钨丝、阴极加热器和防振灯灯丝的制作方法

专利名称：钨丝、阴极加热器和防振灯灯丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及鸨丝，尤其涉及在高温条件下具有大延伸率的鸨丝和阴极加热 器，在用作防振灯(vibration service lamp)灯丝或阴极加热器的部件时能够 呈现出良好的抗冲击性和耐用性(寿命)。
背景技术：
通常，各种钨丝广泛地用作放电电极、接触元件、高温结构元件、用于家 用电器或汽车灯的照明中使用的灯丝材料、以及用于电视机的电子枪的阴极加 热器的部件。特别是，由于再结晶之后的高温强度和延展性(抗冲击性)，包括 固定量的铼(Re)的钩丝被广泛地用作防振灯和电子管加热器的灯丝材料。
图9是部分透视图，示出用于显像管中的阴极加热器20的部件实例，其结 构为具有约30到50ym直径的钨丝(W丝)21缠绕成螺旋状加热元件，其周围 覆盖有陶瓷膜22的绝缘体。向该阴极加热器加电将使显像管的阴极加热到高 温，由此释放构成阴极的原子中的电子，从而产生热离子放电。
用于上述阴极加热器等的结构的鸨丝通常采用类似图2中描述的制造过程 进行制造。即，通过加压模制钨粉末形成压坯，其中所述粉末包括固定量的Re 或诸如Al、 Si和K的掺杂，且通过将该压坯的每一端用作端子、流过电流和 烧结来制备钨烧结坯块1。
接着，在重复几次使用加热系统2加热所获得的钨烧结坯块1的操作用于 锻造以及通过使用轧制模锻装置(锤击装置)3的模锻操作直到加热后的烧结坯 块具有固定的加工率(处理率)之后，加工硬化的烧结坯块在热处理炉4中加热 并经受再结晶处理，由此获得钨丝原料la。此外，通过重复几次通过模锻装置 3进行的模锻处理以及通过模锻中使用的加热系统2进行的热处理，进一步增 加了加工率，并形成具有更小截面积的钨丝原料lb。
接着，通过重复几次由拉丝加热系统5进行的加热所得钨丝原料lb的操作
以及将加热的钨丝原料lb拉丝的操作以通过拉丝装置6获得固定的丝直径，
最终制成具有预定丝直径的钨丝7。通过缠绕装置8将制成的钨丝7绕成线圈 的形式。
但是，关于用上述常规制造过程制成的钨丝，包括例如约3质量X的铼(Re)， 在丝直径40um的情况中，在约2000到2500° C的温度范围(等效于熔断电流 (FC)的48到65%的通电加热)中完成加热过程之后，测量值示出延伸率大于1 %。但相反的是，在更高的温度时完成加热过程(例如在高于67XFC的温度时 进行加热过程)的情况中，测量值示出延伸率小于1%。另一方面，当丝直径较 大诸如是O. 39mm时，在2分钟内1090° C到2390° C的温度范围内完成热处理 后延伸率大于5%。换句话说，即使在钨丝经受高温时，具有较大直径的钨丝 也能产生足够的延伸率。
此外，在100° C下的室温附近的部分没有问题和困难，诸如用直径较大的 常规W丝制成的探针。
但是，当用于1000° C以上的高温条件下诸如阴极加热器时，或当制造过 程期间用于包括2500。 C以上的热处理过程的使用中时，由于将降低强度和延 伸率，就很容易降低产品使用中的寿命和耐用性。例如，通常，由铼-钨(Re-W) 合金制成的含预定量铼的40wm丝直径钨丝用作构成布劳恩管中使用的阴极加 热器的部件。此外，使用期间(或制造过程期间)W丝温度达到1000° C以上或 超过250(T C的其它使用实例包括用于诸如汽车或弹球台(pachinko)机器的机 车移动或振动领域中的防振灯灯丝。W丝的温度超过2500的制造过程可以包括 巻绕后的冲洗操作等等。
如上所述，上述阴极加热器等的制造过程中施加到W原料上的热处理温度 通常是大于1500° C的高温，并根据情况可以超过2500° C，需要以这种温度 进行热处理的材料具有较大的延展性(延伸率、伸縮性)，以便即使在高温环境 中也保持寿命和耐用性。但是，在以大于250(T C的温度热处理时，使用常规 制造工艺制造的Re-W合金的薄丝具有损失其延伸率的困难，或者随着阴极加 热器长时间使用，延伸率逐渐降低，且在阴极加热器中由于较小的冲击或振动 损伤加热器元件的情况中就会产生问题并降低寿命。因此，非常需要开发一种 钨丝，即使在该技术领域中高温条件下使用时它也具有优良的耐用性。
此外，对于钨丝的常规制造方法，通过对预定尺寸和长度的钨烧结坯块(烧 结体)重复热处理和模锻工艺处理制备钨丝原料。但是，在进行一次热处理之 后，用模锻装置进行的加工率(加工率)最多是10到30%的低值。因此，为了
从钨烧结坯块处理固定的钨薄丝原料，必须大量重复地进行图2所示的热处理 和模锻工艺，同时由于加热和模锻的增加和复杂的重复制造工艺增加了钨丝的 制造成本，应变(扭曲)积聚而硬化效果不起作用，从而仅能获得具有较低抗张 强度的钩丝。
本发明解决了上述问题，其目的在于提供一种高可靠性的阴极加热器和防 振灯灯丝，和提供可以有效制造的钨丝，当用作阴极加热器、防振灯等等的部 件时，它能呈现出优良的耐久性，并在高温条件下使用或在制造工艺期间暴露 于高温下。
发明概述
本发明的发明人揭示了可以通过在将一个热处理提供给钨烧结坯块的模锻
过程之后添加以高加工率40到75%轧制的过程，和通过在进行预定丝直径的 电气热处理时精确地控制加热温度，即加热电流值与熔断电流(FC)的比率，来
有效地制造即使在高温环境中也具有高延伸率属性的钨丝，从而完成了本发 明。
也就是说，根据本发明的钨丝是包含1到10质量％的铼的钨丝，它在用直 线顺次连接x和y值为点(20， 75)、点(20， 87)、点(90， 75)和点(90， 58)的 一些点所形成的四边形内具有表示2%延伸率的一点，其中x um表示钨丝的 丝直径，且在用与熔断电流(FC)的比例是y^的电流在丝直径x um处进行电 气加热之后钨丝的延伸率是2%，且其中通过使用丝直径x的对数刻度的水平 轴和使用与熔断电流的比率y的常规刻度的垂直轴表示半对数坐标系统。
此外，根据本发明的另一种钨丝是包含l到10质量％的铼的钨丝，它在用 直线顺次连接x和y值为点(20， 73)、点(20， 83)、点(90， 72)和点(90， 56) 的一些点所形成的四边形内具有表示5%延伸率的一点，其中x "m表示钨丝 的丝直径，且在用与熔断电流(FC)的比例是y^的电流在丝直径x um处进行 电气加热之后钩丝的延伸率是5%，且其中通过使用丝直径x的对数刻度的水 平轴和使用与熔断电流的比率y的常规刻度的垂直轴表示半对数坐标系统。
此外，根据本发明的另一种钨丝是包含大于10质量％但小于等于30质量 %的铼的鸨丝，它在用直线顺次连接x和y值为点(20， 55)、点(20， 63)、点 (90， 51)和点(90， 39)的一些点所形成的四边形内具有表示2%延伸率的一点， 其中x wm表示钨丝的丝直径，且在用与熔断电流(FC)的比例是y^的电流在 丝直径x ym处进行电气加热之后钨丝的延伸率是2%，且其中通过使用丝直
径X的对数刻度的水平轴和使用与熔断电流的比率y的常规刻度的垂直轴表示 半对数坐标系统。
此外，根据本发明的另一种鸨丝是包含超过10质量％但小于等于30质量 %的铼的钨丝，它在用直线顺次连接x和y值为点(20， 53)、点(20， 60)、点 (90， 48)和点(90， 37)的一些点所形成的四边形内具有表示5%延伸率的一点， 其中x Pm表示钨丝的丝直径，且在用与熔断电流(FC)的比例是y^的电流在 丝直径x ixm处进行电气加热之后钨丝的延伸率是5%，且其中通过使用丝直 径x的对数刻度的水平轴和使用与熔断电流的比率y的常规刻度的垂直轴表示 半对数坐标系统。
此外，在以上的鸨丝中，所述钩丝优选包含40到100ppm的钾(K)。
此外，根据本发明的阴极加热器由以上的钨丝配置成。
关于本发明的钨丝制造方法包括加热和轧制包含1到30质量％的铼的钨 烧结坯块的步骤；在再结晶热处理后加热和模锻所轧制的烧结坯块的步骤；以 及加热和拉丝所模锻的烧结坯块的步骤；其中轧制步骤，将一次加热中进行轧 制操作的加工率(加工率)定为40到75%。这里，加工率(加工比)定义为所处 理的材料的横截面积在处理前和处理后之间的差除以处理前的横截面积的值。
此外，对于上述鸨丝的制造方法，优选在通过模锻处理或拉丝处理形成的 鸨丝的丝直径变成小于等于100 u m时进行小于等于温度2300° C的热处理。
关于本发明的钨丝由用钨(W)作为基底并包含70到99质量％的钨材料的材 料制成，其中钨材料优选具有90到99质量％。特定部件的实例可以以Re-W 合金给出，其中鸨包含1到30质量％的Re。同样，如必要可以包括0.001到 1质量^的A1、 Si、 K等等的掺杂元素。此外，也可以使用包括包含第三成分 的合金的合金，诸如包括1到10质量％的Re和1到10质量X的Mo的Re-Mo-W 合金等等。在这些材料中，特别是对于构成阴极加热器等等的钨丝的材料，从 高强度属性(抗张强度)和硬度(抗摩擦、耐磨)和通过提高延展性来改善处理能 力(加工性)的观点出发，优选包括具有预定量Re的固态分散体(solid dispersion)的40到100ppm的K的Re-W合金。
当鸨丝包含小于1质量％的铼时，鸨丝的阻值降低，并不能获得用作阴极 加热器时作为加热器所需的热生成属性。另一方面，如果钨丝中包含的量超过 30质量％，则不仅不能获得添加附加Re的效果而且进一步增加了成本，因为 与W相比Re较贵。因此，所包含的Re的量设定为1到30质量％，但特别对 于用于阴极加热器的W丝，2到5质量％的范围是更佳的。同样，对于防振灯
灯丝是同样的情况。
此外，在鸨丝中包含的钾的量小于40卯m的情况中，形成钨的结晶颗粒从
而它们在轴向上拉长变薄就变得比较困难，钨丝的强度属性降低且形变加剧， 并且在用作阴极加热器的实例时缺乏强度，加热器易于损坏，不利地降低了加
热器的耐用性。但是，如果所包含的钾的量太大，超过100卯m，则掺杂孔隙(d叩e pore)增加太多，且在处理精细丝线的情况中，加工性易于劣化且W丝的制造 产量降低。
关于本发明的钨丝不是仅通过进行上述基底是钨的材料(烧结坯块)的常规 模锻处理和拉丝处理来进行制造的，而是通过附加轧制处理作为模锻处理和拉 丝处理的预先处理来进行制造的。特别是对于轧制处理，通过一轮热处理(l加 热)后进行轧制的加工率(加工率，截面降低率)规定为40到75%。现在，通过 模锻处理而不是轧制的40到75%的加工率也是有效的，但设备变得复杂(例如， 较高的模锻负荷，诸如必须进行4个方向模锻)，从而这不会是最好的制造方 法。
同样，对于轧制处理，通过提供40到75%的高加工率，钨丝的再结晶温度 增加，并在通过应用与熔断电流的比率为37到87%的电流进行加热后可能将 0. 020到0. 090最终丝直径的鸨丝的延伸率改善为2%或者甚至5%。因此，由 于通电热处理后延伸率的峰值温度的结果向更高温度侧移动，就可以有效地获 得较高工作温度中使用的防振灯或阴极加热器的部件所需的钨丝，或者是以较 高处理温度制造的钨丝。
对于轧制处理，在加工率太小诸如在40%以下的情况中，不仅延伸率的改 善效果较小，而且制造率降低，因为必要的模锻处理和拉丝处理重复的次数增 加以便获得固定的丝直径。相反，如果加工率过度诸如超过75。％，则处理期间 的硬化变得显著，并将易于产生钨丝的破裂或断裂。因此，轧制处理处的加工 率指定为40到75%的范围，但优选50到75%的范围。
根据本发明的钨丝是通过

图1中特别示出的制造工艺进行制造的。即，在 用于轧制的加热装置9中包含固定成分的钨烧结坯块(W烧结体)l被加热到 1200到1500° C，随后在轧制单元10中进行轧制处理。对于轧制单元10，可 以使用2方向滚的轧制单元或3方向滚的轧制单元或模具滚的轧制单元。
以上的轧制处理可以以高速进行，在烧结坯块1的温度下降之前可以完成 多个轧制处理。也就是说，通过简单地对钨烧结坯块1进行一轮热处理，可以 获得40到75%的高加工率。因此，与通过钨烧结坯块1上仅进行模锻和拉丝
处理的固定丝直径钨丝的常规制造方法相比，它可以更大程度地提高钨丝的制 造效率。
在热处理炉4中，轧制处理中完成的钨丝原料la被加热到超过二级再结晶 温度(1800到2000。 C)，从而除去应变并在经过再结晶处理后被发送给模锻装 置3。在模锻处理中，W丝原料la经受通过来自周围方向的模具(dice)的重复 模锻处理(模具由锤推动)和用于模锻的加热装置2的热处理，从而在预定加工 率下变成精细丝线。在该模锻装置3中，很难将处理速度设定高，且l轮热处 理中能处理的加工率约为10到30%。
锤击的鸨原料lb经受用于拉丝的加热装置5中重复热处理以及拉丝单元 (拉丝模具)中的拉丝处理，可以有效地获得处理成所需精细丝直径的最终钨丝 7。以这种方式制备的具有40 wm丝直径的钨丝具有作为阴极加热器或防振灯 部件理想的强度和耐用性，其中用与熔断电流的比率64到76%的电流进行通 电加热2分钟后的延伸率为5%以上。
本发明的目的是约20到90um的理想丝直径范围内的钨丝，它特别适用于 防振灯灯丝和阴极加热器的部件材料。防振灯表示用于产生传递运动或振动的 环境中的灯，诸如汽车或弹球台机器等。
此外，常规上，通常将退火处理进行几次，例如在400^m以下的丝直径处 (例如，用于图2所示拉丝5的加热装置的热处理温度为800到1000° C)。但 是，在根据本发明的制造方法中，特别是通过模锻处理或拉丝处理形成的钨丝 的丝直径为lOOwm以下时，且在温度1200到2300° C处进行应变消除热处理
时，就可以防止钨丝的硬化并可以获得小丝直径的丝线材料而不引起对拉丝的 模具的损害。此外，上述热处理使得钨丝的再结晶温度移动到较高温度侧，且
这是优选的，因为改善了钨丝的延伸率、柔韧性、抗冲击性和抗热冲击性。现 在，可以在用于图1中所示拉丝5的加热装置中以1200到2300° C的温度进 行以上的应变消除热处理，或可以通过附加地提供应变消除热处理装置进行。
在通电热处理后，通过前述方法获得的钨丝(3XRe-W合金)可以具有2%的 钩丝延伸率，其中对具有每个丝直径(x Jim)的鹆丝的通电热处理温度，即加 热电流与熔断电流(FC)的比率y设定为图3所示阴影部分范围内的值。
此外，对于3%Re-W合金丝线，在通电热处理后可以实现5%的钩丝延伸率， 其中对具有每个线直径(x um)的钩丝的通电热处理温度，即加热电流与熔断 电流(FC)的比率y设定为图4所示阴影部分范围内的值。
在通电热处理后，通过前述方法获得的钨丝(26XRe-W合金)可以具有2%
的鸨丝延伸率，其中对具有每个丝直径(x y m)的鸨丝的通电热处理温度，即 加热电流与熔断电流(FC)的比率y设定为图5所示阴影部分范围内的值。
此外，对于26%Re-W合金丝线，在通电热处理后可以实现5%的钨丝延伸 率，其中对具有每个线直径(x "m)的钩丝的通电热处理温度，即加热电流与 熔断电流(FC)的比率y设定为图6所示阴影部分范围内的值。
采用关于本发明的钨丝，其中这种钨丝即使在进行通电热处理的情况下也 具有良好的延伸率，其中丝直径和加热电流设定在图3到图6所表示的阴影部 分的范围内，即使在为了通过鸨获得阴极加热器等，或者即使为了在较高温度 下使用的情况下使用，而将热处理添加到制造工艺中的情况下其延伸率与常规 制品中的延伸率相比不下降，且作为其丝线材料，当用于阴极灯丝或防振灯灯 丝时可以提升耐用性(寿命)。
这里，本发明中使用的鸨丝的熔断电流(FC)如下定义。即，在钟形玻璃罩 内，其中氢或氨解气体以1.7X10—^Vs的流速流动，固定处理丝直径的钨丝从 而端到端的长度是lOOmra，进行通电加热同时两端间流动的电流值以约1A/s的 上升率提升，当钨丝熔断时的电流值就被认为是熔断电流。此外，图7和图8 中示出的FCX表示实际通电电流值与熔断电流(FC)的百分比。现在，图7和图 8示出FCX和延伸率之间的关系，且可以从FCX值中读出对应于各延伸率的通 电加热电流值与熔断电流(FC)的比率y(%)，它给出所查找的延伸率，其中， 电流的侧边大于表示峰值延伸率值的位置。现在，如从图7和图8所示的结果 中可以清楚理解的，根据本发明的钨丝的延伸率峰值处于2%或超过2%，或 甚至处于5%或超过5%。
此外，可以采用以下测量方法测量钨丝的延伸率。即，钨丝以与熔断电流 的固定比率的电流经受通电加热2分钟，固定作为拉力试验机目标的丝直径的 鸨丝，从而目标测量长度(测量长度)是50mm，在拉力速度10腿/min的条件下 进行拉力测试，测量延伸率直到钩丝断裂。现在，采用2分钟的通电加热时间 的理由是通电时间(占用时间)在TMIAS0201的再结晶温度测量方法(表2)中定 义为2分钟，其中TMIAS0201的再结晶温度测量方法(表2): 1999 "Tungsten—Molybdenum wire and bar testing methods (鸨钼丝禾口条湖lji式方 法)，，(Tungsten-Molybdenum Industry Society Publishing)(鸨钼产业协会 出版)。此外，对于本发明的钨丝，通电加热不是基本部分，而是包含为评估 方法。
根据关于本发明的钨丝，因为在轧制之后制备精细钨丝，它对钨烧结坯块
的一次热处理提供40到75%的高加工率，可以有效地提高再结晶温度，且与 常规材料相比，通电热处理后的峰值延伸率可以移向较高的温度侧，且获得具 有理想的强度和耐用性的钩丝用作高温下使用或高温下进行处理的阴极加热 器丝和防振灯灯丝的部件。
此外，由于经受轧制处理，其中获得高加工率，轧制后的模锻/拉丝处理的 加工率可以相对较小，且因为可以降低模锻/拉丝处理的重复次数，可以简化 钨丝的制造过程，并能大大改善钨丝的制造效率。
此外，通过将本发明的钨丝用作阴极加热器或防振灯灯丝，即使在高温下 使用或高温下进行处理的情况中也可以获得高可靠性的阴极加热器或防振灯 灯丝。现在，本发明的钨丝也可以用在探针钉或普通真空灯泡灯丝中。
附图概述
图1是示意图，示出与本发明有关的钨丝的制造过程。 图2是示意图，示出常规的钨丝制造过程。
图3是图表，示出与本发明的一个实例有关的加热电流与熔断电流的比率 和3%Re-W丝的丝直径之间的关系。
图4是图表，示出与本发明的另一个实例有关的加热电流与熔断电流的比 率和3XRe-W丝的丝直径之间的关系。
图5是图表，示出与本发明的一个实例有关的加热电流与熔断电流的比率 和26%Re-W丝的丝直径之间的关系。
图6是图表，示出与本发明的另一个实例有关的加热电流与熔断电流的比 率和26%Re-W丝的丝直径之间的关系。
图7是图表，示出与本发明的实例1和2以及比较实例1和2有关的44u m 丝直径的钨丝(3XRe-W)中加热电流和熔断电流的比率(FCX)和延伸率之间的 关系。
比较实例l热处理条件(直径100网处)2300°C l秒(进行退火)没有轧 制或1次加热20%加工率；
比较实例2热处理条件(直径lOO)ara处)2500°C l秒(进行退火)没有轧 制或1次加热50。％加工率；
实例l热处理条件(直径10(Him处)2300°C l秒(进行退火)没有轧制或 1次加热50%加工率；
实例2热处理条件(直径100nm处)1200°C l秒(进行退火)没有轧制或 1次加热50%加工率。 图8是图表，示出与本发明的实例3和4以及比较实例3有关的30wm丝 直径的鸽丝(26XRe-W)中加热电流和熔断电流的比率(FC幻和延伸率之间的 关系。
比较实例3热处理条件(直径lOOiiim处)2300°C l秒(进行退火)常规条 件没有轧制；
实例3热处理条件(直径100pin处)2300°C l秒(进行退火)轧制50。％ ; 实例4热处理条件(直径100nm处)1200°C l秒(进行退火)轧制50%。 图9是透视图，示出通过使用本发明的钨丝制成阴极加热器的制造实例。
标号说明
1钨烧结坯块(W烧结体) la， lb 钩丝原料 2模锻中使用的加热装置 3模锻装置 4热处理炉
5拉丝中使用的加热装置
6拉丝单元(拉丝模具(dice))
7鹆丝
8缠绕装置
9轧制中使用的加热装置 10轧制单元 20阴极加热器 21加热元件，灯丝(钨丝) 22陶瓷膜(陶瓷涂层)
具体实施例方式
接着，将通过以下实例和比较实例并参考附图详细描述本发明的实例。 实例1和2
50卯m的钾(K)掺杂到3um平均粒径的钨(W)粉末中，并在以3±0. 3质量％ 的比率添加m平均粒径的铼(Re)之后，混合的材料均匀地混合2到20小时 以便制备原料混合物。在将所获得的原料混合物以200MPa的模制压力进行模 压之后并在氢气氛中以1100° C预先烘烤之后，进行电施加烧结，由此制备
1.5kg的W烧结体。
接着，通过进行图1所示的制造过程来制造根据最终额定线直径设为20-90 um的实例的钨丝7，并以轧制、再结晶、模锻和拉丝的顺序处理W烧结体。 现在，轧制加热装置9中轧制过程的加热温度设定为1300° C，同时加工率设 定在50%。此外，热处理炉4中的再结晶温度设定为1900° C，同时模锻加热 装置2中用于模锻处理的加热温度设定为1300° C，并将加工率设定为18。％。 此外，拉丝加热装置5中用于拉丝过程的加热温度设定在800。 C，并将加工率 设定在20%。
现在，在上述实例内，实例l采用模锻/拉丝处理期间已经以2300。 C的温 度经受1秒的应变去除热处理(运行退火running annealing)的钨丝，其中丝 直径变成100 u m。
此外，实例2中采用已经以1200° C的温度经受l秒的应变去除热处理(运 行退火)的钨丝，其中丝直径变成100um。
比较实例1
另一方面，如图2所示，实施单独包括模锻过程和拉丝过程的制造过程， 而不通过轧制单元IIO提供轧制过程，且模锻过程和拉丝过程处的加热温度固 定成与实例1 一致，同时每个加热操作的加工率固定在20%并重复模锻/再结 晶/拉丝过程。此外，通过以2300° C的温度进行l秒的应变去除热处理(运行 退火)，其中丝直径变成100um，由此制备了根据比较实施例1的具有额定丝 直径20到90ixm的鸽丝。
比较实例2
另一方面，除了将应变去除热处理的温度设定成2500。 C，以与实例l相同 的方式制备钩丝，其中2500° C在本发明的优选范围外。
对于根据上述每个实例和比较实例制备的钨丝，根据前述的测量方法，在 以比率为10到95X的熔断电流(FC)的电流进行2分钟的通电加热之后，通过
进一步使用拉力试验机测量延伸率。
结果，在图4的阴影范围内有表示5%延伸率的点，其中钩丝是根据实例l 和2的。
另一方面，对于根据比较实例1和2的鸨丝，有一些点，其中在较低通电 热处理温度时延伸率峰值达到6%到14%，但在以由图3和图4的阴影部分表
示的较高的通电热处理温度处理时，确认出每一个的延伸率小于2%或小于5 %。
图7是图表，表示延伸率和对于每一个实例和比较实例的钨丝的热处理时 间的FCX之间的关系，其中每个实例和比较实例具有44um的丝直径。根据与 每个当前实例有关的钩丝，当与常规比较实例进行比较时，可确认出特别在热 处理后呈现较高延伸率的温度范围可以向更高的温度侧扩大，由此呈现优良的 耐热性结构属性。
实例3禾口 4
以26±0. 5质量％的比率将平均粒径2um的铼(Re)粉末添加到平均粒径3 "m的钨(W)粉末中而不掺杂钾。随后，均匀地混合混合材料2到20小时，以 便制备原料混合物。随后，每个原料混合物经受模压处理和通电烧结处理，其 方式与实例l相同，由此制备了每个都具有1.5kg重量的W烧结体。
接着，根据图1所示的制造过程以轧制、再结晶、模锻和拉丝的顺序处理 每个W烧结体，从而制成与实例有关的钨丝7,具有最终额定丝直径20到90 "m。现在，在上述制造过程中，轧制过程的轧制加热装置9中的加热温度设 定成1300° C，而加工率设定成50%。此外，热处理炉4中的再结晶温度设定 成1900° C，而模锻过程的模锻加热装置2的加热温度设定成1300° C，并将加 工率设定成18%。此外，拉丝过程中拉丝加热装置5中的加热温度设定成800 ° C，而加工率设定成20%。
现在，在上述实例中，实例3采用模锻/拉丝过程期间已经以2300。 C的温 度经受1秒的应变去除热处理(运行退火)的钨丝，其中丝直径变成lOOu ra。
此外，实例4采用已经以1200° C的温度经受l秒应变去除热处理(运行退 火)的钨丝，其中丝直径变成100wra。
比较实例3
另一方面，如图2所示，进行单独包括模锻过程和拉丝过程的制造过程而 不通过轧制单元10提供轧制处理，且模锻过程和拉丝过程的加热温度设定成 与实例1相同，同时每个热处理的加工率固定在20%，并重复模锻/再结晶/ 拉丝过程，此外，在2300° C的温度处进行l秒的应变去除热处理(运行退火)， 其中丝直径变成lOOum，从而制备了根据比较实例的额定丝直径20到90um 的钨丝。
对于如上所述制备的与每个实例和比较实例有关的钨丝，根据前述测量方
法，在以比率为10到95X的熔断电流(FC)的电流进行了 2分钟的通电加热之 后，用拉力试验机测量每个W丝的延伸率。
结果，对于与实例4有关的钨丝，其中在丝直径变成100um的阶段进行退 火过程，某些点呈现2%或更高的延伸率，其中以图5中阴影部分的范围内对 熔断电流的比率y的电流值进行通电加热。
另一方面，对于比较实例3的钨丝，有某些点，其中在较低的通电热处理 温度时延伸率峰值达到5%到10%，而在以由图5和图6的阴影部分表示的较 高的通电热处理温度时，确认出每个延伸率小于2%或小于5%。
图8是图表，表示延伸率和对于每一个实例和比较实例的钨丝的热处理时 间的FCX之间的关系，其中丝直径是30" m。根据与每个当前实例有关的钨丝， 当与常规比较实例进行比较时，可确认出特别在热处理后呈现较高延伸率的温 度范围可以向更高的温度侧扩大，由此呈现优良的耐热性结构属性。
在这种方式中，将与实例有关的钨丝和比较实例中的钨丝进行比较，其中 通过提供50%的高加工率的轧制处理以及模锻/拉丝处理形成实例，而单独通 过模锻/拉丝处理形成比较实例，确认出热处理后呈现较高延伸率的温度范围 向更高的温度侧扩大，而在用于阴极加热器或防振灯灯丝的丝材料用于高温条 件时获得优良的属性。
此外，对于根据实例的钨丝，由于可以通过轧制过程获得高加工率，可以 简化钨丝制造过程并可以极大地改善制造效率，并可以显著地降低获得固定精 细丝直径所必须的模锻过程和拉丝过程的重复次数。
此外，使用与实例1和比较实例1有关的钨丝，制成具有丝直径3.7MG(35 ym)的防振灯灯丝。对于每个灯丝，进行IEC810 "宽范围振动测试"，其中在 灯泡点亮的同时将振动施加到灯丝，并测量每个钨丝(灯丝)的完好率。结果示 出与比较实例1的约30%的完好率相比，实例1具有高完好率75%。
此外，涂覆有0.2mm厚的氧化铝"1203)设置在根据实例1和比较实例1的 钨丝上，由此制成如图9所示的阴极加热器20。对于每个这种阴极加热器，进 行与防振灯灯丝的测试类似的振动测试。结果示出根据实例1的用于阴极加热 器的极高的完好率90%，并呈现优良的耐久性，而由根据比较实例1的钨丝形 成的阴极加热器的完好率仅仅是60%。
产业适用性
如上所述，根据本发明的钨丝，在高温热处理后钨丝的延伸率可以进一步 改善，并可以获得具有理想强度和耐久度的钨丝、阴极加热器和防振灯灯丝， 以适用于构成阴极加热器丝和防振灯灯丝等等的部件材料。
权利要求
1.一种由包含1到10质量％的铼的钨丝配置成的探针钉，其特征在于，所述钨丝在用直线顺次连接其x和y值为点(20，75)、点(20，87)、点(90，75)和点(90，58)的点所形成的四边形内具有表示2％延伸率的一点，其中所述钨丝的丝直径以xμm表示，且在用与熔断电流的比例是y％的电流在所述丝直径xμm处进行电气加热之后钨丝的延伸率是2％，且其中通过使用所述丝直径x的对数刻度作水平轴而使用与所述熔断电流的比率y的常规刻度作垂直轴来表示半对数坐标系统。
2. —种由包含1到10质量％的铼的鸨丝配置成的探针钉，其特征在于，所 述钨丝在用直线顺次连接其x和y值为点(20， 73)、点(20， 83)、点(90， 72) 和点(90， 56)的点所形成的四边形内具有表示5%延伸率的一点，其中所述钨 丝的丝直径以x um表示，且在用与熔断电流的比例是y^的电流在所述丝直 径x wm处进行电气加热之后钩丝的延伸率是5%，且其中通过使用所述丝直 径x的对数刻度作水平轴而使用与所述熔断电流的比率y的常规刻度作垂直轴 来表示半对数坐标系统。
3. —种由包含大于10质量％但小于等于30质量％的铼的钨丝配置成的探 针钉，其特征在于，所述钨丝在用直线顺次连接其x和y值为点(20， 55)、点 (20， 63)、点(90， 51)和点(90， 39)的点所形成的四边形内具有表示2%延伸 率的一点，其中所述钨丝的丝直径以x ym表示，且在用与熔断电流的比例是 y^的电流在丝直径x ixm处进行电气加热之后钨丝的延伸率是2%，且其中通 过使用所述丝直径x的对数刻度作水平轴而使用与所述熔断电流的比率y的常 规刻度作垂直轴来表示半对数坐标系统。
4. 一种由包含超过10质量％但小于等于30质量％的铼的钨丝配置成的探 针钉，其特征在于，所述钨丝在用直线顺次连接其x和y值为点(20， 53)、点 (20， 60)、点(90， 48)和点(90， 37)的点所形成的四边形内具有表示5%延伸 率的一点，其中所述钨丝的丝直径以x Pm表示，且在用与熔断电流的比例是 y^的电流在丝直径x "m处进行电气加热之后钨丝的延伸率是5%，且其中通 过使用所述丝直径x的对数刻度作水平轴而使用与所述熔断电流的比率y的常 规刻度作垂直轴来表示半对数坐标系统。
5. 如权利要求1到4中任一项所述的探针钉，其特征在于，所述钨丝由含 40到100ppm钾的钨合金构成。
6. —种制造探针钉的方法，其特征在于，包括 加热和轧制包含1到30质量％的铼的钨烧结体的步骤；在再结晶热处理后加热和模锻所轧制的烧结体的步骤；以及 加热和拉丝所模锻的烧结体的步骤；其中所述轧制步骤将一次加热中进行轧制操作的加工率定为40到75%。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当通过所述模 锻处理或拉丝处理所形成的钨丝的直径变成小于等于100um之时，以小于等 于2300° C的温度对所述钨丝进行热处理的步骤。
全文摘要
本发明提供一种钨丝、阴极加热器和防振灯灯丝。由包含1到10质量％的铼的钨丝配置成的探针钉，钨丝在用直线顺次连接x和y值为点(20，75)、点(20，87)、点(90，75)和点(90，58)的点所形成的四边形内具有表示2％延伸率的一点，其中xμm表示钨丝的丝直径，且在用与熔断电流的比例是y％的电流在丝直径xμm处进行电气加热之后钨丝的延伸率是2％，且其中通过使用丝直径x的对数刻度的水平轴和使用与熔断电流的比率y的常规刻度的垂直轴表示半对数坐标系统。根据上述结构，可以提供即使在高温条件下也具有良好延伸率的钨丝，且当用作构成阴极加热器等的部件材料时钨丝可以呈现良好的耐用性，可以有效地制造钨丝。
文档编号H01J1/146GK101350286SQ200810108720
公开日2009年1月21日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月9日
发明者中野佳代, 中野康彦, 江崎元昭, 田中隆, 菅野又宽, 酒井元尚 申请人:株式会社东芝