專利名稱：用于節(jié)能燈的汞合金球體及其制備的制作方法
用于節(jié)能燈的汞合金球體及其制備本發(fā)明涉及一種用于將汞引入到現(xiàn)代的節(jié)能燈中的汞合金球體?，F(xiàn)代的TFL型節(jié)能燈(管式熒光燈)或CFL型節(jié)能燈(緊湊型熒光燈)都屬于低 壓氣體放電燈。它們由氣體放電燈泡構(gòu)成，其充有由汞蒸氣與氬氣組成的混合物，并在內(nèi)部 涂覆有熒光性發(fā)光物質(zhì)。在運(yùn)行過程中發(fā)射的汞紫外輻射由發(fā)光物質(zhì)涂層通過熒光轉(zhuǎn)化成 可見光。因此，該燈也被稱為熒光燈。以前，對(duì)于運(yùn)行燈所需的汞被以液態(tài)金屬的形式計(jì)量添加到氣體放電燈泡中。但 長期以來眾所周知的是，將汞以汞合金球體的形式引入到氣體放電燈泡中。這使得具有毒 性的汞的處理變得容易，并提高了計(jì)量添加的精確性。US 4，145，634描述了具有36原子％銦的汞合金球體的用途，其由于高的汞含量 在室溫下就已含有高的液體比例。當(dāng)這些粒狀物彼此接觸時(shí)，它們傾向于發(fā)生粘結(jié)。通過 用粉末形狀的合適的材料涂覆所述粒狀物，可以防止這樣的情況。建議的是穩(wěn)定的金屬氧 化物(氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅、氧化鎂和氧化鋁)、石墨、玻璃粉末、熒光粉、硼砂、氧化銻 和不與汞形成汞合金的金屬粉末(鋁、鐵和鉻)。WO 94/18692描述了鋅汞合金粒狀物的用途，所述粒狀物具有在5至60，優(yōu)選40 至60重量％的汞含量。為了制備球狀汞合金粒狀物使用了在US4，216，178中所描述的方 法，在該方法中將熔融的汞合金通過振動(dòng)激發(fā)的流出噴嘴分散成小滴，并且在冷卻介質(zhì)中 冷卻至凝固溫度之下。根據(jù)WO 94/18692，未涂覆所述粒狀物。為了由熔體制備汞合金球體，必須將汞合金加熱到一個(gè)溫度，在該溫度下汞合金 完全熔化。這在鋅汞合金的情況下，在高于420°C的溫度下才能可靠地得到保證。該高的加 工溫度由于與此相關(guān)的高的汞蒸氣壓，由于汞的毒性使得相應(yīng)的安全措施是必需的。JP 2000251836描述了由錫汞合金構(gòu)成的汞合金粒狀物用于生產(chǎn)熒光燈的應(yīng)用。 該錫汞合金優(yōu)選僅具有低的汞含量，其中錫/汞原子比為90 80 10 20。其相當(dāng)于汞 含量為15. 8至29. 7重量％。JP 2000251836沒有說明如何由汞合金制備球體形粒狀物。在JP 2000251836中所描述的錫汞合金的缺點(diǎn)在于低的汞含量。如果應(yīng)將特定量 的汞引入到放電燈內(nèi)，這使得相對(duì)大的汞合金球體是必需的。由于在節(jié)能燈方面也不斷增 加的小型化趨勢(shì)，這在所述燈的設(shè)計(jì)和制造方面帶來問題。因此，本發(fā)明的目的在于，提供由錫汞合金構(gòu)成的汞合金球體，其具有高的汞含 量，并且可以在不危害人類健康的情況下安全地儲(chǔ)存，并可以用于生產(chǎn)節(jié)能燈。這些目的通過由錫汞合金構(gòu)成的汞合金球體而得以實(shí)現(xiàn)，所述錫汞合金具有 30 70重量％的汞含量。優(yōu)選所述汞合金球體具有30 60重量％，且尤其是40 55重
量％的汞含量。根據(jù)EP 1381485 Bl中描述的方法，所述球體可以從汞合金的熔體制得。為此，將 完全熔化的汞合金滴入到溫度低于所述汞合金的凝固溫度的冷卻介質(zhì)中。冷卻介質(zhì)的溫度 優(yōu)選低于所述汞合金的液相溫度10至20°C。在此有利的是，錫汞合金在低于230°C的溫度 下已經(jīng)完全熔化。因此，在生產(chǎn)錫汞合金球體時(shí)用于確保工作場(chǎng)所安全的花費(fèi)比在鋅汞合 金球體的情況下明顯更低。
作為冷卻介質(zhì)，優(yōu)選使用礦物油、有機(jī)油或合成油。硅油證明是非常合適的。在冷 卻介質(zhì)中形成汞合金球體之后，將它們從冷卻介質(zhì)中分離出來并脫脂。對(duì)于本發(fā)明的目的適合的是，汞合金球體的直徑為50 2000 μ m，優(yōu)選500 1500 μ m0已經(jīng)顯示，在如此制備的汞合金球體的表面上出現(xiàn)液相，使得所述球體在儲(chǔ)存和 處理時(shí)會(huì)彼此粘結(jié)，如果不對(duì)此采取任何措施。如果在低于8°C的溫度下儲(chǔ)存和處理所述汞 合金球體，則所述粘結(jié)可以例如得到防止。對(duì)于儲(chǔ)存優(yōu)選_18°C以下的溫度。如果用金屬粉末或合金粉末(所述粉末與汞形成汞合金)涂覆經(jīng)脫脂的球體，所 述汞合金球體的粘結(jié)傾向可以很大程度上得到抑止。通過所述金屬粉末的汞合金化，在所 述球體上形成了具有低汞含量的表面層，其在通常的汞合金球體的加工溫度下不再含有液 態(tài)相，并由此抑止了對(duì)未經(jīng)處理的球體的粘結(jié)傾向。這種用于涂層的金屬或合金粉末應(yīng)該不含有粒徑大于100 μ m的微粒。具有較大 粒徑的微粒只會(huì)不完全地汞合金化，并且導(dǎo)致球體表面粗糙，這使得所述球體的計(jì)量添加 變得困難。優(yōu)選使用粉末微粒的粒徑小于80 μ m的金屬粉末或合金粉末。特別優(yōu)選金屬粉 末或合金粉末的平均粒徑d5(l為5 15 μ m。錫和鋅或者錫或鋅的合金已經(jīng)證實(shí)是合適的 金屬。在此，優(yōu)選錫或錫合金。用錫與銀和銅的合金，特別是用合金SnAg3Cu0.5獲得了很 好的結(jié)果。為了用金屬粉末或合金粉末涂覆所述汞合金球體，可以將所述球體預(yù)置于例如旋 轉(zhuǎn)釜中，并且在不斷滾動(dòng)的同時(shí)撒上金屬粉末或合金粉末，直至不再能夠發(fā)現(xiàn)所述球體的 粘結(jié)。在此，施涂到汞合金球體上的金屬粉末或合金粉末的量為1 10，優(yōu)選2 4重量％， 基于所述汞合金球體的重量計(jì)。如果在用金屬粉末或合金粉末涂覆之后，額外地以0. 001至1，優(yōu)選0. 01至0. 5， 尤其是0. 1重量％的量用金屬氧化物的粉末涂覆所述汞合金球體，基于所述汞合金球體的 重量計(jì)，則實(shí)現(xiàn)了粘結(jié)傾向的進(jìn)一步降低。對(duì)于該目的，可以如在施涂金屬粉末或合金粉末 時(shí)那樣完全相同地進(jìn)行。用于所述涂覆的適合的金屬氧化物是例如氧化鈦、氧化鋯、氧化硅 和氧化鋁。優(yōu)選使用通過火焰熱解法制備的氧化鋁，其平均粒度小于5 μ m，優(yōu)選小于1 μ m。經(jīng)施涂的粉末層改善了所述汞合金球體采用計(jì)量添加自動(dòng)裝置的可操控性。在將 所述汞合金球體填充到熒光燈中之前，在這樣的計(jì)量添加自動(dòng)裝置中，所述汞合金球體平 均在室溫下存在直至3小時(shí)。在此已經(jīng)顯示，所述用金屬粉末或合金粉末以及用金屬氧化 物粉末涂覆的汞合金球體毫無疑問地可以在直至40°C的溫度下、在所述計(jì)量添加自動(dòng)裝置 中經(jīng)受3小時(shí)平均停留時(shí)間。如果只用兩種層中的一種進(jìn)行施涂，則在平均停留時(shí)間3小 時(shí)結(jié)束之前，所施涂的層在個(gè)別情況下就已脫落。下表用于進(jìn)一步解釋發(fā)明。該表顯示了錫汞合金球體的總質(zhì)量(Sn+Hg)和汞質(zhì)量 (Hg)的計(jì)算值取決于所述球體的直徑，且錫汞合金的汞含量為20 50重量％。此外，在該 表中還給出了各種汞合金的密度P，如用于計(jì)算的那些。通過使用高汞含量的錫汞合金，與只含有20重量％的低汞含量的錫汞合金相比， 可以用相同直徑的球體將明顯更多的汞引入到所述氣體放電燈泡中。因此，由SnHg50(具 有50重量％的汞)構(gòu)成的汞合金球體含有由SnHg20(具有20重量％的汞)構(gòu)成的汞合金 球體的約3倍質(zhì)量的汞。
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表取決于具有20 50重量％的汞含量的錫汞合金球體的球體直徑的總質(zhì)量和
萊質(zhì)量
權(quán)利要求
用于熒光燈的汞合金球體，其特征在于，所述汞合金球體含有汞含量為30 70重量％的錫汞合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汞合金球體，其特征在于，用金屬粉末或合金粉末涂覆所述 球體，所述粉末與汞形成合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汞合金球體，其特征在于，所粉末微粒的粒徑小于100μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汞合金球體，其特征在于，所述金屬粉末或合金粉末由錫、鋅 或錫或鋅的合金構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汞合金球體，其特征在于，以1至10重量％的量用金屬或合 金粉末涂覆所述汞合金球體，基于所述所述汞合金球體的重量計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汞合金球體，其特征在于，額外地以0.001至1重量％的量用 金屬氧化物粉末涂覆所述汞合金球體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汞合金球體，其特征在于，所述金屬粉末或合金粉末由錫或 錫合金構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汞合金球體，其特征在于，所述金屬粉末或合金粉末由錫與 銀和銅的合金構(gòu)成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的汞合金球體，其特征在于，所述球體的直徑為 50-2000 μ m0
10.制備根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的汞合金球體的方法，其特征在于，將汞合金完 全熔化，并將該熔體滴入到溫度低于所述汞合金凝固溫度的冷卻介質(zhì)中，并隨后從所述冷 卻介質(zhì)中將所形成的汞合金球體分離出來。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，作為冷卻介質(zhì)使用礦物油、有機(jī)油或合成油。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，在從所述冷卻介質(zhì)分離出來之后將所述汞 合金球體脫脂，并在室溫下在不斷滾動(dòng)的同時(shí)撒上金屬粉末或合金粉末，所述粉末與汞形 成汞合金，直至不再能夠發(fā)現(xiàn)所述球體的粘結(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，在其它步驟中在不斷滾動(dòng)的同時(shí)額外地用 金屬氧化物粉末涂覆所述汞合金球體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的汞合金球體的用途，用于生產(chǎn)熒光燈。
全文摘要
節(jié)能燈在氣體放電燈泡中含有由汞蒸氣和氬氣構(gòu)成的氣體填充物。為了用汞填充所述氣體放電燈泡而使用汞合金球體。本發(fā)明提出一種錫汞合金，其具有30-70重量％的高汞重量比例。由于汞含量高，所述合金球體在表面上具有液態(tài)汞合金相。通過用錫粉末或錫合金粉末涂覆所述球體，將在表面上的液態(tài)汞合金相轉(zhuǎn)化成固態(tài)的、具有高錫含量的汞合金。由此，可以防止在儲(chǔ)存和加工時(shí)所述汞合金球體的粘結(jié)。
文檔編號(hào)H01J61/20GK101960027SQ200880012467
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者C·迪文岑措, G·普塔舍克 申請(qǐng)人:尤米科爾股份公司及兩合公司