專利名稱：接合體、高壓放電燈的組裝體和高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接合體、高壓放電燈的組裝體和高壓放電燈。
背景技術(shù)：
在高壓放電燈中，在陶瓷放電管的兩個(gè)端部的內(nèi)側(cè)中插入密封件(通常被稱為陶瓷栓塞)，將各端部密封，在各密封件上設(shè)置貫通孔，在該貫通孔中插入固定規(guī)定的電極系統(tǒng)的金屬部件。將離子發(fā)光物質(zhì)封入陶瓷放電管的內(nèi)部空間。作為這種高壓放電燈，公知的有高壓鈉發(fā)光燈和金屬鹵化物燈，特別是金屬鹵化物燈具有良好的顯色性。通過使用陶瓷作為放電管的材質(zhì)，可在高溫下使用。
在這種放電燈中，要將陶瓷放電管的端部和電極裝置保持材料之間氣密封。陶瓷放電管的主體呈兩端縮窄的管狀或桶狀，或者呈直管狀。陶瓷放電管由例如氧化鋁燒結(jié)體構(gòu)成。
在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，陶瓷放電管的端部和電極裝置保持材料之間的接合部具有與放電管相接的接合材料和與保持材料相接、并存在于保持材料和接合材料的界面上的界面玻璃層，接合材料由金屬粉末的燒結(jié)體制成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架和浸漬在多孔質(zhì)骨架的開氣孔中的浸漬玻璃相構(gòu)成。因此，公開了接合部分的氣密性、耐腐蝕性高，并且在施加熱循環(huán)時(shí)接合部也不會破損的接合結(jié)構(gòu)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-58882號公報(bào)。
專利文獻(xiàn)2歐洲專利公開EP0982278A1。
本發(fā)明者對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，研究出即使反復(fù)地處于高溫領(lǐng)域和室溫之間的熱循環(huán)中，接合部的抗疲勞性強(qiáng)，不易破損的接合結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，研究出即使在盡可能高的高溫區(qū)域中長時(shí)間亮燈，接合部的抗疲勞性強(qiáng)，不產(chǎn)生泄漏的接合結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的課題是提供一種接合結(jié)構(gòu)，即使反復(fù)地處于高溫區(qū)域和室溫之間的熱循環(huán)中、并且長時(shí)間保持在高溫區(qū)域中之后，接合部的抗疲勞性強(qiáng)，不易破損。
而且，本發(fā)明提供一種高壓放電燈，氣密性高，即使在重復(fù)多次亮燈、熄燈的循環(huán)后，并且在長時(shí)間亮燈后，接合部分的抗疲勞性強(qiáng)，不易破損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的接合體為第一部件和第二部件的接合體，其特征是，具備介于第一部件和第二部件之間的接合材料，接合材料含有由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架，和浸漬在多孔質(zhì)骨架的開氣孔中的浸漬相(impregnated phase)，浸漬相由氧氮化物玻璃構(gòu)成。
而且，本發(fā)明的高壓放電燈的組裝體包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在內(nèi)部空間中的電極裝置，至少一部分固定在陶瓷放電管的開口中、并設(shè)置有貫通孔的密封件，以及金屬部件，其特征是，金屬部件和密封件構(gòu)成氣密性的接合體，該接合體由前述的接合體構(gòu)成，金屬部件為第一部件，密封件為第二部件。
而且，本發(fā)明的高壓放電燈的組裝體包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在上述內(nèi)部空間中的電極裝置，以及金屬部件，其特征是，金屬部件和陶瓷放電管構(gòu)成氣密性的接合體，該接合體由前述的接合體構(gòu)成，金屬部件為第一部件，陶瓷放電管為第二部件。
本發(fā)明的高壓放電燈的特征是，具備前述的組裝體，在放電管的內(nèi)部空間中填充有離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體。
在本發(fā)明的接合體中，接合材料含有由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架，和浸漬在多孔質(zhì)骨架中的浸漬相。通過這種多孔質(zhì)骨架和浸漬相的組合，將第一部件和第二部件之間的熱膨脹差引起的應(yīng)力分散成微觀結(jié)構(gòu)。而且，在這種微觀結(jié)構(gòu)中，通過由氧氮化物玻璃構(gòu)成多孔質(zhì)骨架中的浸漬相，發(fā)現(xiàn)相對于熱循環(huán)的耐久性和在高溫下長時(shí)間保持時(shí)的耐久性(耐熱性)顯著提高，從而完成了本發(fā)明。
其理由可考慮如下。
(1)首先，如前所述，由于本發(fā)明的接合材料以微觀結(jié)構(gòu)觀察時(shí)是通過使多孔質(zhì)骨架和浸漬相這種異相的組合而具有可分散應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。但是，在這種微觀結(jié)構(gòu)中，認(rèn)為由于多孔質(zhì)骨架和浸漬相之間的熱膨脹差，降溫后在浸漬相內(nèi)殘留有應(yīng)變，在施加熱循環(huán)時(shí)這種應(yīng)變將擴(kuò)大。而構(gòu)成浸漬相的氧氮化物玻璃通常能夠使熱膨脹系數(shù)減小，使其與多孔質(zhì)骨架的熱膨脹系數(shù)相近似。其結(jié)果，能夠降低多孔質(zhì)骨架和浸漬相之間的熱膨脹差，從而降低應(yīng)變。
(2)而且，氧氮化物玻璃通常相對于多晶體具有低的楊氏模量，在外加應(yīng)變時(shí)容易變形。其結(jié)果，在以微觀觀察，當(dāng)降溫時(shí)從多孔質(zhì)骨架向浸漬相外加應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變難以殘留在浸漬相中。
(3)另外，氧氮化物玻璃具有比通常的類似組成的氧化物玻璃高的軟化點(diǎn)(?；c(diǎn))，所以在高溫下長時(shí)間保持后也不易軟化。
與上述(1)～(3)的特性相對應(yīng)，可認(rèn)為即使在多次熱循環(huán)，在高溫下長時(shí)間保持后，也不容易在接合部分產(chǎn)生破損或泄漏。
另外，氧氮化物玻璃與多晶體不同，在固化后幾乎不產(chǎn)生體積收縮。因此，由于在多孔質(zhì)骨架之間幾乎不產(chǎn)生“收縮”引起的空隙，所以可進(jìn)一步確保氣密性。因此，本發(fā)明的接合體特別適用于下述的高壓放電燈那樣需要?dú)饷苄缘挠猛尽２ＡУ慕Y(jié)晶化度過高時(shí)，容易產(chǎn)生體積收縮。從進(jìn)一步提高接合體的氣密性的觀點(diǎn)考慮，氧氮化物玻璃的結(jié)晶度最好為70％以下。氧氮化物玻璃與通常的氧化物玻璃相比結(jié)晶化溫度也高，在這一點(diǎn)上也優(yōu)于通常的氧化物玻璃。
另外，根據(jù)本發(fā)明的高壓放電燈的組裝體和高壓放電燈，由于氣密性高，即使多次施加亮燈-熄燈的循環(huán)，并且在長時(shí)間亮燈后，接合部的抗疲勞性強(qiáng)而不破損，所以可提供耐久性高的高壓放電燈。獲得這種高壓放電燈的理由可考慮如下。
氧氮化物玻璃通?？蓽p小熱膨脹系數(shù)，使其與高壓放電燈的放電管或密封件(后述)的熱膨脹系數(shù)相近似。從而能夠降低應(yīng)變。
氧氮化物玻璃通常相對于多晶體具有低的楊氏模量，在外加了應(yīng)變后容易變形。其結(jié)果，以微觀觀察，降溫時(shí)向接合部分外加應(yīng)力時(shí)，在接合部分上不容易殘留應(yīng)變。
氧氮化物玻璃通常具有高于通常的類似組成的氧化物玻璃的軟化點(diǎn)(?；c(diǎn))，因此即使在高溫下長時(shí)間保持后也不容易軟化。
與這些特性相對應(yīng)，即使多次施加亮燈-熄燈的循環(huán)，并且在長時(shí)間亮燈后，接合部的抗疲勞性強(qiáng)而不破損。
而且，本發(fā)明提供一種制造第一部件和第二部件的接合體的制造方法，其特征是，具備介于第一部件和第二部件之間的接合材料，該接合材料至少含有氧氮化物玻璃，具有通過在氫和氮的體積比例為25∶75～50∶50的氛圍下對氧氮化物玻璃的原料組成物進(jìn)行熱處理，生成氧氮化物玻璃的工序。
當(dāng)氫的體積比例超過50％時(shí)，由于加熱處理時(shí)硅成分減少，氮成分也減少，所以將得不到所希望的氧氮化物玻璃，當(dāng)氫的體積比例小于25％時(shí)，使氧氮化物玻璃熔融并冷卻時(shí)將不會玻璃化。其理由雖未明確，但可認(rèn)為是導(dǎo)熱率降低的緣故。但是，通過在裝置上設(shè)置其他的快速冷卻機(jī)構(gòu)，在氧氮化物玻璃可玻璃化的情況下，氫∶氮的比例也可以在上述的范圍之外。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，第二部件由含有稀土類元素的氧化物構(gòu)成，對于接合體重量的1份重量，與0.15～1.50份重量的二氧化硅同時(shí)進(jìn)行熱處理。通過對二氧化硅進(jìn)行共燒，可抑制氧氮化物玻璃組成物熔融時(shí)N成分的分解、揮發(fā)或玻璃的起泡。二氧化硅的量小于0.15份重量則得不到玻璃。二氧化硅的量超過1.50份重量則具有使第二部件的表面玻璃化或乳化的傾向。
而且，在優(yōu)選實(shí)施方式中，第二部件由含有稀土類元素的氧化物構(gòu)成，使熱處理時(shí)氛圍的露點(diǎn)為-5℃以上、+30℃以下。即，含有稀土類元素的部件因氧晶格的缺損而容易引起黑化，在還原氛圍下黑化尤其容易進(jìn)行。但是，在上述的玻璃生成中需要某種程度的氫。即使在這種情況下，發(fā)現(xiàn)通過對爐內(nèi)氛圍進(jìn)行加濕，也能夠抑制第二部件的黑化。
含有稀土類元素的氧化物即可以是稀土類氧化物，也可以是稀土類元素之外的元素，例如氧化鋁的復(fù)合氧化物。復(fù)合氧化物的結(jié)晶系可以是石榴石或鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)，氧化物優(yōu)選地為YAG。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種接合結(jié)構(gòu)，即使反復(fù)暴露在高溫區(qū)域和室溫之間的熱循環(huán)中，并且長時(shí)間保持在高溫區(qū)域中，接合部的抗疲勞性強(qiáng)，不易破損。


圖1為示意表示在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，密封件4和金屬部件7之間設(shè)置了多孔質(zhì)骨架2時(shí)的剖視圖。
圖2為示意表示本發(fā)明的接合體的剖視圖。
圖3為示意表示在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，密封件4和金屬部件7之間設(shè)置了多孔質(zhì)骨架2時(shí)的剖視圖。
圖4為金屬部件和密封件的接合部在掃描型電子顯微鏡下的照片。
圖5為圖4各部分的說明圖。
圖6為表示在圖2的高壓放電燈的金屬部件7中插入了封止部件19時(shí)的剖視圖。
圖7為表示在圖2的高壓放電燈的金屬部件7中插入了封止部件19時(shí)的剖視圖。
圖8為表示將圖6的金屬部件7和封止部件19接合而形成了封止部21后的高壓放電燈的剖視圖。
圖9為表示高壓放電燈一例的示意圖。
圖10為示意表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的高壓放電燈的端部形態(tài)的剖視圖，金屬部件7接合在密封件4的內(nèi)壁面的大致全長上。
圖11為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的高壓放電燈的端部形態(tài)的剖視圖，放電管1的端部1a和金屬部件7接合在一起，并且金屬部件7和電極裝置18的金屬軸27通過包覆端部1a的表面的包覆金屬層32電連接。
圖12為表示圖11的臺階部31附近的放大剖視圖。
圖13為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的高壓放電燈的端部形態(tài)的剖視圖，金屬部件7接合在放電管1的端部1a的內(nèi)壁面的大致全長上。
圖14為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的高壓放電燈的端部形態(tài)的剖視圖，密封件39的貫通孔46由本發(fā)明的接合部6D封閉。
圖15為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的高壓放電燈的端部形態(tài)的剖視圖，放電管1的端部1a的開口40由本發(fā)明的接合部E封閉。
圖16為表示金屬部件7和密封件4之間生成由氧氮化物玻璃構(gòu)成的接合層50時(shí)的剖視圖。
圖17為表示在圖16的高壓放電燈的金屬部件7中插入了封止部件19時(shí)的剖視圖。
圖18為表示將圖16的金屬部件和封止部件19接合而形成了封止部21后的高壓放電燈的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照適當(dāng)?shù)母綀D對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1～圖5表示本發(fā)明適用于高壓放電燈的端部上的例子。
如圖1、圖3所示，陶瓷放電管1的端部1a的內(nèi)壁面1b在從陶瓷放電管的中心軸方向觀察時(shí)是筆直地延伸的。在端部1a的開口40的內(nèi)側(cè)插入密封件4的一部分。4c為密封件4的外側(cè)面，4b為密封件4的貫通孔。
在密封件4的內(nèi)壁面4a一側(cè)上設(shè)置有凹部和臺階部9，在該臺階部9內(nèi)收放有金屬部件7。在本例中，金屬部件7呈管狀，在端部7d一側(cè)上設(shè)置有用于在封入了啟動氣體和離子發(fā)光物質(zhì)后進(jìn)行封止的開口。7b為金屬部件7的內(nèi)側(cè)面，7c為其外側(cè)面。金屬部件7的內(nèi)側(cè)空間與陶瓷放電管1的內(nèi)部空間連通(后述)。在密封件4上設(shè)置有突出部42，突出部42與金屬部件7的端部7a相對向，從而對金屬部件7進(jìn)行定位。
如圖1所示，本發(fā)明者使由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架2位于金屬部件7和密封件4之間。然后，將環(huán)狀的玻璃材料20放置在多孔質(zhì)骨架2上。此時(shí)，多孔質(zhì)骨架2的熔點(diǎn)高于玻璃材料的熔點(diǎn)。
當(dāng)使玻璃材料熔融時(shí)，如圖2所示，熔融的材料浸漬在多孔質(zhì)骨架的開氣孔中，生成由多孔質(zhì)骨架和浸漬在該開氣孔中的浸漬相構(gòu)成的接合材料14。另外，熔融材料使多孔質(zhì)骨架從密封件4的表面稍稍上浮，流入密封件4和接合材料14之間的界面上，生成界面層13。通過該接合材料14和界面層13，生成了將金屬部件7和密封件4接合在一起的接合部6。41為密封件4的接合面。接合部6延伸到突出部42的附近，在突出部42和金屬部件7的端部7a之間生成接合玻璃組成物層48。
另外，也可以取代放置環(huán)狀的玻璃材料20，而如圖3所示，在金屬部件7、多孔質(zhì)骨架2和密封件4的周邊上涂敷漿狀的玻璃組成物20’。玻璃材料20、20’為熔融和降溫后生成氧氮化物玻璃的材料。
參照圖4、圖5對這樣接合的結(jié)構(gòu)的典型例子加以說明。圖4為接合部分在掃描型電子顯微鏡下的照片，圖5為圖4的說明圖。
在密封件(第二部件)4和金屬部件(第一部件)7之間生成有接合部6。接合部6由存在于金屬部件7一側(cè)的接合材料14和存在于密封件4與金屬材料14之間的界面層13構(gòu)成。在本例中，接合材料14與金屬部件7相接，界面層13與密封件4相接。在圖4的照片中，密封件4呈深灰色，金屬部件7呈淺灰色。接合材料14中的白色區(qū)域15為金屬，接合材料14中的灰色區(qū)域10為浸漬相?？芍诮缑鎸?3中分散有若干氧化鋁的粒子16(發(fā)暗的結(jié)晶粒子)。這些氧化鋁粒子16是密封件4中的氧化鋁粒子殘留在界面玻璃層內(nèi)的粒子，圖4、圖5中，在粒子16的下側(cè)為密封件4。
如上所述，在多孔質(zhì)骨架的周邊設(shè)置玻璃材料20、20’，使材料熔融而浸漬在多孔質(zhì)骨架中的過程中，熔融材料的一部分移動到多孔質(zhì)骨架和金屬部件的間隙中，從而使多孔質(zhì)骨架上浮。
這樣獲得的接合體強(qiáng)度高，耐熱沖擊或熱循環(huán)的能力強(qiáng)，耐熱性好。特別是在第二部件為熱膨脹較小的陶瓷或金屬陶瓷的情況下，由于來自第二部件的拉伸應(yīng)力不容易施加在接合部上，所以耐熱循環(huán)性強(qiáng)。除此之外，還發(fā)現(xiàn)本接合部相對于金屬鹵化物等腐蝕性物質(zhì)的耐腐蝕性強(qiáng)，即使在高溫下長時(shí)間暴露在腐蝕性物質(zhì)中，也不容易受到腐蝕。
以下，對本發(fā)明的接合體各部分的結(jié)構(gòu)加以說明。
多孔質(zhì)骨架由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成。作為金屬粉末的材質(zhì)，優(yōu)選地為從鉬、鎢、錸、鈮、鉭以及其合金構(gòu)成的組中選擇出的金屬。為了進(jìn)一步提高相對于鹵素的耐腐蝕性，更優(yōu)選地為從鉬、鎢、錸以及其合金構(gòu)成的組中選擇出的金屬。
多孔質(zhì)骨架的開氣孔率為15％以上，優(yōu)選地為40％以上，這樣，可進(jìn)一步提高接合區(qū)域的強(qiáng)度。該開氣孔率為80％以下，優(yōu)選地為70％以下，這樣，使氧氮化物玻璃適度地浸漬在多孔質(zhì)骨架的開氣孔中，分散施加在多孔質(zhì)骨架上的應(yīng)力，提高相對于熱循環(huán)的耐久性。
在本發(fā)明中，浸漬相是由氧氮化物玻璃構(gòu)成的，界面層也優(yōu)選地由氧氮化物玻璃構(gòu)成。以下，對氧氮化物玻璃加以說明。
氧氮化物玻璃是硅原子、氮原子和氧原子共存的玻璃。為了獲得氧氮化物玻璃，在原料組成物中必須至少含有金屬氧化物、硅化合物、氮化合物。
作為金屬氧化物，可列舉出Al2O3、SiO2、MgO、ZrO構(gòu)成的組，作為稀土類氧化物，可列舉出Sc2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、H02O3和Tm2O3構(gòu)成的組。
作為硅化合物，可例示出氧化硅、氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料(SiAlON)。由于氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料為氮化物，所以在采用氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料的情況下，不必一定需要其他的氮化物。
作為氮化物，可例示出氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料、氮化鋁、和氮化硼。
特別優(yōu)選地，原料組成物具有以下任一種組合的組成。
(1)(a)氧化硅、(b)氧化硅之外的金屬氧化物、(c)氮化物、和根據(jù)需要的其他成分。
(2)(a)氧化硅之外的氧化物、(b)氮化硅、和根據(jù)需要的其他成分。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，金屬氧化物至少含有稀土類氧化物。更優(yōu)選地，氧氮化物玻璃是將從稀土類氧化物、Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、B2O3構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的氧化物，以及氮化物為原料的。
稀土類氧化物為從衫、鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的元素的氧化物。特別優(yōu)選地，為Sc2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、H02O3或Tm2O3。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，金屬氧化物含有氧化鋁。因此，接合材料和界面層的耐腐蝕性進(jìn)一步提高。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，金屬氧化物還含有MoO2或MoO3。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，氧氮化物玻璃材料為具有以下的原料組成的混合物。
組成(A)稀土類氧化物5mol％以上、60mol％以下(特別優(yōu)選地為10mol％以上、50mol％以下)氧化硅5mol％以上、20mol％以下(特別優(yōu)選地為8mol％以上、15mol％以下)氧化鋁20mol％以上、60mol％以下(特別優(yōu)選地為25mol％以上、50mol％以下)氮化鋁10mol％以上、40mol％以下(特別優(yōu)選地為15mol％以上、30mol％以下)原料組成(B)
稀土類氧化物5mol％以上、60mol％以下(特別優(yōu)選地為10mol％以上、50mol％以下)氧化硅0mol％以上、20mol％以下(特別優(yōu)選地為2mol％以上、15mol％以下)氧化鋁20mol％以上、60mol％以下(特別優(yōu)選地為25mol％以上、50mol％以下)氮化硅3mol％以上、18mol％以下(特別優(yōu)選地為5mol％以上、15mol％以下)以下的組成系統(tǒng)是優(yōu)選的。
Dy2O3-Si2O3-Al2O3-AlN、Sc2O3-SiO2-Al2O3-AlN、Y2O3-SiO2-Al2O3-AlN、Dy2O3-Al2O3-Si3N4、Sc2O3-Al2O3-Si3N4、Y2O3-Al2O3-Si3N4在氧氮化合物玻璃中，硅原子的組成比例優(yōu)選地為7at％以上。從而能夠促進(jìn)組成物的玻璃化，提高玻璃的楊氏模量。從這一觀點(diǎn)考慮，硅原子的組成比例為8at％以上則更好。
在氧氮化物玻璃中，硅原子的組成比例優(yōu)選地為20at％以下，從而能夠提高接合材料的耐熱性。從這一觀點(diǎn)考慮，硅原子的組成比例為15at％以下則更好。
在氧氮化物玻璃中，氮原子的組成比例優(yōu)選地為4at％以上。從而能夠提高接合材料的耐熱性。從這一觀點(diǎn)考慮，氧氮化物玻璃中氮原子的組成比例為6at％以上則更好。
而且，從玻璃生成時(shí)的組織均質(zhì)性的觀點(diǎn)考慮，氧氮化物玻璃中氮原子的組成比例優(yōu)選地為20at％以下，為18at％以下則更好。
在制作本發(fā)明的接合材料時(shí)，使氧氮化物玻璃的原料組成物浸漬在多孔質(zhì)骨架中，生成浸漬相，最好同時(shí)生成界面層。此時(shí)原料組成物的熔融溫度雖未限定，但優(yōu)選地為不對多孔質(zhì)骨架、放電管、密封件產(chǎn)生影響的溫度，從這一觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選地為1800℃以下。而且，從使原料組成物均勻地熔融的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選地為1600℃以上。
高壓放電燈除了惰性氣體和離子發(fā)光物質(zhì)還可以含有水銀?；蛘咴诓缓兴y的情況下含有高壓氙氣等高壓惰性氣體。而且，高壓放電燈的用途并不僅限于一般的照明，也適用于汽車的前燈。
本發(fā)明的接合體除了用于高壓放電燈之外，還可以廣泛地作為真空等開閉器等所有在900℃以上的高溫下需要?dú)饷苄缘?、具有?dǎo)電部或端子的結(jié)構(gòu)體的一部分使用。而且，能夠適用于暴露在腐蝕性氣體、特別是鹵素類的腐蝕性氣體中的用途。
第一部件、第二部件的各材質(zhì)并沒有特別的限制，可以使陶瓷、金屬、金屬陶瓷。優(yōu)選地，第一部件由金屬構(gòu)成，第二部件由陶瓷或金屬陶瓷構(gòu)成。
作為金屬部件的材質(zhì)，優(yōu)選地是從鉬、鎢、錸、鈮、鉭以及其合金構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的金屬或其合金。
其中，雖然鈮和鉭的熱膨脹系數(shù)與構(gòu)成陶瓷放電體的陶瓷、特別是氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù)大致匹配，但已知容易被金屬鹵化物腐蝕。因此，為了延長金屬部件的壽命，優(yōu)選地由從鉬、鎢、錸和其合金構(gòu)成的組中選擇出的金屬形成金屬部件。但是，這些相對于金屬鹵化物的耐腐蝕性高的金屬通常熱膨脹系數(shù)較小。例如，氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù)為8×10-6K-1，鉬的熱膨脹系數(shù)為6×10-6K-1，鎢、錸的熱膨脹系數(shù)為6×10-6K-1以下。本發(fā)明的接合結(jié)構(gòu)即使是在這種情況下也具有緩和金屬部件和陶瓷放電管或密封件的熱膨脹差的作用。
鉬相對于金屬蒸汽、特別是金屬鹵化物氣體的耐腐蝕性強(qiáng)，而且向陶瓷中的濕潤性高，所以有利于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
在采用鉬作為金屬部件的材質(zhì)的情況下，優(yōu)選地在鉬中含有La2O3和CeO2的至少一種、合計(jì)0.1重量％～2.0重量％。
構(gòu)成金屬部件的金屬的主要成分和構(gòu)成多孔質(zhì)骨架的金屬的主要成分最好是相同的，均為鉬則更好。在此，金屬的主要成分是指占有這種金屬的60重量以上。
構(gòu)成第二部件(例如密封件或放電管)的陶瓷優(yōu)選地為從氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鑭和氧化鋯構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的單獨(dú)陶瓷或其混合物。
更具體地說，作為密封件的材質(zhì)，既可以使用與陶瓷放電管相同的材質(zhì)，也可以使用不同的材質(zhì)。在電流導(dǎo)體由鈮、鉭構(gòu)成的情況下，優(yōu)選地由相同種類的陶瓷形成陶瓷放電管和密封件。這是由于在這種情況下能夠使電流導(dǎo)體和陶瓷放電管以及密封件和熱膨脹系數(shù)近似的緣故。但是，在此，相同種類的材質(zhì)是指成為基底的陶瓷是共同的，添加成分中存在不同也無妨礙。
另一方面，作為金屬部件的材質(zhì)，由于在使用鉬、鎢、錸或者其合金的情況下陶瓷放電管和金屬部件的熱膨脹系數(shù)差比較大，所以優(yōu)選地使密封件的材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)位于電流導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)和陶瓷放電管端部的材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)之間。為此，也可以由金屬陶瓷形成密封件。
金屬陶瓷為陶瓷和金屬的復(fù)合材料。作為這種金屬陶瓷，優(yōu)選地為從氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鑭和氧化鋯構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的單獨(dú)陶瓷或其混合物。特別是以和放電管的材質(zhì)相同種類的陶瓷為好。這是由于因此陶瓷放電管和密封件能夠同時(shí)燒成的緣故。從這一觀點(diǎn)考慮，使陶瓷放電管和金屬陶瓷的陶瓷成分均為氧化鋁陶瓷則更好。
金屬陶瓷的金屬成分優(yōu)選地從鎢、鉬、錸等相對于金屬鹵化物具有耐腐蝕性的高熔點(diǎn)金屬或其合金中選擇。這樣，能夠?qū)⒚芊饧x予相對于金屬鹵化物高的耐腐蝕性。在金屬陶瓷中，陶瓷成分的比例優(yōu)選地為55重量％以上，為60重量％以上則更好(金屬成分的比例為其余部分)。
優(yōu)選地使構(gòu)成界面層和浸漬相的各材料的熔點(diǎn)為比構(gòu)成第二部件的陶瓷或金屬陶瓷的熔點(diǎn)低200℃的溫度以下。這樣，能夠大幅度減小在上述第二部件上產(chǎn)生粒界裂紋的可能性。但是，為了確保接合部的可靠性，優(yōu)選地使各材料的熔點(diǎn)為1500℃以上。
從濕潤性的觀點(diǎn)考慮，構(gòu)成界面層的玻璃材料優(yōu)選地含有構(gòu)成第二部件的陶瓷或金屬陶瓷的主要成分。在此，主要成分是指占有陶瓷的70重量％以上的陶瓷成分，或者占有金屬陶瓷的60重量％以上的陶瓷成分。
在陶瓷放電管的兩端，雖然可采用本發(fā)明的接合部，但由于在其中一個(gè)端部上要通過金屬部件的內(nèi)部注入離子發(fā)光物質(zhì)，所以必須要將金屬部件制成管狀。在另一個(gè)端部上可采用桿狀、管狀等各種形狀的金屬部件。
金屬部件的形狀從余隙限度的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選地為管狀，陶瓷放電管的形狀通?？蔀楣軤?、圓筒狀、桶狀等，并無特別的限制。金屬部件為管狀的電極部件的保持部件，在通過該電極部件的保持材料將離子發(fā)光物質(zhì)封入到放電管內(nèi)部的情況下，在封入和插入了電極部件之后，通過激光焊接或者TIG焊接(鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊)將電極部件的保持材料密封。在進(jìn)行激光焊接時(shí)，例如使用Nd/YAG激光。另外，電極部件和電極部件的保持材料的徑向上的余隙為30-150μm比較合適。其理由是在余隙過大的情況下發(fā)光物質(zhì)容易滯留在余隙中，因而特性的離散性等增大。在余隙過小的情況下，電極部件實(shí)際上與電極部件的保持材料相連續(xù)，其接合部的熱應(yīng)力增大，接合部被破壞的可能性大。
圖1、圖2、圖3、圖6、圖7、圖8表示可適用本發(fā)明的高壓放電燈端部的制造工藝的各步驟。在密封件4和金屬部件7之間，臺階部9內(nèi)中介有本發(fā)明的接合部6，兩者通過接合部6而接合，并且保持氣密性。
如圖6所示，將電極裝置18的軸27安裝在封止部件(優(yōu)選地為金屬制)19上，將電極裝置18收放在陶瓷放電管的內(nèi)部空間中，將封止部件19插入金屬部件7的內(nèi)側(cè)。如圖7所示，也可以使金屬端部7a在陶瓷放電管的內(nèi)部空間露出，并設(shè)置止擋48’。如圖8所示，將封止部件19的端部19a通過前述的焊接等相對于金屬部件7接合，形成封止部21。這樣，陶瓷放電管的內(nèi)部空間中的離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體不與外氣接觸地被封止，同時(shí)可經(jīng)由封止部件19向電極裝置18供電。突出部42具有定位金屬部件7的作用和加長腐蝕性氣體的流出路徑的作用。
圖9為表示高壓放電燈裝置的一例的示意圖。高壓放電燈裝置23通常具備由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的外管30，在外管30內(nèi)收放有高壓放電燈1。外管30的兩端由陶瓷燈頭22封閉。在各金屬部件7內(nèi)分別收放并接合有封止部件19。在封止部件19的外側(cè)端部19a上連接有外部引線25。
在圖10所示的實(shí)施方式中，在密封件4的內(nèi)壁面一側(cè)上未設(shè)置突出部。而且，金屬部件7和密封件4的內(nèi)壁面4a接合在密封件4的貫通孔46的大致全長上。另外，6A為接合部，13A為界面層，14A為接合材料。
在圖11所示的實(shí)施方式中，陶瓷放電管1的端部1a的內(nèi)壁面1b在從陶瓷放電管的中心軸方向觀察時(shí)是筆直地延伸的。在端部1a的內(nèi)壁面1b的端部1d一側(cè)上設(shè)置有臺階部31。在該臺階部31內(nèi)收放有金屬部件7的端部7a。在放電管1和金屬部件7之間，在臺階部31內(nèi)中介有接合部6B，兩者通過接合部6B接合，并且保持氣密性。32為包覆金屬層。
圖12為圖11中臺階部31附近的放大圖。接合部6B由與金屬部件7相接的接合材料14B和與放電管1相接的界面層13B構(gòu)成。包覆金屬層32包覆放電管1的端部1a的內(nèi)壁面1b，進(jìn)而包覆臺階部31的表面，與金屬部件7的端部7a的邊緣面相接觸，并且延伸到接合部6B的邊緣面。
在圖13所示的實(shí)施方式中，在放電管1的端部1a的內(nèi)壁面1b一側(cè)上未設(shè)置突出部，內(nèi)壁面1b大致筆直地延伸。在端部1a的開口40的的大致全長上接合有金屬部件7和端部1a的內(nèi)壁面1b，6C為接合部，13C為界面層，14C為接合材料。
在以上所述的各實(shí)施方式中，本發(fā)明的接合部形成在金屬部件的外周面和陶瓷放電管的端部的內(nèi)壁面或者密封件的內(nèi)壁面之間。換句話說，本發(fā)明的接合部未封閉陶瓷放電管端部的開口或者密封件的貫通孔。但是，由于本發(fā)明的接合部具有高的耐腐蝕性，所以可通過使界面層與面對陶瓷放電管的開口的內(nèi)壁面相接觸，由該界面層和接合材料氣密地封閉開口?；蛘?，通過使界面層與面對密封件的貫通孔的內(nèi)壁面相接觸，由該界面層和接合材料氣密地封閉貫通孔。在這種情況下，金屬部件不會貫通接合部地與接合材料相接合。圖14、圖15表示這種實(shí)施方式。
在圖14所示的實(shí)施方式中，在高壓放電燈的陶瓷放電管38的端面38c一側(cè)的內(nèi)側(cè)面38b上插入有第一密封件37。放電管38的外周面38a在從其長度方向觀察時(shí)是大致直線狀地延伸的，放電管38的厚度基本上是一定的。在第一密封件37的內(nèi)側(cè)插入有第二圓筒狀密封件39。密封件37和39均與前述的密封件一樣，由陶瓷或者金屬陶瓷構(gòu)成。在第二密封件39的內(nèi)側(cè)上形成本發(fā)明的接合部6D。
在形成接合部6D時(shí)，首先在密封件39的內(nèi)側(cè)上插入多孔質(zhì)骨架。最好預(yù)先將鉬制的金屬部件35和金屬軸37接合在多孔質(zhì)骨架上。此時(shí)，由于當(dāng)使多孔質(zhì)骨架的外周面和密封件39的內(nèi)壁面39a的尺寸完全相同時(shí)，在產(chǎn)生了誤差時(shí)不能夠插入多孔質(zhì)骨架，所以優(yōu)選地設(shè)置0.05-0.10mm的余隙。當(dāng)插入多孔質(zhì)骨架，使陶瓷材料在多孔質(zhì)骨架上熔融時(shí)，陶瓷浸漬在多孔質(zhì)骨架的一部分中，生成接合材料14D，在多孔質(zhì)骨架和密封件39的間隙中生成界面層13D。
其結(jié)果，密封件39的貫通孔46基本上由接合材料14D密封，在接合材料14D和密封件39的內(nèi)壁面39a的間隙中生成界面層13D。金屬軸27接合在接合材料14D的內(nèi)側(cè)空間17一側(cè)的表面上，金屬部件35接合在接合材料14D的外側(cè)面上。在金屬部件35和密封件39的間隙中進(jìn)而生成玻璃組成物層45。
在圖15的實(shí)施方式中，與圖14相同，在放電管1的端部1a的開口40內(nèi)生成本發(fā)明的接合部6E。
在生成該接合部6E時(shí)，首先將多孔質(zhì)骨架插入放電管1的端部1a的內(nèi)側(cè)開口40中。預(yù)先將金屬部件35和金屬軸27接合在多孔質(zhì)骨架上。此時(shí)，在多孔質(zhì)骨架的外表面和放電管1的內(nèi)壁面1a之間最好設(shè)置0.05-0.10mm的余隙。當(dāng)插入多孔質(zhì)骨架，使陶瓷材料在多孔質(zhì)骨架上熔融時(shí)，陶瓷浸漬在多孔質(zhì)骨架的一部分中，生成接合材料14E，在接合材料14E和放電管1的間隙中生成界面層13E。
以下的表中表示多孔質(zhì)骨架的外壁面和放電管或者密封件的內(nèi)壁面之間的余隙與電極部件的插入性(插入容易性)以及玻璃組成物向多孔質(zhì)骨架內(nèi)的填充性的關(guān)系。
表1

在余隙為0.03mm的情況下，當(dāng)電極部件相對于插入方向傾斜時(shí)，多孔質(zhì)骨架的外壁面與密封件的內(nèi)壁面或者放電管的內(nèi)壁面相接觸，有可能損傷多孔質(zhì)骨架。而在余隙為0.12mm的情況下，玻璃組成物有可能未填充到多孔質(zhì)骨架中而落到下部。
在本發(fā)明的高壓放電燈中，如前所述，可使用氧氮化物玻璃作為放電管和金屬部件、或者密封件和金屬部件的接合材料。此時(shí)，雖然如前所述，能夠使氧氮化物玻璃浸漬在多孔質(zhì)骨架中，但多孔質(zhì)骨架并非一定需要。例如可由氧氮化物玻璃單相構(gòu)成的接合材料接合放電管和金屬部件或者密封件?；蛘撸瑢⒀醯锊ＡШ推渌牟Ａ?、包覆金屬、金屬陶瓷組合而形成接合層。
圖16～圖18為表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的高壓放電燈的端部。在圖16中，通過氧氮化物玻璃50將管狀的金屬部件7和密封件4接合在一起。然后，將規(guī)定的氣體封入放電管1的內(nèi)部空間中。然后，如圖17所示，將封止部件19插入管狀的金屬部件7的內(nèi)側(cè)。這樣，如圖18所示，將封止部件19焊接在金屬部件7的內(nèi)側(cè)上，將金屬部件7密封。參照圖6～圖8對這種工藝加以說明。
在通過氧氮化物玻璃將金屬部件7與密封件或放電管接合時(shí)，可實(shí)施以下的工序。即，將氧氮化物玻璃的原料組成物設(shè)置在放電管或密封件和金屬部件之間、以及放電管、密封件的端部，使氧氮化物玻璃象前述那樣熔融，使其浸透在間隙中。然后冷卻氧氮化物玻璃，生成接合層。
另外，在高壓放電燈的領(lǐng)域中，將氧氮化物玻璃用于將密封件或放電管與金屬部件接合的接合材料中具有新穎性，通過利用氧氮化物玻璃的上述特性，成功地獲得了耐久性高的高壓放電燈。
至于氧氮化物玻璃未用于本領(lǐng)域中的理由尚未明確，但可考慮如下。氧氮化物玻璃由于基本上熔融時(shí)的粘性高，容易起泡，所以不容易想到用于例如高壓放電燈那樣的處理揮發(fā)性的發(fā)光物質(zhì)領(lǐng)域的密封用途中。這是由于難以在短時(shí)間內(nèi)完成玻璃的密封作業(yè)的緣故。
例如，在日本專利第3155651號公報(bào)中記載的高壓放電燈中，由于在放電管內(nèi)存在有發(fā)光物質(zhì)的狀況下進(jìn)行減壓玻璃料密封，必須要在1450～1600℃的溫度下加熱，并且必須要在比較短的時(shí)間內(nèi)(例如10分鐘左右)完成封止作業(yè)。若不這樣，則發(fā)光物質(zhì)有可能蒸發(fā)。氧氮化物玻璃的粘性高，容易起泡。在減壓下氧氮化物玻璃當(dāng)然更容易起泡。在減壓下進(jìn)行這樣短時(shí)間的封止作業(yè)，通過氧氮化物玻璃封止發(fā)光物質(zhì)是不可能的。這樣一來，在高壓放電燈的使用通常的玻璃料進(jìn)行密封的方法中，未研究過容易起泡、粘性高、短時(shí)間的封止作業(yè)和減壓下的封止作業(yè)困難的氧氮化物玻璃。
而當(dāng)在高壓放電燈(參照圖9)的一個(gè)端部上接合例如圖3所示的管狀金屬部件7時(shí)，可在其后從金屬部件7的開口7b封入發(fā)光物質(zhì)或啟動氣體。而且，可在其后象圖6～圖8所示那樣封止金屬部件7的開口，將發(fā)光物質(zhì)封閉在發(fā)光管的內(nèi)部。例如，當(dāng)這樣將金屬部件接合、固定在發(fā)光管的端部上之后，將發(fā)光物質(zhì)導(dǎo)入發(fā)光管內(nèi)部時(shí)，在金屬部件7接合在發(fā)光管端部上的階段發(fā)光物質(zhì)不存在于發(fā)光管內(nèi)，因此，可在比較長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行常壓下的接合作業(yè)。其結(jié)果，能夠采用粘性高、容易起泡的氧氮化物玻璃進(jìn)行封止作業(yè)。
因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，在接合于發(fā)光管的兩個(gè)端部中的至少一個(gè)上的金屬部件上設(shè)置有發(fā)光物質(zhì)可通過的通路。金屬部件優(yōu)選地為筒狀或管狀。但是，本發(fā)明的高壓放電燈并不僅限于這種實(shí)施方式。例如在封止了發(fā)光管的兩個(gè)端部后，可從其他部位將發(fā)光物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)部的情況下，可以采用氧氮化物玻璃將沒有發(fā)光物質(zhì)的通路的金屬部件接合在發(fā)光管的兩端上。而且，通過選擇氧氮化物玻璃的材質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)的濃度或作業(yè)環(huán)境等，也可以防止玻璃的起泡并將金屬部件封止在發(fā)光管的端部上。
以下，對用于制造本發(fā)明的各實(shí)施方式所涉及的高壓放電燈的優(yōu)選工藝進(jìn)行說明。在使用密封件的情況下，對密封件的材料粉末(優(yōu)選地為氧化鋁)進(jìn)行成形，獲得環(huán)狀的密封件的成形體。在這一階段，優(yōu)選地將由噴霧式干燥機(jī)等造粒的粉末在2000～3000kgf/cm2的壓力下進(jìn)行壓力成形。最好對所獲得的成形體進(jìn)行脫脂和煅燒，獲得煅燒體，在露點(diǎn)為-15～15℃的還原氛圍下，以1600～1900℃的溫度進(jìn)行最終燒成而獲得密封件。
此時(shí)，脫脂處理優(yōu)選地通過在600～800℃的溫度下的加熱進(jìn)行，煅燒處理優(yōu)選地通過在1200～1400℃的溫度下的加熱進(jìn)行。通過煅燒處理，對密封件的成形體賦予某種程度的強(qiáng)度，防止使包覆金屬用的材料與密封件接觸使因溶劑的吸入而產(chǎn)生的漿料均整不完全，而且能夠提高密封件的操作性。凹部例如可通過機(jī)械加工形成。
另一方面，調(diào)和金屬粉末并粉碎、干燥，添加乙基纖維素或丙烯酸類樹脂等粘合劑并混勻，獲得漿料，將漿料涂敷在金屬部件端部的外周面上，在20℃～60℃的溫度下使其干燥。將這種煅燒體在露點(diǎn)為20～50℃的還原氛圍下、惰性氣體氛圍或真空下、以1200℃～1700℃的溫度進(jìn)行燒成，獲得多孔質(zhì)骨架。
另一方面，成形出陶瓷放電管的主體，對成形體進(jìn)行脫脂、煅燒，獲得陶瓷放電管的煅燒體。在獲得的煅燒體的端面上插入密封件的預(yù)燒成體，設(shè)置在規(guī)定的位置，在露點(diǎn)為-15～15℃的還原氛圍下、以1600～1900℃的溫度進(jìn)行最終燒成，獲得陶瓷放電管。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，粉碎調(diào)和成規(guī)定的玻璃組成的粉末或玻璃料，添加聚乙烯醇等粘合劑，通過造粒、壓力成形、脫脂獲得成形材料。而且，使玻璃用的粉末或玻璃料熔解、固化，粉碎固化物，添加粘合劑，通過造粒、壓力成形、脫脂獲得成形材料。此時(shí)，優(yōu)選地在粉末中添加3-5重量％的粘合劑，在1-5噸的壓力下進(jìn)行壓力成形和脫脂。
然后，如圖1那樣組裝放電管、密封件、金屬部件、多孔質(zhì)骨架、成形材料，在非氧化性的干燥氛圍下加熱到1000℃～1600℃。
另外，通過減少成形材料中的粘合劑的量，例如為15重量％以下，可不進(jìn)行成形材料在大氣中的脫脂，對放電管、密封件、金屬部件、多孔質(zhì)骨架進(jìn)行組裝，在非氧化性的干燥氛圍下加熱到1000℃～1600℃。
另外，如圖3所示，在將漿狀的玻璃材料20’涂敷在金屬部件7、多孔質(zhì)骨架2以及密封件4的周邊上的情況下，對玻璃組成物進(jìn)行調(diào)和、粉碎、干燥，添加乙基纖維素或丙烯酸類樹脂等粘合劑并混勻，獲得漿料。將這種漿料涂敷在規(guī)定部位，在非氧化性的氛圍下以1600～1900℃的溫度進(jìn)行最終燒成。這樣，在獲得成形材料時(shí)不必在大氣中進(jìn)行脫脂。
在高壓放電燈中不使用密封件的情況下，成形出陶瓷放電管的主體，對成形體進(jìn)行脫脂、煅燒、最終燒成。另一方面，象前述那樣制造金屬粉末的漿料，將漿料涂敷、印刷在金屬部件的表面上，并進(jìn)行熱處理，生成多孔質(zhì)骨架。組裝放電管和金屬部件，設(shè)置上述的材料，通過前述的熱處理獲得高壓放電燈。
而且，關(guān)于上述優(yōu)選的制造方法的說明，即使省略多孔質(zhì)骨架，也能夠通過氧氮化物玻璃直接將放電管或密封件與金屬部件接合起來。
實(shí)施例實(shí)施例1高壓放電燈的制造根據(jù)上述的制造工藝，制作出參照圖1-圖5說明的陶瓷放電管。其中，陶瓷放電管和密封件由氧化鋁瓷器形成，使用鉬制的管子作為金屬部件。而且，在多孔質(zhì)骨架中采用平均粒徑為3μm的鉬粉末，采用乙基纖維素作為粘合劑。鉬粉末的振實(shí)密度為2.9g/cc。
成形出氧化鏑、氧化鋁、氧化硅、氮化硅的各粉末的混合物，獲得環(huán)狀的成形體，在大氣中以700℃脫脂。如圖1所示那樣設(shè)置所獲得的環(huán)狀成形體，在干燥的非氧化氛圍下以1700℃進(jìn)行處理，使混合物熔融并浸漬在多孔質(zhì)骨架中，然后進(jìn)行降溫。對于所獲得的陶瓷放電管，進(jìn)行后述的試驗(yàn)A(連續(xù)亮燈試驗(yàn))和試驗(yàn)B(熱循環(huán)試驗(yàn))。另外，在本例中，金屬部件7和密封件4的接合面附近形態(tài)的掃描型電子顯微鏡的攝影結(jié)果示于圖4中。
另外，各原子的比例(at％)是通過高頻等離子發(fā)光分析等對以相同的條件溶解了1～5g左右的玻璃進(jìn)行分析。
表2

試驗(yàn)A連續(xù)亮燈試驗(yàn)高壓放電燈的常用的端部溫度為1000℃。而當(dāng)過負(fù)荷時(shí)，端部溫度設(shè)定在1100℃或者1050℃，在該溫度下連續(xù)亮燈2000小時(shí)。在端部溫度過負(fù)荷的情況下也獲得了耐久性意味著在以高于通常的高壓下將啟動氣體和離子發(fā)光物質(zhì)壓入放電管內(nèi)的情況下也能夠長期保持安全。
在連續(xù)亮燈后，通過特斯拉線圈測定有無來自發(fā)光管的泄漏。測定結(jié)果示于表3中，在表3中，“○”表示在1100℃下連續(xù)亮燈后沒有泄漏，“△”表示在1050℃下連續(xù)亮燈后沒有泄漏。
試驗(yàn)B熱循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行在室溫下保持5分鐘，然后使溫度上升到1150℃，在1100℃或者1150℃下保持5分鐘，然后使溫度降低到室溫的循環(huán)。實(shí)施了2000次熱循環(huán)。然后，通過特斯拉線圈測定有無泄漏。測定結(jié)果示于表3中。在表3中，“○”表示在室溫-1150℃進(jìn)行了冷熱循環(huán)試驗(yàn)后沒有泄漏，“△”表示在室溫-1100℃下進(jìn)行了冷熱循環(huán)試驗(yàn)后沒有泄漏。
表3

在表2中，在組成號碼1、2中生成了多晶體。在組成號碼3～11中生成了氧氮化物玻璃。
在組成號碼3～11中，室溫-1150℃的熱循環(huán)試驗(yàn)后未產(chǎn)生泄漏，熱循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于組成號碼1、2。氮原子含有量為4at％以上，熱循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果特別優(yōu)異。硅含有量為7～15at％，連續(xù)亮燈的試驗(yàn)結(jié)果特別優(yōu)異。
實(shí)驗(yàn)例II
獲得了氧化鏑、氧化鋁、氧化硅和氮化硅的各粉末的混合物?；旌媳壤?重量％)為(氧化鏑∶氧化鋁∶氧化硅∶氮化硅)＝(69∶9∶8∶14)。將這種混合物放置在氧化鋁板上，加熱到1700℃，冷卻并玻璃化。然后，在其上放置氧化鋁制的重物，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保?小時(shí)。接著，在冷卻后將因重物產(chǎn)生的變形的大小與標(biāo)準(zhǔn)的玻璃進(jìn)行比較，計(jì)算出相對軟化點(diǎn)。
在此，標(biāo)準(zhǔn)玻璃的組成(重量％)為(氧化鏑∶氧化鋁∶氧化硅)＝(80∶10∶10)，軟化點(diǎn)為880℃。可認(rèn)為相對軟化點(diǎn)高的氧氮化物玻璃N含有量高。
將上述的加熱和冷卻時(shí)的氛圍的氫∶氮的體積比例、共燒的二氧化硅的重量比例、氛圍的露點(diǎn)如表4所示進(jìn)行變更。對所獲得的各玻璃測定有無玻璃化、有無氣泡、相對軟化點(diǎn)、黑化的程度、白濁的程度。有無玻璃化、有無氣泡通過目視熔融、冷卻后的組成物確認(rèn)。黑化、乳化是將YAG試料放置在氧化鋁板的附近，觀測其黑化和乳化。
◎優(yōu) ○良 △稍差×差而且，在玻璃為“△”、“×”的情況下，未實(shí)施軟化試驗(yàn)。
表4

從以上的結(jié)果可知，當(dāng)在氫和氮的體積比例為25∶75～50∶50的氛圍下進(jìn)行熱處理時(shí)，玻璃化良好地進(jìn)行，相對軟化點(diǎn)高，也抑制了氣泡。而且，通過對于接合體重量的1份重量，與0.15～1.50份重量的二氧化硅同時(shí)進(jìn)行熱處理，或者通過使熱處理時(shí)的氛圍的露點(diǎn)為-5℃以上、+30℃以下，能夠抑制YAG試料的黑化或乳化。其中，在放電管或密封件不含有稀土類元素的情況下，尤其是沒有必要擔(dān)心。
實(shí)施例III高壓放電燈的制造根據(jù)上述的制造工藝，制作出參照圖16-18所說明的陶瓷放電管。其中，陶瓷放電管和密封件由氧化鋁瓷器形成，采用鉬制的管子作為金屬部件。
成形出氧化鏑、氧化鋁、氧化硅和氮化硅的各粉末的混合物，獲得環(huán)狀的成形體，在大氣中以700℃進(jìn)行脫脂。混合比例(重量％)為(氧化鏑∶氧化鋁∶氧化硅∶氮化硅)＝(69∶9∶8∶14)。如圖1所示地設(shè)置所獲得的環(huán)狀成形體20，在干燥的非氧化氛圍下以1700℃進(jìn)行處理，使混合物熔融，然后降溫，生成由氧氮化物玻璃構(gòu)成的接合層50。然后，封入發(fā)光物質(zhì)，將封止部件焊接在金屬部件7上。
對所獲得的陶瓷放電管進(jìn)行了前述的試驗(yàn)A(連續(xù)亮燈試驗(yàn))。其結(jié)果在1050℃下連續(xù)亮燈后未發(fā)現(xiàn)泄漏。而且，實(shí)施了前述的熱循環(huán)試驗(yàn)(試驗(yàn)B)，在室溫-1100℃下進(jìn)行了冷熱循環(huán)試驗(yàn)后未發(fā)現(xiàn)泄漏。
權(quán)利要求
1.一種接合體，為第一部件和第二部件的接合體，其特征是，具備介于上述第一部件和上述第二部件之間的接合材料，該接合材料含有由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架，和浸漬在該多孔質(zhì)骨架的上述開氣孔中的浸漬相，上述浸漬相由氧氮化物玻璃構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合體，其特征是，上述氧氮化物玻璃是以從由稀土類氧化物、Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、和B2O3構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的氧化物、以及氮化物為原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接合體，其特征是，上述氮化物為從由氮化鋁、氮化硅、和氮化硼構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的氮化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接合體，其特征是，上述稀土類氧化物從由Sc2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、Ho2O3、和Tm2O3構(gòu)成的組中選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合體，其特征是，在上述氧氮化物玻璃中，硅原子的組成比例為7at％以上、15at％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合體，其特征是，在上述氧氮化物玻璃中，氮原子的組成比例為4at％以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合體，其特征是，具備存在于上述第二部件和上述接合材料之間的界面層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接合體，其特征是，上述接合材料與上述第一部件相接，上述界面層與上述第二部件相接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合體，其特征是，上述界面層由氧氮化物玻璃構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接合體，其特征是，構(gòu)成上述界面層的氧氮化物玻璃是以從由稀土類氧化物、Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、和B2O3構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的氧化物、以及氮化物為原料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接合體，其特征是，上述氮化物為從由氮化鋁、氮化硅、和氮化硼構(gòu)成的組中選擇出的一種以上的氮化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接合體，其特征是，上述稀土類氧化物從由Sc2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、Ho2O3、和Tm2O3構(gòu)成的組中選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接合體，其特征是，在構(gòu)成上述界面層的氧氮化物玻璃中，硅原子的組成比例為7at％以上、15at％以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接合體，其特征是，在上述氧氮化物玻璃中，氮原子的組成比例為4at％以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任一項(xiàng)所述的接合體，其特征是，上述第一部件由金屬構(gòu)成，上述第二部件由陶瓷或者金屬陶瓷構(gòu)成。
16.一種高壓放電燈的組裝體，包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在上述內(nèi)部空間中的電極裝置，至少一部分固定在上述陶瓷放電管的上述開口中、并設(shè)置有貫通孔的密封件，以及金屬部件，其特征是，上述金屬部件和上述密封件構(gòu)成氣密性的接合體，該接合體由權(quán)利要求15所述的接合體構(gòu)成，上述金屬部件為上述第一部件，上述密封件為上述第二部件。
17.一種高壓放電燈的組裝體，包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在上述內(nèi)部空間中的電極裝置，以及金屬部件，其特征是，上述金屬部件和上述陶瓷放電管構(gòu)成氣密性的接合體，該接合體由權(quán)利要求15所述的接合體構(gòu)成，上述金屬部件為上述第一部件，上述陶瓷放電管為上述第二部件。
18.一種高壓放電燈的組裝體，包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在上述內(nèi)部空間中的電極裝置，至少一部分固定在上述陶瓷放電管的上述開口中、并設(shè)置有貫通孔的密封件，以及金屬部件，其特征是，具備接合上述金屬部件和上述密封件的接合體，該接合體至少含有氧氮化物玻璃。
19.一種高壓放電燈的組裝體，包括內(nèi)部空間中應(yīng)填充離子發(fā)光物質(zhì)和啟動氣體的、在其端部上設(shè)置有開口的陶瓷放電管，設(shè)置在上述內(nèi)部空間中的電極裝置，以及金屬部件，其特征是，具備接合上述金屬部件和上述陶瓷放電管的接合體，該接合體至少含有氧氮化物玻璃。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組裝體，其特征是，上述高壓放電燈的管端部的耐熱溫度為1000℃以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組裝體，其特征是，上述第一部件為管狀，上述第一部件中插入有上述電極裝置的至少一部分，上述第一部件的內(nèi)壁面和上述電極裝置的外壁面之間的余隙為30μm以上、150μm以下。
22.一種高壓放電燈，其特征是，具備權(quán)利要求16所述的組裝體，在上述放電管的上述內(nèi)部空間中填充有上述離子發(fā)光物質(zhì)和上述啟動氣體。
23.一種接合體的制造方法，是制造第一部件和第二部件的制造方法，其特征是，具備介于上述第一部件和上述第二部件之間的接合材料，該接合材料至少含有氧氮化物玻璃，具有通過在氫和氮的體積比例為25∶75～50∶50的氛圍下對上述氧氮化物玻璃的原料組成物進(jìn)行熱處理，生成上述氧氮化物玻璃的工序。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征是，上述第二部件由含有稀土類元素的氧化物構(gòu)成，對于上述接合體重量的1份重量，與0.15～1.50份重量的二氧化硅同時(shí)進(jìn)行上述熱處理。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征是，上述第二部件由含有稀土類元素的氧化物構(gòu)成，上述熱處理時(shí)的氛圍的露點(diǎn)為-5℃以上、+30℃以下。
全文摘要
接合體、高壓放電燈的組裝體和高壓放電燈,本發(fā)明提供一種接合結(jié)構(gòu)，即使反復(fù)暴露在高溫區(qū)域和室溫之間的熱循環(huán)中，并且長時(shí)間保持在高溫區(qū)域中，接合部的抗疲勞性強(qiáng)，不易破損。提供第一部件(7)和第二部件(4)的接合體。該接合體具備介于第一部件(7)和第二部件(4)之間的接合材料(14)。接合材料(14)含有由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成、具有開氣孔的多孔質(zhì)骨架(15)，和浸漬在多孔質(zhì)骨架(15)的開氣孔中的浸漬相(10)。浸漬相(10)由氧氮化物玻璃構(gòu)成。
文檔編號C04B35/636GK1457081SQ0313125
公開日2003年11月19日 申請日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者新見德一 申請人:日本礙子株式會社