專利名稱：發(fā)光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光管。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1-日本特開平11-149903號公報(bào)中公布的高壓放電燈中，在管狀的鉬制電流貫通導(dǎo)體的前端安裝鎢電極，插入高壓放電燈的發(fā)光管內(nèi)。并且，在管狀的電流貫通導(dǎo)體的外周安裝環(huán)狀的鉬金屬陶瓷做成的密封部件，使之燒結(jié)并把電流貫通導(dǎo)體以及密封部件安裝在發(fā)光管端部。
在專利文獻(xiàn)2-日本特開平7-192697號公報(bào)中公布的陶瓷金屬鹵素高壓放電燈中，電流供給導(dǎo)體具有有比較高的熔點(diǎn)的第1部分和有比較低的熔點(diǎn)的第2部分，用使這些部分相互面對的端部形成焊接接頭。再在高熔點(diǎn)的第1部分的前端焊接電極。
然而，在專利文獻(xiàn)1所公布的結(jié)構(gòu)中，管狀的鉬制電流貫通導(dǎo)體與鎢電極的結(jié)合很困難。這是由于，鉬和鎢都是高熔點(diǎn)金屬，難以溶化，并且硬度高、具有脆性，所以，用高結(jié)合強(qiáng)度使它們結(jié)合起來的工序難以實(shí)施，成本也高。
為了抑制金屬陶瓷密封部件和電流貫通導(dǎo)體之間的熱膨脹差，提高氣密性，希望用鉬等形成電流貫通導(dǎo)體。雖然也考慮了與電極相同用鉬形成管狀的電流貫通導(dǎo)體，但在該場合，金屬陶瓷密封部件與電流貫通導(dǎo)體的熱膨脹差變大，在兩者之間的氣密性有劣化的傾向。
同樣地，在專利文獻(xiàn)2所公布的結(jié)構(gòu)中，展示了用鎢作為第1部分、用鉭作為第2部分的組合或用鉬作為第1部分、用鈮作為第2部分。但每種材料都是高熔點(diǎn)金屬，難以溶化，并且硬度高、具有脆性，所以，用高結(jié)合強(qiáng)度使它們結(jié)合起來的工序難以實(shí)施，成本也高。
在專利文獻(xiàn)2的情況下，要求以下高級的結(jié)合技術(shù)，即，把電流貫通導(dǎo)體插入陶瓷的導(dǎo)管，在第1部分和第2部分的邊界部熔融流入密封用玻璃料，密封固定電流貫通導(dǎo)體而不會產(chǎn)生過大的應(yīng)力。這種工程需要嚴(yán)密地控制工序參數(shù)，具有生產(chǎn)效率低、工程成本高的傾向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是，提供在發(fā)光管內(nèi)設(shè)置的電流貫通導(dǎo)體的結(jié)合牢固，密接性高的發(fā)光管。
本發(fā)明是一種發(fā)光管，其特征在于，具備由脆性材料做成的發(fā)光容器、金屬或金屬陶瓷制的電流貫通導(dǎo)體，以及固定在該電流貫通導(dǎo)體的外側(cè)的至少含有金屬粉末的成形體的燒結(jié)體。
以下，參照適當(dāng)?shù)母綀D對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。在本發(fā)明中，例如如圖1(a)、圖1(b)所示，準(zhǔn)備金屬粉末(或金屬粉末與陶瓷粉末的混合物)的例如圓板狀的成形體1。在成形體1上形成通孔1a。其次，如圖1(c)所示，把金屬或金屬陶瓷制的實(shí)心的電流貫通導(dǎo)體2穿過通孔1a。在該狀態(tài)，對成形體1進(jìn)行燒結(jié)，得到圖1(d)所示的復(fù)合體3。復(fù)合體3具備金屬制的實(shí)心的電流貫通導(dǎo)體2、安裝在電流貫通導(dǎo)體2外周側(cè)的圓板狀的燒結(jié)體11，電流貫通導(dǎo)體2穿過通孔11a。在燒結(jié)過程中，燒結(jié)體1產(chǎn)生燒結(jié)收縮，這樣，因電流貫通導(dǎo)體2的外表面與成形體通孔1a內(nèi)表面之間的由燒結(jié)作用產(chǎn)生的凝固力以及成形體1的燒結(jié)收縮作用，相對于電流貫通導(dǎo)體的外周面產(chǎn)生朝向徑向的壓縮應(yīng)力，燒結(jié)體11牢固地固定在電流貫通導(dǎo)體2的周圍。
采用這種結(jié)構(gòu)的話，電流貫通導(dǎo)體2與燒結(jié)體11的結(jié)合牢固，還具有氣密性，由于經(jīng)過成形體的燒結(jié)，在熱循環(huán)方面的性質(zhì)也好。電流貫通導(dǎo)體2為管狀的話，在成形體1燒結(jié)收縮時(shí)，電流貫通導(dǎo)體2向徑向收縮變形，因成形體1的燒結(jié)收縮而施加的應(yīng)力向徑向釋放，從而得不到牢固且氣密性高的結(jié)合。
特別地，在本發(fā)明中，即使利用例如鎢那種應(yīng)用于電極的材質(zhì)形成整個(gè)電流貫通導(dǎo)體時(shí)，也可以使電流貫通導(dǎo)體相對于發(fā)光容器氣密且牢固地結(jié)合。因此，在利用鎢等一種適當(dāng)?shù)慕饘傩纬烧麄€(gè)電流貫通導(dǎo)體時(shí)，不需要高熔點(diǎn)金屬的結(jié)合工序，這樣，能夠大幅削減制造成本。
同樣，在本發(fā)明中，例如如圖2(a)、圖2(b)所示，準(zhǔn)備金屬粉末(或金屬粉末與陶瓷粉末的混合物)的例如圓板狀的成形體1。在成形體1上形成通孔1a。其次，如圖2(c)所示，使金屬或金屬陶瓷制的實(shí)心的縱長部件2a和2b穿過通孔1a，以縱長部件2a和2b的突起結(jié)合部成為成形體1的中央部的狀態(tài)組裝起來。在該狀態(tài)，對成形體1進(jìn)行燒結(jié)，得到圖1(d)所示的復(fù)合體3。復(fù)合體3具備金屬制的實(shí)心的縱長部件2a以及2b、在縱長部件2a以及2b外周側(cè)安裝的圓板狀的燒結(jié)體11，縱長部件2a以及2b穿過通孔11a。在燒結(jié)過程中，成形體1產(chǎn)生燒結(jié)收縮，這樣，因在縱長部件2a以及2b的外表面和成形體通孔1a內(nèi)表面之間的由燒結(jié)作用產(chǎn)生的固著力以及成形體1的燒結(jié)收縮作用，產(chǎn)生相對于電流貫通導(dǎo)體的外周面朝向徑向的壓縮應(yīng)力，燒結(jié)體11牢固地固定在縱長部件2a以及2b的周圍。
采用這種復(fù)合體的話，電流貫通導(dǎo)體2或縱長部件2a以及2b與燒結(jié)體11的結(jié)合牢固，得到了氣密性，由于經(jīng)過成形體的燒結(jié)，所以在熱循環(huán)方面的性質(zhì)也好。電流貫通導(dǎo)體2或縱長部件2a以及2b為管狀的話，在成形體1燒結(jié)收縮時(shí)，電流貫通導(dǎo)體2向徑向收縮變形，因成形體1的燒結(jié)收縮而施加的應(yīng)力向徑向釋放，從而得不到牢固且氣密性高的結(jié)合。


圖1(a)是表示成形體1的截面圖；(b)是成形體1的正視圖；(c)是表示使電流貫通導(dǎo)體2穿過成形體1的狀態(tài)的截面圖；(d)是表示通過燒結(jié)(c)的組裝體得到的復(fù)合體3的截面圖。
圖2(a)是表示成形體1的截面圖；(b)是成形體1的正視圖；(c)是表示使電流貫通導(dǎo)體2a以及2b穿過成形體1的狀態(tài)的截面圖；(d)是表示通過燒結(jié)(c)的組裝體得到的復(fù)合體3的截面圖。
圖3(a)是表示管狀成形體1A的截面圖；(b)是表示使電流貫通導(dǎo)體2穿過成形體1A的狀態(tài)的截面圖；(c)是表示通過燒結(jié)(b)的組裝體得到的復(fù)合體3A的截面圖；(d)是表示其它復(fù)合體3B的截面圖。
圖4(a)、(b)、(c)是表示各成形體1B、1C、1D的截面圖；(d)是表示把成形體1C安裝在電流貫通導(dǎo)體2上的狀態(tài)的截面圖；(e)是表示通過燒結(jié)成形體1C得到的復(fù)合體3C的截面圖。
圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別是表示各復(fù)合體3D、3E、3F、3G的截面圖。
圖6(a)、(b)、(c)是表示星型的燒結(jié)體11F、11G、11H的正視圖；(d)是表示復(fù)合體的截面圖。
圖7示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，端部被焊接。
圖8示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，端部以密封部件13密封。
圖9示意沒有應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖，電流貫通導(dǎo)體包括材質(zhì)不同的部分14a、14b。
圖10示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖11示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖12示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖13示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖14示意應(yīng)用本發(fā)明得到的高壓放電燈發(fā)光管的截面圖。
圖15(a)、(b)以及(c)是示意高壓放電燈發(fā)光管的組裝工序的截面圖。
圖16(a)、(b)以及(c)是示意高壓放電燈發(fā)光管的組裝工序的截面圖。
圖17(a)、(b)是表示各復(fù)合體3、3C的截面圖；(c)是示意高壓放電燈發(fā)光管的端部的截面圖。
圖18(a)是表示密封部件的成形體1以及電極成形體16的截面圖；(b)是表示把成形體1以及16安裝在電流貫通導(dǎo)體2上的狀態(tài)的截面圖；(c)是表示通過燒結(jié)(b)的成形體得到的復(fù)合體的截面圖；(d)是表示使用(c)的復(fù)合體得到的高壓放電燈發(fā)光管的端部結(jié)構(gòu)的截面圖。圖中1、1A、1B、1C、1D-成形體；1a-成形體的通孔；2、2a、2b-縱長部件；2、3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G-復(fù)合體；9-發(fā)光容器；10-高壓放電燈發(fā)光管；11、11A、11B、11C、11D、11F、11G、11H-燒結(jié)體；11a-燒結(jié)體的通孔。
具體實(shí)施例方式
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體呈圓板狀(參照圖1或圖2)或管狀。圖3的例子是表示制作管狀的燒結(jié)體的例子。如圖3(a)、圖3(b)所示，準(zhǔn)備金屬粉末(或金屬粉末與陶瓷粉末的混合物)的管狀成形體1A。在成形體1A上形成通孔1a。其次，如圖3(b)所示，使金屬制的實(shí)心電流貫通導(dǎo)體2穿過通孔1a。在該狀態(tài)，對成形體1A進(jìn)行燒結(jié)，得到圖3(c)所示的復(fù)合體3A。復(fù)合體3A具備金屬制的實(shí)心電流貫通導(dǎo)體2和在電流貫通導(dǎo)體2外周側(cè)安裝的管狀的燒結(jié)體11A，電流貫通導(dǎo)體2穿過通孔11a。在燒結(jié)過程中，因在電流貫通導(dǎo)體2的外表面和成形體通孔1a內(nèi)表面之間的由燒結(jié)作用導(dǎo)致的固著力以及成形體1A的燒結(jié)收縮作用而相對于電流貫通導(dǎo)體2的外周面產(chǎn)生朝向徑向的壓縮應(yīng)力，燒結(jié)體11A牢固地固定在電流貫通導(dǎo)體2的周圍。
在圖3(d)的例子中，在電流貫通導(dǎo)體2的外周，圓板狀的燒結(jié)體11與管狀的燒結(jié)體11A利用本發(fā)明固定。
電流貫通導(dǎo)體的方式并不限定，可以是棒狀，也可以是板狀。電流貫通導(dǎo)體的橫截面形狀并不限定，可以任意是正圓形、橢圓形、跑道形、四邊形、三角形等多邊形等。
電流貫通導(dǎo)體的外徑并不特別限定，電流貫通導(dǎo)體的外徑變大的話，由于成形體燒結(jié)時(shí)的收縮量變大，從而在燒結(jié)體側(cè)產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力過大，會有在燒結(jié)體上產(chǎn)生裂縫而損壞與電流貫通導(dǎo)體的密接性的傾向。因此，根據(jù)本發(fā)明的觀點(diǎn)，電流貫通導(dǎo)體的外徑較好是在5.0mm或其以下，更好是在3.0mm或其以下。但是，電流貫通導(dǎo)體的外徑變小的話，由于成形體燒結(jié)時(shí)的收縮量變小，所以固著力和壓縮力變小，而難以固定電流貫通導(dǎo)體。因此，電流貫通導(dǎo)體的外徑較好是在0.1mm或其以上。
電流貫通導(dǎo)體的材質(zhì)并不特別限定，可以是例如金屬、金屬陶瓷。但是，本發(fā)明在電流貫通導(dǎo)體是難以加工的高熔點(diǎn)金屬或其金屬陶瓷的場合，能夠制作結(jié)合力牢固的復(fù)合體這點(diǎn)上特別有效。根據(jù)此觀點(diǎn)，特別合適的是熔點(diǎn)在1500℃或其以上的金屬或該金屬的金屬陶瓷。
作為構(gòu)成這種電流貫通導(dǎo)體的金屬，較好是從鎢、鉬、鉭以及銥組成的群之中選取的一種或一種以上的金屬或其合金。此外，作為金屬陶瓷，較好是上述高熔點(diǎn)金屬與陶瓷粉末的燒結(jié)體。作為這種陶瓷粉末能夠以下為例。
即，氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)、尖晶石(MgO·Al2O3)、YAG(3Y2O3·5Al2O3)等高熔點(diǎn)陶瓷粉末。
此外，根據(jù)維持高的電流貫通導(dǎo)體的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)，較好是構(gòu)成金屬陶瓷的金屬的比例在30體積％或其以上，更好是50體積％或其以上。
此外，燒結(jié)體的形態(tài)只要是能夠在燒結(jié)收縮時(shí)相對于電流貫通導(dǎo)體施加朝向徑向的壓縮應(yīng)力的形態(tài)的話，就不特別限定。較好是在燒結(jié)體上設(shè)置可穿過電流貫通導(dǎo)體的通孔。在優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)體是管狀或圓板狀。
燒結(jié)體的材質(zhì)并不特別限定，所有金屬、金屬陶瓷都可。但是，本發(fā)明在燒結(jié)體是難以加工的高熔點(diǎn)金屬或其金屬陶瓷的場合，能夠制作結(jié)合力牢固的復(fù)合體這點(diǎn)上特別有效。根據(jù)此觀點(diǎn)，特別合適的是熔點(diǎn)在1500℃或其以上的金屬或該金屬的金屬陶瓷。
作為構(gòu)成這種燒結(jié)體的金屬，較好是從鎢、鉬、鉭以及銥組成的群之中選取的一種或一種以上的金屬或其合金。此外，作為金屬陶瓷，較好是上述高熔點(diǎn)金屬與陶瓷粉末的燒結(jié)體。作為這種陶瓷粉末能夠以下為例。
即，氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)、尖晶石(MgO·Al2O3)、YAG(3Y2O3·5Al2O3)等高熔點(diǎn)陶瓷粉末。
此外，根據(jù)燒結(jié)體的熱膨脹為與發(fā)光容器的安裝部接近的值時(shí)，在安裝部產(chǎn)生的熱應(yīng)力變小的觀點(diǎn)，構(gòu)成金屬陶瓷的金屬的比例較好是與發(fā)光容器安裝部的熱膨脹系數(shù)差在2ppm或其以下的體積比例，更好是與發(fā)光容器安裝部的熱膨脹系數(shù)差在1ppm或其以下的體積比例。
特別好的是，燒結(jié)體由鎢、含有鎢的金屬陶瓷、鉬、含有鉬的金屬陶瓷、鉭、含有鉭的金屬陶瓷、鈮、含有鈮的金屬陶瓷做成。
用于構(gòu)成燒結(jié)體的金屬粉末的粒徑并不特別限定，考慮到燒成收縮量等而適當(dāng)決定。金屬粉末的粒徑能夠取為例如0.5μm～50μm。此外，陶瓷粉末的粒徑也不特別限定，考慮到燒成收縮量等而適當(dāng)決定，能夠取為例如0.1μm～10μm。此外，燒結(jié)前的成形體的成形方法并不特別限定，可以利用擠出成形、壓印成形、澆注成形、刮墨刀法等任意方法。
此外，在對燒結(jié)體進(jìn)行成形時(shí)，相對于金屬粉末(以及根據(jù)必要為陶瓷粉末)能夠添加分散媒體。作為這種分散媒體，能夠以水、乙醇、異丙醇、二甘醇一丁醚乙酸酯等為例。此外，作為其它添加劑，能夠以PVA(聚乙烯醇)、甲基纖維素、乙基纖維素以及界面活性劑和可塑劑為例。
此外，燒結(jié)前的成形體可以是形成了所定的濕材料的成形體、也可以是使該成形體干燥后的干燥體、或者是干燥后脫脂了的脫脂體。
燒結(jié)溫度根據(jù)材質(zhì)的種類而決定，并不特別限定，一般說來，能夠取為1400℃～2000℃。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，電流貫通導(dǎo)體整個(gè)由同一素材做成。這樣，能夠減少電流貫通導(dǎo)體以及復(fù)合體的制造成本。此外，也可以在電流貫通導(dǎo)體的端部以焊接法結(jié)合鎢或者鉬。
本發(fā)明的復(fù)合體的用途并不特別限定，能夠以下為例。
各種高壓放電燈的電極、投影儀發(fā)光管的電極、此外，使陶瓷部件和金屬部件復(fù)合時(shí)的金屬部件。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，電流貫通導(dǎo)體起電極的作用。在該場合，由于可以用同一材質(zhì)形成整個(gè)電極，從而不必焊接優(yōu)選的不同材料的組合。由于不必通過焊接來結(jié)合高熔點(diǎn)金屬，從而能夠大幅減少制造成本。
與此相同，使多個(gè)縱長部件突出來結(jié)合，使燒結(jié)體固定在結(jié)合部分的外周側(cè)，采用例如圖2記載的方法的話，顯然不需要焊接優(yōu)選的不同材料的組合。因此，由于不必通過焊接來結(jié)合高熔點(diǎn)金屬，從而能夠大幅減少制造成本。
此外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起安裝到發(fā)光容器的安裝部的作用。這樣，由于能夠使起電極作用的電流貫通導(dǎo)體氣密地安裝在發(fā)光管內(nèi)部，所以本發(fā)明對高壓放電燈特別適合。
此外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起電極散熱器的作用。這樣，由于在電極前端部的散熱效率好，所以對高壓放電燈特別適合。
此外，在優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)體起調(diào)節(jié)電流貫通導(dǎo)體的直徑的套管的作用。這樣，由于能夠控制電流貫通導(dǎo)體和發(fā)光管的導(dǎo)管之間產(chǎn)生的空間體積量，所以能夠增加發(fā)光管的效率和壽命，所以對高壓放電燈特別適合。
此外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，燒結(jié)體起與電流導(dǎo)線的焊接用的端部的作用。在電流貫通導(dǎo)體僅以鎢或金屬陶瓷等非常難以焊接的材料構(gòu)成的場合，與電流供給用的導(dǎo)線的焊接比較困難。因此，通過把鉬、鈮、鉭等易于焊接的材料作為燒結(jié)體固定在電流貫通導(dǎo)體的外側(cè)，與電力供給導(dǎo)線的焊接就變得容易，對高壓放電燈特別適合。
此外，燒結(jié)體的內(nèi)徑與電流貫通導(dǎo)體的外徑的關(guān)系為了發(fā)現(xiàn)兩者的密接性而很重要，需要調(diào)節(jié)成形時(shí)的內(nèi)徑使得不把電流貫通導(dǎo)體插入燒結(jié)體進(jìn)行燒結(jié)時(shí)的內(nèi)徑比電流貫通導(dǎo)體的外徑小2％～20％。再有，燒結(jié)體的外徑并不特別限定，但燒結(jié)體的外徑太大的話，由于燒結(jié)體的成形和燒結(jié)等變得困難，所以，較好是燒結(jié)體的外徑在50mm或其以下。此外，燒結(jié)體的外徑較好是比電流貫通導(dǎo)體的外徑大0.1mm或其以上，更好是大0.3mm或其以上。
燒結(jié)體的厚度并不特別限定，能夠是例如0.1mm或其以上、20mm或其以下。此外，成形體的內(nèi)徑在電流貫通導(dǎo)體的外徑以上，其差在考慮到組裝兩者時(shí)的作業(yè)性時(shí)，較好是在0.01mm或其以上。
還可以在燒結(jié)體的外周部分設(shè)置厚0.1～1mm、高5mm或其以下、1mm或其以上的環(huán)狀的突起。這種環(huán)狀的突起部分能夠起安裝到別的外部部件的安裝部的作用。
以下，參照適當(dāng)?shù)母綀D，對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別是表示在本發(fā)明中可使用的成形體1B、1C、1D的截面圖。在成形體1C的外周形成有環(huán)狀的突起4。此外，在成形體1D的外周邊緣設(shè)有倒角部5。把這些成形體如圖4(d)所示那樣安裝在電流貫通導(dǎo)體2的外周并對其進(jìn)行燒結(jié)的話，得到圖4(e)所示的燒結(jié)體11C以及復(fù)合體3C。
圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別是表示本發(fā)明的復(fù)合體3D、3E、3F、3G的正視圖。在復(fù)合體3D中，在電流貫通導(dǎo)體2的外周固定有圓板狀的燒結(jié)體11，并且固定有管狀的燒結(jié)體11A和11B。在復(fù)合體3E中，在電流貫通導(dǎo)體2的外周固定有圓板狀的燒結(jié)體11C，并且固定有管狀的燒結(jié)體11A和11B。在燒結(jié)體11C的外周側(cè)邊緣形成有環(huán)狀突起4。在復(fù)合體3F中，在電流貫通導(dǎo)體2的外周固定有圓板狀的燒結(jié)體11D，并且固定有管狀的燒結(jié)體11A和11B。在燒結(jié)體11D的外周側(cè)邊緣形成有倒角部5。在復(fù)合體3G中，在電流貫通導(dǎo)體2的外周固定有圓板狀的燒結(jié)體11，并且固定有管狀的燒結(jié)體11B和11E。
在本發(fā)明中，固定在電流貫通導(dǎo)體的燒結(jié)體的形態(tài)并不限于圓板狀或管狀。例如也可以把如圖6(a)、(b)、(c)所示那種星形或齒輪形的燒結(jié)體11F、11G、11H安裝在電流貫通導(dǎo)體2的外周，并對其進(jìn)行燒結(jié)。這種形狀的燒結(jié)體容易設(shè)計(jì)成具有很大的表面積，特別適合于電極散熱器。
以下，以把本發(fā)明應(yīng)用于高壓放電燈發(fā)光管的實(shí)施例為中心進(jìn)一步進(jìn)行說明。
圖7是示意使用本發(fā)明制作的高壓放電燈管10的截面圖。由透光性材料做成的發(fā)光容器9的兩端內(nèi)側(cè)被密封部件11C密封。具體地說，電極兼電流貫通導(dǎo)體2穿過各密封部件11C的通孔11a中。在此，密封部件11C和電流貫通導(dǎo)體2根據(jù)本發(fā)明結(jié)合，構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)合體3C。復(fù)合體3C分別氣密地被保持。在各密封部件3C的外側(cè)邊緣形成有環(huán)狀突起4。
另一方面，在發(fā)光容器9的端部內(nèi)側(cè)夾住板狀金屬片7固定有由脆性材料做成的內(nèi)側(cè)部件6。發(fā)光容器9、板狀金屬片7以及內(nèi)側(cè)部件6由后述的工序牢固地結(jié)合。并且，以任意的方法、例如焊接法像8那樣使板狀金屬片7的邊緣和環(huán)狀突起4的邊緣氣密地結(jié)合，得到高壓放電燈用的發(fā)光管。通過在該發(fā)光容器9的內(nèi)側(cè)空間12密封進(jìn)所定的發(fā)光物質(zhì)，能夠用作高壓放電燈的發(fā)光管。
板狀金屬片7如后所述具備壓接把持著的把持部7a和從發(fā)光容器的端部突出的非把持部7b。這樣，通過使板狀金屬片7的非把持部從發(fā)光管端部突出，一般地，發(fā)光容器端部的密封變得更加容易。即，在使用玻璃料等密封材料密封時(shí)(例如圖8)，通過使密封部件附著在非把持部7b的內(nèi)側(cè)，就能夠進(jìn)行密封。此外，在利用激光焊接法進(jìn)行密封時(shí)，這樣的非把持部具有散發(fā)焊接時(shí)的熱，防止熱向發(fā)光管側(cè)的集中并防止裂縫發(fā)生的作用，此外還具有防止焊接材料的泄漏的作用。
這樣，通過把本發(fā)明應(yīng)用于高壓放電燈用發(fā)光管，還進(jìn)一步可得到以下的作用效果。即，在本發(fā)明的復(fù)合體3C中，發(fā)光容器9的端部和牢固地埋設(shè)結(jié)合在內(nèi)側(cè)部件6的板狀金屬片7的熱膨脹差小，在密封部件11C的內(nèi)側(cè)穿過實(shí)心的電極兼電流貫通導(dǎo)體2并固定，能夠使導(dǎo)體2的前端起到電極的作用。即使在利用例如鎢之類適宜于電極材質(zhì)形成這種導(dǎo)體2整體的場合，采用本發(fā)明的話，密封部件11C相對于導(dǎo)體2氣密地且牢固地被結(jié)合，在熱循環(huán)方面的性質(zhì)也好。因此，由于能夠以鎢等一種適當(dāng)?shù)慕饘傩纬烧麄€(gè)導(dǎo)體2，從而不要高熔點(diǎn)金屬的結(jié)合工序，這樣，就能夠大幅削減制造成本。
在圖8所示的高壓放電燈發(fā)光管的場合，電極兼電流貫通導(dǎo)體2穿過各密封部件11G的各通孔11a中。在此，密封部件11G和電流貫通導(dǎo)體2根據(jù)本發(fā)明被結(jié)合，構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)合體3G。復(fù)合體3G分別被氣密地保持。另一方面，在發(fā)光容器9的端部內(nèi)側(cè)夾住板狀金屬片7固定有由脆性材料做成的內(nèi)側(cè)部件6。發(fā)光容器9、板狀金屬片7以及內(nèi)側(cè)部件6由后述的工序牢固地結(jié)合。并且，利用密封部件13進(jìn)一步密封板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面和密封部件3G表面。
這種密封部件能夠以玻璃密封部件或陶瓷密封部件為例，特別是以下比較好。例如，能夠使用Dy2O3∶Al2O3∶SiO2＝50～80∶10～30∶10～30(重量％)組成的玻璃料或氧化物的混合粉體。
在圖9所示的高壓放電燈發(fā)光管的場合，對電流貫通導(dǎo)體14的固定不應(yīng)用本發(fā)明。在該場合，由于端部密封部件30與電流貫通導(dǎo)體14的結(jié)合利用原來的方法，從而需要減小端部密封部件與電流貫通導(dǎo)體之間的熱膨脹差。在例如端部密封部件30為鉬金屬陶瓷制的場合，電流貫通導(dǎo)體之中密封部分14b由與它的熱膨脹接近的鉬形成，前端側(cè)14a由鉭形成。但是，鉭與鉬的結(jié)合部分難以牢固地結(jié)合，制造成本顯著上升。
在圖10的例子中，在發(fā)光容器9的端部內(nèi)側(cè)固定有外側(cè)密封部件20，在外側(cè)密封部件20與內(nèi)側(cè)密封部件21之間板狀金屬片7如后述那樣被壓接把持。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2與密封部件11H利用本發(fā)明而被一體化，構(gòu)成復(fù)合體3H。并且，在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面與密封部件11H之間施以密封部件13。在電流貫通導(dǎo)體2的前端固定有用圖6說明的齒輪形電極散熱器17。
在圖11的例子中，在發(fā)光容器9的端部外側(cè)固定有外側(cè)密封部件22，在外側(cè)密封部件22與內(nèi)側(cè)密封部件23之間板狀金屬片7如后述那樣被壓接把持。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2與密封部件11H利用本發(fā)明而被一體化，構(gòu)成復(fù)合體3H。并且，在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面與密封部件11H之間施以密封部件13。在電流貫通導(dǎo)體2的前端固定有螺旋狀電極散熱器17。
在圖12的例子中，表示對所謂的橢圓形發(fā)光容器應(yīng)用本發(fā)明的例子。在發(fā)光容器29的端部內(nèi)側(cè)固定有密封部件24，在發(fā)光管29與密封部件24之間板狀金屬片7如后述那樣被壓接把持。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2與密封部件11H利用本發(fā)明而被一體化，構(gòu)成復(fù)合體3H。并且，在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面與密封部件11H之間施以密封部件13。在電流貫通導(dǎo)體2的前端固定有螺旋狀電極散熱器17。
在圖13的例子中，表示對所謂的橢圓形發(fā)光容器應(yīng)用本發(fā)明的例子。在發(fā)光容器29的端部外側(cè)固定有外側(cè)密封部件25，在外側(cè)密封部件25與內(nèi)側(cè)密封部件24之間板狀金屬片7如后述那樣被壓接把持。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2與密封部件11H利用本發(fā)明而被一體化，構(gòu)成復(fù)合體3H。并且，在板狀金屬片7的內(nèi)側(cè)面與密封部件11H之間施以密封部件13。在電流貫通導(dǎo)體2的前端固定有螺旋狀電極散熱器17。
在圖14的例子中，表示對所謂的橢圓形發(fā)光容器應(yīng)用本發(fā)明的例子。發(fā)光容器29的端部作為導(dǎo)管直徑像毛細(xì)管那樣變細(xì)。另一方面，電極兼電流貫通導(dǎo)體2與密封兼套管1A、用于焊接的端部11A以及電極散熱器17利用本發(fā)明而被一體化，構(gòu)成復(fù)合體3H。并且，在發(fā)光管29的端部毛細(xì)管內(nèi)側(cè)面與密封部件兼套管1A之間施以密封部件13。在電極兼電流貫通導(dǎo)體2的前端固定有齒輪狀電極散熱器17。此外，在相反一側(cè)固定有用于使與導(dǎo)線的焊接容易的焊接的端部11A。
圖15(a)～(c)是表示本發(fā)明的高壓放電燈發(fā)光管的組裝工序的截面圖。如圖15(a)所示，在發(fā)光容器的成形體9A與內(nèi)側(cè)部件6之間插入管狀的板狀金屬片7，并使它們夾緊。其次，對成形體9A進(jìn)行燒結(jié)，并使之燒成收縮，如圖15(b)所示，把板狀金屬片7壓接把持在發(fā)光容器9與密封部件6之間。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，如圖15(c)那樣，準(zhǔn)備電極兼電流貫通導(dǎo)體2與燒結(jié)體11C的復(fù)合體3C，把燒結(jié)體11C的環(huán)狀突起4焊接在板狀金屬片7，得到高壓放電燈。
此外，在圖16(a)～(c)所示的例子中，利用與圖15(a)～(c)同樣的工序，制作高壓放電燈發(fā)光管。但是，在本例中，在電流貫通導(dǎo)體2的前端設(shè)有由多個(gè)小圓板做成的電極散熱器16。
電極兼電流貫通導(dǎo)體2，例如如圖17(a)、(b)所示，插入所定形狀的成形體的通孔中，對成形體進(jìn)行燒結(jié)，做成復(fù)合體。并且，把得到的燒結(jié)體11C例如如圖16(c)所示那樣利用密封部件13相對于板狀金屬片7固定，或焊接。
在圖18(a)的例子中，除密封部件1之外，還準(zhǔn)備電極散熱器17的成形體16。并且，如圖18(b)所示，使電極兼電流貫通導(dǎo)體2穿過成形體1的通孔1a，同時(shí)還穿過電極散熱器17的成形體16中。并且，對成形體1以及電極成形體16進(jìn)行燒結(jié)，如圖18(c)所示，在電流貫通導(dǎo)體2的外周固定燒結(jié)了的密封部件11以及電極散熱器17。其次，如圖18(d)所示，使密封部件11相對于板狀金屬片7固定，做成高壓放電燈。
在高壓放電燈發(fā)光管中，形成壓接把持板狀金屬片的密封部件或發(fā)光容器的脆性材料并不特別限定，能夠以玻璃、陶瓷、金屬陶瓷、單晶為例。
作為該玻璃，可以石英玻璃、硅酸鋁玻璃、硼硅酸玻璃、硅-氧化鋁-鋰系晶化玻璃等為例。作為該陶瓷，可以對鹵系腐蝕性氣體有耐腐蝕性的陶瓷為例，特別理想的有氧化鋁、氧化釔、碳酸釔鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅。此外，也可以是其中任一種構(gòu)成的單晶。
作為金屬陶瓷，可以氧化鋁、氧化釔、碳酸釔鋁、氮化鋁、氮化硅等陶瓷和鉬、鎢、鉿、錸等金屬的金屬陶瓷為例。作為單晶，可以在可見光區(qū)域具有光學(xué)透明特性的例如金剛石(碳元素單晶)和藍(lán)寶石(Al2O3單晶)等為例。
在高壓放電燈發(fā)光管中，板狀金屬片的厚度方向的兩側(cè)較好是以熱膨脹系數(shù)相似或相同的脆性材料壓接把持。這樣，脆性材料之間的應(yīng)力完全不會產(chǎn)生，在金屬材料中產(chǎn)生的應(yīng)力相對于金屬材料的厚度中心對稱而成為幾乎等價(jià)的應(yīng)力分布，并且由于與脆性材料相比，厚度要薄很多，所以產(chǎn)生的應(yīng)力因金屬材料的塑性變形而得到緩和。因此，即使在壓接把持工程后，在伴隨著溫度變化的使用條件下，不會有金屬材料受損而破裂，導(dǎo)致很大的變形等致命的損傷。
在上述高壓放電燈發(fā)光管中，在板狀金屬片與脆性材料的接觸界面產(chǎn)生的應(yīng)力通過板狀金屬片的把持部的變形而得到緩和。
在把持部與脆性材料的接觸界面產(chǎn)生的應(yīng)力例如由以下原因而產(chǎn)生。金屬材料的熱膨脹系數(shù)設(shè)為α1、揚(yáng)氏模量為E1，脆性材料的熱膨脹系數(shù)設(shè)為α2、揚(yáng)氏模量為E2。在將金屬材料埋設(shè)于脆性材料中，并通過燒結(jié)溫度T1來壓接把持，冷卻到室溫時(shí)，在兩者完全不變形且在界面不產(chǎn)生滑動的情況下，金屬側(cè)的產(chǎn)生應(yīng)力σ1由下式表示σ1∞E1×(T1-室溫)×(α1-α2)(1)同樣地，脆性材料側(cè)的產(chǎn)生應(yīng)力σ2由下式表示σ2∞E2×(T1-室溫)×(α2-α1)(2)如果取鉬和氧化鋁的組合為例，由于鉬的熱膨脹系數(shù)約為5ppm/℃、揚(yáng)氏模量約為330Gpa，氧化鋁的熱膨脹系數(shù)約為8ppm/℃、揚(yáng)氏模量約為360Gpa，所以在從例如燒結(jié)溫度為1500℃冷卻到室溫時(shí)，如果鉬側(cè)完全沒有塑性變形，則鉬側(cè)產(chǎn)生約1500Mpa的壓縮應(yīng)力。同樣地，氧化鋁側(cè)產(chǎn)生約1600Mpa的拉伸應(yīng)力。
該應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各材料的強(qiáng)度，通常在此類脆性材料和金屬部件的結(jié)構(gòu)體在某個(gè)材料的界面產(chǎn)生破壞，不可能實(shí)現(xiàn)復(fù)合的部件。
但是，金屬中如果產(chǎn)生屈服應(yīng)力以上的應(yīng)力則發(fā)生塑性變形。此時(shí)，達(dá)到破壞前的變形的大小用“拉伸”表示，通常，“拉伸”為百分之幾到百分之幾十之間的非常大的值。
對于陶瓷材料，通過使金屬材料側(cè)相對較薄，并設(shè)計(jì)成只在金屬側(cè)產(chǎn)生屈服應(yīng)力以上的應(yīng)力來塑性變形，可緩和熱膨脹差所產(chǎn)生的應(yīng)力。
如果使例如鉬成為100微米厚的薄板，并使氧化鋁的厚度成為10mm的塊，則使鉬薄板變形而緩和應(yīng)力所需的鉬側(cè)的變形由(3)式表示∈＝(T1-室溫)×(α1-α2)～0.5％(3)厚度方向的變形量為Δt＝∈×t～0.5微米(4)能以非常微小的變形來緩和產(chǎn)生的應(yīng)力。
如果取白金和氧化鋁的組合為例，由于白金的熱膨脹系數(shù)約為9ppm/℃、揚(yáng)氏模量約為170Gpa，氧化鋁的熱膨脹系數(shù)約為8ppm/℃、揚(yáng)氏模量約為360Gpa，所以在從例如燒結(jié)溫度為1500℃冷卻到室溫時(shí)，如果白金側(cè)完全沒有塑性變形，則白金側(cè)產(chǎn)生約250Mpa的拉伸應(yīng)力。同樣地，氧化鋁側(cè)產(chǎn)生約530Mpa的壓縮應(yīng)力。
如果該情況下也使白金成為100微米厚的薄板，且使氧化鋁的厚度為10mm的塊，則使白金薄板變形而緩和應(yīng)力所需的白金側(cè)的變形由(3)式表示，約為0.1％。雖然在白金側(cè)產(chǎn)生相對于壓接把持方向的拉伸應(yīng)力，但是如果其深度方向僅產(chǎn)生0.1％的變形，則緩和了拉伸應(yīng)力。如果為10mm的壓接把持深度，則僅為10μm。
這樣，脆性材料和金屬材料的結(jié)構(gòu)體中主要因兩者的熱膨脹差所產(chǎn)生的應(yīng)力是其變形為1％以下的大小。一個(gè)金屬材料的屈服強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度小，到其斷裂前的拉伸由于是百分之幾到百分之幾十的大小，所以即使使金屬材料側(cè)的厚度比脆性材料厚度更薄，只在金屬側(cè)產(chǎn)生屈服應(yīng)力以上的應(yīng)力使之塑性變形來緩和熱膨脹差，其變形量在“拉伸”值以內(nèi)，金屬材料不破壞。此外，通過金屬材料變形，脆性材料側(cè)產(chǎn)生的應(yīng)力也得到緩和，可實(shí)現(xiàn)脆性材料-金屬結(jié)構(gòu)體。在使用利用燒成收縮而成為一體化的制法的情況下，成為高溫下的熱處理操作，通過金屬材料的高溫蠕變變形等也能緩和應(yīng)力。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的把持部兩側(cè)的脆性材料的熱膨脹系數(shù)差在2ppm或其以下，特別好的是1ppm或其以下。最理想的是兩者的熱膨脹系數(shù)相同。這樣，通過使兩者的熱膨脹系數(shù)一致，可進(jìn)一步提高本發(fā)明的脆性材料-金屬構(gòu)造體對熱循環(huán)的穩(wěn)定性、可靠性。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的把持部的兩側(cè)的脆性材料是燒成收縮率不同的燒結(jié)體，板狀金屬片利用燒結(jié)時(shí)的收縮差而壓接。有關(guān)此時(shí)的收縮率差的恰當(dāng)值將在后述或者，在優(yōu)選實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的把持部的兩側(cè)的脆性材料的內(nèi)側(cè)是玻璃、單晶等燒成不收縮的脆性材料，外側(cè)是燒成收縮的脆性材料。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，板狀金屬片的厚度至少在把持部在1000μm或其以下，特別好是200μm或其以下。這樣，通過使板狀金屬片變薄可以利用板狀金屬片的變形降低在板狀金屬片和脆性材料之間產(chǎn)生的應(yīng)力，進(jìn)一步提高發(fā)光容器的氣密性。但是，板裝金屬片過薄的話，由于作為結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度不夠，所以較好是板狀金屬片的把持部的厚度在20μm或其以上，更好是50μm或其以上。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，壓接板狀金屬片的把持部的脆性材料之中，外側(cè)的脆性材料的厚度在0.1mm或其以上。這樣，能夠使從外側(cè)的脆性材料相對于板狀金屬片向徑向施加的壓力足夠大，進(jìn)一步提高發(fā)光容器的氣密性。根據(jù)此觀點(diǎn)，更好是使外側(cè)的脆性材料的厚度在0.5mm或其以上。
發(fā)光管的制法并不特別限定，對于這些發(fā)光管的主干部，(1)有利用擠出成形、泥漿注入成形、注射成形，把發(fā)光管分成兩個(gè)部件成形，在脫脂前結(jié)合～正式燒結(jié)成形體來一體化的方法。此外，(2)也可以以凝膠鑄造為代表的熔模鑄造法成形，能夠?qū)崿F(xiàn)不選擇主干部發(fā)光管設(shè)計(jì)的端部密封結(jié)構(gòu)。
此外，在金屬鹵素?zé)糁?，重視耐腐蝕性，主要用Mo、W、Re等，但在高壓鈉燈中，還能夠采用Nb作為上述金屬部件。此外，同樣在超高壓水銀燈中也可采用Nb。
通過如下方式密封這些發(fā)光容器而成為放電燈發(fā)光管。
(1)金屬鹵素?zé)?一般照明)在50～200mbar的Ar氣氛下從Mo制的金屬帽(在帽本身上有導(dǎo)向部分也可)的孔投入Hg(不是必需的)、金屬(Na、稀土類元素等)碘化物并插入Mo或W電極，利用TIG焊接或激光焊接來焊接密封。
(2)金屬鹵素?zé)?汽車用·點(diǎn)光源用)與(1)同樣密封金屬碘化物和Hg(不是必需的)。根據(jù)情況用7～20bar的Xe作為起始?xì)怏w。特別地，本發(fā)明這種場合由于以極短時(shí)間和低溫結(jié)束密封，所以，從起始?xì)怏w開始能夠幾乎完全地控制發(fā)光物質(zhì)的蒸發(fā)。主干部材料可以是通常的透光性氧化鋁，但也可選用線性透過率高的YAG、藍(lán)寶石、粒徑在10μm或其以下的多晶氧化鋁。
(3)高壓鈉燈金屬帽用Nb。電極用Mo、W、Nb，把它們焊接起來。發(fā)光物質(zhì)是Na-Hg混合物和Ar等起始?xì)怏w，在不用Hg的場合密封進(jìn)Xe。特別地，在燈管表面用輔助電極的場合(不管繞圈、金屬化印刷等種類)，防止電極保持部件附近與輔助電極的短路，根據(jù)情況也可以在輔助電極上設(shè)置絕緣機(jī)構(gòu)。
(4)超高壓水銀燈主干部材料合適的是線性透過率高的YAG、藍(lán)寶石、粒徑在10μm或其以下的多晶氧化鋁等。發(fā)光物質(zhì)是Hg和Br。金屬帽除Mo、W等還可使用Nb，焊接法與上述相同。
實(shí)施例(實(shí)施例1)根據(jù)參照圖1(a)～(d)說明過的方法，制作復(fù)合體3。具體地說，在100份平均粒徑2微米的金屬鉬粉末中添加15份有機(jī)溶劑、5份粘合劑以及2份潤滑劑，混煉成高粘度土狀后使之干燥，準(zhǔn)備所定長度的金屬鉬粉末成形體1。擠出成形體1的截面為略圓形狀，在中心部沿長方向形成有與一體化的鎢線材的直徑幾乎相等的孔1a。該孔能夠通過在擠出用的模具中心預(yù)先固定芯材來形成，但在成形體的長度很短時(shí)，也可以把擠出成形成實(shí)心的棒狀的成形體切斷成所定長度后，以鉆孔機(jī)進(jìn)行機(jī)械加工來形成。切斷成所定長度可以在干燥前也可以在干燥后。
這樣形成的金屬鉬粉末成形體1在大氣中600℃加熱，熱分解粘合劑以及潤滑劑而預(yù)先從成形體內(nèi)除去。
其次，在金屬鉬粉末成形體1的中心的孔1a中插入長40mm的鎢線材2并把兩者組裝起來，在氫氣氛中1800℃燒成，燒結(jié)金屬鉬粉末成形體。金屬鉬粉末成形體通過燒結(jié)而成為沒有氣孔的高度致密的金屬鉬燒結(jié)體。同時(shí)，因金屬鉬粉末成形體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用，金屬鉬燒結(jié)體和鎢棒的界面緊密接觸，兩者一體化而得到氣密性高的復(fù)合體3。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬部件一體化了的結(jié)構(gòu)體適合于用作例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
(實(shí)施例2與壓印成形部件的一體化)制作了圖4(b)、(d)、(e)所示那種方式的復(fù)合體3C。具體地說，準(zhǔn)備在100份平均粒徑2微米的金屬鉬粉末中添加3份粘合劑以及1.5份可塑劑的造粒粉末。對該造粒粉末體施加沿一個(gè)軸方向的壓力(1000kg/cm2)來實(shí)施壓印成形，然后干燥，準(zhǔn)備所定形狀的金屬鉬粉末成形體1C。
壓印成形體1C的截面形狀為略圓形，在中心部沿長方向形成有與一體化的鎢線材的直徑幾乎相等的孔1a。該孔能夠通過在擠出用的模具中心預(yù)先固定芯材來形成，但在成形體的長度很短時(shí)，也可以以鉆孔機(jī)機(jī)械加工成實(shí)心的圓盤狀來形成孔。
在壓印成形的場合，通過精心制作模組模具的結(jié)構(gòu)，可以做成在成形體上形成薄的肋4并把拐角部做成倒角部形狀5。
這樣成形的金屬鉬粉末成形體1在大氣中600℃加熱，熱分解粘合劑以及潤滑劑而預(yù)先從成形體內(nèi)除去。
其次，在金屬鉬粉末成形體1的中心的孔1a中插入長40mm的鎢線材2并把兩者組裝起來，在氫氣氛中1800℃燒結(jié)，燒結(jié)金屬鉬粉末成形體。金屬鉬粉末成形體通過燒結(jié)而成為沒有氣孔的高度致密的金屬鉬燒結(jié)體。同時(shí)，因金屬鉬粉末成形體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用，金屬鉬燒結(jié)體和鎢棒的界面緊密接觸，兩者一體化而得到氣密性高的復(fù)合體3。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬部件一體化了的結(jié)構(gòu)體適合于用作例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
(實(shí)施例3與擠出成形部件的一體化)制作了圖3(a)～(c)所示的復(fù)合體3A。具體地說，準(zhǔn)備在100份70體積％的平均粒徑2微米的金屬鉬粉末和30體積％的平均粒徑0.3微米的氧化鋁粉末的混合粉末中添加20份有機(jī)溶劑、5份粘合劑以及2份可塑劑，混煉成高粘度土狀后，進(jìn)一步用真空練土機(jī)練成不包含空氣的狀態(tài)，準(zhǔn)備擠出用模具并實(shí)施擠出成形，使之干燥，準(zhǔn)備所定形狀的金屬鉬-氧化鋁混合粉末成形體1A。
壓印成形體1A的截面形狀為略圓形，在中心部沿長方向形成有與一體化的鎢線材的直徑幾乎相等的孔1a。該孔能夠通過在擠出用的模具中心預(yù)先固定芯材來形成，但在成形體的長度很短時(shí)，也可以把擠出成形成實(shí)心的棒狀的成形體切斷成所定長度后，以小直徑的鉆孔機(jī)進(jìn)行機(jī)械加工來形成。切斷成所定長度可以在干燥前也可以在干燥后。
這樣形成的金屬鉬-氧化鋁混合粉末成形體在大氣中600℃加熱，熱分解粘合劑以及潤滑劑而預(yù)先從成形體內(nèi)除去。
其次，在設(shè)置于金屬鉬-氧化鋁混合粉末成形體1的中心的孔1a中插入長40mm的鎢線材2并把兩者組裝起來，在氫氣氛中1800℃燒結(jié)。金屬鉬-氧化鋁混合粉末成形體通過燒結(jié)而成為沒有氣孔的高度致密的金屬鉬-氧化鋁金屬陶瓷燒結(jié)體。同時(shí)，因金屬鉬-氧化鋁混合粉末成形體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用，金屬鉬-氧化鋁金屬陶瓷燒結(jié)體和鎢棒的界面緊密接觸，兩者一體化而得到氣密性高的復(fù)合體3。
這樣得到的鎢棒和金屬鉬-氧化鋁金屬陶瓷部件一體化了的結(jié)構(gòu)體適合于用作例如高壓放電燈用的電極兼電流貫通導(dǎo)體。
(實(shí)施例4與擠出成形部件的一體化)制作了圖6(a)、(d)所示的復(fù)合體。具體地說，準(zhǔn)備在100份80體積％的平均粒徑2微米的金屬鎢粉末和20體積％的平均粒徑0.3微米的氧化鋁粉末的混合粉末中添加20份有機(jī)溶劑、5份粘合劑以及2份可塑劑，混煉成高粘度土狀后，進(jìn)一步用真空練土機(jī)練成不包含空氣的狀態(tài)，準(zhǔn)備擠出用模具并實(shí)施擠出成形，使之干燥，準(zhǔn)備所定形狀的金屬鎢-氧化鋁混合粉末成形體11F。
金屬鎢-氧化鋁混合粉末擠出成形體11F的截面形狀為多個(gè)翼片豎立起來的齒輪形狀，在中心部沿長方向形成有與一體化的鎢線材的直徑幾乎相等的孔1a。該孔能夠通過在擠出用的模具中心預(yù)先固定芯材來形成，但在成形體的長度很短時(shí)，也可以把擠出成形成實(shí)心的棒狀的成形體切斷成所定長度后，以鉆孔機(jī)進(jìn)行機(jī)械加工來形成。切斷成所定長度可以在干燥前也可以在干燥后。
這樣形成的金屬鎢-氧化鋁混合粉末成形體在大氣中600℃加熱，熱分解粘合劑以及潤滑劑而預(yù)先從成形體內(nèi)除去。
其次，在設(shè)置于成形體的中心的孔中插入長40mm的鎢線材2，在氫氣氛中1800℃燒結(jié)，燒結(jié)金屬鎢-氧化鋁混合粉末成形體，做成金屬陶瓷，金屬鎢-氧化鋁混合粉末成形體通過燒結(jié)而成為沒有氣孔的高度致密的金屬陶瓷燒結(jié)體11F。同時(shí)，因金屬鎢-氧化鋁混合粉末成形體燒結(jié)時(shí)的體積收縮作用和燒結(jié)作用，金屬鎢-氧化鋁混合粉末金屬陶瓷燒結(jié)體和鎢棒的界面緊密接觸，兩者一體化。這樣得到的鎢棒和金屬鎢-氧化鋁金屬陶瓷部件一體化了的結(jié)構(gòu)體適合于用作例如高性能的具備電極散熱器的高壓放電燈用的電極。
(實(shí)施例5)與實(shí)施例1同樣制作了復(fù)合體。但是，鎢棒2的直徑、燒結(jié)前的成型體的外徑(直徑)、內(nèi)徑、壁厚、長度如表1所示那樣改變。并且，與實(shí)施1同樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，表2表示所得到的結(jié)果。
表1


表2


(實(shí)施例6)按照圖16、圖17所示的順序，制作了圖7的高壓放電燈發(fā)光管。
具體地說，準(zhǔn)備對鉬板進(jìn)行拉深加工而成形制作的厚度0.2mm的圓筒狀金屬片7?；蛘?，在把鉬粉末擠壓成形為管狀后，通過燒結(jié)準(zhǔn)備了厚0.2mm的圓筒狀金屬片7。此外，準(zhǔn)備由高純度氧化鋁燒結(jié)體做成的密封部件6，在6的外側(cè)固定圓筒狀金屬片7，在其外側(cè)固定氧化鋁粉末的成形體9A。成形體9A是用干包套成形機(jī)成形的、內(nèi)徑2.1mm、外徑4mm、長20mm的高純度氧化鋁做成的管狀的發(fā)光管用成形體2(成形壓力1500kg/cm2)。在氫氣氛中1800℃燒結(jié)該組裝體，得到圖16(b)所示的發(fā)光容器。
另一方面，與實(shí)施例1同樣制作電極兼電流貫通導(dǎo)體2和鉬金屬陶瓷制的密封部件11C的結(jié)合體3C。并且，把結(jié)合體3C插入發(fā)光容器的一側(cè)，對環(huán)狀突起4和板狀金屬片7進(jìn)行激光焊接。把焊接了這一側(cè)的發(fā)光容器移送到球形罩中，在高純度的氬氣氛中，利用沒有焊接結(jié)合體3C的另一方的發(fā)光容器的密封部件的孔，投入所定量的水銀以及鈧-鈉系的鹵化金屬，再插入結(jié)合體3C，對環(huán)狀突起4和板狀金屬片7進(jìn)行激光焊接。通過這一系列的工程，制作了圖16(c)所示的高壓放電燈用發(fā)光管。在該發(fā)光管上焊接用于供給電流的導(dǎo)線，插入玻璃外球中，做成燈泡，通過利用所定的穩(wěn)壓電源流過電流，能夠作為金屬鹵素高壓放電燈而發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光管，其特征在于具備由脆性材料做成的發(fā)光容器，金屬或金屬陶瓷制的實(shí)心電流貫通導(dǎo)體，以及固定在該電流貫通導(dǎo)體外側(cè)的、至少含有金屬粉末的成形體的燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體呈圓板狀或管狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體之中、固定有上述燒結(jié)體的部分由同一材料做成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體由多個(gè)長部件做成，把這些長部件在長方向連接時(shí)的連接部利用上述燒結(jié)體固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體起電極的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體起安裝到上述發(fā)光容器的安裝部的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體起電極散熱器的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體起用于調(diào)節(jié)上述電流貫通導(dǎo)體的直徑的套管的作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體起與電流導(dǎo)線的焊接用的端部的作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體由高熔點(diǎn)金屬或含有高熔點(diǎn)金屬的金屬陶瓷的線材做成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光管，其特征在于上述高熔點(diǎn)金屬是從鎢、鉬、鉭以及銥組成的群中選取的一種或一種以上的金屬或含有該金屬的合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體由高熔點(diǎn)金屬或含有高熔點(diǎn)金屬的金屬陶瓷做成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體的外徑在5mm或其以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體的外徑在10mm或其以下，并且比上述電流貫通導(dǎo)體的外徑大0.1mm或其以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于上述燒結(jié)體的厚度在0.5mm或其以上、20mm或其以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～11任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管，其特征在于在上述燒結(jié)體的外周部分具有厚0.1～1mm、高1mm～5mm的環(huán)狀的突起。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光管，其特征在于上述電流貫通導(dǎo)體由同一材料構(gòu)成。
18.一種高壓放電燈，其特征在于具備權(quán)利要求1～17任何一項(xiàng)所述的發(fā)光管。
全文摘要
本發(fā)明的目的是使發(fā)光管相對于在發(fā)光管(9)內(nèi)設(shè)置的電流貫通導(dǎo)體(2)的密封部件(11C)等的結(jié)合牢固，緊密接觸性高。所采用的方法是，發(fā)光管具備由脆性材料做成的發(fā)光容器(9)、金屬或金屬陶瓷制的實(shí)心電流貫通導(dǎo)體(2)、固定在電流貫通導(dǎo)體(2)外側(cè)的、至少含有金屬粉末的成形體的燒結(jié)體(11C)。
文檔編號H01J61/073GK1841645SQ20061006634
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者渡邊敬一郎, 太田隆, 新見德一 申請人:日本礙子株式會社