JPS60224742A - レニウム−タングステン合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高温強度特性及び加工性Ｋｍれたレニウム−タ
ングステン合金に関する１、 〔発明の技術的背景とその問題点〕 レニウムータングステン合金は純タングステンに比較す
ると電気抵抗が高く、−次男結晶領域での伸びが大きく
、さらに優れた高温強度があシ、融点も大して変らない
ためにたとえば３％レニウム−タングステン合金＃は閃
光電球用のヒーター、耐震用ノやイロットランプのフィ
ラメントあるいはブラウン管のカソードヒータなどに用
いられている。

しかし、これまでのレニウム−タングステン合金線は、
二次再結晶組織が軸方向に対して垂直の粒界を形成しや
すく、高温での使用時にその粒界すべりによって変形や
断線が起りやすく、再結晶温度が低く不安定で、高温強
度という点では問題があった。

又、レニウム−タングステン合金は、加工性が極めて悪
く、その歩留りは４０％程度であり、その点でも改善が
められている。

しかしながら、高温強度を改善すると、加工性が低下し
、一方、加工性を改善すると優れた高温強度が得られず
、双方の特性を満足するレニウム−タングステン合金を
得ることは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、加工性が良好でかつ高温強度特性が更に優れ
たレニウム−タングステン合金の提供を目的とする。具
体的には加工性として、歩留ｐが７０％以上でかつ高温
特性として、サグ値（垂下値）が１２以下であるレニウ
ム−タングステン合金の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らに、前記した合金の製造法に関し研究を進め
た結果、ケイ素、アルミニウム、カリウム、とりわけカ
リウムを所定量レニウムータングステン合金に添加して
含有せしめると、該合金の高温における変形が抑制され
、かつ加工性が良好になるとの事実を見出し、本発明の
合金を開発するに到った。

すなわち、本発明のレニウム−タングステン合金は、重
量比で、レニウムの含有量が０．２〜２６チ、ケイ素、
アルミニウム、カリウムの群から選ばれた少なくとも１
種の含有量が５０〜１００　ｐｐｍ、残部がタングステ
ンであることを特徴とする。

本発明のレニウム−タングステン合金は、再結晶組織は
軸方向に長く伸びた形状をなし、その境界は互にインタ
ーロック（インターロックの意味はジグザグに交錯する
こと）した結晶組織となっている。

本発明のレニウム−タングステン合金において、レニウ
ムは、母体であるタングステンの一次Ｍｍ領域での靭性
を高めるために必須な成分である。

レニウムの含有量が少なすぎると合金の靭性向上に寄与
せず、０．２重ｔ％以上からその効果が発揮される。し
かし、その含有量があ１り多いと、高価なレニウムを浪
費するばかシではなく、合金の加工性低下を招いてしま
うので、２６富量チ以下に制限される。好ましくは、１
〜１０重ｉ％である。

また、本発明の合金例は、ケイ素、アルミニウム、カリ
ウムのいずれか１種又は２ｆｔｌｉ以上が含有されてい
る。これらの元素は、後述する加工処理後の加熱処理に
よって、合金の組織内に整列した微小孔（微小ドープ孔
という）を生成させ、この微小ドープ孔の効果によって
再結晶組織を細長くかつ大きく成長させるために必要な
元素である。

とくに、カリウムはその効果に資すること大である。

含有値は、あまり少ないと上記した効果に資することが
なく　５０　ｐｐｍ以上から有効であるが、しかし、あ
まり多くなると、上述の微小ドーノ孔を必要以上に大き
く、かつ多量に生成させるため局部的に再結晶組織が亀
甲状の等軸結晶粒となることや、ドープ孔の集合および
異常成長の起ることによって欠陥穴が生成し、高温下で
使用した場合、粒界すべりに伴なう異常変形や粒界割れ
および欠陥穴を起点とする粒内割れを容易にはせること
や、更には合金の加工性低下を招き、また合金をランプ
フィラメントに使用したときその耐黒化性の低下をもた
らすので、１１００ｐｐ以下とする。とくに１カリウム
は、５０〜８０　ｐｐｍが好ましい。

本発明のレニウム−タングステン合金はつぎに記載する
方法によって製造することができる。すなわち酸化タン
グステン粉末にドーピング処理を施し、これを水素還元
してドープ剤を吸着したタングステン粉末をつくる。次
いでこの粉末を強酸あるいは強アルカリで処理してから
水洗し粉末中の二次粒子を個々の単位粒子に分離してド
ーゾドタングステン粉末をつくる。つぎにこの粉末に規
定量のレニウム粉末を混合し、以後は慣用の方法で焼結
すればよい。なおこの合金に転打、伸線処理を施せば容
易に線材とすることができる。このようにして製造法れ
た合金線は再結晶粒が調整されて線の軸方向に長く伸ひ
た結晶組織になり、その境界は互にインターロックした
結晶組織をもつ合金である。このような結晶組織状態は
高温での変形抵抗を強化するに最もふされしく、たれ下
り、または変形の少ない合金線となり、従来のレニウム
−タングステン合金線に較べて点灯温度が高くしかも長
時間の使用でも過酷な条件下で使うことができる。

〔発明の実施例〕

各種濃度のケイ酸カリウム水溶液、塩化カリウム水溶液
、塩化アルミニウム水溶液を用意した。

これら水溶液を適宜に組合わせた混合溶液の中に粒径５
μｍの三酸化タングステン粉１０００ｒ’ｉ添加し、温
水浴上で蒸発乾固した。乾燥中は偏析が起きなりように
時々かきまぜた。乾燥した粉末をニッケル製ボートにい
れて水素還元しドーグトタンゲステン粉末とした。ただ
し、上記の還元条件は第１還元として６００．６８０．
７００．７１０℃で水素雰囲気中で各２０分づつ加熱し
、さらに第２還元として７００．７５０．８００゜８５
０℃で各２０分つつ加熱するというものであった。

ついで、ドープドタングステン粉末（１〜３μｍ）。

レニウム粉（２〜４μｍ）、酢酸イソアミル（試薬級）
を所定ｔずつステンレス製ピットに収容し超硬質タング
ステン合金のボールを用いて４時間粉砕混合した。次い
で温水浴で３時間乾燥し酢酸イソアミルを蒸発させて混
合物にした。この間偏析の起らないように充分注意した
。そして細かく砕いて３００メツシユの篩を通した。

この粉末を１８０　ｋｐ／ｃ１ｎ”で予備プレスして６
−Ｘ　６　ｗ　Ｘ　２００　ｗａの成形体をつくり、こ
の成形体を水素雰囲気中で１５分間１２００″Ｃにおい
て加熱し予備焼結した。以後、水素雰囲気中で通電加熱
して焼結体とした。この焼結体を再び水素雰囲気中で１
８５０℃で１０分間加熱して再び通電加熱をｉＬ′Ｔシ
返して、各成分蓋が表のようなレニウム−タングステン
合金とした。

ついで、このレニウム−タングステン合金に常法のスエ
ーソング、線引き加工を施こして線径０．３９ｍの線材
とした。

これらの線材につき、耐サグ性、再結晶温度及び歩留り
を測定した。

サグ値は、線径が０．３９ｗｍのワイヤーに対して、Ｊ
ＩＳ　Ｈ４４６０−１９７６の４．５の加熱変形試験に
より測定した。なお、この際、試験の電流が、ｐｃ　ｘ
帆８０からＦＣＸｏ、９０ＩＣ変更きれて、試駒は実施
された。

又、歩留りは、焼結体１０に９を加工した際、直径が帆
３９−のワイヤーが何ｋｆ得られたかということで測定
した。

この表を用いて、本発明の実施例と比較例との各ｉｐ＊
性についての比較について述べる。

まずサグ値について、比較例（１）に比べ、実施例１１
１　、　＋２］　、（３）は、８．０ｆｉと低く、耐サ
グ性が向上している。

次に、二次再結晶温度は比較例ｔｌｌＫ比べ、実施例ｔ
ｌ＋　、　１２＋　、　＋３］は、２６００〜２７００
℃と高く、高部で安定である。

最後に、歩留りについて、比較例（２）に比べ、実施例
ｆｉ＋　、　＋２１　、　＋３１は、７５〜８０％と＾
く、歩怪シが約２倍程度向上している。

したがって、本発明の実施例＋１１　、　＋２１　、　
＋３１は、高温強度が良好で、かつ加工性が良好である
ことが理解できる。

なお、表中の本発明の合金につき線軸方向に沿って切断
し切断面を顕微鏡観察したところ、いずれも、軸方向に
たいして互いにインターロックした長大な結晶組織であ
った。

〔発明の効果〕

以上の結果から明らかなように、本発明のレニウム−タ
ングステン合金は従来のものに比べてその高温強度特性
及び加工性が非常に優れている。

したがって、耐震電球のフィラメント用素材、ブラウン
管のカソードヒータ用の素材として有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　重量比で、レニウムの含有量が帆２〜２６チ、ケ
   イ素、アルミニウム、カリウムの群から選ばれた少なく
   とも１種の含有量が５０〜１１００ｐｐ、残部がタング
   ステンであることを特徴とするレニウム−タングステン
   合金。 ２、　該カリウムの含有量が５０〜８０　ｐｐｍである
   特許請求の範囲第１項記載のレニウム−タングステン合
   金。