高压钠灯用铌锆合金加工材发展概况

宜楠++权振兴++孙毅

摘 要：本文对高压钠灯用铌锆合金加工材发展趋势做了概要性介绍。传统高压钠灯使用的铌锆坯料为管材，随着技术进步，发明了以铌锆丝材坯料代替管材加工成品部件的新方法。国内企业虽已投入力量对铌锆丝材进行了本产品研制，取得了阶段性成果。但在丝材旋制盲管过程中出现了粘模等问题。在技术上与国外企业仍有差距。

关键词：高压钠灯；铌锆合金管材；铌锆合金丝材

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

1 铌锆加工材在高压钠灯中的应用

利用铌锆合金制作的高压钠灯是第三代新型电光源，高压钠灯使用时发出金白色光，其具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点，在电光源领域有着极为广泛的应用，包括公路、机场、码头、船坞、车站、广场、工矿企业、公园等场所照明。

铌锆加工材（管材或丝材，以下同）在高压钠灯中的使用部位如图1所示。虽然其在高压钠灯中使用的比重较小，但却直接影响灯具的使用稳定性与寿命，在灯具点亮过程中，铌锆合金凭借起弧性能好、耐腐蚀、高温下能保持很高的强度和良好的加工性能[1]等。

优异特性，以及与高压钠灯陶瓷部件有着相近的热膨胀系数等性能，从而具有不可替代性。

铌锆加工材的制造工艺流程如下：

后续深加工零件的工艺流程如下：

2 高压钠灯用铌锆加工材发展趋势

（1）高压钠灯用铌锆加工材种类。传统高压钠灯使用的铌锆合金坯料为管材，随着制造技术的不断发展与进步，以德国贺利氏公司为代表的企业，通过对铌锆合金部件成品深加工设备的改造与技术革新，发明了以铌锆合金丝材坯料代替管材坯料加工成品部件的新生产方法。相比管材，丝材坯料具有以下优势：第一，丝材产品较管材产品售价大幅降低；第二，在铌锆合金部件成品深加工过程中，丝材坯料相比管材坯料，省略了封口、焊接两道工序，深加工效率大幅提高；第三，相比管材加工部件，丝材坯料加工成的部件在灯具使用过程中不会出现漏气现象，产品可靠性提高。鉴于以上优点，铌锆合金丝材完全具备代替管材的发展潜力。

（2）国内制造商现状与研究趋势。对于铌锆合金管材，国内生产商主要为宁夏东方钽业股份有限公司、西安诺博尔稀贵金属材料有限公司（以下简称西诺公司）、上海高泰稀贵金属股份有限公司等企业。国内铌锆管材的研制与生产起步较早，已有几十年历史，产品质量稳定。能够满足市场要求。

对于铌锆合金丝材，国内生产商主要为宁夏东方钽业股份有限公司、西诺公司等企业，上述企业虽已投入力量进行了高压钠灯用铌锆丝材的研制，取得了阶段性成果。但在丝材旋制盲管的过程中出现了粘模、丝材加工硬化快等问题。在技术上仍有待改进。

经过我方对国内铌锆加工材的使用用户调研结果可知，目前，国内高压钠灯用铌锆丝的配套使用处于前期阶段，实现了小规模应用。

随着电光源企业设备自动化程度日益提高，对铌锆合金管材、丝材尺寸均匀性提出了更高要求，目前，国内铌锆加工材尺寸均匀性不佳，难以进入国际市场。

（3）国外制造商研究趋势。德国贺利氏集团是总部位于德国哈瑙的具有150多年悠久历史的世界500强跨国公司，在稀贵金属、齿科、传感器、石英玻璃及特种光源领域的市场及技术方面位居世界领先地位。

上海贺利氏工业技术材料有限公司是由德国贺利氏全资成立的，是目前国内最著名的工业用贵金属和特种金属材料企业之一。目前贺利氏在全球一共建立了两个独立的主要应用于高压钠灯照明领域的铌锆合金材料生产基地，分别位于德国哈瑙市和上海贺利氏工业技术材料有限公司广东四会分公司，都具有按国际技术标准从电子轰击熔炼到最终成品的一体化生产能力。

目前，德国贺利氏公司占据了全世界高压钠灯用铌锆合金丝材90%以上的市场份额，其生产技术成熟，产业链长，具备铌锆粉末烧结、电子束熔炼、丝材拉制、热处理等丝材成品制备技术，同时具备丝材旋制、灯具制造等深加工技术。

（4）铌锆丝生产技术概况。铌锆合金丝材挤压/锻造开坯后的加工方法主要有：孔型轧制→辊模拉伸，旋锻→固定模拉伸两种典型工艺。通过工艺对比，孔型轧制→辊模拉伸工艺路线为最优方案，孔型轧制工艺克服了旋锻加工表面变形严重，容易引起龟裂、起皮等问题；辊模拉伸工艺生产出的丝材表面光洁，无划伤、起皮等缺陷，同时产品综合性能与固定模拉伸生产出的丝材相当[2]，同时辊模拉伸无需进行表面氧化处理，大大提高了工作效率。

3 结论

（1）高压钠灯性能优异，具有广阔的应用前景。作为灯具中的关键耐高温部件，铌锆合金加工材的用量较大，是铌合金主要应用市场。铌锆丝材具有的高效率、低成本的优势，具有替代铌锆管材的潜力；（2）国内铌锆合金加工材生产水平与国外厂商仍有差距，主要体现在尺寸均匀性等方面，技术水平有待提高；（3）铌锆合金具有材质软、加工热大及金属流动性差等特点，因此，铌锆丝材的生产具有一定特殊性。孔型轧制、辊模拉伸等加工手段无需进行表面氧化预处理，大大提高了工作效率，所以，将孔型轧制、辊模拉伸引入铌锆丝材生产是合理的工艺选择。

参考文献：

[1]《稀有金属材料加工手册》编写组. 稀有金属材料加工手册[M]. 1984：218.

[2]Wu Menghai（吴孟海）et al.Ningxia Engineering Technology（宁夏工程技术）[J].2008，7（04）：313.

作者简介：宜楠（1980-），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，工程师，研究方向：稀有难熔金属成形工艺。