JPH042657B2

JPH042657B2 -

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Publication number: JPH042657B2
Application number: JP62024835A
Authority: JP
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1992-01-20
Also published as: JPS63192839A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電球用フイラメントに使用されるリ
チウム−タングステン合金及びその製造方法に関
する。

［従来の技術］一般に、タングステン又はタングステン合金
は、超高温材料と称され、金属の中では最も高い
融点を有し、その温度は3400℃に達する。

また、低蒸気圧の高温下においても、優れた機
械的強度を有するため、真空管、白熱球、蛍光
燈、或いは、炉内反射板、発熱体、Ｘ線管ターゲ
ツト、ロケツト部品等、耐熱性を要する部分に巾
広く使用されている。

しかしながら、タングステン又はタングステン
合金は、再結晶後は機械的強度が著しく低下する
性質を有することから、一旦、再結晶したものを
常、下で加工する場合には、脆性破壊を起こして
しまうという欠陥があつた。

そこで、斯る脆性破壊を防止するために、再結
晶抑制剤、又は延性増進剤を添加したドープタン
グステン粉末原料を用いて製造する試みがなされ
ていた。

即ち、従来のドープタングステンを用いたタン
グステン又はタングステン合金の製造方法は、ま
ず、酸化タングステン粉末原料に、酸化カリウム
K2O3、シリカSiO2、アルミナAl2O3の成分を含
むドープ剤を適宜の当量含有するドープタングス
テン金属粉を作り、これを粉末治金法により金属
体とした後、1500℃前後の加工温度で、スエージ
ング或いは圧延鍛造等の初期加工を施すものであ
る。

ここで、スエージング或いは圧延鍛造等によ
り、ドープタングステン金属体の内部組織は、加
工時の応力方向に沿つて潰され、この応力方向に
直交する方向、即ち、潰された金属体の長さ方向
に沿つて延ばされ、繊維状の集合組織になる。

更に、圧縮加工を施す場合には、上記の加工温
度を徐々に下げながら加工を続け、例えば、初期
加工時のドープタングステン金属体の厚さに対
し、30％程度に圧縮加工する場合は、約1000℃の
温度で、仕上げ加工がほどこされる。

このとき、板又は棒状に加工を施されたドープ
タングステン金属体は、その内部の繊維状の集合
組織が、更に発達して靭性に富むものになる、室
温或いは若干の加温によつて、曲げ加工等の成形
加工が可能となる。更に、高めの適温（400〜900
℃を選べば、打抜き加工、線引き加工、又は薄板
圧延等の強度の加工にも耐え得るものとすること
ができる。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、従来の製造方法により、一旦発達し
た長大な繊維状の集合組織からなるドープタング
ステン金属体は、その後、実際に電球のフイラメ
ントに使用される場合、加工中に被つた歪の量及
び再結晶抑制剤の添加量によつて異なるが、通
常、1250〜1400℃の範囲で、粒状に再結晶してし
まい、ある温度条件では、更にその結晶粒子が、
互いに成長しあつて粗大化してしまうという欠点
があつた。

このため、再結晶化したドープタングステン
は、常温では、外部からの衝撃に対し全く脆いガ
ラス或いは磁器程度の強度となり、実際に電球用
フイラメント等の使用に耐え得る製品としての歩
留りの劣化が問題となつていた。

特に、ハロゲンガス入り電球用フイラメントの
ように、2800℃を越える条件の下で実際に使用さ
れる場合には、耐垂下性及び使用寿命の劣化が大
きな問題となつていた。

そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑
み、実際の使用時における高温下において、ドー
プタングステン金属体の再結晶化を防止すること
により、結晶粒子の粒成長を抑制した耐垂下性の
優れたリチウム−タングステン合金及びその製造
方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］本発明によれば、重量比で、0.001〜0.5％のリ
チウム、残部タングステンより成ることを特徴と
する耐垂下性に優れたリチウム−タングステン合
金が得られる。

また、本発明によれば、酸化タングステン粉末
原料にリチウム塩溶液を添加し、混合乾燥して混
合粉末を形成する混合粉末形成工程と、該混合粉
末を還元性雰囲気中で還元してドープタングステ
ン粉末を形成するドープタングステン粉末形成工
程と、該ドープタングステン粉末を圧縮成形した
後、重量比で、前記リチウムが0.001〜0.5％残留
するように、還元雰囲気中で焼結する焼結工程と
を有することを特徴とする耐垂下性に優れたリチ
ウム−タングステン合金の製造方法が得られる。

さらに、本発明によれば、重量比で、0.001〜
0.5％のリチウム、0.05〜0.1％の金属酸化物、残
部タングステンより成ることを特徴とする耐垂下
性に優れたリチウム−タングステン合金が得られ
る。尚、好ましくは、金属酸化物は、珪素、アル
ミニウム及びカリウムから選択された少なくとも
一種以上の物質の酸化物からなることを特徴とす
るリチウム−タングステン合金が得られる。

すなわち、本発明は、カリウム、珪素、アルミ
ニウムの酸化物である再結晶抑制剤を添加したド
ープタングステンに、揮発成分元素であるリチウ
ム（Li）を、0.001〜0.5重量％の範囲の量で最終
的に残存するように、添加するものである。

その結果、焼結工程時のリチウムの蒸発による
タングステン金属体中の分散強化型形骸の形成
と、金属体中のリチウム及び再結晶抑制剤の微量
残留成分の残存とによつて、タングステン金属体
自身の再結晶温度を高める（1600〜1800℃）こと
ができ、又、再結晶しても繊維状に結晶成長す
る。

よつて、従来のように粒状化して互いに成長し
あつて粗大化してしまうということがないから、
実際の使用時における高温（1700〜2000℃）下に
おいても、耐垂下性に優れた繊維状の集合組織を
維持することができる。

［実施例］本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

まず、混合粉末形成工程において、酸化タング
ステン粉末原料に、通常ドープ剤であるアルミニ
ウム、珪素、カリウムからなる各金属塩の溶液
と、リチウムの化学物溶液とを混合し、或いは、
リチウムの化合物溶液のみを混合して乾燥した
後、ドープタングステン粉末形成工程において、
水素炉中で約800℃の加熱還元処理を施しドープ
タングステン粉末を形成する。

ここで、通常ドープ剤として用いられた金属塩
溶液は塩化アルミニウム溶液、塩化カリウム溶
液、珪酸カリウム溶液が、また、チウム化合物溶
液には塩化リチウム溶液が、実際には適してい
る。

尚、リチウムは、重量比で、0.5％程度含有さ
せた。

次に、焼結工程において、ドープタングステン
粉末を圧粉成形し、水素炉内で約1100℃の仮焼結
を施した後、更に、水素ガス雰囲気中で、通電焼
結し、棒状のインゴツトを作成する。

このとき、通常焼結を施すいわゆる直接焼結工
程では、リチウムが重量比で、0.005〜0.04％の
範囲で残存するように行つた。また、この直接焼
結工程で、アルミニウム及び珪素は、殆ど蒸発し
てしまい、その結果、カリウムが0.001％以下、
珪素が0.004％以下で残存した。

次に、得られたインゴツトの耐垂下性を試験し
た。

まず、得られたインゴツトは、比重が17.0〜
17.7であり、1600℃から200、300℃の温度降下中
に転打加工、線引き加工、引き抜き加工を施し
て、所定の寸法（直径0.5mm程度）に仕上げて、
コイリングしてフイラメントを作成した。また、
全くリチウムを含有しない従来の製造方法による
ドープタングステンからなるフイラメントを比較
用として準備し、これらを、それぞれハロゲン電
球模擬装置に組込んで、フイラメントの寿命の比
較と、耐垂下性とを比較試験し、その結果を第１
図及び第２図に示した。

全くリチウムを含有しない従来の製造方法によ
るドープタングステンからなるフイラメントの寿
命は200〜600時間の程度であるのに対し、第１図
に示すとおり、タングステンにリチウムのみを添
加した本発明の実施例（第１図において「タング
ステン＋リチウム」と表示した。）のフイラメン
トの寿命は、リチウムのの含有量が増えるにした
がつて約300時間から約1000時間へと著しく延び、
しかも、これよりタングステンにカリウムを除く
通常のドープ剤を混合しこれにリチウムを加えた
本発明の実施例（第１図において「カリウムを除
く通常ドープ＋リチウム」と表示した。）および
タングステンに通常のドープ剤を混合しこれにリ
チウムを加えた本発明の実施例（第１図において
「通常ドープ＋リチウム」と表示した。）のフイラ
メントの寿命はさらに延びたことが認められた。

第２図に示すとおり、フイラメントの耐垂下性
に関しては、リチウムの含有量が残量で、0.005
％〜0.03％の範囲内で、耐垂下性の向上が認めら
れ、リチウムの増加と共に耐垂下性も向上するこ
とが分かる。

［発明の効果］以上の説明のとおり、本発明によれば、ドープ
タングステン組織の再結晶温度を高めて、実際の
使用時の高温下における再結晶化を防止すること
により、結晶粒子の粒成長を抑制した耐垂下性の
優れたリチウム−タングステン合金及びその製造
方法を提供を提供することができる。

従つて、本発明のリチウム−タングステン合金
を電球用フイラメントに用いることにより、フイ
ラメントの寿命を大幅に改善することができ、著
しい経済効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフイラメントの寿命とリチウム残量と
の関係を示す相関図、第２図はフイラメントの寿
命時間における垂下量とリチウム残量との関係を
示す相関図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で、0.001〜0.5％のリチウム、残部タ
ングステンより成ることを特徴とする耐垂下性に
優れたリチウム−タングステン合金。２酸化タングステン粉末原料にリチウム塩溶液
を添加し、混合乾燥して混合粉末を形成する混合
粉末形成工程と、該混合粉末を還元性雰囲気中で
還元してドープタングステン粉末を形成するドー
プタングステン粉末形成工程と、該ドープタング
ステン粉末を圧縮成形した後、重量比で、前記リ
チウムが0.001〜0.5％残留するように、還元雰囲
気中で焼結する焼結工程とを有することを特徴と
する耐垂下性に優れたリチウム−タングステン合
金の製造方法。３特許請求の範囲第２項記載のリチウム−タン
グステン合金の製造方法において、前記ドープタ
ングステン粉末形成工程は、加熱還元処理を施す
ものであることを特徴とする耐垂下性に優れたリ
チウム−タングステン合金の製造方法。４特許請求の範囲第２項又は第３項記載のリチ
ウム−タングステン合金の製造方法において、前
記焼結工程は、前記ドープタングステン粉末を圧
縮成形して仮焼結を施した後、通電焼結するもの
であることを特徴とする耐垂下性に優れたリチウ
ム−タングステン合金の製造方法。５重量比で、0.001〜0.5％のリチウム、0.05〜
0.1％の金属酸化物、残部タングステンより成る
ことを特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タ
ングステン合金。６特許請求の範囲第５項記載のリチウム−タン
グステン合金において、前記金属酸化物は、桂
素、アルミニウムおよびカリウムから選択された
少なくとも一種以上の物質の酸化物からなること
を特徴とする耐垂下性に優れたリチウム−タング
ステン合金。