高壓鈉燈用鈮鋯合金加工材發展概況

宜楠++權振興++孫毅

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

關鍵詞：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，高壓鈉燈使用時發出金白色光，其具有發光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強和不誘蟲等優點，在電光源領域有著極為廣泛的應用，包括公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、工礦企業、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。

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

鈮鋯加工材的制造工藝流程如下：

后續深加工零件的工藝流程如下：

2 高壓鈉燈用鈮鋯加工材發展趨勢

（1）高壓鈉燈用鈮鋯加工材種類。傳統高壓鈉燈使用的鈮鋯合金坯料為管材，隨著制造技術的不斷發展與進步，以德國賀利氏公司為代表的企業，通過對鈮鋯合金部件成品深加工設備的改造與技術革新，發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方法。相比管材，絲材坯料具有以下優勢：第一，絲材產品較管材產品售價大幅降低；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漏氣現象，產品可靠性提高。鑒于以上優點，鈮鋯合金絲材完全具備代替管材的發展潛力。

（2）國內制造商現狀與研究趨勢。對于鈮鋯合金管材，國內生產商主要為寧夏東方鉭業股份有限公司、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。國內鈮鋯管材的研制與生產起步較早，已有幾十年歷史，產品質量穩定。能夠滿足市場要求。

對于鈮鋯合金絲材，國內生產商主要為寧夏東方鉭業股份有限公司、西諾公司等企業，上述企業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了粘模、絲材加工硬化快等問題。在技術上仍有待改進。

經過我方對國內鈮鋯加工材的使用用戶調研結果可知，目前，國內高壓鈉燈用鈮鋯絲的配套使用處于前期階段，實現了小規模應用。

隨著電光源企業設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域的市場及技術方面位居世界領先地位。

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

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

（4）鈮鋯絲生產技術概況。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；輥模拉伸工藝生產出的絲材表面光潔，無劃傷、起皮等缺陷，同時產品綜合性能與固定模拉伸生產出的絲材相當[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 結論

（1）高壓鈉燈性能優異，具有廣闊的應用前景。作為燈具中的關鍵耐高溫部件，鈮鋯合金加工材的用量較大，是鈮合金主要應用市場。鈮鋯絲材具有的高效率、低成本的優勢，具有替代鈮鋯管材的潛力；（2）國內鈮鋯合金加工材生產水平與國外廠商仍有差距，主要體現在尺寸均勻性等方面，技術水平有待提高；（3）鈮鋯合金具有材質軟、加工熱大及金屬流動性差等特點，因此，鈮鋯絲材的生產具有一定特殊性。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）[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。