JP2987840B2 - フィラメント用線材の耐振動特性評価方法および高耐振性フィラメント用タングステン線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ハロゲンランプ等の高温度点灯用ランプに
使用されるフィラメント用線材の耐振動特性評価方法お
よび高耐振性フィラメント用タングステン線に係り、特
に線材段階における評価を可能とするとともに、測定作
業を簡素化し評価測定作業時間を短縮し得るフィラメン
ト用線材の耐振動特性評価方法および長寿命を有する高
耐振性フィラメント用タングステン線に関する。

（従来の技術） 航空標識用、複写機用のハロゲンランプ等のように高
温度で発光し、また振動が大きい環境に設置されるラン
プにおいては、タングステン線（Ｗ線）のように特に耐
高温特性および、耐振動特性に優れたフィラメント用線
材が採用される。

従来、フィラメント用線材の耐振動特性の良否を評価
する場合は、第４図に示すように実際に使用する所定形
状に成形したＷ線フィラメント１をランプ２の本体内に
装着し、定格点灯状態において、所定の振動を機械的に
付与して振動試験を実施する。振動条件としては例えば
周波数20Hzにおいて2.5分および周波数60Hzにおいて2.5
分ずつ加振する操作を交互に繰返して約１時間継続す
る。そして振動試験前後において、Ｗ線フィラメント１
が実線で示す正規の取付中心位置Ｃから破線で示すよう
に下方に偏位した位置までの変形量ΔＳを測定し、その
変形量ΔＳのフィラメントの支持長さｌに対する比をフ
ィラメントの変形率（％）として算出し、その変形率が
所定の基準値内であれば合格とし、基準値を越える場合
には、フィラメントとして不合格と評価されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の従来の評価方法によれば、ランプ
本体内にフィラメントを装着し、ランプを完成品に仕立
てた状態で振動試験に供する必要があったため、試験用
試料の製作に多大な労力と工数とを要する欠点がある。
またフィラメントが線素材にある段階での試験ではない
ため、製造工程の途中において欠陥を発見するという品
質管理の基本に沿った管理が不可能であり、また不合格
品の廃棄による部材の無駄も増加するという問題点があ
る。

また振動試験の前後におけるＷ線フィラメント１の変
形量ΔＳは、通常１〜2mm程度と微少であり、その変位
量ΔＳの測定にあたっては測定者毎に測定値のばらつき
が発生し易く、測定結果および測定結果に基づくＷ線フ
ィラメントの耐振動特性の良否の判定における信頼性が
低下するおそれがある。

なお、フィラメントを線材の段階で、その耐振動特性
の良否を判定する方法として、例えばJIS−H4460−1984
に規定する加熱変形試験を用いる方法も採用されてい
る。この方法は、フィラメント用線材を所定寸法に成形
した後に、垂直に固定した状態において一定重量の錘を
装架し、通電して加熱処理を行い、錘を取り外した状態
で再度通電して加熱処理を行い、加熱処理前後における
線材の変形量の大小によってその耐振動特性の良否を評
価するものである。

しかしながら上記の方法においては線材は下方に垂下
された状態で加熱処理を受け、垂下された線材を含む鉛
直面内における変形量を測定しているため、変形量が微
少であり、その変形量を高精度で測定するためには高度
の技倆と測定機器とが必要とされる欠点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、フィラメントが製品内に装着される以前の線材
の段階において、その品質を評価し得る上に、試験作業
が容易で迅速に行うことが可能であり、さらに評価基準
となる変形量の測定誤差が少ないフィラメント用線材の
耐振動特性評価方法および高耐振性を有するフィラメン
ト用タングステン線を提供することを特徴とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に係るフィラメント
用線材の耐振動特性評価方法はフィラメント用線材を所
定寸法のヘアピン状に成形して試験片を調製し、垂直に
吊持した試験片の尖端に所定重量の錘を掛けた状態で線
材の溶断電流の65％の電流を30秒間通電して第１次加熱
処理した後に錘を撤去し、次に試験片を水平に片持梁状
に保持した状態で線材の溶断電流の90％の電流を300秒
間通電して第２次加熱処理を実施し、第２次加熱処理前
後における試験片の自由端の水平位置からの変形量を測
定し、変形量を基準値と比較して、線材の耐振動特性を
評価することを特徴とする。

また本発明に係る高耐振性フィラメント用タングステ
ン線は、直径0.39mmのフィラメント用タングステン線材
をＶ字ペアピン状に成形し、Ｖ字の開き幅を12mm、高さ
を130mmに設定して試験片を調製し、垂直に吊持した試
験片の尖端に重量100gの錘を掛けた状態で線材の溶断電
流の65％の電流を30秒間通電して第１次加熱処理した後
に錘を撤去し、次に試験片を水平に片持梁状に保持した
状態で線材の溶断電流の90％の電流を300秒間再び通電
して第２次加熱処理を実施し、第２次加熱処理前後にお
ける試験片の自由端の水平位置からの変形量を測定した
場合に、上記変形量が20mm以下であることを特徴とす
る。

（作用） 上記構成によるフィラメント用線材の耐振動特性評価
方法によれば、所定形状に成形した線材を垂直に吊持
し、尖端に錘りを作用させた状態で第１次加熱処理を行
うことによって試験片成形時に発生した曲がりや各部に
発生した曲げによる残留応力等の影響が緩和され、均質
な組織構造を有する試験片が調製される。

次に錘を撤去し試験片を水平に固定した状態で第２次
加熱処理を行うことによって点灯使用時に相当する熱負
荷が試験片に作用する。このとき試験片はその一端で片
持梁状に水平方向に固定されているため、垂直面内に固
定される場合と比較して変形量が大きい。すなわち試験
片の硬度が低下することによって生じる変形量の測定に
際し、垂下した試験片の軸方向の変形量を測定するより
も片持梁状に固定された試験片の自由端における曲げ変
形量として測定する方が、変形量がはるかに大きいため
測定誤差が少ない。そのため本発明方法によれば、高精
度の測定値に基づいて、線材の特性値の良否を、より高
い信頼性をもって評価することができる。

また、従来のように線材をフィラメントとしてランプ
に装着し、完成品を製作した後に長時間にわたる振動試
験に供する必要がなく、本発明方法では、フィラメント
用線材としての材料試験で耐振動特性の良否を評価する
ため、全試験作業に要する労力および時間を大幅に低減
することができる。またランプの製造工程以前において
フィラメント用線材の良否が迅速に判明するため、製造
工程における品質管理が極めて容易になる。

また請求項２に記載するように直径が0.39mmであるフ
ィラメント用タングステン線を所定寸法を有するＶ字ペ
アピン状に成形した後に、第１次および第２次加熱処理
を施し、第２次加熱処理前後における試験片の自由端の
水平位置からの変形量が20mm以下となるフィラメント用
タングステン線によれば、耐振強度に優れた長寿命のフ
ィラメントを形成することができる。

ここで変形量が20mmを超えるタングステン線で形成し
たフィラメントを実装した場合は、その変形量が大き
く、耐振強度が大幅に低下するからである。より長寿命
のフィラメントを形成するためには上記変形量は15mm以
下に設定することが望ましい。

また、本発明に係るフィラメント用タングステンは例
えば下記方法により製造される。

まず、タングステン鉱石を常法にて精製し、アンモニ
ウム塩を得る。このアンモニウム塩を還元し酸化タング
ステンを得るが、この際の還元温度を常法より50〜150
℃高く設定することにより酸化タングステン内に含有さ
れる不純物を減少することができる。そしてこの酸化タ
ングステンに常法によりAl,Si,K等のドープ剤を添加混
合し、本還元を行なうことによりタングステン金属粉末
を得た後、酸洗浄を行ない余分のドープ剤を除去する。

得られたタングステン金属粉末を常法により圧粉、成
形し、水素炉にて仮焼結後、通電焼結を行いタングステ
ン焼結体を得る。

得られた焼結体を熱間で転打、伸線加工を行なう。こ
れらの加工の途中で加工性を改善するために複数回再結
晶処理により歪取りを行なう。この再結晶処理の最終の
再結晶処理を施す線径を常法より断面積比で30〜50％引
き上げることにより、以後の加工の加工率が増大し、そ
の結果ドープ孔の偏平化が進行し、ドープ孔は線材の軸
方向に長く伸ばされ長い整列ドープ孔が形成される。こ
のドープ孔の長短によって耐振強度が大きく左右され
る。

以上の方法により本発明に係る高耐振性フィラメント
用タングステン線を製造することが可能となる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。第１図は本発明に係るフィラメント用線材の耐
振動特性評価方法を実施するための装置の一実施例を示
す断面図である。

試験片３は、例えば外径が0.39mmのフィラメント用タ
ングステン線材を第１図に示すように開き幅Ｗが12mm、
高さＬが130mmのＶ字ヘアピン状に成形する。成形され
た試験片３は冷却管４を挿通した一対のクランプ５に垂
直に吊持固定される。試験片３の下端には鉛等で形成さ
れた重さ100gの錘６がかけられている。クランプ５は、
変圧器７および電流計８を介して電源に接続され、試験
片３に通電可能なように構成されている。冷却管４内に
は冷却水11が流通し、冷却管４は適宜クランプ５に係止
した試験片３を冷却するように構成される。試験片３を
係止したクランプ５はガス遮閉容器９によって覆われ、
このガス遮閉容器９内には水素ガス、アンモニア分解ガ
スなどの非酸化性ガス10が約10/minの流量で流れてい
る。この非酸化性ガス10は加熱処理時における試験片３
の酸化を防止するために供給される。

この状態で、まず試験片３を構成するフィラメント用
線材の溶断電流（FC）の65％の電流を30秒間通電して第
１次加熱処理を行う。この１次加熱処理によって試験片
３の成形時に発生した曲りや各部に発生した曲げによる
残留応力等の影響が緩和され、均質な組織構造を有する
試験片３が調製される。

次に錘６を撤去し、試験片３を第２図に示すように水
平に片持染状に固定した状態で第２次加熱処理を行う。
第２次加熱処理は、第３図に示すように線材の溶断電流
の90％の電流を300秒間通電して行う。

この第２次加熱処理によって点灯使用時に相当する熱
負荷が試験片３に作用する。一定時間通電後、試験片３
を冷却し、第２図に示すように試験片３の自由先端部Ｆ
の水平位置からの変化量Ｓを測定する。

次に直径0.39mmのタングステン線材を４種類用意し、
請求項１に記載する評価方法により変形量を測定し、第
１表に示す値を得た。次に各変形量を有するタングステ
ン線材を伸線して直径0.08mmのタングステン細線を形成
し、得られたタングステン細線を使用してフィラメント
を製造した。次に得られたフィラメントをランプに実装
し、第４図に示す従来の振動試験に供し、フィラメント
の変形率（％）を測定し、第１表に示す結果を得た。そ
して従来の振動試験結果による判定結果も併せて下記第
１表に示す。

第１表に示す結果から明らかなように本実施例の評価
方法によって測定された変形量の測定値と従来のフィラ
メント振動試験によって得られた変形量とは強度の相関
を有するため、本実施例による線材の評価方法を基準と
してフィラメントの耐振特性を評価することができる。

すなわち直径約0.39mmのタングステン線材を用い本発
明の評価方法を行なった場合に、その変形量の測定値が
20mm以下のものは、フィラメントとして耐振動特性が良
好であり、フィラメントとして優れた特性を有すること
がわかる。

このように本実施例による変形量Ｓは、試験片を水平
に固定しているため従来方法による変形量ΔＳに比べ拡
大される。そのため変形量の測定感度が高く、高い精度
で変形量を測定することが可能となる。従って線材の耐
振動特性の評価に対する信頼性が大幅に向上する。

また本実施例によれば完成した製品を試験に供する必
要がなく線材の段階でその特性値が迅速に判明するため
試験作業に要する労力および時間を大幅に低減すること
ができる上に製造工程における品質管理が極めて容易に
なる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係るフィラメント用線材の耐
振動特性評価方法においては、変形試験において試験片
を一端で水平方向に固定しているため、従来のように垂
直面内で固定した場合と比較して、変形量が大幅に拡大
される。そのため変形量を測定する際の誤差が少なく、
その測定値に基づいて線材の耐振動特性の良否を判断す
る場合に、より高い信頼性をもって実施することができ
る。

また本発明方法によれば完成した製品を試験に供する
必要がなく、製造工程の途中における線材の段階でその
特性値の良否が迅速に判明するため、製造工程における
品質管理が極めて容易になる。さらに長時間の振動試験
が無用となり、試験作業に要する労力および時間を大幅
に低減することができると共に、フィラメント用として
優れた耐振性を有するタングステン線を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための試験装置の一実施
例を示す断面図、第２図は水平に取付けた試験片の第２
次加熱処理前後における変形状態を示す斜視図、第３図
は第１次および第２次加熱処理時における加熱時間と電
流値との関係を示すグラフ、第４図は従来の振動試験に
よりフィラメントの変形量を測定する状態を示す断面図
である。 １……Ｗ線フィラメント、２……ランプ、３……試験
片、４……冷却管、５……クランプ、６……錘、７……
変圧器、８……電流計、９……ガス遮閉容器、10……非
酸化性ガス、11……冷却水、Ｃ……取付中心位置、ΔＳ
……変形量、Ｓ……変形量、Ｆ……試験片の自由端。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィラメント用線材を所定寸法のヘアピン
   状に成形して試験片を調製し、垂直に吊持した試験片の
   尖端に所定重量の錘を掛けた状態で線材の溶断電流の65
   ％の電流を30秒間通電して第１次加熱処理した後に錘を
   撤去し、次に試験片を水平に片持梁状に保持した状態で
   線材の溶断電流の90％の電流を300秒間再び通電して第
   ２次加熱処理を実施し、第２次加熱処理前後における試
   験片の自由端の水平位置からの変形量を測定し、変形量
   を基準値と比較して、線材の耐振動特性を評価すること
   を特徴とするフィラメント用線材の耐振動特性評価方
   法。
2. 【請求項２】直径0.39mmのフィラメント用タングステン
   線材をＶ字ペアピン状に成形し、Ｖ字の開き幅を12mm、
   高さを130mmに設定して試験片を調製し、垂直に吊持し
   た試験片の尖端に重量100gの錘を掛けた状態で線材の溶
   断電流の65％の電流を30秒間通電して第１次加熱処理し
   た後に錘を撤去し、次に試験片を水平に片持梁状に保持
   した状態で線材の溶断電流の90％の電流を300秒間再び
   通電して第２次加熱処理を実施し、第２次加熱処理前後
   における試験片の自由端の水平位置からの変形量を測定
   した場合に、上記変形量が20mm以下であることを特徴と
   する高耐振性フィラメント用タングステン線。