专利名称：电极及其制造方法以及金属蒸气放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可很好地应用于金属蒸气放电灯的发光管中的电极及其制造方法。此外，本发明还涉及金属蒸气放电灯。
下面，就放电灯中所使用的电极的现有制造方法进行说明。
图9是对两个棒状电极零件进行焊接的、现有的电极制造方法概略加以展示的侧视剖视图。图9中，3a、3b是待焊接的两个棒状电极零件，20a、20b是电阻焊焊机的一对电极。靠一对电极20a、20b分别对电极零件3a、3b进行保持，使电极零件3a、3b的彼此的端部相互对接。通过一对电极20a、20b在电极零件3a、3b之间向使它们相互进行推压的方向施加顶推力F0，同时，使电流经由电极20a、20b从电极零件3a、3b之间流过。利用两个电极零件3a、3b对接部分的界面的电阻产生的热量使对接部分熔融而接合。此时，要不断地将高纯度氩气吹向两个电极零件3a、3b的对接部分。
这种电阻焊焊接法存在如下问题，即，当电极零件3a、3b均由金属构成时是有效的，但在至少某一方为非金属的金属陶瓷时，不能可靠接合。金属陶瓷是氧化铝与金属二者的烧结体，因而兼有陶瓷的性质和金属的性质。因此，仅靠上述电阻焊的瞬间加热使界面可靠熔融而接合是困难的。
此外，除了上述电阻焊焊接法之外，还提出了这样一种焊接方法，即，在电极零件3a、3b彼此的端部保持对接的状态下，向对接部分照射诸如CO2激光或YAG激光等激光进行焊接的方法。但是，作为这种激光焊接法，由于激光束的断面形状大致为圆形，因此当将激光照射在对接部分上时，使得热量沿周向分布不均，要使界面可靠接合是困难的。而且，在电极零件的长度方向上除了对接部分之外其它部分也被加热，因此当电极零件的材料含有钨时，钨将变脆，作为电极其强度无法保证。
为实现上述目的，本发明的制造方法，属于一种将棒状的第1电极零件与熔点高于所说第1电极零件的棒状的第2电极零件二者，使彼此的端部相对接后进行焊接而制造电极的方法，其特征是，包括，使所说第1电极零件在上、所说第2电极零件在下，使各自的长度方向与垂直方向一致，并使所说第1电极零件的端部与所说第2电极零件的端部彼此进行推压的同时实现对接的工序，以及，接下来的、向所说两个电极零件的对接部分或其附近照射激光将所说两个电极零件焊接起来的工序；所说激光的光束形状是以垂直方向为短轴方向、水平方向为长轴方向的细长形状。
此外，本发明的电极，属于一种具有棒状的第1电极零件和直径小于所说第1电极零件的棒状的第2电极零件，所说第1和第2电极零件的端部相互对接进行焊接而成为一体的电极，其特征是，所说第1电极零件由导电性金属陶瓷构成，所说第2电极零件由钨构成，在所说第1电极零件与所说第2电极零件的焊接部处，由构成所说第1电极零件的所说导电性金属陶瓷的钼与所说第2电极零件的钨所形成的合金层形成于所说第2电极零件的端面的整个面上。
如上所述，按照本发明的电极的制造方法，使第1电极零件在上、熔点高于该第1电极零件的第2电极零件在下，使各自的长度方向与垂直方向一致，使所说第1电极零件的端部与所说第2电极零件的端部彼此进行推压的同时实现对接。接下来，向两个电极零件的对接部分或其附近照射激光将所说两个电极零件焊接起来。
由于是照射激光进行加热，因而便于对电极零件的对接部分的温度进行控制，与现有的靠电阻发热进行焊接时那样的瞬间加热不同，能够引入预热、焊接、冷却等温度过程。因此，即使电极零件中至少有一方是氧化铝和金属的烧结体、是兼有陶瓷的性质和金属的性质的金属陶瓷，也能够使界面可靠熔融、稳定且可靠地接合。其结果，能够杜绝焊接不良，稳定地得到高的质量，提高材料利用率。
此外，不存在现有的靠电阻发热进行焊接时那样的、对电极零件进行保持的同时供电流流向电极零件的部件(图9的电极20a、20b)。也就是说，是以非接触方式加热电极零件的，因此，不会出现现有的电阻焊焊机所存在的焊接用电极(图9的电极20a、20b)磨损的问题，不必进行频繁的维护保养，因此能够保证良好的维护性。
激光光束的形状是，以垂直方向为短轴方向、水平方向为长轴方向的细长形状。这样，能够将激光以在电极零件周向上较大、长度方向上较小的范围照射在对接部分或其附近。因此，能够减轻周向温度分布不均的程度，以良好的效率仅对对接部分进行加热。此外，在使用两台以上激光照射单元的场合，能够以较少数量的激光照射单元照射到对接部分或其附近的整周。
此外，由于第1、第2电极零件在垂直方向上对接而熔点低的第1电极零件位于上方，因此，能够使熔融的第1电极零件的材料向下方转移而将第2电极零件的外周覆盖从而形成接合部分。其结果，接合强度在周向上能够均匀且得到提高。
在以上的说明中，最好是，所说第1电极零件的截面面积大于所说第2电极零件的截面面积。例如最好是，所说第1电极零件及第2电极零件均为圆筒形状，而所说第1电极零件的直径大于所说第2电极零件的直径。这样，熔融的第1电极零件的材料容易将第2电极零件的外周覆盖，使周向上的接合强度更为均匀。
此外，最好是，所说第1电极零件由导电性金属陶瓷构成，所说第2电极零件由钨构成。这样，可将本发明应用于现有的一般金属蒸气放电灯的给电体的制造中。
此外，最好是，所说激光的照射位置在所说两个电极零件的对接面以下。具体地说，所发射的所说激光的照射位置，最好是比所说两个电极零件的对接面低0.3～1.0mm。这样，下方的高熔点的第2电极零件将最先被激光加热，该热量向上方的第1电极零件传递从而使第1电极零件开始熔融。因此，与激光照射低熔点的第1电极零件的场合相比，高熔点的第2电极零件也能够被加热到高温，因而能够形成可靠的接合面，使接合强度得到提高。
此外，也可以在所说第2电极零件的、至少在所说对接部分之相反侧的端部上卷绕线圈。此时，所说线圈也可以一直卷绕到所说第2电极零件的所说对接部分一侧的端部或其附近。
此外，最好是，使多个激光在水平面内从不同方向同时照射所说对接部分或其附近。这样，由于多个激光从不同角度同时照射电极零件的对接部分或其附近，因此，电极零件不必进行旋转等动作便能够以较短时间大体均匀地加热对接部分整周。因此，易于对对接部分的温度进行控制，而且能够提高作业效率。
此外，最好是，使用多个激光照射单元，以所说各多个激光照射单元发射的所说多个激光不互相照射其它激光照射单元的激光发光部的状态，将所说多个激光照射单元配置在所说对接部分周围。由于配置成各多个激光照射单元发射的激光不互相照射其它激光照射单元的激光发光部，因而能够防止激光照射单元受损。为此，最好是，激光照射单元的数量不是偶数而是奇数。这样，能够在各激光不照射其它激光照射单元的激光发光部的情况下，将多个激光照射单元以等角度间隔配置在对接部分周围，能够在周向上以良好的效率均匀地加热。
此外，也可以在照射所说激光时使对接的所说两个电极零件旋转。这样，能够在减少激光照射单元的个数的情况下大体同时对对接部分的整周进行加热。
此外，最好是，在照射所说激光时使所说对接部分的周围保持惰性气体气氛。这样，能够防止接合部分氧化。
此外，最好是，将所说第1和第2电极零件配置在保持惰性气体气氛的容器内，从所说容器之外照射激光。由于是从容器外部引入激光，因此可将激光照射单元配置在容器之外，减小容器的体积。其结果，可以减少惰性气体使用量，实现低成本化。
此外，最好是，所说第1电极零件与所说第2电极零件对接后两个电极零件之间的推力为5～20N。若推力小于此，则难以形成良好的焊接部。若推力大于此，则不仅焊接部得以改善的效果降低，而且有可能发生电极弯曲等问题。
此外，最好是，所说第1电极零件与所说第2电极零件进行对接时，通过对所说第2电极零件施加0.7±0.2N的水平方向的推压力以将所说第2电极零件在水平面内定位。若推压力小于此，则有可能在两个电极零件的中心线彼此错开的状态下完成焊接。若推压力大于此，则两个电极零件之间的上述对接推力降低，有可能得不到良好的焊接部。
其次，本发明的金属蒸气放电灯，其特征是，具有以上述本发明的制造方法得到的电极。这样，可提供一种稳定且使用寿命长的放电灯。
其次，本发明的电极，是将由导电性金属陶瓷构成的第1电极零件、以及、与之相比直径小的由钨构成的第2电极零件二者，使端部相互对接而焊接成一体的。并且，在第1电极零件与第2电极零件的焊接部，由构成第1电极零件的所说导电性金属陶瓷的钼与第2电极零件的钨所形成的合金层形成于第2电极零件的端面的整个面上。这样，不仅能够提高焊接部的焊接强度，而且能够减小其离散性。
在上述说明中，最好是，构成所说第1电极零件的所说导电性金属陶瓷的氧化铝在所说焊接部附近的外周析出。这样，氧化铝层可使焊接部的机械强度进一步提高。
此外，本发明的金属蒸气放电灯，属于一种具有发光管的金属蒸气放电灯，该发光管具有，具有放电空间的主管、连接在所说主管的两端的细管、以及、分别插在所说各细管内的给电体，其特征是，所说给电体是上述本发明的电极，所说电极以所说第2电极零件位于所说主管一侧的状态插在所说细管内。这样，可提供一种质量稳定的金属蒸气放电灯。
图2A是对
图1A所示装置的保持部的概略结构加以展示的局剖主视图，图2B是图2A的2B-2B向剖视图。
图3A～图3C是对本发明的实施形式1的制造方法按照顺序加以展示的侧视图。
图4是按照本发明实施形式1的实施例1进行焊接而得到的电极的焊接部的示意性剖视图。
图5A是采用现有的电阻焊焊接法进行焊接后的电极的焊接部的示意性剖视图，图5B是图5A的局部放大剖视图。
图6A是对本发明实施形式2所涉及的电极的制造方法中所使用的装置的概略结构加以展示的俯视图，图6B是图6A的6B-6B向剖视图。
图7是展示本发明的金属蒸气放电灯的一个例子的主视图。
图8是对安装在金属蒸气放电灯中的发光管的结构加以展示的剖视图。
图9是概略展示现有的电极的制造方法的剖视图。
下面，结合附图对本发明的实施形式进行具体的说明。
图7是展示金属蒸气放电灯的一个例子的主视图。如图7所示，氧化铝陶瓷制发光管51在外管55内被电力供给线53a、53b保持在既定位置上。外管55内密封有既定压力的氮气，在密封部位附近装有灯头56。
发光管51配置在具有阻挡紫外线的效果的石英玻璃制套管52内。套管52兼起对发光管51进行保温、保持足够大的蒸气压力、发光管51破损时防止外管55破裂等作用。套管52通过套管支撑板54a、54b得到电力供给线53a的保持。
图8是展示发光管51的结构的剖视图。如图8所示，在形成放电空间的主管(发光部)57的两端连接有细管58a、58b。主管57的放电空间内，密封有水银、稀有气体、发光金属。
各细管58a、58b中，插有由线圈60a、60b、电极销59a、59b、以及电极支持体61a、61b构成的给电体65a、65b。
电极支持体61a、61b是靠玻璃料(密封材料)62a、62b封装在细管58a、58b内的。玻璃料62a、62b由氧化金属、氧化铝、以及硅等构成。
线圈60a、60b由钨构成，卷绕在电极销59a、59b的前端上，在主管57内相向配置。电极销59a、59b由钨构成，电极支持体61a、61b由导电性金属陶瓷构成。所谓导电性金属陶瓷，是例如将钼等金属粉末与氧化铝粉末混合后进行烧结而成，其热膨胀系数大致与氧化铝相等。
本发明提供一种电极的制造方法，该制造方法适合在，在如上所述的放电灯中，使棒状的电极支持体(第1电极零件)61a、61b与比之熔点高的棒状的电极销(第2电极零件)59a、59b通过焊接而接合从而制造给电体(电极)65a、65b时使用。此外，本发明提供一种作为由棒状的电极支持体61a、61b与棒状的电极销59a、59b二者连接而成的给电体65a、65b可加以使用的电极。
(实施形式1)图1A是对本发明的实施形式1所涉及的电极的制造方法中使用的装置的概略结构加以展示的俯视图，图1B是图1A的1B-1B向剖视图。
在图1A和图1B中，1是激光照射单元；2是激光照射单元1发射的激光；3a、3b是待焊接的第1、第2电极零件；4是在第1、第2电极零件3a、3b的端部彼此同心对接的状态下，以良好的精度对电极零件3a、3b进行保持以使它们的中心线不发生错位的保持部；5是上下机构，该上下机构5可使对第1、第2电极零件3a、3b进行保持的保持部4上下移动进行定位以使得第1、第2电极零件3a、3b的对接部分与激光照射单元1发射的激光2的高度大致一致。7是在第1、第2电极零件3a、3b的周围提供充满惰性气体的环境的钟形罩，6是设置在钟形罩7的外部的、将激光照射单元1发射的激光2导入钟形罩7内的玻璃窗。8是安装在钟形罩7上的惰性气体的导入口。9是安装在钟形罩7上的惰性气体的排出口，惰性气体与进行焊接时产生的金属蒸气一起经排出口9排放到钟形罩7之外。10是安装有激光照射单元1、保持部4、钟形罩7的底座。
下面，对使用如上构成的装置的本发明的实施形式1的电极的制造方法进行说明。
首先，将待焊接的第1、第2电极零件3a、3b以二者的中心线对齐并且彼此的端部从上下方向上对接的状态保持在保持部4上。此时，使熔点低的第1电极零件3a(例如电极支持体61a、61b)在上，熔点高的第2电极零件3b(例如电极销59a、59b)在下。
图2A示出保持部4的概略结构。而图2B是图2A的2B-2B向剖视图。在底板40上，设有分别对第1电极零件3a和第2电极零件3b进行保持的第1保持机构41a和第2保持机构41b。如图2B所示，第2保持机构41b具有，具有V形槽的V形块42b、可围绕支点44b摇动的推压板43b、以及、对推压板43b的一个端部施加作用力的螺旋压簧45b。第2电极零件3b，与V形块42b的V形槽接触，在来自推压板43b的另一个端部的推压力F2的作用下，定位在水平面内(平行于图2B的纸面的面内)的既定位置上。如图2B所示，第1保持机构41a也与第2保持机构41b同样，具有，具有V形槽的V形块42a、可围绕支点44a摇动的推压板43a、以及、对推压板43a施加作用力的螺旋压簧45a(未图示)；第1电极零件3a被定位在水平面内的既定位置上。图2A中，46是具有阳螺纹的螺栓，47是设置在底板40上的、与螺栓46旋合的阴螺纹。通过第1电极零件3a的上端与螺栓46的下端接触，可使第1电极零件3a在中心线11(从底座10的开口中通过的垂直方向的中心线，请参照图1B)方向上相对于保持部4进行定位。48是能够在中心线11的方向上滑动的滑动部件，49是对滑动部件48施加指向图2A的纸面的上方的作用力的螺旋压簧。通过使螺旋压簧49的作用力F′经滑动部件49作用于第2电极零件3b，可使第1电极零件3a与第2电极零件3b在二者之间作用有既定推力的状态下进行对接。下面，作为例子列举具体的数值。图2A中，推压板43a、推压板43b在中心线11方向上的宽度W1、W2均为4mm，第1电极零件3a从推压板43a伸出的长度L1、第2电极零件3b从推压板43b伸出的长度L2均为4mm。另外，在图2B中，推压板43b对第2电极零件3b施加的推压力F2以0.7±0.2N为宜，最好是0.7±0.1N。若推压力F2小于0.5N，则第2电极零件3b在水平面内的定位精度低，难以做到在第2电极零件3b与第1电极零件3a二者中心线对齐的情况下进行焊接。而若推压力F2超过0.9N，则作用于第1电极零件3a与第2电极零件3b之间的推力小，无法得到如后所述的良好的焊接部。上述数值只是一个例子，显然，也可根据所使用的第1、第2电极零件3a、3b的尺寸适当改变之。
图3A示出以端部相互对接的状态得到保持的第1、第2电极零件3a、3b的侧视图。此时，在第1电极零件3a与第2电极零件3b之间，作用有上述螺旋压簧49的作用力F′所产生的使彼此相推合的力F。推力F以5N～20N为宜。
如图1A、图1B所示，所说保持部4载置在上下机构5上。作为通过保持部4对电极零件3a、3b进行保持与固定的上下机构5，从下侧安装在载置有3个激光照射单元1与钟形罩7的底座10的中央的开口中。3个激光照射单元1以中心线11为中心间隔120度呈辐射状配置，以使得各自发射的激光2在从底座10的开口通过的垂直方向的中心线11上交汇于同一点。第1、第2电极零件3a、3b的中心线与底座10的中心线11大致对齐。为了使第1、第2电极零件3a、3b的对接部分在中心线11方向上的位置(高度)与3个激光照射单元1发射的激光的交汇点大致对齐，利用上下机构5将被保持在保持部4上的电极零件3a、3b在中心线11方向上定位。上下机构5的升降机构可以是任何一种，例如可以使用由马达和送进丝杆构成的移动机构。
其次，从惰性气体导入口8将惰性气体(例如Ar)导入钟形罩7内，使钟形罩7内充满惰性气体。此时，钟形罩7内的氧气浓度以200ppm以下为宜。
充满后，使3个激光照射单元1发射的激光2透过玻璃窗6同时照射电极零件3a、3b的对接部分或其附近。
图3B示出照射激光时第1、第2电极零件3a、3b的侧视图。图中，带斜线的区域15表示激光照射部分。激光照射区域15，可以对准第1、第2电极零件3a、3b的对接面17，但最好是，如图所示是对接面17稍下方的部分。更具体地说，最好是，对接面17与激光照射区域之间的间隔D为0.3～1.0mm。
对激光照射单元1的输出功率进行调整后，加热电极零件3a、3b的对接部分附近使之熔融。对接部分的加热温度例如为2600℃±600℃。
对于激光照射条件并无特别限定，但例如在直径(第1、第2电极零件3a、3b的直径不相同时为较粗一方的直径)约为2mm的电极零件3a、3b对接进行焊接时，作为各激光照射单元1使用波长808nm、输出功率300W的半导体激光源，激光照射时间约为10秒。而若直径(第1、第2电极零件3a、3b的直径不相同时为较粗一方的直径)约为0.5mm的电极零件3a、3b对接进行焊接，作为各激光照射单元1则使用波长808nm、输出功率100W的半导体激光源，激光照射时间约为1秒。如上所述，最好是，与电极零件3a、3b的直径成比例地改变激光源的输出功率和激光照射时间。
此外，激光2的垂直于行进方向的断面的激光束形状，是以中心线11方向(垂直方向)为短轴方向、与之相垂直的方向(水平方向)为长轴方向的细长形状。在这里，所说“细长形状”，包括长方形、椭圆形、长圆形、以及、将长方形的相向的两对边中的至少一方(即一对长边与/或一对短边)变换为向外凸出的圆弧或与之相近似的曲线而成的形状。此时，以设计成该细长形状的长轴方向的长度WL稍大于激光所照射的第2电极零件3b的直径φ(约大2mm)为宜。若WL≥1.2φ则更好，而尤以1.2φ≤WL≤2.0φ最好。此外，作为细长形状的短轴方向的长度WS，最好是其上限为上述第2电极零件3b的直径φ以下，而其下限为0.05mm以上。由于激光形状呈细长形状，因此，能够以良好的效率只对对接部分加热。而且，由于细长形状的长轴垂直于中心线11，因此，能够与将多个激光照射单元1呈辐射状配置而同时进行照射相辅相成地，对电极零件3a、3b的对接部分的大致整周均匀地加热。因此，容易控制对接部分的温度，而且不需要后述实施形式2那样的旋转驱动部。如上所述的激光束的形状，例如可通过在激光照射单元1的激光射出窗上加装透镜等公知的方法实现。
通过激光的照射，第2电极零件3b的照射区域15的部分被加热，其热量经由对接面17传递到第1电极零件3a上。其结果，熔点相对低的第1电极零件3a开始熔融。此时，作为第1电极零件3a的材料的金属陶瓷中的氧化铝向外转移，其一部分蒸发，其余部分结晶。并且，金属陶瓷中的钼与作为第2电极零件3b的材料的钨二者形成合金。
此外，在该焊接过程中，在施加在第1、第2电极零件3a、3b上的推力F的作用下，小直径的第2电极零件3b将插进熔融的大直径的第1电极零件3a内。进而，由于第1电极零件3a配置在上方，对接面17附近的熔融的第1电极零件3a的材料(特别是氧化铝)向下方变形并转移。其结果，将如图3C所示，第1电极零件3a的下端部向下变形成为凸起的钟形(半球状)，形成呈其中插入有第2电极零件3b的状态的焊接部18。在焊接部18处，第1电极零件3a的构成材料将第2电极零件3b的整个周围大致均匀地覆盖，因此，接合强度在周向上稳定且得到提高。
焊接结束后，将上下机构5从底座10上取下，将焊接成一体的第1、第2电极零件3a、3b从保持部4上取下。由此得到焊接成的电极(给电体)。
下面，对相应于实施形式1的具体的实施例进行说明。
第1电极零件3a，使用由成分组成为氧化铝50％、钼50％(重量比)的导电性金属陶瓷构成的、直径1.2mm、长8.25mm的棒状零件。而第2电极零件3b，使用由钨构成的、直径0.71mm、长22.3mm的棒状零件。
激光照射单元1，使用半导体激光器(波长800nm，输出功率130W)，将其以中心线11为中心在水平面上间隔120度呈辐射状配置3台。各自将具有长方形(WL3mm×WS0.5mm)断面形状的激光2，照射在自第1电极零件3a与第2电极零件3b二者的对接面17向下相距距离D＝0.5mm的第2电极零件3b上。激光照射时间为1.3秒。
所得到的电极的焊接部18的示意性剖视图示于图4。图4中，81是Mo(钼)层，83是Mo(钼)-W(钨)合金层，85是氧化铝层。可以认为上述各层是如下产生的。通过激光的照射，第2电极零件3b被加热，其热量传递到第1电极零件3a上。其结果，第1电极零件3a熔融，金属陶瓷分解为氧化铝和钼。氧化铝向周边部位扩散，在焊接部18的外周偏析而形成氧化铝层85。另一方面，钼在中央部位偏析而形成钼层81的同时，在与第2电极零件3b之间的接合界面处，与第2电极零件3b的钨在第2电极零件3b的端面的整个面上形成Mo-W合金层83。使细长形状的激光2从3个方向照射对接部分附近的第2电极零件3b，可减轻周向加热不均的程度，因此，能够形成相对于中心线11(参照图1)大体对称的Mo-W合金层83及氧化铝层85。此外，由于加热时间较短，因此能够抑制氧化铝层85的形成。其结果，可避免焊接部18的外径过大，保证电极的尺寸精度(本实施例中，外径精度为1.2mm+0.2mm)。而且，各电极的焊接部18特性的离散性降低。
作为比较例，将与上述实施例相同的第1、第2电极零件3a、3b采用图9所示现有的电阻焊焊接法进行焊接。焊接部18的示意性剖视图示于图5A。此外，图5A的局部放大图示于图5B。本比较例中，中央形成空洞87，钼层81、以及、由从第1电极零件3a偏析出来的钼与第2电极零件3b的钨形成的Mo-W合金层83以将该空洞87围起来的状态形成。即，由比较例得知，Mo-W合金层83，不是象上述实施例那样在第1电极零件3a的整个端面上形成，第1电极零件3a与第2电极零件3b二者，实质上是以局部性的接近于所谓点接合的状态相连接的。此外，从第1电极零件3a偏析出来的氧化铝层85是将焊接部18的外周围起来且隆起。其结果，焊接部18的外径增大，无法达到终加工尺寸精度(直径1.2±0.2mm)。另外，Mo-W合金层83及氧化铝层85相对于中心线明显不对称。
对于由上述实施例和比较例得到的电极的焊接部18的机械强度进行了测定。测定方法如下所述。对于电极，通过第1电极零件3a的局部部位进行单端支持，向第2电极零件3b的侧面施加与长度方向相垂直的方向上的外力。逐渐加大外力的大小，测定焊接部18损坏时外力的大小，以此对焊接部18的机械强度进行评价。其结果，由实施例得到的电极的焊接部18的机械强度满足标准值，并且试品之间的离散性小。相对于此，由比较例得到的电极的焊接部18的机械强度，各试品之间有很大的不同，若以平均强度进行比较，与实施例相比，比较例要低0.98N以上。可以认为这是由于，作为实施例，对焊接部18的机械强度有很大影响的Mo-W合金层83在第2电极零件3b的整个端面上形成，因而使得焊接部18的焊接强度提高，并且强度稳定。而对于比较例，可以认为，由于Mo-W合金层83形成于第2电极零件3b的端面的局部上，相对于中心线非对称地形成，因此，强度及其离散性均差。
如上所述，通过采用本实施形式所示的电极的制造方法，能够改善焊接部的机械强度和终加工尺寸精度，并且能够降低特性的离散性。
(实施形式2)图6A是对本发明的实施形式2所涉及的电极的制造方法中所使用的装置的概略结构加以展示的俯视图，图6B是图6A的6B-6B向剖视图。
在图6A和图6B中，对于具有与图1A和图1B相同功能的部件赋予相同的编号并省略其详细说明。
本实施形式2的装置与实施形式1的装置的不同点在于，激光照射单元1只有一个，以及，具有驱使载置有对第1、第2电极零件3a、3b进行保持的保持部4的上下机构5围绕中心线11旋转的驱动部12。
下面，对采用如上构成的装置的本实施形式2的制造方法进行说明。
与实施形式1同样地，将第1、第2电极零件3a、3b以从上下方向进行对接的状态保持在保持部4上。将通过保持部件4对第1、第2电极零件3a、3b进行保持与固定的上下机构5，从下方安装在载置有激光照射单元1和钟形罩7的底座10的开口中。激光照射单元1朝向中心线11配置，以使得其射出的激光2与从底座10的开口中通过的中心线11交汇。第1、第2电极零件3a、3b的各中心线与中心线11大体对齐。为了使激光照射单元1发射的激光照射在第1、第2电极零件3a、3b的对接部分或其附近，利用上下机构5使被保持部4保持的第1、第2电极零件3a、3b在中心线11方向上进行定位。
其次，从惰性气体导入口8将惰性气体导入钟形罩7内，与实施形式1同样地使钟形罩7内充满惰性气体。
充满后，驱动驱动部12，使上下机构5和保持有第1、第2电极零件3a、3b的保持部4旋转。旋转速度为50～60rpm左右。之后，使激光照射单元1发射的激光2透过玻璃窗6照射第1、第2电极零件3a、3b的对接部分或其附近。此时，与实施形式1同样，激光照射的区域最好是第1、第2电极零件3a、3b的对接面稍下方的部分。随着保持部4的旋转，第1、第2电极零件3a、3b以中心线11为旋转中心进行旋转，可使激光2照射在第1、第2电极零件3a、3b的对接部分或其附近的大致整周上。对激光照射单元1的输出功率进行调整，与实施形式1同样地使第1、第2电极零件3a、3b接合。
之后，将上下机构5从底座10上取下，将焊接成一体的第1、第2电极零件3a、3b从保持部4上取下。由此得到焊接成的电极(给电体)。
下面，对相应于实施形式2的具体的实施例进行说明。
使用与实施形式1所示的实施例1相同的由导电性金属陶瓷构成的第1电极零件3a和由钨构成的第2电极零件3b，按照实施形式2的焊接方法进行两个电极零件的焊接。
所得到的电极的焊接部，与示意性展示实施例1的焊接部18的图4同样，Mo-W合金层在第2电极零件3b的整个端面上形成，在焊接部的外周形成氧化铝层。焊接部的外径满足电极的尺寸精度(1.2mm±0.2mm)。此外，焊接部的机械强度及其离散性达到与实施例1的电极相同的程度。
在上述实施形式1、2中，线圈60a、60b只设置在电极销(第2电极零件)59a、59b的一个端部上，以未设置线圈60a、60b的另一个端部与电极支持体(第1电极零件)61a、61b进行接合。但本发明也可以应用于，线圈60a、60b沿电极销59a、59b的大致整个长度设置的场合中。在这种场合，在与电极支持体61a、61b接合的接合部分处，不仅有电极销59a、59b的材料(例如钨)，而且还有线圈60a、60b的材料(例如钨)与电极支持体61a、61b的材料(例如导电性金属陶瓷)进行焊接。此外，在这种场合，沿电极销59a、59b的大致整个长度设置的线圈60a、60b的卷绕间距可以不固定，例如也可以在与电极支持体61a、61b进行焊接一侧加大其间距。
此外，在上述实施形式1、2中，对第1电极零件3a、第2电极零件3b是实心的圆柱形状的场合进行了说明，但本发明的第1、第2电极零件只要是棒状即可，并不受上述实施例的限定，例如，断面形状不必是圆形，各种多边形或椭圆形也可。另外，其截面积在长度方向不必为一定。还有，中空的也可以。
此外，在上述实施形式1、2中，对第1电极零件3a由导电性金属陶瓷构成、第2电极零件3b由钨构成的场合进行了说明，但各电极零件3a、3b的材料并不受此限定。只要第2电极零件的材料的熔点高于第1电极零件的熔点，便能够应用本发明的制造方法。
权利要求
1.一种电极的制造方法，将棒状的第1电极零件与熔点高于所说第1电极零件的棒状的第2电极零件二者，使彼此的端部相互对接进行焊接以进行电极的制造，包括，使所说第1电极零件在上、所说第2电极零件在下，使各自的长度方向与垂直方向一致，并使所说第1电极零件的端部与所说第2电极零件的端部彼此进行推压的同时实现对接的工序，以及，接下来向所说两个电极零件的对接部分或其附近照射激光将所说两个电极零件焊接起来的工序；所说激光的光束形状，是以垂直方向为短轴方向、水平方向为长轴方向的细长形状。
2.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说第1电极零件的截面面积大于所说第2电极零件的截面面积。
3.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说第1电极零件由导电性金属陶瓷构成，所说第2电极零件由钨构成。
4.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说激光的照射位置在所说两个电极零件的对接面以下。
5.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所照射的所说激光的照射位置比所说两个电极零件的对接面低0.3～1.0mm。
6.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，在所说第2电极零件的、至少与所说对接部分相反一侧的端部上卷绕有线圈。
7.如权利要求6所说的电极的制造方法，其特征是，所说线圈一直卷绕到所说第2电极零件的所说对接部分一侧的端部或其附近。
8.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，多个激光在水平面内从不同方向同时照射所说对接部分或其附近。
9.如权利要求8所说的电极的制造方法，其特征是，使用多个激光照射单元，以所说各多个激光照射单元发射的所说多个激光不互相照射其它激光照射单元的激光发光部的状态，将所说多个激光照射单元配置在所说对接部分周围。
10.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，在照射所说激光时，使对接的所说两个电极零件旋转。
11.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，在照射所说激光时，使所说对接部分的周围保持惰性气体气氛。
12.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说第1和第2电极零件配置在保持惰性气体气氛的容器内，从所说容器之外照射激光。
13.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说第1电极零件与所说第2电极零件对接后两个电极零件之间的推力为5～20N。
14.如权利要求1所说的电极的制造方法，其特征是，所说第1电极零件与所说第2电极零件进行对接时，通过对所说第2电极零件施加0.7+0.2N的水平方向的推压力以将所说第2电极零件在水平面内定位。
15.一种金属蒸气放电灯，其特征是，具有以权利要求1所说的制造方法得到的电极。
16.一种电极，具有由棒状的第1电极零件、以及、直径小于所说第1电极零件的棒状的第2电极零件二者，所说第1和第2电极零件的端部相互对接进行焊接而成为一体，所说第1电极零件由导电性金属陶瓷构成，所说第2电极零件由钨构成，在所说第1电极零件与所说第2电极零件的焊接部，由构成所说第1电极零件的所说导电性金属陶瓷的钼与所说第2电极零件的钨所形成的合金层形成于所说第2电极零件的端面的整个面上。
17.如权利要求16所说的电极，其特征是，构成所说第1电极零件的所说导电性金属陶瓷的氧化铝在所说焊接部附近的外周析出。
18.一种金属蒸气放电灯，具有发光管，该发光管具有，具有放电空间的主管、连接在所说主管的两端的细管、以及、分别插在所说各细管内的给电体，所说给电体是权利要求16所说的电极，所说电极以所说第2电极零件位于所说主管一侧的状态插在所说细管内。
全文摘要
使棒状的第1电极零件(3a)在上、比之熔点高的棒状的第2电极零件(3b)在下，将二者的端部相互对接，对对接部分或其附近以激光进行照射而进行两个电极零件的焊接。此时，激光光束的形状15是以垂直方向为短轴方向、水平方向为长轴方向。由此，能够以高的材料利用率制造出具有稳定的高质量的电极。
文档编号H01J61/04GK1405825SQ0212864
公开日2003年3月26日 申请日期2002年8月9日 优先权日2001年8月9日
发明者川村龙也, 小林寿蔵, 榎并博司, 西浦义晴, 梁田隆春 申请人:松下电器产业株式会社