JP4348266B2 - モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法に関する。

モリブデンはその熱的な特性、電気的な特性および化学的な特性のため照明工学に使用される。モリブデンは室温で脆弱性の材料であり、前製品および半製品は一般的に熱間で変形加工される。モリブデン成形部材、たとえば照明工学に用いられる管またはキャップは、板材および帯材から室温で深絞り加工によって製作することができる。深絞り加工とは、板材から中空体への引張り・圧縮変形加工（Ｚｕｇｄｒｕｃｋｕｍｆｏｒｍｅｎ）または大きな外周の中空体からのより小さな外周を備えた中空体の成形を意味している。この場合、板材厚さは故意に変えられない。切断された板材が収容部内に置かれる。押さえが板材を絞りダイに向かって押圧し、これによって、深絞りの間に皺（しわ）形成を阻止する。下降する絞りラムが板材を絞りダイ内に押圧し、これによって、板材を所望のワークに成形する。絞り比が高い場合には、深絞り加工が多くのステップで実施され得る。絞り比とは、ワークの直径に対する、切断された板材の直径の比率を意味している。深絞り加工ステップの間に中間焼鈍しが行われ得る。

前製品および半製品の変形加工は一般的に熱間で、すなわち、有利には焼結直後に（アメリカ合衆国特許第５１５８７０９号明細書参照）（または電子ビーム溶解されたモリブデンでは熱間鍛造後に）または熱機械的な変形加工によって行われる（アメリカ合衆国特許第５０５１１３９号明細書参照）。有利には細い寸法の場合の冷間の変形加工法も存在している。しかし、この場合、モリブデンは、加工時に引張り応力下で亀裂または破断が生ぜしめられないように完全に再結晶化されない。慣用の教義は、材料が完全に再結晶化されてはならないと言っている。なぜならば、この場合、再結晶化された軟焼鈍しされた状態で、変形加工のために必要となる引張り応力が材料の破壊（収縮、亀裂）を生ぜしめる恐れがあるからである。

さらに、変形加工、再結晶化および熱処理が交互に行われる方法が公知である（たとえばアメリカ合衆国特許第４６００４４６号明細書参照）。

押出し加工による、再結晶化されたかもしくは応力除去された脆弱性の材料（これにはモリブデンが属している）の冷間変形加工のための方法は、アメリカ合衆国特許第３５５２９９６号明細書に記載されている。この方法は前方押出しとしても公知である。押出し加工とは、中空体または中実体を製作するための冷間変形加工法である。コンパクトな前材料（ビレット）が、押出し成形に類似して、ラムによってダイを通して（前方に）プレスされるかまたはラムが前材料内にプレスされ、材料がラムに沿って後方に流れる。押出し成形に対する違いは処理温度および押出し加工によって半製品ストランドではなく、個別部材が製作されることにある。この場合、複雑な形も製作することができる。方法の利点は、少ない金型コスト、高い金型寿命および約３０〜１５０個／分のサイクル時間を備えた高い作業速度にある。表面品質は良好であり、後続の表面処理のために適している。主使用分野はアルミニウム合金である。主着眼点は、アメリカ合衆国特許第３５５２９９６号明細書に記載された方法では、押出しダイにおける険しい引裂き縁部の回避にある。これによって、変形加工後の急激な応力移行が回避されるようになっている。しかし、前述した方法は、ＴＺＭ合金に対してしか実際に確保されておらず、これによって、いずれにせよ、部分的に亀裂なしの成形体を形成することができる（例参照）。
アメリカ合衆国特許第５１５８７０９号明細書 アメリカ合衆国特許第５０５１１３９号明細書 アメリカ合衆国特許第４６００４４６号明細書 アメリカ合衆国特許第３５５２９９６号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法を改良して、亀裂または破断なしの成形部材を製作することができるようにする。

この課題を解決するために本発明の方法では、冷間変形加工前に完全な再結晶化を実施するようにした。

いま、本発明では、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法が記載される。モリブデンは、驚くべきことに、その脆弱性にもかかわらず、亀裂または破断が生ぜしめられることなしに、後方押出しによって変形加工することができることが分かった。押出し加工時には、エネルギが押圧応力によって加えられる。モリブデンは、十分に僅かな応力で材料の降伏点を上回らないために、予め熱処理によって完全に再結晶化される。再結晶化時には、予め変形加工によって生ぜしめられた全てのグリッド応力が除去されることが望ましい。この場合、材料は比較的僅かな力でその降伏点に到達する。再結晶化は、有利には１３００℃、特に１４００℃を上回る温度で行われる（モリブデンの融点は２６２３〜５℃にある）。

したがって、本発明は、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法に関する。この場合、予め完全な再結晶化が実施される。方法は、有利には以下の通り実施される。

のちの完成品の直径範囲におけるモリブデン線材が、真空下でまたは保護ガス下で１４００℃を上回る温度で完全に再結晶化され、真空下でまたは保護ガス下で冷却される。こうして再結晶化された材料から成る区分が室温で押出し加工されて、回転対称的な完成品が形成される。

方法の主要な利点：第１には、材料を深絞り加工の場合よりも著しく良好に使用することができる。さらに、より肉厚なまたは成形された底部を備えた部材を後方押出しによって製作することができる。方法は、別の脆弱性の金属またはその合金、たとえばクロムまたはタングステンのためにも適している。

産業的には、方法は、たとえば照明工学に用いられるモリブデンキャップを製作するために使用することができる。こうして製作された部材は、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）ランプもしくは冷陰極ランプ（ＫＫＬ）におけるガラスバルブまたはセラミックスバルブを貫く電流案内部およびエミッタ電極として使用することができる。冷陰極ランプもしくはＣＣＦＬランプは蛍光灯であり、低圧放電の原理を使用している。これによって、希薄のガス混合物が励起される（たとえばＡｒ／Ｈｇ）。電極は加熱されず、まず、高い電圧が管に印加され、これによって、ガス混合物がイオン化され、導電性にされる。電気的なエネルギがガス原子を励起し、過剰のエネルギをＵＶ光および可視光の形で再び放出する。管の内面に設けられた燐ベースの被覆層はＵＶ放射線を可視光に変換する。電極は高融点金属、たいていモリブデンから製作される。このモリブデンは、特に容易に電子を放出するという特性のため適している。交流運転時には、電極が交互に陰極および陽極として機能する。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
本発明によれば、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法において、冷間変形加工前に完全な再結晶化を実施することが特徴付けられている。
本発明の有利な実施態様では、再結晶化を保護ガス下でかつ／または真空下で実施することが提案されている。
本発明の有利な実施態様では、再結晶化を１３００℃を上回る温度で実施することが提案されている。
本発明の有利な実施態様では、モリブデンワークを真空下でかつ／または保護ガス下で１４００℃を上回る温度で完全に再結晶化し、ワークを真空下でかつ／または保護ガス下で冷却し、こうして再結晶化されたワークから成る区分を室温で押出し加工して、完成品を形成することが提案されている。
本発明の有利な実施態様では、プレス加工によって回転対称的な完成品を形成することが提案されている。
本発明の有利な実施態様では、本発明による方法により押出し加工されたモリブデン成形部材を照明手段に使用することが提案されている。
本発明の有利な実施態様では、本発明による方法を、ＣＣＦＬランプもしくは冷陰極ランプにおけるガラスバルブまたはセラミックスバルブを貫く電流案内部の製作またはエミッタ電極の製作のために使用することが提案されている。

１４００℃よりも高い温度で真空下で再結晶化された、真空下で冷却された１ｍｍのモリブデン線材区分から、約１５００ＭＰａの圧力下で室温でプレスにおいて、成形されるキャップが後方に押出し加工される。

このようなキャップは、エミッタ電極としてＣＣＦＬ（冷陰極管）ランプに使用することができる。

説明した方法により、使用される材料が廃物なしに１００％変形加工される。

この方法により製作された、図１に示したキャップの顕微鏡レベルの縦断面は、この方法で亀裂なしの回転対称的な成形部材を製作することができることを示している。

本発明による方法により製作されたモリブデンキャップの縦断面を５０：１の縮尺で示す図である。

Claims (7)

1. モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法において、冷間変形加工前に完全な再結晶化を実施することを特徴とする、モリブデンを後方押出しによって冷間変形加工するための方法。
2. 再結晶化を保護ガス下でかつ／または真空下で実施する、請求項１記載の方法。
3. 再結晶化を１３００℃を上回る温度で実施する、請求項１または２記載の方法。
4. Ａ）モリブデンワークを真空下でかつ／または保護ガス下で１４００℃を上回る温度で完全に再結晶化し、
   Ｂ）ワークを真空下でかつ／または保護ガス下で冷却し、
   Ｃ）こうして再結晶化されたワークから成る区分を室温で押出し加工して、完成品を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. プレス加工によって回転対称的な完成品を形成する、請求項４記載の方法。
6. 当該方法により押出し加工されたモリブデン成形部材を照明手段に使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 当該方法を、ＣＣＦＬランプもしくは冷陰極ランプにおけるガラスバルブまたはセラミックスバルブを貫く電流案内部の製作またはエミッタ電極の製作のために使用する、請求項６記載の方法。