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2006年2月23日

（７）タングステン線材と組織制御の流れ

　地上に存在する純金属中、最高の融点（3410０C：太陽の表面温度の約半分）を示すタングステン（W）が、1781年スエーデンのシェーレイにより灰重石(CaW4)から分離され発見されて以来、金属材料として世に誕生したのは1910年である。この年、General Electric社により、これまでセラミックのように硬くて脆いため加工出来なかったWの極細線の量産化加工技術を開発し、成功したと発表したことに始まる。開発者はW.D.Coolidgeであり“Ductile　W”と呼ばれ、また、製造プロセスを“Coolidge Process”とも言われ今日のWフィラメントのような極細線製造技術の流れとなっている。この“Ductile W”の発明からまもなく100年、この成功は今日の粉末冶金技術の広範な応用の基盤を築いたばかりでなく、近代白熱電球産業の発展に大きく貢献している。
　一般に粉末冶金法で製造した純W焼結体を押出し加工、線引き加工により線材にした材料を高温で焼鈍すると１次再結晶につづいて、２次再結晶を生じる。その再結晶組織は線の長さ方向にいくつかの長大粒もしくは単結晶粒片で連結された“バンブー状の構造”を示す。連結部分は結晶粒界であり、すでにコラムで述べてきたようにこの種の粒界は極めて脆弱であることは言うまでもない。例えば、白熱電灯に用いられるWフィラメントがしばしば断線するのは上記述べた結晶粒界が自重のみの応力で“粒界すべり”を生じ、垂下し（サグという）破壊するからである。このように粒界に起因して起こる現象を抑制するために、1910年以後再結晶組織の組織制御という立場から各国の研究・技術者により広範な研究開発がなされた。その結果、近年最も一般的に製造され使用されている線材は、アルミニウムカリウム珪酸塩を添加した一種の分散強化型素材をW線材に加工して高温焼鈍することにより、線の長さ方向に平行な数個からなる長大結晶粒組織を有している（AKS―W）。この組織からなる線材は一般に引張強度は低いがサグが極めて小さい（ノンサグ線材と呼ばれている）。また、Al,K,Si添加元素の及ぼす長大結晶粒の生成・成長機構は近年ほぼ解明された。現在ではWのみならずMo線材にも上記述べた組織制御を行うことにより、高温下の耐熱・耐靭性の高い線材が創製されている。例えば、モリブデン線材にランタン酸化物を添加したTEM線材（アライドマテリアルKK）、WL線材（プランゼーKK）などがある。

投稿者 sunric : 2006年2月23日 14:16