專利名稱：燈用多元金屬鹵化物顆粒及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈及物理、化學(xué)制備，特別是涉及一種多元金屬鹵化物混合物顆粒及制備方法。
在熒光燈、汞弧燈、高壓和低壓鈉燈以及金屬鹵化物燈等多種放電燈中，由于金屬鹵化物燈同時(shí)具備光效高、顯色好的優(yōu)點(diǎn)，它在照明方面占據(jù)了特殊的地位。特別是人們還可以選擇添加材料來(lái)調(diào)整金屬鹵化物燈的光譜能量，以適應(yīng)各種特殊場(chǎng)合的應(yīng)用，因此，制備這類金屬鹵化物燈用的多元鹵化物顆粒，無(wú)疑顯示出其特殊的重要性。
目前，制備金屬鹵化物的方法，主要有噴射法，滴制法。
噴射法主要用于制備直徑為0.2-0.6毫米的球型顆粒，在該直徑范圍內(nèi)，每個(gè)顆粒的重量為15微克～3毫克。當(dāng)液態(tài)的鹵化物以連續(xù)的射流從噴咀中射出時(shí)，即被聲頻振動(dòng)破碎為大小均勻的微滴，這需要仔細(xì)地控制振動(dòng)頻率和噴射速度(U.S.P Appril 6，1976，3,948,793)滴制法該系統(tǒng)除了一個(gè)已知外徑的薄壁漏斗取代了噴咀之外，結(jié)構(gòu)與噴射法所用的系統(tǒng)相似。金屬鹵化物液化后，流經(jīng)漏斗管，當(dāng)液滴的重量超過(guò)了制品液體與管壁間的表面張力時(shí)，液滴下落，并在凝聚器下部凝固。(U.S.P，4,201，739 May 6，1980)。
上述兩種制備方法，均具有以下缺點(diǎn)1.僅可制備一元或二元組成的顆粒。二元組分的球粒其組成與配制組成有較大的誤差。由于該二種方法需在高溫下熔化，在成為液態(tài)時(shí)，各組分的揮發(fā)比較大；因?yàn)檎魵鈮旱牟煌?，?dǎo)致?lián)]發(fā)量各異，使冷卻后組分的比例與在固態(tài)配制稱量時(shí)的比例，發(fā)生很大偏差。
2.制備的顆粒大小受到限制。噴射法和滴制法分別能制備直徑0.2-0.6毫米，重量分別為15微克-3毫克和9-20毫克，重量誤差為5％-8％。
3.尚無(wú)三元以上組分的顆粒。而金屬鹵化物燈實(shí)際上均選用三元以上的鹵化物。
本發(fā)明的目的在于提供一種燈用多元金屬鹵化物混合物顆粒及其壓制成型燒結(jié)工藝制備方法。
本發(fā)明的多元金屬鹵化物混合物組分可以有三元、四元及五元等，其制備要點(diǎn)是1.金屬鹵化物原料的純化處理將金屬鹵化物原料放在110℃下的真空度為10-3乇中，靜置24小時(shí)左右，以除去水份，再加熱到鹵化物熔點(diǎn)，并通鹵化氫(其中鹵素原子應(yīng)與純化的金屬鹵化物中的一致)和氫氣15分鐘，以除去其它雜質(zhì)，用純化干燥過(guò)的氬氣沖洗，最后用多孔石英漏斗過(guò)濾。
2.備料成型在凈化操作箱中(其中的H2O，O2含量≤1ppm)，將已純化好的鹵化物所需比例稱重(所用金屬鹵化物的量可從1％-99％范圍變動(dòng))，混勻，制成流動(dòng)性好的顆粒，根據(jù)需要的大小，用鎢?；虿慌c鹵化物發(fā)生反應(yīng)的材料做模具，壓制成直徑0.1-3.0毫米或更大些的園柱體。成型后不再接觸大氣，放入石英容器中。
3.燒結(jié)在接近金屬鹵化物混合物(或鹵化物與絡(luò)合物的混合物)熔點(diǎn)的條件下(大約在熔點(diǎn)以下20-180℃，最佳為40-100℃)燒結(jié)，其過(guò)程中?，并通干燥纯化过的胴?cái)逑矗Ｎ -15分鐘，冷卻后，熔化封離，即制備完畢。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.可根據(jù)制燈管的排氣管直徑的大小，制備多種型號(hào)的顆粒，拓寬了制備金屬鹵化物的尺寸范圍。
2.所制備的多元組分顆粒其組成誤差小，純度高。
由于原料經(jīng)過(guò)預(yù)先純化，及制備過(guò)程中的凈化處理，使本法制備的多元金屬鹵化物顆粒純度高，并且從純化至顆粒燒結(jié)，全過(guò)程不接觸大氣。本方法僅在固相燒結(jié)，只有表面揮發(fā)量，不影響組成變化，本方法的特點(diǎn)在于可以控制升溫速率，燒結(jié)溫度，保溫時(shí)間，盡量減少因蒸氣壓的不同造成揮發(fā)量的差異，保證了所制取的顆粒組分與原料配方組分的一致性，組成誤差小。
3.操作工藝簡(jiǎn)單，加入量準(zhǔn)確，適宜大批量生產(chǎn)。
4.本方法還可以將純化的鹵化物制成絡(luò)合物之后，再加入其它鹵化物組份壓制成顆粒，進(jìn)行制備。
組份的重量百分率為0.2％以上均可混合均勻壓制成顆粒，因此，便于多元金屬鹵化物的定量加入和大批量生產(chǎn)。顆粒的重量誤差小，例如1.5毫米的NaI-ScI3重量為9.2±0.3毫克，重量誤差小于5％。
實(shí)施例一、1∶2 ScI3-NaI顆粒的制備1.分別純化NaI及ScI3NaI在真空度為10-3的裝置中，溫度110℃的條件下保持24小時(shí)，通氬氣洗2次，抽至高真空后，再以30-50℃/分鐘的速率升溫到熔化前(接近熔點(diǎn)時(shí))再通氬氣洗3-6次。
ScI3系用高純(99.9％)Sc與I2(99.9％)在石英容器上部鎢坩堝內(nèi)放入純鈧、下部放碘，加熱蒸發(fā)出I2和Sc即可直接合成。制備后，在110℃下除水，其余手續(xù)同NaI。
2.備料成型分別稱取(需在凈化操作箱中)純化好的ScI3一份，NaI二份(為重量份數(shù))混勻，制成流動(dòng)性好的顆粒，按直徑0.8mm壓制成型后燒結(jié)顆粒。ScI3∶NaI＝33∶67(重量％)。
3.燒結(jié)將上述壓制成型的顆粒料，放入已清洗、除氣的石英容器中，接上真空系統(tǒng)，全過(guò)程不再接觸大氣，按10℃-100℃/分的升溫速率升溫至450℃-540℃，保溫3-10分鐘，并通氬氣沖洗(氬氣需預(yù)先干燥和純化過(guò))。冷卻，熔化封離。
二、1∶3 NaI-ScI3顆粒的制備1.純化NaI及ScI3，步驟同實(shí)例一。
2.備料成型按重量比NaI∶ScI3為1∶3配料，混勻，制成直徑為1.2毫米，其余同例一。ScI3∶NaI＝25∶75(重量％)。
3.燒結(jié)條件500-600℃保溫2-15分鐘，其余同實(shí)例一。
三、四元金屬鹵化物顆粒的制備1.分別純化NaI，ScI3和NaBr及CsI2.NaScI4絡(luò)合物的制備將純化好的鹵化物放在凈化箱內(nèi)，稱取1.5克NaI和4.26克的ScI3混合壓制為6毫米的園柱體，放入已清洗除氣的石英容器中，加熱至540-580℃Ｎ -10分鐘，并用純Ar沖洗，冷卻，制成NaScI4絡(luò)合物。
3.備料成型(重量％)將上述絡(luò)合物磨細(xì)并按NaBr 10-25，NaI 15-25，CsI 5-15，NaScI435-50配料，
混勻，制成流動(dòng)性好的顆粒，再壓制成1.5毫米園柱體顆粒。
4.燒結(jié)將上步壓制的顆粒，放入已清洗，除氣的石英容器中(不能在轉(zhuǎn)移過(guò)程中接觸大氣)，經(jīng)110℃除水，400-500℃除氣再按40-70℃/分鐘的速率升溫至490-580℃，保溫2-5分鐘，用純氬氣沖洗2-3次，冷卻，熔化封離。
四、五元金屬鹵化物顆粒的制備1.分別純化DyI3，TlI3，HoI3和CsI，TmI3，步驟同實(shí)例一。
2.配料成型(重量％)需在凈化箱按DyI338-46TmI310-15TlI310-14CsI 20-25配料HoI38-10混勻，制成流動(dòng)性好的顆粒，壓制成1.6毫米園柱體。
3.燒結(jié)同實(shí)例三，除水、除氣，用純氬氣清洗后，升溫650-780℃，保溫1-15分鐘，再用氬氣洗2-3次，冷卻，熔化封離。
權(quán)利要求
1.一種燈用多元金屬鹵化物混合物的顆粒，其特征在于A、混合物顆粒的直徑為0.1-3.0毫米；B、含有金屬鹵化物，其量可從1-99(重量％)范圍變動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燈用多元金屬鹵化物混合物的顆粒，其特征在于所述的金屬鹵化物是碘化物，溴化物及其絡(luò)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的燈用多元金屬鹵化物混合物的顆粒，其特征在于所述金屬鹵化物含量的配比范圍是A、二元金屬鹵化物的混合物，含有(重量％)NaI 25-33SeI367-75；B、四元金屬鹵化物的混合物，含有(重量％)NaBr 10-25CsI 5-15NaI 15-25NaScI435-50C、五元金屬鹵化物混合物含(重量％)DyI338-46TlI310-14HoI38-10TmI310-15CsI 20-25
4.一種燈用多元金屬鹵化物混合物的顆粒的制備方法，其特征在于A、金屬鹵化物原料的純化；B、備料成型將純化好的金屬鹵化物原料置于凈化操作箱中，按所需比例稱重，混勻，制成流動(dòng)性好的顆粒，在鎢?；蚱渌慌c鹵化物發(fā)生作用的模具內(nèi)壓制成0.8～1.5毫米的園柱體；C、燒結(jié)制粒后，需110℃左右除水，再經(jīng)400-500℃除氣；在接近組分熔點(diǎn)的條件下燒結(jié)，條件是燒結(jié)溫度在熔點(diǎn)以下20-180℃；升溫速率10-100℃/分鐘；保溫時(shí)間1-15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的多元金屬鹵化物的制備方法，其特征在于所述的原料純化條件是A、在10-3真空裝置中(H2O，O2量≤1ppm)進(jìn)行；B、110℃下，保持24小時(shí)；C、通鹵化氫+氫氣；D、通氬氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的多元金屬鹵化物混合物顆粒的制備方法，其特征在于A、在純化與燒結(jié)過(guò)程中，均需通氬氣沖洗；B、在配料成型、燒結(jié)全過(guò)程不接觸大氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的多元金屬鹵化物混合物顆粒的制備方法，其特征在于最佳制備條件是升溫速率40-70℃/分鐘；保溫時(shí)間2-5分鐘；在混合物熔點(diǎn)以下40℃-100℃。
全文摘要
一種燈用多元金屬鹵化物混合物的顆粒及其制備方法。涉及放電燈及物理、化學(xué)制備。1.原料的純化處理在110℃，真空度為10
文檔編號(hào)H01J35/20GK1035062SQ87101139
公開日1989年8月30日 申請(qǐng)日期1987年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月14日
發(fā)明者曾紹先, 張申, 王依林, 楊志雄 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所