WO2013179519A1 - タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン - Google Patents

タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン Download PDF

Info

Publication number
WO2013179519A1
WO2013179519A1 PCT/JP2012/083318 JP2012083318W WO2013179519A1 WO 2013179519 A1 WO2013179519 A1 WO 2013179519A1 JP 2012083318 W JP2012083318 W JP 2012083318W WO 2013179519 A1 WO2013179519 A1 WO 2013179519A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tungsten alloy
zrc
tungsten
alloy part
less
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/083318
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山本　慎一
佳代 中野
宏道 堀江
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝マテリアル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝, 東芝マテリアル株式会社 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to EP12877876.8A priority Critical patent/EP2857534B1/en
Priority to JP2014518225A priority patent/JP5881826B2/ja
Priority to CN201280060611.4A priority patent/CN103998634B/zh
Priority to EP20199947.1A priority patent/EP3778939A1/en
Publication of WO2013179519A1 publication Critical patent/WO2013179519A1/ja
Priority to US14/554,264 priority patent/US10395879B2/en
Priority to US16/504,485 priority patent/US10998157B2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/004—Filling molds with powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021—Removal of binder or filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/17—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/12—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1078—Alloys containing non-metals by internal oxidation of material in solid state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0052—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/14—Solid thermionic cathodes characterised by the material
    • H01J1/144—Solid thermionic cathodes characterised by the material with other metal oxides as an emissive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/04—Cathodes
    • H01J23/05—Cathodes having a cylindrical emissive surface, e.g. cathodes for magnetrons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30449—Metals and metal alloys

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a tungsten alloy part, and a discharge lamp, a transmission tube, and a magnetron using the tungsten alloy part.
  • 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 provides a tungsten alloy part that does not use thorium, which is a radioactive substance, and exhibits characteristics equivalent to or better than those of a thorium-containing tungsten alloy part, and a discharge lamp, a transmission tube, and a magnetron using the tungsten alloy part. It is the purpose.
  • a tungsten alloy part containing tungsten and Zr in an amount of 0.1 to 5 wt% in terms of ZrC.
  • the tungsten alloy part preferably contains 0.1 to 3 wt% of Zr in terms of ZrC.
  • the tungsten alloy part includes at least two selected from the group consisting of Zr, ZrC and C. When the content of Zr, ZrC and C is converted to ZrCx, x ⁇ 1 is preferable, 0 ⁇ x ⁇ 1 is more preferable, and 0.2 ⁇ x ⁇ 0.7 is more preferable. .
  • the tungsten alloy part may further contain 0.01 wt% or less of at least one element selected from the group consisting of K, Si and Al. Further, the tungsten alloy may contain 10 parts by mass or less of Hf when the Zr content is 100 parts by mass.
  • the primary particles of ZrC preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably an average particle size of 5 ⁇ m or less and a maximum diameter of 15 ⁇ m or less.
  • the secondary particles of ZrC preferably have a maximum diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the metal Zr is solid-solved in tungsten. Moreover, it is preferable that metal Zr exists in the surface of a tungsten alloy component. Further, when the content of Zr is 100 parts by mass, the content of Zr constituting ZrC is preferably 25 to 75 parts by mass.
  • the tungsten alloy part preferably has a wire diameter of 0.1 to 30 mm and a Vickers hardness Hv of 330 or more, particularly preferably in the range of 330 to 700.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 1 to 80 ⁇ m per unit area of the transverse section (diameter section) of the tungsten alloy part is 90% or more.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 2 to 120 ⁇ m per unit area of the longitudinal section of the tungsten alloy part is preferably 90% or more.
  • the tungsten alloy component of the embodiment is used for a discharge lamp component, a transmitter tube component, or a magnetron component, for example.
  • the discharge lamp of the embodiment uses the tungsten alloy part of the embodiment.
  • the transmission tube of the embodiment uses the tungsten alloy component of the embodiment.
  • the magnetron of the embodiment uses the tungsten alloy component of the embodiment.
  • an applied voltage to the electrode is 100 V or more. Since the tungsten alloy part of the embodiment constituting the electrode for the discharge lamp does not contain thorium (or thorium oxide) which is a radioactive substance, there is no adverse effect on the environment.
  • the discharge lamp electrode made of the tungsten alloy component of the embodiment has characteristics equal to or better than those made of a thorium-containing tungsten alloy. For this reason, the discharge lamp using the tungsten alloy component of the embodiment is environmentally friendly.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electrode component for a discharge lamp according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the electrode component for a discharge lamp according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the discharge lamp according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a magnetron component according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an electrode component for a discharge lamp according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the electrode component for a discharge lamp according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cross section of the body portion of the electrode component for a discharge lamp according to the embodiment.
  • Drawing 8 is a figure showing an example of the longitudinal section of the body part of the electrode component for discharge lamps of an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the discharge lamp according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the emission current density and the applied voltage in Example 1 and Comparative Example 1.
  • the tungsten alloy part of the embodiment is characterized by containing 0.1 to 5 wt% of Zr in terms of ZrC.
  • Zr zirconium
  • characteristics such as emission characteristics and strength can be improved.
  • Zr content is preferably 0.5 to 2.5 wt% in terms of ZrC.
  • the tungsten alloy preferably contains at least two components selected from the group consisting of Zr, ZrC, and C. That is, as a ZrC component, a ZrC component is contained in any of a combination of Zr and ZrC, a combination of Zr and C (carbon), a combination of ZrC and C (carbon), and a combination of Zr, ZrC and C (carbon). Yes. Comparing the melting points, metal Zr is 1850 ° C., ZrC is 3420 ° C., and tungsten is 3400 ° C. (refer to Iwanami Shoten “Science and Chemical Encyclopedia”).
  • Metal thorium has a melting point of 1750 ° C.
  • thorium oxide (ThO 2 ) has a melting point of 3220 ⁇ 50 ° C. Since zirconium carbide has a higher melting point than thorium, the tungsten alloy component of the embodiment can have a high temperature strength equal to or higher than that of the thorium-containing tungsten alloy component.
  • x ⁇ 1 When the content of Zr, ZrC and C (carbon) is converted to ZrCx, x ⁇ 1 is preferable.
  • x ⁇ 1 means that not all ZrC components contained in the tungsten alloy are present in stoichiometric ZrC, but a part thereof is metal Zr. Since the work function of ZrC is 3.3, which is equivalent to the work function 3.4 of metal Th, the emission characteristics can be improved.
  • Zirconium carbide is an effective component for improving strength because it forms a solid solution with tungsten.
  • 0 ⁇ x ⁇ 1 is preferable.
  • x ⁇ 1 is as described above.
  • 0 ⁇ x means that either ZrC or C is present in the tungsten alloy.
  • ZrC or C has a deoxidizing effect for removing impurity oxygen contained in the tungsten alloy. By reducing the impurity oxygen, the electrical resistance value of the tungsten alloy part can be lowered, so that the characteristics as an electrode are improved.
  • the contents of Zr, ZrC and C are converted to ZrCx, it is more preferable that 0.2 ⁇ x ⁇ 0.7. Within this range, the metal Zr, ZrC, or C exists in a well-balanced manner, and characteristics such as emission characteristics, strength, and electrical resistance are improved.
  • the contents of Zr, ZrC, and C in tungsten alloy parts can be measured using ICP analysis.
  • ICP analysis method the total amount of Zr of the metal Zr and the amount of Zr of ZrC can be measured.
  • the amount of Zr and the amount of C are measured by ICP analysis, and converted to ZrCx.
  • the tungsten alloy component of the embodiment may contain 0.01 wt% or less of at least one element selected from the group consisting 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. By improving the recrystallization characteristics, it becomes easier to obtain a uniform recrystallized structure when the recrystallization heat treatment is performed.
  • the minimum of content of dope material is not specifically limited, It is preferable that it is 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 tungsten alloy component of the embodiment may contain 10 parts by mass or less of Hf when the Zr content is 100 parts by mass.
  • the Zr content indicates the total Zr content of Zr and ZrC. Since Hf (hafnium) has a high melting point of 2207 ° C., there is little adverse effect even if it is contained in tungsten alloy parts.
  • Commercially available Zr powder may contain several percent of Hf depending on the grade. Use of high-purity Zr powder or high-purity ZrC powder from which impurities are removed is effective for improving the characteristics. On the other hand, increasing the purity of the raw material increases the cost. When Zr is 100 parts by weight, if the Hf (hafnium) content is 10 parts by mass or less, the characteristics do not need to be lowered more than necessary.
  • the carbon content in the surface portion is C1 (wt%) and the carbon content in the central portion is C2 (wt%).
  • the surface portion indicates a portion from the surface of the tungsten alloy part to 20 ⁇ m.
  • the central portion is a central portion in the cross section of the tungsten alloy part.
  • This carbon amount is a total value of both carbon of carbides such as ZrC and carbon existing alone, and can be analyzed by ICP analysis.
  • 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 was converted to CO 2 by deoxidation and went out of the system.
  • the amount of carbon in the surface portion decreases, the amount of Zr in the surface portion relatively increases. For this reason, it is particularly effective when Zr is used as an emitter material.
  • the tungsten alloy part of the embodiment preferably contains a tungsten crystal having an average crystal grain size of 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.
  • the sintered body can be easily processed into a wire rod (including a filament), a coil component, and the like by performing a forging process, a rolling process, a drawing process, and the like.
  • the sintered tungsten crystal has an isotropic crystal structure with 90% or more of crystals having an aspect ratio of less than 3.
  • a crystal having an aspect ratio of 3 or more becomes a flat crystal structure of 90% or more.
  • the grain size of the tungsten crystal can be determined as follows. First, a crystal structure is taken with an enlarged photograph of a metal microscope or the like. An imaginary circle is drawn for one tungsten crystal existing in the cross section, and the diameter of the imaginary circle is defined as a particle diameter. This measurement is performed on any 100 tungsten crystals, and the average value is defined as the average crystal grain size.
  • the average crystal grain size of tungsten crystals is as small as less than 1 ⁇ m, it will be difficult to make the dispersion state of the dispersed components such as Zr, ZrC or C uniform. This is because when the average crystal grain size of the tungsten crystal is as small as less than 1 ⁇ m, the grain boundary becomes small, so that it becomes difficult to disperse the dispersed component uniformly at the grain boundary between the tungsten crystals. On the other hand, when the average crystal grain size of the tungsten crystal is larger than 100 ⁇ m, the strength as a sintered body is lowered. Therefore, the average crystal grain size of tungsten crystals is preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 10 to 60 ⁇ m.
  • the average particle size of the dispersed component such as Zr, ZrC or C is preferably smaller than the average crystal particle size of the tungsten crystal. Specifically, it is preferable that B / A ⁇ 0.5 when the average crystal grain size of tungsten is A ( ⁇ m) and the average grain size of the dispersed component is B ( ⁇ m).
  • a dispersion component such as Zr, ZrC, 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 parts for discharge lamps include cathode electrodes, electrode support rods, and coil parts used for 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 of the electrode tip 3 may be a truncated cone as shown in FIG. 1, or the tip may be a cone as shown in FIG. If necessary, the tip is polished.
  • the electrode body 2 is preferably cylindrical with a diameter of 2 to 35 mm and a length of 10 to 300 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 on the inner surface of the glass tube 6.
  • the glass tube 6 is filled with mercury, halogen, argon gas (or neon gas) or the like as necessary.
  • the entire electrode support rod may be the tungsten alloy of the embodiment, or the tungsten alloy of the embodiment is used as a portion to be joined to the cathode electrode, and the remaining portion.
  • a shape in which another lead material is joined may be used.
  • an electrode that has a coil component attached to an electrode support rod. It is also possible to apply the tungsten alloy of the embodiment to this coil component.
  • the discharge lamp of the embodiment uses 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.
  • Examples of 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, sterilizing 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, A high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a sodium lamp, etc. are mentioned.
  • 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 obtained by knitting a wire material in a mesh shape or 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.
  • the tungsten alloy part of the embodiment is also suitable for a magnetron part.
  • magnetron parts include coil parts.
  • 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 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 is preferably made of a tungsten wire having a wire diameter of 0.1 to 1 mm.
  • the diameter of the coil component is preferably 2 to 6 mm.
  • the manufacturing method of the tungsten alloy component of the embodiment is not particularly limited as long as it has the above-described configuration, but the following method can be given as an efficient manufacturing method.
  • the tungsten powder preferably has an average particle size of 1 to 10 ⁇ m. When the average particle size is less than 1 ⁇ m, the tungsten powder is likely to aggregate and it is difficult to uniformly disperse the ZrC component. If the average grain size exceeds 10 ⁇ m, the average crystal grain size as a sintered body may exceed 100 ⁇ m.
  • the purity of the tungsten powder is preferably 99.0 wt% or more, more preferably 99.9 wt% or more, although it depends on the application.
  • ZrC powder is prepared as a ZrC component.
  • a mixture of Zr powder and carbon powder may be used.
  • ZrC powder instead of the ZrC powder alone, it is possible to mix ZrC powder with one or two kinds of Zr powder or carbon powder.
  • ZrC powder is preferably used.
  • ZrC powder is preferable because part of the carbon decomposes and reacts with impurity oxygen in the tungsten powder in the sintering step, and becomes carbon dioxide which is released out of the system and contributes to the homogenization of the tungsten alloy.
  • the load of the manufacturing process increases because both Zr powder and carbon powder are uniformly mixed.
  • metal Zr is easy to oxidize, it is preferable to use ZrC powder.
  • the primary particles of the ZrC powder preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the average particle size is less than 0.5 ⁇ m, the aggregation of ZrC powder is large and it is difficult to uniformly disperse.
  • the average particle diameter exceeds 15 ⁇ m, it is difficult to uniformly disperse the tungsten crystal grain boundaries. From the viewpoint of uniform dispersion, it is preferable that the average particle size of the ZrC powder ⁇ the average particle size of the tungsten powder.
  • Hf is preferably 10 parts by mass or less.
  • the ZrC powder or the Zr powder may contain an Hf component as an impurity. If the Hf amount is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the Zr amount, the goodness of the characteristics of the Zr component can be prevented. The smaller the amount of Hf, the better. However, increasing the purity of the raw material causes an increase in cost. Therefore, the amount of Hf is more preferably 0.1 to 3 parts by mass.
  • At least one dope material selected from the group consisting of K, Si and Al is added.
  • 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 process is preferably performed for 20 hours or more. If necessary, it may be mixed with an organic binder or an organic solvent to form a slurry. 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 nitrogen or in a vacuum.
  • Sintering is preferably performed at a temperature of 1400 to 2000 ° C. ⁇ 5 to 20 hours. If the sintering temperature is less than 1400 ° C. or the sintering time is less than 5 hours, the sintering is insufficient and the strength of the sintered body is lowered. If the sintering temperature exceeds 2000 ° C. or the sintering time exceeds 20 hours, the tungsten crystal may grow too much.
  • Sintering can be performed by electric current sintering, atmospheric pressure sintering, pressure sintering, etc., and is not particularly limited.
  • a process for processing the sintered body into a part is performed.
  • the processing process include a forging process, a rolling process, a drawing process, a cutting process, and a polishing process.
  • a coiling process is mentioned when making it a coil component.
  • a step of assembling filaments into a mesh shape can be mentioned.
  • the processed parts are subjected to strain relief heat treatment as necessary.
  • the strain relief heat treatment is preferably performed in the range of 1300 to 2500 ° C. in an inert atmosphere or vacuum. By performing the strain relief heat treatment, it is possible to relieve internal stress generated in the processing step for the component and improve the strength of the component.
  • the tungsten alloy component of the embodiment preferably contains 0.1 to 5 wt% of Zr in terms of ZrC, and the primary particles of the ZrC particles have an average particle size of 15 ⁇ m or less.
  • the tungsten alloy part preferably contains two kinds of ZrC and Zr.
  • ZrC zirconium carbide
  • the atomic ratio of C / Zr is not limited to 1 and may be in the range of 0.6 to 1.
  • Zr is a component that functions as an emitter material in an electrode component for a discharge lamp. If the Zr content is less than 0.1 wt% in terms of ZrC, the emission characteristics are insufficient.
  • Zr is preferably 0.3 to 3.0 wt%, more preferably 0.5 to 2.5 wt% in terms of ZrC.
  • the Zr component exists as ZrC or Zr as described above.
  • ZrC exists in the form of particles, and the primary particles of ZrC preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less.
  • ZrC particles exist at the grain boundaries between tungsten crystal particles. For this reason, if the ZrC particles are too large, the gaps between the tungsten crystal particles are enlarged, which causes a decrease in density and strength.
  • the ZrC particles are present at the grain boundaries between the tungsten crystal particles, they function not only as an emission material but also as a dispersion strengthening material, which is advantageous for improving the strength of the electrode component.
  • the primary particles of the ZrC particles preferably have an average particle diameter of 5 ⁇ m or less and a maximum diameter of 15 ⁇ m or less. Furthermore, the primary particles of the ZrC particles preferably have an average particle size of 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m and a maximum diameter of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m. Small ZrC 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. In order to extend the life as an electrode, the ZrC 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 ZrC particles in the tungsten alloy part is preferably in the range of 2 to 30 on an arbitrary straight line having a length of 200 ⁇ m. If the number of ZrC particles is less than 2 (0 to 1) per 200 ⁇ m long straight line, the ZrC particles are partially reduced and the emission variation is increased. On the other hand, if the number of ZrC particles exceeds 30 per line (200 ⁇ m in length) (31 or more), ZrC particles excessively increase in part, which may cause adverse effects such as strength reduction.
  • the dispersion state of ZrC particles is examined by magnifying an arbitrary cross section of the tungsten alloy. The magnification of the enlarged photograph is 1000 times or more. An arbitrary straight line having a length of 200 ⁇ m (line thickness 0.5 mm) is drawn on the enlarged photograph, and the number of ZrC particles existing on the line is counted.
  • the secondary particles of ZrC preferably have a maximum diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the secondary particles of ZrC 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 the ZrC particles is preferably as small as 100 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, and further 20 ⁇ m or less.
  • the metal Zr there are various dispersion states.
  • the metal Zr exists as particles. Similar to ZrC particles, metal Zr particles are present at grain boundaries between tungsten crystal particles. By being present at the grain boundaries between the tungsten crystal particles, the metal Zr particles also function as an emission material and a dispersion strengthening material. Therefore, the primary particles of the metal Zr preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and further preferably 0.1 to 3 ⁇ m. The primary particle of the metal Zr preferably has a maximum diameter of 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • ZrC particles and metal Zr particles may be mixed in advance, or metal Zr particles may be generated by decarburizing ZrC particles during the manufacturing process. If the method of decarburizing ZrC particles is used, a deoxidation effect that reacts with oxygen in tungsten and releases it as carbon dioxide out of the system is preferable. It is preferable because oxygen in tungsten is also released from the system. If deoxidation can be performed, the electrical resistance of the tungsten alloy can be lowered, so that the conductivity of the electrode is improved. Some of the metal Zr particles may be ZrC particles.
  • metal Zr is present on the surface of the ZrC particles. Similar to the first dispersion state, when a sintered body of a tungsten alloy is produced, carbon is decarburized from the surface of the ZrC particles, and a metal Zr film is formed on the surface. Even ZrC particles with a metallic Zr coating exhibit excellent emission characteristics.
  • the primary particles of ZrC with a metal Zr coating preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and even more preferably 0.1 to 3 ⁇ m.
  • the primary particles of the metal Zr-coated ZrC preferably have a maximum diameter of 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • part or all of the metal Zr is solid-solved in tungsten.
  • Metal Zr forms a solid solution with tungsten.
  • the presence or absence of solid solution can be determined by XRD analysis. First, the Zr component and the carbon content are measured. The content of Zr and carbon is converted to ZrOx, and it is confirmed that x ⁇ 1. Next, XRD analysis is performed to confirm that no metal Zr peak is detected.
  • the ZrOx x is smaller than 1 and there is zirconium which is not stoichiometric zirconium carbide, the fact that the peak of the metal Zr is not detected means that the metal Zr is dissolved in tungsten.
  • the metal Zr does not dissolve and the tungsten crystals It means the first dispersed state existing at the grain boundary.
  • the second dispersion state can be analyzed using EPMA (electron beam microanalyzer) or TEM (transmission electron microscope).
  • the dispersion state of the metal Zr 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.
  • the proportion of Zr forming ZrC particles is preferably 25 to 75 parts by mass. All of Zr may be ZrC particles. With ZrC particles, emission characteristics can be obtained. On the other hand, by dispersing the metal Zr, the conductivity and strength of the tungsten alloy can be improved. However, if all of Zr is metal Zr, emission characteristics and high-temperature strength are lowered. Metal Zr has a melting point of 1850 ° C., ZrC has a melting point of 2720 ° C., and metal tungsten has a melting point of 3400 ° C.
  • the tungsten alloy component containing ZrC has improved high-temperature strength.
  • the surface current density of ZrC is substantially equal to that of ThO 2 , a current equivalent to that of the thorium oxide-containing tungsten alloy component can be passed through the tungsten alloy component of the embodiment. Therefore, when the tungsten alloy component of the embodiment is applied to an electrode of a discharge lamp, a current density equivalent to that of a thorium oxide-containing tungsten alloy electrode can be set, so that a design change such as a control circuit is unnecessary.
  • the content of Zr constituting ZrC is preferably 25 to 75 parts by mass, and more preferably 35 to 65 parts by mass. .
  • the contents of ZrC and metal Zr in the tungsten alloy can be analyzed as follows.
  • the total amount of Zr in the tungsten alloy is measured by ICP analysis.
  • the total carbon content in the tungsten alloy is measured by a combustion-infrared absorption method.
  • the size of the ZrC particles an enlarged photograph of an arbitrary cross section of the tungsten alloy sintered body is taken, and the longest diagonal of the ZrC particles existing in the cross section is measured to obtain the particle size of the primary particles of ZrC. This measurement is performed on 50 ZrC particles, and the average value is defined as the average particle size of the primary particles of ZrC. Among the particle diameters of ZrC primary particles (longest diagonal line), the maximum value is defined as the maximum diameter of ZrC primary particles.
  • the tungsten alloy component of the embodiment may contain 2 wt% or less of at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Nb, Ta, Mo, and rare earth elements. At least one element selected from the group consisting of Ti, V, Nb, Ta, Mo and rare earth elements exists in any form of a simple metal, an oxide, and a carbide. You may contain these 2 or more types of elements. Even when two or more elements are contained, the total is preferably 2 wt% or less. These elements mainly function as a dispersion strengthening material. Since ZrC particles function as an emission material, they are consumed when the discharge lamp is used for a long time.
  • Ti, V, Nb, Ta, Mo, and rare earth elements have weak emission characteristics, they are less consumed by emission and can maintain their function as a dispersion strengthening material over a long period of time.
  • the minimum of content of these elements is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01 wt% or more. Of these elements, rare earth elements are preferred. Rare earth elements have a large atomic radius of 0.16 nm or more, which is advantageous for increasing the surface current density. In other words, it is preferable to use a metal simple substance or an element thereof containing an element having an atomic radius of 0.16 nm or more as the dispersion strengthening material.
  • 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 electrode component for a discharge lamp 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 appropriately set according to the application.
  • the wire diameter ⁇ of the discharge lamp electrode component 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 cross section of the body part.
  • 24 is a body part and 25 is a transverse section.
  • an enlarged photograph of the radial cross section at the center of the length of the body part is taken. Note that when the wire diameter is small and a unit area of, for example, 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m cannot be photographed in one field of view, an arbitrary cross section is photographed a plurality of times.
  • the longest diagonal line among the tungsten crystal particles existing in the cross section is defined as the maximum diameter.
  • the area ratio of tungsten crystal particles whose maximum diameter is in the range of 1 to 80 ⁇ m is calculated.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 1 to 80 ⁇ m per unit area of the cross section of the body portion is 90% or more. This means that a small tungsten crystal having a crystal grain size of less than 1 ⁇ m and a large tungsten having a crystal grain size of more than 80 ⁇ m. Indicates that there are few crystals. If there are too many tungsten crystals of less than 1 ⁇ m, the grain boundaries between tungsten crystal particles become too small. When the proportion of ZrC particles in the tungsten crystal grain boundary increases, when the ZrC particles are consumed due to emission, a large defect is formed and the strength of the tungsten alloy is reduced.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 1 to 80 ⁇ m per unit area of the cross section of the body portion is preferably 96% or more, and more preferably 100%.
  • the average particle diameter of the tungsten crystal particles in the cross section is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the average aspect ratio of the tungsten crystal grains in the cross section is preferably less than 3.
  • the aspect ratio is calculated as follows. An enlarged photograph of a unit area (for example, 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m) is taken, the maximum diameter (ferret diameter) of the tungsten crystal particles existing in the cross section is the long diameter L, and the particle diameter obtained by vertically extending from the center of the long diameter L is the short diameter S.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 2 to 120 ⁇ m per unit area is preferably 90% or more.
  • FIG. 8 shows an example of a longitudinal section.
  • 24 is a body part and 26 is a longitudinal section.
  • 26 is a longitudinal section.
  • an enlarged photograph of the longitudinal section passing through the center of the diameter of the body part is taken.
  • a unit area of, for example, 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m cannot be photographed in one field of view
  • an arbitrary longitudinal section is photographed a plurality of times.
  • the longest diagonal line among the tungsten crystal particles existing in the cross section is defined as the maximum diameter.
  • the area ratio of tungsten crystal particles whose maximum diameter is in the range of 2 to 120 ⁇ m is calculated.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 2 to 120 ⁇ m per unit area of the longitudinal section of the body portion is 90% or more. 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. When the proportion of ZrC particles in the tungsten crystal grain boundary increases, when the ZrC particles are consumed due to emission, a large defect is generated and the strength of the tungsten alloy is reduced. On the other hand, when there are many large tungsten crystal grains exceeding 120 ⁇ m, the grain boundary becomes too large and the strength of the tungsten alloy is lowered.
  • the area ratio of tungsten crystals having a crystal grain size of 2 to 120 ⁇ m per unit area of the longitudinal section of the body portion is preferably 96% or more, and more preferably 100%.
  • the average particle diameter of tungsten crystal particles in the longitudinal section is preferably 70 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less.
  • the average aspect ratio of the tungsten crystal particles in the longitudinal section is preferably 3 or more.
  • the method for measuring the average particle diameter and the average aspect ratio is the same as the method described for the cross section.
  • the characteristics of the discharge lamp electrode component are also improved.
  • the tungsten alloy part 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 theoretical density is obtained by calculation from the density and mass ratio of known components.
  • the tungsten alloy component of the embodiment preferably has a Vickers hardness Hv of 330 or more, and more preferably within a 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. If the Vickers hardness Hv is 330 or more, the three-point bending strength of the tungsten alloy can be increased to 400 MPa or more.
  • the surface roughness Ra is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the tip has a surface roughness Ra of preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less. If the surface irregularities are large, the emission characteristics will deteriorate.
  • the tungsten alloy parts as described above can be applied to various discharge lamps and are not particularly limited, such as a low pressure discharge lamp and a high pressure discharge lamp. Therefore, a long life can be achieved even when a large voltage of 100 V or higher is applied.
  • the wire diameter of the body part is in the range of 0.1 to 30 mm, the wire diameter is 0.1 mm to 3 mm thin size, 3 mm to 10 mm medium size, 10 mm to 30 mm thick Applicable up to.
  • 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 the pair of electrode parts 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. Inside 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 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.
  • Examples of 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, ultra-high pressure, etc.
  • a mercury lamp, a xenon lamp, a sodium lamp, etc. are mentioned. Since 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 is not particularly limited, but examples of the manufacturing method for obtaining efficiently include the following.
  • a tungsten alloy powder containing a Zr component is prepared.
  • a ZrC powder is prepared as a Zr component.
  • the primary particles of the ZrC powder preferably have an average particle size of 15 ⁇ m or less, and more preferably have an average particle size of 5 ⁇ m or less. It is preferable to use a sieve to remove in advance those exceeding the maximum diameter of 15 ⁇ m. When it is desired to reduce the maximum diameter to 10 ⁇ m or less, large ZrC particles are removed using a sieve having a predetermined mesh diameter. Even when it is desired to remove ZrC particles having a small particle size, they are removed using a sieve having a predetermined mesh diameter. Prior to sieving, it is preferable to pulverize the ZrC particles with a ball mill or the like. By performing the pulverization step, the aggregates can be broken, so that it is easy to control the particle size by sieving.
  • the metal tungsten powder preferably has an average particle size of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the metal tungsten powder preferably has a purity of 98.0 wt% or more, a carbon content of 1 wt% or less, and an impurity metal component of 1 wt% or less.
  • a mixed powder of ZrC particles and metallic tungsten powder is put in a mixing container, and the mixing container is rotated to mix uniformly.
  • a cylindrical container is used as the mixing container, and the mixing container can be smoothly mixed by rotating in the circumferential direction.
  • tungsten powder containing ZrC particles can be prepared.
  • a small amount of carbon powder may be added in consideration of decarburization during the sintering process described later. At this time, the carbon powder to be added is made equal to or less than the carbon amount to be decarburized.
  • a molded body is produced using the obtained tungsten powder containing ZrC particles.
  • a binder is used as necessary.
  • the diameter is preferably 0.1 to 40 mm.
  • the size of a molded object is arbitrary.
  • the length (thickness) of a molded object is arbitrary.
  • the compact is pre-sintered.
  • Presintering is preferably performed at 1250 to 1500 ° C.
  • a presintered body can be obtained.
  • the pre-sintered body is subjected to current sintering.
  • the electric current sintering is preferably performed under the condition 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. When the temperature exceeds 2500 ° C., ZrC particles and tungsten particles grow too much to obtain the intended crystal structure.
  • the molded body may be sintered 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. 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 ZrC particles is decarburized during the sintering process. Since impurity carbon in the tungsten powder is removed together during decarburization, the carbon content in the tungsten alloy can be reduced to 1 wt% or less, and further to 0.5 wt% or less. When the carbon content in the tungsten alloy is reduced, the conductivity is improved.
  • a Zr-containing tungsten sintered body can be obtained.
  • the sintered body is also a cylindrical sintered body (ingot).
  • a cylindrical sintered body (ingot) can be obtained by a step of cutting to a predetermined size.
  • the diameter of the cylindrical sintered body is adjusted 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 it becomes difficult to make the tungsten crystal and the ZrC particles have a 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. For this reason, the processing rate is preferably 30 to 90%, more preferably 35 to 70%. In addition, when the relative density of the sintered tungsten alloy is 95% or more, the processing is not necessarily performed at the above processing rate.
  • the electrode part After processing the wire diameter of the sintered body to 0.1 to 30 mm, the electrode part can be produced by cutting to a required length. If necessary, the tip is processed into a tapered shape. Further, polishing, heat treatment (such as recrystallization heat treatment), and shape processing are performed as necessary.
  • the recrystallization heat treatment is preferably performed in a range of 1300 to 2500 ° C. in a reducing atmosphere, an inert atmosphere or a vacuum.
  • the discharge lamp electrode component of the embodiment can be efficiently manufactured.
  • Example 1 As a raw material powder, ZrC 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 4 ⁇ m so as to be 2 wt%. In addition, about ZrC powder, when the amount of Zr was 100 mass parts, the amount of impurity Hf was 0.8 mass part.
  • the raw material powder was mixed with a ball mill for 30 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 current sintering at 1800 ° C. for 10 hours in a vacuum (10 ⁇ 3 Pa). By this step, a sintered body of 16 mm length ⁇ 16 mm width ⁇ 420 mm length was obtained.
  • 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.
  • the tip was processed into a conical shape with an inclination angle of 45 °.
  • a strain relief heat treatment at 1600 ° C. was performed in vacuum (10 ⁇ 3 Pa).
  • a cathode component for a discharge lamp was produced as a tungsten alloy component according to Example 1.
  • Example 1 A cathode component for a discharge lamp made of a tungsten alloy containing 2 wt% ThO 2 and having the same size as in Example 1 was produced.
  • the content of the ZrC component, the carbon content of the surface portion and the central portion, and the average grain size of the tungsten crystal were examined.
  • the content of the ZrC component was calculated by obtaining a Zr amount and a carbon amount by ICP analysis and converting to ZrCx.
  • a measurement sample was cut from a range of 10 ⁇ m from the surface and a cylindrical cross section, and the carbon content was measured.
  • the average crystal grain size of tungsten the crystal grain size of 100 tungsten crystals in an arbitrary cross section was measured, and the average value was defined as the average crystal grain size. The results are shown in Table 1.
  • the emission characteristics of the cathode parts for discharge lamps of 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.
  • Example 2 raw material mixed powders were prepared in which the addition amount of ZrC 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 a vacuum (10 ⁇ 3 Pa or less) at 1500 to 1900 ° C. for 7 to 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.
  • sintered compacts having a diameter of 2.4 mm and a length of 150 mm were directly obtained by adjusting the size of the molded body.
  • 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 conical shape with an inclination angle of 45 °. Next, a strain relief heat treatment was performed at 1400-1700 ° C. in vacuum (10 ⁇ 3 Pa or less). 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.
  • Tungsten powder purity 99.0 wt% or more
  • ZrC powder shown in Table 5 were prepared as raw material powder. 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.
  • tungsten powder and ZrC powder were mixed at a ratio shown in Table 6 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 ratio of ZrC was measured for each discharge lamp electrode part. Further, the oxygen content, relative density (%), Vickers hardness (Hv), and three-point bending strength were determined.
  • the proportion of ZrC was determined by measuring the amount of Zr 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 ZrC. Therefore, the total amount of Zr detected is 100 parts by weight, the amount of Zr that becomes ZrC 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. Vickers hardness (Hv) was determined according to JIS-Z-2244. The three-point bending strength was determined according to JIS-R-1601. The results are shown in Table 9.
  • the electrode component for a discharge lamp according to this example has a high density, and also exhibits excellent values of Vickers hardness (Hv) and three-point bending strength. This is because a part of ZrC has been decarburized.
  • the Zr component that is not ZrC may be a metal Zr particle, a part of the surface of the ZrC particle is a metal Zr, or a solid solution of tungsten and zirconium. there were. In Comparative Example 11-1, since the ZrC particles were large, the fracture started, and the strength decreased.
  • Example 21 to 25 Next, the same tungsten powder and ZrC powder as in Example 12 were used, and the second component was changed to the composition shown in Table 10.
  • 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 12 The emission characteristics of the electrode parts for discharge lamps of Examples 11 to 25, Comparative Example 11-1, and Comparative Example 11-2 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.
  • 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 cathode component was 2100-2200 ° 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 discharge lamp electrodes 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) The recrystallization heat treatment condition of Example 18 was changed to 1800 ° C.), Example 27 (recrystallization heat treatment condition of Example 13 was changed to 1800 ° C.), Example 28 (recrystallization heat treatment condition of Example 18 was changed to 1800 ° C.) Prepared as above). Similar measurements were made. The results are shown in Tables 14 and 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 ZrC has been decarburized. Moreover, as a result of analyzing the Zr component which is not ZrC, it was found that both became a solid solution of tungsten and zirconium. That is, there are two types of Zr components, Zr and ZrC. For this reason, it can be seen that when the recrystallization heat treatment temperature is set to 1700 ° C. or higher, the metal Zr is easily dissolved in tungsten. The emission characteristics were measured by the same method. The results are shown in Table 16.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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、Ｚｒ成分をＺｒＣ換算で０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で含有させる。

Description

タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン
　本発明の実施形態は、タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管および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、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部品と同等以上の特性を示すタングステン合金部品、ならびにこのタングステン合金部品を用いた放電ランプ、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、タングステンと、ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～５ｗｔ％含有することを特徴とするタングステン合金部品が提供される。タングステン合金部品は、ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～３ｗｔ％含有することが好ましい。タングステン合金部品は、Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣからなる群より選択される少なくとも２種を含む。Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したときｘ＜１であることが好ましく、０＜ｘ＜１であることがより好ましく、０．２＜ｘ＜０．７であることがさらに好ましい。
　タングステン合金部品は、さらに、Ｋ、ＳｉおよびＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の元素を０．０１ｗｔ％以下含有していてもよい。また、タングステン合金は、Ｚｒの含有量を１００質量部としたとき１０質量部以下のＨｆを含有していてもよい。
　ＺｒＣの一次粒子は、平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましく、平均粒径が５μｍ以下、最大径が１５μｍ以下であることがより好ましい。ＺｒＣの二次粒子は、最大径が１００μｍ以下であることが好ましい。
　タングステン合金部品は、金属Ｚｒの少なくとも一部がタングステンに固溶していることが好ましい。また、タングステン合金部品の表面に金属Ｚｒが存在することが好ましい。また、Ｚｒの含有量を１００質量部としたとき、ＺｒＣを構成するＺｒの含有量が２５～７５質量部であることが好ましい。
　タングステン合金部品は、線径が０．１～３０ｍｍであることが好ましく、ビッカース硬度Ｈｖが３３０以上、特に３３０～７００の範囲内であることが好ましい。
　タングステン合金部品の横断面（径方向断面）の単位面積あたり、１～８０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％以上であることが好ましい。タングステン合金部品の縦断面の単位面積あたり、２～１２０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％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部品は、たとえば放電ランプ用部品、送信管用部品、またはマグネトロン用部品に用いられる。
　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用いたものである。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用いたものである。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用いたものである。
　実施形態のタングステン合金部品を放電ランプの電極に適用した場合、この電極への印加電圧が１００Ｖ以上であることが好ましい。放電ランプ用電極を構成する実施形態のタングステン合金部品は放射性物質であるトリウム（または酸化トリウム）を含まないことから環境への悪影響がない。しかも、実施形態のタングステン合金部品からなる放電ランプ用電極は、トリウム含有タングステン合金からなるものと同等以上の特性を有する。このため、実施形態のタングステン合金部品を用いた放電ランプは環境にやさしい。
図１は、実施形態の放電ランプ用電極部品の一例を示す図。 図２は、実施形態の放電ランプ用電極部品の他の一例を示す図。 図３は、実施形態の放電ランプの一例を示す図である。 図４は、実施形態のマグネトロン用部品の一例を示す図である。 図５は、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。 図６は、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。 図７は、実施形態の放電ランプ用電極部品の胴体部の横断面の一例を示す図である。 図８は、実施形態の放電ランプ用電極部品の胴体部の縦断面の一例を示す図である。 図９は、実施形態の放電ランプの一例を示す図である。 図１０は、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。
　実施形態のタングステン合金部品は、ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～５ｗｔ％含有することを特徴とする。Ｚｒ（ジルコニウム）をＺｒＣ（炭化ジルコニウム）換算で０．１～５ｗｔ％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。ＺｒがＺｒＣ換算で０．１ｗｔ％未満であると添加の効果が不十分であり、５ｗｔ％を超えると特性が低下する。また、Ｚｒ含有量はＺｒＣ換算で０．５～２．５ｗｔ％であることが好ましい。
　タングステン合金は、Ｚｒ、ＺｒＣ、およびＣからなる群より選択される少なくとも２種の成分を含有していることが好ましい。つまり、ＺｒＣ成分として、ＺｒとＺｒＣの組合せ、ＺｒとＣ（炭素）の組合せ、ＺｒＣとＣ（炭素）の組合せ、ＺｒとＺｒＣとＣ（炭素）の組合せのいずれかでＺｒＣ成分を含有している。それぞれ融点を比較すると、金属Ｚｒは１８５０℃、ＺｒＣは３４２０℃、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。炭化ジルコニウムはトリウムと比べて高融点であることから、実施形態のタングステン合金部品は、トリウム含有タングステン合金部品と比較して、高温強度を同等以上にすることができる。
　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣ（炭素）の含有量をＺｒＣｘ換算したとき、ｘ＜１であることが好ましい。ｘ＜１であるということは、タングステン合金中に含有されるＺｒＣ成分がすべて化学量論的なＺｒＣで存在するわけではなく、その一部が金属Ｚｒになっていることを意味する。ＺｒＣの仕事関数は３．３であり、金属Ｔｈの仕事関数３．４と比べて同等であることからエミッション特性を向上させることができる。また、炭化ジルコ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成分である。
　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したとき、０＜ｘ＜１であることが好ましい。ｘ＜１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ＺｒＣまたはＣのいずれかが存在することを意味している。ＺｒＣ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、タングステン合金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。Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したとき、０．２＜ｘ＜０．７であることがより好ましい。この範囲であると、金属Ｚｒ、ＺｒＣまたはＣがバランスよく存在し、エミッション特性、強度、電気抵抗などの特性が向上する。
　タングステン合金部品中のＺｒ、ＺｒＣ、Ｃの含有量はＩＣＰ分析法を用いて測定できる。ＩＣＰ分析法では、金属ＺｒのＺｒ量とＺｒＣのＺｒ量とを合計したＺｒ量を測定することができる。同様に、ＺｒＣの炭素量と単独で存在する炭素量もしくは他の炭化物として存在する炭素量を合計した炭素量を測定することができる。実施形態ではＩＣＰ分析法によりＺｒ量、Ｃ量を測定し、ＺｒＣｘに換算する。
　実施形態のタングステン合金部品は、Ｋ、ＳｉおよびＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の元素を０．０１ｗｔ％以下含有していてもよい。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。ドープ材の含有量の下限は特に限定されないが、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、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。
　実施形態のタングステン合金部品は、Ｚｒの含有量を１００質量部としたとき、１０質量部以下のＨｆを含有していてもよい。Ｚｒの含有量はＺｒおよびＺｒＣの合計のＺｒ量を示す。Ｈｆ（ハフニウム）は、融点が２２０７℃と高いことからタングステン合金部品に含有されていたとしても悪影響は少ない。市販のＺｒ粉は、グレードによっては数％のＨｆを含むこともある。不純物を除去した高純度Ｚｒ粉または高純度ＺｒＣ粉を使うことは特性向上のために有効である。一方で原料の高純度化はコストアップの要因となる。Ｚｒを１００重量部としたとき、Ｈｆ（ハフニウム）含有量が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。
　実施形態のタングステン合金部品は、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部品の表面から２０μｍまでの部分を示す。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。この炭素量は、ＺｒＣ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、ＩＣＰ分析法で分析できる。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。表面部の炭素量が減ると、相対的に表面部のＺｒ量が増える。このため、Ｚｒをエミッタ材として使用する場合に特に有効である。
　実施形態のタングステン合金部品は、平均結晶粒径が１～１００μｍのタングステン結晶を含有することが好ましい。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、焼結体は、鍛造工程、圧延工程、線引き工程などを施すことにより、線材（フィラメントを含む）、コイル部品などへの加工を行い易い。
　焼結体のタングステン結晶は、アスペクト比３未満の結晶が９０％以上である等方結晶組織となる。このような焼結体を線引き加工すると、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。タングステン結晶の粒径は以下のようにして求めることができる。まず、金属顕微鏡などの拡大写真により結晶組織を撮る。その断面に存在する１個のタングステン結晶について仮想円を描き、その仮想円の径を粒径とする。この測定を任意の１００個のタングステン結晶について行い、その平均値を平均結晶粒径とする。
　タングステン結晶の平均結晶粒径が１μｍ未満と小さいと、Ｚｒ、ＺｒＣ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。これは、タングステン結晶の平均結晶粒径が１μｍ未満と小さいと粒界が小さくなるため、タングステン結晶同士の粒界に分散成分が均一に分散しにくくなるためである。一方、タングステン結晶の平均結晶粒径が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、タングステン結晶の平均結晶粒径は１～１００μｍであることが好ましく、１０～６０μｍであることがより好ましい。
　均一分散の観点からＺｒ、ＺｒＣまたはＣといった分散成分の平均粒径は、タングステン結晶の平均結晶粒径よりも小さいことが好ましい。具体的には、タングステンの平均結晶粒径をＡ（μｍ）、分散成分の平均粒径をＢ（μｍ）としたとき、Ｂ／Ａ≦０．５であることが好ましい。Ｚｒ、ＺｒＣ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の粒界に均一に分散し易くなり、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しては、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。電極先端部３は図１のように先端が円錐台であってもよいし、図２のように先端が円錐であってもよい。必要に応じ、先端部には研磨加工を施す。電極胴体部２は直径２～３５ｍｍ、長さ１０～３００ｍｍの円柱状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を電極先端部が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。ガラス管６の内面には、図示しない蛍光体層が設けられている。ガラス管６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。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実施形態のタングステン合金を用い、残りの部分として他のリード材を接合した形状であってもよい。
　放電ランプの種類によっては、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。
　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。低圧放電ランプとしては、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。高圧放電ランプとしては、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。
　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。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。
　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。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。コイル部品には、線径０．１～１ｍｍのタングステン線材で作製することが好ましい。コイル部品の直径は２～６ｍｍが好ましい。実施形態のタングステン合金部品を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、ＺｒＣ成分を均一分散させ難い。平均粒径が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。タングステン粉末の純度は、用途にもよるが、９９．０ｗｔ％以上、さらには９９．９ｗｔ％以上の高純度であることが好ましい。
　次に、ＺｒＣ成分としてＺｒＣ粉末を用意する。ＺｒＣ粉末の代わりにＺｒ粉末および炭素粉末の混合物を用いてもよい。また、ＺｒＣ粉末単独ではなく、ＺｒＣ粉末に、Ｚｒ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。これらのうち、ＺｒＣ粉末を用いることが好ましい。ＺｒＣ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。Ｚｒ粉末と炭素粉末の混合粉末を用いた場合、Ｚｒ粉末と炭素粉末の両方を均一混合するために製造工程の負荷が増える。また、金属Ｚｒは酸化し易いのでＺｒＣ粉末を用いることが好ましい。
　後述するように、ＺｒＣ粉末の一次粒子は平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましく、０．５～５μｍであることがより好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満ではＺｒＣ粉末の凝集が大きく均一分散させ難い。平均粒径が１５μｍ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。均一分散の観点から、ＺｒＣ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。
　ＺｒＣ粉末およびＺｒ粉末のＺｒ量を１００質量部としたとき、Ｈｆが１０質量部以下であることが好ましい。ＺｒＣ粉末またはＺｒ粉末にはＨｆ成分が不純物として含まれる場合がある。Ｚｒ量１００質量部に対し、Ｈｆ量が１０質量部以下であればＺｒ成分の特性に良さを阻害しないで済む。Ｈｆ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、Ｈｆ量は０．１～３質量部がさらに好ましい。
　必要に応じ、Ｋ、ＳｉおよびＡｌからなる群より選択される少なくとも１種のドープ材を添加する。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２０時間以上行うことが好ましい。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。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、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。焼結は温度１４００～２０００℃×５～２０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５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。焼結温度が２０００℃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。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。焼結は、通電焼結、常圧焼結、加圧焼結などで行なうことができ、特に限定されない。
　次に、焼結体を部品に加工するための工程を行う。加工工程としては、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。コイル部品にする場合はコイリング工程が挙げられる。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、加工した部品に、必要に応じ、歪取り熱処理を行う。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。
　実施形態のタングステン合金部品は、ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～５ｗｔ％含有し、かつＺｒＣ粒子の一次粒子が平均粒径１５μｍ以下であることが好ましい。タングステン合金部品は、ＺｒＣおよびＺｒの２種を含有することが好ましい。ＺｒＣ（炭化ジルコニウム）について、Ｃ／Ｚｒの原子比は１に限らず、０．６～１の範囲でよい。Ｚｒ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。Ｚｒの含有量がＺｒＣ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、Ｚｒの含有量がＺｒＣ換算で５ｗｔ％を超えると強度低下などを招く恐れがある。そのため、ＺｒはＺｒＣ換算で０．３～３．０ｗｔ％であることが好ましく、０．５～２．５ｗｔ％であることがより好ましい。
　Ｚｒ成分は前述のようにＺｒＣまたはＺｒとして存在する。ＺｒＣは粒子の形態で存在し、ＺｒＣの一次粒子は平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましい。ＺｒＣ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、ＺｒＣ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。ＺｒＣ粒子がタングステン結晶粒子同士の粒界に存在すると、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に有利になる。
　ＺｒＣ粒子の一次粒子は、平均粒径が５μｍ以下、かつ最大径が１５μｍ以下であることが好ましい。さらに、ＺｒＣ粒子の一次粒子は、平均粒径が０．１μｍ以上３μｍ以下、最大径が１μｍ以上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未満の小さなＺｒＣ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、ＺｒＣ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。
　タングステン合金部品中のＺｒＣ粒子の分散状態は、長さ２００μｍの任意の直線上に２～３０個の範囲であることが好ましい。ＺｒＣ粒子の個数が長さ２００μｍの直線あたり２個未満（０～１個）であると部分的にＺｒＣ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、ＺｒＣ粒子の個数が長さ２００μｍの直線あたり３０個を超えて多い（３１個以上）と、部分的にＺｒＣ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、ＺｒＣ粒子の分散状態は、タングステン合金の任意の断面を拡大撮影することによって調べる。拡大写真の倍率は１０００倍以上とする。拡大写真上に、長さ２００μｍの任意の直線（線の太さ０．５ｍｍ）を引き、その線上に存在するＺｒＣ粒子の個数をカウントする。
　ＺｒＣの二次粒子は、最大径が１００μｍ以下であることが好ましい。ＺｒＣ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、ＺｒＣ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。
　Ｚｒ（金属Ｚｒ）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Ｚｒが粒子として存在するものである。金属Ｚｒ粒子はＺｒＣ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Ｚｒ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Ｚｒの一次粒子は、平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、０．１～３μｍであることがさらに好ましい。また、金属Ｚｒの一次粒子は、最大径が１５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。タングステン合金を作製する場合に、予めＺｒＣ粒子と金属Ｚｒ粒子を混合してもよいし、製造工程中にＺｒＣ粒子を脱炭して金属Ｚｒ粒子を生じさせてもよい。ＺｒＣ粒子を脱炭する方法を用いれば、タングステン中の酸素と反応して二酸化炭素として系外に放出する脱酸効果も得られることから好ましい。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。金属Ｚｒ粒子の一部はＺｒＣ粒子になってもよい。
　第二の分散状態は、ＺｒＣ粒子の表面に金属Ｚｒ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ＺｒＣ粒子表面から炭素が脱炭されて、表面に金属Ｚｒ被膜が形成された状態となる。金属Ｚｒ被膜付きＺｒＣ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Ｚｒ被膜付きＺｒＣの一次粒子は、平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、０．１～３μｍであることがさらに好ましい。また、金属Ｚｒ被膜付きＺｒＣの一次粒子は、最大径が１５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。
　第三の分散状態は、金属Ｚｒの一部または全部がタングステンに固溶しているものである。金属Ｚｒはタングステンと固溶体を形成する。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。固溶の有無は、ＸＲＤ分析によって判定できる。まず、Ｚｒ成分および炭素の含有量を測定する。Ｚｒおよび炭素の含有量をＺｒＯx換算し、ｘ＜１であることを確認する。次に、ＸＲＤ分析を行い金属Ｚｒのピークが検出されないことを確認する。このように、ＺｒＯxのｘが１より小さく、化学量論的な炭化ジルコニウムになっていないジルコニウムが存在するにも関わらず、金属Ｚｒのピークが検出されないということは金属Ｚｒがタングステンに固溶していることを意味する。
　一方、ＺｒＣｘのｘが１より小さく、化学量論的な炭化ジルコニウムになっていないジルコニウムが存在し、かつ金属Ｚｒのピークが検出される場合には、金属Ｚｒ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。また、第二の分散状態は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）やＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて分析できる。
　金属Ｚｒ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。
　Ｚｒの全含有量を１００質量部としたとき、ＺｒＣ粒子になっているＺｒの割合は２５～７５質量部であることが好ましい。ＺｒのすべてがＺｒＣ粒子であってもよい。ＺｒＣ粒子であれば、エミッション特性は得られる。一方、金属Ｚｒ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、Ｚｒのすべてが金属Ｚｒであるとエミッション特性や高温強度が低下する。金属Ｚｒは融点が１８５０℃、ＺｒＣは融点が２７２０℃、金属タングステンは融点が３４００℃である。ＺｒＣは金属Ｚｒよりも融点が高いことから、ＺｒＣを含有するタングステン合金部品は高温強度が向上する。また、ＺｒＣは表面電流密度がＴｈＯ２とほぼ同等なので、実施形態のタングステン合金部品には、酸化トリウム含有タングステン合金部品と同等の電流を流すことができる。そのため、実施形態のタングステン合金部品を放電ランプの電極に適用した場合、酸化トリウム含有タングステン合金電極と同等の電流密度を設定できるため、制御回路等の設計変更が不要である。これらの観点から、Ｚｒ成分の全含有量を１００質量部としたとき、ＺｒＣを構成するＺｒの含有量は２５～７５質量部であることが好ましく、３５～６５質量部であることがより好ましい。
　タングステン合金中のＺｒＣと金属Ｚｒの含有量は以下のようにして分析することができる。ＩＣＰ分析法によりタングステン合金中の全Ｚｒ量を測定する。次に、燃焼－赤外線吸収法によりタングステン合金中の全炭素量を測定する。タングステン合金がタングステンとＺｒとの２元系である場合、測定された全炭素量は実質的にすべてがＺｒＣになっていると考えてよい。そのため、測定された全Ｚｒ量と全炭素量とに基づいてＺｒＣ量を算出することができる。この方法の場合は、Ｃ／Ｚｒ＝１としてＺｒＣ量を計算する。
　ＺｒＣ粒子のサイズに関しては、タングステン合金焼結体の任意の断面の拡大写真を撮り、その断面に存在するＺｒＣ粒子の最も長い対角線を測定してＺｒＣの一次粒子の粒径とする。ＺｒＣ粒子５０個についてこの測定を行い、その平均値をＺｒＣの一次粒子の平均粒径とする。ＺｒＣの一次粒子の粒径（最も長い対角線）のうち、最大の値をＺｒＣの一次粒子の最大径とする。
　実施形態のタングステン合金部品は、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏおよび希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素を２ｗｔ％以下含有していてもよい。Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏおよび希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素は、金属単体、酸化物、炭化物のいずれかの形態で存在する。これらの２種以上の元素を含有してもよい。２種以上の元素を含有する場合であっても、その合計が２ｗｔ％以下であることが好ましい。これらの元素は、主に分散強化材として機能する。ＺｒＣ粒子はエミッション材として機能するので、放電ランプを長時間使用すると消耗する。一方、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏおよび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く、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。これらの元素の含有量の下限は特に限定されないが、０．０１ｗｔ％以上であることが好ましい。これらの元素のうちでは、希土類元素が好ましい。希土類元素は原子半径が０．１６ｎｍ以上と大きいため、表面電流密度を大きくするのに有利である。言い換えれば、分散強化材として、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を用いることが好ましい。
　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。
　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、用途に応じて適宜設定される。
　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。
　胴体部の横断面（径方向断面）の結晶組織を観察したとき、単位面積（たとえば３００μｍ×３００μｍ）あたり、１～８０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％以上であることが好ましい。図７に胴体部の横断面の一例を示した。図中、２４は胴体部、２５は横断面、である。横断面の結晶組織を測定するには、胴体部の長さの中央の径方向断面の拡大写真を撮影する。なお、線径が細く、一視野でたとえば３００μｍ×３００μｍの単位面積を撮影できないときには、任意の横断面を複数回撮影する。拡大写真において、その断面に存在するタングステン結晶粒子のうち最も長い対角線を最大径とする。その断面において、最大径が１～８０μｍの範囲内に入っているタングステン結晶粒子の面積率を算出する。
　胴体部の横断面の単位面積あたり、１～８０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が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。タングステン結晶粒界中にＺｒＣ粒子の割合が増えてしまうと、エミッションによりＺｒＣ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。胴体部の横断面の単位面積あたり、１～８０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率は９６％以上であることが好ましく、さらに１００％であることが好ましい。
　横断面における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。横断面における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。アスペクト比は以下のようにして算出する。単位面積（たとえば３００μｍ×３００μｍ）の拡大写真を撮影し、その断面に存在す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。この測定を５０個のタングステン結晶粒子について行い、その平均値を平均アスペクト比とする。また、（長径Ｌ＋短径Ｓ）／２＝粒径とし、５０個のタングステン結晶粒子の平均値を平均粒径とする。
　胴体部の縦断面の結晶組織を観察したとき、単位面積（たとえば３００μｍ×３００μｍ）あたり、２～１２０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％以上であることが好ましい。図８に縦断面の一例を示した。図中、２４は胴体部、２６は縦断面、である。縦断面の結晶組織を測定するには、胴体部の径の中心を通る縦断面の拡大写真を撮影する。なお、一視野でたとえば３００μｍ×３００μｍの単位面積を撮影できないときは、任意の縦断面を複数回撮影する。拡大写真において、その断面に存在するタングステン結晶粒子のうち最も長い対角線を最大径とする。その断面において、最大径が２～１２０μｍの範囲内に入っているタングステン結晶粒子の面積率を算出する。
　胴体部の縦断面の単位面積あたり、２～１２０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が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。タングステン結晶粒界中にＺｒＣ粒子の割合が増えてしまうと、エミッションによりＺｒＣ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。胴体部の縦断面の単位面積あたり、２～１２０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率は９６％以上であることが好ましく、さらに１００％であることが好ましい。
　縦断面における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。縦断面における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横断面に関して述べた方法と同じである。
　以上のように、タングステン結晶粒子のサイズ、ＺｒＣ粒子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。
　タングステン合金部品は、相対密度が９５．０％以上であることが好ましく、９８．０％以上であることがより好ましい。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。相対密度は、アルキメデス法による実測密度と理論密度から、（実測密度／理論密度）×１００（％）＝相対密度、という計算により求める。理論密度は、既知成分の密度と質量比とから計算により求める。ここで、タングステンの密度は１９．３ｇ／ｃｍ３、ジルコニウムの密度は６．５１ｇ／ｃｍ３、炭化ジルコニウムの理論密度６．７３ｇ／ｃｍ３である。例えば、ＺｒＣを１ｗｔ％、Ｚｒ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、６．５１×０．０１＋６．７３×０．００２＋１９．３×０．９８８＝１９．１４６９６ｇ／ｃｍ３が理論密度になる。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。
　実施形態のタングステン合金部品は、ビッカース硬度Ｈｖが３３０以上であることが好ましく、Ｈｖ３３０～７００の範囲内であることがより好ましい。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。ビッカース硬度Ｈｖが３３０以上であれば、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。
　実施形態のタングステン合金部品を放電ランプ用電極に適用する場合、表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好ましい。特に、その先端部は表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。表面凹凸が大きいとエミッション特性が低下する。
　以上のようなタングステン合金部品は、様々な放電ランプに適用することができ、低圧放電ランプや高圧放電ランプなど、特に制限を受けない。そのため、１００Ｖ以上と大きな電圧をかけても長寿命を達成することができる。胴体部の線径は０．１～３０ｍｍの範囲であり、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。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を電極先端部が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。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。ガラス管２９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。
　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。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。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。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、Ｚｒ成分を含有したタングステン合金粉末の調製を行う。Ｚｒ成分として、ＺｒＣ粉末を用意する。ＺｒＣ粉末の一次粒子は平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましく、平均粒径が５μｍ以下であることがより好ましい。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。最大径を１０μｍ以下にしたいときは所定のメッシュ径を有する篩を使って大きなＺｒＣ粒子を除去する。小さな粒径のＺｒＣ粒子を除去したい場合にも所定のメッシュ径を有する篩を使って除去する。篩通しを行う前に、ＺｒＣ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。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。金属タングステン粉末は、純度９８．０ｗｔ％以上、炭素含有量１ｗｔ％以下、不純物金属成分１ｗｔ％以下であることが好ましい。ＺｒＣ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。
　Ｚｒ含有量がＺｒＣ換算で０．１～５ｗｔ％になるように金属タングステン粉末を添加する。ＺｒＣ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て均一に混合させる。このとき、混合容器として円筒形状のものを用い、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、ＺｒＣ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炭することを考慮して炭素粉末を微量添加してもよい。このとき、添加する炭素粉末は、脱炭する炭素量と同量以下にする。
　次に、得られたＺｒＣ粒子を含有するタングステン粉末を用いて成形体を作製する。成形体を形成する際に、必要に応じてバインダーを用いる。円柱形状の成形体を形成する場合、直径を０．１～４０ｍｍとすることが好ましい。また、後述するように板状の焼結体から成形体を切り出す場合は、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。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。通電焼結は、焼結体が２１００～２５００℃の温度になる条件で行うことが好ましい。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。温度が２５００℃を超えると、ＺｒＣ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。
　別の方法では、成形体を温度１４００～３０００℃で１～２０時間で焼結してもよい。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。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。
　焼結雰囲気としては、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、ＺｒＣ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炭素が一緒に除去されるので、タングステン合金中の炭素含有量を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炭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、Ｚｒ含有タングステン焼結体を得ることができる。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。板状焼結体の場合は、所定のサイズに切り出す工程により円柱状焼結体（インゴット）を得ることができる。
　次に、円柱状焼結体（インゴット）を、鍛造加工、圧延加工、線引加工などして、線径を調整する。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％、により求められる。線径は複数回の加工により調整することが好ましい。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、［（４６０．６－３１４）／４６０．６］×１００＝３２％となる。このとき、複数回の線引加工などにより、直径２５ｍｍから直径２０ｍｍに加工することが好ましい。
　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ＺｒＣ粒子を目的のサイズにすることが困難になる。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％が好ましく、３５～７０％がより好ましい。なお、焼結上がりのタングステン合金の相対密度が９５％以上である場合は、必ずしも上記の加工率で加工しなくてもよい。
　焼結体の線径を０．１～３０ｍｍに加工した後、必要な長さに切断することにより、電極部品を作製することができる。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。
　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。
　（実施例１）
　原料粉末として、平均粒径４μｍのタングステン粉末（純度９９．９９ｗｔ％）に、平均粒径２μｍのＺｒＣ粉末（純度９９．０％）を２ｗｔ％となるように添加した。なお、ＺｒＣ粉末については、Ｚｒ量を１００質量部としたとき不純物Ｈｆ量は０．８質量部であった。
　原料粉末をボールミルにより３０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。得られた成形体を真空中（１０－３Ｐａ）で１８００℃×１０時間の通電焼結を行った。この工程により、縦１６ｍｍ×横１６ｍｍ×長さ４２０ｍｍの焼結体を得た。
　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。次に先端部を傾斜角が４５°の円錐形状に加工した。次に、真空中（１０－３Ｐａ）にて１６００℃の歪取り熱処理を施した。
　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放電ランプ用カソード部品を作製した。
　（比較例１）
　ＴｈＯ２を２ｗｔ％含有するタングステン合金からなり、実施例1と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のタングステン合金部品に関して、ＺｒＣ成分の含有量、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。ＺｒＣ成分の含有量は、ＩＣＰ分析により、Ｚｒ量および炭素量を求め、ＺｒＣｘ換算して算出した。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、それぞれ炭素量を測定した。タングステンの平均結晶粒径は、任意の断面において１００個のタングステン結晶の結晶粒径を測定し、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の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（±０．５）Ａ／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も優れていることが分かる。
　（実施例２～５）
　次に、ＺｒＣ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、真空中（１０－３Ｐａ以下）にて１５００～１９００℃×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。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。
　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。次に先端部を傾斜角度が４５°である円錐形状に加工した。次に、真空中（１０－３Ｐａ以下）にて１４００～１７００℃で歪取り熱処理を施した。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４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２～５に係るカソード部品は高温強度も優れていることが分かる。なお、実施例１～５はＺｒとＺｒＣの２種を含むものであった。
　（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）、ＺｒＣ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ＺｒＣ粉末を表６に示す割合で混合して、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
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　次に各放電ランプ用電極部品に対して、ＺｒＣ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。
　ＺｒＣの割合は、ＩＣＰ分析法によりタングステン合金中のＺｒ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ことにより求めた。タングステン合金中の炭素はＺｒＣになっていると考えて良い。そのため、検出された全Ｚｒ量を１００重量部とし、ＺｒＣになるＺｒ量を換算し、その質量比を求めた。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。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。理論密度は前述の計算により求めた。ビッカース硬度（Ｈｖ）は、ＪＩＳ－Ｚ－２２４４に準じて求めた。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）および３点曲げ強度も優れた値を示した。これは、ＺｒＣの一部が脱炭したためである。また、ＺｒＣになっていないＺｒ成分は、金属Ｚｒ粒子になったもの、ＺｒＣ粒子の表面の一部が金属Ｚｒになったもの、タングステンとジルコ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。また、比較例１１－１はＺｒＣ粒子が大きいために破壊起点となり強度が低下した。
　（実施例２１～２５）
　次に、タングステン粉末およびＺｒＣ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１２）
　実施例１１～２５、比較例１１－１および比較例１１－２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１２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、カソード部品は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に示す。
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、ＺｒＣの一部が脱炭したためである。また、ＺｒＣになっていないＺｒ成分を分析した結果、いずれもタングステンとジルコニウムの固溶体になったものであった。つまり、Ｚｒ成分としてＺｒとＺｒＣ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Ｚｒをタングステンに固溶させ易いことが分かる。また、エミッション特性を同様の方法により測定した。その結果を表１６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　上記のように金属Ｚｒ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Ｚｒ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。

Claims (23)

  1. 　タングステンと、ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～５ｗｔ％含有することを特徴とするタングステン合金部品。
  2. 　ＺｒをＺｒＣ換算で０．１～３ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載のタングステン合金部品。
  3. 　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣからなる群より選択される少なくとも２種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のタングステン合金部品。
  4. 　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したときｘ＜１であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  5. 　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したとき０＜ｘ＜１であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  6. 　Ｚｒ、ＺｒＣおよびＣの含有量をＺｒＣｘ換算したとき０．２＜ｘ＜０．７であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  7. 　さらに、Ｋ、ＳｉおよびＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の元素を０．０１ｗｔ％以下含有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  8. 　Ｚｒの含有量を１００質量部としたとき、１０質量部以下のＨｆを含有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  9. 　前記ＺｒＣの一次粒子は、平均粒径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  10. 　前記ＺｒＣの一次粒子は、平均粒径が５μｍ以下、最大径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載のタングステン合金部品。
  11. 　前記ＺｒＣの二次粒子は、最大径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載のタングステン合金部品。
  12. 　金属Ｚｒの少なくとも一部がタングステンに固溶していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  13. 　前記タングステン合金部品の表面に金属Ｚｒが存在することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  14. 　Ｚｒの含有量を１００質量部としたとき、ＺｒＣを構成するＺｒの含有量が２５～７５質量部であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  15. 　前記タングステン合金部品は、ビッカース硬度Ｈｖが３３０以上であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  16. 　前記タングステン合金部品は、線径が０．１～３０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  17. 　前記タングステン合金部品は、平均結晶粒径が１～１００μｍのタングステン結晶を含有することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  18. 　前記タングステン合金部品の横断面の単位面積あたり、１～８０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％以上であることを特徴とする請求項１７に記載のタングステン合金部品。
  19. 　前記タングステン合金部品の縦断面の単位面積あたり、２～１２０μｍの結晶粒径を有するタングステン結晶の面積率が９０％以上であることを特徴とする請求項１７または１８に記載のタングステン合金部品。
  20. 　放電ランプ用部品、送信管用部品、またはマグネトロン用部品に用いられることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のタングステン合金部品。
  21. 　請求項２０にタングステン合金部品を用いたことを特徴とする放電ランプ。
  22. 　請求項２０にタングステン合金部品を用いたことを特徴とする送信管。
  23. 　請求項２０にタングステン合金部品を用いたことを特徴とするマグネトロン。
PCT/JP2012/083318 2012-05-29 2012-12-21 タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン WO2013179519A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12877876.8A EP2857534B1 (en) 2012-05-29 2012-12-21 Tungsten alloy part, and discharge lamp, transmitting tube and magnetron using same, and use of the tungsten alloy part
JP2014518225A JP5881826B2 (ja) 2012-05-29 2012-12-21 タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン
CN201280060611.4A CN103998634B (zh) 2012-05-29 2012-12-21 钨合金部件、以及使用该钨合金部件的放电灯、发射管和磁控管
EP20199947.1A EP3778939A1 (en) 2012-05-29 2012-12-21 Method for producing a tungsten alloy part
US14/554,264 US10395879B2 (en) 2012-05-29 2014-11-26 Tungsten alloy part, and discharge lamp, transmitting tube, and magnetron using the same
US16/504,485 US10998157B2 (en) 2012-05-29 2019-07-08 Tungsten alloy part, and discharge lamp, transmitting tube, and magnetron using the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012122511 2012-05-29
JP2012-122511 2012-05-29
JP2012150020 2012-07-03
JP2012-150020 2012-07-03

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/554,264 Continuation US10395879B2 (en) 2012-05-29 2014-11-26 Tungsten alloy part, and discharge lamp, transmitting tube, and magnetron using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013179519A1 true WO2013179519A1 (ja) 2013-12-05

Family

ID=49672757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/083318 WO2013179519A1 (ja) 2012-05-29 2012-12-21 タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10395879B2 (ja)
EP (2) EP3778939A1 (ja)
JP (1) JP5881826B2 (ja)
CN (2) CN106783459B (ja)
WO (1) WO2013179519A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016180179A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 三菱マテリアル株式会社 多結晶タングステン及びタングステン合金焼結体並びにその製造方法
CN115058628A (zh) * 2022-05-30 2022-09-16 中国科学院合肥物质科学研究院 一种高熵陶瓷纳米孪晶颗粒弥散增强钨合金及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2871666B1 (en) * 2012-07-03 2022-09-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Tungsten alloy part, and discharge lamp using the same
AT16409U1 (de) 2017-05-23 2019-08-15 Plansee Se Kathodenwerkstoff
CN108149103B (zh) * 2017-12-29 2019-11-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种钾碳化锆共掺杂钨合金及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226935A (ja) 2001-02-02 2002-08-14 Toshiba Corp トリウムタングステン合金、トリウムタングステン線、その製造方法、トリウムタングステン線コイル、ならびに電子管用陰極構体
JP2006102775A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Nippon Tungsten Co Ltd スポット溶接用電極
JP2007113104A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Toshiba Corp タングステン電極材料
JP2008539332A (ja) * 2005-04-27 2008-11-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ３質量％より少ないレニウムを含むタングステン合金から製造された電極を有する放電ランプ
JP2009102670A (ja) * 2007-10-19 2009-05-14 Toshiba Corp レニウムタングステンリボンおよびその製造方法
JP2011103240A (ja) 2009-11-11 2011-05-26 Toshiba Materials Co Ltd タングステン電極およびそれを用いた放電ランプ
JP4741190B2 (ja) 2002-03-05 2011-08-03 パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング ショートアーク型高圧放電ランプ

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US297724A (en) * 1884-04-29 Telephone-repeater
US724297A (en) * 1902-04-23 1903-03-31 William V King Type-writer attachment.
US1865476A (en) * 1931-01-29 1932-07-05 Arthur G Mckee Bell rod swivel support
SU724297A1 (ru) * 1978-08-29 1980-03-30 Предприятие П/Я А-1147 Состав неплав щегос электрода
CA1270890A (en) * 1985-07-19 1990-06-26 Keiji Watanabe Cathode for electron tube
JP2680370B2 (ja) * 1988-09-09 1997-11-19 株式会社東芝 耐食性材料
JP3507179B2 (ja) * 1995-01-13 2004-03-15 日本碍子株式会社 高圧放電灯
US6190579B1 (en) * 1997-09-08 2001-02-20 Integrated Thermal Sciences, Inc. Electron emission materials and components
CN1083492C (zh) * 1999-09-17 2002-04-24 哈尔滨工业大学 碳化锆颗粒增强钨复合材料的制备方法
FR2813877B1 (fr) 2000-09-11 2002-12-06 Cezus Cie Europ Du Zirconium Procede de separation de metaux tels que le zirconium et l'hafnium
US6764620B1 (en) * 2001-11-28 2004-07-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reaction-forming method for producing near net-shape refractory metal carbides
CN1445377A (zh) * 2002-03-20 2003-10-01 哈尔滨工业大学 一种复合碳化物颗粒增强钨基复合材料
JP2003342617A (ja) * 2002-05-30 2003-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐熱合金製補修高温部品、Ｎｉ基耐熱合金製補修ガスタービン翼、Ｎｉ基耐熱合金製ガスタービン翼の補修方法および耐熱合金製ガスタービン動翼の補修方法
KR100766275B1 (ko) * 2003-11-19 2007-10-15 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 하프늄, 동 고순도 하프늄으로 이루어진 타겟트 및박막과 고순도 하프늄의 제조방법
US20070172378A1 (en) 2004-01-30 2007-07-26 Nippon Tungsten Co., Ltd. Tungsten based sintered compact and method for production thereof
JP4606281B2 (ja) * 2004-10-14 2011-01-05 株式会社小糸製作所 放電ランプ装置用アークチューブ
JP4815839B2 (ja) * 2005-03-31 2011-11-16 ウシオ電機株式会社 高負荷高輝度放電ランプ
CN1865476A (zh) * 2005-05-19 2006-11-22 高殿斌 钨合金顶头
JP4916264B2 (ja) * 2006-09-20 2012-04-11 日本タングステン株式会社 ヒュージング溶接用電極
JP2008115063A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Mitsuhide Kawasaki 高純度ハフニウム材料および溶媒抽出法を用いた該材料の製造方法。
JP5183346B2 (ja) * 2007-09-18 2013-04-17 日立粉末冶金株式会社 金属粉末射出成形用金型装置
WO2009040986A1 (ja) * 2007-09-27 2009-04-02 Kabushiki Kaisha Toshiba プローブ針素材とそれを用いたプローブ針およびプローブカード、ならびに検査方法
WO2010067781A1 (ja) 2008-12-08 2010-06-17 株式会社アライドマテリアル タングステン電極材料および熱電子放出電流測定装置
JP4486163B1 (ja) * 2008-12-08 2010-06-23 株式会社アライドマテリアル タングステン電極材料およびタングステン電極材料の製造方法
KR101186456B1 (ko) * 2009-05-21 2012-09-27 서울대학교산학협력단 금속 복합분말, 소결체 및 이의 제조 방법
CN101660077B (zh) * 2009-08-12 2011-05-25 朱惠冲 铼钨丝发射材料及用途
JP5920793B2 (ja) * 2011-07-29 2016-05-18 国立大学法人東北大学 遷移金属炭化物入りタングステン合金の製造方法及び遷移金属炭化物入りタングステン合金
WO2013094695A1 (ja) * 2011-12-20 2013-06-27 株式会社 東芝 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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226935A (ja) 2001-02-02 2002-08-14 Toshiba Corp トリウムタングステン合金、トリウムタングステン線、その製造方法、トリウムタングステン線コイル、ならびに電子管用陰極構体
JP4741190B2 (ja) 2002-03-05 2011-08-03 パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング ショートアーク型高圧放電ランプ
JP2006102775A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Nippon Tungsten Co Ltd スポット溶接用電極
JP2008539332A (ja) * 2005-04-27 2008-11-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ３質量％より少ないレニウムを含むタングステン合金から製造された電極を有する放電ランプ
JP2007113104A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Toshiba Corp タングステン電極材料
JP2009102670A (ja) * 2007-10-19 2009-05-14 Toshiba Corp レニウムタングステンリボンおよびその製造方法
JP2011103240A (ja) 2009-11-11 2011-05-26 Toshiba Materials Co Ltd タングステン電極およびそれを用いた放電ランプ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2857534A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016180179A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 三菱マテリアル株式会社 多結晶タングステン及びタングステン合金焼結体並びにその製造方法
CN115058628A (zh) * 2022-05-30 2022-09-16 中国科学院合肥物质科学研究院 一种高熵陶瓷纳米孪晶颗粒弥散增强钨合金及其制备方法
CN115058628B (zh) * 2022-05-30 2023-09-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种高熵陶瓷纳米孪晶颗粒弥散增强钨合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103998634A (zh) 2014-08-20
US20190333729A1 (en) 2019-10-31
US20150125340A1 (en) 2015-05-07
CN106783459B (zh) 2019-02-26
EP2857534B1 (en) 2020-10-28
EP3778939A1 (en) 2021-02-17
EP2857534A4 (en) 2016-02-10
US10395879B2 (en) 2019-08-27
CN103998634B (zh) 2017-03-08
JPWO2013179519A1 (ja) 2016-01-18
CN106783459A (zh) 2017-05-31
EP2857534A1 (en) 2015-04-08
US10998157B2 (en) 2021-05-04
JP5881826B2 (ja) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5911576B2 (ja) タングステン合金部品、ならびにそれを用いた放電ランプ、送信管およびマグネトロン
US10998157B2 (en) Tungsten alloy part, and discharge lamp, transmitting tube, and magnetron using the same
US10167536B2 (en) Tungsten alloy, tungsten alloy part, discharge lamp, transmitting tube, and magnetron
JP5881742B2 (ja) 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
JP5800922B2 (ja) 放電ランプ用カソード部品
JP2013133492A (ja) タングステン合金部品およびそれを用いた放電ランプ、送信管、マグネトロン
JP5881740B2 (ja) 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
JP2013133493A (ja) タングステン合金部品およびそれを用いた放電ランプ、送信管、マグネトロン
JP2013229179A (ja) 放電ランプ用電極支持棒およびそれを用いた放電ランプ
JP2013182739A (ja) 放電ランプ用カソード部品支持棒

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12877876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014518225

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012877876

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE