturing method
JP2006344581A (en) * 2005-05-11 2006-12-21 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Electrode for cold-cathode fluorescent lamp and its manufacturing method
JP4614908B2 (en) * 2005-05-11 2011-01-19 日立粉末冶金株式会社 Cold cathode fluorescent lamp electrode

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