CN1011645B - 灯用多元金属卤化物颗粒及其制备 - Google Patents

Abstract

一种灯用多元金属卤化物混合物的颗粒及其制备方法。

本发明的多元金属卤化物混合物的颗粒组分包括3，4，5元金属卤化物及(络合物)。其制备方法包括：

1.原料的纯化处理：在110℃，真空度为10^-3的装置中，静置并通卤化氢加氢气气体，去水和杂质。

2.制粒：需在纯化操作箱中(H₂O、O₂≤1ppm)进行，按需配的比例称重，混匀，压制成直径一定毫米级的圆柱体。

3.烧结：在低于熔点20-180℃下烧结。

整个工艺过程中需通氩气冲洗。

本方法工艺简单，纯度高，误差小，颗粒尺寸范围宽，适宜于大批量生产。

Description

本发明涉及放电灯及物理、化学制备，特别是涉及一种多元金属卤化物混合物颗粒及制备方法。

在荧光灯、汞弧灯、高压和低压钠灯以及金属卤化物灯等多种放电灯中，由于金属卤化物灯同时具备光效高、显色好的优点，它在照明方面占据了特殊的地位。特别是人们还可以选择添加材料来调整金属卤化物灯的光谱能量，以适应各种特殊场合的应用，因此，制备这类金属卤化物灯用的多元卤化物颗粒，无疑显示出其特殊的重要性。

目前，制备金属卤化物的方法，主要有喷射法，滴制法。

喷射法：主要用于制备直径为0.2-0.6毫米的球型颗粒，在该直径范围内，每个颗粒的重量为15微克～3毫克。当液态的卤化物以连续的射流从喷嘴中射出时，即被声频振动破碎为大小均匀的微滴，这需要仔细地控制振动频率和喷射速度（U.S.P    Appril    6，1976，3，948，793）

滴制法：该系统除了一个已知外径的薄壁漏斗取代了喷嘴之外，结构与喷射法所用的系统相似。金属卤化物液化后，流经漏斗管，当液滴的重量超过了制品液体与管壁间的表面张力时，液滴下落，并在凝聚器下部凝固。（U.S.P，4，201，739    May6，1980）。

上述两种制备方法，均具有以下缺点：

1.仅可制备一元或二元组成的颗粒，二元组分的球粒其组成与配制组成有较大的误差。由于该二种方法需在高温下熔化，在成为液态时，各组分的挥发比较大;因为蒸气压的不同，导致挥发量各异，使冷却后组分的比例与在固态配制称量时的比例，发生很大偏差。

2.制备的颗粒大小受到限制。喷射法和滴制法分别能制备直径0.2-0.6毫米，重量分别为15微克-3毫克和9-20毫克，重量误差为5%-8%。

3.尚无三元以上组分的颗粒。而金属卤化物灯实际上均选用三元以上的卤化物。

本发明的目的在于提供一种灯用多元金属卤化物混合物颗粒及其压制成型烧结工艺制备方法。

本发明的多元金属卤化物混合物组分可以有三元、四元及五元等，其制备要点是：

1.金属卤化物原料的纯化处理

将金属卤化物原料放在110℃下的真空度为10^-3乇中，静置24小时左右，以除去水份，再加热到卤化物熔点，并通卤化氢（其中卤素原子应与纯化的金属卤化物中的一致）和氢气15分钟，以除去其它杂质，用纯化干燥过的氩气冲洗，最后用多孔石英漏斗过滤。

2.备料成型

在净化操作箱中（其中的H₂O，O₂含量＜1ppm），将已纯化好的卤化物所需比例称重（所用金属卤化物的量可从1%-99%范围变动），混匀，制成流动性好的颗粒，根据需要的大小，用钨模或不与卤化物发生反应的材料做模具，压制成直径0.1-3.0毫米或更大些的圆柱体。成型后不再接触大气，放入石英容器中。

3.烧结

在接近金属卤化物混合物（或卤化物与络合物的混合物）熔点的条件下（大约在熔点以下20-180℃，最佳为40-100℃）烧结，其过程中除气，并通干燥纯化过的氩气冲洗，保温1-15分钟，冷却后，熔化封离，即制备完毕。

本发明的优点是：

1.可根据所制灯管的排气管直径的大小，制备多种型号的颗粒，拓宽了制备金属卤化物的尺寸范围。

2.所制备的多元组分颗粒其组成误差小，纯度高。

由于原料经过预先纯化，及制备过程中的净化处理，使本法制备的多元金属卤化物颗粒纯度高，并且从纯化至颗粒烧结，全过程不接触大气。本方法仅在固相烧结，只有表面挥发量，不影响组成变化，本方法的特点在于可以控制升温速率，烧结温度，保温时间，尽量减少因蒸气压的不同造成挥发量的差异，保证了所制取的颗粒组分与原料配方组分的一致性，组成误差小。

3.操作工艺简单，加入量准确，适宜大批量生产。

4.本方法还可以将纯化的卤化物制成络合物之后，再加入其它卤化物组分压制成颗粒，进行制备。

组分的重量百分率为0.2%以上均可混合均匀压制成颗粒，因此，便于多元金属卤化物的定量加入和大批量生产。颗粒的重量误差小，例如Φ1.5毫米的NaI-ScI₃重量为9.2±0.3毫克，重量误差小于5%。

实施例

一、1∶2ScI₃-NaI颗粒的制备

1.分别纯化NaI及ScI₃

NaI：在真空度为10^-3乇的装置中，温度110℃的条件下保持24小时，通氩气洗2次，抽至高真空后，再以30-50℃/分钟的速率升温到熔化前（接近熔点时）再通氩气洗3-6次。

ScI₃：系用高纯（99.9%）Sc与I₂（99.9%）在石英容器上部钨坩埚内放入纯钪，下部放碘，加热蒸发出I₂和S_c即可直接合成。制备后，在110℃下除水，其余手续同NaI。

2.备料成型

分别称取（需在净化操作箱中）纯化好的ScI₃一份，NaI二份（为重量份数）混匀，制成流动性好的颗粒，按直径0.8mm压制成型后烧结颗粒。ScI₃∶NaI＝33∶67（重量%）。

3.烧结

将上述压制成型的颗粒料，放入已清洗、除气的石英容器中，接上真空系统，全过程不再接触大气，按10℃-100℃/分的升温速率升温至450℃-540℃，保温3-10分钟，并通氩气冲洗（氩气需预先干燥和纯化过）。冷却，熔化封离。

二、1∶3NaI-ScI₃颗粒的制备1.纯化NaI及ScI₃步骤同实例一。

2.备料成型

按重量比NaI∶ScI₃为1∶3配料，混匀，制成直径为1.2毫米，其余同例一。ScI₃∶NaI＝25∶75（重量%）。

3.烧结条件500-600℃保温2-15分钟，其余同实例一。

三、四元金属卤化物颗粒的制备

1.分别纯化NaI，ScI₃和NaBr及CsI

2.NaScI₄络合物的制备

将纯化好的卤化物放在净化箱内，称取1.5克NaI和4.26克的ScI₃混合压制为Φ6毫米的圆柱体，放入已清洗除气的石英容器中，加热至540-580℃，保温3-10分钟，并用纯Ar冲洗，冷却，制成NaScI₄络合物。

3.备料成型（重量%）

将上述络合物磨细并按NaBr10-25， NaI 15-25，CsI 5-15，NaScI₄35-50配料，混匀，制成流动性好的颗粒，再压制成Φ1.5毫米圆柱体颗粒。

4.烧结

将上步压制的颗粒，放入已清洗、除气的石英容器中（不能在转移过程中接触大气），经110℃除水，400-500℃除气再按40-70℃/分钟的速率升温至490-580℃，保温2-5分钟，用纯氩气冲洗2-3次，冷却，熔化封离。

四、五元金属卤化物颗粒的制备

1.分别纯化DYI₃，TlI₃，HoI₃和CsI，TmI₃，步骤同实例一。

2.配料成型（重量%）

需在净化箱按：DyI₃38-46 TmI₃10-15

TlI₃10-14 CsI 20-25配料

HoI₃8-10

混匀，制成流动性好的颗粒，压制成Φ1.6毫米圆柱体。

3.烧结

同实例三，除水、除气、用纯氩气清洗后，升温650-780℃，保温1-15分钟，再用氩气洗2-3次，冷却，熔化封离。

Claims (3)

1、一种灯用多元金属卤化物颗粒，其特征在于：上述多元金属卤化物

(1)为四元金属卤化物混合物，或五元金属卤化物的混合物。

(2)四元金属卤化物混合物含量的配比是，含有以下重量%

NaBr  10-25  CsI     5-15

NaI 15-25 NaScI₄35-50

五元金属卤化物混合物，含有以下重量%；

DyI₃38-46 TiI₃10-14

HoI₃8-10 TmI₃10-15

CsI   20-25

(3)混合物颗粒为0.1-3.0毫米；

2、根据权利要求1所述的灯用多元金属卤化物颗粒的制备方法，其特征在于：

（1）金属卤化物原料纯化，其条件是：

A.在10^-3乇真空装置中（H₂O;O₂含量＜1ppm）进行;

B.110℃下，保持24小时;

C.通卤化氢+氢气;

D.通氩气，

（2）备料成型：

将纯化好的金属卤化物原料置于净化操作箱中，按所需比例称重、混匀，制成流动性好的颗粒，在钨模或其它不与卤化物发生作用的模具内压制成直径为0.1-3.0毫米的圆柱体;

（3）烧结：

制粒后，需110℃左右除水，再经400-500℃除气;在接近组份熔点的条件下烧结，条件是：

烧结温度：在熔点以下20-180℃;

升温速率：10-100℃/分钟;

保温时间：1-15分钟

在烧结过程中通干燥纯化过的氩气冲洗，冷却后，熔化封离，即制备完毕。

3、根据权利要求2的制备方法，其特征在于最佳制备条件是：

升温速率：40-70℃/分钟;

保温时间：2-4分钟4;

烧结温度：在混合物熔点以下40-100℃。