專利名稱：一種鹵素?zé)艚z及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及在高溫環(huán)境下工作的鎢燈絲，特別是鹵素?zé)?，提高鎢絲的再結(jié)晶溫度和抗振性能。
背景技術(shù)：
用于鹵素白熾燈的鎢錸燈絲可以在較高的溫度下工作，并具有較高的再結(jié)晶溫度，它可以廣泛應(yīng)用于舞臺(tái)燈、攝影燈和一些特殊場(chǎng)合用燈。燈絲的典型工作溫度在2900～3200攝氏度，該燈絲在此工作溫度下具有較長(zhǎng)的壽命，它不但可以有效解決傳統(tǒng)抗下垂摻雜鎢絲壽命短的缺點(diǎn)，而且有較大的晶粒長(zhǎng)寬比和較低的下垂值。
對(duì)于給定的輸出光效，在較高的工作溫度下使用較小尺寸的燈絲是適合市場(chǎng)需求的。目前，鹵鎢燈絲的工作色溫在2800攝氏度以上，較高的工作溫度增加了鎢絲的下垂值，彎曲的鎢絲增加了鎢絲的熱輻射，降低燈絲的光效。鎢絲中微量錸的存在可以有效的增加燈絲的再結(jié)晶溫度，提高燈絲的晶界強(qiáng)度。燈絲中錸的含量為0.4～0.8％，這樣并沒(méi)有大幅度的提高燈絲的生產(chǎn)成本。
用于生產(chǎn)鎢錸燈絲的坯條中含有微量的K、Al、Si等摻雜劑，在制造鎢錸合金絲時(shí)所用到的設(shè)備與生產(chǎn)傳統(tǒng)的抗下垂鎢絲的設(shè)備相似，由于鎢錸合金是固溶合金，所以道次的加工溫度和變形率將做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
鉀鋁硅在摻雜鎢絲中的作用是眾所周知的，但是鉀鋁硅不能完全解決燈絲的再結(jié)晶溫度較低的問(wèn)題，同時(shí)隨著鹵鎢燈絲工作溫度的增加，由于鉀的存在，加速了在燈絲的晶界上空洞的產(chǎn)生。鎢錸為固溶合金，錸的存在可以強(qiáng)化晶界強(qiáng)度，可以有效的彌補(bǔ)由于添加鉀而給鎢絲帶來(lái)的不利影響。根據(jù)試驗(yàn)，鎢絲中錸的添加量必須大于0.4％才能有效的解決這一問(wèn)題。
隨著錸含量的增加，燈絲的晶界得到了強(qiáng)化，機(jī)械性能也相應(yīng)得到了提高。同時(shí)錸(最少為0.4％)的加入可以有效的提高燈絲的完全再結(jié)晶溫度，使燈絲的再結(jié)晶溫度提高到2300～2400攝氏度，當(dāng)然在燈絲的制備過(guò)程中也必須提高再結(jié)晶溫度，同時(shí)晶粒的長(zhǎng)寬比提高到大于15以上。微量的錸加入會(huì)使燈絲的生產(chǎn)成本增加，但總的來(lái)看更具有經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)以前的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)；根據(jù)本發(fā)明，提供了一種鎢錸合金燈絲的制造技術(shù)，燈絲的再結(jié)晶溫度超過(guò)2200攝氏度，合金中同時(shí)含有K、Si、Al摻雜劑，K的含量在80～100ppm，錸含量在0.4~0.8％之間。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明中包括以下加工制造過(guò)程，通過(guò)制備鉀含量為80~100ppm的鎢錸合金粉，通過(guò)在160~200MPa的壓力下壓制、燒結(jié)、旋鍛和拉拔制備鎢錸合金絲。
根據(jù)本發(fā)明，固溶原子錸可以增強(qiáng)燈絲的晶界強(qiáng)度，同時(shí)燈絲的抗拉強(qiáng)度也大大提高，這樣可以降低燈絲在加工制造過(guò)程中的斷絲率。同時(shí)，錸具有較高的電阻率，所以制備的鎢錸合金絲具有較高的冷阻值，在設(shè)計(jì)燈絲的過(guò)程中，可以使用較少的材料達(dá)到燈絲的設(shè)計(jì)目的，因此可以從原料的節(jié)省上來(lái)彌補(bǔ)由于添加錸而增加的部分成本。


參照下面的附圖和詳細(xì)的描述可以更好的理解本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)圖1為鹵鎢燈絲的示意圖；圖2為在加工過(guò)程中直徑為8.9mm旋煅鎢棒的金相照片；圖3為直徑8.9mm旋煅鎢棒完全再結(jié)晶的金相照片圖4為絲材初始再結(jié)晶時(shí)的金相照片圖5為絲材完全再結(jié)晶時(shí)的金相照片具體實(shí)施方式
本發(fā)明中的鎢錸合金絲為摻雜鎢絲(含鉀鋁硅)，鉀含量為80～100ppm，錸含量為0.4～0.8％，根據(jù)粉末的制備工藝，錸原子能夠非常均勻的分布在鎢基體中。鉀的存在能夠保證在拉絲過(guò)程中形成規(guī)則的鉀泡串，使鎢絲在再結(jié)晶的過(guò)程中形成燕尾搭界狀的長(zhǎng)條狀晶粒結(jié)構(gòu)，從而提高鎢絲的抗下垂性能；錸的存在能夠強(qiáng)化晶界，提高燈絲的再結(jié)晶溫度。在鉀泡和錸的綜合作用下，使燈絲具有較高的初始再結(jié)晶溫度，初始再結(jié)晶溫度超過(guò)2100攝氏度，晶粒的長(zhǎng)寬比大于15。
鎢錸合金為固溶合金，由于錸原子的固溶強(qiáng)化，鎢錸絲的加工溫度要比摻雜鎢絲高的多，這一點(diǎn)在前文已作解釋。
如前文所述，由于錸原子的固溶強(qiáng)化，同時(shí)因?yàn)殄n的塑性，使鎢錸絲的韌性增強(qiáng)，再結(jié)晶溫度大大提高，同時(shí)拉伸強(qiáng)度也得到提高，其性能與傳統(tǒng)的抗下垂鎢絲相比較如下表所示

根據(jù)專利，測(cè)試樣品為含鉀量為83ppm，含錸量分別為0.4％和0.6％的鎢錸合金絲，并制成燈絲。在半成品F0.39mm合金絲的高溫性能、裂點(diǎn)、初始再結(jié)晶溫度、晶粒長(zhǎng)寬比等性能進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)控和測(cè)試，其性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的抗下垂鎢絲。
圖2為含錸量為0.45％的鎢錸合金經(jīng)旋煅后的加工態(tài)顯微組織照片，均勻的變形組織使得鎢棒可以形成均勻的再結(jié)晶組織，在這一工序，道次加工變形量和加工溫度必須得到嚴(yán)格的控制，已達(dá)到裂紋的產(chǎn)生，平均變形量為25～30％，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際的加工情況要作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
圖3為鎢棒的完全再結(jié)晶組織，大小均勻的組織為鎢絲的后序加工奠定了良好的基礎(chǔ)，這一過(guò)程同時(shí)消除加工硬化，使鎢棒能夠順利的加工。
本專利所制造的鎢錸合金絲在直徑為0.39mm時(shí)再結(jié)晶溫度為2250攝氏度，由于熱輻射，絲材中心溫度要比表面溫度高，因此再結(jié)晶起始于絲材芯部。經(jīng)過(guò)完全再結(jié)晶后，晶粒結(jié)構(gòu)為如圖5所示的燕尾搭界結(jié)構(gòu)，晶粒的長(zhǎng)寬比為大于15，保證了絲材具有較好的高溫性能，同時(shí)較低的下垂值也提高了燈絲的使用壽命。
如前所述，錸的存在可以增強(qiáng)絲材的晶界結(jié)構(gòu)，因此在燈絲的使用過(guò)程中，減少晶界上孔隙的產(chǎn)生，盡大可能的避免了熱池的出現(xiàn)；同時(shí)，由于較好的晶界結(jié)構(gòu)，使燈絲具有較低的下垂值，因此在使用的過(guò)程中，燈絲的螺距分布更加均勻，工作溫度分布也相對(duì)均勻，避免熱池的出現(xiàn)，延長(zhǎng)燈絲的使用壽命。
本專利涉及到的鎢錸燈絲可以應(yīng)用于各種類型的燈泡，尤其是用于鹵鎢燈絲中，該燈絲可以提高燈具的使用壽命，同時(shí)減少燈具在運(yùn)輸過(guò)程中的由于燈絲的損壞而導(dǎo)致燈具的失效。
本發(fā)明不局限于所顯示和公開(kāi)的實(shí)施例子，其他部件改進(jìn)和變動(dòng)仍然在本發(fā)明專利的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備鹵素?zé)艚z的鎢錸合金絲，其特征在于燈絲具有大于2100攝氏度的再結(jié)晶溫度，燈絲中含有K、Al、Si摻雜劑，鉀含量為80～100ppm，錸的質(zhì)量百分含量為0.4-0.8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于燈絲中錸的質(zhì)量百分含量為0.4-0.8％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于燈絲中鉀含量為80～100ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于錸均勻地分布于鎢基體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于根據(jù)需要生產(chǎn)規(guī)格為小于1mg/200mm的鎢錸合金絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于鎢錸合金絲中硅含量小于10ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的鎢錸合金絲，其特征在于鎢錸合金絲中鋁含量小于10ppm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鹵素?zé)艚z及制造方法，與傳統(tǒng)的抗下垂燈絲相比，鎢錸合金絲具有較高的再結(jié)晶溫度和較長(zhǎng)的晶粒長(zhǎng)寬比，本發(fā)明中的鎢錸合金絲含有鉀、鋁、硅摻雜劑，晶粒長(zhǎng)寬比大于15。合金絲中錸的質(zhì)量百分比含量為0.4～0.8％。具體制造工藝為通過(guò)制備錸含量為0.4～0.8％的合金粉末，經(jīng)過(guò)等靜壓制、預(yù)燒結(jié)和垂熔燒結(jié)制備鎢錸合金燒結(jié)條；燒結(jié)條通過(guò)旋鍛和拉拔制成鎢錸合金絲，并且繞制成燈絲。燈絲具有穩(wěn)定的晶粒結(jié)構(gòu)并能夠較好的應(yīng)用于鹵鎢燈。
文檔編號(hào)H01K1/10GK101083202SQ200610111130
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者李猛進(jìn), 莊志剛 申請(qǐng)人:廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司