JPS63192839A - リチウム−タングステン合金及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電球用フィラメントに使用されるリチウム−
タングステン合金及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、タングステン又はタングステン合金は。

超高温材料と称され、金属の中では最も高い融点を有し
、その温度は３４００℃に達する。

また、低蒸気圧の高温下においても、優れた機械的強度
を有するため、真空管、白熱球、蛍光燈。

或いは、炉内反射板９発熱体、Ｘ線管ターゲット。

ロケット部品等、耐熱性を要する部分に巾広く使用され
ている。

しかしなか、タングステン又はタングステン合金は、再
結晶後は機械的強度が著しく低下する性質を有すること
から、一旦、再結晶したものを常。

下で加工する場合には、脆性破壊を起こしてしまうとい
う欠陥があった。

そこで、斯る脆性破壊を防止するために、再結晶抑制剤
、又は延性増進剤を添加したドープタングステン粉末原
料を用いて製造する試みがなされていた。

即ち、従来のドープタングステンを用いたタングステン
又はタングステン合金の製造方法は、まず、酸化タング
ステン粉末原料に、酸化カリウムに２０３　、シリカ５
ｉ０２．アルミナＡ　Ｉ２０３の成分を含むドープ剤を
適宜の当量含有するドープタングステン金属粉を作り、
これを粉末冶金法により金属体とした後、　１５００℃
前後の加工温度で。

スェージング或いは圧延鍛造等の初期加工を施すもので
ある。

ここで、スェージング或いは圧延鍛造等１ニーより。

ドープタングステン金属体の内部組織は、加工時の応力
方向に沿って潰され、この応力方向に直交する方向、即
ち、潰された金属体の長さ方向に沿って延ばされ、繊維
状の集合組織になる。

更に、圧縮加工を施す場合には、上記の加工温度を徐々
に下げながら加工を続け９例えば、初期加工時のドープ
タングステン金属体の厚さに対し。

３０％程度に圧縮加工する場合は、約１０００°Ｃの温
度で、仕」二げ加工がほどこされる。

このとき、板又は棒状に加工を施されたドープタングス
テン金属体は、その内部の繊維状の集合組織が、更に発
達して靭性に富むものになり、室温或いは若干の加温に
よって９曲げ加工等の成形加工が可能となる。更に、高
めの適温（４００〜３００℃を選べば、打抜き加工、線
引き加工、又は薄板圧延等の強度の加工にも耐え得るも
のとすることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、従来の製造方法により、一旦発達した長大な
繊維状の集合組織からなるドープタングステン金属体は
、その後、実際に電球のフィラメントに使用される場合
、加工中に被った歪の量及び再結晶抑制剤の添加量によ
って異なるが１通常。

１２５０〜１４００℃の範囲で９粒吠に再結晶してしま
い。

ある温度条件では、更にその結晶粒子が、互いに成長し
あって粗大化してしまうという欠点があった。

このため、再結晶化したドープタングステンは。

常温では、外部からの衝撃に対し全く脆いガラス或いは
磁器程度の強度となり、実際に電球用フィラメント等の
使用に耐え得る製品としての歩留りの劣化が問題となっ
ていた。

特に、ハロゲンガス入り電球用フィラメントのように、
　２８００℃を越える条件の下で実際に使用される場合
には、耐垂下性及び使用寿命の劣化が大きな問題となっ
ていた。

そこで９本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、実際
の使用時における高温下において、ドープタングステン
金属体の再結晶化を防止することにより、結晶粒子の粒
成長を抑制した耐垂下性の優れたリチウム−タングステ
ン合金及びその製造方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明よれば９重量比で、　０．００１〜０．５％のリ
チウム、残部タングステンより成ることを特徴とする耐
垂下性に優れたリチウム−タングステン合Ｍｏ又はＭｏ
合金が得られる。

また９本発明によれば、酸化タングステン粉末原料にリ
チウム塩溶液を添加し、混合乾燥して混合粉末を形成す
る混合粉末形成工程と、該混合粉末を還元性雰囲気中で
還元してドープタングステン粉末を形成するドープタン
グステン粉末形成工程と、該ドープタングステン粉末を
圧縮成形した後１重量比で、前記リチウムが０．００１
−０．５％残留するように、還元雰囲気中で焼結する焼
結工程とを有することを特徴とする耐垂下性に優れたリ
チウム−タングステン合金の製造方法が得られる。

さらに１本発明によれば１重量比で、　０．００１〜０
．５％のリチウム、　０．０５〜０．１％の金属酸化物
。

残部タングステンより成ることを特徴とする耐垂下性に
優れたリチウム−タングステン合金が得られる。尚、好
ましくは、金属酸化物は、珪素、アルミニウム及びカリ
ウムから選択された少なくとも一種以上の物質からなる
ことを特徴とするリチウム−タングステン合金が得られ
る。

また１本発明によれば、酸化タングステン粉末原料に金
属酸化物溶液とリチウム塩溶液とを添加し、混合乾燥し
て混合粉末を形成する混合粉末形成工程と、該混合粉末
を還元性雰囲気中にて還元してドープタングステン粉末
を形成するドープタングステン粉末形成工程と、該ドー
プタングステン粉末を圧縮成形した後９重量比で、０．
０旧〜０゜５％のリチウム、　０．０５〜０．１　％の
前記金属酸化物が残留するように焼結する焼結工程とを
有することを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タ
ングステン合金の製造方法が得られる。

すなわち９本発明は、カリウム、珪素、アルミニウムの
酸化物である再結晶抑制剤を添加したドープタングステ
ンに、揮発成分元素であるリチウム（Ｌｌ　）を、　０
．００１〜０．５重量％の範囲の量で最終的に残存する
ように、添加するものである。

その結果、焼結工程時のリチウムの蒸発によるタングス
テン金属体中の分散強化型形骸の形成と。

金属体中のリチウム及び再結晶抑制剤の微量残留成分の
残存とによって、タングステン金属体自身の再結晶温度
を高める（　１Ｅｉ００〜！８００℃）ことができ、又
、再結晶しても繊維状に結晶成長する。

よって、従来のように粒状化して互いに成長しあって粗
大化してしまうということがないから、実際の使用時に
おける高温（１７００〜２０００℃）下においても、耐
垂下性に優れた繊維状の集合組織を維持することができ
る。

［実施例コ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

まず、混合粉末形成工程において、酸化タングステン粉
末原料に１通常ドープ剤であるアルミニウム、珪素、カ
リウムからなる各金属塩の溶液と。

リチウムの化合物溶液とを混合し、或いは、リチウムの
化合物溶液のみを混合して乾熾した後、ドープタングス
テン粉末形成工程において、水素炉中で約８００℃の加
熱還元処理を施しドープタングステン粉末を形成する。

ここで９通常ドープ剤として用いられた金属塩溶液は塩
化アルミニウム溶液、塩化カリウム溶液。

珪酸カリウム溶液が、また、チウム化合物溶液には塩化
リチウム溶液が、実際には適している。

尚、リチウムは１重量比で、０．５％程度含有させた。

次に、焼結工程において、ドープタングステン粉末を圧
粉成形し、水素炉中で約ｔｔｏｏ℃の仮焼結を施した後
、更に、水素ガス雰囲気中で１通電焼結し、棒状のイン
ゴットを作成する。

このとき９通電焼結を施すいわゆある直接焼結工程では
、リチウムが重量比で、　ｏ、ｏｏｓ〜０．０４％の範
囲で残存するように行った。また、この直接焼結工程で
、アルミニウム及び珪素は、殆ど蒸発してしまい、その
結果、カリウムが０．００１％以下。

珪素が０．００４％以下で残存した。

次に、得られたインゴットの耐垂下性を試験した。

まず、得られたインゴットは、比重力月７．０〜１７゜
７であり、　１６００℃から２００．３００℃の温度降
下中に転打加工、線引き加工、引き抜き加工を施して。

所定の寸法（直径０．５１騰程度）に仕上げて、コイリ
ングしてフィラメントを作成した。また、全くリチウム
を含有しない従来の製造方法によるドープタングステン
からなるフィラメントを比較用として準備し、これらを
、それぞれハロゲン電球模擬装置に組込んで、フィラメ
ントの寿命の比較と。

耐垂下性とを比較試験し、その結果を第１図及び第２図
に示した。

第１図に示すとおり９通常のドープ剤を添加した比較例
のフィラメントの寿命時間が、　２００−［ｉ００時間
の程度であるのに対し、リチウムのみを添加した本実施
例のフィラメントは、リチウムの含有量に従って長寿命
となり、　２００時間のものから１４００時間へと、著
しく寿命が向上した。しかも。

通常ドープ剤にリチウムを加えた他の本実施例のフィラ
メントにおいては、さらに、その寿命を延ばすことが認
められた。

第２図に示すとおり、フィラメントの耐垂下性に関して
は、リチウムの含有量が残量で、　ｏ、ｏｏｓ％〜０．
０３％の範囲内で、耐垂下性の向上が認められ、リチウ
ムの増加と共に耐垂下性も向上することが分かる。

［発明の効果］ 以上の説明のとおり１本発明によれば、ドープタングス
テン組織の再結晶温度を高めて、実際の使用時の高温下
における再結晶化を防止することにより、結品粒子の粒
成長を抑制した耐垂下性の優れたリチウム−タングステ
ン合金及びその製造方法を提供を提供することができる
。

従って９本発明のリチウム−タングステン合金を電球用
フィラメントに用いることにより、フィラメントの寿命
を大幅に改善することができ、著しい経済効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィラメントの寿命とリチウム残量との関係を
示す相関図、第２図はフィラメントの寿命時間における
垂下量とリチウム残量との関係を示す相関図である。 第１図 リチウム含育量Ｃｐｐａ、） 第２図 垂下量（＠ＴｒＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量比で、０．００１〜０．５％のリチウム、残部
   タングステンより成ることを特徴とする耐垂下性に優れ
   たリチウム−タングステン合金。 ２）酸化タングステン粉末原料にリチウム塩溶液を添加
   し、混合乾燥して混合粉末を形成する混合粉末形成工程
   と、該混合粉末を還元性雰囲気中で還元してドープタン
   グステン粉末を形成するドープタングステン粉末形成工
   程と、該ドープタングステン粉末を圧縮成形した後、重
   量比で、前記リチウムが０．００１〜０．５％残留する
   ように、還元雰囲気中で焼結する焼結工程とを有するこ
   とを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タングステ
   ン合金の製造方法。 ３）特許請求の範囲第２項記載のリチウム−タングステ
   ン合金の製造方法において、前記ドープタングステン粉
   末形成工程は、加熱還元処理を施すものであることを特
   徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タングステン合金
   の製造方法。 ４）特許請求の範囲第２項又は第３項記載のリチウム−
   タングステン合金の製造方法において、前記焼結工程は
   、前記ドープタングステン粉末を圧縮成形して仮焼結を
   施した後、通電焼結するものであることを特徴とする耐
   垂下性に優れたリチウム−タングステン合金の製造方法
   。 ５）重量比で、０．００１〜０．５％のリチウム、０．
   ０５〜０．１％の金属酸化物、残部タングステンより成
   ることを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タング
   ステン合金。 ６）特許請求の範囲第５項記載のリチウム−タングステ
   ン合金において、前記金属酸化物は、珪素、アルミニウ
   ム及びカリウムから選択された少なくとも一種以上の物
   質からなることを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム
   −タングステン合金。 ７）酸化タングステン粉末原料に、金属酸化物溶液とリ
   チウム塩溶液とを添加し、混合乾燥して混合粉末を形成
   する混合粉末形成工程と、該混合粉末を還元性雰囲気中
   にて還元してドープタングステン粉末を形成するドープ
   タングステン粉末形成工程と、該ドープタングステン粉
   末を圧縮成形した後、重量比で、０．００１〜０．５％
   のリチウム、０．０５〜０．１％の前記金属酸化物が残
   留するように焼結する焼結工程とを有することを特徴と
   する耐垂下性に優れたリチウム−タングステン合金の製
   造方法。 ８）特許請求の範囲第７項記載のリチウム−タングステ
   ン合金の製造方法において、前記混合粉末形成工程は、
   前記金属酸化物を、珪素、アルミニウム及びカリウムか
   ら少なくとも一種以上を選択して形成する工程を含むこ
   とを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タングステ
   ン合金の製造方法。 ９）特許請求の範囲第７項又は第８項記載のリチウム−
   タングステン合金の製造方法において、前記ドープタン
   グステン粉末形成工程は、加熱還元処理を施すものであ
   ることを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タング
   ステン合金の製造方法。 １０）特許請求の範囲第７項〜第９項記載のいずれかの
   リチウム−タングステン合金の製造方法において、前記
   焼結工程は、前記ドープタングステン粉末を圧縮成形し
   て仮焼結を施した後、通電焼結するものであることを特
   徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タングステン合金
   の製造方法。