本发明专利技术公开了一种用于短弧高压气体放电灯阳极表面粗糙化的方法，包括如下步骤：(1)将锻造态纯钨棒根据所需阳极部件尺寸加工成所需几何形状；(2)将加工好的纯钨阳极部件进行一定程度的表面毛化处理，随后将表面清洗干净，去除氧化层；(3)以六氟化钨气体为原料，氢气为还原气体，在350-600℃基材温度条件下，在纯钨阳极部件表面进行化学气相沉积，以形成0.1-6mm厚度钨涂层，即制得所述涂覆有钨涂层的超高压短弧氙灯阳极部件。利用高纯，高致密CVD钨涂层表面具有一定粗糙度的形貌结构，达到增大电极比表面积，提高电极散热性能的目的。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括如下步骤：(1)将锻造态纯钨棒根据所需阳极部件尺寸加工成所需几何形状；(2)将加工好的纯钨阳极部件进行一定程度的表面毛化处理，随后将表面清洗干净，去除氧化层；(3)以六氟化钨气体为原料，氢气为还原气体，在350-600℃基材温度条件下，在纯钨阳极部件表面进行化学气相沉积，以形成0.1-6mm厚度钨涂层，即制得所述涂覆有钨涂层的超高压短弧氙灯阳极部件。利用高纯，高致密CVD钨涂层表面具有一定粗糙度的形貌结构，达到增大电极比表面积，提高电极散热性能的目的。【专利说明】—种用于短弧高压气体放电灯阳极表面粗糙化的方法
本专利技术属于冶金材料
，具体涉及。
技术介绍
短弧高压氙灯亦称之为超高压短弧氙灯(工作气压约10个大气压以上)、短弧氙灯(弧长数毫米)、球形氙灯(外壳呈球形)、氙灯(灯内充氙气)。由于氙灯光谱分布、色温等参数与日光相似，作为气体放电灯具有光效高(30-70流明/瓦)，显色性好(>95% )，功率大(最大可达6000瓦)，在演艺灯光及大型投影机的光源方面有广泛的应用。氙灯由外壳，阴极和阳极部件构成，阴极和阳极部件固定在充满氙气的石英壳体内，通常处在直流的大电流工作状态。阳极在实际应用中，本身具有极高的温度(通常达到2000°C左右)，同时其附近存在的“高温等离子球”会导致部分电弧被阳极吸收，使阳极进一步加热，导致阳极端面具有极高的温度。故阳极部件的散热性能是影响电极甚至氙灯寿命的最主要因素。氙灯在应用条件下，其阳极的散热方式主要靠热辐射方式传导给氙气，仅少量热量沿阳极柄传给钥箔及引出线。实验证实，阳极上耗散的能量可达总输入功率的1/3。在阳极端面接受弧光的很 小区域(面积)上要承受的功率密度更大、温度更高。过高的温度会导致钨的蒸发，使灯管发黑，同时会使阳极引出线封接处温度也升高，并易炸灯。为此，在阳极部件的设计及制造过程中要重点考虑其散热问题。根据热辐射公式:Me = σ SB ε tT4，物体的热辐射功率与其自身温度有关，即阳极部件的温度越高，热辐射的功率越大。但在提高电极热辐射功率的设计中，钨阳极部件不能设计过大尺寸，且要保证阳极工作温度不超过2300K，故而需通过增大阳极自身的热辐射面积来弥补。目前常用的做法是在阳极表面开出数条凹槽，通过增加阳极表面的孔隙度和起伏来来增加阳极表面的热辐射面积，提高热辐射性能，最大程度降低阳极表面温度，减少阳极端面出现龟裂、凹陷、凸起的现象，延长灯的寿命。在氙灯阳极部件制备过程中，其表面粗糙化工艺需对电极表面进行机加工处理，同时对加工精度和尺寸均匀度具有较高的要求。目前，对于阳极表面进行粗糙化的主要方式有如下几种:I对阳极表面采用机加工方式进行刻槽，随后在其表面涂覆钨粉，经烧结后形成一层薄钨粉层来增加阳极表面粗糙度，进而提高其散热性能；(徐琴玉，散热型弯管氙灯，专利申请号:201320320745.7).2对阳极表面采用激光进行刻槽，槽深约为数百微米，类似散热片形态(USHIO)；3采用特殊处理方式将纯钨电极表面进行粗糙化，获得表面呈蜂窝状的纯钨电极，显著提高其表面散热性能(Philip)。采用上述几种方法对纯钨电极表面进行粗糙化存在以下问题:(I)方法I采用机加工形式将电极表面切割成槽，随后在其表面涂覆钨粉进行烧结形成纯钨涂层；尽管该方式可得到表面粗糙程度较高的纯钨阳极，但在机加工过程中对凹槽的加工精度要求较高，所需工时较长，且易出现表面机加工微小缺陷；在后期涂覆钨粉及烧结过程中，对钨粉厚度均匀性以及烧结方法均有较高要求，且烧结过程也易造成阳极尺寸及内部组织晶粒改变，从而影响其发光性能。(2)方法2通过激光刻槽方式在阳极表面增加深度约为数百微米的沟槽以增加电极的表面粗糙度，继而增加其热辐射性能；但激光加工工序复杂，工艺要求高，成本相对较高，一定程度上增加了电极的加工工序和时间。后期电极服役过程中，沟槽根部较易成为热应力裂纹萌生的薄弱位置。(3)方法3通过一定加工方式将电极表面加工成蜂窝状，对于整体电极表面粗糙程度具有很大的提高，但在电极表面一次性加工大量的蜂窝状凹坑，同时要求凹坑尺寸，深度相对一致，且不能出现微缺陷，所需的加工工艺水平，精度要求，难度均极高，并且加工时间也会极长，从而造成电极成本显著增加，对电极的大批量制造带来困难。由于钨硬度高，脆性大，机加工困难，同时钨电极需求量大，自身成本不高,对于能够提高电极表面粗糙化的加工工艺，通常要求其工艺简单、经济，尽量在无需改变原有部件结构条件下方便地完成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷和难度，提供。本专利技术的技 术方案如下:用于短弧高压气体放电灯阳极表面粗糙化的方法制备方法，包括如下步骤:(I)锻造态纯钨棒根据阳极部件要求加工成所需几何形状和尺寸；(2)将锻造态纯钨电极表面采用1000#~3000#砂纸进行打磨，去除表面氧化层，随后采用丙酮超声清洗除油，再依次用超纯水，分析纯酒精进行清洗，吹干；(3)以六氟化鹤气体为原料，以氢气为还原气体,在350-600°C的基材温度条件下，在锻造态纯钨电极表面进行化学气相沉积，涂覆厚度为0.l_6mm钨涂层，即制得所述具有粗糙的CVD-W涂层表面的短弧氙灯阳极部件。其中，所述阳极部件可以为包括短弧汞灯和氙灯等在内的短弧高压气体放电灯的阳极部件。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述的，其特征在于:所述基材为锻造态纯钨材料。在本专利技术的一个优选实施方案中，锻造态纯钨电极表面根据需要保持磨光的平整表面。在本专利技术的一个优选实施方案中，锻造态纯钨电极表面根据需要加工出具有一定尺寸，一定间距的凹槽。这些凹槽可以是螺纹等。在本专利技术的一个优选实施方案中，锻造态纯钨电极表面根据需要加工成一定的表面形态，所述一定的表面形态包括凹坑或凹凸台等。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中将基材表面采用1000#~3000#砂纸进行表面打磨，毛化并去除表面氧化层。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的基材温度为400_580°C。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中六氟化钨和氢气的纯度至少为99.99% ;通入CVD反应器前，六氟化钨温度高于45°C而低于其分解温度，压力为70-120kPa。在本专利技术的一个优选实施方案中，步骤(3)中所述通入的H2和WF6的摩尔比为1:2-3.5，化学气相沉积的沉积速率为0.2-0.6mm/h。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(3)的钨涂层的厚度为0.5_5mm。本专利技术采用化学气相沉积方式，在加工态电极表面涂覆一层具有一定厚度的高纯(6N以上)，高致密(19.2g/cm3以上)钨涂层，利用CVD-W晶体结构自身生长所具有的粗糙表面(涂层厚度越大，表面粗糙度越大)，在电极服役中可具有良好的热辐射性能。同时CVD方法简单，流程极短，技术难度较低，获得的钨涂层涂覆均匀，与基材结合性能良好，且可批量化制备，成本增加较少。因此，本专利技术CVD钨涂层在制造超高压短弧氙灯阳极部件表面纯钨涂层，具有非常好的应用前景。本专利技术的有益效果是: (I)相比对电极表面机加工切槽-涂覆钨粉进行烧结、表面激光切槽及表面加工为蜂窝状形态等方式，本专利技术方法具有工艺过程简单、加工周期短，成本低、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于短弧高压气体放电灯阳极表面粗糙化的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)锻造态钨棒根据要求加工成所需几何形状和尺寸；(2)将锻造态纯钨电极表面采用1000#～3000#砂纸进行打磨，去除表面氧化层，随后进行丙酮超声清洗除油，再依次用超纯水，分析纯酒精进行清洗，吹干；(3)以六氟化钨气体为原料，以氢气为还原气体，在350‑600℃的基材温度条件下，在锻造态纯钨电极表面进行化学气相沉积，形成0.1‑6mm厚度的钨涂层，即制得具有高纯，高致密钨涂层的短弧氙灯阳极部件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕延伟，于洋，宋久鹏，黄志民，颜彬游，刘俊勇，
申请(专利权)人：厦门虹鹭钨钼工业有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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