[发明专利]一种短弧灯钨电极的激光冲击延寿方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用在工业用超高压毛细管汞灯、球形短弧汞氙灯和娱乐/电影行业用球形短弧氙灯等领域，具体涉及一种短弧灯钨电极激光冲击延寿方法。

背景技术

金属钨具有高熔点、高强度、高模量、高硬度、耐磨、耐腐蚀等特性，目前多用于制作灯丝，电触点，热电偶等方面。尤其在超高压短弧灯上应用广泛。超高压短弧灯目前多用于娱乐/电影行业和IC装备行业，但是由于超高压、高热量导致短弧灯的灯丝寿命普遍偏低，在实际使用中常常需要频繁更换，导致使用效率偏低，使用成本较高。目前的钨电极延寿多用液力挤压方法，虽然能较好提高钨的寿命，但是相对成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种短弧灯钨电极的激光冲击延寿方法，使短弧灯钨电极延长使用寿命，该方法操作简单，成本低，绿色无污染，延寿效果显著。

本发明的技术方案为：

(1)加工表面覆盖吸收层：在洁净间中，在钨电极的工作端面覆盖一层厚度为80-150μm的吸收层，吸收层为黑漆、铝箔或黑胶带中的一种；

(2)施加约束层：将覆盖有吸收层的钨电极安装在工作台上，在吸收层上施加一层厚度为1-3mm的约束层，约束层为透光玻璃或去离子水中的一种；

(3)钨电极预冲击延寿处理：钨电极的工作端面朝向激光束，以脉宽为3-40ns、波长为532nm或1064nm、激光能量为0.5-10J、重复频率为0.1-10Hz、光束直径为0.5-10mm的激光束进行预冲击延寿处理，其中光斑搭接率为0-50％，冲击1-2遍；

(4)钨电极冲击延寿处理：预冲击延寿处理后，以脉宽为3-40ns、波长为532nm或1064nm、激光能量为1-20J(一般为预冲击延寿处理能量的2倍)、重复频率为0.1-10Hz、光束直径为0.5-10mm的激光束进行冲击延寿处理，其中光斑搭接率为0-50％，冲击2-6遍；

本发明在加工表面覆盖吸收层之前，钨电极表面需要预先处理：

将钨电极放入装有水温为22±2℃去离子水的超声清洗机中，超声频率为38-47kHz，清洗8-10min；再用0.4-0.8MPa的干燥氮气吹干，然后放入100℃的干燥箱中干燥10min；

本发明在钨电极冲击延寿处理后，需对工件表面进行清洗：

去除钨电极工作端面涂覆的吸收层，将经冲击延寿处理后的钨电极放入装有温度为22±2℃、酒精浓度为75-95％的超声清洗机中，超声频率为38-47kHz，清洗10-15min，然后利用去离子水冲洗1-2min后，用干燥的氮气吹干，即可留作短弧灯组装。

如步骤3、4所述，其中钨电极预冲击延寿处理使用的激光能量为钨电极冲击延寿处理使用的激光能量的二分之一。

上述钨电极表面预先处理中清洗的目的是为保证工件上不残留有机物质和前期钨电极散热螺纹切削留下的切屑；

干燥的目的是为后续吸收层的粘贴或涂覆做准备，提高吸收层与钨电极表面的结合力。

上述步骤1粘贴或涂覆的吸收层的厚度要求均匀，吸收层与钨电极表面之间无气泡。

上述步骤2施加的约束层如果是玻璃，要求玻璃能够透过波长532nm和1064nm的激光束，并要求玻璃与吸收层之间贴合紧密无缝隙。如果施加的约束层是去离子水，要求去离子水层的厚度均匀，无波浪和飞溅。

本发明预冲击延寿处理以及冲击延寿处理的较优条件为：在钨电极的工作端面覆盖一层120μm后的黑胶带，然后在黑胶带表面施加一层2mm后的去离子水约束层，预冲击延寿处理：脉宽为12ns、波长为1064nm、激光能量为3.5J、重复频率为2Hz、光束直径为2mm的激光束进行预冲击延寿处理，其中光斑搭接率为20％，冲击1遍。再以脉宽为12ns、波长为1064nm、激光能量为7J、重复频率为2Hz、光束直径为2mm的激光束进行冲击延寿处理，其中光斑搭接率为20％，冲击2遍。

本发明所述的钨电极为圆柱状，圆柱体的二端均切削成圆锥台(圆锥台的下底面即圆柱体的径向截面，形成圆锥台状端面)；一端为工作端面，其为平面；尾端(远离工作端面的另一端)带有安装导线的圆孔(盲孔)，柱面(圆柱体和圆锥台的外表面)设有螺纹式的散热槽-散热螺纹。

本发明所述的钨电极工作端面指高压放电电离气体产生电弧的钨电极表面。