CN101322210A - 金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有陶瓷放电管(21)的金属卤化物灯，其中由钼构成的穿通部(11)通过金属间的界面梯度(20)与金属陶瓷构成的栓塞(15)相连。

Description

金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的金属卤化物灯。在此，涉及具有陶瓷放电管的灯，这些灯尤其是应用在通用照明中。
背景技术
US-B 6 590 342已经公开了一种金属卤化物灯。穿通部(Durchfuehrung)借助栓塞中的玻璃焊剂来密封。为了更好地匹配热膨胀系数，将铝化钼(Mo3Al)构成的层施加到穿通部上。针对该层还提出了其他金属间的组分。
穿通部是杆，其内部由钼构成。在此，该层还具有附加的目的，即对于填料的卤化物具有特别的耐久性。
发明内容
本发明的任务在于，尽可能持久地构建穿通部的密封，并且实现穿通部和环境之间的改进的附着。
该任务通过权利要求1的特征来解决。特别有利的扩展方案在从属权利要求中。
针对具有陶瓷放电管的高压放电灯的封闭技术迄今尚未被令人满意地解决。
为了封闭，目前将作为管或者杆的钼穿通部中心地压入到金属陶瓷构成的栓塞中，该金属陶瓷尤其是由成分Mo和Al2O3构成。优选的是使用管，因为其比杆具有更好的弹性特性。金属陶瓷由两种组分以大约50∶50的比例组成，特别是在30∶70至70∶30的范围。接着，该系统被置于由透光的Al2O3等构成的放电管中。随后，如已公开的那样，通过添加玻璃焊剂将金属陶瓷栓塞连接到放电管的端部的Al2O3内壁上，其中玻璃焊剂在大约1600℃时熔化。玻璃焊剂实现了牢固的界面连接。
而在目前的技术中，栓塞和穿通部之间的连接质量是不令人满意的，因为在金属穿通部(特别是钼管)和玻璃焊剂之间的连接由于惰性的钼而不成功，钼和玻璃焊剂并不进行反应。由此，在钼穿通部和玻璃焊剂之间仅仅存在具有差的附着作用的纯粹物理接合。在工作状态和关断的灯之间不断的温度改变中，因此引起形成裂缝，其最后导致不密封并且由此导致灯故障。
根据本发明，现在在此省去了玻璃焊剂或者熔融陶瓷。现在通过使穿通部的表面活化来实现Mo穿通部相对于金属陶瓷构成的栓塞有更好的附着作用。借助铝化工艺(也称为涂铝工艺)将铝经气相以反应的方式引入到钼构成的穿通部的表面中。在此，在外部首先形成了Mo3Al8层。这以与温度和时间相关的扩散工艺来进行。为此，特别是将Mo管置于含铝的粉末床混合物(Pulverbettmischung)中，并且在800℃到1200℃的温度下在保护气氛中灼烧。在穿通部的表面上在外部形成了富含Al的Al8Mo3相构成的梯度结构，在更内部更为贫Al的相、特别是Mo3Al连接到该梯度结构上，该更为贫Al的相在内部过渡到小管的纯Mo结构中。靠近表面的外部的相中的铝(大多首先是Al8Mo3相)能够进行与栓塞的Mo的反应(该栓塞由Mo-Al2O3-金属陶瓷构成)，并且由此实现栓塞和穿通部之间借助同时包含Al和Mo的附着层的牢固连接。根据方法实施，在此将附着层中的Al和Mo的部分转换为Mo和Al2O3构成的金属陶瓷。
通过这种方式，决定性地改进了Mo穿通部和金属陶瓷栓塞之间的界面的附着能力。
良好的附着通过暂时形成金属间结构来实现，其中该金属间结构形成为从穿通部的Mo基本材料直到栓塞的金属陶瓷中的梯度结构。通过这种方式，明显减少了裂缝的形成，而这种裂缝目前发生在穿通部/金属陶瓷栓塞的界面上。
管尺寸可以是常规的，如例如在EP-A 528 428中所阐述的那样。特别是针对Mo穿通部，优选的是具有直径为0.5mm至3mm的管。壁厚例如为100μm至300μm。铝化的管被置于金属陶瓷构成的栓塞中，并且被热处理，特别是在1500℃至2000℃下进行热处理。优选的是，在此使用保护气体，即惰性气体如氩气或者氮气。
在外部位于Mo构成的穿通部上的Mo3Al8层或者主要位于那里的Mo3Al8在高温下与金属陶瓷的表面上的氧进行反应，使得在该层中，Al被转化为Al2O3，其中由原有的Mo3Al8形成了贫Al的相。最后，在原有的Mo3Al8层的表面上形成了Mo3Al层，其在更深的层中更富含Al。该Mo3Al在其反应中形成了交错的层，该层保证了特别好的附着。Mo3Al8在其形成时生长到Mo管的更深的层中，并且在此在形成富含Mo3Al的层的情况下也形成了交错。在金属陶瓷栓塞中的反应尤其是在由Al2O3构成的更大的颗粒(Koerner)的表面上进行，在该处Al非常易反应。
优选的是，为了产生足量的易反应的氧气，使用了惰性气体-氧气混合物。惰性气体是由Ar和/或N2构成的保护气体。特别有效的是一种少量的氧气被添加到保护气体中的方法。氧气分压力应该在20ppm至200ppm的量级中，特别是最高100ppm。如果添加更多的氧气，则在表面上的钼氧化成MoO2或者MoO3。这些物质容易挥发并且不适于改进附着。
附图说明
以下，本发明借助多个实施例被进一步阐述，其中：
图1以剖面图示意性示出了金属卤化物灯；
图2示意性示出了结合机制的视图；
图3示意性示出了图1中的细节。
具体实施方式
在图1中示意性示出了金属卤化物灯，其具有由硬玻璃或者石英玻璃构成的外灯泡1，该外灯泡具有纵轴线并且一侧通过盘状熔化物(Tellereinschmelzung)2封闭。在盘状熔化物2上，两个供电线通向外部(不可见)。这些供电线在灯座5中终止。在外灯泡中轴向地置入了两侧密封的陶瓷放电管10，该陶瓷放电管由Al2O3构成，并且具有金属卤化物构成的填充物。
放电管10可以是圆柱形的或者内部是球形的或者椭圆形的。在该放电管中伸出电极3，这些电极固定在由钼构成的穿通部上。穿通部优选是管，但是也可以是杆。特别地，穿通部也可以分为两部分，并且只有穿通部的前端由钼构成。
在放电管中有能够点燃的、来自稀有气体族中的气体。此外，在放电管中有金属卤化物的混合物，如已公开的那样，例如Na、Tl和Dy以及必要时的汞的碘化物。Ca也可以用作卤化物。玻璃焊剂例如可以包含Al2O3、SiO2、Dy2O3和/或MgO。
在图2中示意性示出了钼管和金属陶瓷栓塞之间的连接的细节。在此，由钼构成的穿通部6作为基本材料11示出，其中在表面中构建了Al8Mo3薄层12。该层通过铝化工艺形成。在合适地选择的反应条件下，铝扩散到穿通部的更深的层中，使得形成AlMo3构成的薄层13，该薄层构建在Al8Mo3构成的层16和Mo构成的基体11之间。该层序列通过铝反应性扩散到钼管的表面中来实现。位于穿通部的表面上的、由Al8Mo3构成的层在置入到栓塞中后在热处理下在其侧与金属陶瓷栓塞14的Mo成分进行瓜，该Mo成分优选为大约50％，使得现在在栓塞14在金属陶瓷基体15之上的表面上首先构建AlMo3相作为薄层16。该薄层在钼管6的表面上化学地结合到Al8Mo3相12，并且因此实现化学的、稳定的结合。由金属间的相构成的三个层12、13和16共同形成了新的、金属间的界面梯度20，该界面梯度作为附着层起作用。
在此，实际上并不形成平坦的界面，而是形成逐渐的梯度，其中这些层顺畅地过渡到彼此中。特别地，相同浓度的界面跳跃式地波动，使得形成窄的交错，如在图3中示意性示出的那样。附着层现在在热处理中以含有氧气的保护气体来处理，其中附着层在理想情况下完全转化为Mo和Al2O3构成的金属陶瓷。然而，通常由于不完全的转化，在附着层中留有原有层序列的残留物，即存在Al8Mo3相和/或AlMo3相的一部分。
随后，该系统被置入Al2O3(PCA)构成的放电管的端部21中，并且在那里借助玻璃焊剂实现了端部21和栓塞15之间的密封。在此，穿通部示出为Mo管11，栓塞15向外通过新型的附着层20结合到该管上。在此，并未合乎比例地绘出交错结构。
在此，穿通部不必完全由钼构成。当穿通部部分地、在要密封的部分或者该部分的表面中部分地由钼构成就足够。例如，穿通部的后部可以由铌构成，如已公开的那样，或者穿通部具有其他材料构成的芯，如同样已公开的那样。

Claims (8)

1.一种金属卤化物灯，其包括透光的陶瓷放电管，其中穿通部通过在放电管的端部上的开口伸入到放电管中，其中每个穿通部都至少部分地由钼制成，以下称为Mo部分，并且穿通部支承电极，其中穿通部在开口中借助位于端部的、由金属陶瓷构成的栓塞密封，其中金属陶瓷包含Mo和Al2O3，其特征在于，穿通部的Mo部分通过附着层与栓塞相连，所述附着层同时包含Al和Mo。
2.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，附着层部分地由金属间层构建，该金属间层具有梯度，其中横向于灯轴来看，存在中央区域，该中央区域相对于Mo包含大量Al，并且其中分别向外连接有外部区域，该外部区域相对于Mo包含较少Al。
3.根据权利要求2所述的金属卤化物灯，其特征在于，中央区域主要具有Al8Mo3相。
4.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，外部区域分别主要具有AlMo3相。
5.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，Mo部分是管。
6.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，附着层部分地或者完全地由金属陶瓷构建，该金属陶瓷包含Mo和Al2O3。
7.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，栓塞借助玻璃焊剂或者熔融陶瓷与放电管的端部相连。
8.一种用于制造根据权利要求1所述的金属卤化物灯的方法，其中通过以下步骤来实现栓塞和穿通部的Mo部分之间的连接：
(a)借助铝化工艺将Al扩散到Mo部分的表面中，并且与Mo反应性地结合为MoxAly；
(b)铝化的Mo部分被置于栓塞中；
(c)提供保护气体、特别是Ar和/或N2，该保护气体特别是具有最高200ppm分压力的少量氧气，
(d)栓塞的朝向Mo部分的表面在该保护气体中借助热处理、特别是1500℃至2000℃进行反应，其中首先构建金属间的界面梯度，该界面梯度根据热处理方法的实施部分地或者完全地转化为Mo和Al2O3构成的金属陶瓷。
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