WO2013103100A1 - タングステン合金、およびそれを用いたタングステン合金部品、放電ランプ、送信管並びにマグネトロン - Google Patents

タングステン合金、およびそれを用いたタングステン合金部品、放電ランプ、送信管並びにマグネトロン Download PDF

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tungsten
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佳代 中野
山本　慎一
宏道 堀江
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株式会社 東芝
東芝マテリアル株式会社
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    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a tungsten alloy, a tungsten alloy part using the same, an electrode part for a discharge lamp, a discharge lamp, a transmission tube, and a magnetron.
  • Tungsten alloy parts are used in various fields using the high-temperature strength of tungsten. Examples thereof include a discharge lamp, a transmission tube, and a magnetron. In a discharge lamp (HID lamp), tungsten alloy parts are used for cathode electrodes, electrode support rods, coil parts, and the like. In the transmission tube, tungsten alloy parts are used for filaments and mesh grit. In the magnetron, tungsten alloy parts are used for coil parts. These tungsten alloy parts have a shape of a coil part in which a sintered body having a predetermined shape, a wire, and a wire are coiled.
  • Patent Document 1 tungsten alloys containing thorium (or a thorium compound) are used for these tungsten alloy parts as described in JP-A-2002-226935 (Patent Document 1).
  • the tungsten alloy of Patent Document 1 improves deformation resistance by finely dispersing the average particle diameter of thorium particles and thorium compound particles to 0.3 ⁇ m or less.
  • Thorium-containing tungsten alloys are used in the aforementioned fields because of their excellent emitter characteristics and mechanical strength at high temperatures.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-103240 (Patent Document 2), a tungsten alloy part containing lanthanum boride (LaB 6 ) has been developed as a tungsten alloy part that does not use thorium.
  • LaB 6 lanthanum boride
  • Patent Document 3 describes a short arc type high pressure discharge lamp using a tungsten alloy containing lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and HfO 2 or ZrO 2 .
  • a tungsten alloy containing lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and HfO 2 or ZrO 2 According to the tungsten alloy described in Patent Document 3, sufficient emission characteristics cannot be obtained. This is because the melting point of lanthanum oxide is as low as about 2300 ° C., so when the applied voltage or current density is raised, the lanthanum oxide evaporates early when the temperature of the component becomes high, and the emission characteristics deteriorate. .
  • discharge lamps which are a kind of application of tungsten alloy parts, can be broadly divided into two types: low pressure discharge lamps and high pressure discharge lamps.
  • the low-pressure discharge lamp include various arc discharge type discharge lamps such as general lighting, special lighting used for roads and tunnels, paint curing devices, UV curing devices, sterilization devices, and semiconductor photo-cleaning devices.
  • high-pressure discharge lamps include water and sewage treatment equipment, general lighting, outdoor lighting for stadiums, UV curing equipment, exposure equipment for semiconductors and printed circuit boards, wafer inspection equipment, high-pressure mercury lamps for projectors, metal halide lamps, Examples include ultra-high pressure mercury lamps, xenon lamps and sodium lamps.
  • a voltage of 10 V or more is applied to the discharge lamp according to its application.
  • a life equal to that of the thorium-containing tungsten alloy was obtained when the voltage was less than 100V.
  • the emission characteristics were lowered, and as a result, the life was greatly reduced.
  • the transmitter tube and magnetron have a problem that sufficient characteristics cannot be obtained as the applied voltage increases.
  • the present invention is for addressing such problems, and does not use thorium, which is a radioactive substance, but is equivalent to or better than thorium-containing tungsten alloys, tungsten alloy parts using tungsten alloys, discharge lamps, and transmissions.
  • the purpose is to provide a tube and a magnetron.
  • a tungsten alloy containing a W component and at least two or more selected from the group consisting of Hf, HfO 2 , HfC, and C is provided.
  • the Hf component is in the range of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less in terms of HfO 2 .
  • a tungsten alloy containing a W component and a Hf component including HfO 2 particles is provided.
  • the Hf component is in the range of 0.1 wt% or more and 5 wt% or less in terms of HfO 2 .
  • the average primary particle size of HfO 2 particles is 15 ⁇ m or less.
  • the tungsten alloy part according to the embodiment is a tungsten alloy part containing 0.1 to 3 wt% of Hf in terms of HfO2, and contains at least two of Hf, HfO 2 , HfC, and C.
  • x ⁇ 2 when converted to HfOx from the contents of Hf and O it is preferable that x ⁇ 2 when converted to HfOx from the contents of Hf and O. Moreover, it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 2 when converted to HfOx from the contents of Hf and O.
  • the carbon content of the surface portion of the tungsten alloy part is C1 (wt%) and the carbon content of the central portion is C2 (wt%), it is preferable that C1 ⁇ C2. Moreover, it is preferable to contain 0.01 wt% or less of at least one of K, Si, and Al. Further, when the Hf content is 100 parts by mass, the Zr content is preferably 10 parts by mass or less.
  • the average crystal grain size of tungsten is preferably 1 to 100 ⁇ m.
  • a discharge lamp component preferably used for at least one of a discharge lamp component, a transmitter tube component, and a magnetron component.
  • the discharge lamp of the embodiment includes the tungsten alloy component of the embodiment.
  • the transmission tube of the embodiment includes the tungsten alloy component of the embodiment.
  • the magnetron of the embodiment includes the tungsten alloy component of the embodiment.
  • the discharge lamp electrode part made of tungsten alloy
  • the tungsten alloy contains 0.1 ⁇ 5 wt% of Hf components in HfO 2 terms, HfO 2 particles in the Hf component
  • the average particle size is 15 ⁇ m or less.
  • the HfO 2 particles preferably have an average particle size of 5 ⁇ m or less and a maximum diameter of 15 ⁇ m or less. Moreover, it is preferable that two types of Hf components, HfO 2 and metal Hf, exist.
  • the Hf component preferably has metal Hf on the surface of the HfO 2 particles. Alternatively, it is preferable that a part or all of the metal Hf in the Hf component is dissolved in tungsten. Further, when the total content of the Hf component is 100 parts by mass, the proportion of Hf that is HfO 2 particles is preferably 30 to 98 parts by mass.
  • the tungsten alloy preferably contains 0.01 wt% or less of a doping material composed of at least one of K, Si, and Al.
  • the tungsten alloy preferably contains 2 wt% or less of at least one of Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, and rare earth elements.
  • the wire diameter is preferably 0.1 to 30 mm.
  • the tungsten alloy preferably has a Vickers hardness in the range of Hv 330 to 700.
  • the electrode component for discharge lamps has a front-end
  • the crystal structure of the cross section in the circumferential direction of the body part it is preferable that 1 to 80 ⁇ m of the tungsten crystal per unit area of 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m has an area ratio of 90% or more. Further, when the crystal structure of the cross section in the lateral direction of the body part is observed, it is preferable that 2 to 120 ⁇ m of the tungsten crystal per unit area of 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m has an area ratio of 90% or more.
  • the discharge lamp of the embodiment is characterized by using the electrode component for the discharge lamp of the embodiment. Moreover, it is preferable that the applied voltage of a discharge lamp is 100V or more.
  • the tungsten alloy of the embodiment does not contain thorium (including thorium oxide) which is a radioactive substance, there is no adverse effect on the environment. In addition, it has the same or better characteristics as the thorium-containing tungsten alloy. Therefore, tungsten alloy parts, electrode parts for discharge lamps, discharge lamps, transmitter tubes, and magnetrons using them can be made environmentally friendly products.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between emission current density and applied voltage in Example 1 and Comparative Example 1.
  • a tungsten alloy containing a W component and at least two or more selected from the group consisting of Hf, HfO 2 , HfC, and C is provided.
  • the Hf component is in the range of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less in terms of HfO 2 .
  • Examples of the Hf component include Hf, HfO 2 , and HfC.
  • the Hf component preferably contains Hf and HfO 2 .
  • the tungsten alloy component according to the embodiment is a tungsten alloy component containing 0.1 to 3 wt% of Hf in terms of HfO 2 , wherein the tungsten alloy component contains at least two of Hf, HfO 2 , HfC, and C It is.
  • Hf hafnium
  • HfO 2 hafnium oxide
  • characteristics such as emission characteristics and strength can be improved. That is, if the Hf content is less than 0.1 wt% in terms of HfO 2 , the effect of addition is insufficient, and if it exceeds 3 wt%, the characteristics are deteriorated.
  • the Hf component content is preferably 0.5 to 2.5 wt% in terms of HfO 2 .
  • the HfO 2 component contained in the tungsten alloy must contain at least two of Hf, HfO 2 , HfC, and C. That is, as the HfO 2 component, a combination of Hf and HfO 2, a combination of HfO 2 and HfC (hafnium carbide), a combination of HfO 2 and C (carbon), a combination of Hf, HfO 2 and HfC, HfO 2 , HfC and C The combination of Hf, HfO 2 and C, or the combination of Hf, HfO 2 , HfC and C (carbon) contains the HfO 2 component.
  • the metal Hf is 2222 ° C.
  • the HfO 2 is 2758 ° C.
  • the HfC is 3920 ° C.
  • the tungsten is 3400 ° C. (refer to Iwanami Shoten “Science and Chemical Dictionary”).
  • the melting point of metal thorium is 1750 ° C.
  • the melting point of thorium oxide (ThO 2 ) is 3220 ⁇ 50 ° C. Since hafnium has a higher melting point than thorium, its high-temperature strength can be equal to or higher than that of thorium-containing tungsten alloy.
  • x ⁇ 2 when converted from Hf and O contents to HfOx.
  • x ⁇ 2 means that not all the HfO 2 components contained in the tungsten alloy are present as HfO 2 , but some of them are metal Hf or HfC.
  • the work function of the metal Hf is 3.9 and is larger than the work function of the metal Th, it is considered that the emission characteristics are lowered.
  • Metal hafnium is an effective element for improving strength because it forms a solid solution with tungsten.
  • x ⁇ 2 is as described above.
  • 0 ⁇ x means that either HfC or C exists as the HfO 2 component contained in the tungsten alloy.
  • HfC or C has a deoxidizing effect for removing impurity oxygen contained in the tungsten alloy.
  • the electrical resistance value of the tungsten component can be lowered, so that the characteristics as an electrode are improved.
  • the metal Hf, HfO 2 , HfC, or C exists in a well-balanced manner, and characteristics such as emission characteristics, strength, electrical resistance, and life are improved.
  • an ICP analysis method and an inert gas melting-infrared absorption method are used as a method for measuring the contents of Hf, HfO 2 , HfC, and O in the tungsten alloy part.
  • the ICP analysis method it is possible to measure the Hf amount obtained by adding the Hf amount of Hf and the Hf amounts of HfO 2 and HfC.
  • the amount of oxygen obtained by summing the amount of O (oxygen) in HfOx and the amount of oxygen present alone or as another oxide can be measured by an inert gas melting-infrared absorption method.
  • the Hf amount and the O amount are measured by an ICP analysis method and an inert gas melting-infrared absorption method, and converted to HfOx.
  • K potassium
  • Si silicon
  • Al aluminum
  • the lower limit of the content of the dope material is not particularly limited, but is preferably 0.001 wt% or more. If it is less than 0.001 wt%, the effect of addition is small, and if it exceeds 0.01 wt%, the sinterability and workability may be deteriorated and the mass productivity may be reduced.
  • the Zr content is preferably 10 parts by mass or less.
  • This Hf content indicates the total Hf amount of Hf, HfO 2 , and HfC.
  • Zr (zirconium) has a high melting point of 1855 ° C., there is little adverse effect even if it is contained in tungsten parts.
  • commercially available Hf powder and the like may contain several percent of Zr depending on the powder grade. Use of high-purity Hf powder or high-purity HfO 2 powder from which impurities are removed is effective for improving characteristics. On the other hand, increasing the purity of the raw material increases the cost.
  • Hf is 100 parts by weight, if the Zr (zirconium) content is 10 parts by mass or less, it is not necessary to deteriorate the characteristics more than necessary.
  • the carbon content of the surface portion of the tungsten alloy part is C1 (wt%) and the carbon content of the central portion is C2 (wt%), it is preferable that C1 ⁇ C2.
  • the surface portion indicates a portion from the surface of the tungsten alloy to 20 ⁇ m.
  • the central part is the central part in the cross section of the tungsten alloy part.
  • This carbon amount is a total value of both carbon of carbides such as HfC and carbon present alone, and is analyzed by a combustion-infrared absorption method.
  • the fact that the amount of carbon in the surface portion C1 ⁇ the amount of carbon in the central portion C2 indicates that the carbon in the surface portion became CO2 by deoxidation and went out of the system.
  • a reduction in the amount of carbon in the surface portion means a state in which the amount of Hf in the surface portion relatively increases. For this reason, it is particularly effective when Hf is used as the emitter material.
  • the average crystal grain size of tungsten is preferably 1 to 100 ⁇ m.
  • the tungsten alloy part is preferably a sintered body. If it is a sintered body, it is possible to produce parts having various shapes by using a molding process. Further, by performing a forging process, a rolling process, a drawing process, and the like on the sintered body, it is easy to process the wire (including filaments), coil parts, and the like.
  • the crystal having an aspect ratio of less than 3 has an isotropic crystal structure of 90% or more. Further, when the drawing process is performed, a crystal having an aspect ratio of 3 or more becomes a flat crystal structure of 90% or more.
  • the crystal structure is taken with an enlarged photograph of a metal microscope or the like. The maximum ferret diameter is measured with one tungsten crystal in the image to obtain the particle diameter. This operation is performed for any 100 grains, and the average value is defined as the average crystal grain diameter.
  • the average of the maximum ferret diameter of the tungsten crystal is as small as less than 1 ⁇ m, it becomes difficult to make the dispersion state of the dispersed components such as Hf, HfO 2 , HfC or C uniform.
  • the dispersed component is present at the grain boundary between the tungsten crystals. For this reason, if the average of the maximum ferret diameter of the tungsten crystal is as small as less than 1 ⁇ m, the grain boundary becomes small, and it becomes difficult to uniformly disperse the dispersed components.
  • the average of the maximum ferret diameter of the tungsten crystal exceeds 100 ⁇ m, the strength as a sintered body is lowered. Therefore, the average of the maximum ferret diameter of the tungsten crystal is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 10 to 60 ⁇ m.
  • the average value of the maximum ferret diameter of the dispersion component such as Hf, HfO 2 , HfC or C is preferably smaller than the average value of the maximum ferret diameter of tungsten.
  • the average value of the maximum ferret diameter of the tungsten crystal is A ( ⁇ m) and the average value of the maximum ferret diameter of the dispersion component is B ( ⁇ m)
  • B / A ⁇ 0.5 it is preferable that B / A ⁇ 0.5.
  • a dispersion component such as Hf, HfO 2 , HfC, or C exists at the grain boundary between tungsten crystals and functions as an emitter material or a grain boundary reinforcing material.
  • the tungsten alloy parts as described above are preferably used for at least one of discharge lamp parts, transmitter tube parts, and magnetron parts.
  • Examples of discharge lamp parts include cathode electrodes, electrode support rods, and coil parts used in discharge lamps.
  • An example of a discharge lamp cathode electrode is shown in FIGS.
  • 1 is a cathode electrode
  • 2 is an electrode body
  • 3 is an electrode tip.
  • the cathode electrode 1 is formed of a tungsten alloy sintered body.
  • the tip 3 of the electrode may have a trapezoidal shape (conical truncated cone shape) as shown in FIG. 1, or a triangular shape (conical shape) as shown in FIG. If necessary, the tip is polished.
  • the electrode body 2 is preferably a cylinder having a diameter of 2 to 35 mm, and the length of the electrode body 2 is preferably 10 to 600 mm.
  • Fig. 3 shows an example of a discharge lamp.
  • 1 is a cathode electrode
  • 4 is a discharge lamp
  • 5 is an electrode support rod
  • 6 is a glass tube.
  • the pair of cathode electrodes 1 are arranged so that the electrode tip portions face each other.
  • the cathode electrode 1 is joined to the electrode support bar 5.
  • a phosphor layer (not shown) is provided inside the glass tube 6.
  • mercury, halogen, argon gas (or neon gas) or the like is sealed as necessary.
  • the entire electrode support rod may be the tungsten alloy of the embodiment, or the tungsten alloy of the embodiment is used for the portion to be joined to the cathode electrode, and the rest This part may be shaped to be joined to another lead material.
  • the discharge lamp of the embodiment uses the tungsten alloy or the tungsten alloy part of the embodiment.
  • the type of the discharge lamp is not particularly limited, and can be applied to both a low pressure discharge lamp and a high pressure discharge lamp.
  • the low-pressure discharge lamp include various arc discharge type discharge lamps such as general lighting, special lighting used for roads and tunnels, paint curing devices, UV curing devices, sterilization devices, and light cleaning devices such as semiconductors.
  • high-pressure discharge lamps include water and sewage treatment equipment, general lighting, outdoor lighting for stadiums, UV curing equipment, exposure equipment for semiconductors and printed circuit boards, wafer inspection equipment, high-pressure mercury lamps for projectors, metal halide lamps, Examples include ultra-high pressure mercury lamps, xenon lamps and sodium lamps.
  • the tungsten alloy part of the embodiment is also suitable for a transmission pipe part.
  • the transmission tube component include a filament or a mesh grid.
  • the mesh grid may be one obtained by knitting a wire rod in a mesh shape, or one obtained by forming a plurality of holes in a sintered body plate. Since the transmission tube of the embodiment uses the tungsten alloy component of the embodiment as a transmission tube component, the emission characteristics and the like are good.
  • FIG. 4 shows a cathode structure for a magnetron as an example of a magnetron component.
  • 7 is a coil component
  • 8 is an upper support member
  • 9 is a lower support member
  • 10 is a support rod
  • 11 is a magnetron cathode assembly.
  • the upper support member 8 and the lower support member 9 are integrated via a support bar 10.
  • a coil component 7 is disposed around the support rod 10 and is integrated with the upper support member 8 and the lower support member 9.
  • Such a magnetron component is suitable for a microwave oven.
  • the coil component preferably has a wire diameter of 0.1 to 1 mm of the tungsten wire used.
  • the diameter of the coil component is preferably 2 to 6 mm.
  • the tungsten alloy component of the embodiment exhibits excellent emission characteristics and high temperature strength when used in a magnetron component. Therefore, the reliability of the magnetron using it can be improved.
  • a manufacturing method of the tungsten alloy and the tungsten alloy component of the embodiment is not particularly limited as long as the tungsten alloy and the tungsten alloy part have the above-described configuration, but examples of the efficient manufacturing method include the following methods.
  • a tungsten powder as a raw material is prepared.
  • the tungsten powder preferably has an average particle size of 1 to 10 ⁇ m. If the average particle size is less than 1 ⁇ m, the tungsten powder is likely to aggregate and it is difficult to uniformly disperse the HfO 2 component. On the other hand, if it exceeds 10 ⁇ m, the average crystal grain size as a sintered body may exceed 100 ⁇ m. Further, the purity is preferably 99.0 wt% or more, more preferably 99.9 wt% or more, although it may be used for the intended purpose.
  • HfO 2 components providing a HfO 2 powder.
  • HfC powder is prepared as an HfC component.
  • a mixture of Hf powder and carbon powder may be used.
  • HfC powder mixed with one or two kinds of Hf powder or carbon powder may be used.
  • the HfC powder is preferable because part of carbon decomposes and reacts with impurity oxygen in the tungsten powder in the sintering process, and is released out of the system as carbon dioxide, contributing to the homogenization of the tungsten alloy.
  • both the Hf powder and carbon powder must be uniformly mixed, increasing the load on the manufacturing process.
  • metal Hf since metal Hf is easily oxidized, it is preferable to use HfC powder.
  • the HfO 2 component powder preferably has an average particle size of 0.5 to 5 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.5 ⁇ m, the HfO 2 powder is highly agglomerated and difficult to uniformly disperse. On the other hand, when the thickness exceeds 5 ⁇ m, it is difficult to uniformly disperse at the grain boundaries of the tungsten crystal.
  • the HfC component powder preferably has an average particle size of 0.5 to 5 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.5 ⁇ m, the HfC powder is highly agglomerated and difficult to uniformly disperse. On the other hand, when the thickness exceeds 5 ⁇ m, it is difficult to uniformly disperse at the grain boundaries of the tungsten crystal. From the viewpoint of uniform dispersion, it is preferable that the average particle diameter of the HfO 2 powder or the HfC powder ⁇ the average particle diameter of the tungsten powder.
  • the HfO 2 powder, HfC powder or Hf powder preferably has a Zr of 10 parts by mass or less when the Hf content is 100 parts by mass.
  • the HfO 2 powder, HfC powder, or Hf powder may contain a Zr component as an impurity. If the amount of Zr is 10 parts by mass or less with respect to the amount of Hf, the goodness of the characteristics of the Hf component can be prevented. Further, the smaller the amount of Zr, the better. However, increasing the purity of the raw material causes an increase in cost. Therefore, the Zr content is more preferably 0.1 to 3 parts by mass.
  • At least one dope material selected from K, Si, and Al is added as necessary.
  • the amount added is preferably 0.01 wt% or less.
  • each raw material powder is uniformly mixed.
  • the mixing step is preferably performed using a mixer such as a ball mill.
  • the mixing step is preferably performed for 8 hours or longer, more preferably 20 hours or longer. Moreover, it is good also as a slurry by mixing with an organic binder and an organic solvent as needed. Moreover, you may perform a granulation process as needed.
  • a sintering process is performed.
  • the sintering step is preferably performed in an inert atmosphere such as hydrogen or nitrogen or in a vacuum.
  • the sintering is preferably performed at a temperature of 1400 to 3000 ° C. for 1 to 20 hours. If the sintering temperature is less than 1400 ° C. or the sintering time is less than 1 hour, the sintering is insufficient and the strength of the sintered body is lowered. Further, if the sintering temperature exceeds 3000 ° C. or the sintering time exceeds 20 hours, the tungsten crystal may grow too much.
  • the sintering process is not particularly limited, such as electric current sintering, atmospheric pressure sintering, and pressure sintering.
  • a process for processing the sintered body (tungsten alloy) into parts is performed.
  • the process for processing the part include a forging process, a rolling process, a drawing process, a cutting process, and a polishing process.
  • a coiling process is mentioned when using it as a coil component.
  • a step of assembling filaments into a mesh can be mentioned.
  • strain relief heat treatment is preferably performed in the range of 1300 to 2500 ° C. in an inert atmosphere or vacuum.
  • a tungsten alloy containing a W component and an Hf component containing HfO 2 particles is provided.
  • the Hf component is in the range of 0.1 wt% or more and 5 wt% or less in terms of HfO 2 .
  • the average primary particle diameter of the HfO 2 particles is 15 ⁇ m or less.
  • the discharge lamp electrode part made of tungsten alloy, tungsten alloy as well as contains 0.1 ⁇ 5 wt% of Hf components in HfO 2 in terms of HfO 2 particles in the Hf component
  • the primary particles have an average particle size of 15 ⁇ m or less.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show an example of the electrode component for the discharge lamp of the embodiment.
  • 21 is a discharge lamp electrode part
  • 22 is a discharge lamp electrode part having a tapered tip part
  • 23 is a tip part
  • 24 is a body part.
  • the discharge lamp electrode part 21 has a cylindrical shape, and a tip part 23 thereof is processed into a tapered shape to form a discharge lamp electrode part 22.
  • the discharge lamp electrode component 21 before processing into a tapered shape is usually a cylindrical shape, but may be a quadrangular prism shape.
  • the tungsten alloy contains an Hf component in an amount of 0.1 to 5 wt% in terms of HfO 2 .
  • the Hf component include two types of HfO 2 and Hf.
  • the atomic ratio of O / Hf is not limited to 2, but includes those having an atomic ratio of O / Hf in the range of 1.6 to 2.
  • the Hf component is a component that functions as an emitter material in the electrode component for a discharge lamp.
  • the Hf component is preferably 0.3 to 3.0 wt%, more preferably 0.5 to 2.5 wt% in terms of HfO 2 .
  • the Hf component exists as HfO 2 or Hf as described above.
  • the primary particles of HfO 2 need to be particles having an average particle size of 15 ⁇ m or less. That is, it is important that HfO 2 is HfO 2 particles.
  • HfO 2 particles exist at the grain boundaries between tungsten crystal particles. Therefore, if the HfO 2 particles are too large, the gap between the tungsten crystal particles is enlarged, which causes a decrease in density and strength.
  • the HfO 2 particles function not only as an emission material but also as a dispersion strengthening material due to the presence at the grain boundaries between tungsten crystal particles, the strength of electrode parts can be improved.
  • the primary particles of HfO 2 particles preferably have an average particle diameter of 5 ⁇ m or less and a maximum diameter of 15 ⁇ m or less.
  • the HfO 2 particles preferably have an average particle size of 0.1 to 3 ⁇ m.
  • the maximum diameter is preferably 1 to 10 ⁇ m or less.
  • Small HfO 2 particles having an average particle diameter of less than 0.1 ⁇ m or a maximum diameter of less than 1 ⁇ m may disappear quickly due to exhaustion due to emission.
  • the HfO 2 particles preferably have an average particle diameter of 0.1 ⁇ m or more or a maximum diameter of 1 ⁇ m or more.
  • the dispersion state of HfO 2 particles is preferably in the range of 2 to 30 on an arbitrary straight line of 200 ⁇ m. If the number of HfO 2 particles is less than 2 (0 to 1) per 200 ⁇ m in a straight line, the HfO 2 particles are partially reduced and the emission variation is increased. On the other hand, if the number of HfO 2 particles exceeds 30 per line (200 ⁇ m) (31 or more), HfO 2 particles are excessively increased in part, which may cause adverse effects such as strength reduction.
  • the method of measuring the dispersion state of the HfO 2 grains enlarges shoot any cross-section of a tungsten alloy. The magnified photo should be 1000 times or more. An arbitrary straight line 200 ⁇ m (line thickness 0.5 mm) is drawn on the enlarged photograph, and the number of HfO 2 particles existing on the line is counted.
  • the secondary particles of HfO 2 particles preferably have a maximum diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the secondary particles of HfO 2 particles are aggregates of primary particles. If the secondary particles are larger than 100 ⁇ m, the strength of the tungsten alloy part is lowered. Therefore, the maximum diameter of the secondary particles of HfO 2 particles is preferably as small as 100 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, and further 20 ⁇ m or less.
  • Hf metal Hf
  • the first dispersed state exists as metal Hf particles.
  • the metal Hf particles are present at the grain boundaries between the tungsten crystal particles in the same manner as the HfO 2 particles. By being present at the grain boundaries between the tungsten crystal particles, the metal Hf particles also function as an emission material and a dispersion strengthening material. Therefore, the primary particle size of the metal Hf particles is preferably an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and 0.1 to 3 ⁇ m. The maximum diameter is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the metal Hf particles may be prepared by mixing HfO 2 particles and metal Hf particles in advance when producing a tungsten alloy, or by deoxidizing the HfO 2 particles during the manufacturing process. Note that it is preferable to use a deoxidizing method because an effect of releasing oxygen in tungsten out of the system can be obtained. If deoxidation can be performed, the electrical resistance of the tungsten alloy can be lowered, so that the conductivity of the electrode is improved.
  • metal Hf is present on the surface of the HfO 2 particles.
  • oxygen is deoxidized from the surface of the HfO 2 particles, and a metal Hf film is formed on the surface.
  • Even HfO 2 particles with metal Hf coating show excellent emission characteristics.
  • the primary particle size of the HfO 2 particles with metal Hf coating is preferably an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and 0.1 to 3 ⁇ m.
  • the maximum diameter is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • part or all of the metal Hf is solid-dissolved in tungsten.
  • Metal Hf is a combination that forms a solid solution with tungsten.
  • the strength of the tungsten alloy can be improved.
  • the measuring method of the presence or absence of solid solution is possible by XRD analysis. First, the contents of Hf component and oxygen are measured. Further, HfO 2 is converted from the amount of Hf and the amount of oxygen in the Hf component, and it is confirmed that HfOx, x ⁇ 2. Next, XRD analysis is performed to confirm that no metal Hf peak is detected. The fact that the peak of the metal Hf is not detected despite the presence of HfOx, x ⁇ 2 and hafnium that is not hafnium oxide means that the metal Hf is dissolved in tungsten.
  • the dispersion state of the metal Hf may be any one of the first dispersion state, the second dispersion state, and the third dispersion state, or a combination of two or more.
  • Hf content when the total content of Hf components (Hf content) is 100 parts by mass, the proportion of Hf that is HfO 2 particles is preferably 30 to 98 parts by mass. Of course, all of the Hf components may be HfO 2 particles. With HfO 2 particles, emission characteristics can be obtained. On the other hand, the conductivity and strength of the tungsten alloy can be improved by dispersing the metal Hf. However, if all of the Hf component is metal Hf, the emission characteristics and the high temperature strength are reduced. Metal Hf has a melting point of 2230 ° C., a melting point of HfO 2 of 2758 ° C., and a melting point of metal tungsten of 3400 ° C.
  • HfO 2 has a higher melting point, the high temperature strength is improved when a predetermined amount of HfO 2 is contained. Moreover, since HfO 2 has a surface current density substantially equal to that of ThO 2 , a current similar to that of a thorium oxide-containing tungsten alloy can be passed. For this reason, the discharge lamp can be handled with the same current density as that of the thorium oxide-containing tungsten alloy electrode, so that it is not necessary to change the design of the control circuit or the like. Therefore, when the total content of the Hf component is 100 parts by mass, the proportion of HfO 2 particles is preferably 30 to 98 parts by mass. More preferably, it is 60 to 95 parts by mass.
  • the total Hf content in the tungsten alloy is measured by ICP analysis.
  • the total amount of oxygen in the tungsten alloy is measured by an inert gas melting-infrared absorption method.
  • the measurement of the size of the HfO 2 particles takes a magnified photograph in any cross-section of a tungsten alloy sintered body, measures the longest diagonal of HfO 2 particles caught on there as the particle size of the HfO 2 particles. In this operation, 50 HfO 2 particles are measured, and the average value is defined as the average particle diameter of the HfO 2 particles. Moreover, the largest value among the particle diameters of the HfO 2 particles (longest diagonal line) is defined as the maximum diameter of the HfO 2 particles.
  • the tungsten alloy may contain 0.01 wt% or less of a doping material composed of at least one of K, Si, and Al.
  • K (potassium), Si (silicon), and Al (aluminum) are so-called dope materials, and recrystallization characteristics can be improved by adding these dope materials.
  • the lower limit of the content of the dope material is not particularly limited, but is preferably 0.001 wt% or more. If it is less than 0.001 wt%, the effect of addition is small, and if it exceeds 0.01 wt%, the sinterability and workability deteriorate and mass productivity deteriorates.
  • the tungsten alloy may contain 2 wt% or less of at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, and rare earth elements.
  • Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, and the rare earth element can each take any one of a metal simple substance, an oxide, and a carbide.
  • you may contain 2 or more types.
  • the sum total is preferably 2 wt% or less.
  • These contained components mainly function as a dispersion reinforcing material. Since HfO 2 particles function as an emission material, they are consumed when the discharge lamp is used for a long time.
  • Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, and rare earth elements have weak emission characteristics, the consumption due to emission is small, so that the function as a dispersion strengthening material can be maintained over a long period of time.
  • the minimum of content is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01 wt% or more.
  • Zr and rare earth elements are preferable. Since these components are atoms having a large atomic radius of 0.16 nm or more, they are components having a large surface current density. In other words, it can be said that the metal simple substance or the compound containing the element whose atomic radius is 0.16 nm or more is preferable.
  • the discharge lamp electrode part preferably has a tip portion having a tapered tip and a cylindrical body portion.
  • the taper shape that is, the shape having a sharp tip, improves the characteristics as an electrode component for a discharge lamp.
  • the ratio of the length of the front end portion 23 and the body portion 24 is not particularly limited, and is determined according to the application.
  • the wire diameter ⁇ of the discharge lamp electrode part is preferably 0.1 to 30 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the strength as an electrode part cannot be maintained, and there is a possibility that the electrode part may be broken when assembled into a discharge lamp, or may be broken when the tip is tapered. On the other hand, if it exceeds 30 mm, it becomes difficult to control the uniformity of the tungsten crystal structure as described later.
  • FIG. 7 shows an example of a circumferential cross section of the body portion.
  • 24 is a body part
  • 25 is a circumferential section.
  • the tungsten crystal in the cross section in the circumferential direction of the body portion has a crystal grain size of 1 to 80 ⁇ m per unit area, and the area ratio is 90% or more. This means that the crystal grain size is smaller than 1 ⁇ m and larger than 80 ⁇ m. It shows that there are few tungsten crystals. If there are too many tungsten crystals of less than 1 ⁇ m, the grain boundaries between tungsten crystal particles become too small. If the ratio of HfO 2 particles in the grain boundary increases, when the HfO 2 particles are consumed by the emission, a large defect is formed and the strength of the tungsten alloy is lowered.
  • 1 to 80 ⁇ m is an area ratio of 96% or more, and further an area ratio of 100%.
  • the average particle diameter of the tungsten crystal particles in the circumferential cross section is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the average aspect ratio of the tungsten crystal particles is preferably less than 3.
  • 50 grains of this work are performed, and the average value is defined as the average aspect ratio.
  • FIG. 8 shows an example of a cross section in the lateral direction.
  • 24 is a body part
  • 26 is a cross section in the side direction.
  • the fact that the tungsten crystal in the cross section in the lateral direction of the body part has a crystal grain size of 2 to 120 ⁇ m per unit area has an area ratio of 90% or more means that the tungsten crystal having a crystal grain size of less than 2 ⁇ m and a large tungsten exceeding 120 ⁇ m Indicates that there are few crystals. When there are too many tungsten crystals less than 2 micrometers, the grain boundary between tungsten crystal particles will become too small. If the ratio of HfO 2 particles in the grain boundary increases, when the HfO 2 particles are consumed by the emission, a large defect is formed and the strength of the tungsten alloy is lowered.
  • the area ratio is 2 to 120 ⁇ m and the area ratio is 96% or more, and further the area ratio is 100%.
  • the average particle size of the tungsten crystal particles in the cross section in the lateral direction is preferably 70 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less.
  • the average aspect ratio of the tungsten crystal particles is preferably 3 or more.
  • the measuring method of an average particle diameter and an average aspect ratio is the same as the circumferential cross section.
  • the characteristics of the discharge lamp electrode component are also improved.
  • the tungsten alloy preferably has a relative density of 95.0% or more, more preferably 98.0% or more. If the relative density is less than 95.0%, bubbles may increase and adverse effects such as strength reduction and partial discharge may occur.
  • the tungsten alloy has a Vickers hardness of Hv330 or more. Further, it is preferably in the range of Hv 330 to 700. If the Vickers hardness is less than Hv330, the tungsten alloy is too soft and the strength is lowered. On the other hand, if it exceeds Hv700, the tungsten alloy is too hard and it is difficult to process the tip into a tapered shape. On the other hand, if it is too hard, in the case of an electrode part having a long body part, there is a possibility that it is not flexible and easily breaks. In addition, the three-point bending strength of the tungsten alloy can be increased to 400 MPa or more.
  • the surface roughness Ra of the electrode component for a discharge lamp is 5 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra of the tip is preferably as small as 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less. If the surface irregularities are large, the emission characteristics will deteriorate.
  • the discharge lamp electrode parts as described above can be applied to various discharge lamps. Therefore, a long life can be achieved even when a large voltage of 100 V or higher is applied. Further, the low pressure discharge lamp and the high pressure discharge lamp as described above are not particularly restricted in use. Also, the wire diameter of the body part is 0.1-30mm, the thin wire diameter is 0.1mm or more and 3mm or less, the medium size is over 3mm, the medium size is 10mm or less, the thick one is over 10mm and 30mm or less Applicable. Further, the length of the electrode body is preferably 10 to 600 mm.
  • Fig. 9 shows an example of a discharge lamp.
  • reference numeral 22 denotes an electrode component (tip portion has been tapered)
  • 27 denotes a discharge lamp
  • 28 denotes an electrode support rod
  • 29 denotes a glass tube.
  • the discharge lamp 27 arranges a pair of electrode components 22 so that the electrode tip portions face each other.
  • the electrode component 22 is joined to the electrode support rod 28.
  • a phosphor layer (not shown) is provided on the inner surface of the glass tube 29.
  • mercury, halogen, argon gas (or neon gas) or the like is sealed as necessary.
  • the discharge lamp of the embodiment uses the tungsten alloy or electrode part of the embodiment.
  • the type of the discharge lamp is not particularly limited, and can be applied to both a low pressure discharge lamp and a high pressure discharge lamp.
  • the low-pressure discharge lamp include various arc discharge type discharge lamps such as general lighting, special lighting used for roads and tunnels, paint curing devices, UV curing devices, sterilization devices, and light cleaning devices such as semiconductors.
  • high-pressure discharge lamps include water and sewage treatment equipment, general lighting, outdoor lighting for stadiums, UV curing equipment, exposure equipment for semiconductors and printed circuit boards, wafer inspection equipment, high-pressure mercury lamps for projectors, metal halide lamps, Examples include ultra-high pressure mercury lamps, xenon lamps and sodium lamps.
  • the strength of the tungsten alloy is improved, it can be applied to a field involving movement (vibration) such as an automobile discharge lamp.
  • the manufacturing method of the tungsten alloy and the electrode component for a discharge lamp of the embodiment is not particularly limited as long as the tungsten alloy and the discharge lamp electrode component have the above-described configuration.
  • a tungsten alloy powder containing an Hf component is prepared.
  • HfO 2 powder is prepared as the Hf component.
  • the primary particle size of the HfO 2 particles is preferably an average particle size of 15 ⁇ m or less, and more preferably an average particle size of 5 ⁇ m or less.
  • the maximum diameter is desired to be 10 ⁇ m or less
  • large HfO 2 particles are removed using a sieve having a target mesh diameter.
  • the particles are removed using a sieve having a target mesh diameter.
  • the metal tungsten powder preferably has an average particle size of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • a tungsten powder having a tungsten purity of 98.0 wt% or more, an oxygen content of 1 wt% or less, and an impurity metal component of 1 wt% or less is preferable.
  • the particles are pulverized in advance by a ball mill or the like and small particles and large particles are removed by a sieving step.
  • Metal tungsten powder is added so that the target Hf component amount (0.1 to 5 wt% in terms of HfO 2 ) is obtained when converted to HfO 2 .
  • a mixed powder of HfO 2 particles and metal tungsten powder is put in a mixing container, and the mixing container is rotated to mix uniformly.
  • the mixing container can be made into a cylindrical shape and can be smoothly mixed by rotating in the circumferential direction.
  • tungsten powder containing HfO 2 particles can be prepared.
  • a small amount of carbon powder may be added in consideration of deoxidation during the sintering process described later.
  • a compact is prepared using the obtained tungsten powder containing HfO 2 particles.
  • a binder is used as necessary.
  • the molded body has a cylindrical shape, it is preferably a cylindrical shape having a diameter of 0.1 to 40 mm.
  • the size of the molded body is arbitrary.
  • the length (thickness) of a molded object is arbitrary.
  • a step of pre-sintering the molded body is performed. Presintering is preferably performed at 1250 to 1500 ° C. By this step, a presintered body can be obtained.
  • a step of subjecting the pre-sintered body to current sintering is performed. In the electric current sintering, electric current is preferably supplied so that the sintered body has a temperature of 2100 to 2500 ° C. If the temperature is less than 2100 ° C., sufficient densification cannot be achieved and the strength is lowered. On the other hand, if the temperature exceeds 2500 ° C., the HfO 2 particles and tungsten particles grow too much and the desired crystal structure cannot be obtained.
  • the compact is performed at a temperature of 1400 to 3000 ° C. for 1 to 20 hours. If the sintering temperature is less than 1400 ° C. or the sintering time is less than 1 hour, the sintering is insufficient and the strength of the sintered body is lowered. Further, if the sintering temperature exceeds 3000 ° C. or the sintering time exceeds 20 hours, the tungsten crystal may grow too much.
  • the sintering atmosphere examples include an inert atmosphere such as nitrogen and argon, a reducing atmosphere such as hydrogen, and a vacuum.
  • the carbon of the HfO 2 particles is decarburized during the sintering process. Since impurity oxygen in the tungsten powder is removed together at the time of decarburization, the oxygen content in the tungsten alloy can be reduced to 1 wt% or less, and further to 0.5 wt% or less. When the oxygen content in the tungsten alloy is reduced, the conductivity is improved.
  • This sintering step makes it possible to obtain an Hf component-containing tungsten sintered body.
  • the pre-sintered body is cylindrical
  • the sintered body is also a cylindrical sintered body (ingot).
  • a step of cutting out to a predetermined size is performed. By this cutting process, a cylindrical sintered body (ingot) is obtained.
  • the cylindrical sintered body (ingot) is subjected to a process of adjusting the wire diameter by forging, rolling, drawing, or the like.
  • the processing rate is preferably in the range of 30 to 90%.
  • the wire diameter is preferably adjusted by a plurality of processes. By performing the processing a plurality of times, it is possible to obtain a high-density electrode part by crushing the pores of the cylindrical sintered body before processing.
  • the processing rate is as low as less than 30%, the crystal structure is not sufficiently extended in the processing direction, and the tungsten crystal and thorium component particles are less likely to have the desired size. Further, if the processing rate is as small as less than 30%, the pores inside the cylindrical sintered body before processing may not be sufficiently crushed and may remain as they are. If the internal pores remain, it may cause a decrease in the durability of the cathode component. On the other hand, if the processing rate is larger than 90%, there is a possibility that the yield is lowered due to disconnection due to excessive processing. Therefore, the processing rate is 30 to 90%, preferably 35 to 70%.
  • the relative density of the sintered tungsten alloy is 95% or more, it is not always necessary to process at a predetermined processing rate.
  • the wire diameter After processing the wire diameter to 0.1 to 30 mm, it is cut to the required length to become an electrode part. Further, if necessary, the tip is processed into a tapered shape. Further, polishing processing, heat treatment (such as recrystallization heat treatment), and shape processing are performed as necessary.
  • the recrystallization heat treatment is preferably performed in a reducing atmosphere, an inert atmosphere or a vacuum in the range of 1300 to 2500 ° C.
  • the tungsten alloy and the electrode component for the discharge lamp of the embodiment can be efficiently manufactured.
  • the tungsten alloy of the first embodiment By specifying the physical properties mentioned in the second embodiment in the tungsten alloy of the first embodiment or by specifying the physical properties mentioned in the first embodiment in the tungsten alloy of the second embodiment. Further improvement of characteristics can be expected.
  • the tungsten alloy of the first embodiment the primary particle diameter and secondary particle diameter of HfO 2 particles, the dispersion state of the HfO 2 particles, the dispersion state of metal Hf, the ratio of Hf which is a HfO 2, dispersion strengthening
  • the emission characteristics can be improved.
  • the emission characteristics can be improved by specifying the crystal structure of the cross section and the surface roughness Ra as in the second embodiment.
  • Example 1 As a raw material powder, HfO 2 powder (purity 99.0%) having an average particle diameter of 2 ⁇ m was added to tungsten powder (purity 99.99 wt%) having an average particle diameter of 2 ⁇ m so as to be 1.5 wt%.
  • the HfO 2 powder had an impurity Zr content of 1.0 part by mass when the Hf content was 100 parts by mass.
  • the raw material powder was mixed with a ball mill for 10 hours to prepare a mixed raw material powder.
  • the mixed raw material powder was put into a mold to produce a molded body.
  • the obtained compact was subjected to furnace sintering in hydrogen at 1800 ° C. for 10 hours. By this step, a sintered body of 16 mm length ⁇ 16 mm width ⁇ 420 mm length was obtained.
  • a rod having a square cross section or a round shape was prepared by forging or the like, and then a cylindrical sample having a diameter of 2.4 mm and a length of 150 mm was cut out. The sample was subjected to centerless polishing so that the surface roughness Ra was 5 ⁇ m or less. Next, heat treatment at 1600 ° C. was performed in hydrogen as strain relief heat treatment.
  • an emission characteristic measurement electrode was prepared as a tungsten alloy part according to Example 1, and emission current measurement was performed.
  • the content of HfO 2 component HfO 2 equivalent
  • the x value when the contents of Hf and O are converted to HfOx the carbon content of the surface portion and the central portion
  • the tungsten crystal The average particle size was examined.
  • the content of the HfO 2 component was analyzed by ICP analysis and inert gas melting-infrared absorption method to analyze the amount of Hf and the amount of oxygen, and converted to HfOx.
  • a sample for measurement was cut from a range of 10 ⁇ m from the surface and a cylindrical cross section, and the carbon content was measured by the combustion-infrared absorption method.
  • the average crystal grain size of tungsten was measured at 100 grains in an arbitrary cross-sectional structure, and the average value was defined as the average crystal grain size. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 the emission characteristics of the discharge lamp cathode parts according to Example 1 and Comparative Example 1 were examined.
  • the emission characteristics were measured by changing the applied voltage (V) to 100 V, 200 V, 300 V, and 400 V and measuring the emission current density (mA / mm 2).
  • the measurement was performed at an applied current load of 18 ⁇ 0.5 A / W to the cathode component and an application time of 20 ms. The result is shown in FIG.
  • Example 1 was found to have better emission characteristics than Comparative Example 1. As a result, it can be seen that the cathode component for the discharge lamp of Example 1 exhibits excellent emission characteristics without using thorium oxide which is a radioactive substance. At the time of measurement, the cathode component was 2100 to 2200 ° C. For this reason, it turns out that the cathode component which concerns on Example 1 is excellent also in high temperature strength, a lifetime, etc.
  • Example 2 raw material mixed powders were prepared in which the addition amount of HfO 2, the addition amount of HfC, and the addition amount of K as a doping material were changed as shown in Table 2.
  • Each raw material mixed powder was molded and sintered in hydrogen at 1500-1900 ° C. for 7-16 hours to obtain a sintered body.
  • the cut-out process was performed in the same manner as in Example 1 in the size of the sintered body.
  • the compact size was adjusted to directly obtain a sintered body having a diameter of 2.4 mm and a length of 150 mm.
  • Example 6 0.5 wt% of HfC powder (purity 99.0%) having an average particle diameter of 2 ⁇ m was added.
  • the HfO 2 powder had an impurity Zr content of 1.0 part by mass when the Hf content was 100 parts by mass. Further, when the HfO 2 powder and the HfC powder of Example 6 were used, when the Hf amount was 100 parts by mass, the impurity Zr amount was 1.0 part by mass.
  • Example 3 Each sample was subjected to centerless polishing to have a surface roughness Ra of 5 ⁇ m or less. Next, the tip was processed into a triangular shape having a cross section of 45 °. Next, heat treatment at 1400 to 1700 ° C. was performed in hydrogen as a strain relief heat treatment. As a result, cathode components for discharge lamps according to Examples 2 to 5 were produced, and the same measurements as in Example 1 were performed. The results are shown in Table 3.
  • the cathode parts for the discharge lamp according to this example exhibited excellent characteristics.
  • the cathode component was 2100 to 2200 ° C. Therefore, it can be seen that the cathode parts according to Examples 2 to 6 are excellent in high temperature strength and life.
  • Examples 1 to 5 contained two types of Hf and HfO 2 .
  • Example 6 contained three kinds of Hf, HfO 2 and HfC.
  • Tungsten powder (purity 99.0 wt% or more) and HfO 2 powder shown in Table 5 were prepared as raw material powders. Each powder was sufficiently loosened by a ball mill, and subjected to a sieving step as necessary so that the maximum diameter was a value shown in Table 5, respectively.
  • the tungsten powder and the HfO 2 powder were mixed so that the Hf component in the tungsten alloy had a ratio shown in Table 6 in terms of HfO 2 , and mixed again by a ball mill. Next, it shape
  • a cylindrical sintered body (ingot) was cut out from the obtained tungsten alloy sintered body, and the wire diameter was adjusted by appropriately combining forging, rolling, and drawing.
  • the processing rate is as shown in Table 7.
  • recrystallization heat treatment at 1600 ° C. was performed in a hydrogen atmosphere. Thereby, the electrode part for discharge lamps was completed.
  • the x value when the Hf and O contents were converted to HfOx and the ratio of HfO 2 in the Hf component were measured. Further, the oxygen content, relative density (%), Vickers hardness (Hv), and three-point bending strength were determined.
  • the ratio of HfO 2 in the Hf component is determined by measuring the amount of Hf in the tungsten alloy by ICP analysis and the amount of carbon in the tungsten alloy by the combustion-infrared absorption method. It can be considered that the carbon in the tungsten alloy is HfO 2 . Therefore, the total amount of Hf detected is 100 parts by weight, the amount of Hf that becomes HfO 2 is converted, and the mass ratio is obtained.
  • the oxygen content in the tungsten alloy was analyzed by an inert gas combustion-infrared absorption method. The relative density was obtained by dividing the measured density analyzed by the Archimedes method by the theoretical density. The theoretical density was determined by the above calculation.
  • the Vickers hardness (Hv) was determined according to JIS-Z-2244.
  • the three-point bending strength was determined according to JIS-R1601. The results are shown in Table 9.
  • the electrode part for a discharge lamp according to the present example had a high density and an excellent Vickers hardness (Hv). This is because a part of HfO 2 was deoxidized. Further, the Hf component that is not HfO 2 is any of metal Hf particles, a part of the surface of HfO 2 particles is metal Hf, or a solid solution of tungsten and hafnium. It was in a state. That is, two types of Hf and HfO 2 are contained as the Hf component.
  • Example 21 to 25 Next, the same tungsten powder and HfO 2 powder as in Example 12 were used, and the second component having the composition shown in Table 10 was prepared.
  • An ingot was obtained by sintering the furnace at 2000 ° C. in a hydrogen atmosphere. The ingot was processed at a processing rate of 50% to obtain an electrode part having a wire diameter of 10 mm. Further, a recrystallization heat treatment at 1600 ° C. was performed in a hydrogen atmosphere. The same measurement was performed for each example. The results are shown in Tables 10-12.
  • the dispersion strengthening function was strengthened and the grain growth of the tungsten crystal was suppressed, so that the strength was improved.
  • Example 11A to 25A, Comparative Examples 11-1A to 11-2A and Comparative Example 12A The emission characteristics of the electrode parts for discharge lamps of Examples 11A to 25A, Comparative Example 11-1A, and Comparative Example 11-2A were examined. The emission characteristics were measured by changing the applied voltage (V) to 100 V, 200 V, 300 V, and 400 V and measuring the emission current density (mA / mm 2 ). The measurement was performed at an applied current load of 18 ⁇ 0.5 A / W and an application time of 20 ms to the electrode parts for the discharge lamp.
  • V applied voltage
  • mA / mm 2 the emission current density
  • Comparative Example 12A an electrode component for a discharge lamp having a wire diameter of 8 mm made of a tungsten alloy containing 2 wt% ThO 2 was produced. The results are shown in Table 13.
  • the discharge lamp electrode component according to each example exhibited emission characteristics equal to or higher than those of Comparative Example 12 using thorium oxide, although thorium oxide was not used. At the time of measurement, the electrode parts were at 2100 to 2200 ° C. For this reason, the electrode components for discharge lamps according to the respective examples have excellent high temperature strength.
  • Example 26 (Examples 26 to 28) Next, the electrode parts for discharge lamps of Example 11, Example 13, and Example 18 were manufactured by the same manufacturing method except that the recrystallization heat treatment condition was changed to 1800 ° C.
  • Example 26 (Example) 11 was changed to 1800 ° C.
  • Example 27 was changed to 1800 ° C. (Example 13)
  • Example 28 was changed to 1800. Prepared at a temperature changed to °C). Similar measurements were made. The results are shown in Tables 14-15.
  • the electrode part for a discharge lamp according to this example had a high density, and also exhibited excellent values of Vickers hardness (Hv) and three-point bending strength. This is because a part of HfO 2 was deoxidized. Moreover, as a result of analyzing the Hf component which is not HfO 2 , all of them became a solid solution of tungsten and hafnium. That is, there are two types of Hf components, Hf and HfO 2 . For this reason, it has been found that when the recrystallization heat treatment temperature is set to 1700 ° C. or higher, the metal Hf is easily dissolved in tungsten. The emission characteristics were measured by the same method as in Table 13.
  • SYMBOLS 1 Cathode electrode, 2 ... Electrode body part, 3 ... Electrode tip part, 4 ... Discharge lamp, 5 ... Electrode support rod, 6 ... Glass tube, 7 ... Coil component, 8 ... Upper support member, 9 ... Lower support member, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support rod, 11 ... Cathode structure for magnetrons, 21 ... Electrode components for discharge lamps, 22 ... Electrode components for discharge lamps which have a taper-shaped front-end

Abstract

　放射性物質であるトリウムを使用せずに、トリウム含有タングステン合金と同等以上のエミッション特性を有するタングステン合金を得ること、及び、該タングステン合金を用いる放電ランプ、送信管及びマグネトロンを提供することを目的とする。　本発明は、タングステン合金において、Ｈｆ成分をＨｆＯ2 換算で０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の範囲で含有させる。

Description

タングステン合金、およびそれを用いたタングステン合金部品、放電ランプ、送信管並びにマグネトロン
　本発明の実施形態は、タングステン合金、およびそれを用いたタングステン合金部品、放電ランプ用電極部品、放電ランプ、送信管並びにマグネトロンに関する。
　タングステン合金部品は、タングステンの高温強度を利用して様々な分野に使われている。その一例として、放電ランプ、送信管、マグネトロンが挙げられる。放電ランプ（ＨＩＤランプ）では、カソード電極、電極支持棒、コイル部品などにタングステン合金部品が使われている。また、送信管では、フィラメントやメッシュグリットなどにタングステン合金部品が使われている。また、マグネトロンでは、コイル部品などにタングステン合金部品が使われている。これらタングステン合金部品は、所定の形状を有する焼結体、線材、線材をコイル状にしたコイル部品の形状を取っている。
　従来、これらタングステン合金部品には、特開２００２－２２６９３５号公報（特許文献１）に記載されたようにトリウム（またはトリウム化合物）を含有したタングステン合金が用いられている。特許文献１のタングステン合金は、トリウム粒子およびトリウム化合物粒子の平均粒径を０．３μｍ以下と微細分散させることにより、耐変形性を向上させるものである。トリウム含有タングステン合金は、エミッタ特性や高温での機械的強度に優れていることから、前述の分野に使われている。
　しかしながら、トリウムまたはトリウム化合物は放射性物質であることから、環境への影響を考慮してトリウムを使わないタングステン合金部品が望まれている。特開２０１１－１０３２４０号公報（特許文献２）では、トリウムを使わないタングステン合金部品として、ホウ化ランタン（ＬａＢ６）を含有するタングステン合金部品が開発されている。
　一方、特許文献３には、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）と、ＨｆＯ2またはＺｒＯ2とを含むタングステン合金を用いたショートアーク型高圧放電ランプが記載されている。特許文献３に記載のタングステン合金によると、十分なエミッション特性が得られない。これは、酸化ランタンの融点が２３００℃程度と低いため、印加電圧または電流密度を上げることにより部品が高温になったときに酸化ランタンが早期に蒸発してしまい、エミッション特性が低下するためである。
特開２００２－２２６９３５号公報 特開２０１１－１０３２４０号公報 特許第４７４１１９０号特許公報
　例えば、タングステン合金部品の用途の一種である放電ランプは、大きく分けて低圧放電ランプと高圧放電ランプの２種類に分けられる。低圧放電ランプは、一般照明、道路やトンネルなどに使われる特殊照明、塗料硬化装置、ＵＶ硬化装置、殺菌装置、半導体などの光洗浄装置など様々なアーク放電型の放電ランプが挙げられる。また、高圧放電ランプは、上下水の処理装置、一般照明、競技場などの屋外照明、ＵＶ硬化装置、半導体やプリント基板などの露光装置、ウエハ検査装置、プロジェクタなどの高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ナトリウムランプなどが挙げられる。
　放電ランプは、その用途に応じて、１０Ｖ以上の電圧が印加される。特許文献２に記載されたホウ化ランタンを含有したタングステン合金では、電圧が１００Ｖ未満ではトリウム含有タングステン合金と同等の寿命が得られていた。しかしながら、電圧が１００Ｖ以上と大きくなるにつれエミッション特性が低下し、その結果、寿命も大きく低下した。
　送信管やマグネトロンに関しても、同様に印加電圧が上がるにつれて十分な特性が得られないと言った問題があった。
　本発明は、このような問題に対応するためのものであり、放射性物質であるトリウムを使用せず、トリウム含有タングステン合金と同等以上のタングステン合金、タングステン合金を用いるタングステン合金部品、放電ランプ、送信管及びマグネトロンを提供することを目的とするものである。
　実施形態によれば、Ｗ成分と、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣおよびＣよりなる群から選択される少なくとも２種以上とを含有するタングステン合金が提供される。Ｈｆ成分が、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の範囲である。また、実施形態によれば、Ｗ成分と、ＨｆＯ2粒子を含むＨｆ成分とを含有するタングステン合金が提供される。Ｈｆ成分は、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲である。また、ＨｆＯ2粒子の平均一次粒子径は１５μｍ以下である。
　実施形態のタングステン合金部品は、ＨｆをＨｆＯ2換算で０．１～３ｗｔ％含有するタングステン合金部品において、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣ、Ｃの少なくとも２種以上を含有するものである。
　また、ＨfおよびＯの含有量からＨｆＯｘ換算したとき、ｘ＜２であることが好ましい。また、ＨfおよびＯの含有量からＨｆＯｘ換算したとき、０＜ｘ＜２であることが好ましい。
　また、タングステン合金部品の表面部の炭素量をＣ１（ｗｔ％）、中心部の炭素量をＣ２（ｗｔ％）としたとき、Ｃ１＜Ｃ２であることが好ましい。また、Ｋ、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも１種を０．０１ｗｔ％以下含有することが好ましい。また、Ｈｆ含有量を１００質量部としたときＺｒ含有量が１０質量部以下であることが好ましい。また、タングステンの平均結晶粒径は１～１００μｍであることが好ましい。
　また、放電ランプ用部品、送信管用部品、マグネトロン用部品の少なくとも１種に用いられるのが好ましい。
　また、実施形態の放電ランプは、実施形態のタングステン合金部品を具備するものである。また、実施形態の送信管は、実施形態のタングステン合金部品を具備するものである。また、実施形態のマグネトロンは、実施形態のタングステン合金部品を具備するものである。
　実施形態の放電ランプ用電極部品は、タングステン合金からなる放電ランプ用電極部品において、タングステン合金はＨｆ成分をＨｆＯ２換算で０．１～５ｗｔ％含有すると共に、Ｈｆ成分の中でＨｆＯ２粒子は平均粒径１５μｍ以下であることを特徴とするものである。
　また、ＨｆＯ２粒子は平均粒径５μｍ以下、かつ最大径１５μｍ以下であることが好ましい。また、Ｈｆ成分は、ＨｆＯ２および金属Ｈｆの２種類存在することが好ましい。また、Ｈｆ成分は、ＨｆＯ２粒子の表面に金属Ｈｆが存在することが好ましい。または、Ｈｆ成分のうち、金属Ｈｆの一部または全部はタングステンに固溶していることが好ましい。また、Ｈｆ成分の全含有量を１００質量部としたとき、ＨｆＯ２粒子になっているＨｆの割合は３０～９８質量であることが好ましい。また、タングステン合金は、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌの少なくとも１種からなるドープ材を０．０１ｗｔ％以下含有したことが好ましい。また、タングステン合金は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、希土類元素の少なくとも１種を２ｗｔ％以下含有することが好ましい。また、線径が０．１～３０ｍｍであることが好ましい。また、タングステン合金は、ビッカース硬度がＨｖ３３０～７００の範囲内であることが好ましい。また、放電ランプ用電極部品は先端をテーパ形状とした先端部と円柱状の胴体部を有することが好ましい。
　また、胴体部の円周方向断面の結晶組織を観察したとき、単位面積３００μｍ×３００μｍあたりタングステン結晶は１～８０μｍが面積率９０％以上であることが好ましい。また、胴体部の側面方向断面の結晶組織を観察したとき、単位面積３００μｍ×３００μｍあたりタングステン結晶は２～１２０μｍが面積率９０％以上であることが好ましい。
　また、実施形態の放電ランプは、実施形態の放電ランプ用電極部品を用いたことを特徴とするものである。また、放電ランプの印加電圧が１００Ｖ以上であることが好ましい。
　実施形態のタングステン合金は、放射性物質であるトリウム（酸化トリウム含む）を含有していないことから環境への悪影響がない。その上で、トリウム含有タングステン合金と同等以上の特性を有している。そのため、それを使ったタングステン合金部品、放電ランプ用電極部品、放電ランプ、送信管、マグネトロンは環境にやさしい製品とすることができる。
第１の実施形態のタングステン合金部品の一例を示す図である。 第１の実施形態のタングステン合金部品の他の一例を示す図である。 第１の実施形態の放電ランプの一例を示す図である。 第１の実施形態のマグネトロン用部品の一例を示す図である。 第２の実施形態の放電ランプ用電極部品の一例を示す図である。 第２の実施形態の放電ランプ用電極部品の他の一例を示す図である。 第２の実施形態の放電ランプ用電極部品の胴体部の円周方向断面の一例を示す図である。 第２の実施形態の放電ランプ用電極部品の胴体部の側面方向断面の一例を示す図である。 第２の実施形態の放電ランプの一例を示す図である。 実施例１および比較例１のエミッション電流密度－印加電圧の関係を示す図である。
（第１の実施形態）
　第１の実施形態によれば、Ｗ成分と、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣおよびＣよりなる群から選択される少なくとも２種以上とを含有するタングステン合金が提供される。Ｈｆ成分が、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の範囲である。Ｈｆ成分の例には、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣが含まれる。Ｈｆ成分は、Ｈｆ及びＨｆＯ2を含むものが好ましい。
　実施形態のタングステン合金部品は、ＨｆをＨｆＯ2換算で０．１～３ｗｔ％含有するタングステン合金部品において、Ｈｆ、ＨｆＯ2，ＨｆＣ、およびＣの少なくとも２種以上を含有することを特徴とするものである。
　Ｈｆ（ハフニウム）をＨｆＯ2（酸化ハフニウム）換算で０．１～３ｗｔ％含有することにより、エミッション特性や強度などの特性を向上させることができる。つまり、Ｈｆ含有量がＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％未満であると添加の効果が不十分であり、３ｗｔ％を超えると特性が低下する。また、Ｈｆ成分含有量はＨｆＯ2換算で０．５～２．５ｗｔ％であることが好ましい。
　また、タングステン合金に含有されているＨｆＯ2成分は、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣ、Ｃの少なくとも２種以上含有していることが必要である。つまり、ＨｆＯ2成分として、ＨｆとＨｆＯ2の組合せ、ＨｆＯ2とＨｆＣ（炭化ハフニウム）の組合せ、ＨｆＯ2とＣ（炭素）の組合せ、ＨｆとＨｆＯ2とＨｆＣの組合せ、ＨｆＯ2とＨｆＣとＣの組合せ、ＨｆとＨｆＯ2とＣの組合せ、ＨｆとＨｆＯ2とＨｆＣとＣ（炭素）の組合せのいずれかでＨｆＯ2成分を含有しているのである。それぞれ融点を比較すると、金属Ｈｆは２２２２℃、ＨｆＯ2は２７５８℃、ＨｆＣは３９２０℃、タングステンは３４００℃である（岩波書店「理化学事典」参照）。また、金属トリウムの融点は１７５０℃、酸化トリウム（ＴｈＯ2）の融点は３２２０±５０℃である。ハフニウムはトリウムと比べて高融点であることから、トリウム含有タングステン合金と比較して、高温強度を同等以上にすることができる。
　また、ＨfおよびＯの含有量からＨｆＯｘ換算したとき、ｘ＜２であることが好ましい。ｘ＜２であるということは、タングステン合金中に含有するＨｆＯ2成分がすべてＨｆＯ2で存在するわけではなく、その一部が金属Ｈｆや、ＨｆＣになっていることを意味する。金属Ｈｆの仕事関数は３．９であり、金属Ｔｈの仕事関数３．４と比べて大きいことからエミッション特性は低下すると考えられるが、放電ランプ用などの用途においては特に問題となるものではない。また、金属ハフニウムはタングステンと固溶体を形成するので強度向上に有効な元素である。
　また、ＨfおよびＯの含有量からＨｆＯｘ換算したとき、０＜ｘ＜２であることが好ましい。ｘ＜２は前述の通りである。また、０＜ｘであるということは、タングステン合金中に含有するＨｆＯ2成分としてＨｆＣまたはＣのいずれかが存在することを意味している。ＨｆＣまたはＣは、タングステン合金に含まれる不純物酸素を取り除く脱酸効果がある。不純物酸素を低減することにより、タングステン部品の電気抵抗値を下げることができるので電極としての特性が向上する。この範囲であると、金属Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣまたはＣがバランスよく存在し、エミッション特性、強度、電気抵抗、寿命などの特性が向上する。
　また、タングステン合金部品中のＨｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣ、Ｏの含有量の測定方法はＩＣＰ分析法および不活性ガス融解－赤外線吸収法を用いるものとする。ＩＣＰ分析法であれば、ＨｆのＨｆ量とＨｆＯ2とＨｆＣのＨｆ量を合計したＨｆ量を測定することができる。また、不活性ガス融解－赤外線吸収法によりＨｆＯｘのＯ（酸素）量と単独で存在する酸素量もしくは他の酸化物として存在する酸素量を合計した酸素量を測定することができる。実施形態ではＩＣＰ分析法および不活性ガス融解－赤外線吸収法によりＨｆ量、Ｏ量を測定し、ＨｆＯｘに換算するものとする。
　また、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌの少なくとも１種を０．０１ｗｔ％以下含有してもよい。Ｋ（カリウム）、Ｓｉ（珪素）、Ａｌ（アルミニウム）はいわゆるドープ材であり、これらドープ材を添加することにより再結晶特性を向上させることができる。再結晶特性を向上させることにより、再結晶熱処理を行った際に均一な再結晶組織を得易くなる。また、ドープ材の含有量の下限は特に限定されるものではないが、０．００１ｗｔ％以上であることが好ましい。０．００１ｗｔ％未満では添加の効果が小さく、また、０．０１ｗｔ％を超えると焼結性や加工性が悪くなり量産性が低下する恐れがある。
　また、Ｈｆ含有量を１００質量部としたときＺｒ含有量が１０質量部以下であることが好ましい。このＨｆ含有量はＨｆおよびＨｆＯ2、およびＨｆＣの合計のＨｆ量を示すものである。Ｚｒ（ジルコニウム）は、融点が１８５５℃と高いことからタングステン部品に含有されていたとしても悪影響は少ない。また、市販のＨｆ粉などには、粉のグレードによってはＺｒが数％含まれていることもある。不純物を除去した高純度Ｈｆ粉または高純度ＨｆＯ2粉を使うことは特性向上のためには有効である。一方で原料の高純度化はコストアップの要因となる。Ｈｆを１００重量部としたとき、Ｚｒ（ジルコニウム）含有量は１０質量部以下であれば、特性を必要以上に低下させずに済む。
　また、タングステン合金部品の表面部の炭素量をＣ１（ｗｔ％）、中心部の炭素量をＣ２（ｗｔ％）としたとき、Ｃ１＜Ｃ２であることが好ましい。表面部とはタングステン合金の表面から２０μｍまでの部分を示す。また、中心部とはタングステン合金部品の断面における中心部分である。また、この炭素量は、ＨｆＣなどの炭化物の炭素と単独で存在する炭素の両方を合計した値であり、燃焼－赤外線吸収法で分析するものとする。表面部の炭素量Ｃ１＜中心部の炭素量Ｃ２、であるということは表面部の炭素が脱酸によりＣＯ２となって系外に出て行ったことを示す。また、表面部の炭素量が減るということは表面部のＨｆ量が相対的に増える状態となる。このため、Ｈｆをエミッタ材として使用する場合に特に有効である。
　また、タングステンの平均結晶粒径は１～１００μｍであることが好ましい。タングステン合金部品は焼結体であることが好ましい。焼結体であると、成型工程を利用することにより様々な形状の部品を作製することができる。また、焼結体を鍛造工程、圧延工程、線引き工程などを行うことにより、線材（フィラメント含む）、コイル部品などへの加工を行い易い。
　また、タングステン結晶は、焼結体のときはアスペクト比３未満の結晶が９０％以上の等方結晶組織となる。また、線引き加工を行うとアスペクト比３以上の結晶が９０％以上の扁平結晶組織となる。また、タングステン結晶の粒径の求め方は、金属顕微鏡などの拡大写真により結晶組織を撮る。そこに写るタングステン結晶一つにて最大フェレー径を測定し、粒径とする。この作業を任意の１００粒について行い、その平均値を平均結晶粒径とする。
　また、タングステンの結晶の最大フェレー径の平均が１μｍ未満と小さいと、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣまたはＣといった分散成分の分散状態を均一にするのが困難となる。分散成分は、タングステン結晶同士の粒界に存在する。そのため、タングステンの結晶の最大フェレー径の平均が１μｍ未満と小さいと粒界が小さくなるため、分散成分を均一分散させるのが困難となる。一方、タングステンの結晶の最大フェレー径の平均が１００μｍを超えて大きいと、焼結体としての強度が低下する。そのため、タングステンの結晶の最大フェレー径の平均が１～１００μｍ、さらには１０～６０μｍであることが好ましい。
　また、均一分散の観点からＨｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣまたはＣといった分散成分の最大フェレー径の平均値は、タングステンの最大フェレー径の平均値よりも小さいことが好ましい。また、タングステンの結晶の最大フェレー径の平均値をＡ（μｍ）、分散成分の最大フェレー径の平均値をＢ（μｍ）としたとき、Ｂ／Ａ≦０．５であることが好ましい。Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣまたはＣといった分散成分は、タングステン結晶同士の粒界に存在し、エミッタ材や粒界強化材として機能する。分散成分の平均粒径をタングステンの平均結晶粒径の１／２以下に小さくすることにより、分散成分がタングステン結晶粒界に均一分散し易くすることができ、特性バラツキを低減することができる。
　以上のようなタングステン合金部品は、放電ランプ用部品、送信管用部品、マグネトロン用部品の少なくとも１種に用いることが好ましい。
　放電ランプ用部品とは、放電ランプに用いるカソード電極、電極支持棒、コイル部品が挙げられる。図１および図２に放電ランプ用カソード電極の一例を示した。図中、１はカソード電極、２は電極胴体部、３は電極先端部、である。カソード電極１はタングステン合金の焼結体で形成されている。また、電極先端部３は図１のように先端が台形状（円錐台形状）であってもよいし、図２のように先端が三角状（円錐形状）であってもよい。必要に応じ、先端部は研磨加工を行うものとする。また、電極胴体部２は直径２～３５ｍｍの円柱状、また、電極胴体部２の長さは１０～６００ｍｍであることが好ましい。
　図３に放電ランプの一例を示した。図中、１はカソード電極、４は放電ランプ、５は電極支持棒、６はガラス管、である。放電ランプ４は、一対のカソード電極１を電極先端部を向い合せになるように配置する。カソード電極１は電極支持棒５に接合されている。また、ガラス管６の内部には、図示しない蛍光体層が設けられている。また、ガラス管の内部には、必要に応じ、水銀、ハロゲン、アルゴンガス（またはネオンガス）などが封入されている。また、実施形態のタングステン合金部品を電極支持棒５として使う場合、電極支持棒全体が実施形態のタングステン合金であってもよいし、カソード電極と接合する部分について実施形態のタングステン合金を使い、残りの部分を他のリード材と接合する形状であってもよい。
　また、放電ランプは、その種類によっては、電極支持棒にコイル部品を取り付けて電極とするものもある。このコイル部品に実施形態のタングステン合金を適用することも可能である。
　また、実施形態の放電ランプは、実施形態のタングステン合金またはタングステン合金部品を用いたものである。放電ランプの種類は特に限定されるものではなく、低圧放電ランプと高圧放電ランプのどちらにも適用できる。また、低圧放電ランプは、一般照明、道路やトンネルなどに使われる特殊照明、塗料硬化装置、ＵＶ硬化装置、殺菌装置、半導体などの光洗浄装置など様々なアーク放電型の放電ランプが挙げられる。また、高圧放電ランプは、上下水の処理装置、一般照明、競技場などの屋外照明、ＵＶ硬化装置、半導体やプリント基板などの露光装置、ウエハ検査装置、プロジェクタなどの高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ナトリウムランプなどが挙げられる。
　また、実施形態のタングステン合金部品は、送信管用部品にも好適である。送信管用部品としては、フィラメントまたはメッシュグリッドが挙げられる。また、メッシュグリッドは線材をメッシュ状に編んだものや、焼結体板に複数の穴を形成したものであってもよい。実施形態の送信管は、送信管用部品として実施形態のタングステン合金部品を使用しているのでエミッション特性などがよい。
　また、実施形態のタングステン合金部品は、マグネトロン用部品にも好適である。マグネトロン用部品としては、コイル部品が挙げられる。図４にマグネトロン用部品の一例として、マグネトロン用陰極構体を示した。図中、７はコイル部品、８は上部支持部材、９は下部支持部材、１０は支持棒、１１はマグネトロン用陰極構体、である。上部支持部材８と下部支持部材９は支持棒１０を介して一体化されている。また、支持棒１０の周囲にはコイル部品７が配置され、上部支持部材８と下部支持部材９に一体化されている。このようなマグネトロン用部品は、電子レンジに好適である。また、コイル部品は、用いるタングステン線材の線径０．１～１ｍｍが好ましい。また、コイル部品としての直径は２～６ｍｍが好ましい。実施形態のタングステン合金部品は、マグネトロン用部品に用いたとき、優れたエミッション特性と高温強度を示す。そのため、それを用いたマグネトロンの信頼性を向上させることができる。
　次に実施形態のタングステン合金及びタングステン合金部品の製造方法について説明する。実施形態のタングステン合金及びタングステン合金部品は前述の構成を有すればその製造方法は特に限定されるものではないが、効率のよい製造方法として以下の方法が挙げられる。
　まず、原料となるタングステン粉末を用意する。タングステン粉末は平均粒径１～１０μｍが好ましい。平均粒径が１μｍ未満では、タングステン粉末が凝集し易く、ＨｆＯ2成分を均一分散させ難い。また、１０μｍを超えると焼結体としての平均結晶粒径が１００μｍを超えてしまう恐れがある。また、純度は、目的とする用途にもあるが９９．０ｗｔ％以上、さらには９９．９ｗｔ％以上の高純度タングステン粉末であることが好ましい。
　次に、ＨｆＯ2成分として、ＨｆＯ2粉末を用意する。また、ＨｆＣ成分としてＨｆＣ粉末を用意する。ＨｆＣ粉末の代わりに、Ｈｆ粉末および炭素粉末の混合物を用いてもよい。また、ＨｆＣ粉末単独ではなく、ＨｆＣ粉末に、Ｈｆ粉末または炭素粉末の１～２種を混合したものであってもよい。この中では、ＨｆＯ2粉末、またはＨｆＣ粉末を用いることが好ましい。ＨｆＣ粉末は、焼結工程において、一部の炭素が分解してタングステン粉末中の不純物酸素と反応し、二酸化炭素となって系外に放出され、タングステン合金の均一化に貢献するので好ましい。Ｈｆ粉末と炭素粉末の混合粉末で対応した場合、Ｈｆ粉末と炭素粉末の両方を均一混合しないといけないので製造工程の負荷が増える。また、金属Ｈｆは酸化し易いのでＨｆＣ粉末を用いることが好ましい。
　また、ＨｆＯ2成分粉末は、平均粒径０．５～５μｍであることがこのましい。平均粒径が０．５μｍ未満ではＨｆＯ2粉末の凝集が大きく均一分散させ難い。また、５μｍを超えるとタングステン結晶の粒界に均一分散させ難くなる。また、ＨｆＣ成分粉末は、平均粒径０．５～５μｍであることがこのましい。平均粒径が０．５μｍ未満ではＨｆＣ粉末の凝集が大きく均一分散させ難い。また、５μｍを超えるとタングステン結晶の粒界に均一分散させ難くなる。また、均一分散という観点からすると、ＨｆＯ2粉末、またはＨｆＣ粉末の平均粒径≦タングステン粉末の平均粒径、であることが好ましい。
　また、ＨｆＯ2粉末、ＨｆＣ粉末またはＨｆ粉末は、そのＨｆ量を１００質量部としたとき、Ｚｒが１０質量部以下であることが好ましい。ＨｆＯ2粉末、ＨｆＣ粉末またはＨｆ粉末にはＺｒ成分が不純物として含まれる場合がある。Ｈｆ量に対し、Ｚｒ量が１０質量部以下であればＨｆ成分の特性に良さを阻害しないで済む。また、Ｚｒ量は少ないほど好ましいが、原料の高純度化はコストアップの要因となる。そのため、Ｚｒ量は０．１～３質量部がさらに好ましい範囲である。
　また、必要に応じ、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌから選ばれる少なくとも１種以上のドープ材を添加するものとする。添加量は０．０１ｗｔ％以下が好ましい。
　次に、各原料粉末を均一混合する。混合工程は、ボールミルなどの混合機を用いて行うことが好ましい。混合工程は８時間以上、さらには２０時間以上行うことが好ましい。また、必要に応じ、有機バインダーや有機溶媒と混合してスラリーとしてもよい。また、必要に応じ、造粒工程を行ってもよい。
　次に、金型でプレスし、成形体を作製する。必要に応じ、成形体に脱脂工程を行う。次に、焼結工程を行う。焼結工程は、水素、窒素などの不活性雰囲気または真空中で行うことが好ましい。また、焼結条件は温度１４００～３０００℃で１～２０時間で行うことが好ましい。焼結温度が１４００℃未満または焼結時間が１時間未満では焼結が不十分であり、焼結体の強度が低下する。また、焼結温度が３０００℃を超えるまたは焼結時間が２０時間を超えるとタングステン結晶が粒成長し過ぎる恐れがある。また、水素、不活性雰囲気または真空中で焼結を行うことにより、焼結体表面部の炭素を系外に放出し易くできる。また、焼結工程は、通電焼結、常圧焼結、加圧焼結など特に限定されるものではない。
　次に、焼結体（タングステン合金）を部品に加工するための工程を行う。部品に加工するための工程は、鍛造工程、圧延工程、線引き工程、切断工程、研磨工程などが挙げられる。また、コイル部品にする場合はコイリング工程が挙げられる。また、送信管用部品としてメッシュグリッドを作製する場合は、フィラメントをメッシュ状に組み上げる工程が挙げられる。
　次に、部品に加工した後、必要に応じ、歪取り熱処理を行うものとする。歪取り熱処理は、不活性雰囲気または真空中で、１３００～２５００℃の範囲で行うことが好ましい。歪取り熱処理を行うことにより、部品への加工工程で発生した内部応力を緩和し、部品の強度を向上させることができる。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態によれば、Ｗ成分と、ＨｆＯ2粒子を含むＨｆ成分とを含有するタングステン合金が提供される。Ｈｆ成分は、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲である。ＨｆＯ2粒子の平均一次粒子径は１５μｍ以下である。
　実施形態の放電ランプ用電極部品は、タングステン合金からなる放電ランプ用電極部品において、タングステン合金はＨｆ成分をＨｆＯ２換算で０．１～５ｗｔ％含有すると共に、Ｈｆ成分の中でＨｆＯ２粒子の一次粒子は平均粒径１５μｍ以下であることを特徴とするものである。
　図５および図６に、実施形態の放電ランプ用電極部品の一例を示した。図中、２１は放電ランプ用電極部品、２２はテーパ形状の先端部を有する放電ランプ用電極部品、２３は先端部、２４は胴体部、である。放電ランプ用電極部品２１は円柱状であり、その先端部２３をテーパ形状に加工して放電ランプ用電極部品２２にする。なお、テーパ形状に加工する前の放電ランプ用電極部品２１は、通常、円柱形状であるが、四角柱形状であってもよい。
　まず、タングステン合金は、Ｈｆ成分をＨｆＯ２換算で０．１～５ｗｔ％含有するものである。Ｈｆ成分は、ＨｆＯ２、Ｈｆの２種が挙げられる。ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）の場合、Ｏ／Ｈｆの原子比が２に限るものではなく、Ｏ／Ｈｆの原子比が１．６～２の範囲のものを含むものとする。また、Ｈｆ成分は、ＨｆＯ２（Ｏ／Ｈｆ原子比＝２）換算で０．１～５ｗｔ％含有するものである。Ｈｆ成分は放電ランプ用電極部品においてエミッタ材として機能する成分である。Ｈｆ成分の含有量がＨｆＯ２換算で０．１ｗｔ％未満ではエミッション特性が不十分である。一方、５ｗｔ％を超えると強度低下などを招く恐れがある。そのため、Ｈｆ成分はＨｆＯ２換算で０．３～３．０ｗｔ％、さらには０．５～２．５ｗｔ％が好ましい。
　また、Ｈｆ成分は前述のようにＨｆＯ２またはＨｆとして存在する。このうち、ＨｆＯ２の一次粒子は平均粒径１５μｍ以下の粒子であることが必要である。つまり、ＨｆＯ２はＨｆＯ２粒子であることが重要である。ＨｆＯ２粒子はタングステン結晶粒子同士の粒界に存在する。そのため、ＨｆＯ２粒子があまり大きいとタングステン結晶粒子同士の隙間を大きくしてしまい、密度低下や強度低下の原因となる。また、タングステン結晶粒子同士の粒界に存在することにより、ＨｆＯ２粒子がエミッション材としてだけでなく、分散強化材としても機能するため電極部品の強度向上も得られる。
　また、ＨｆＯ２粒子の一次粒子は平均粒径５μｍ以下、かつ最大径１５μｍ以下であることが好ましい。また、ＨｆＯ２粒子は平均粒径０．１～３μｍであることが好ましい。また、最大径は１～１０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満または最大径が１μｍ未満と小さなＨｆＯ２粒子ではエミッションによる消耗により早く消滅してしまう恐れがある。電極としての長寿命化を図るためには、ＨｆＯ２粒子は、平均粒径０．１μｍ以上または最大径１μｍ以上であることが好ましい。
　また、ＨｆＯ２粒子の分散状態は、任意の直線２００μｍ上に２～３０個の範囲であることが好ましい。ＨｆＯ２粒子の個数が直線２００μｍあたり２個未満（０～１個）であると部分的にＨｆＯ２粒子が少なくなりエミッションのばらつきが大きくなる。一方、ＨｆＯ２粒子の個数が直線２００μｍあたり３０個を超えて多い（３１個以上）と、部分的にＨｆＯ２粒子が多くなりすぎ、強度低下などの悪影響がでる恐れがある。なお、ＨｆＯ２粒子の分散状態の測定方法は、タングステン合金の任意の断面を拡大撮影する。拡大写真は、１０００倍以上とする。拡大写真上に、任意の直線２００μｍ（線の太さ０．５ｍｍ）を引き、その線上に存在するＨｆＯ２粒子の個数をカウントするものとする。
　また、ＨｆＯ２粒子の二次粒子は最大径１００μｍ以下であることが好ましい。ＨｆＯ2粒子の二次粒子とは、一次粒子の凝集体のことである。二次粒子が１００μｍを超えて大きいとタングステン合金部品の強度が低下する。そのため、ＨｆＯ2粒子の二次粒子の最大径は１００μｍ以下、５０μｍ以下、さらには２０μｍ以下と小さいことが好ましい。
　また、Ｈｆ成分のうち、Ｈｆ（金属Ｈｆ）に関しては、様々な分散状態がある。
　第一の分散状態は、金属Ｈｆ粒子として存在するものである。金属Ｈｆ粒子はＨｆＯ２粒子と同様にタングステン結晶粒子同士の粒界に存在する。タングステン結晶粒子同士の粒界に存在することにより、金属Ｈｆ粒子もエミッション材および分散強化材として機能する。そのため、金属Ｈｆ粒子の一次粒子径は、平均粒径１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下、０．１～３μｍが好ましい。また、最大径は１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下が好ましい。また、金属Ｈｆ粒子は、タングステン合金を作製する場合に、予めＨｆＯ２粒子と金属Ｈｆ粒子を混合してもよいし、ＨｆＯ２粒子を製造工程中に脱酸する方法でもよい。なお、脱酸する方法を使えば、タングステン中の酸素も系外に放出させる効果も得られることから好ましい。脱酸ができれば、タングステン合金の電気抵抗を下げることができるので電極として導電性が向上する。
　また、第二の分散状態は、ＨｆＯ２粒子の表面に金属Ｈｆが存在するものである。第一の分散状態と同様にタングステン合金の焼結体を作製する場合にＨｆＯ２粒子表面から酸素が脱酸されて、表面に金属Ｈｆ被膜が形成された状態となる。金属Ｈｆ被膜付きＨｆＯ２粒子であっても、すぐれたエミッション特性を示す。また、金属Ｈｆ被膜付きＨｆＯ２粒子の一次粒子径は、平均粒径１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下、０．１～３μｍが好ましい。また、最大径は１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下が好ましい。
　また、第三の分散状態は、金属Ｈｆの一部または全部はタングステンに固溶しているものである。金属Ｈｆはタングステンと固溶体を形成する組合せである。固溶体を形成することでタングステン合金の強度を向上させることができる。また、固溶の有無の測定方法は、ＸＲＤ分析によって可能である。まず、Ｈｆ成分および酸素の含有量を測定する。また、Ｈｆ成分中のＨｆ量と酸素量からＨｆＯ2換算し、ＨｆＯx，ｘ＜２であることを確認する。次にＸＲＤ分析を行い金属Ｈｆのピークが検出されないことを確認する。ＨｆＯx、ｘ＜２と酸化ハフニウムになっていないハフニウムが存在するにも関わらず、金属Ｈｆのピークが検出されないということは金属Ｈｆがタングステンに固溶していることを意味する。
　一方、ＨｆＯｘ、ｘ＜２と酸化ハフニウムになっていないハフニウムが存在し、その上で金属Ｈｆのピークが検出されるということは金属Ｈｆが固溶せずタングステン結晶同士の粒界に存在する第一の分散状態であることを意味するものである。また、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）やＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を使うことにより第二の分散状態であることは分析できる。
　金属Ｈｆの分散状態は、第一の分散状態、第二の分散状態、第三の分散状態のいずれか１種または２種以上の組合せであってもよい。
　また、Ｈｆ成分の全含有量（Ｈｆ含有量）を１００質量部としたとき、ＨｆＯ２粒子になっているＨｆの割合は３０～９８質量部であることが好ましい。Ｈｆ成分は、当然ながら、そのすべてがＨｆＯ２粒子であってもよい。ＨｆＯ２粒子であれば、エミッション特性は得られる。一方、金属Ｈｆを分散させることにより、タングステン合金の導電性や強度を向上させることができる。しかしながら、Ｈｆ成分すべてが金属Ｈｆであるとエミッション特性や高温強度が低下する。金属Ｈｆは融点２２３０℃、ＨｆＯ２の融点２７５８℃、金属タングステンの融点３４００℃である。ＨｆＯ２の方が融点が高いことから、ＨｆＯ２を所定量含有した方が高温強度が向上する。また、ＨｆＯ２は表面電流密度がＴｈＯ２とほぼ同等なので酸化トリウム含有タングステン合金と同様の電流を流すことができる。そのため、放電ランプとしても、酸化トリウム含有タングステン合金電極と同様の電流密度で対応できるため、制御回路等の設計変更が不要である。そのため、Ｈｆ成分の全含有量を１００質量部としたとき、ＨｆＯ２粒子の割合は３０～９８質量部であることが好ましい。さらに好ましくは６０～９５質量部である。
　なお、ＨｆＯ２と金属Ｈｆの含有量を分析する方法は、ＩＣＰ分析法によりタングステン合金中の全Ｈｆ量を測定する。次に、不活性ガス融解－赤外線吸収法によりタングステン合金中の全酸素量を測定する。タングステン合金がＨｆ成分との２元系である場合、測定された全酸素量は実質的にすべてがＨｆＯ２になっていると考えて良い。そのため、測定された全Ｈｆ量と全酸素量の比較でＨｆ成分中のＨｆＯ２量を測定することができる。なお、この方法の場合は、Ｏ／Ｈｆ＝２にてＨｆＯ２量を計算するものとする。
　また、ＨｆＯ２粒子のサイズの測定は、タングステン合金焼結体の任意の断面において拡大写真を撮り、そこに写るＨｆＯ２粒子のもっとも長い対角線をＨｆＯ２粒子の粒径として測定する。この作業をＨｆＯ２粒子５０個分を測定し、その平均値をＨｆＯ２粒子の平均粒径とする。また、ＨｆＯ２粒子の粒径（もっとも長い対角線）の中で一番大きな値をＨｆＯ２粒子の最大径とする。
　また、タングステン合金は、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌの少なくとも１種からなるドープ材を０．０１ｗｔ％以下含有してもよい。Ｋ（カリウム）、Ｓｉ（珪素）、Ａｌ（アルミニウム）はいわゆるドープ材であり、これらドープ材を添加することにより再結晶特性を向上させることができる。再結晶特性を向上させることにより、再結晶熱処理を行った際に均一な再結晶組織を得易くなる。また、ドープ材の含有量の下限は特に限定されるものではないが、０．００１ｗｔ％以上であることが好ましい。０．００１ｗｔ％未満では添加の効果が小さく、また、０．０１ｗｔ％を超えると焼結性および加工性が悪くなり量産性が悪くなる。
　また、タングステン合金は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ及び希土類元素よりなる群から選択される少なくとも１種を２ｗｔ％以下含有してもよい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、希土類元素は、それぞれ、金属単体、酸化物、炭化物のいずれか１種の形態をとることができる。また、２種以上を含有してもよい。なお、２種以上を含有する場合であっても、その合計は２ｗｔ％以下が好ましい。これらの含有成分は、主に分散強化材として機能するものである。ＨｆＯ２粒子はエミッション材として機能するものであるから、放電ランプを長時間使用していると消耗してくる。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、希土類元素はエミッション特性が弱いため、エミッションによる消耗が少ないため長期に渡り分散強化材としての機能を維持することができる。含有量の下限は特に限定されるものではないが、０．０１ｗｔ％以上であることが好ましい。また、これらの成分の中では、Ｚｒ、希土類元素が好ましい。これら成分は原子半径が０．１６ｎｍ以上と大きな原子であるため、表面電流密度が大きい成分である。言い換えれば、原子半径が０．１６ｎｍ以上の元素を含む金属単体またはその化合物が好ましいと言える。
　また、放電ランプ用電極部品は先端をテーパ形状とした先端部と円柱状の胴体部を有することが好ましい。テーパ形状、つまりは先端部を尖らせた形状とすることにより放電ランプ用電極部品としての特性が向上する。図６に示したように、先端部２３と胴体部２４の長さの割合は特に限定されるものではなく、用途に応じて決めるものとする。
　また、放電ランプ用電極部品の線径φは０．１～３０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満では電極部品としての強度が保てず、放電ランプに組み込む際に折れたり、先端部をテーパ加工する際に折れたりする恐れがある。また、３０ｍｍを超えて大きいと後述するようなタングステン結晶組織の均一性を制御し難くなる。
　また、胴体部の円周方向断面（横断面）の結晶組織を観察したとき、単位面積３００μｍ×３００μｍあたりタングステン結晶は結晶粒径が１～８０μｍのものが面積率９０％以上であることが好ましい。図７に胴体部の円周方向断面の一例を示した。図中、２４は胴体部、２５は円周方向断面、である。円周方向断面の結晶組織を測定する際は、胴体部の長さの中心の断面を拡大写真にて撮影するものとする。また、線径が細く、一視野で単位面積３００μｍ×３００μｍが測定できないときは、任意の円周方向断面を複数回撮影するものとする。拡大写真において、そこに写るタングステン結晶粒子の最も長い対角線を最大径とし、その最大径が１～８０μｍの範囲内に入っているものの面積％を測定するものとする。
　胴体部の円周方向断面のタングステン結晶が単位面積あたり結晶粒径が１～８０μｍのものが面積率９０％以上であるということは、結晶粒径が１μｍ未満の小さなタングステン結晶および８０μｍを超える大きなタングステン結晶が少ないことを示す。１μｍ未満のタングステン結晶が多すぎるとタングステン結晶粒子同士の粒界が小さくなり過ぎてしまう。粒界中にＨｆＯ２粒子の割合が増えてしまうと、エミッションによりＨｆＯ２粒子が消耗した場合に大きな欠陥となりタングステン合金の強度が低下する。一方、８０μｍを超えて大きなタングステン結晶粒子が多いと、粒界が大きくなり過ぎてタングステン合金の強度が低下する。より好ましくは１～８０μｍが面積率９６％以上、さらには面積率１００％である。
　また、円周方向断面のタングステン結晶粒子の平均粒径は５０μｍ以下、さらには２０μｍ以下が好ましい。また、タングステン結晶粒子の平均アスペクト比は３未満であることが好ましい。なお、アスペクト比を測定する際は、単位面積３００μｍ×３００μｍの拡大写真を撮影し、そこに写るタングステン結晶粒子の最大径（フェレー径）を長径Ｌ、長径Ｌの中心から垂直に伸ばした粒径を短径Ｓとし、長径Ｌ／短径Ｓ＝アスペクト比とする。この作業を５０粒行い、その平均値を平均アスペクト比とする。また、平均粒径を求める際は、（長径Ｌ＋短径Ｓ）／２＝粒径とし、５０粒の平均値を平均粒径とする。
　また、胴体部の側面方向断面（縦断面）の結晶組織を観察したとき、単位面積３００μｍ×３００μｍあたりタングステン結晶は結晶粒径が２～１２０μｍのものが面積率９０％以上であることが好ましい。図８に側面方向断面の一例を示した。図中、２４は胴体部、２６は側面方向断面、である。側面方向断面の結晶組織を測定する際は、胴体部の線径の中心を通る断面を測定するものとする。また、一視野で単位面積３００μｍ×３００μｍが測定できないときは、任意の側面方向断面を複数回撮影するものとする。拡大写真において、そこに写るタングステン結晶粒子の最も長い対角線を最大径とし、その最大径が２～１２０μｍの範囲内に入っているものの面積％を測定するものとする。
　胴体部の側面方向断面のタングステン結晶が単位面積あたり結晶粒径が２～１２０μｍのものが面積率９０％以上であるということは、結晶粒径が２μｍ未満の小さなタングステン結晶および１２０μｍを超える大きなタングステン結晶が少ないことを示す。２μｍ未満のタングステン結晶が多すぎるとタングステン結晶粒子同士の粒界が小さくなり過ぎてしまう。粒界中にＨｆＯ２粒子の割合が増えてしまうと、エミッションによりＨｆＯ２粒子が消耗した場合に大きな欠陥となりタングステン合金の強度が低下する。一方、１２０μｍを超えて大きなタングステン結晶粒子が多いと、粒界が大きくなり過ぎてタングステン合金の強度が低下する。より好ましくは２～１２０μｍが面積率９６％以上、さらには面積率１００％である。
　また、側面方向断面のタングステン結晶粒子の平均粒径は７０μｍ以下、さらには４０μｍ以下が好ましい。また、タングステン結晶粒子の平均アスペクト比は３以上であることが好ましい。なお、平均粒径や平均アスペクト比の測定方法は円周方向断面と同じである。
　以上のように、タングステン結晶粒子のサイズ、Ｈｆ成分のサイズや割合を制御することにより、放電特性に優れ、かつ強度、特に高温強度のタングステン合金を提供することが可能となる。そのため、放電ランプ用電極部品の特性も向上する。
　また、タングステン合金は、相対密度は９５．０％以上、さらには９８．０％以上であることが好ましい。相対密度が９５．０％未満であると気泡が増えて強度低下や部分放電などの悪影響がでる恐れがある。なお、相対密度の求め方は、アルキメデス法による実測密度を理論密度で割った値である。（実測密度／理論密度）×１００（％）＝相対密度、となる。また、理論密度は、タングステンの理論密度１９．３ｇ／ｃｍ３、ハフニウムの理論密度１３．３１ｇ／ｃｍ３、酸化ハフニウムの理論密度９．６８ｇ／ｃｍ３、としてそれぞれ質量比に応じて計算により求めるものとする。例えば、ＨｆＯ２を１ｗｔ％、Ｈｆを０．２ｗｔ％、残部タングステンからなるタングステン合金の場合、９．６８×０．０１＋１３．３１×０．００２＋１９．３×０．９８８＝１９．１９１８２ｇ／ｃｍ３が理論密度になる。また、理論密度を計算する場合は、不純物の存在は考慮しなくてよい。
　また、タングステン合金は、ビッカース硬度がＨｖ３３０以上であることが好ましい。さらにはＨｖ３３０～７００の範囲内であることが好ましい。ビッカース硬度がＨｖ３３０未満ではタングステン合金が柔らか過ぎて強度が低下する。一方、Ｈｖ７００を超えるとタングステン合金が硬過ぎて先端部をテーパ形状に加工し難くなる。また、硬過ぎると胴体部の長い電極部品の場合に柔軟性がなく折れやすくなる恐れがある。また、タングステン合金の３点曲げ強度を４００ＭＰａ以上と高くすることができる。
　また、放電ランプ用電極部品の表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好ましい。特に、先端部に関しては表面粗さＲａは５μｍ以下、さらには３μｍ以下と小さいことが好ましい。表面凹凸が大きいとエミッション特性が低下する。
　以上のような放電ランプ用電極部品であれば、様々な放電ランプに適用することができる。そのため、印加電圧が１００Ｖ以上と大きな電圧をかけても長寿命を成し得ることができる。また、前述のような低圧放電ランプや高圧放電ランプなど、特に使用制限を受けるものではなく。また、胴体部の線径が０．１～３０ｍｍと、線径が０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の細いサイズ、３ｍｍを超えて１０ｍｍ以下の中くらいのサイズ、１０ｍｍを超えて３０ｍｍ以下の太いものまで適用可能である。また、電極胴体部の長さは１０～６００ｍｍであることが好ましい。
　図９に放電ランプの一例を示した。図中、２２は電極部品（先端部をテーパ加工済み）、２７は放電ランプ、２８は電極支持棒、２９はガラス管、である。放電ランプ２７は、一対の電極部品２２を電極先端部を向い合せになるように配置する。電極部品２２は電極支持棒２８に接合されている。また、ガラス管２９の内面には、図示しない蛍光体層が設けられている。また、ガラス管の内部には、必要に応じ、水銀、ハロゲン、アルゴンガス（またはネオンガス）などが封入されている。
　また、実施形態の放電ランプは、実施形態のタングステン合金または電極部品を用いたものである。放電ランプの種類は特に限定されるものではなく、低圧放電ランプと高圧放電ランプのどちらにも適用できる。また、低圧放電ランプは、一般照明、道路やトンネルなどに使われる特殊照明、塗料硬化装置、ＵＶ硬化装置、殺菌装置、半導体などの光洗浄装置など様々なアーク放電型の放電ランプが挙げられる。また、高圧放電ランプは、上下水の処理装置、一般照明、競技場などの屋外照明、ＵＶ硬化装置、半導体やプリント基板などの露光装置、ウエハ検査装置、プロジェクタなどの高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ナトリウムランプなどが挙げられる。また、タングステン合金の強度を向上させているので、自動車用放電ランプのように移動（振動）を伴う分野にも適用できる。
　次に、製造方法について説明する。実施形態のタングステン合金及び放電ランプ用電極部品は、前述の構成を有すれば製造方法は特に限定されるものではないが、効率よく得るための製造方法として次のものが挙げられる。
　まず、タングステン合金の製造方法として、Ｈｆ成分を含有したタングステン合金粉末の調製を行う。
　まず、Ｈｆ成分として、ＨｆＯ２粉末を用意する。ＨｆＯ２粒子の一次粒子径は平均粒径１５μｍ以下、さらには平均粒径５μｍ以下が好ましい。また、篩を使用して最大径１５μｍを超えるものを予め除去することが好ましい。また、最大径を１０μｍ以下にしたいときは目的のメッシュ径を有する篩を使って大きなＨｆＯ２粒子を除去する。また、小さな粒径のＨｆＯ２粒子を除去したい場合も目的のメッシュ径を有する篩を使って除去するものとする。また、篩通しを行う前に、ＨｆＯ２粒子をボールミル等により粉砕工程を行うことが好ましい。粉砕工程を行うことにより、凝集体を破壊できるので篩通しによる粒径制御を行い易くなる。
　次に、金属タングステン粉末を混合する工程を行う。また、金属タングステン粉末は平均粒径０．５～１０μｍのものが好ましい。また、タングステン純度９８．０ｗｔ％以上、酸素含有量１ｗｔ％以下、不純物金属成分１ｗｔ％以下のタングステン粉末がよい。また、ＨｆＯ２粒子と同様に、予めボールミル等により粉砕し、篩通し工程により、小さな粒子および大きな粒子を除去しておくことが好ましい。
　ＨｆＯ２換算したときに目的とするＨｆ成分量（ＨｆＯ２換算０．１～５ｗｔ％）になるように金属タングステン粉末を添加するものとする。ＨｆＯ２粒子と金属タングステン粉末の混合粉末を混合容器に入れ、混合容器を回転させ均一に混合させる。このとき、混合容器を円筒形状とし、円周方向に回転させることにより、スムーズに混合させることができる。この工程により、ＨｆＯ２粒子を含有するタングステン粉末を調製することができる。また、後述の焼結工程時に脱酸することを考慮して炭素粉末を微量添加してもよい。
　次に、得られたＨｆＯ２粒子を含有するタングステン粉末を使って成形体を調製する。成形体を形成する際は、必要に応じ、バインダーを使うものとする。また、成形体は円柱形状であるときは直径０．１～４０ｍｍの円柱形状であることが好ましい。また、後述するように板状の焼結体から切り出す場合は、成形体のサイズは任意である。また、成形体の長さ（厚さ）は任意である。
　次に、成形体を予備焼結する工程を行う。予備焼結は１２５０～１５００℃で行うことが好ましい。この工程により、予備焼結体を得ることができる。次に、予備焼結体を通電焼結する工程を行う。通電焼結は、焼結体が２１００～２５００℃の温度になるように通電することが好ましい。温度が２１００℃未満では十分な緻密化ができず強度が低下する。また、２５００℃を超えると、ＨｆＯ２粒子およびタングステン粒子が粒成長し過ぎて目的とする結晶組織が得られない。
　また、別の方法では、成形体を温度１４００～３０００℃で１～２０時間で行う方法がある。焼結温度が１４００℃未満または焼結時間が１時間未満では焼結が不十分であり、焼結体の強度が低下する。また、焼結温度が３０００℃を超えるまたは焼結時間が２０時間を超えるとタングステン結晶が粒成長し過ぎる恐れがある。
　また、焼結雰囲気は、窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気中、水素などの還元雰囲気中、真空中が挙げられる。これらの雰囲気であれば焼結工程時に、ＨｆＯ２粒子の炭素が脱炭する。脱炭の際にタングステン粉末中の不純物酸素を一緒に除去するので、タングステン合金中の酸素含有量を１ｗｔ％以下、さらには０．５ｗｔ％以下と小さくすることができる。タングステン合金中の酸素含有量が減ると導電性が向上する。
　この焼結工程により、Ｈｆ成分含有タングステン焼結体を得ることができる。また、予備焼結体が円柱形状であれば焼結体も円柱状焼結体（インゴット）になる。また、板状焼結体の場合は、所定のサイズに切り出す工程を行う。この切り出し工程により円柱状焼結体（インゴット）になる。
　次に、円柱状焼結体（インゴット）を、鍛造加工、圧延加工、線引加工などにより、線径を調製していく工程を行うものとする。その際の加工率は３０～９０％の範囲であることが好ましい。この加工率とは、加工前の円柱状焼結体の断面積をＡ、加工後の円柱状焼結体の断面積をＢとしたとき、加工率＝［（Ａ－Ｂ）／Ａ］×１００％、により求めるものである。また、線径の調製は複数回の加工により行うことが好ましい。複数回の加工を行うことにより、加工前の円柱状焼結体のポアをつぶし密度の高い電極部品を得ることができる。
　例えば、直径２５ｍｍの円柱状焼結体を直径２０ｍｍの円柱状焼結体に加工した場合を使って説明する。直径２５ｍｍの円の断面積Ａは４６０．６ｍｍ２、直径２０ｍｍの円の断面積Ｂは３１４ｍｍ２であるから加工率は３２％＝［（４６０．６－３１４）／４６０．６］×１００％となる。このとき直径２５ｍｍから直径２０ｍｍへの加工を複数回の線引加工などにより加工することが好ましい。
　また、加工率が３０％未満と低いと、結晶組織が加工方向に十分延ばされず、タングステン結晶およびトリウム成分粒子が目的とするサイズになり難くなる。また、加工率が３０％未満と小さいと加工前の円柱状焼結体内部のポアが十分につぶれず、そのまま残存する恐れがある。内部ポアが残存するとカソード部品の耐久性などが低下する原因となる。一方、加工率が９０％を超えて大きいと、加工し過ぎにより断線して歩留まりが低下する恐れがある。このため、加工率は３０～９０％、好ましくは３５～７０％である。
　なお、焼結上がりのタングステン合金の相対密度が９５％以上の場合は、必ずしも所定の加工率で加工しなくてもよい。
　また、線径を０．１～３０ｍｍに加工した後、必要な長さに切断することにより、電極部品となる。また、必要に応じ、先端部をテーパ形状に加工する。また、必要に応じ、研磨加工、熱処理（再結晶熱処理など）、形状加工を行うものとする。
　また、再結晶熱処理は還元雰囲気、不活性雰囲気または真空中で、１３００～２５００℃の範囲で行うことが好ましい。再結晶熱処理を行うことにより、電極部品への加工工程で発生した内部応力を緩和する歪取り熱処理の効果が得られ、部品の強度を向上させることができる。
　以上のような製造方法によれば、実施形態のタングステン合金及び放電ランプ用電極部品を効率的に製造することができる。
　第１の実施形態のタングステン合金において、第２の実施形態で挙げた物性を特定するか、第２の実施形態のタングステン合金において、第１の実施形態で挙げた物性を特定することにより、エミッション特性のさらなる向上を期待できる。例えば、第１の実施形態のタングステン合金において、ＨｆＯ2粒子の一次粒子径及び二次粒子径、ＨｆＯ2粒子の分散状態、金属Ｈｆの分散状態、ＨｆＯ2になっているＨｆの割合、分散強化材、相対密度、ビッカース硬度のうちいずれかを第２の実施形態のように特定することで、エミッション特性を向上することができる。また、第１の実施形態のタングステン合金部品において、断面の結晶組織、表面粗さＲａを第２の実施形態のように特定することで、エミッション特性を向上することができる。
（実施例１）
　原料粉末として、平均粒径２μｍのタングステン粉末（純度９９．９９ｗｔ％）に、平均粒径２μｍのＨｆＯ2粉末（純度９９．０％）を１．５ｗｔ％となるように添加した。なお、ＨｆＯ2粉末にはＨｆ量を１００質量部としたとき不純物Ｚｒ量は１．０質量部であった。
　原料粉末をボールミルにより１０時間混合して混合原料粉末を調製した。次に、混合原料粉末を金型に入れて、成形体を作製した。得られた成形体を水素中で１８００℃で１０時間の炉焼結を行った。この工程により、縦１６ｍｍ×横１６ｍｍ×長さ４２０ｍｍの焼結体を得た。
　鍛造加工などにより径が断面四角形状あるいは丸形状の棒を作成し、次に、直径２．４ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱体の試料を切り出した。試料に対し、センタレス研磨加工を施し、表面粗さＲａを５μｍ以下にした。次に、歪取り熱処理として、水素中にて１６００℃の熱処理を施した。
　これにより、実施例１に係るタングステン合金部品としてエミッション特性測定用電極を作成し、エミッション電流測定を行った。
（比較例１）
　ＴｈＯ２を２ｗｔ％含有するタングステン合金からなる同サイズの放電ランプ用カソード部品を作製した。
　実施例１に係るタングステン合金部品に関して、ＨｆＯ2成分の含有量（ＨｆＯ2換算量）、ＨｆおよびＯの含有量をＨｆＯｘ換算したときのｘ値、表面部と中心部の炭素量、タングステン結晶の平均粒径を調べた。ＨｆＯ2成分の含有量の分析は、ＩＣＰ分析、不活性ガス融解－赤外線吸収法により、Ｈｆ量、酸素量を分析し、ＨｆＯｘ換算した。また、表面部と中心部の炭素量の分析は、表面から１０μｍの範囲および円柱断面から測定用試料を切り取り、燃焼－赤外線吸収法によりそれぞれ炭素量を測定した。また、タングステンの平均結晶粒径は、任意の断面組織において１００粒測定し、その平均値を平均結晶粒径とした。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、実施例１および比較例１に係る放電ランプ用カソード部品のエミッション特性を調べた。エミッション特性の測定は、印加電圧（Ｖ）を１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖと変化させ、エミッション電流密度（ｍＡ／ｍｍ２）を測定した。カソード部品への印加電流負荷１８±０．５Ａ／Ｗ、印加時間２０ｍｓで測定した。その結果を図１０に示す。
　図１０から分かる通り、実施例１は比較例１と比べて、エミッション特性が優れていることが分かった。この結果、実施例１の放電ランプ用カソード部品は放射性物質である酸化トリウムを使わずに、優れたエミッション特性を示すことが分かる。なお、測定時は、カソード部品は２１００～２２００℃になっていた。このため、実施例１に係るカソード部品は高温強度や寿命なども優れていることが分かる。
（実施例２～６）
　次に、ＨｆＯ2の添加量、ＨｆＣの添加量、ドープ材としてＫ添加量を表２のように変えた原料混合粉末を調製した。各原料混合粉末を金型成形し、水素中にて１５００～１９００℃で７～１６時間焼結して焼結体を得た。なお、実施例２～３は焼結体サイズを実施例１と同様にして、切り出し工程を行った。また、実施例４～５は、成形体サイズを調製して直径２．４ｍｍ×長さ１５０ｍｍの焼結体を直接得たものである。実施例６は、平均粒径２μｍのＨｆＣ粉末（純度９９．０％）を０．５ｗｔ％添加した。なお、ＨｆＯ2粉末にはＨｆ量を１００質量部としたとき不純物Ｚｒ量は１．０質量部であった。また、実施例６のＨｆＯ2粉末とＨｆＣ粉末を使用した場合、Ｈｆ量を１００質量部としたとき、不純物Ｚｒ量は１．０質量部であった。
　各試料に対し、センタレス研磨加工を施し、表面粗さＲａを５μｍ以下にした。次に先端部を断面が４５°の三角形状に加工した。次に、歪取り熱処理として、水素中にて１４００～１７００℃の熱処理を施した。これにより、実施例２～５に係る放電ランプ用カソード部品を作製し、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　次に、実施例１と同様の条件にて、エミッション特性を評価した。その結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表から分かる通り、本実施例に係る放電ランプ用カソード部品は、いずれも優れた特性を示した。なお、測定時は、カソード部品は２１００～２２００℃になっていた。このため、実施例２～６に係るカソード部品は高温強度や寿命なども優れていることが分かる。なお、実施例１～５はＨｆとＨｆＯ2の２種を含有するものであった。また、実施例６はＨｆ、ＨｆＯ2およびＨｆＣの３種を含有するものであった。
（実施例１１～２０、比較例１１）
　原料粉末として表５に示したタングステン粉末（純度９９．０ｗｔ％以上）、ＨｆＯ２粉末を用意した。いずれの粉末もボールミルにより十分ほぐし、必要に応じ、それぞれ最大径が表５に示した値になるように篩通し工程を行ったものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　次にタングステン粉末とＨｆＯ２粉末をタングステン合金中のＨｆ成分がＨｆＯ2換算で表６に示す割合となるように混合して、ボールミルにより再度混合した。次に成形して成形体を調製した。次に表６に示した条件により焼結工程を行った。縦１６ｍｍ×横１６ｍｍ×長さ４２０ｍｍの焼結体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　次に、得られたタングステン合金焼結体から、円柱状焼結体（インゴット）を切り出し、鍛造加工、圧延加工、線引加工を適宜組合せて線径を調整した。加工率は表７に示す通りである。また、線径を調整後、所定の長さに切断し、先端部をテーパ形状に加工した。その後、表面研磨して表面粗さＲａをＲａ５μｍ以下に研磨した。次に、水素雰囲気中にて１６００℃の再結晶熱処理を施した。これにより、放電ランプ用電極部品を完成させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　次に、各放電ランプ用電極部品の胴体部の円周方向断面と側面方向断面の拡大写真を撮り、ＨｆＯ２成分の一次粒子の平均粒径、一次粒子及び二次粒子の最大径、タングステン結晶粒子の割合、平均粒径、アスペクト比を測定した。拡大写真に関しては、それぞれ胴体部の中心を通る円周断面および側面方向断面を切り出し、任意の単位面積３００μｍ×３００μｍについて調べた。その結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　次に各放電ランプ用電極部品に対して、ＨｆおよびＯの含有量をＨｆＯｘ換算したときのｘ値、Ｈｆ成分中のＨｆＯ２の割合を測定した。また、酸素含有量、相対密度（％）、ビッカース硬度（Ｈｖ）、３点曲げ強度を求めた。
　Ｈｆ成分中のＨｆＯ２の割合は、ＩＣＰ分析法によりタングステン合金中のＨｆ量、燃焼－赤外線吸収法によりタングステン合金中の炭素量を測定する。タングステン合金中の炭素はＨｆＯ２になっていると考えて良い。そのため、検出された全Ｈｆ量を１００重量部とし、ＨｆＯ２になるＨｆ量を換算し、その質量比を求めるものとする。また、タングステン合金中の酸素含有量は不活性ガス燃焼－赤外線吸収法により分析した。また、相対密度は、アルキメデス法により分析した実測密度を理論密度で割って求めた。なお、理論密度は前述の計算により求めた。また、ビッカース硬度（Ｈｖ）は、ＪＩＳ－Ｚ－２２４４に準じて求めた。また、３点曲げ強度は、ＪＩＳ－Ｒ－１６０１に準じて求めた。その結果を表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　本実施例に係る放電ランプ用電極部品は密度が高く、ビッカース硬度（Ｈｖ）も優れた値を示した。これは、ＨｆＯ２の一部が脱酸したためである。また、ＨｆＯ２になっていないＨｆ成分は、金属Ｈｆ粒子になったもの、ＨｆＯ２粒子の表面の一部が金属Ｈｆになったもの、タングステンとハフニウムの固溶体になったもの、のいずれかの状態であった。つまり、Ｈｆ成分としてＨｆとＨｆＯ２の２種を含有するものである。
（実施例２１～２５）
　次に、タングステン粉末およびＨｆＯ２粉末として実施例１２と同様のものを用い、第二の成分として表１０に示した組成に変えたものを用意した。焼結条件を水素雰囲気中、２０００℃で炉焼結としてインゴットを得た。インゴットを加工率５０％で加工して、線径１０ｍｍの電極部品を得た。また、水素雰囲気中にて１６００℃の再結晶熱処理を施した。各実施例に対して、同様の測定を行った。その結果を、表１０～１２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　表から分かる通り、添加元素を用いることにより、分散強化機能が強化し、タングステン結晶の粒成長が抑制されるため強度の向上が見られた。
（実施例１１Ａ～２５Ａ、比較例１１－１Ａ～１１－２Ａおよび比較例１２Ａ）
　実施例１１Ａ～２５Ａ、比較例１１－１Ａおよび比較例１１－２Ａの放電ランプ用電極部品のエミッション特性を調べた。エミッション特性の測定は、印加電圧（Ｖ）を１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖと変化させ、エミッション電流密度（ｍＡ／ｍｍ２）を測定した。放電ランプ用電極部品への印加電流負荷１８±０．５Ａ／Ｗ、印加時間２０ｍｓで測定した。
　また、比較例１２Ａとして、ＴｈＯ２を２ｗｔ％含有するタングステン合金からなる線径８ｍｍの放電ランプ用電極部品を作製した。その結果を表１３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　各実施例に係る放電ランプ用電極部品は、酸化トリウムを使用しないにも関わらず、酸化トリウムを使用した比較例１２と同等以上のエミッション特性を示した。また、測定時は、電極部品は２１００～２２００℃になっていた。このため、各実施例に係る放電ランプ用電極部品は高温強度も優れるものである。
（実施例２６～２８）
　次に、実施例１１、実施例１３、実施例１８の放電ランプ用電極部品に対し、再結晶熱処理条件を１８００℃に変えた以外は同じ製造方法にて製造したものを実施例２６（実施例１１の再結晶熱処理条件を１８００℃に変えたもの）、実施例２７（実施例１３の再結晶熱処理条件を１８００℃に変えたもの）、実施例２８（実施例１８の再結晶熱処理条件を１８００℃に変えたもの）として用意した。同様の測定を行った。その結果を表１４～１５に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　本実施例に係る放電ランプ用電極部品は密度が高く、ビッカース硬度（Ｈｖ）および３点曲げ強度も優れた値を示した。これはＨｆＯ2の一部が脱酸したためである。また、ＨｆＯ2になっていないＨｆ成分を分析した結果、いずれもタングステンとハフニウムの固溶体になったものであった。つまり、Ｈｆ成分としてＨｆとＨｆＯ2の２種が存在するものであった。このため、再結晶熱処理温度を１７００℃以上にすると金属Ｈｆをタングステンに固溶させ易いことが分かった。また、エミッション特性を表１３の場合と同様の方法により測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　上記のように金属Ｈｆをすべてタングステンに固溶させることによりエミッション特性が向上することが分かった。これは固溶により金属Ｈｆがタングステン合金の表面に存在し易くなったためであると考えられる。
　また、上記のようにエミッション特性に優れることから放電ランプ用電極部品に限らず、エミッション特性を要求されるマグネトロン用部品（コイル部品）、送信管用部品（メッシュグリット）などの分野にも使用できる。
　１…カソード電極、２…電極胴体部、３…電極先端部、４…放電ランプ、５…電極支持棒、６…ガラス管、７…コイル部品、８…上部支持部材、９…下部支持部材、１０…支持棒、１１…マグネトロン用陰極構体、２１…放電ランプ用電極部品、２２…テーパ形状の先端部を有する放電ランプ用電極部品、２３…先端部、２４…胴体部、２５…円周方向断面、２６…側面方向断面、２７…放電ランプ、２８…電極支持棒、２９…ガラス管。

Claims (21)

  1. 　Ｗ成分と、Ｈｆ、ＨｆＯ2、ＨｆＣおよびＣよりなる群から選択される少なくとも２種以上とを含有するタングステン合金であって、
    　Ｈｆ成分が、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の範囲であることを特徴とするタングステン合金。
  2. 　Ｗ成分と、ＨｆＯ2粒子を含むＨｆ成分とを含有するタングステン合金であって、
    　前記Ｈｆ成分は、ＨｆＯ2換算で０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲であり、前記ＨｆＯ2粒子の平均一次粒子径は１５μｍ以下であること特徴とするタングステン合金。
  3. 　前記ＨｆＯ2粒子の一次粒子径は平均粒径５μｍ以下、かつ最大径１５μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のタングステン合金。
  4. 　前記ＨｆＯ2粒子の二次粒子径の最大値は１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２ないし請求項３のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  5. 　ＨｆおよびＯの含有量をＨｆＯｘ換算したとき、ｘ＜２であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  6. 　ＨｆおよびＯの含有量をＨｆＯｘ換算したとき、０＜ｘ＜２であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  7. 　Ｋ、ＳｉおよびＡｌよりなる群から選択される少なくとも１種を０．０１ｗｔ％以下含有したことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  8. 　Ｈｆ含有量を１００質量部としたときＺｒ含有量が１０質量部以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  9. 　前記Ｈｆ成分は、Ｗに固溶している金属Ｈｆを含有することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  10. 　前記Ｈｆ成分は金属Ｈｆを含有し、前記金属Ｈｆが表面に存在することを特徴とする請求項１～９いずれか１項に記載のタングステン合金。
  11. 　Ｈｆ含有量を１００質量部としたとき、ＨｆＯ２粒子になっているＨｆの割合は３０質量部以上９８質量部以下であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  12. 　ビッカース硬度がＨｖ３３０以上であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  13. 　前記Ｗ成分は、平均結晶粒径が１μｍ以上１００μｍ以下のタングステン粒子を含むことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載のタングステン合金。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載のタングステン合金を含むことを特徴とするタングステン合金部品。
  15. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載のタングステン合金を含み、線径が０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の線材であることを特徴とするタングステン合金部品。
  16. 　前記線材の横断面の結晶組織は、単位面積３００μｍ×３００μｍあたり結晶粒径が１μｍ以上８０μｍ以下のタングステン結晶の占める面積率が９０％以上であることを特徴とする請求項１５記載のタングステン合金部品。
  17. 　前記線材の縦断面の結晶組織は、単位面積３００μｍ×３００μｍあたり結晶粒径が２μｍ以上１２０μｍ以下のタングステン結晶の占める面積率が９０％以上であることを特徴とする請求項１５記載のタングステン合金部品。
  18. 　放電ランプ用部品、送信管用部品及びマグネトロン用部品よりなる群から選択される少なくとも１種の部品に用いられることを特徴とする請求項１４～１７のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  19. 　請求項１４～１８のいずれか１項に記載のタングステン合金部品を備えることを特徴とする放電ランプ。
  20. 　請求項１４～１８のいずれか１項に記載のタングステン合金部品を備えることを特徴とする送信管。
  21. 　請求項１４～１８のいずれか１項に記載のタングステン合金部品を備えることを特徴とするマグネトロン。
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