JPS58500328A - ランプ部品用合金ワイヤ及びそれを組込んだランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ランプ部品用合金ワイヤ及びそれを 組込んだランプ 本発明の背景 本発明は、合金ワイヤ、それから作製されたランプ部品及び該部品を組込んだラ ンプ（ｌｔするものである。

ゲｏ　（Ｇｅｒｏ　）　Ｋよる米国特許第１６０２．５２６号は、細長い相互Ｋ ｇ７−止しあった結晶を有する再結晶組識を促進する為酸化タングステン粉末に カリウムをドープすることを記述している。

プフ（Ｐｕｇｈ　）等（よる米国特許第＆２３６６９９号は、再結晶化状Ｆにお ける垂るみ１性と良好な靭性を有するフィラメントのＩＮの、カリウムでドープ されたタングステン−レニウム合金に関係する。

マーチン（Ｍａｒｔｉｎ　）等による米国特許第＆７４＆５ｊ？号は、タングス テンフィラメント及びゲッタリング用支持体に２９する。そこに開示される合金 は９２５チタンタル及びｃＬ５％タングステンを含んでいる。

ペース（ｐａｃｅ　）　Ｋよる米１３％許第＄５０８，２４１号は、垂れのない フィラメントを生成する為珪酸カリウムナトリウムの代りにドープ％としてクン タル或いは二オツの酸化物を使用する平れのないフィラメントを記載している。

本発明のＩＩ！！要 本発明の合金ワイヤ組成物は、様々の型式のランプ（おいて様々の部品として使 用することを可能がらしめる冶金学的性質を有している。その冶金学□的性質は 木造方法及び使用方法に依存して欠わる。本合金ワイヤは、垂れのないフィラメ ント、振１耐性フィラメント、フィラメント支持体度いはゲッタリング手段とし て使用され５る。

本発明（従えば、実質上タングステントと約０２〜６″ｉｐｓタンタルの単相固 溶体から成り、結晶粒制御用添加剤が一様に分１さｔており、＃添加側がψ賃上 約５０〜２００　ｐｐｍカリウム及び＃１１００　ｐｐｍＪ５下の珪繁から戻る 合金ワイヤが提供さｒる。

更には、白熱ランプ用フィラメント、白熱ランプ及び該合金ワイヤを製造する方 法も提供される。少くとも２２００℃に至るまでの温度においての微粒組繊の安 定性が該合金ワイヤを振ＩＰ耐性フィラメントを必要とする白熱ランプにおいて の使用ＫＭしたものとする。組長い結晶粒を卆する再結晶化１條は、垂ｒＬｔ′ 性フィラメントを必要とする事涙ランプにお〜・て■使用罠好清である。

タンタルを含むことにより、本発明の合金は、タングステンーハｐゲンランプの ようなランプにおするゲッタリング要素としてそれを使用することを好適力らし める。

図面の簡単なＷｉ？、明 矩１図・は白熱ランプを例示する。

第２図は２３００℃で＃−鈍された従来からのタングステンワイヤの結晶粒特性 の断面を示す。

第３図は２　ｓ　ｏ　ｏｔで焼鈍された本発明の合金ワイヤの結晶粒特性の断面 を示す。

詳細な記述 本発明の合金は実質上、タングステンと約α２〜６重量％タンタルとから成る。

より好ましくは、タンタルは合金の１１重量に基いて約１〜４）ｔチの量におい て存在する０重合金は意図的（、好都合の結晶粒ａ織の形成を促進する為結晶粒 制御用添加剤でドープされる。添加剤は好ましくは、３００ｐｐｍ以下の′ｊＦ において存在しモして與賃上約２　ｒＪ〜２００　ｐｐｍカリウムと約１００　 ｐｐｍ以下の珪素から成る。珪素は主忙如理中カリウムの！！留を助成する為に 存在する。カリウムが％に望ましくそしてより好ましくはｔ終合金組成の１量に 基いて約３０〜１００　ｐｐｍの量で存在することが！出された。

音量の不純物でも最終合金の所望される性質に有害な１勢を与える恐れがある。

合金の縫Ｎ１−に基いて約１１００ｐｐ以下、好ましくは約５０ｐｐｍ（ＩＦｊ −分率）以下のｔに不純物を維持することが望ましい０代表的不純物としては、 アルミニウム、カルシウム、銅、鉄、クロム、！グネシウム、マンガン、ニッケ ル、餐、ナトリウム及びモリブデンが挙げられるう不純物は高純度合金材料を実 現する為の努力を殻ら尽くしても存在しよう。不純物の惨々が約５ｐｐｍＪＶ下 であることがもつとも好ましい。

（添加剤及び不純物を含め微１威分の量は、合金の錬）量に基きそして使用され る金属源、ψ結Ｖ度及び時間蚕ｒ　び（他の工程段階に基〈。彰終合金において 所望水渾のドープ剤或いは添加剤を実現する篇には、予偏炉結粉末において使用 されるドープ剤のｔは＃終生酸物において１　所望される量に少くとも嬌しくそ してその量の１０倍まＬ　で可能である。

Ｆ　本発明の合金は粉末冶金技研によりｐ製され、ここでは成分粉末が最終合金 の均一性を保証する程度にまで緊＋１　密に混合される。粉末混合物はインゴッ トを形成するよう突固められそしてインゴットはタングステン及びメンタ　タル の単相固溶体の形成をもたらすような条件の下で学績される。

溶結された合金は棒板的（加工されそして更（所望の冶金学的組織を有するワイ ヤ合金を得る為圧延、スウェージング、引抜き及び＃斜により減寸される。本発 明の一様相罠従えば、合金ワイヤは約２Ｂ００℃の温度で安０　定な微粒組織を 有する。本発明の別の様相に従えば、微ト　粒組織はワイヤの長手方向に伸びる 大きな結晶粒を有する組織にまで再結晶化される。約２５００℃より高い温度が 所望の大きな結晶粒組織Ｋまでの再結晶を促進するに　為必要とされる。

４　カリウムでドープされたタングステンから成る型式の）　従来からのワイヤ に較べて、本発明の合金ワイヤは一層高い温度において都・粒Ｍ５織Ｖ保持する 。駆２じは、従来型式のドープされたタングステンワイヤが２３００℃で焼鈍さ れて大きな＃長い粒を形成する時の結Ｕ釈を鋒を例示する。が３図・（おいて、 ２５００℃での酵・じ＃釦は大粒ｖｔｋの形成をもたらさず、微粒１鯵を保持し ている。

ワイヤの断面を締切ってｔＶ数は非常に多い。高温での命粒＆′轍の＆留は振１ １ｉ−１−性＃ｌ造を必要とするランプフィラメントにとって有用である。

もつと高い＃斜を度において、２　Ｓ　Ｏ０℃乃至それ以上のオーダにおいて、 本発明の合金ワイヤのｐ粒１！ｌは躯２図に示さねる紐＃（伊た大１１紹鋒にま で再結晶化されうる。粒＃＃は主（ワイヤの長手方向に逆行しそして即い相互Ｋ ｇ−止しあったＶみ粒と不知１１１な粒界をもたらす。粒界は平均してワイヤ表 面と非常に小さい角度を形成する。この結晶粒組織は、ワイヤ表面と大きな角度 を形成する粒界における摺賭由る結晶粒のずれを主因とするランプフィラメント におりる垂れを防止するの忙有効である。本発明の合金は、再結晶が起る濃度よ り高−・湯度忙おいて１作される！゛子クランプび管に対する垂れｉｉ性フィラ メントとして理悲的に適合する。

有益な冶金学齢性質にカＰえて１本発明の合金中へのタンタルの含入は、タンタ ルのゲッタリング性質を向上する為適当な温度において作動されるランプ部品と してその使甲を可能ならしめる。メンタルが高温で１Ｌ水雰及びハロゲン化物と 反応することは知られている。タンタルゲッタ作用（よって形成される生成化合 物が結晶粒組織における変化を明止する分散したタンタル化合物の形成に由り合 金ワイヤ結晶粒組織を更に苦定化しうることは理論づけされて（・る。

上記性ｉｊＫ加えて、本発明の合金は、適当な靭性、引張強さ及びｉ気抵抗をｆ ｉ俊し、これらはランプにお叶る部品としての使用に対する優性に’ｊ！与する 。

第１図は、白かランプ及びそれと−＃に使用されるランプ部品を例示する。ラン プは密制着された透光＋ｇ勺帯体２を有する。コイル状フィラメント８が一対の 引込紳１０によって勺挙体２内に支持されている。ＩｔＮｏは包被体２を貰子し て伸びそして扁平なピンチ４内忙傘入されている。引込＄１ｏの内端に装架され るフィラメント６は位置１４及び１６において併止さｒる。引込紐１゜は、ラン プの外メ・ら端の方に伸びる端子部分２２を具備している。扁平ピンチ４より外 方で、引込＃１ｏの端子部分２２は曲げ返えされて双仄形接点Ｗ・材２４を形成 する。例示目的の為フィラメント支持体が２６において示されている。

目１車尾邦釦おけるような振動耐性フィラメントを必要とする年途に対しては、 ２２００’Ｃに至るフィラメント温度において安定な本発明の偉粒１ｋがフィラ メント部品８として使用される時には＠＃Ｃ／ｖｒ望される。

ハロゲンランプにおいて、包被体２にはアルゴン、音素、クリプトン或いはその 混合物のような不活性ガス並びに例えば臭化氷菓の形での臭素のようなハロゲン 添加剤が光填されるっ混合されたハロゲン及び不活性光填ガスの総圧力は、ラン プが設計される光填ガス【成、電圧、ルーメン及び喪命定終に依存して室混で約 ２〜７　ａｔｍの範囲をとりうる。

フィラメントは、比較的高温で作１されそして望ましくは垂れ１性であるコイル 状フィラメント或いはコイル状コイルフィラメントでありうる。本発明の紀長い 大きな粒の合金組奢はハロゲン型のランプにおいてまたアーク放電型のランプに おいて使用するのｌＣＰ避である。ハロゲンランプにおけるフィラメントとして 使用される時、本発明の合金ワイヤは合金のゲッタ性脣がもつとも（合良く利用 される温度９上の洋度において作１さｊ、ろう本発明の合金のゲッタ＋ｇｇは、 この合金が引込＃１０或（・はフィラメント（特休２６のようがランプの低源部 品として使用される時もつとも有効に利用される。

フィラメント（コイル巻きする前の本発明の合金は、約２００〜３００　ｋＱ／ ｌｘ”の引張強さを代表的に有して℃・る。より好ましくは、引張強さは約２１ ０　ｋｇ／−より大きくそしてもつとも好ましくは約２５０　ｋＱ／ｆｌ”より 大きい。この比較的ｆい引張強さはノ・ロゲンランプに関碑する用達に対する本 合金の使用に羽与しそしてワイヤの成形を許容する合金側斜の加工性に寄与する 。

代表的に、本発明の合金の隻＃保数は、２０℃にお〜・て椙［１定したものとし て、約ｔ　Ｓ　−４５ｍ／ｍ／Ｃ’　Ｘ　１０−”であり、より好ましくは瓢脈 昏Ｖは約４３〜處４１／傭／Ｃ”Ｘ１０−’　である。

本合金は代表的に、０℃において約５５〜６０μＱ−ｅｘのｉ気抵抗軍を有する 。好ましくは、嘗気１１′は約５７μｇ−１以下であり、より好ましくは［艮６ μＤ−ａｍ以下である。

白熱ランプにおいて使用する為には、リード糾は好ましくは約０２５〜ＣＬ８１ ｍの直径を持つ円形断面を有する。ワイヤ寸法はランプの電力定格Ｋｍる宕度依 存し、ワット数の高いランプに対してはより大径のものｈ′−好ましい。

本発明の合金を調製する為の方法に従えば、実音上カリウム及び珪素から成る結 晶′＃Ｔ訂“夢甲際加斉でドープされた実質上納なタングステン粉末が実質上納 なタンタル粉末と混合され、キ蔵粉末混合物が空間められてインゴットを形成し 、そしてインゴットはタングステン及びタンタルの固溶体相を形成するに充分の 温度においてア分の期間水（雰囲気中で学績される。生成インゴットは合金ワイ ヤへと４！Ｉ梯的にか工される。

ドープ剤は好ましくはタングステン粉末へ還元前の酸化タングステンに添加され る。ドープ剤は、カリウム、アルミニウム及び珪素の、二酸化珪１、アルミナ及 び塩化カリウムのような任意の都合の良い形態でありうる。

珪酸カリウムがカリウム及び珪１両方に対する源としての倹・くから好ましいド ープ剤である。ドープ用物質中のアルミニウムの１量−は相当三酸化アルミニウ ムで表わして酸化タングステンの約α０４’１ＪＦ１６である。ドープ用物質中 のカリウムのｙ−ｉチは、相享酸化カリウムで表わして、好ましくは酸化タング ステンの紗α３聾′Ｆ％である。ドープ用物質中の珪１の１ｆＩＡｓは、相杢二 醒化珪素で表わして、好ましくは酸化タングステンの１ｆＩ０４１Ｆｆチである 。ドープ贅、化学的に処理された酸化物は水集中での力Ｐ−により金言タングス テンに還元される。

フィッシャーサブシーブ寸法に基いて約５０〜１４．０μのオーダにおける少粒 寸法を得るべくダ粉砕された紳メンタル粉末は、約α２〜ｄ３ｉｊチタンタルを 有する粉末混合物を生成するようドープず入タイゲステン枦末と混合される。ｆ Ｐ和作亭は＄８常に一部に消和されたドープずみタングステン−タンタル粉末を 生成するよう行なわ１する。

生成するドープずみタングステン−タンタルは約１３００℃において不活性雰叩 槃中で予検＃結さｊる。

二のインゴットは次いで１面接的な１１抵が加熱により不活性ガス或いは水算雰 叩少中で矩結さｒる。幣１作秦は、夢１２９００℃の＃Ｐ副度が実駒されるまで ｉ渾の段陸的塩力りにより？成される。１ｌＦ−１度は、タングステン及びタン タルの崖札固浴及びインゴットの窩Ｗ化な実現するに充分の附間１代表的に約１ ５分のオーダにおける時間保持される。理覧密度（混合物の訪日ＩＩにより計算 したとして）の少くとも約９０チ、より好ましくは少くとも約９５チまで溶結さ れた本発明の合金は固溶体を生成するに光分−１さｊていることが１出さまた。

生成インゴットは、断面積を順次して雛少する多段スェージ段！１！及び朴林的 加工性をｅ９＃にする中間炉鋲段Ｗを使用する既知の方σ（より１Ｐ４ＰＩ゛的 に加工される。炉舛段隘は好ましくは水素雰囲襲中で遅茫される。材料は一声の 順次してのき寸段階を経て引抜Ｐにより１１Ｋｆ１寸される。

例 カリウム、アルミニウム及び珪素でドープされたシルバニアＡＷ２９０のような ドープずみタングステン粉末が重版入手しえ、これは釣Ｌ２μの平カ！寸を有し ている。約４００ｇの重版入手しうる結タンタル粉末（ＫＢＩ。

ｏツ）Ｗｌ　１１０．約ｙ、２ｔｔのｎ寸）と約１９．６ｋｌｉｌ＋７））’− プずみタングステン粉末が約１時開演合器において演台された。生成混合物の一 部が約！ＩＣＬ　ＯＯＯｐｓｉの圧力において突固、められてインゴットを形成 せしめた。この突固めインゴツＨ１炉内で約ｔｉｓＸ１０−”パスカルの圧力に おけるｊ９中で約１３００℃の淀＃において予検焼結された。インゴット即ちロ ッドは２７００〜２９００’ＣＩＣおいて１５分間倦接折抗炉結された。生成密 度は約１７、６１／ｃｒｙ”であった。インゴットは１６００〜１３００℃の温 度において約ＳＸＸの直径までスェージされそして様々の中間寸法において約２ ２００℃で＃鈍された。

五３　ｗｘ　！径からのワイヤ引抜はα５〜α０１１１Ｗの範囲のランプワイヤ 寸法までの寸法派縮をもたらしそして幾つかの引抜段降において１０００℃から ５００℃までの温度において実旅された。α５籠におけるワイヤの引張強さは２ ５７　ｋｇ／ｖｍ”であった。フィラメント材和としての使用の為実質上もつと 小さガ寸決にまで引抜かれたワイヤは、寸法及びその寸法のワイヤにプロセス組 込み蛤斜を施す時期に依存して２２０〜４００　ｋｇ７ｍ”の範囲の引張強さを 有していよう。００１罪もの１いフィラメントワイヤが一般的である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　タングステンと約１２〜４重量−タンタルとの単一相同溶体から実質上がる 合金ワイヤであって、−ａ−に分布された結晶粒１御用添加剤を含み、＃添加剤 が約５０〜２　Ｄ　Ｏｐｐｍカリウム及び約Ｉ　Ｄ　Ｏｐｐｍ以下の珪素から実 質上成る合金ワイヤ。 ２　約２３００℃の温度において安定な像粒組鰺を有する請求の範囲ｔ４１項（ 従う合金。 五　約２〜４１Ｆ′ｊ１′優タンタルから成る請求の範囲第２項に従う合金ワイ ヤ。 東　ワイヤの長手方向に伸びる大きな粒から成る緒晶粒却鋒を有する請求の範囲 第１項に従う合金ワイヤ。 １　結晶粒組織が約２５００”Ｃより高い温度において書粒組繊の再緒晶により 形成される請求の範囲第４項（従う合金ワイヤ。 ４　タングステンと約［１５〜６１量−タンタルの単一相固溶体から実質上成る 白熱ランプ用フィラメントであって、結晶粒１１１！ｌｌｌ１・用際加削が一様 に分布され、計添加削が実雀上約３０〜２００　ｐｐｍ　（重量）カリウムと約 １００　ｐｐｍ　（）量）以下の珪素から成るフィラメント。 ２　少くとも２２００℃に至るフィラメント作動温度（おいて安定な細い振動耐 性粒組織を具備する請求の範Ｗ６填（従５フイ２メント。 ＆　実質上円形の断面と約［１０１〜ｃＬ５■の直径を有する請求の範囲７項に 従うフィラメント。 宜　コイル状構造を有する請求のｆＷ４ａ項に従うフィラメント。 １α　ワイヤの長手方向に伸びる大きな結晶粒から鱗る垂れ耐性結晶＠ｌｐｌ！ を有する請求の範囲６項に従うフィラメント。 １ｔ　垂れ耐性結晶粒子Ｉ＃が約２５００℃より高い温度におけるＩＩｉ粒ａｗ Ｉの再結１化により形成される請求の範囲１０項に従うフィラメント。 １ｚ　実質上円形の断面と約１０１〜０．５１１１ｍの直径を有する請求の範囲 １１項に従うフィラメント。 １五　コイル状＃！造を有する請求の１囲１２項に従うフィラメント。 １Ｌ　コイル状コイル−造を有するｒｔの１囲１２ＸｉｌＫ従うフィラメント。 １Ｓ　透光性包帯体と、ｖｌ、包被体内部のフィラメントと、前記フィラメント に接紗されそして前記包被体と封着関係にある引込紳とを句含する白熱ランプで あって、タングステンと約［１２〜６ｖ１％タンクルとの単−相１＃ｌ：体から 実質上成り、一様に分布された約３０〜２００　ｐｐｍカリウムと約１００　ｐ ｐｍ以下の珪素から実情上成る結晶粒９徽用み加削を含む合金ワイヤとしてのラ ンプ部品を含む白熱ランプ。 １瓜　ランプ部品が少くとも２２００℃に至る温度において安定である細い振動 耐性結晶粒船縁を具備する請求の範囲１５歩に従う白熱ランプ。 １７、　ランプ部品が引込側から成る請求の範囲１６項に従う白熱ランプ。 １＆　ランプ部品がフィラメントから成る請求の範囲１７項に従５白熱ランプ。 １９、　ランプがハロゲンランプである９才の１囲１７墳に従５白熱ランプ。 ２α　ランプがｚｓ　Ｑゲンランブである請求の範囲１５項に従う白熱ランプ。 ２ｔ　：７ンプ部品がフィラメントから放り、フィラメントがワイヤの長手方向 （伸びる大きな結晶粒から成る垂れ耐性結晶粒子謬を有するしの範囲２０項に従 う白熱ランプ。 ２２　前Ｆ垂れ耐性結晶粒子Ｉｌ−が約２５００℃より高い温度における微粒１ 鋒の再結晶化により形成される請求の範囲２１項に従う白熱ランプ。 ２＆フイラメントがコイル状コイル構造を有する請求の範囲２２項に従う白熱ラ ンプ。 ２４、　ランプがゲッタリング手段を含み、該ゲッタリング手段がランプ部品を １１！！琺する請求の範囲２０項に従う白熱ランプ。 ２＆　引込紳の少くとも一つが前記ゲッタリング手段を構成する請求の範囲２４ ］ＪＫ従う白熱ランプ。 ２４前記ゲッタリング手段がフィラメント支持体を構成する請求のｆ囲２４項に 従う白熱ランプ。 ２７、実質上カリウム及び珪素から成る結晶粒制御用添加剤でドープさｊた実質 上刺なタングステン粉末と実質上紳かタンタル粉末とを混合する段階と、粉末を 突固めてインゴットを形成する段階と、インゴットを木葉１！２〜・は真空雰！ １１！気においてタングステン及びタンタルの固＃−枦を形成する（充分の期間 炉緒する段階と、生成インゴットを合金ワイヤＫＷ械酌に加工する段階とを８含 するタングステン−タリウム合金ワイヤを製造する方法。 ２＆　タングステンと約ａ２〜，６１Ｆｌ−タンタルから実質上族る生成合金ワ イヤを与えるに充分量のタンタル粉末が混合される請求のＶ囲２７ｇ４［従うタ ングステン−タンタル合金ワイヤを製造する方法。