高壓鈉燈用鈮鋯合金加工材發(fā)展概況

宜楠++權(quán)振興++孫毅

摘 要：本文對高壓鈉燈用鈮鋯合金加工材發(fā)展趨勢做了概要性介紹。傳統(tǒng)高壓鈉燈使用的鈮鋯坯料為管材，隨著技術(shù)進步，發(fā)明了以鈮鋯絲材坯料代替管材加工成品部件的新方法。國內(nèi)企業(yè)雖已投入力量對鈮鋯絲材進行了本產(chǎn)品研制，取得了階段性成果。但在絲材旋制盲管過程中出現(xiàn)了粘模等問題。在技術(shù)上與國外企業(yè)仍有差距。

關(guān)鍵詞：高壓鈉燈；鈮鋯合金管材；鈮鋯合金絲材

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.012

1 鈮鋯加工材在高壓鈉燈中的應(yīng)用

利用鈮鋯合金制作的高壓鈉燈是第三代新型電光源，高壓鈉燈使用時發(fā)出金白色光，其具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強和不誘蟲等優(yōu)點，在電光源領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用，包括公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、工礦企業(yè)、公園等場所照明。

鈮鋯加工材（管材或絲材，以下同）在高壓鈉燈中的使用部位如圖1所示。雖然其在高壓鈉燈中使用的比重較小，但卻直接影響燈具的使用穩(wěn)定性與壽命，在燈具點亮過程中，鈮鋯合金憑借起弧性能好、耐腐蝕、高溫下能保持很高的強度和良好的加工性能[1]等。

優(yōu)異特性，以及與高壓鈉燈陶瓷部件有著相近的熱膨脹系數(shù)等性能，從而具有不可替代性。

鈮鋯加工材的制造工藝流程如下：

后續(xù)深加工零件的工藝流程如下：

2 高壓鈉燈用鈮鋯加工材發(fā)展趨勢

（1）高壓鈉燈用鈮鋯加工材種類。傳統(tǒng)高壓鈉燈使用的鈮鋯合金坯料為管材，隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，以德國賀利氏公司為代表的企業(yè)，通過對鈮鋯合金部件成品深加工設(shè)備的改造與技術(shù)革新，發(fā)明了以鈮鋯合金絲材坯料代替管材坯料加工成品部件的新生產(chǎn)方法。相比管材，絲材坯料具有以下優(yōu)勢：第一，絲材產(chǎn)品較管材產(chǎn)品售價大幅降低；第二，在鈮鋯合金部件成品深加工過程中，絲材坯料相比管材坯料，省略了封口、焊接兩道工序，深加工效率大幅提高；第三，相比管材加工部件，絲材坯料加工成的部件在燈具使用過程中不會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，產(chǎn)品可靠性提高。鑒于以上優(yōu)點，鈮鋯合金絲材完全具備代替管材的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（2）國內(nèi)制造商現(xiàn)狀與研究趨勢。對于鈮鋯合金管材，國內(nèi)生產(chǎn)商主要為寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司、西安諾博爾稀貴金屬材料有限公司（以下簡稱西諾公司）、上海高泰稀貴金屬股份有限公司等企業(yè)。國內(nèi)鈮鋯管材的研制與生產(chǎn)起步較早，已有幾十年歷史，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。能夠滿足市場要求。

對于鈮鋯合金絲材，國內(nèi)生產(chǎn)商主要為寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司、西諾公司等企業(yè)，上述企業(yè)雖已投入力量進行了高壓鈉燈用鈮鋯絲材的研制，取得了階段性成果。但在絲材旋制盲管的過程中出現(xiàn)了粘模、絲材加工硬化快等問題。在技術(shù)上仍有待改進。

經(jīng)過我方對國內(nèi)鈮鋯加工材的使用用戶調(diào)研結(jié)果可知，目前，國內(nèi)高壓鈉燈用鈮鋯絲的配套使用處于前期階段，實現(xiàn)了小規(guī)模應(yīng)用。

隨著電光源企業(yè)設(shè)備自動化程度日益提高，對鈮鋯合金管材、絲材尺寸均勻性提出了更高要求，目前，國內(nèi)鈮鋯加工材尺寸均勻性不佳，難以進入國際市場。

（3）國外制造商研究趨勢。德國賀利氏集團是總部位于德國哈瑙的具有150多年悠久歷史的世界500強跨國公司，在稀貴金屬、齒科、傳感器、石英玻璃及特種光源領(lǐng)域的市場及技術(shù)方面位居世界領(lǐng)先地位。

上海賀利氏工業(yè)技術(shù)材料有限公司是由德國賀利氏全資成立的，是目前國內(nèi)最著名的工業(yè)用貴金屬和特種金屬材料企業(yè)之一。目前賀利氏在全球一共建立了兩個獨立的主要應(yīng)用于高壓鈉燈照明領(lǐng)域的鈮鋯合金材料生產(chǎn)基地，分別位于德國哈瑙市和上海賀利氏工業(yè)技術(shù)材料有限公司廣東四會分公司，都具有按國際技術(shù)標準從電子轟擊熔煉到最終成品的一體化生產(chǎn)能力。

目前，德國賀利氏公司占據(jù)了全世界高壓鈉燈用鈮鋯合金絲材90%以上的市場份額，其生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈長，具備鈮鋯粉末燒結(jié)、電子束熔煉、絲材拉制、熱處理等絲材成品制備技術(shù)，同時具備絲材旋制、燈具制造等深加工技術(shù)。

（4）鈮鋯絲生產(chǎn)技術(shù)概況。鈮鋯合金絲材擠壓/鍛造開坯后的加工方法主要有：孔型軋制→輥模拉伸，旋鍛→固定模拉伸兩種典型工藝。通過工藝對比，孔型軋制→輥模拉伸工藝路線為最優(yōu)方案，孔型軋制工藝克服了旋鍛加工表面變形嚴重，容易引起龜裂、起皮等問題；輥模拉伸工藝生產(chǎn)出的絲材表面光潔，無劃傷、起皮等缺陷，同時產(chǎn)品綜合性能與固定模拉伸生產(chǎn)出的絲材相當[2]，同時輥模拉伸無需進行表面氧化處理，大大提高了工作效率。

3 結(jié)論

（1）高壓鈉燈性能優(yōu)異，具有廣闊的應(yīng)用前景。作為燈具中的關(guān)鍵耐高溫部件，鈮鋯合金加工材的用量較大，是鈮合金主要應(yīng)用市場。鈮鋯絲材具有的高效率、低成本的優(yōu)勢，具有替代鈮鋯管材的潛力；（2）國內(nèi)鈮鋯合金加工材生產(chǎn)水平與國外廠商仍有差距，主要體現(xiàn)在尺寸均勻性等方面，技術(shù)水平有待提高；（3）鈮鋯合金具有材質(zhì)軟、加工熱大及金屬流動性差等特點，因此，鈮鋯絲材的生產(chǎn)具有一定特殊性。孔型軋制、輥模拉伸等加工手段無需進行表面氧化預(yù)處理，大大提高了工作效率，所以，將孔型軋制、輥模拉伸引入鈮鋯絲材生產(chǎn)是合理的工藝選擇。

參考文獻：

[1]《稀有金屬材料加工手冊》編寫組. 稀有金屬材料加工手冊[M]. 1984：218.

[2]Wu Menghai（吳孟海）et al.Ningxia Engineering Technology（寧夏工程技術(shù)）[J].2008，7（04）：313.

作者簡介：宜楠（1980-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，工程師，研究方向：稀有難熔金屬成形工藝。