具体技术细节
[0009] 为解决上述现有技术中存在的问题：传统钨钍灯丝存在放射性，不仅对环境产生污染，所制成的最终产品对接触者的人体健康也存在潜在的不利影响，另外，现有不采用钍元素添加的灯丝，存在稳定发射能力较差的缺陷，本申请提供一种碳化钨合金灯丝，具体技术方案如下：
[0010] 该碳化钨合金灯丝包括基体以及附着于基体外表面的碳化层；碳化层的晶粒宽度在1.0μm～15.0μm；基体和碳化层的组分均包含钨元素、碳元素、氧元素和M元素；M元素选自La、Y、Sc、Nd、Sm、Lu、Ce、Gd、Tb、Dy、Ho、Pr、Er、Tm、Yb、Eu、Hf、Zr中的一种或多种组合；其中，碳化钨合金灯丝的组分不包含钍元素。
[0011] 在一些实施例中，碳化层内的M元素以氧化物的形式存在，M的氧化物颗粒粒径为10nm～1000nm，且碳元素以碳化物形式存在。
[0012] 在一些实施例中，碳化层上分布有若干第二通道，以使灯丝横截面上形成沿径向层叠的层状结构；碳化层上分布有若干第一通道，至少部分第一通道与第二通道交叉排布，以使层叠的层状结构分割形成若干块状结构。
[0013] 在一些实施例中，碳化层上分布有若干第一通道；至少部分第一通道沿灯丝横截面的径向分布；和/或，至少部分第一通道指向灯丝横截面的圆心；碳化层上分布有若干第二通道；至少部分第二通道沿钨合金灯丝的横截面的环向分布；其中，至少部分第二通道与第一通道交叉排布。
[0014] 在一些实施例中，碳化层的组分包含W2C以及WC；W2C与WC的重量比为(60～100):(0～40)。
[0015] 在一些实施例中，基体中，M元素以氧化物形式存在，碳元素以碳化物或碳单质形式存在。
[0016] 在一些实施例中，基体包含以下组分：0.0005～0.3wt％碳元素、0.25～2.6wt％M元素，0.05～0.5wt％氧元素，余量为钨元素以及不可避免的杂质。
[0017] 在一些实施例中，基体的组分中，M元素以氧化物形式存在，碳元素以碳化物或碳单质形式存在；M的氧化物选自氧化镧、氧化钇、氧化钪、氧化钕、氧化钐、氧化镥、氧化铈、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化镨、氧化铒、氧化铪、氧化锆中的一种或多种组合；碳化物选自碳化镧、碳化锆、碳化钇、碳化铪、碳化钨中的一种或多种组合。
[0018] 在一些实施例中，基体的组分还包含有金属元素T元素；T选自K、Re、Mo、Fe、Co中的至少一种。
[0019] 在一些实施例中，Re的质量含量小于1000ppm。
[0020] 在一些实施例中，碳化钨合金灯丝的线径为800μm及以下。
[0021] 在一些实施例中，其工作温度为1100℃～1500℃。
[0022] 在一些实施例中，碳化钨合金灯丝为螺旋状结构，其螺距为0.800～1.800mm，其长度为10.00～16.00mm，其外径为3.00～6.00mm。
[0023] 在一些实施例中，碳化钨合金灯丝为螺旋状结构，其至少某一螺圈的碳化层的厚度达到30μm～90μm。
[0024] 本申请提供一种如上所述的碳化钨合金灯丝的制备方法，其包括以下步骤：
[0025] S1、掺杂制粉：依次通过掺杂工序、还原工序以及制粉工序制得成品粉末原料；其中，掺杂工序为固液掺杂或固固掺杂；
[0026] S2、粉末压制：采用等静压方式，将成品粉末原料经过压力压制成压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，得到预烧结坯条；
[0027] S3、高温烧结：采用高温烧结方式对预烧结坯条进行高温烧结，获得烧结坯条；
[0028] S4、压力加工：将烧结坯条细径化加工成一定直径的钨合金丝；其中，所述细径化加工过程中进行氧化退火处理；
[0029] S5、清洗：将钨合金丝清洗成钨合金白丝；
[0030] S6、绕制：将钨合金白丝绕制成弹簧状灯丝结构；
[0031] S7、阴极组装：将弹簧状灯丝结构与组件、陶瓷、引片部件通过热处理组装成阴极结构；
[0032] S8、焊接：将阴极结构中灯丝结构与组件端帽焊接；
[0033] S9、碳化：将焊接好的阴极结构进行碳化。
[0034] 本申请还提供一种加热器件，其包括如上的碳化钨合金灯丝。
[0035] 在一些实施例中，高温烧结步骤的升温曲线为：从室温升温至A1，升温时间H1为(5～8)h，A1为(950～1250)℃；在A1下保温H2小时,H2为(1～3)；从A1升温至A2,升温时间为H3，H3为(1.5～2.5)h，A2为(1300～1500)℃；在A2下保温H4小时，H4为(2.5～4.5)；从A2升温至A3,升温时间为H5，H5为(1～3)h，A3为(1700～1900)℃；在A3下保温H6小时，H6为(1～3)；从A3升温至A4,升温时间为H7,H7为(1～3)h，A4为(2050～2250)℃；在A4下保温H8小时,H8为(5～10)；从A4自然冷却，获得烧结坯条。
[0036] 在一些实施例中，所述压力加工步骤的过程为：将烧结坯条细化加工至直径为1.5～3.5mm的中间规格线材；而后将中间规格线材在(1200～1500)℃下进行氧化退火，退火速度为(3～10)m/min，即得钨合金丝。
[0037] 基于上述，与现有技术相比，本申请具有以下优势：
[0038] 本申请的碳化钨合金材料通过碳化层设计和稀土元素组分配合，稀土原子稳定向外迁移补充表层蒸发的稀土单质，提升了材料发射的稳定性，其在不添加钍元素的情况下，也能达到传统钍钨灯丝的稳定发射能力，解决现有不含钍的钨灯丝，稳定发射能力较差的问题，并且不具有传统钍钨灯丝的放射性污染问题。
[0039] 本申请的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
法律保护范围
涉及权利要求数量16：其中独权3项，从权-3项
1.一种碳化钨合金灯丝，其特征在于：包括基体以及附着于基体外表面的碳化层；
所述碳化层的晶粒宽度在1.0μm～15.0μm；
所述基体和所述碳化层的组分均包含钨元素、碳元素、氧元素和M元素；
所述M元素选自La、Y、Sc、Nd、Sm、Lu、Ce、Gd、Tb、Dy、Ho、Pr、Er、Tm、Yb、Eu、Hf、Zr中的一种或多种组合；
其中，所述碳化钨合金灯丝的组分不包含钍元素。
2.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化层内的所述M元素以氧化物的形式存在，M的氧化物颗粒粒径为10nm～1000nm；所述碳化层内的碳元素以碳化物形式存在。
3.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化层上分布有若干第二通道，以使所述灯丝横截面上形成沿径向层叠的层状结构；
所述碳化层上分布有若干第一通道，至少部分所述第一通道与所述第二通道交叉排布，以使所述层状结构分割形成若干块状结构。
4.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化层上分布有若干第一通道；其中，至少部分所述第一通道沿所述灯丝横截面的径向分布；和/或至少部分所述第一通道指向所述灯丝横截面的圆心；
所述碳化层上分布有若干第二通道；至少部分所述第二通道沿所述钨合金灯丝的横截面的环向分布；其中，至少部分所述第二通道与所述第一通道交叉排布。
5.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化层的组分包含W2C以及WC；所述W2C与所述WC的重量比为(60～100):(0～40)。
6.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述基体中，所述M元素以氧化物形式存在，所述碳元素以碳化物或碳单质形式存在。
7.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述基体包含以下组分：
0.0005～0.3wt％碳元素、0.25～2.6wt％所述M元素，0.05～0.5wt％氧元素，余量为所述钨元素以及不可避免的杂质。
8.根据权利要求7所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述基体的组分中，所述M元素以氧化物形式存在，所述碳元素以碳化物或碳单质形式存在；
所述M的氧化物选自氧化镧、氧化钇、氧化钪、氧化钕、氧化钐、氧化镥、氧化铈、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化镨、氧化铒、氧化铪、氧化锆中的一种或多种组合；
所述碳化物选自碳化镧、碳化锆、碳化钇、碳化铪、碳化钨中的一种或多种组合。
9.根据权利要求7所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述基体的组分还包含有金属元素T元素；所述T选自K、Re、Mo、Fe、Co中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述Re的质量含量小于
1000ppm。
11.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化钨合金灯丝的线径为800μm及以下。
12.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化钨合金灯丝的工作温度为1100℃～1500℃。
13.根据权利要求1所述的碳化钨合金灯丝，其特征在于：所述碳化钨合金灯丝为螺旋状结构，其至少某一螺圈的碳化层的厚度达到30μm～90μm。
14.一种如权利要求1‑13任一项所述的碳化钨合金灯丝的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
掺杂制粉：依次通过掺杂工序、还原工序以及制粉工序制得成品粉末原料；其中，所述掺杂工序为固液掺杂或固固掺杂；
粉末压制：采用等静压方式，将所述成品粉末原料经过压力压制成压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，得到预烧结坯条；
高温烧结：采用高温烧结方式对所述预烧结坯条进行高温烧结，获得烧结坯条；
压力加工：将所述烧结坯条细径化加工成一定直径的钨合金丝；其中，所述细径化加工过程中进行氧化退火处理；
清洗：将所述钨合金丝清洗成钨合金白丝；
绕制：将所述钨合金白丝绕制成弹簧状灯丝结构；
阴极组装：将所述弹簧状灯丝结构与组件、陶瓷、引片部件通过热处理组装成阴极结构；
焊接：将所述阴极结构中灯丝结构与组件端帽焊接；
碳化：将焊接好的所述阴极结构进行碳化。
15.根据权利要求14所述的碳化钨合金灯丝的制备方法，其特征在于：
所述高温烧结步骤的升温曲线为：
从室温升温至A1，升温时间H1为(5～8)h，A1为(950～1250)℃；在A1下保温H2小时,H2为(1～3)；从A1升温至A2,升温时间为H3，H3为(1.5～2.5)h，A2为(1300～1500)℃；在A2下保温H4小时，H4为(2.5～4.5)；从A2升温至A3,升温时间为H5，H5为(1～3)h，A3为(1700～
1900)℃；在A3下保温H6小时，H6为(1～3)；从A3升温至A4,升温时间为H7,H7为(1～3)h，A4为(2050～2250)℃；在A4下保温H8小时,H8为(5～10)；从A4自然冷却，获得烧结坯条；
所述压力加工步骤的过程为：
将所述烧结坯条细化加工至直径为1.5～3.5mm的中间规格线材；而后将所述中间规格线材在(1200～1500)℃下进行氧化退火，退火速度为(3～10)m/min，即得所述钨合金丝。
16.一种加热器件，其特征在于：包括如权利要求1‑13任一项所述的碳化钨合金灯丝。
