JPH09231939A - 高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯用電極 - Google Patents
高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯用電極Info
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- Discharge Lamp (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来から用いられてきたタングステン材料を
改良する事により大幅な陽極の寿命の改善に役立つタン
グステン電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯
用電極を提供すること。 【解決手段】 モリブデン，タングステン，及びそれら
の合金等からなる高融点金属電極は，粉末冶金法によっ
て重量比で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添
加したタングステンからなるレニウムタングステン部６
を少なくとも一部に備えている。放電灯用電極は，前記
高融点金属電極をタングステン陽極５として用い，前記
レニウムタングステン部６は，前記タングステン陽極５
の電子突入部に形成されている。
改良する事により大幅な陽極の寿命の改善に役立つタン
グステン電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯
用電極を提供すること。 【解決手段】 モリブデン，タングステン，及びそれら
の合金等からなる高融点金属電極は，粉末冶金法によっ
て重量比で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添
加したタングステンからなるレニウムタングステン部６
を少なくとも一部に備えている。放電灯用電極は，前記
高融点金属電極をタングステン陽極５として用い，前記
レニウムタングステン部６は，前記タングステン陽極５
の電子突入部に形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，タングステン電極
等の高融点金属電極に関し，詳しくは，放電灯等に用い
られる高融点金属電極に関する。
等の高融点金属電極に関し，詳しくは，放電灯等に用い
られる高融点金属電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，放電灯などの電極の陽極に用い
られる電極材料としては，粉末冶金法によって製造され
るタングステンが用いられる。これは放電電極の陽極
（以下，単に陽極と呼ぶ）として高い耐熱性と放電特性
が要求されるためであり，現在までこれに変わる材料は
発見されていない。
られる電極材料としては，粉末冶金法によって製造され
るタングステンが用いられる。これは放電電極の陽極
（以下，単に陽極と呼ぶ）として高い耐熱性と放電特性
が要求されるためであり，現在までこれに変わる材料は
発見されていない。
【０００３】電極用金属タングステンの製造方法として
は，一般に鉱石又は，中間生成物を基に精錬，還元を行
い，粉末タングステンを製造し，これを粉末冶金法によ
って焼き固めたものに対して転打等の塑性加工，切削等
を行い電極として成型を行なった後，内部の残留ガス成
分を除去するため真空中で１６００℃〜２４００℃の熱
処理を行い，放電灯などの内部に組み込まれて使用され
る。
は，一般に鉱石又は，中間生成物を基に精錬，還元を行
い，粉末タングステンを製造し，これを粉末冶金法によ
って焼き固めたものに対して転打等の塑性加工，切削等
を行い電極として成型を行なった後，内部の残留ガス成
分を除去するため真空中で１６００℃〜２４００℃の熱
処理を行い，放電灯などの内部に組み込まれて使用され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが，この従来法
によって製造されたタングステン材料を基に製造された
放電灯用電極は，比較的早期に放電灯内部のガラス面の
黒化現象によって放電灯としての寿命をもたらすことに
なる。より具体的に黒化現象について説明すると，この
放電灯は，各電極に電圧をかけると陰極より陽極に向け
放電が起こり，この放電により内部ガスが励起され放電
灯として機能する。この際に，電極部では，陰極から放
出された電子は高いエネルギーを持ったまま陽極へ突入
する。電子の突入された陽極は，電子の持つ運動エネル
ギーとジュール熱により部分的に２０００℃以上の高温
に加熱される。ところが，この高温状態では，陽極のタ
ングステンは，結晶粒の再配列挙動を起こすことが一般
に知られている。この時，一般的なタングステンの場
合，粒界に不純分元素の集積現象が起き，結果的に結晶
粒と粒界との間に電子の密度に差が生じることになる。
特に，粒界は上記元素の集積に起因する融点の低下と電
子の密度の上昇による高温化によって成分の蒸発拡散が
顕著に起きることになる。
によって製造されたタングステン材料を基に製造された
放電灯用電極は，比較的早期に放電灯内部のガラス面の
黒化現象によって放電灯としての寿命をもたらすことに
なる。より具体的に黒化現象について説明すると，この
放電灯は，各電極に電圧をかけると陰極より陽極に向け
放電が起こり，この放電により内部ガスが励起され放電
灯として機能する。この際に，電極部では，陰極から放
出された電子は高いエネルギーを持ったまま陽極へ突入
する。電子の突入された陽極は，電子の持つ運動エネル
ギーとジュール熱により部分的に２０００℃以上の高温
に加熱される。ところが，この高温状態では，陽極のタ
ングステンは，結晶粒の再配列挙動を起こすことが一般
に知られている。この時，一般的なタングステンの場
合，粒界に不純分元素の集積現象が起き，結果的に結晶
粒と粒界との間に電子の密度に差が生じることになる。
特に，粒界は上記元素の集積に起因する融点の低下と電
子の密度の上昇による高温化によって成分の蒸発拡散が
顕著に起きることになる。
【０００５】また，近年は装置の大型化，高出力化に伴
い陽極にも更なる放電特性と寿命が求められる様になっ
てきている。
い陽極にも更なる放電特性と寿命が求められる様になっ
てきている。
【０００６】そこで，本発明の技術的課題は，これらの
要求に基づき，従来から用いられてきたタングステン材
料を改良する事により大幅な陽極の寿命の改善に役立つ
高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電
灯用電極を提供することにある。
要求に基づき，従来から用いられてきたタングステン材
料を改良する事により大幅な陽極の寿命の改善に役立つ
高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電
灯用電極を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，重量比
で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添加したタ
ングステンからなるレニウムタングステン部を少なくと
も一部に備えたことを特徴とする高融点金属電極が得ら
れる。
で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添加したタ
ングステンからなるレニウムタングステン部を少なくと
も一部に備えたことを特徴とする高融点金属電極が得ら
れる。
【０００８】また，本発明によれば，前記高融点金属電
極において，前記レニウムタングステン部は高融点金属
に接合されていることを特徴とする高融点金属電極が得
られる。
極において，前記レニウムタングステン部は高融点金属
に接合されていることを特徴とする高融点金属電極が得
られる。
【０００９】また，本発明によれば，前記いずれかの高
融点金属電極を陽極として用い，前記レニウムタングス
テン部は，前記陽極の電子突入部に形成されていること
を特徴とする放電灯用電極が得られる。
融点金属電極を陽極として用い，前記レニウムタングス
テン部は，前記陽極の電子突入部に形成されていること
を特徴とする放電灯用電極が得られる。
【００１０】また，本発明によれば，前記放電灯用電極
と高融点金属からなる陰極とを封入管内に互いに対向し
て封入ガスを充填して封入したことを特徴とする放電灯
用電極が得られる。
と高融点金属からなる陰極とを封入管内に互いに対向し
て封入ガスを充填して封入したことを特徴とする放電灯
用電極が得られる。
【００１１】また，本発明によれば，高融点金属に重量
比で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添加した
タングステンからなるレニウムタングステン部を少なく
とも一部に形成することを特徴とする高融点金属電極の
製造方法が得られる。
比で０．１％〜２５％の範囲でレニウム元素を添加した
タングステンからなるレニウムタングステン部を少なく
とも一部に形成することを特徴とする高融点金属電極の
製造方法が得られる。
【００１２】さらに，本発明によれば，前記高融点金属
電極の製造方法において，前記レニウムタングステン部
は高融点金属にプレス，クラッド，又はＣＶＤ法により
形成することを特徴とする高融点金属電極の製造方法が
得られる。
電極の製造方法において，前記レニウムタングステン部
は高融点金属にプレス，クラッド，又はＣＶＤ法により
形成することを特徴とする高融点金属電極の製造方法が
得られる。
【００１３】ここで，本発明において，高融点金属とし
て，モリブデン，タングステン，又はそれらの合金が好
ましい。
て，モリブデン，タングステン，又はそれらの合金が好
ましい。
【００１４】また，本発明では，放電灯の陽極に用いら
れるタングステン電極にタングステンに重量比で０．１
％〜２５％の範囲でレニウムを添加されたタングステン
電極を予め定められた形状に加工し，次に，内部の残留
ガス成分を除去するための真空中での熱処理を行った
後，放電灯の陽極として使用する事により大幅な黒化現
象による寿命の改善が出来るものである。
れるタングステン電極にタングステンに重量比で０．１
％〜２５％の範囲でレニウムを添加されたタングステン
電極を予め定められた形状に加工し，次に，内部の残留
ガス成分を除去するための真空中での熱処理を行った
後，放電灯の陽極として使用する事により大幅な黒化現
象による寿命の改善が出来るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１６】図１は本発明の実施の形態による放電灯の
概要を示す図である。図１を参照して，放電灯は第１の
電極サポート２の先端に設けられた電極サポート２より
太い径のタングステン合金陰極３と，第２の電極サポー
ト４の先端に設けられたタングステン電極からなるタン
グステン陽極５とを備えている。タングステン陽極５と
タングステン合金陰極３とは，封入ガス７に満たされた
石英封入管８中に，対向して封入されている。以上まで
は，従来技術と同様の構成である。
概要を示す図である。図１を参照して，放電灯は第１の
電極サポート２の先端に設けられた電極サポート２より
太い径のタングステン合金陰極３と，第２の電極サポー
ト４の先端に設けられたタングステン電極からなるタン
グステン陽極５とを備えている。タングステン陽極５と
タングステン合金陰極３とは，封入ガス７に満たされた
石英封入管８中に，対向して封入されている。以上まで
は，従来技術と同様の構成である。
【００１７】本発明の実施の形態による放電灯では，タ
ングステン陽極５の先端に，レニウムタングステン部６
が形成されている。タングステンにレニウムタングステ
ン（Ｒｅ−Ｗ）をプレス等によって張り合わせることに
よって，形成されている。レニウムタングステン部６
は，０．１〜２５％の範囲でレニウムを添加したタング
ステン電極からなる。ここで，レニウムタングステン部
は，電子が突入する部分，例えば，陰極と対向する電極
サポート側端面及び表面部に形成しても良い。
ングステン陽極５の先端に，レニウムタングステン部６
が形成されている。タングステンにレニウムタングステ
ン（Ｒｅ−Ｗ）をプレス等によって張り合わせることに
よって，形成されている。レニウムタングステン部６
は，０．１〜２５％の範囲でレニウムを添加したタング
ステン電極からなる。ここで，レニウムタングステン部
は，電子が突入する部分，例えば，陰極と対向する電極
サポート側端面及び表面部に形成しても良い。
【００１８】タングステン電極は，レニウム添加後，内
部の残留ガス成分を除去するための真空中で熱処理を行
った後，放電灯の陽極として使用される。このタングス
テン電極を放電灯の陽極として使用した場合，使用状況
においてタングステンの粒界に添加元素による強化現象
が起きる事と，不純物元素の添加元素との優先的結合に
より粒界に於ける電子密度の集中を起こさない。従って
放電灯の寿命となる陽極の蒸発がもたらすガラス内面の
黒化現象を著しく防止することが出来る。又，タングス
テン陽極先端部の電子が突入する部分のみをＲｅ−Ｗを
張り合わせたりＣＶＤなどの技術を用いてＲｅ−Ｗ層を
形成させることによっても同様の効果を得る事が出来
る。
部の残留ガス成分を除去するための真空中で熱処理を行
った後，放電灯の陽極として使用される。このタングス
テン電極を放電灯の陽極として使用した場合，使用状況
においてタングステンの粒界に添加元素による強化現象
が起きる事と，不純物元素の添加元素との優先的結合に
より粒界に於ける電子密度の集中を起こさない。従って
放電灯の寿命となる陽極の蒸発がもたらすガラス内面の
黒化現象を著しく防止することが出来る。又，タングス
テン陽極先端部の電子が突入する部分のみをＲｅ−Ｗを
張り合わせたりＣＶＤなどの技術を用いてＲｅ−Ｗ層を
形成させることによっても同様の効果を得る事が出来
る。
【００１９】以下，本発明の実施の形態による放電灯の
具体例について説明する。
具体例について説明する。
【００２０】（具体例１）タングステンに重量比で３％
のレニウム元素を添加した一般的なタングステンの粉末
を用いて焼結，鍛造，切削加工を行い，図１に示すよう
に，タングステン陽極形状に成形し，続いて内部の残留
ガス成分を除去するための真空中での熱処理を２０００
℃で行ない，レニウム元素を添加したタングステン電極
を製造した。このタングステン電極を陽極として放電灯
に組み込み，その黒化について実験を行ない，全くレニ
ウムを添加していない一般的純度の純タングステン電極
を陽極としたものとその黒化状況を比較した。その実験
の結果を図２に示す。一般的な純度であるタングステン
電極の陽極と本発明の実施の形態による陽極とを同一条
件で試験し比較した結果，２５００Ｈｒ経過時の一般純
度のタングステン電極の黒化度を１００とした場合，同
時間経過後の本発明の実施の形態によるタングステン電
極の黒化度は，５１であり改善がみられた。
のレニウム元素を添加した一般的なタングステンの粉末
を用いて焼結，鍛造，切削加工を行い，図１に示すよう
に，タングステン陽極形状に成形し，続いて内部の残留
ガス成分を除去するための真空中での熱処理を２０００
℃で行ない，レニウム元素を添加したタングステン電極
を製造した。このタングステン電極を陽極として放電灯
に組み込み，その黒化について実験を行ない，全くレニ
ウムを添加していない一般的純度の純タングステン電極
を陽極としたものとその黒化状況を比較した。その実験
の結果を図２に示す。一般的な純度であるタングステン
電極の陽極と本発明の実施の形態による陽極とを同一条
件で試験し比較した結果，２５００Ｈｒ経過時の一般純
度のタングステン電極の黒化度を１００とした場合，同
時間経過後の本発明の実施の形態によるタングステン電
極の黒化度は，５１であり改善がみられた。
【００２１】（具体例２）具体例１において，レニウム
の添加量を変え上記と同様の方法で作ったタングステン
電極からなる陽極の２０００Ｈｒ後の結果を図３に示
す。尚，２５００Ｈｒの一般のタングステン電極を陽極
とした場合の黒化度を１００として比較した。
の添加量を変え上記と同様の方法で作ったタングステン
電極からなる陽極の２０００Ｈｒ後の結果を図３に示
す。尚，２５００Ｈｒの一般のタングステン電極を陽極
とした場合の黒化度を１００として比較した。
【００２２】この実験結果より０．１％〜２５％の範囲
でレニウムを添加することで，タングステン電極を陽極
黒化による寿命を改善する事が明らかにされた。
でレニウムを添加することで，タングステン電極を陽極
黒化による寿命を改善する事が明らかにされた。
【００２３】（具体例３）３％Ｒｅ−ＷとＷをプレスで
張り合わせた後，具体例１と同様の方法で製作した電極
を具体例２の３％Ｒｅ−Ｗと比較したところ黒化度は１
７と成り，具体例２によるタングステン電極とほぼ同様
の結果が得られた。
張り合わせた後，具体例１と同様の方法で製作した電極
を具体例２の３％Ｒｅ−Ｗと比較したところ黒化度は１
７と成り，具体例２によるタングステン電極とほぼ同様
の結果が得られた。
【００２４】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明により，
放電灯の陽極金属の蒸発に起因する黒化現象がもたらす
放電灯の寿命の低下を改善することが出来るタングステ
ン電極を提供することができる。
放電灯の陽極金属の蒸発に起因する黒化現象がもたらす
放電灯の寿命の低下を改善することが出来るタングステ
ン電極を提供することができる。
【００２５】また，本発明によれば，一般的なタングス
テンの加工設備をそのまま利用出来るため非常に工業化
が容易である。
テンの加工設備をそのまま利用出来るため非常に工業化
が容易である。
【００２６】さらに，本発明によれば，タングステン電
極において，陽極の電子の突入部分のみをＲｅ−Ｗにす
ることで高価なレニウムを多く用いなくてもよく比較的
安価に製造する事が出来る。
極において，陽極の電子の突入部分のみをＲｅ−Ｗにす
ることで高価なレニウムを多く用いなくてもよく比較的
安価に製造する事が出来る。
【図１】本発明の実施の形態による放電灯の概略を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の実施の形態による放電灯の放電電極の
黒化の変化を示す図である。
黒化の変化を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による放電灯の放電電極の
２０００Ｈｒ後の黒化度を示す図である。
２０００Ｈｒ後の黒化度を示す図である。
１ 放電灯 ２ 電極サポート ３ タングステン合金陰極 ４ 電極サポート ５ タングステン陽極 ６ レニウムタングステン部 ７ 封入ガス ８ 石英封入管
Claims (6)
- 【請求項１】 重量比で０．１％〜２５％の範囲でレニ
ウム元素を添加したタングステンからなるレニウムタン
グステン部を少なくとも一部に備えたことを特徴とする
高融点金属電極。 - 【請求項２】 請求項１記載の高融点金属電極におい
て，前記レニウムタングステン部は高融点金属に接合さ
れていることを特徴とする高融点金属電極。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の高融点金属電極を
陽極として用い，前記レニウムタングステン部は，前記
陽極の電子突入部に形成されていることを特徴とする放
電灯用電極。 - 【請求項４】 請求項３記載の放電灯用電極と高融点金
属からなる陰極とを封入管内に互いに対向して封入ガス
を充填して封入したことを特徴とする放電灯用電極。 - 【請求項５】 高融点金属に重量比で０．１％〜２５％
の範囲でレニウム元素を添加したタングステンからなる
レニウムタングステン部を少なくとも一部に形成するこ
とを特徴とする高融点金属電極の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の高融点金属電極の製造方
法において，前記レニウムタングステン部は高融点金属
にプレス，クラッド，又はＣＶＤ法により形成すること
を特徴とする高融点金属電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189996A JPH09231939A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189996A JPH09231939A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09231939A true JPH09231939A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12343866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189996A Withdrawn JPH09231939A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 高融点金属電極，その製造方法，及びそれを用いた放電灯用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09231939A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999033090A1 (de) * | 1997-12-20 | 1999-07-01 | Thomas Eggers | Elektrode für entladungslampen |
| JP2002056806A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | ショートアーク高圧放電ランプ |
| US6867544B2 (en) | 2001-09-04 | 2005-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High pressure discharge lamp and method for producing the same |
| JP2011216442A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Ushio Inc | ショートアーク型放電ランプ |
| CN104584185A (zh) * | 2012-07-31 | 2015-04-29 | 东芝高新材料公司 | 放电灯用阴极及其制造方法 |
| JP2017069077A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社オーク製作所 | 放電ランプ |
| AT17391U1 (de) * | 2020-07-31 | 2022-03-15 | Plansee Se | Hochtemperaturkomponente |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP3189996A patent/JPH09231939A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1999033090A1 (de) * | 1997-12-20 | 1999-07-01 | Thomas Eggers | Elektrode für entladungslampen |
| US6437509B1 (en) | 1997-12-20 | 2002-08-20 | Thomas Eggers | Electrode for discharge lamps |
| JP2002056806A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | ショートアーク高圧放電ランプ |
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| CN104584185A (zh) * | 2012-07-31 | 2015-04-29 | 东芝高新材料公司 | 放电灯用阴极及其制造方法 |
| JP2017069077A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社オーク製作所 | 放電ランプ |
| AT17391U1 (de) * | 2020-07-31 | 2022-03-15 | Plansee Se | Hochtemperaturkomponente |
| US12227829B2 (en) | 2020-07-31 | 2025-02-18 | Plansee Se | High-temperature component |
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