专利名称：钨阴极材料的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及可以作为用于TIG(钨惰性气体，Tungsten Inert feis)焊接、等离子体喷镀、等离子体切断、电火花加工、放电灯等的阴极材料使用的钨材料和使用该钨材料的放电装置。还涉及使用钨材料作为电极的放电方法。
背景技术：
由于钨在金属中熔点最高且导电性比较好，所以广泛用作要求耐热性的电极材料。但是，使用钨作为阴极材料时，为了改良热电子放射特性，大多添加功函数低的物质。如下述的表1和表2所示，在添加物中，ThO2(氧化钍)的熔点、沸点高，功函数也比较低。因此，W-ThO2合金一直作为优异的阴极材料使用。但是，由于Th是放射性元素，所以存在避免使用该元素的趋势，期待着具有超越现有的W-ThA合金的特性的材料。例如，在专利文献1中，公开了添加有Pr、Nd、Sm、Gd的氧化物的钨合金的放电灯用的电极。但是，专利文献1所公开的数据是100分钟这种短时间的试验结果，未能得到具有实用上长时间稳定特性的合金。另外，在专利文献2中，公开了添加有Ce、Th、La、Y、Sr、 Ca、Zr、Hf的氧化物的钨烧结体。但是，没有记载表示所得的烧结体的特性的详细数据。[表 1]
权利要求
1.一种钨阴极材料，其特征在于该钨阴极材料分散有氧化物颗粒，所述氧化物颗粒含有以总量计为50Vol%以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，所述氧化物颗粒的平均粒径d满足0 < d < 2. 5 μ m的关系，将所述钨阴极材料中的所述氧化物颗粒的总量的体积分率设为)时，在向由所述钨阴极材料构成的电极施加的电流I㈧为0 < I彡40A的情况下，满足0. 083彡f/I。
2.一种放电方法，其特征在于，包括准备钨电极的工序，该钨电极分散有氧化物颗粒，所述氧化物颗粒含有以总量计为 50VOl%以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，且所述氧化物颗粒的平均粒径 d满足0<d彡2. 5μπι的关系；和向所述钨电极流通具有0 < I < 40Α的大小的电流I的工序， 将所述钨电极中的所述氧化物颗粒的总量的体积分率设为)时，在向所述钨电极流通电流的工序中，满足0. 083 ( f/I的关系。
3.一种放电装置，其特征在于 具备阴极和向所述阴极流通电流的电源，所述阴极为分散有氧化物颗粒的钨阴极，所述氧化物颗粒含有以总量计为50vol %以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，且所述分散颗粒的平均粒径d满足0 < d彡2. 5μπι的关系，所述电源以向所述阴极流通0 < I < 40Α的电流的方式构成， 将所述钨阴极材料中的所述分散颗粒的总量的体积分率设为)时，在向所述阴极施加的电流I㈧为0 < I彡40A的情况下，满足0. 083 ( f/I。
4.一种钨阴极材料，其特征在于该钨阴极材料分散有氧化物颗粒，所述氧化物颗粒含有以总量计为50Vol%以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，在将所述氧化物颗粒的平均粒径设为d ( μ m)、将所述钨阴极材料中的所述氧化物颗粒的总量的体积分率设为f )时，在向由所述钨阴极材料构成的电极施加的电流I为IOA < I的情况下，满足1. 67 ( f/ d彡4。
5.一种放电方法，其特征在于，包括准备钨电极的工序，该钨电极分散有氧化物颗粒，所述氧化物颗粒含有以总量计为 50vol%以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物；和向所述钨电极流通IOA以上的电流的工序，在将所述钨电极中的所述氧化物颗粒的总量的体积分率设为)时，所述氧化物颗粒的平均粒径d( μ m)与所述体积分率f满足1. 67 ^ f/d ^ 4的关系。
6.一种放电装置，其特征在于 具备阴极和向所述阴极流通电流的电源，所述阴极为分散有氧化物颗粒的钨阴极，所述氧化物颗粒含有以总量计为50vol %以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，所述电源以向所述阴极流通IOA以上的电流的方式构成，在将所述钨电极中的所述氧化物颗粒的总量的体积分率设为)时，所述氧化物颗粒的平均粒径d( μ m)与所述体积分率f满足1. 67 ^ f/d ^ 4的关系。
全文摘要
改善在TIG焊接、等离子体喷镀、等离子体切断、电火花加工、放电灯等中使用的钨阴极材料，削减放射性元素钍的使用，并实现长寿命和高性能。钨阴极材料分散有氧化物颗粒，该氧化物颗粒含有以总量计为50vol％以上的选自Sm、Nd、Gd和La中的至少一种的氧化物，上述氧化物颗粒的平均粒径d满足0＜d≤2.5μm的关系。将上述钨阴极材料中的上述氧化物颗粒的总量的体积分率设为f(vol％)时，在向由上述钨阴极材料构成的电极施加的电流I(A)为0＜I≤40A的情况下，满足0.083≤f/I。
文档编号H01J61/073GK102378667SQ201080015118
公开日2012年3月14日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年10月19日
发明者上野祐贡, 原庆次, 寺本修一, 尾塚馨一, 松尾明 申请人:日本钨合金株式会社