(57)【要約】【課題】  材料を使用する際の作業効率が高く、できるだけ安価な長尺の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を提供する。【解決手段】  純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法において、厚さ０．５〜５．０ｍｍの純モリブデンまたはモリブデン合金板を素材とし、該素材同士を溶接後、２５０〜６００℃に加熱して総圧下率１０〜９０％の温間圧延を行う工程を含む純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法である。好ましくは、温間圧延後に７００〜１１００℃での軟化焼鈍を行う純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法において、厚さ０．５〜５．０ｍｍの純モリブデンまたはモリブデン合金板を素材とし、該素材同士を溶接後、２５０〜６００℃に加熱して総圧下率１０〜９０％の温間圧延を行う工程を含むことを特徴とする純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法。
【請求項２】
温間圧延後に７００〜１１００℃での軟化焼鈍を行うことを特徴とする請求項１に記載の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法。
【請求項３】
温間圧延または冷間圧延時の圧延方向が一方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放電ランプ電極用の材料として使用される純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、液晶表示装置のバックライトに使用される放電ランプの電極には、熱伝導性に優れ、かつ電極寿命の優れた純モリブデンまたはモリブデン合金をカップ形状にした部品が特開２００３−１５１４９６号公報に提案されている（特許文献１参照）。
このカップ形状の部品は、通常、薄板を深絞り加工することによって製造されるが、加工性の良くない純モリブデンやモリブデン合金の薄板を深絞り加工することは容易でない。それ故、純モリブデンやモリブデン合金の深絞り性を改善するための提案がなされている。
【０００３】
例えば、吉田桂一郎著：クロス圧延機の開発、「鉄と鋼」１９８５年８月３０日Ｐ．１６３７−１６４０（非特許文献１参照）には、長手方向に供給される板材を、それとほぼ平行であるが進行方向に狭まる軸を持った一対の揺動ロールの往復回転運動により幅方向に圧延しながら長手方向にも連続的に圧延するクロス圧延技術が開示されており、クロス圧延機を用いて製造した純モリブデンの薄板は、深絞り性に優れることが記載されている。
また、特開平３−２９１１０１号公報には、クロス圧延に供する純モリブデンを高純度化することにより、更に深絞り性を高める提案もなされている（特許文献２参照）。
これらの先行文献で開示されるものは、クロス圧延によって、純モリブデン薄板内の強度の異方性を少なくし、深絞り性を向上させるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５１４９６号公報
【特許文献２】特開平３−２９１１０１号公報
【非特許文献１】吉田桂一郎著：クロス圧延機の開発、「鉄と鋼」１９８５年８月３０日Ｐ．１６３７−１６４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した、非特許文献１や特許文献２に開示されるクロス圧延により製造される純モリブデンまたはモリブデン合金薄板は、薄板内の強度の異方性を少なくし、優れた深絞り性が得られるという点では有利であるものの、一方向圧延材と比較すると生産効率が悪く、薄板の製造費用が高価になるという問題がある。
また、純モリブデンやモリブデン合金は、一般に微細な繊維状組織を有しており、室温でもある程度の延性を示すことから、冷間圧延を施すことができるが、被圧延材の素材を長尺とするために、被圧延材の素材同士を溶接すると、溶接部と周辺の熱影響部が再結晶し、結晶粒が粗大化する。特に、溶接部の結晶粒粗大化は顕著であるので、元の繊維状組織と比較して延性−脆性遷移温度が上昇し、溶接部と熱影響部が著しく脆化する。
それ故、純モリブデンやモリブデン合金の薄板は、深絞り性を良好とするために上述のクロス圧延を施していても、製造工程で溶接を行わない短尺の薄板として供給されているのが現状である。
本発明の目的は、被圧延材の素材同士を溶接して圧延し、長尺の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯とすることができる純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、長尺の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を得るため、従来、困難とされていた純モリブデンまたはモリブデン合金板を溶接によって長尺化後、圧延する工程を検討した。その結果、延性−脆性遷移温度以上の温度での温間圧延を行うことにより、結晶粒が粗大化した溶接部と周辺の熱影響部をも圧延できることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法において、厚さ０．５〜５．０ｍｍの純モリブデンまたはモリブデン合金板を素材とし、該素材同士を溶接後、２５０〜６００℃に加熱して総圧下率１０〜９０％の温間圧延を行う工程を含む純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法である。
好ましくは、温間圧延後に７００〜１１００℃での軟化焼鈍を行う純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法である。
本発明は、従来から行われたクロス圧延ではなく、温間圧延または冷間圧延時の圧延方向が一方向の圧延とすることができる純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法により製造される純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯は、長尺で提供されるので、例えば、放電ランプ電極を製造する際の深絞り加工の様に、薄帯を使用した部品を連続的に製造する量産ラインにおいて、生産効率の向上に貢献できる。ひいては、純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を用いて成る部品の低価格化に効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上述したように、本発明の重要な特徴は、長尺の薄帯を得るために、所定厚さの純モリブデンまたはモリブデン合金板を溶接後、適切な温度範囲に加熱して、適切な圧下率の温間圧延を行う製造方法を採用したことにある。
以下、本発明における規定理由を述べる。
【０００９】
素材の厚さ：０．５〜５．０ｍｍ
本発明において素材となる純モリブデンまたはモリブデン合金板の板厚は、０．５〜５．０ｍｍとする。この理由は、０．５ｍｍ厚未満の素材では、溶接が難しくなることと併せて、圧延後に長尺の薄帯を得る効果が小さいからである。逆に、５．０ｍｍを超える範囲では、素材を溶接後の取り扱いが難しくなるので、上述の範囲に規定した。より望ましい範囲は、０．８〜３．０ｍｍである。
【００１０】
温間圧延時の加熱温度：２５０〜６００℃
溶接後に行う温間圧延時の加熱温度を規定した理由は、２５０℃未満の温度域では、結晶粒の粗大化した溶接部と熱影響部が脆性を示し、逆に６００℃を超える温度では、純モリブデンまたはモリブデン合金の表面酸化が著しくなるからである。より望ましい範囲は、３００〜５００℃であり、更に好ましくは４００〜４５０℃の範囲である。
【００１１】
温間圧延時の総圧下率：１０〜９０％
温間圧延を行うことによって、結晶粒の粗大化した溶接部と熱影響部を加工性の良好な繊維状組織に変化させることができる。但し、総圧下率が１０％未満の範囲では、組織を繊維状とする効果が小さく、逆に９０％を超える範囲では、繊維状組織は得られるものの、温間圧延中に純モリブデンまたはモリブデン合金の塑性加工限界に達して割れることがある。それ故、総圧下率の範囲を１０〜９０％とした。より望ましい範囲は３０〜８０％であり、更に好ましくは５０〜７５％の範囲である。
実際の作業においては、最初のパスで９０％の圧下率とすると溶接部で破断する危険性が高くなる。そのため、最初のパスでは最大でも２０％以下、好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下程度の圧下率とし、その後、圧下率を徐々に上げて行き、最終的に総圧下率を１０〜９０％とするのが良い。
なお、この温間圧延は、後述する焼鈍を施した後に、再度行っても良い。
【００１２】
なお、本発明における純モリブデンまたはモリブデン合金とは、公知のいかなるモリブデン材料でも良い。例えば、３Ｎレベルの純モリブデンでも良いし、モリブデンにチタンを約０．５％、ジルコンを約０．０５％添加したＴＺＭと呼ばれるモリブデン合金でも良く、モリブデン合金とは典型的には最大でも１０質量％以下の範囲でモリブデン以外の元素を含んだものであれば良い。
また、本発明では厚さ０．５〜５．０ｍｍの板となるまでの素材の製造工程も、特に規定しない。例えば、エレクトロンビーム溶解により溶解後に熱間圧延した板でも良いし、粉末焼結材を熱間圧延した板でも良い。
また、本発明では、溶接の方法も特に規定はなく、公知のいかなる溶接方法を用いても良い。但し、電子ビーム溶接やレーザ溶接は、高価な溶接方法であるので、経済的には、酸化防止のためにアルゴンガスでシールドした雰囲気内でのＴＩＧ溶接が望ましい。
【００１３】
次に、好ましい製法として規定した軟化焼鈍について説明する。
温間圧延後の軟化焼鈍温度：７００〜１１００℃
本発明方法により製造した純モリブデンまたはモリブデン合金を、例えば深絞り加工に供する場合、温間圧延後に軟化焼鈍を行っておくことが望ましい。
その理由は、温間圧延したままの状態では、加工硬化により硬さが上昇しているため、深絞り時に必要な伸びや絞りが得られないからである。但し、７００℃未満の温度では、硬さを低下させる効果が小さく、逆に１１００℃を超える範囲では、温間圧延時に形成された繊維状組織が再結晶によって粗粒化し脆化するため上述の範囲に規定した。より望ましい軟化焼鈍温度の範囲は、８００〜１０００℃である。
また、純モリブデンまたはモリブデン合金の酸化による脆化を防ぐため、軟化焼鈍は、非酸化性雰囲気で行うことが望ましく、具体的にはアルゴンガス、水素ガスやこれらの混合ガス雰囲気中で行うと良い。
【００１４】
以上、説明した本発明の方法によれば、従来から行われてきたクロス圧延ではなく、温間圧延または冷間圧延時の圧延方向が一方向の圧延によって長尺の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を製造することができるため、製造効率を高め、製造コストの低減が図れる。
この時、リバース圧延を行えばより一層生産性が向上する。なお、本発明で言う一方向の圧延とはリール−リールのリバース圧延も含むものである。
【００１５】
次に、本発明では必要に応じて、上述の温間圧延や軟化焼鈍の後に、冷間圧延を行っても良い。
溶接部と熱影響部の結晶粒が粗大化したままの組織で冷間圧延を行うことはできないが、上述の温間圧延と軟化焼鈍を経て繊維状となった組織であれば、溶接部や熱影響部であっても破断することなく冷間圧延を行える。
また、温間圧延と比較して冷間圧延は、板厚や表面肌の制御を行い易いことから、特に最終の仕上げ圧延は、冷間で行うことが望ましい。
この冷間圧延時の圧下率は、特に規定しないが、５〜５０％の範囲が望ましい。その理由は、５％未満の圧延では板厚や表面肌の制御を行うことが難しく、逆に５０％を超える範囲では、冷間圧延中に塑性加工限界に達し、破断するからである。より望ましくは、１０〜３０％であると良く、冷間圧延を行った後には加工硬化が起きているので、軟化焼鈍により硬さを下げておくことが望ましい。この場合の軟化焼鈍は、温間圧延後と同様、７００〜１１００℃の範囲で行うと良い。
【実施例】
【００１６】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
表１に示す組成（純度３Ｎ）の厚さ１．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍの２枚の純モリブデン板を被圧延材の素材とした。この素材は、純モリブデン粉末を焼結後、熱間圧延することにより得られた板である。
この２枚の素材（純モリブデン板）を突き合せてＴＩＧ溶接機により溶接した。
ＴＩＧ溶接条件は、電流値１５０Ａ、溶接速度５００ｍｍ／ｍｉｎであり、酸化防止のためにアルゴンガスでシールドした雰囲気内で溶接作業を行った。なお、溶接棒は使用しなかった。
被圧延材の素材の化学組成を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
素材である純モリブデン板の断面組織、および溶接部と周辺の熱影響部の断面組織を、それぞれ図１と図２に示す。素材は繊維状の組織（図１）であるのに対し、溶接部１と熱影響部２では再結晶している。
特に、溶接部の結晶粒は粗大化している（図２）。画像解析により平均結晶粒径を測定したところ、溶接部１は１４３μｍ、熱影響部２は２４μｍであった。
【００１９】
ＴＩＧ溶接後の板より、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ（以下、試料１）と幅１００ｍｍ、長さ１２０ｍｍ（以下、試料２）の２種類の試料を放電加工機により切り出した。いずれの試料においても、長さ方向のほぼ中央部がＴＩＧ溶接部となる様にした。
これらの試料を４３０℃に加熱後、温間圧延を行い、各試料の板厚をそれぞれ０．３５ｍｍ（試料１）と０．１６ｍｍ（試料２）に仕上げた。試料１の総圧下率は６５％であり、試料２の総圧下率は８４％である。
なお、温間圧延は、複数のパス回数に分けて行い、１パスが終了するごとに試料を４３０℃に再加熱した。また、いずれの試料においても温間圧延の方向は一方向とし、試料の長さ方向のみに圧延した。温間圧延中に溶接部や熱影響部が破断することはなかった。一例として、試料１を温間圧延後（総圧下率６５％）の外観を図３に示す。
圧延後の断面組織を図４〜５に示す。図４は、低倍率での観察組織であり、図５は、図４の内、特に溶接部の組織を拡大した写真である。図４〜５より、溶接後に結晶粒が粗大化していた溶接部（図２）も、総圧下率６５％の温間圧延により、繊維状の組織に変化することが分かる。
【００２０】
温間圧延により、溶接部の粗大粒（図２）を繊維状組織（図４〜５）に変化させておけば、溶接部も他の部分と同様に取り扱うことができる。換言すれば、溶接後に一度、温間圧延を施した後は、例えば、鉄鋼材料の様な他材料の薄帯を圧延によって製造する場合と同様の一般的な方法で、純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を製造することができる。
すなわち、必要に応じて温間圧延と軟化焼鈍を２回以上、繰り返すこともできる。また、温間圧延と軟化焼鈍を行った後、冷間圧延を施すこともできる。
但し、図１に示すように、溶接部にはブローホールが発生しやすく、溶接部以外の個所とでは機械的特性が異なる場合があるため、実際の製品とする場合には、溶接部の使用は避ける方が良い。
【００２１】
一方向に圧延した試料２（板厚０．１６ｍｍ、総圧下率８４％）に対し、１０８０℃の水素雰囲気炉中で４分間の軟化焼鈍を行った後、深絞り性評価としてのエリクセン試験に供した。
ＪＩＳ  Ｚ２２４７に準拠した方法で試験を行った結果、得られたエリクセン値は、４．４ｍｍであった。特許文献２に記される様に、深絞り加工の可能な目安となるエリクセン値は約４．０ｍｍであることから、一方向の圧延であっても、実用に耐え得る深絞り性が得られている。
【００２２】
（比較例）
ＴＩＧ溶接後の純モリブデン板より、試料１と同じ幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍの試料（以下、試料３）を切り出した。試料３においても、長さ方向のほぼ中央部がＴＩＧ溶接部となる様にした。この試料３を加熱せずに冷間圧延に供したところ、図６に示す様な試料の破断が起こり、全く圧延できなかった。
断面組織を確認すると、図７に示す通り、溶接部１と熱影響部２で破断が起きていた。図６より、溶接部や熱影響部は粗大化した結晶粒のままであり、繊維状の組織に全く変化していない。
【００２３】
以上の実施例から、（１）溶接部の圧延を行うためには温間圧延が必要であること、（２）温間圧延により、溶接部の粗大な結晶粒が、延性のある繊維状組織に変化すること、及び（３）比較的安価な一方向圧延であっても、実用に耐え得る深絞り性（エリクセン値）が得られることが分かった。本実施例は、実験室レベルでの検討結果であるが、薄帯の実生産にも適用できる。
すなわち、本発明の製造方法を適用することにより、従来、得られなかった長尺の純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を得ることができ、例えば、放電ランプ電極を製造する際の深絞り加工時の生産効率の向上に貢献できる。ひいては、該薄帯を用いて成る放電ランプ電極の低価格化にも効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、純モリブデンまたはモリブデン合金薄帯を長尺化できる点で優れているので、これらの薄帯を使用した部品を連続的に製造する量産ラインにおいて、生産効率の向上に貢献できる。本明細書では、液晶表示装置のバックライトに使用される放電ランプの電極を用途例として挙げたが、その他、半導体部品のリード電極やブラウン管内のカソード部品等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】素材の断面組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図２】溶接部と熱影響部の断面組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図３】本発明の製造方法において圧延後の外観を示す写真である。
【図４】本発明の製造方法において圧延後の断面組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図５】本発明の製造方法において圧延後の溶接部の拡大組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図６】比較例の製造方法において圧延後の外観を示す写真である。
【図７】比較例の製造方法において圧延後の断面組織を示す光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２６】
１．  溶接部
２．  熱影響部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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