JP4807757B2 - Clad material for discharge electrode, method for producing the same, and discharge electrode - Google Patents
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Description
本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いられる蛍光放電管の放電電極及びその電極材に関する。 The present invention relates to a discharge electrode of a fluorescent discharge tube used as a backlight of a liquid crystal display device, for example, and an electrode material thereof.
液晶表示装置にはバックライトとして小形の蛍光放電管が用いられる。かかる蛍光放電管は、図3に示すように、内壁面に蛍光膜(図示省略)が形成され、その内部に放電用ガス(アルゴンガス等の希ガスおよび水銀蒸気)が封入されたガラス管51と、そのガラス管51の内部の両端部に設けられた一対の冷陰極を構成する放電電極52を備えている。前記放電電極52は、一端が開口した管部53を有し、前記管部53の他端が端板部54にて閉塞されたカップ状(有底筒状)の形態を備える。前記端板部54には前記ガラス管51の端部を貫通して封止された軸状の支持導体55の一端が溶接され、この支持導体55の他端にリード線57が接続される。前記支持導体55は一般的にW(タングステン)で形成され、通常、放電電極52とはレーザ溶接される。
In a liquid crystal display device, a small fluorescent discharge tube is used as a backlight. As shown in FIG. 3, the fluorescent discharge tube has a
前記放電電極52は、従来、純Niによって形成され、そのサイズは、バックライト等の小形の蛍光放電管用のものでは、内径1.5mm程度、全長5mm程度、管部53の肉厚0.1mm程度である。かかる放電電極は、通常、前記管部の肉厚と同等の厚さを有する純Ni薄板を深絞り成形することによって一体的に成形される。
The
上記のとおり、蛍光放電管用の放電電極は、成形性が良好で、材質的にも安定な純Niによって形成されていたが、ランプ寿命が比較的短いという問題がある。すなわち、蛍光放電管は点灯の際、電極にイオン等が衝突して電極金属から原子を放出する現象(スパッタリング)が生じる。このスパッタリングによって電極金属は消耗し、また放出された電極金属の原子は、ガラス管内に封入された水銀と結合し、ガラス管内の水銀蒸気を消耗させる。従来、電極金属を形成するNiは、スパッタの際の原子放出量が多い、すなわちスパッタ率が高く、水銀の消耗が大きいため、放電管の寿命が低下しやすいという問題がある。 As described above, the discharge electrode for a fluorescent discharge tube is formed of pure Ni that has good moldability and is stable in terms of material, but has a problem that the lamp life is relatively short. That is, when the fluorescent discharge tube is turned on, a phenomenon (sputtering) occurs in which ions and the like collide with the electrode to release atoms from the electrode metal. The electrode metal is consumed by this sputtering, and the atoms of the released electrode metal are combined with mercury sealed in the glass tube, and mercury vapor in the glass tube is consumed. Conventionally, Ni forming an electrode metal has a problem that the discharge amount of the discharge tube is likely to be shortened because the amount of atomic emission during sputtering is large, that is, the sputtering rate is high and the consumption of mercury is large.
このため、近年、特開2002−110085号公報(特許文献1)に記載されているように、放電電極をスパッタ率の低い、Nb(ニオブ)で形成することが試みられている。しかしながら、NbはNiに比して高価である。また、Nbは高融点(2793℃)であり、同じく高融点金属であるW(融点3653℃)の支持導体との溶接の際に、高温で溶接する必要がある。このため、溶接部に強固な酸化膜が形成され易い。この酸化膜が付着したまま、支持導体が溶接された放電電極をガラス管内に密封すると、放電中に酸化膜が分解して酸素が発生する。この酸素は、管内面の蛍光膜と反応し、蛍光膜を劣化させる。このため、支持導体の溶接後に、電極表面に形成された酸化膜を除去する工程が必要になる。 For this reason, in recent years, as described in JP-A-2002-110085 (Patent Document 1), it has been attempted to form the discharge electrode with Nb (niobium) having a low sputtering rate. However, Nb is more expensive than Ni. Nb has a high melting point (2793 ° C.), and it is necessary to weld at a high temperature when welding with a support conductor of W (melting point 3653 ° C.), which is also a high melting point metal. For this reason, a strong oxide film is easily formed on the welded portion. If the discharge electrode to which the support conductor is welded is sealed in the glass tube with the oxide film attached, the oxide film is decomposed during discharge to generate oxygen. This oxygen reacts with the fluorescent film on the inner surface of the tube and degrades the fluorescent film. For this reason, the process of removing the oxide film formed on the electrode surface is required after welding of the support conductor.
そこで、近年、特開2002−289138号公報(特許文献2)の段落0024や国際公開WO2005/048285号公報(特許文献3)に記載されているように、放電電極を内外二層で形成し、外層をNiで、放電に実質的に寄与する内層をNbで形成することが試みられている。前記特許文献3には、二層構造の放電電極の製造方法として、Niで形成された基層用金属シートとNbで形成された表層用金属シートとを圧接し、この圧接材を拡散焼鈍したクラッド材からブランク材を採取し、これをカップ状に深絞り成形することが記載されている。
前記クラッド材を製造する際、前記圧接材の基層と表層とを拡散焼鈍する必要があるが、Nbは非常に酸化され易い材料であるため、通常、圧接材は真空加熱炉でバッチ焼鈍される。すなわち、圧接材は、真空加熱炉に装入され、炉内が真空引きされた後、所定温度に昇温され、その温度で保持される。この場合、加熱雰囲気が真空であるため、昇温速度が遅く、目標焼鈍温度での保持時間を短くしても、目標焼鈍温度に到達する過程で、あるいは目標焼鈍温度から冷却する過程で、800℃以上の高温域に曝される時間が長くなる。このため、基層と表層との間に生成したNiNb金属間化合物が必然的に成長する。NiNb金属間化合物層が薄い場合、両層の接合性に問題はないが、金属間化合物層がある程度厚くなると、深絞り成形の際に、そこにクラックが生じて、成形の際に表層が基層の変形に追随することができず、表層にクラックが生じるというおそれがある。 When manufacturing the clad material, it is necessary to subject the base layer and the surface layer of the pressure welding material to diffusion annealing, but since Nb is a material that is very easily oxidized, the pressure welding material is usually batch-annealed in a vacuum heating furnace. . That is, the pressure contact material is charged into a vacuum heating furnace, the inside of the furnace is evacuated, and then the temperature is raised to a predetermined temperature and held at that temperature. In this case, since the heating atmosphere is a vacuum, the rate of temperature increase is slow, and even if the holding time at the target annealing temperature is shortened, in the process of reaching the target annealing temperature or in the process of cooling from the target annealing temperature, 800 The time to be exposed to a high temperature range of ℃ or longer becomes longer. For this reason, the NiNb intermetallic compound produced | generated between the base layer and the surface layer necessarily grows. When the NiNb intermetallic compound layer is thin, there is no problem in the bondability between the two layers. However, when the intermetallic compound layer becomes thick to some extent, cracks occur during deep drawing, and the surface layer becomes the base layer during molding. It is impossible to follow the deformation of the material, and there is a risk that cracks will occur in the surface layer.
一方、連続焼鈍炉を用いて圧接材を拡散焼鈍した場合、目標焼鈍温度への昇温、焼鈍後の降温は速やかであり、NiNb金属間化合物層の過大な成長を抑制することができる。この場合、炉内雰囲気を実用的にはArガス雰囲気にする必要がある。しかし、発明者の実験により、通常のArガス雰囲気(露点−20℃程度)では、深絞り成形の際にNb層にクラックが入る場合があり、特に成形条件が厳しくなるとクラックが顕著に発生することがわかった。なお、加熱雰囲気ガスとして、窒素ガス、水素ガスは使用できない。窒素はNbと窒化物を形成し、また水素はNbに吸収され易く、いずれもNb層を脆化させ、成形性を劣化させるからである。 On the other hand, when the pressure welding material is diffusion-annealed using a continuous annealing furnace, the temperature rise to the target annealing temperature and the temperature drop after the annealing are rapid, and excessive growth of the NiNb intermetallic compound layer can be suppressed. In this case, the atmosphere in the furnace needs to be an Ar gas atmosphere practically. However, according to experiments by the inventors, in a normal Ar gas atmosphere (dew point of about -20 ° C), cracks may occur in the Nb layer at the time of deep drawing, and cracks remarkably occur especially when the molding conditions become severe. I understood it. Note that nitrogen gas and hydrogen gas cannot be used as the heating atmosphere gas. This is because nitrogen forms nitrides with Nb, and hydrogen is easily absorbed by Nb, both of which make the Nb layer brittle and deteriorate formability.
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、カップ状放電電極への深絞り成形性に優れたクラッド材及びその製造方法を提供すること、またそのクラッド材によって成形された放電電極を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a clad material excellent in deep drawability to a cup-shaped discharge electrode and a manufacturing method thereof, and also provides a discharge electrode formed by the clad material. With the goal.
本発明の放電電極用クラッド材は、純NiあるいはNiを主成分とするNi基合金で形成された基層と、純Nbで形成された表層を備え、前記表層がNiNb金属間化合物層を介して前記基層に拡散接合され、前記表層を形成する純Nb中の酸素含有量が550ppm 以下とされ、前記NiNb金属間化合物層の層厚が8.0μm 以下とされたものである。 A cladding material for a discharge electrode according to the present invention includes a base layer made of pure Ni or a Ni-based alloy containing Ni as a main component and a surface layer made of pure Nb, and the surface layer is interposed through a NiNb intermetallic compound layer. The oxygen content in the pure Nb that is diffusion bonded to the base layer and forms the surface layer is 550 ppm or less, and the thickness of the NiNb intermetallic compound layer is 8.0 μm or less.
このクラッド材によれば、表層は酸素含有量が550ppm 以下の純Nbで形成されているので、延性に優れる。また前記表層は基層に直接的に、あるいはクラックが生じ難い、8.0μm 以下のNiNb金属間化合物層を介して拡散接合されているので、前記基層と表層との接合性に優れる。この優れた接合性と表層の優れた延性とが相まって、クラッド材は深絞り性に優れる。 According to this clad material, since the surface layer is formed of pure Nb having an oxygen content of 550 ppm or less, the ductility is excellent. Further, since the surface layer is diffusely bonded directly to the base layer or through a NiNb intermetallic compound layer having a thickness of 8.0 μm or less, the bonding property between the base layer and the surface layer is excellent. Combined with this excellent bondability and excellent surface ductility, the clad material is excellent in deep drawability.
前記基層と表層とは、露点が−40℃以下のArガス雰囲気中での連続焼鈍により拡散焼鈍されることが好ましい。この連続焼鈍によって、表層に吸収される酸素量を550ppm 以下に容易に抑制しながら、基層と表層とを効率よく拡散接合することができ、このためクラッド材の生産性に優れる。 The base layer and the surface layer are preferably diffusion annealed by continuous annealing in an Ar gas atmosphere having a dew point of −40 ° C. or less. By this continuous annealing, the base layer and the surface layer can be efficiently diffusion-bonded while easily suppressing the amount of oxygen absorbed in the surface layer to 550 ppm or less, and thus the productivity of the clad material is excellent.
また、前記基層はNb、Taを単独あるいは複合して1.0mass%以上、12.0mass%以下含み、残部Niおよび不可避的不純物よりなるNi基合金で形成することが好ましい。NiにNb、Taを所定量添加することにより、水銀蒸気に対する耐食性を向上させることができ、放電電極の耐久性を向上させることができる。 The base layer is preferably formed of a Ni-base alloy containing 1.0 mass% or more and 12.0 mass% or less of Nb and Ta alone or in combination, the balance being Ni and inevitable impurities. By adding a predetermined amount of Nb and Ta to Ni, the corrosion resistance against mercury vapor can be improved, and the durability of the discharge electrode can be improved.
また、前記表層は、その厚さを20μm 以上、100μm 以下とすることが好ましい。表層の厚さを20μm 以上、100μm 以下とすることにより、少ない量のNbを用いて、全体を純Nbで形成した放電電極と同等の寿命を確保することができる。このため、クラッド材の材料コストを低減することができ、経済的である。 The surface layer preferably has a thickness of 20 μm to 100 μm. By setting the thickness of the surface layer to 20 μm or more and 100 μm or less, it is possible to ensure the same life as a discharge electrode formed entirely with pure Nb using a small amount of Nb. For this reason, the material cost of a clad material can be reduced and it is economical.
また、表層の厚さを前記基層及び表層の合計の厚さに対して70%以下とすることが好ましい。このように表層の厚さを設定することにより、カップ状放電電極の成形に際して基層を表層のバックアップ層として作用させることができる。これにより、降伏点伸びの大きいNbで形成した表層にリューダース帯に起因する凹凸が生成するのを防止することができ、良好なプレス成形性を確保することができる。表層の厚さが合計厚さの70%を超えると、基層をバックアップ層として設けても、前記凹凸の発生を抑制することが困難になり、プレス成形性が却って低下するようになる。このため、表層の厚さは合計厚さに対して好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下にするのがよい。 In addition, the thickness of the surface layer is preferably 70% or less with respect to the total thickness of the base layer and the surface layer. By setting the thickness of the surface layer in this way, the base layer can act as a backup layer for the surface layer when the cup-shaped discharge electrode is formed. Thereby, it can prevent that the unevenness | corrugation resulting from a Luders belt | band | zone arises in the surface layer formed with Nb with a large yield point elongation, and can ensure favorable press-formability. When the thickness of the surface layer exceeds 70% of the total thickness, even if the base layer is provided as a backup layer, it becomes difficult to suppress the occurrence of the unevenness, and the press formability deteriorates. For this reason, the thickness of the surface layer is preferably 70% or less, more preferably 60% or less with respect to the total thickness.
また、本発明の放電電極は、一端が解放された管部と、前記管部の他端を閉塞する端板部を有し、前記管部と端板部とがプレス成形により一体的に製造された放電電極であって、前記放電電極が上記クラッド材によって成形され、前記管部および端板部の内層が前記クラッド材の表層によって形成されたものである。この放電電極は、深絞り成形性に優れた前記クラッド材を用いて成形されたものであるため、生産性に優れ、また放電に寄与しない無駄なNb量が節約されるため、材料コストを低減することができる。しかも端板部の外側は純Ni等により形成された基層が存在するため、支持導体との溶接性も良好である。 Further, the discharge electrode of the present invention has a tube portion whose one end is released and an end plate portion which closes the other end of the tube portion, and the tube portion and the end plate portion are integrally manufactured by press molding. The discharge electrode is formed of the clad material, and the inner layer of the tube portion and the end plate portion is formed of a surface layer of the clad material. This discharge electrode is formed by using the clad material having excellent deep drawability, so that it is excellent in productivity and a wasteful Nb amount that does not contribute to discharge is saved, thereby reducing the material cost. can do. In addition, since the base layer formed of pure Ni or the like exists on the outside of the end plate portion, the weldability with the support conductor is also good.
また、本発明の放電電極用クラッド材の製造方法は、純NiあるいはNiを主成分とするNi基合金で形成された基層用金属シートと、純Nbで形成された表層用金属シートとを重ね合わせて圧接し、基層と表層とが圧接された圧接材を製作する圧接工程と、前記圧接材を露点が−40℃以下のArガス雰囲気中で800〜1100℃の焼鈍温度域で15秒以上、120秒以下保持し、前記基層と表層とを拡散接合する拡散焼鈍工程とを有するものである。 Further, the method for producing a cladding material for a discharge electrode according to the present invention comprises stacking a base layer metal sheet made of pure Ni or a Ni base alloy containing Ni as a main component and a surface layer metal sheet made of pure Nb. A pressure welding process for producing a pressure welding material in which the base layer and the surface layer are pressure welded together, and the pressure welding material in an Ar gas atmosphere having a dew point of −40 ° C. or less in an annealing temperature range of 800 to 1100 ° C. for 15 seconds or more. , 120 seconds or less, and a diffusion annealing step for diffusion bonding the base layer and the surface layer.
この製造方法によれば、連続焼鈍炉を用いて圧接材の基層と表層とを拡散接合するにも拘わらず、クラッド材の表層の酸素含有量を550ppm 以下に容易に低減することができ、しかも表層と基層との間に生じるNiNb金属間化合物層の厚さを8.0μm 以下に抑制することができる。このため、深絞り性に優れたクラッド材を容易に製造することができ、生産性に優れる。 According to this manufacturing method, the oxygen content of the surface layer of the clad material can be easily reduced to 550 ppm or less despite the diffusion bonding of the base layer and the surface layer of the pressure welding material using a continuous annealing furnace. The thickness of the NiNb intermetallic compound layer generated between the surface layer and the base layer can be suppressed to 8.0 μm or less. For this reason, the clad material excellent in deep drawability can be manufactured easily, and the productivity is excellent.
この製造方法において、前記基層をNb及びTaの一種又は二種を合計で1.0mass%以上、12.0mass%以下含み、残部Niおよび不可避的不純物よりなるNi基合金で形成することができる。また、前記拡散焼鈍されたクラッド材に対して仕上圧延を施し、前記クラッド材の厚さを調整する仕上圧延工程を設けることができる。 In this manufacturing method, the base layer can be formed of a Ni-based alloy including one or two of Nb and Ta in total of 1.0 mass% or more and 12.0 mass% or less, and the balance Ni and inevitable impurities. In addition, a finish rolling process may be provided in which finish rolling is performed on the diffusion annealed clad material to adjust the thickness of the clad material.
図1は本発明の実施形態に係る放電電極用クラッド材の断面図を示しており、このクラッド材は純NiあるいはNiを主成分とするNi基合金で形成された基層1と、純Nbによって形成された表層2とを備え、前記表層2は前記基層1の上にロール圧接され、さらに拡散接合されている。前記表層2は基層1に8.0μm 以下のごく薄いNiNb金属間化合物層(図1では図示省略)を介して拡散接合されいるが、図1ではこのNiNb金属間化合物層は図示省略されている。この点については、後述する当該クラッド材の製造方法の説明において説明する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a discharge electrode clad material according to an embodiment of the present invention. This clad material is made of pure Ni or a
前記基層1を形成する純Ni、Ni基合金(以下、これらをまとめて「Ni基金属」という。)は耐酸化性に優れ、また冷間加工性にも優れ、深絞り性も良好である。前記Ni基合金は、Ni量が80mass%以上、より好ましくは85mass%以上で、Niと固溶する合金元素(例えば、Nb,Mo,W,Ta,V,Ti)の一種以上を含み、残部Ni及び不可避的不純物からなるものが望ましい。前記Ni基合金の内、Nb、Taを単独あるいは複合して1.0〜12.0mass%含み、残部Niおよび不可避的不純物よりなるNi−Nb合金、Ni−Ta合金、Ni−Nb−Ta合金がより好ましい。Nb、Taは、この程度の添加量であれば成形性を害することはなく、また水銀蒸気に対する耐食性を向上させる効果を有し、電極の耐久性を向上させることができる。また、Wを2.0〜10mass%を含有し、残部実質的にNiからなるNi−W合金もより好ましい。WもNb、Taと同様、水銀蒸気に対する耐食性を向上させることができる。Wを前記含有範囲のNb及び/又はTaと共に複合添加することもできるが、この場合はW量を6.0%程度以下に止めるのがよい。
Pure Ni and Ni-based alloy (hereinafter collectively referred to as “Ni-based metal”) forming the
前記表層2は、純Nbによって形成されるが、Nbに吸収(固溶)され易い酸素、水素、窒素等のガスは少ない程好ましい。後述するように、当該クラッド材は工業的には各層の素材となる金属シートを重ね合わせて圧接した後、得られた圧接材をArガス雰囲気中で焼鈍することにより製造されるが、この場合、Arガス中に含まれる水分が高温中で分解して生じる酸素がNbに吸収されるおそれがある。酸素が吸収されてNb中の酸素量が550ppm を超えるとNbの延性が著しく劣化するようになり、これに伴ってクラッド材の深絞り成形性が劣化する。このため、本発明では表層を形成する純Nb中の酸素濃度を550ppm 以下、好ましくは400ppm 以下に止める。なお、純Nbは真空溶解法によって製造されるため、製造された純Nb中の酸素含有量は200ppm 程度以下である。
The
前記表層2の厚さは、放電電極の消耗形態から20μm 程度は必要であるが、安全性、クラッド材の全体の厚さとのバランスを考慮して20〜100μm 程度、好ましくは40〜80μm 程度とすればよい。一方、深絞り成形性の確保からクラッド材の全体の厚さは0.1〜0.2mm程度とされる。前記基層1の厚さは、前記表層2の厚さを考慮して前記全体厚さを確保すべく適宜設定されるが、支持電極の溶接性確保の観点からは、20〜50μm 程度あれば十分である。さらに、前記基層1を表層2の変形防止用バックアップ層として作用させ、深絞り成形の際に良好なプレス成形性を確保するには、前記表層2の厚さは表層2及び基層1の合計厚さ(クラッド材の全体厚さ)の70%以下、好ましくは60%以下にするのがよい。
The thickness of the
図2は上記クラッド材を用いて深絞り成形したカップ状の放電電極を示す。この放電電極は、一端が解放された管部11と、その他端を閉塞する端板部12とを備え、前記端板部12は前記管部11と共に一体的に成形されている。また放電電極の内層が前記クラッド材の表層2で形成されている。放電電極として使用した場合、放電により消耗するのは主として放電電極の底部内面部であるので、放電電極の内層を表層2で形成することで、Nbのみで形成した放電電極と同等の放電特性、蛍光放電管の使用寿命を確保しながら、Nbの使用量を低減することができる。しかも基層1の存在によって支持導体との溶接も容易となる。
FIG. 2 shows a cup-shaped discharge electrode formed by deep drawing using the clad material. The discharge electrode includes a
前記カップ状放電電極は、前記クラッド材から打ち抜き加工された円板状ブランク材を成形素材としてプレス成形により深絞り成形される。前記ブランク材の打ち抜き加工に際しては、例えば、その一部をクラッド材の外周部に連結部を介して連結しておき、複数のカップ状放電電極を深絞り成形した後に、連結部から放電電極を分離するようにしてもよい。 The cup-shaped discharge electrode is deep-drawn by press molding using a disc-shaped blank material punched from the clad material as a molding material. In the blanking process of the blank material, for example, a part of the blank material is connected to the outer peripheral portion of the clad material via a connecting portion, and after a plurality of cup-shaped discharge electrodes are formed by deep drawing, the discharge electrode is formed from the connecting portion. You may make it isolate | separate.
ここで、前記クラッド材の製造方法について説明する。まず、基層1の元になるNi基金属シート(基層用金属シート)に表層2の元になるNbシート(表層用金属シート)を重ね合わせてロール圧接する。すなわち、NiシートとNbシートとを重ね合わせた重ね合わせ材を一対のロールに通して圧接する。この圧接は冷間で行うことができる。ロール圧接における圧下率は、通常、50〜70%程度でよい。この製造工程を圧接工程と呼ぶ。この圧接工程により、基層と表層とが圧接された圧接材が得られる。
Here, a method for manufacturing the clad material will be described. First, an Nb sheet (surface layer metal sheet) that is the origin of the
次に、前記圧接材は、800〜1100℃程度、好ましくは900〜1050℃の温度で拡散焼鈍される。この製造工程を「拡散焼鈍工程」と呼ぶ。800℃未満では拡散が起こりにくく、一方1100℃を超えると拡散が著しくなり、圧接材の基層と表層との界面に生成したNiNb金属間化合物層が短時間で成長して、その厚さが8μm を超えるようになる。8μm を超えるような厚いNiNb金属間化合物層は、非常に脆く、割れ易いため、クラッド材の成形性を劣化させる。前記NiNb金属間化合物層の厚さは、6.5μm 以下にするのが好ましい。前記800〜1100℃の温度領域で保持すべき時間は、15〜120秒程度が好ましい。15秒程度未満では目標焼鈍温度を800℃程度とした場合、拡散が不足して接合強度が低下し、引いてはクラッド材の成形性が劣化するおそれがある。一方、120秒程度を超えると、目標焼鈍温度を1100℃程度とした場合、拡散が過剰となり、金属間化合物が著しく成長して接合強度が低下し、やはり成形性が劣化するおそれがある。好ましい目標焼鈍温度は、900〜1050℃程度である。 Next, the pressure contact material is diffusion annealed at a temperature of about 800 to 1100 ° C., preferably 900 to 1050 ° C. This manufacturing process is called a “diffusion annealing process”. When the temperature is lower than 800 ° C., diffusion hardly occurs, and when the temperature exceeds 1100 ° C., the diffusion becomes remarkable, and the NiNb intermetallic compound layer formed at the interface between the base layer and the surface layer of the pressure contact material grows in a short time, and the thickness is 8 μm. It will be over. A thick NiNb intermetallic compound layer exceeding 8 μm is very brittle and easily cracked, so that the moldability of the clad material is deteriorated. The thickness of the NiNb intermetallic compound layer is preferably 6.5 μm or less. The time to be held in the temperature range of 800 to 1100 ° C. is preferably about 15 to 120 seconds. If it is less than about 15 seconds, when the target annealing temperature is about 800 ° C., the diffusion is insufficient and the bonding strength is lowered, and the formability of the clad material may be deteriorated. On the other hand, if it exceeds about 120 seconds, when the target annealing temperature is about 1100 ° C., the diffusion becomes excessive, the intermetallic compound grows significantly, the bonding strength decreases, and the formability may also deteriorate. A preferable target annealing temperature is about 900 to 1050 ° C.
上記拡散焼鈍条件を容易に満足することができる焼鈍方法としては、加熱雰囲気をArガス雰囲気とした連続焼鈍が推奨される。前記連続焼鈍は、連続焼鈍炉を用いて実施される。連続焼鈍炉は、トンネル炉内にArガスが正圧(大気圧より0.0005〜0.001MPa程度高い圧力)となるように供給され、炉の長さ方向に沿って所期の温度分布が得られるように温度制御される。この連続焼鈍炉に被処理材(例えば、ストリップ状の圧接材)を供給し、炉の長さ方向に所定の搬送速度によって搬送することにより、搬送速度と予め形成された温度分布に基づいて、所定の温度、保持時間を被処理材に付与することができる。 As an annealing method that can easily satisfy the above-described diffusion annealing conditions, continuous annealing in which the heating atmosphere is an Ar gas atmosphere is recommended. The continuous annealing is performed using a continuous annealing furnace. In the continuous annealing furnace, Ar gas is supplied into the tunnel furnace so as to have a positive pressure (a pressure higher by about 0.0005 to 0.001 MPa than the atmospheric pressure), and the expected temperature distribution is along the length of the furnace. The temperature is controlled to obtain. By supplying a material to be treated (for example, a strip-shaped pressure contact material) to this continuous annealing furnace and transporting it at a predetermined transport speed in the length direction of the furnace, based on the transport speed and a pre-formed temperature distribution, A predetermined temperature and holding time can be imparted to the material to be treated.
前記連続焼鈍を行う場合、本発明では供給するArガスについて、その露点を−40℃以下、好ましくは−45℃以下にする。露点が−40℃を超えるようになると、Arガス中に含まれる水分が増え、この水分が高温の焼鈍温度下で分解して生成した酸素がNbに吸収されるようになる。このため、表層の延性が劣化し、クラッド材の成形性が低下する。露点が−40℃以下のArガス雰囲気中で800〜1100℃の温度域での保持時間を15〜120sec とすることで、クラッド材の表層の酸素濃度を550ppm 以下に止めることができ、表層の延性劣化を抑制することができる。 When performing the said continuous annealing, about the Ar gas supplied in this invention, the dew point shall be -40 degrees C or less, Preferably it is set to -45 degrees C or less. When the dew point exceeds −40 ° C., the moisture contained in the Ar gas increases, and oxygen produced by decomposition of this moisture under a high annealing temperature is absorbed by Nb. For this reason, the ductility of the surface layer deteriorates and the moldability of the clad material decreases. By setting the holding time in the temperature range of 800 to 1100 ° C. in an Ar gas atmosphere having a dew point of −40 ° C. or less to 15 to 120 seconds, the oxygen concentration of the surface layer of the cladding material can be stopped to 550 ppm or less. Ductility degradation can be suppressed.
前記圧接材の拡散焼鈍は、真空下で行ってもよい。もっとも、表層2を形成する純Nb中の酸素量を550ppm 以下にするには、前記焼鈍条件を満足する加熱冷却方法を採るようにすることが望ましい。その一例として以下の真空加熱方法を採ることができる。チャンバ内に加熱装置を設けた真空チャンバを用いて、真空チャンバに被処理物を収納して、チャンバ内部を真空にした後、前記加熱装置によって被処理物を所定温度に速やかに加熱して保持し、冷却の際は加熱を停止するとともに、真空チャンバ内にArガスを導入して速やかに冷却する。真空下で拡散焼鈍を行えば、基層1と表層2との間にはNiNb金属間化合物層がほとんど生成せず、表層2を基層1に直接拡散接合することができる。
Diffusion annealing of the pressure contact material may be performed under vacuum. However, in order to reduce the oxygen content in the pure Nb forming the
拡散焼鈍後のクラッド材は、必要に応じて冷間で仕上圧延を行うことができる。これによってクラッド材の板厚を調整することができる。また、仕上圧延後、材質を軟化させるため、必要に応じて前記拡散焼鈍と同様の条件で焼鈍を施してもよい。以上のようにして製造されたクラッド材は、必要に応じて適宜の幅にスリットされ、さらにスリットされた帯材からブランク材が打ち抜き加工され、そのブランク材がプレス成形に供される。 The clad material after diffusion annealing can be cold-finished as necessary. As a result, the thickness of the clad material can be adjusted. Moreover, in order to soften a material after finish rolling, you may anneal on the conditions similar to the said diffusion annealing as needed. The clad material manufactured as described above is slit to an appropriate width as necessary, and a blank material is punched from the slit band material, and the blank material is subjected to press molding.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limitedly interpreted by this Example.
純Niで形成された基層に純Nbで形成された表層が種々の条件で拡散接合された種々のクラッド材の試料を以下の要領により製作した。基層の元になる純Niシート(幅30mm、長さ100mm、厚さ0.5mm)並びに表層の元になる純Nbシート(幅30mm、長さ100mm、厚さ0.15mm)を準備し、重ね合わせて冷間でロール圧接し、これによって厚さが0.28mmの圧接シートを得た。この圧接シートをArガス雰囲気の連続焼鈍炉に通して表1に示す種々の条件で拡散焼鈍を施し、得られた各クラッド材に冷間圧延を施して、各クラッド材の厚さを0.15mm(基層の厚さ0.114mm、表層の厚さ0.036mm)に調整した。また、一部の圧接シートについては、真空炉にて表1に示す条件でバッチ焼鈍を行い、得られたクラッド材に前記厚さになるように冷間圧延を施した。 Samples of various cladding materials in which a surface layer formed of pure Nb was diffusion-bonded under various conditions to a base layer formed of pure Ni were manufactured in the following manner. Prepare pure Ni sheet (width 30mm, length 100mm, thickness 0.5mm) as the base layer and pure Nb sheet (width 30mm, length 100mm, thickness 0.15mm) as the base layer In addition, roll pressure welding was performed in a cold manner, thereby obtaining a pressure welding sheet having a thickness of 0.28 mm. The pressure contact sheet is passed through a continuous annealing furnace in an Ar gas atmosphere and subjected to diffusion annealing under various conditions shown in Table 1. Each of the obtained clad materials is cold-rolled, and each clad material has a thickness of 0. The thickness was adjusted to 15 mm (base layer thickness 0.114 mm, surface layer thickness 0.036 mm). In addition, some of the pressure contact sheets were subjected to batch annealing in a vacuum furnace under the conditions shown in Table 1, and the obtained clad material was cold-rolled so as to have the above thickness.
以上のようにして製作された各クラッド材の試料を樹脂に埋め込み、得られた樹脂ブロックを研磨し、埋め込まれたクラッド材の断面が表面に露出するようにした。そして、各クラッド材の試料について、そのクラッド材の基層と表層との間に生成したNiNb金属間化合物層の平均厚さを電子顕微鏡(倍率1000〜3500倍)を用いて測定した。また、各クラッド材から分析片を採取し、酸素窒素分析装置(型番EMGA−520、堀場製作所製)によって酸素含有量を測定した。基層中の酸素量は1〜2ppm 程度と微量であるので、測定された酸素量を表層中の酸素量とした。これらの測定結果を表1に併せて示す。 A sample of each clad material produced as described above was embedded in resin, and the resulting resin block was polished so that the cross section of the embedded clad material was exposed on the surface. And about the sample of each clad material, the average thickness of the NiNb intermetallic compound layer produced | generated between the base layer and surface layer of the clad material was measured using the electron microscope (magnification 1000-3500 times). In addition, an analysis piece was collected from each clad material, and the oxygen content was measured with an oxygen-nitrogen analyzer (model number EMGA-520, manufactured by Horiba, Ltd.). Since the amount of oxygen in the base layer is as small as about 1 to 2 ppm, the measured amount of oxygen was taken as the amount of oxygen in the surface layer. These measurement results are also shown in Table 1.
次に、上記各クラッド材を用いて、図2に示すように、外径1.1mm、内径0.9mm、管部長さ4mmのカップ状放電電極を、中間焼鈍を行うことなく10工程の絞り加工を経て深絞り成形し、成形後のカップ状放電電極の割れ発生状態を目視観察した。その結果を表1に併せて示す。クラッド材の基層は展延性に優れるため、いずれの試料のクラッド材についても、クラッド材の基層に対応するカップ状放電電極の外層に割れが生じることなく、最終工程まで成形することができた。一方、クラッド材の中には、表1の成形結果に示すように、クラッド材の表層に対応するカップ状放電電極の内層に割れが発生したものがあった。この割れは、成形の際、クラッド材の表層が基層の変形に追随するができず、破断したものと推測される。 Next, using the above clad materials, as shown in FIG. 2, a cup-shaped discharge electrode having an outer diameter of 1.1 mm, an inner diameter of 0.9 mm, and a tube length of 4 mm can be drawn in 10 steps without intermediate annealing. Deep drawing was performed through the processing, and the crack occurrence state of the cup-shaped discharge electrode after forming was visually observed. The results are also shown in Table 1. Since the base layer of the clad material is excellent in spreadability, the clad material of any sample could be molded up to the final step without causing cracks in the outer layer of the cup-shaped discharge electrode corresponding to the base layer of the clad material. On the other hand, as shown in the molding results in Table 1, some clad materials had cracks in the inner layer of the cup-shaped discharge electrode corresponding to the surface layer of the clad material. This crack is presumed that the surface layer of the clad material cannot follow the deformation of the base layer at the time of molding and is broken.
表1より、発明例のクラッド材ではNiNb金属間化合物層の平均厚さが6.5μm 以下に止まっており、また表層の酸素量も380ppm 以下であったため、優れた深絞り成形性が得られた。これに対して、Arガスの露点が−35℃以上の試料No. 4及び5のクラッド材では、表層の酸素量が700ppm 以上と過多となり、表層の延性が劣化して表層に割れが生じた。また、真空炉で焼鈍した試料No. 3のクラッド材では、800℃以上に保持される時間が不可避的に長くなり、金属間化合物層が過大に成長したため、深絞り性が劣化した。 As shown in Table 1, since the average thickness of the NiNb intermetallic compound layer was 6.5 μm or less in the clad material of the invention example and the oxygen content of the surface layer was 380 ppm or less, excellent deep drawability was obtained. It was. On the other hand, in the clad materials of Sample Nos. 4 and 5 in which the dew point of Ar gas was −35 ° C. or higher, the oxygen content of the surface layer was excessively over 700 ppm, the ductility of the surface layer was deteriorated, and the surface layer was cracked. . In addition, in the clad material of sample No. 3 annealed in a vacuum furnace, the time for holding at 800 ° C. or more was inevitably increased, and the intermetallic compound layer grew excessively, so that the deep drawability deteriorated.
1 基層
2 表層
11 管部
12 端板部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記表層は前記NiNb金属間化合物層を介して前記基層に拡散接合され、
前記表層を形成する純Nb中の酸素含有量が550ppm 以下とされ、前記NiNb金属間化合物層の層厚が8.0μm 以下とされた、放電電極用クラッド材。A base layer formed of pure Ni or a Ni-based alloy containing Ni as a main component, a NiNb intermetallic compound layer, and a surface layer formed of pure Nb;
The surface layer is diffusion bonded to the base layer via the NiNb intermetallic compound layer,
A cladding material for a discharge electrode, wherein an oxygen content in pure Nb forming the surface layer is 550 ppm or less, and a layer thickness of the NiNb intermetallic compound layer is 8.0 μm or less.
前記放電電極が請求項1から4のいずれか1項に記載したクラッド材によって成形され、前記管部および端板部の内層が前記クラッド材の表層によって形成された、放電電極。A discharge electrode in which one end is released and an end plate that closes the other end of the tube, and the tube and the end plate are integrally manufactured by press molding,
A discharge electrode in which the discharge electrode is formed by the cladding material according to any one of claims 1 to 4 , and an inner layer of the tube portion and the end plate portion is formed by a surface layer of the cladding material.
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