JPH11213946A - ろう接電極用部品及び放電灯用ろう接電極 - Google Patents
ろう接電極用部品及び放電灯用ろう接電極Info
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Abstract
イプ状サポート自身及びW電極とろう接接合可能で,安
定した接合部をもち,内部のハロゲン化金属の飛散を抑
制し放電灯内の残量を安定させることができ,封止後の
微小リークが発生しにくい金属蒸気放電灯が得られるろ
う接電極用部品と放電灯用ろう接電極とを提供するこ
と。 【解決手段】 ろう接電極用部品1は,Mo又はMo合
金からなる板材を曲げ加工により筒状に成形し,周方向
の端部を互いに突き合わせ,あるいは重ね合わせて,第
1のろう材5を用いたろう接により接合しパイプ状に形
成した。この放電灯用のろう接電極用部品1を用い,前
記パイプ状のろう接電極用部品1の接合部内側に棒状の
W又はW合金からなる電極12を第2のろう材6を用い
たろう接により接合した。これらの第1及び第2のろう
材5,6は,夫々Ru−Mo共晶合金に硼素(B)を
1.4重量%から3.0重量%添加したものから実質的
になる。
Description
ンプやナトリウムランプ等の金属蒸気放電灯に用いられ
る高融点金属製電極に関する。
ムランプ等の金属蒸気放電灯が知られている。この金属
蒸気放電灯は,ハロゲン化金属やアマルガム等を封入
し,これらの金属の発光スペクトルにより光色を変化さ
せ,効率や演色性を改善したものである。
を示す概略断面図である。図5を参照すると,この金属
放電灯50は,放電電極である一端側にWコイル11を
備えた棒状のW電極12は,モリブデン(Mo)箔13
を介してMoリード14にそれぞれ抵抗溶接などで接続
されている。この接続部は,放電灯発光部を構成するア
ルミナガラス管15の端面で封入されている。これらの
部品を組立後,ハロゲン化金属をアルミナガラスからな
る放電灯発光部に投入,約1500℃にて加熱封止して
いる。
ロゲン化金属投入口があるため封止時,アルミナガラス
管15を加熱する必要がある。その際,内部に投入した
ハロゲン化金属が加熱時に,蒸発,リークしてしまう。
さらにそのリーク量が不安定であるため,放電灯内の残
量を一定とすることが難しい。
7−176296号公報(以下,従来技術1と呼ぶ)に
上記のMo箔13を白金パイプからなるサポートに変え
たものが開示されている。この従来技術1においては,
白金パイプの両端を放電灯本体部の内外に突き出した状
態で外周面で封入した構造である。封入後,白金パイプ
を介してハロゲン化金属を投入し,白金パイプ部を加熱
封止する。この場合,アルミナガラス部は加熱されない
ため,内部のハロゲン化金属の飛散が少く放電灯内の残
量が安定する。
らに熱膨張係数が約11×10-6とアルミナガラスの約
8×10-6に比し大きいため封止の際,白金パイプの方
が大きな熱収縮を生じアルミナガラス管15との間に微
小の隙間が発生しやすい。そのため,微小リークが発生
する確率が高い等の問題がある。
アルミナガラスと比較的近く,かつ小さいMoをパイプ
形状とし白金パイプに変わり使用することが考えられて
いる。
等により貫通穴を開け素管とし,管引き,切断加工等に
より必要サイズのバイブを製造している。またサイズに
よっては圧延あるいは鍛造等により加工した板からリン
グ形状を切り出したり,または粉末冶金法によりリング
状にプレスし焼結する等により製造される。
は,難加工性の金属であり,管引き時大きな加工率での
加工が困難であるため,所定のサイズまで多くのダイス
引き工程を必要とし,また割れなどの不良が発生し歩留
まりが悪いなどの問題がある。
する加工では,製品の部分よりも加工により取り除いた
部分の方が多くなる場合も多い。すなわち歩留が極度に
悪く,資源やエネルギーの使用量も大きくなり,コスト
高の要因となっている。
みが長さの限界となり,長尺の製品の製造は困難であ
る。
少する利点をもつが,密度が充分上がらないため強度面
で不安がある。
接合することにより,パイプ状部材を形成する方法が強
く要求されている。
した場合においても,強度低下の不安のない接合方法が
強く要求されている。そのため,WとMoの接合方法,
即ち,W電極とMoパイプの接合方法が問題となる。
されているが,W及びMoとも高融点金属であり,かつ
電気伝導性,熱伝導性がよいため溶接性が悪く,接合強
度に不安がある。
用が考えられる接合方法としては,アーク,TIG,レ
ーザー,電子ビーム等を用いた融接接合,ろう接接合,
拡散接合,リベット止めおよびボルト止め等の機械的接
合などがある。
部位を加熱し,母材のみか,又は母材と溶加材とを融合
させて溶融金属を作り,これを凝固させ接合する方法
で,鉄系金属を中心に広く構造体の製作に使用されてい
る。しかし,融接法では母材を溶解する必要があるた
め,母材であるW材の融点以上の温度に加熱することが
必須である。また,母材の溶解,凝固を伴うため組織変
化,すなわち再結晶およびその粗大化が避けえないため
残留応力および組織変化により融接継ぎ手部近傍の脆
化,強度低下が生じる。そのため,特に溶解,凝固にと
もなう結晶粒粗大化による脆化が顕著なW,Moなどの
難溶融性金属に対して適用が困難であるまた,W同士,
Mo同士の拡散接合では,再結晶温度以上において初め
て接合可能となるため結晶粒の粗大化による脆化が生じ
る。そこで,接合温度をさげるため,Ni箔等のインサ
ート材を使用することも検討されている。しかしなが
ら,その場合,使用温度によっては金属間化合物を生成
し脆化が生じる。たとえば,Ni/Wでは約1000℃
でNi−W金属間化合物を,Ni/Moでは約800℃
でNi−Mo金属間化合物を生成する。
締結は,古くから適用されており強度的にも安定してい
るが,小型部品には適用が難しく,また接合面の密着性
に問題がある。
母材よりも低い融点をもつ金属の溶加材(ろう材)を溶
融させ,毛細管現象を利用し接合面の隙間に行き渡らせ
て接合を行う方法である。そのため,溶解,凝固にとも
なう結晶粒粗大化や金属間化合物の生成による脆化が生
じないほか,施工温度が低いため熱応力を抑えることが
できるとともに,母材の組織変化がない等の利点があ
る。さらに,難溶融性金属のように,母材溶解に対して
高エネルギーが必要な場合,あるいは凝固時に割れが生
じやすい材料に適している。
低温域(800℃以下)では銀ろう,高温域ではRu−
Mo共晶合金ろう材が用いられている。銀ろうでは,ろ
う接温度が低いため当然高温での使用は不可能である。
また,融点以下の使用においても軟化温度がさらに低い
ため,強度低下の不安も大きい。
は高温での強度低下の不安が少ないが,ろう接温度が2
000℃と高いため,WおよびMo母材の脆化が問題と
なり,強度低下の大きな問題が有るため,できるだけろ
う接部材の使用に問題のない範囲でろう接温度の低く,
接合強度の高いろう材が望ましい。
度に優れ母材の脆化の恐れの少ないパイプ状サポートが
ろう接により製作可能となり,さらに,前記パイプ状サ
ポートとW電極もろう接により接合可能となり,安定し
た接合部をもつ,ろう接電極用部品とそれを用いた放電
灯用ろう接電極とを提供することにある。
上記ろう接電極用部品を金属蒸気放電灯に適用すること
により,内部のハロゲン化金属の飛散を抑制し放電灯内
の残量を安定させることができるろう接電極用部品とそ
れを用いた放電灯用ろう接電極とを提供することにあ
る。
課題は,発光光として用いるアルミナガラスとパイプ状
のサポートの熱膨張係数が比較的近く,またパイプ状の
サポートの高温強度が高く封止時のひずみが少ないた
め,封止後の微小リークが発生しにくい金属蒸気放電灯
に用いられるろう接電極用部品とそれを用いた放電灯用
ろう接電極とを提供することにある。
はMo合金からなる板材を曲げ加工により筒状に成形
し,周方向の端部を互いに突き合わせ,あるいは重ね合
わせて,第1のろう材を用いたろう接により接合しパイ
プ状に形成したことを特徴とするろう接電極用部品が得
られる。
部品において,前記板材は,0.1〜1.0%未満のラ
ンタン又はランタン酸化物と,残部がモリブデンとから
なり,実質的に一定方向に伸長して再結晶化しているイ
ンターロッキング構造を呈する結晶粒子を有しているこ
とを特徴とするろう接電極用部品が得られる。
う接電極用部品において,前記第1のろう材は,Ru−
Mo共晶合金に,硼素(B)を1.4重量%から3.0
重量%添加したものから実質的になることを特徴とする
ろう接電極用部品が得られる。
う接電極用部品を用い,前記パイプ状のろう接電極用部
品の接合部内側に棒状のW又はW合金からなる電極を第
2のろう材を用いたろう接により接合したことを特徴と
する放電灯用ろう接電極が得られる。
接電極において,前記第2のろう材と前記第1のろう材
とは,同じ材料からなり,前記パイプ状に形成すること
と前記棒状のW又はW合金からなる電極をこのパイプに
接合することとは同時に行われていることを特徴とする
放電灯用ろう接電極が得られる。
電灯用ろう接電極において,前記第1及び第2のろう材
は,夫々Ru−Mo共晶合金に硼素(B)を1.4重量
%から3.0重量%添加したものから実質的になること
を特徴とする放電灯用ろう接電極が得られる。
接電極用部品において,前記第2のろう材は,前記第1
のろう材よりも低融点であることを特徴とする放電灯用
ろう接電極が得られる。
う接電極において,前記第1及び第2のろう材は,夫々
Ru−Mo共晶合金に硼素(B)を1.4重量%から
3.0重量%添加したものから実質的になり,前記第1
のろう材の硼素(B)含有量は,前記第2のろう材の硼
素(B)含有量よりも少いことを特徴とする放電灯用ろ
う接電極が得られる。
て図面を参照して説明する。図1は,本発明の実施の形
態によるろう接電極用部品を適用した金属蒸気放電灯の
概略断面図である。なお,図1は,片側電極部のみに,
パイプ状サポートであるろう接電極用部品を適用した例
を示すが,必要に応じて両側の電極部に使用してもよ
い。図1を参照すると,金属蒸気放電灯10は,両端に
互いに対向した対向端にWコイル11を備えた放電電極
であるW電極12,12を夫々備えている。一端のW電
極12は,W電極12のパイプ状サポートであるろう接
電極用部品1を介して抵抗溶接等によってMoリード1
4に接続されている。一方,他端のW電極12は,従来
と同様に,Mo箔13を介して,Moリード14に抵抗
溶接等によって,接続している。
るアルミナガラス管15の端面に封入されている。これ
らの部品の組み立て後に,ハロゲン金属封入物16をア
ルミナガラス管15に投入して,約1500℃にして加
熱封止している。
用部品1を主に示す概略構成図で,(a)は縦断面図,
(b)は横断面図である。図2(a)及び(b)を参照
すると,ろう接電極用部品1は,折り曲げによって形成
された円筒形状のモリブデン(Mo)母材7の円周方向
の端面同士を第1のろう材5を介して接合するととも
に,W電極12の一端も第2のろう材6によって同時に
接合している。このように,ろう接電極用部品1を金属
蒸気放電灯に適用することにより,内部のハロゲン化金
属の飛散を抑制し放電灯内の残量を安定させることがで
きる。さらに,アルミナガラスとMoパイプの熱膨張係
数が比較的近く,またMoパイプの高温強度が高く封止
時のひずみが少ないため,封止後の微小リークが発生し
にくい金属蒸気放電灯が得られる。
は,たとえば,WおよびMoに対し優れた濡れ性を示す
Ru−Mo共晶合金ろう材が知られているが,このろう
材は融点が1955℃と高温であり,WおよびMo母材
の脆化による強度低下や施工上の問題も多い。
う材5及び6は,Ru−Mo共晶合金ろう材に硼素
(B)を適量添加することにより,濡れ性を損なうこと
なく融点を調整することができる。
57%Mo)からなるろう材における硼素(B)の添加
量に対する融点変化を示す図である。図3に示すよう
に,Ru−Mo共晶合金は,硼素(B)添加量が1.5
〜3.0%と増加するについて,1900℃から153
0℃と融点が低下している。尚,本発明の実施の形態に
おいては,ベースとなるRu−Moろう材の組成範囲
は,Ru量で33.5から49.5重量%が使用でき
る。Ru−Moろう材は,この範囲においてRu−Mo
共晶組織を有し,さらには共晶点である43重量%Ru
−57重量%Moが望ましい。
ら50℃高く設定すればよいが,ワークサイズや加熱方
法により変更してもよい。
りペースト状にして塗布する方法が簡便であるが,プレ
ス,圧延あるいは押出し法により薄板あるいは棒状に成
形してもよい。また,成形時,必要に応じて,パラフイ
ン等のバインダーを混合してもよい。ここで,バインダ
ーは,通常のW,Moあるいは超硬合金の成形に用いら
れるものでよく,脱バインダー条件なども同様である。
モリブデン素材の突き合わせ部,あるいは重ね合わせ部
を接合することにより,接合強度の優れたパイプ状部材
が製作できる。
いは成形ロールなどにより,樋状,C型形状などに成形
すればよい。
し,あるいは,C型形状の継ぎ手部に切り込みを入れそ
の部分にW電極12をセットし,同時にろう接してもよ
い。
の加熱温度は約1500℃であるため,少なくともそれ
以上の融点,好ましくは1600℃以上の融点を持つろ
う材を使用する必要がある。
のと同様に,融点を選択できるため,ろう接電極用部品
1を第1のろう材を用いたろう接により製作した後,よ
り溶融温度の低い第2のろう材を用いたろう接により,
そのろう接電極用部品1のろう接部を溶かすことなくさ
らに別の部材であるW電極12等をろう接することも可
能となる。
ブデンがその加工性,コストなどの点から選択される
が,その再結晶温度は約1000℃と低い。さらに高温
で使用されるモリブデン材として,例えば,0.5%T
i,0.07%Zr,および0.05%のCを含むTZ
M(米国クライマックス社の製品名)が知られている
が,TZMにおいても,その再結晶温度は,1300〜
1500℃に過ぎない。そのため,アルミナガラス封止
時約1500℃の加熱により,高温変形,脆化が生じW
電極の位置ずれや脱落などの問題が生じやすい。
に示されるように,再結晶温度後においても加工性およ
び耐高温変形性に優れたモリブデン材としてランタン含
有モリブデンがある。このランタン含有モリブデンは,
0.1〜1.0重量%未満のランタンまたはランタン酸
化物と,残部がモリブデンとからなり,実質的に一定方
向に伸長して再結晶化しているインターロッキング構造
を呈する結晶粒子を有する加工性および耐高温変形性に
優れたモリブデン合金である。このランタン含有モリブ
デンを素材として使用することにより,融点が1500
℃以上のろう材を用いても脆化を生じることがなく,か
つ純モリブデンを素材として用いた場合よりも高温使用
時での変形量を小さくできる。
う材によりろう接処理を行うことにより従来からWおよ
びMo高温用ろう材として用いられてきたRu−Mo共
晶合金ろう材を使用した場合に比べ,ろう接温度を下げ
ることができるため,母材の脆化の恐れが少なく高温強
度の高いモリブデンからなるパイプ状サポートがろう接
により製作可能となり,管引き加工に比し歩留まりが向
上する。
ろう接により接合可能となり,安定した接合部をもつろ
う接電極部品を提供することができる。
品1の母材の断面形状をC型形状としたが,例えば,図
4(a)及び(b)に示すような断面の一部に重なりの
ある巻き付け形状のMo母材2や内側に折り曲げられた
端面を持つ形状のMo母材3でも,C型形状のMo母材
と同様の効果が得られる。
ろう接電極の製造の具体例について説明する。
に,板厚0.1mm.幅20mmの特公平2−3865
9号公報に示されるものと同様のランタン含有モリブデ
ンテープを多軸のフオーミングマシンにより外径1.6
mmのC型断面形状に成形,切断し,ろう接用のMo母
材7とした。ろう接用のMo母材7の長手直線部端面に
融点が約1900℃である42.4重量%Ru−56.
2重量%Mo−1.4重量%Bからなるろう材粉末をバ
インダーによりペースト状にしたろう材5を塗布した
後,治具にて加熱時の位置ずれをふせぎ,真空炉中で毎
分15℃の速度で1950℃まで昇温し,この温度で5
分保持後,徐冷を行いパイプの接合を完了し,図2
(a)及び(b)に示すようなろう接電極用部品1を得
た。この接合処理後,目視外観検査にてMo母材7の隙
間部にろう材が充分流れ,空隙が存在せず,非常に良好
な接合状態が得られていることを確認した。
の突き合わせ部に直径0.5mm,長さ16mmのW線
の片端面から8mmの範囲に融点が約1600℃である
41.8重量%Ru−55.4重量%Mo−2.8重量
%Bからなるろう材粉末をバインダーによりペースト状
にしたろう材6を塗布した後,W電極12用のW線を突
き出し長さが8mmとなる位置にろう材6を塗布した部
分がろう接用のMo母材7に接するようにセットし,さ
らに治具にて位置ずれおよび変形をふせぎ,真空炉中で
毎分15℃の昇温速度で1650℃まで昇温し,この温
度で5分保持後,徐冷を行い接合を完了した。この接合
処理後においても,目視外観検査にて母材との隙間部に
ろう材が充分流れ,空隙が存在せず,非常に良好な接合
状態が得られていることを確認した。また,前記のろう
接電極用部品1のろう接部に変化が生じていないことを
も確認した。
に示すアルミナガラス管15の一端に挿入,封止した。
他端は,通常のMo箔13を介してMoリード14に接
続され,アルミナガラス管15の端面で封入されている
構造とした。その後,ろう接電極の開口部1aよりハロ
ゲン化金属を投入し,次いでその開口部1aに別途用意
したMoキャップ17を備えたMoリード14を挿入し
市販の銀ロウにてろう接封止して放電灯の発光部10を
得た。この場合,ろう接電極の開口部1a封止の際,加
熱部がハロゲン化金属の存在する部分から離れているた
め,ハロゲン化金属の蒸発,飛散を確実に防止すること
ができた。また,アルミナガラス管15とろう接電極用
部品1であるMoパイプの熱膨張係数が比較的近く,ま
た,Moパイプの高温強度が高く封止時のひずみが少な
いため,封止後の微小リークの発生も認められなかっ
た。
に,板厚0.1mm,幅20mmの特公平2−3865
9号公報に示されたランタン含有モリブデンテープを多
軸のフォーミングマシンにより,外径1.6mmのC型
形状に成形,切断しろう接用のMo母材7とした。ろう
接用のMo母材7の長手直線部端面に,融点が約170
0℃である42.1重量%Ru−55.7重量%Mo−
2.2重量%Bからなるろう材粉末をバインダーにより
ペースト状にしたろう材5を塗布した後,直径0.5m
m,長さ16mmのW電極12用のW線を突き出し長さ
が8mmとなる位置にろう材を塗布した部分がろう接母
材突き合わせ部にセットし,真空炉中で毎分15℃の速
度で1750℃まで昇温し,この温度で5分保持後,徐
冷を行い接合を完了した。
間部にろう材が充分流れ,空隙が存在せず,非常に良好
な接合状態が得られていることを確認した。
作することにより,ハロゲン化金属の蒸発,飛散の防止
効果,およびアルミナガラスとの良好な封止性を確認で
きた。
ば,接合強度に優れ母材の脆化の恐れの少ないパイプ状
サポートがろう接により製作可能となり,さらに,前記
パイプ状サポートとW電極もろう接により接合可能とな
り,安定した接合部をもつろう接電極用部品と放電灯用
ろう接電極とを提供することができる。
放電灯に適用することにより,内部のハロゲン化金属の
飛散を抑制し放電灯内の残量を安定させることができる
放電灯が得られるろう接電極用部品と放電灯用ろう接電
極とを提供することができる。
とMoパイプの熱膨張係数が比較的近く,またMoパイ
プの高温強度が高く封止時のひずみが少ないため,封止
後の微小リークが発生しにくい金属蒸気放電灯が得られ
るろう接電極用部品と放電灯用ろう接電極とを提供する
ことができる。
用いた金属蒸気放電灯を示す概略断面図である。
断面図であり,(a)は縦断面図,(b)は横断面図で
ある。
(B)添加量と融点との関係を示す図である。
ろう接電極用部品の母材の種々例を示す横断面図であ
る。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 Mo又はMo合金からなる板材を曲げ加
工により筒状に成形し,周方向の端部を互いに突き合わ
せ,あるいは重ね合わせて,第1のろう材を用いたろう
接により接合しパイプ状に形成したことを特徴とするろ
う接電極用部品。 - 【請求項2】 請求項1記載のろう接電極用部品におい
て,前記板材は,0.1〜1.0%未満のランタン又は
ランタン酸化物と,残部がモリブデンとからなり,実質
的に一定方向に伸長して再結晶化しているインターロッ
キング構造を呈する結晶粒子を有していることを特徴と
するろう接電極用部品。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のろう接電極用部品
において,前記第1のろう材は,Ru−Mo共晶合金
に,硼素(B)を1.4重量%から3.0重量%添加し
たものから実質的になることを特徴とするろう接電極用
部品。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載のろう接電極用部品
を用い,前記パイプ状のろう接電極用部品の接合部内側
に棒状のW又はW合金からなる電極を第2のろう材を用
いたろう接により接合したことを特徴とする放電灯用ろ
う接電極。 - 【請求項5】 請求項4記載の放電灯用ろう接電極にお
いて,前記第2のろう材と前記第1のろう材とは,同じ
材料からなり,前記パイプ状に形成することと前記棒状
のW又はW合金からなる電極をこのパイプに接合するこ
ととは同時に行われていることを特徴とする放電灯用ろ
う接電極。 - 【請求項6】 請求項4又は5に記載の放電灯用ろう接
電極において,前記第1及び第2のろう材は,夫々Ru
−Mo共晶合金に硼素(B)を1.4重量%から3.0
重量%添加したものから実質的になることを特徴とする
放電灯用ろう接電極。 - 【請求項7】 請求項4記載の放電灯用ろう接電極にお
いて,前記第2のろう材は,前記第1のろう材よりも低
融点であることを特徴とする放電灯用ろう接電極。 - 【請求項8】 請求項7記載の放電灯用ろう接電極にお
いて,前記第1及び第2のろう材は,夫々Ru−Mo共
晶合金に硼素(B)を1.4重量%から3.0重量%添
加したものから実質的になり,前記第1のろう材の硼素
(B)含有量は,前記第2のろう材の硼素(B)含有量
よりも少いことを特徴とする放電灯用ろう接電極。
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|---|---|---|---|
| JP01288098A JP3309309B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | ろう接電極用部品及び放電灯用ろう接電極 |
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|---|---|---|---|
| JP01288098A JP3309309B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | ろう接電極用部品及び放電灯用ろう接電極 |
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| JP3309309B2 JP3309309B2 (ja) | 2002-07-29 |
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| JP01288098A Expired - Fee Related JP3309309B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | ろう接電極用部品及び放電灯用ろう接電極 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-01-26 JP JP01288098A patent/JP3309309B2/ja not_active Expired - Fee Related
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