專利名稱：燒結(jié)體和電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣密的多晶氧化鋁的燒結(jié)體，所述多晶氧化鋁中包含氧化形式的鎂和氧化形式的第二金屬M(fèi)。
本發(fā)明還涉及包括氣密的多晶氧化鋁燈容器的電燈，該氧化鋁中包含氧化形式的鎂和氧化形式的第二金屬M(fèi)。
從EP-A-0 218 279中可得知這樣一種燒結(jié)體的實(shí)施方案。
除含量最大為1000ppm的MgO外，已知的燒結(jié)體還包含20至200ppm(重量)的Er2O3。所述燒結(jié)體適用于具有含鈉填充物的高壓放電燈的燈容器。在可以從商店中購買到的燈中，燒結(jié)體的效果是令人滿意的，但是，人們發(fā)現(xiàn)，在使用壽命期間，燈的性能很容易發(fā)生變化。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種在開頭段落中所描述的那種燒結(jié)體，當(dāng)用于電燈的燈容器時(shí)，該燒結(jié)體可防止燈性能發(fā)生變化。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種在開頭段落中所描述的那種燒結(jié)體，其中，防止了使用期間燈性能發(fā)生變化。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過如下方法達(dá)到的第二金屬M(fèi)選自鉺、鈥、鏑和銩，而氧化鋁中還包含氧化形式的鋯、含量為50至1000ppm以MgO計(jì)的鎂和含量為10至100ppm以M2O3計(jì)的第二金屬和含量為50至600ppm以ZrO2計(jì)的鋯。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識(shí)使用只包含MgO和Er2O3的燒結(jié)氧化鋁的燒結(jié)體會(huì)引起尖晶石沉積在電燈的燈容器內(nèi)，例如，沉積在燈容器的內(nèi)表面上或沉積在其附近，尖晶石會(huì)與燈泡中的填充物發(fā)生反應(yīng)，因此，引起諸如燈電壓、發(fā)射光和/或色點(diǎn)光譜等性能的變化。對(duì)那些燈容器中裝有不飽和填充物的燈而言，例如不飽和的高壓鈉燈(HPS)，這種情況尤其嚴(yán)重。本發(fā)明也基于這樣的認(rèn)識(shí)ZrO2能阻礙尖晶石的形成，但是也認(rèn)識(shí)到，為了預(yù)防尖晶石的形成，例如在比上述更大的數(shù)量上預(yù)防尖晶石的形成，只有有限的ZrO2能用于這種目的，含鋯的第二相會(huì)在燈容器的內(nèi)表面上生成。這種第二相是人們所不想要的，因?yàn)樗鼘?duì)燈的光效能和燈容器的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生不利的影響。ZrO2的含量太大也會(huì)引起氧化鋁晶體粒度分布的不良變化。本發(fā)明還指出，鈥、鏑和銩適用于代替鉺，用作第二種金屬，這是有利的。因此，本發(fā)明提供了更多種可供選擇的起始原料。另外，與鉺不同，鈥、鏑和銩是金屬鹵化物燈填充物中所存在的金屬，因此，這些金屬不是“所述燈的外來物質(zhì)”。本發(fā)明的有利效果是，有可能形成多晶氧化鋁的燒結(jié)體，極大地提高了耐化學(xué)品的腐蝕性，尤其是就Na而言的腐蝕性。就其它陶瓷燈，特別是不飽和HPS燈的使用壽命而言，這是受歡迎的。更有利的效果是，有可能制成更緊湊的放電容器，而又不損害使用壽命期間的燈性能。
氧化鋁中存在鎂可調(diào)節(jié)晶體的生長。如果鎂的含量不足，就會(huì)生成很不規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生比較大的晶體以及比較小的晶體。比較小的晶體會(huì)降低燒結(jié)體的光透射率，比較大的晶體會(huì)降低燒結(jié)體的機(jī)械強(qiáng)度。為了阻礙燒結(jié)體表面或在其附近或在其整體中生成尖晶石，對(duì)鎂的含量設(shè)定了一個(gè)上限。
第二金屬也能調(diào)節(jié)晶體的生長，當(dāng)用于燈容器時(shí)，其限定值會(huì)改變它與燈容器氣體填充物的反應(yīng)。如果第二金屬的量太小，晶體的生長就不規(guī)則，因而得到的晶體結(jié)構(gòu)也不規(guī)則。如果其量超過上述數(shù)量，也會(huì)引起不規(guī)則的晶體生長和不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。
鋯也會(huì)影響晶體的生長。如果其量低于所需的數(shù)量，幾乎不能有效地觀察到生成的晶體結(jié)構(gòu)；如果其量超過所需的數(shù)量，含鋯的物質(zhì)就會(huì)分泌在燒結(jié)體的表面，即所謂的第二相。分泌的第二相組分有可能參與放電，因而降低了燈的光輸出。
在一個(gè)燒結(jié)體的具體實(shí)施方案中，以MgO計(jì)的鎂的含量為50至500ppm，以M2O3計(jì)的第二金屬的含量為20至50ppm，以ZrO2計(jì)的鋯的含量為200至500ppm。這個(gè)實(shí)施方案已證明適用于光的透射、機(jī)械強(qiáng)度和耐外來元素對(duì)燒結(jié)體的作用。
如果燒結(jié)體中包含50至500ppm(重)以MgO計(jì)的鎂、30至50ppm(重)以M2O3計(jì)的第二金屬和200至400ppm(重)以ZrO2計(jì)的鋯，證明是非常有利的。
燒結(jié)體的形狀可以不同，但通常為圓截面的管狀?；蛘撸瑹Y(jié)體也可以為片狀、帶中心孔的圓盤。與這樣一種片材、圓盤的兩端以氣密方式相連接的管狀燒結(jié)體很容易用作電燈的燈容器。此外，如果與片材、圓盤的兩端以氣密方式相連接的管狀燒結(jié)體在圓盤的孔中有一個(gè)管狀燒結(jié)體，該燒結(jié)體又與圓盤以氣密方式連接，這也是受歡迎的。當(dāng)燈容器在操作期間局部有較高的溫度時(shí)，后一種燒結(jié)體非常適合用作這種電燈的燈容器。
燒結(jié)體可以用不同的方法制造。燒結(jié)體的組分或當(dāng)物質(zhì)受熱時(shí)會(huì)從該物質(zhì)中生成的組分可以進(jìn)行干混合、造粒和模制。也可以往模制品中加入少量的其它組分，例如第二金屬的化合物，其方法是用上述少量的組分來浸漬模制品。但，最好是將組分和粘合劑制成一種可捏制的團(tuán)，然后，將該可捏制的團(tuán)進(jìn)行，例如，擠出?？蓪?duì)該模制品進(jìn)行干燥，然后，例如在含氧的氣氛，如空氣中加熱，使粘合劑分解。接著，對(duì)模制品進(jìn)行加熱，制成氣密的和透光的燒結(jié)體。
為了制成圓盤和管子之間具有燒結(jié)化合物的燒結(jié)體，需使用預(yù)燒結(jié)的、因此也是已經(jīng)收縮過的第一燒結(jié)體。將上述第一燒結(jié)體引入具有少量間隙的第二燒結(jié)體中，該第二燒結(jié)體不是預(yù)燒結(jié)的或只是較低程度的預(yù)燒結(jié)。若有必要，可將該組合體引入具有少量間隙的第三燒結(jié)體中，該第三燒結(jié)體不是預(yù)燒結(jié)的或預(yù)燒結(jié)程度低于第二燒結(jié)體。如果所得到的組合燒結(jié)體的形狀相當(dāng)于最想要的燒結(jié)體的形狀，那么，就可以進(jìn)行燒結(jié)了。在這個(gè)過程中，最外面部分的收縮量比更靠內(nèi)部分的收縮量大，并且，組份之間形成了燒結(jié)化合物，因而得到一種多晶氧化鋁的單一的透光的燒結(jié)的氣密燒結(jié)體。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣達(dá)到的即燈容器包含本發(fā)明的燒結(jié)體。
電燈可以是高壓放電燈，如高壓鈉蒸汽放電燈或高壓金屬鹵化物放電燈；在這種情況下，例如，鎢電極對(duì)在可電離氣體中存在。此外，所述燈也可以是鹵素白熾燈。在這種情況下，鎢的白熾體在含鹵素的氣體中，如含溴化氫的氣體中存在。
實(shí)施例將已知量的氧化鋁、有機(jī)粘合劑、醋酸鎂、醋酸鉺和水與醋酸鋯一起充分捏合。將該混合物擠出成管材。對(duì)管材進(jìn)行干燥，然后用已知方法加熱至1150--1400℃，使粘合劑和鹽類分解。在另一個(gè)方法中，將用已知方法加工成型的燒結(jié)體，例如氧化鋁、氧化鎂和氧化鉺的管子，在醋酸鋯溶液中與鋯一起浸漬。然后，用已知方法對(duì)成型的燒結(jié)體干燥和加熱至1000-1400℃，使鹽類分解。
在管子的末端裝上圓柱形的鉆透的盤，然后，將溫度升高至約1800℃，用已知方法對(duì)該組合體進(jìn)行燒結(jié)。所得到的氧化鋁燒結(jié)體包含300ppm(重)MgO、50ppm(重)Er2O3和400ppm(重)ZrO2，并可用作高壓鈉燈的燈容器。
本發(fā)明電燈的實(shí)施方案如附圖所示。在附圖中

圖1是高壓放電燈的側(cè)視圖；圖2是圖1所示燈的燈容器的縱向截面圖。
圖3是燈容器的不同實(shí)施方案的縱向截面圖。
在圖1中，該燈有一個(gè)能與本發(fā)明燒結(jié)體相適應(yīng)的石英玻璃外殼1，其可用作由半透明的氣密燒結(jié)氧化鋁制成的燈容器2，該容器與電流導(dǎo)線3相連接，導(dǎo)線3與觸點(diǎn)4相連接。
燈容器2(參見圖2)由圓柱形管子20構(gòu)成，該管通過燒結(jié)方法與圓盤21氣密地相連接。通過燒結(jié)方法，在圓盤21的中心孔上固定一根窄管子22。在管子22比較徹底地預(yù)燒結(jié)之后，將管20、22和圓盤21放在一起，圓盤21被較少地預(yù)燒結(jié)，而管20被比較輕微地預(yù)燒結(jié)。隨后對(duì)組合件進(jìn)行燒結(jié)，得到本發(fā)明的燒結(jié)體。
通過熔焊材料10，將導(dǎo)線40氣密地固定在窄管22中。每根導(dǎo)線40帶有一個(gè)鎢電極41。將惰性氣體和鈉汞齊充入燈容器2圍住的空間11。
在圖3中，與圖2所示部件相對(duì)應(yīng)的部件具有與圖2相同的參考號(hào)。燈容器2的末端部分(圖中未示出)相對(duì)應(yīng)于示出的末端部分。管20的兩端由圓盤21通過燒結(jié)方法氣密住。用作導(dǎo)線40(帶有電極41)的鈮母線被固定在圓盤21中。
在一個(gè)試驗(yàn)中，用不飽和HPS燈對(duì)燈使用壽命期間燈光譜性質(zhì)的效果進(jìn)行了試驗(yàn)。眾所周知，作為HPS燈光譜的主要指示器能夠計(jì)算出光譜中自逆轉(zhuǎn)鈉D線最高值之間的波長差Δλ。
額定功率為70W并帶有本發(fā)明放電容器的串聯(lián)燈，其Δλ值，在1000小時(shí)的使用周期內(nèi)，被確認(rèn)為幾乎是恒定的。這表明，填充物的鈉含量是保持恒定的，而且在使用期間內(nèi)沒有大量的其它組分參與放電。
在另一組帶有已知技術(shù)的放電容器并具有相同填充物和額定功率的串聯(lián)燈中，使用壽命開始時(shí)的Δλ值為33nm。在1000小時(shí)的使用周期后，Δλ值已降至20nm，這表明，由于放電而損失了大量的鈉。
權(quán)利要求
1.一種包含氧化形式的鎂和氧化形式的第二金屬M(fèi)的氣密多晶氧化鋁燒結(jié)體，其特征在于第二種金屬M(fèi)選自鉺、鈥、鏑和銩，而氧化鋁中還包含氧化形式的鋯、50至1000ppm(重)氧化形式的以MgO計(jì)的鎂，和10至100ppm(重)以M2O3計(jì)的第二金屬，和50至600ppm(重)以ZrO2計(jì)的鋯。
2.權(quán)利要求1的燒結(jié)體，其特征在于以MgO計(jì)的鎂的含量為50至500ppm(重)，以M2O3計(jì)的第二金屬的含量為20至50ppm(重)，和以ZrO2計(jì)的鋯的含量為200至500ppm(重)。
3.權(quán)利要求2的燒結(jié)體，其特征在于以MgO計(jì)的鎂的含量為50至500ppm(重)，以M2O3計(jì)的第二金屬的含量為30至50ppm(重)，以ZrO2計(jì)的鋯的含量為200至400ppm(重)。
4.一種包含氧化形式的鎂和氧化形式的第二金屬M(fèi)的氣密的多晶氧化鋁燈容器的電燈，其特征在于該燈容器包含權(quán)利要求1的燒結(jié)體。
5.權(quán)利要求4的電燈，其特征在于該燈容器包含權(quán)利要求2的燒結(jié)體。
6.權(quán)利要求5的電燈，其特征在于該燈容器包含權(quán)利要求3的燒結(jié)體。
全文摘要
一種氣密的半透明多晶氧化鋁的燒結(jié)體包含氧化鎂、選自鉺、鈥、鏑和銩的第二氧化金屬和氧化鋯。該燒結(jié)體可用于電燈的燈容器。
文檔編號(hào)H01K1/28GK1633399SQ02826661
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月4日
發(fā)明者F·L·G·弗里斯, A·H·M·基斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司