專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的金屬g化物燈。具體 地，本發(fā)明涉及尤其用于普通照明的包含陶瓷放電容器的金屬鹵化物 燈。
背景技術(shù)：
由US-B 6 590 342已經(jīng)獲知一種金屬離化物燈。引線通過玻璃焊料 密封在塞(Stopfen )中。為了更好地適用于熱膨脹系數(shù)，將由鋁化鉬 (Mo3Al)制成的層施加到引線上。該層也可采用其它金屬間化合物組
該引線是針狀物，其內(nèi)部由鉬組成。在這種情況下，該層還具有另 外的目的即對填充物的卣素尤其具有耐受性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計引線的密封盡可能永久并實現(xiàn)引線和相鄰部 件(Umgebung)的更好結(jié)合。
上述目的通過權(quán)利要求1的特征的部分特征來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求 給出了尤其有利的實施方案。
具有陶瓷放電容器的高壓放電燈的密封技術(shù)至今為止還沒有令人 滿意的解決方法。關(guān)于密封，目前將由MoV合金制成的管狀或針狀引
線直接插入由Al203制成的放電容器的末端。在這種情況下，不再需要
由Mo和入1203組分構(gòu)成的金屬陶瓷制成的塞。
由于管比針更有彈性，所以優(yōu)選使用管作為引線。引線必須具有 MoV部件，引線還可以包含其它部件，例如鈮部件作為外部部件或者 由其它材料構(gòu)成的芯部件。所述MoV部件經(jīng)過滲鋁工藝進(jìn)行處理。隨 后將上述體系直接插入PCA構(gòu)成的生坯的末端。該P(yáng)CA部件是塞或者是由透明Al203制成的放電容器的末端等。該P(yáng)CA部件還可以是由Mo
和Al203組分構(gòu)成的金屬陶瓷部件。
另一方面，因為惰性的鉬與玻璃焊料不發(fā)生反應(yīng)，所以使用玻璃焊 料的現(xiàn)有技術(shù)在尤其是管狀的鉬引線和塞或放電容器末端之間的界面 接合不能令人滿意。因此，鉬引線和玻璃焊料之間只存在粘附作用較差 的物理結(jié)合。因此，在工作狀態(tài)和關(guān)燈之間的經(jīng)常性的溫度變化中會形 成裂縫，最后導(dǎo)致密封劣化和由此的燈泡失效。
才艮據(jù)本發(fā)明，對此不4吏用玻璃焊料或熔融陶瓷(Schmelzkeramik )。 如果需要的話，在不使用金屬陶瓷-塞的情況下，通過基于引線表面活 化作用的特定粘附層，可實現(xiàn)引線對PCA部件尤其對陶瓷放電容器的 末端的更好的粘附作用。塞借助于滲鋁工藝，也稱為利用噴霧的鋁涂敷 (Alumetierung)工藝，尤其通過氣相，將活化的鋁轉(zhuǎn)移到由鉬/釩合金 構(gòu)成的引線的表面。在此過程中，首先形成A1含量高的層，該層以下 簡稱為(MoV)3A18層。這發(fā)生在依賴溫度和時間的擴(kuò)散過程中。為此， 尤其要將MoV管置于含Al的粉末床混合物(Pulverbettmischung )中 并且在800 ~ 1200 "C的溫度下在保護(hù)氣氛中進(jìn)行退火。在此過程中，在 引線表面的外側(cè)上產(chǎn)生梯度顯微結(jié)構(gòu)，所述梯度顯微結(jié)構(gòu)包含與 A18Mo3相類似的富含Al的AlxMoyVz相，由此進(jìn)一步向內(nèi)相鄰的是與 Mo3Al類似的貧Al的AlwMoyVz相，最后進(jìn)一步向內(nèi)變成所述管的 MoV顯微結(jié)構(gòu)。在此過程中，系數(shù)w顯著小于x。在其中生坯的收縮 達(dá)到約10 ~ 30%的數(shù)量級的生坯的直接燒結(jié)過程中，來自接近表面的所 述外部相的鋁能夠與PCA部件的氧，即塞或優(yōu)選放電容器的末端的氧 進(jìn)行反應(yīng)，其中塞或優(yōu)選放電容器的末端均主要由A1203 (PCA)制成， 由于直接燒結(jié)過程中的熱處理臨時密封引線，并由此形成塞或放電容器 末端與引線之間的固定接頭。在此過程中，粘附層部分或完全地轉(zhuǎn)化為 由MoV和Ah03制成的金屬陶瓷。
這類密封原則上還可用于包含引線的MoV部件和由Mo和A1203 制成的金屬陶瓷塞的體系，其中有必要選擇Mo:V的比例與純A1203塞 時不同，從而使熱膨脹系數(shù)匹配。然而，在以下所有方案中使用PCA 部件這個術(shù)語。
以此方式，含MoV的引線或引線的MoV部件與PCA部件(尤其塞或放電容器末端)之間的密封得到?jīng)Q定性的改善。粘附參與物優(yōu)選是 放電容器的直接末端，因為可以得到完全不含玻璃焊料的簡單而牢固的 接頭，其使得由于直接燒結(jié)與另外的粘附層的組合導(dǎo)致的可靠密封成為 可能。
在直接燒結(jié)過程中，特別優(yōu)選使用使用由惰性氣體諸如尤其是氬和
/或氮(N2)組成的保護(hù)氣體，該氣體在一個特定的實施方案中還包含 較低含量的20 200 ppm的氧(02)。這改善了粘附層的轉(zhuǎn)化。因此， 根據(jù)所述工序，所述粘附層或僅僅部分、或者或多或少完全由金屬陶瓷 所組成，所述金屬陶瓷由Mo、 V和Ah03構(gòu)成，由此可以保持具有梯 度顯孩吏結(jié)構(gòu)的初始存在的MoxAlyVz層的組成。
由于在將未合金化的純Mo管用作引線的情況下，由于熱膨脹系數(shù) 不同，所以雖然粘附較好，但是燒結(jié)工藝之后仍然出現(xiàn)裂縫，因此在引 線的密封區(qū)域使用MoV合金而不是Mo。設(shè)定合金以使其熱膨脹系數(shù) 為約8xlO"IC1。因此，該熱膨脹系數(shù)理想地適于所謂的PCA，即多晶 陶瓷人1203。然而，還可以這才羊"沒定該合金，即通過增加Mo的含量以 和陶瓷金屬塞相匹配。
MoV與純Mo —樣，可以很好地進(jìn)行滲鋁。在此情況中，合金的 Al成分足夠良好地反應(yīng)以提供粘附層。這種滲鋁工藝依賴于時間和溫 度，結(jié)果是在粘附層中首先形成具有相對的富A1相和相對的貧A1相的 梯度顯微結(jié)構(gòu)。
鉬/釩合金(MoV)中釩的含量應(yīng)該低于50wt。/o以與純的PCA相匹 配。釩的含量優(yōu)選為20~40wt%，從而使得相對的膨脹差異足夠小。在
和由MO和Al203構(gòu)成的金屬陶瓷相匹配的情況下，由于釩的熱膨脹系
數(shù)為9.6xlO"K"的數(shù)量級，所以釩的含量應(yīng)該顯著較低，例如為約8~ 25wt%。另一方面，鉬的熱膨脹系數(shù)顯著較低，為約5.7xlO"IC1。
由于暫時形成金屬間化合物顯微結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了良好的粘附，該金屬間 化合物顯微結(jié)構(gòu)形成為從引線的基底材料直至陶瓷的Mo含量的梯度結(jié) 構(gòu)。由此明顯減少了現(xiàn)有技術(shù)中在引線/陶瓷界面上產(chǎn)生的裂縫。
含MoV引線的管的尺寸可以是常規(guī)的，例如由EP-A 528 428所例示。尤其是，引線優(yōu)選直徑為0.5~3 mm的管。壁厚為例如100~300 微米。
在直接燒結(jié)工藝的通常為1700 ~ 1900C的高溫下，位于由MoV構(gòu) 成的引線的外側(cè)或者主要存在于該處的"(MoV)3A18"層與陶瓷表面上 的氧反應(yīng)，使得該層中的Al轉(zhuǎn)化為A1203,初始的(MoV)3A18形成貧 Al相。該過程產(chǎn)生的金屬陶瓷Mo-Ah03在反應(yīng)中形成齒狀層，其保證 了特別良好的粘附。金屬陶瓷塞中的反應(yīng)主要在A1203的較大晶粒表面 進(jìn)行，因為在該處A1的活性很高。
在直接燒結(jié)期間，尤其通過采用保護(hù)氣體促進(jìn)產(chǎn)生活性氧的處理， 所述保護(hù)氣體由惰性氣體-氧混合物組成，其中向惰性氣體(優(yōu)選為氬 和/或氮)中只可以加入少量氧。分壓的數(shù)量級為20 200ppm,尤其最 高為100 ppm。如果加入更多的氧，則表面上的鉬,皮氧化成Mo02或 M0O3。這些物質(zhì)非常易于揮發(fā)，因此不適合用于改善粘附。


下面將參照多個示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中
圖1為金屬卣化物燈的截面示意圖2為接合機(jī)制示意圖3為由圖1的細(xì)節(jié)的示意圖。
具體實施例方式
圖l示意性地顯示了一種金屬卣化物燈，其具有硬玻璃或石英玻璃 制成的外燈罩1，該金屬離化物燈具有縱向軸并且通過板狀熔合密封 (Tellereinschmelzung ) 2在其一側(cè)進(jìn)行密封。在板狀熔合密封2處引 出(未顯示)兩個供電引線。引線在管座5處終止。在外燈罩內(nèi)軸向地 插入陶資放電容器10，該陶資放電容器10兩端密封并由A1203 (PCA) 制成，還具有由金屬卣化物組成的填料。放電容器10可以是圓柱形或 內(nèi)部球形或者橢圓形，并具有毛細(xì)管末端21。
固定于由MoV制成的引線上的電極3凸出伸入放電容器。該引線優(yōu)選是管，但也可以是針。特定地，該引線還可以分成兩部分，并且只
有引線的前端可由MoV構(gòu)成。
放電容器中存在選自惰性氣體的點燃?xì)怏w。另外，放電容器中存在 本身已知的金屬卣化物的混合物，例如Na、 Tl和Dy以及任選的汞的 碘化物。Ca也可以用作卣化物。
圖2中示意性地詳細(xì)顯示了 MoV管和人1203塞之間的接頭。在這種 情況下，由含有30wt。/。釩的鉬/釩合金制成的引線6顯示作為基底材料 11，在其表面上形成由Al含量高的AlxMoyVz構(gòu)成的第一薄層12。該 層通過滲鋁工藝形成。在合適選擇的反應(yīng)條件下，鋁擴(kuò)散進(jìn)入引線的更 深層，由此產(chǎn)生由AlxMoyVz構(gòu)成的一個或多個薄層13，其包含較少 含量的A1，形成在第一薄層和由MoV構(gòu)成的基底元件之間。該層序列 通過鋁擴(kuò)散進(jìn)入MoV管的表面來實現(xiàn)。滲鋁工藝在700至1200C下經(jīng) 過幾個小時來完成。根據(jù)所述工序，可產(chǎn)生最多6個可分析證實的不同 的層，它們可以或多或少地彼此連續(xù)融合。典型的實例是4層，其具有 標(biāo)準(zhǔn)化為x+y+z=l的AlxMoyVz的平均經(jīng)驗通式，第一層為 A10.71V0.12Mo0.17 , 第二層為 A10.66V0.07Mo0.27 ， 第三層為 A10.40V0.34Mo0.26，第四層為A10.22V0.31Mo0.47。
現(xiàn)在將滲鋁的MoV管插入塞生坯中并且直接燒結(jié)。在直接燒結(jié)過 程中，來自位于引線表面的層(該層由AlxMoyVz構(gòu)成)的鋁與由A1203 構(gòu)成的塞14的氧組分進(jìn)行反應(yīng)，從而在基底元件15上的塞表面上形成 薄粘附層20。這通過MoV管的金屬間化合物AlxMoyVz相的部分或完 全轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，并且由此產(chǎn)生永久的化學(xué)結(jié)合。由金屬間化合物的相構(gòu)成 的層12、 13—起形成新的粘附層20，其部分地、主要地或者完全地由 Mo和A1203的金屬陶瓷組成。
實際上，在這種情況下沒有形成平滑的界面，而是形成逐漸的梯度， 這些層彼此平滑地融和。尤其是，具有相同濃度的界面突然波動，從而 產(chǎn)生窄的齒狀結(jié)構(gòu)，這與圖3中所示的示意性情況相類似。
圖3顯示了另一個示例性實施例，其中MoV管直接插入陶瓷放電 容器的末端21。以和圖2中所述的類似的方式，通過直接燒結(jié)將其固定 于其中。其中引線以MoV管ll來表示，通過新的粘附層20將末端21朝外地連接于其外側(cè)。其中齒狀結(jié)構(gòu)沒有按比例表示。
該引線不一定完全由鉬/釩合金組成。如果待密封部件中部分地包含
部件MoV就足夠了。例如，引線的后部可由鈮組成，如本身已知的情 況，或者所述MoV部件可以具有其它材料制成的芯，這本身同樣也是 已知的。
將引線直接燒結(jié)于其中的PCA部件可以是例如塞或放電容器的末 端，或者還可以例如是另外的中間部件。PCA表示多晶陶瓷A1203，這 為本領(lǐng)域所公知。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，所述金屬鹵化物燈包含由Al2O3(PCA)制成的透光陶瓷放電容器，通過所述陶瓷放電容器末端的開口插入陶瓷放電容器中的引線，其中每個引線至少部分地由下面稱為MoV部件的鉬/釩合金構(gòu)成，所述引線帶有電極，其中引線在開口處進(jìn)行密封，其特征在于，所述引線的MoV部件通過同時包含Al和Mo的粘附層密封在PCA部件中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的金屬卣化物燈，其特征在于，所述粘附層部分地 包含具有梯度的金屬間化合物層AlxMoyVz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的金屬囟化物燈，其特征在于，所述引線是管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的金屬g化物燈，其特征在于，所述引線與PCA部 件優(yōu)選利用直接燒結(jié)進(jìn)行連接，所述PCA部件是塞或者直接是所述放 電容器的末端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的金屬卣化物燈，其特征在于，所述粘附層部分或 完全由包含Mo、 V和Ah03的金屬陶瓷構(gòu)成。
6. —種用于制造根據(jù)權(quán)利要求l的金屬鹵化物燈的方法，其中PCA部 件和所述引線的MoV部件之間的連接通過下列步驟實現(xiàn)(a)通過滲 鋁工藝使Al擴(kuò)散進(jìn)入MoV部件的表面；(b)將滲鋁后的MoV部件 插入PCA部件的生坯中；(c)在熱處理下進(jìn)行直接燒結(jié)，如果需要的 話，供給保護(hù)氣體，所述保護(hù)氣體尤其包含最高為200ppm的低含量的 氧，其中粘附層在所述滲鋁區(qū)域中形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬鹵化物燈，其包含陶瓷放電容器(10)，特征在于MoV引線通過包含Al和Mo的特定的粘附層與PCA元件連接。
文檔編號H01J61/36GK101322221SQ200680045665
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者慶·范·嘉, 斯特凡·云斯特, 斯特芬·沃爾特, 羅蘭·許廷格 申請人:奧斯蘭姆有限公司