CN101536142B - 带吸光涂层的电灯、用于这种涂层的前体悬浮体和制造这种灯的方法 - Google Patents

带吸光涂层的电灯、用于这种涂层的前体悬浮体和制造这种灯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了一种电灯，其具有石英玻璃灯容器(10)，该石英玻璃灯容器(10)容纳电元件(3，4)。该灯容器的局部具有吸光、非反射性涂层(11，12)。该涂层主要由铁、氧化铁、硅和二氧化硅组成，铁(化合物)和硅(化合物)的重量百分比的比例在0.17≤铁(化合物)/硅(化合物)≤12的范围，且硅和二氧化硅的重量百分比的比例在0.5≤硅/二氧化硅≤50的范围。

Description

带吸光涂层的电灯、用于这种涂层的前体悬浮体和制造这种灯的方法
技术领域
本发明涉及一种电灯，该电灯包括容纳电元件的灯容器，电流导体连接到所述电元件，所述电流导体从所述灯容器引到外面，所述灯容器的局部被涂覆吸光涂层，所述吸光涂层包括二氧化硅和铁化合物，所述铁化合物包括至少部分地为氧化物形式的铁。本发明还涉及用于所述电灯的悬浮体和制造这种灯的方法。
背景技术
从DE 3827451已知这种类型的电卤素白炽灯。除了氧化铁之外，已知的吸光涂层还包括作为颜料的氧化钛、氧化锰和磁铁矿、FeO4，以及在烧制到灯容器的玻璃上之前，作为粘合剂的硅酸乙酯。从悬浮体中获得已知的涂层，该悬浮体还包括偏磷酸钠、乙二醇、乙二醇单丁醚以及乙醇。该悬浮体具有相对复杂的组成。已知悬浮体的缺点在于：具有大约为3天的相对较短的保存期，且当烧制到灯容器上并转化成吸光涂层时，这种吸光涂层可能会比较容易地被从灯容器上敲落。而且，氧化锰通常包括作为污染物的铅(氧化物)，因此对环境相对有害。
从GB 1422491已知一种电灯，其具有包含大约占重量的三分之一的玻璃料的吸光涂层，该玻璃料包括超过70％重量百分比的氧化铅，另外还包含氧化硅和氧化硼，以及作为颜料的铁、钴和锰的氧化物。发现这种涂层永久地粘附到由硬质玻璃(即，例如热膨胀系数在3＊10-6＜＝热膨胀系数＜＝7＊10-6的范围的铝硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃)制成的灯容器上，但在SiO2含量为至少96％重量百分比的情况下(诸如石英玻璃，其具有比硬质玻璃低很多的热膨胀系数)，该涂层很快开始从玻璃上剥落。另一个缺点在于这种涂层包含对环境有害的物质：颜料中的氧化钴和玻璃料中的氧化铅。这种涂层还具有缺点，即，其透射比较多的光。随着光源的亮度更高，这个缺点会成比例地加重，如在高压放电灯的情况下。EP 708978描述了适用于作车辆前照灯的这种高压放电灯。在这个文献中所公开的灯的吸光涂层从例如仅包括硅粉末和铁粉末的悬浮体中获得，其描述于专利DE 2837280中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在开篇段落中所提到的类型的电灯，其具备吸光涂层，该吸光涂层具有比较高的光吸收性和不透光性，还耐用且对环境的危害相对较小。
根据本发明，通过如下所限定的电灯来实现这个目的：其中涂层还包括硅，所述硅与二氧化硅一起形成硅化合物，所述铁化合物和硅化合物的重量百分比的比例在0.17＜＝铁化合物/硅化合物＜＝12的范围，且所述硅和二氧化硅的重量百分比的比例为0.5＜＝硅/二氧化硅＜＝50的范围。小于0.5的硅/二氧化硅比例造成吸光涂层的吸光性质过于低，这可能会导致汽车应用中的干扰的杂散光/眩光。超过50的硅/二氧化硅比例导致吸光涂层过于容易地从灯容器上移除，即，其可以比较容易地被刮去或甚至被擦去。硅、氧化铁和铁一起做为吸光颜料，这使得吸光涂层呈黑色。颜料之间的比例可以在比较大的范围中变化使得吸光颜料仍然呈现为黑色。但是所有这三种颜料必须都存在于涂层中。主要作为金属存在的铁是根据本发明的灯涂层中的主要组分。用作涂层的前体材料的硅酸乙酯混合粘合剂使得能在较短的热处理中将涂层烧制于灯容器上，所述较短的热处理，例如700℃至900℃的温度和2秒至6秒的时间。通过施加还原气氛，即，通过具有过量氢气的火焰，防止了铁在很大程度上转变成氧化形式，即，由于其具有较低的氧化速率，使得吸光涂层的高光密度和高吸收能力保持完好。一般而言，这种低氧化速率不会超过几个摩尔百分数。一旦转化成二氧化硅，硅酸乙酯混合粘合剂可以提供吸光涂层的高抗剥落性。该吸光涂层还具有优点：其反射很少的光或者基本上不反射光。所述反射的光可造成由光学系统(例如，反射镜或透镜)所形成的光束中的杂光。
可以从铁粉末和硅粉末的混合物的悬浮体(例如，硅酸乙酯混合粘合剂和乙醇的混合物)中容易地获得吸光涂层。在涂覆悬浮体并进行干燥之后，通过在数秒内将涂层加热到大约800℃来固定残留物。在另一个有利的实施例中，吸光涂层具有大约0.007-0.015mm的厚度，这是吸光性质与所用的材料量之间的良好的平衡。通过控制悬浮体的黏度，即，通过向悬浮体添加例如1％至3％重量百分比的甘油，可以比较容易地控制吸光涂层的厚度。
众所周知，在涂层悬浮体中使用常规的硅酸乙酯(例如，正硅酸乙酯(TEOS))作为粘合剂。硅酸乙酯混合粘合剂与如用于在EP-708978和DE-3827451中所公开的灯的所述的常规酸催化硅酸乙酯水解产物的显著不同在于，在凝固期间所生成的粘合剂(SiO2)不仅由硅酸乙酯形成而且也由另一非晶硅的来源形成，例如，H2SiO3或胶体水解的Si(OH)2。由于它们的特殊制剂以及在制造它们的过程中所用的技术，硅酸乙酯混合粘合剂具有非常好的储存稳定性和加工性质。在本发明的悬浮体中所用的硅酸乙酯混合粘合剂中的溶剂是乙醇与2-丙醇的混合物。所述硅酸乙酯混合粘合剂例如由Wacker公司以商标名称供应。在这个产品中，水解程度和pH值已被优化，即，提供大约0.07％重量百分比的H2SO4以确保所需要的反应性和充分的储存稳定性。例如，由于添加填料、颜料、各种添加剂或溶剂蒸发所造成的pH值变化促进了硅酸乙酯的缩合且系统将更快地凝固。重要的是所添加的组分并不向系统中引入不受控制的水量，因为这将会不利地影响制剂的加工时间/保存期。在密闭的原容器中，在最大值30℃储存时，硅酸乙酯混合粘合剂
Figure GSB00000175690800032
具有至少9个月的保存期。其在20℃，具有乳状外观和0.92g/cm3的密度。它的SiO2含量为大约20％重量百分比。
在有利的实施例中，铁化合物与硅化合物的重量百分比的比例在0.65＜＝铁化合物/硅化合物＜＝3的范围，且硅和二氧化硅的重量百分比的比例在2.5＜＝硅/二氧化硅＜＝12.5的范围。试验证明在所述范围内的Fe/Si和Si/SiO2比例得到具有更好的光吸收性和不渗透性和更好的附着力(即，它们不容易被刮去或剥落，且不能被擦掉)的涂层。
附图说明
在附图中显示出根据本发明的电灯的实施例，其中：
图1以侧视图显示放电灯，局部以截面图示出；以及
图2以侧视图显示白炽灯。
具体实施方式
在图1中，高压放电灯具有石英玻璃灯容器10，其以气密方式被密封件2密封，该灯容器容纳电元件。电元件包括内置在石英玻壳1中的电极3、4，该内置石英玻壳1包含可电离的填充物。该填充物包括，例如汞，诸如碘化钠和碘化钪的金属卤化物的混合物，以及稀有气体(如，氙)，且填充压力为数巴。电流导体8，23；8，25包含嵌入于灯容器的密封件2中的钼箔，电流导体8，23；8，25被连接到电极且从灯容器引到外面。灯具有灯头20，灯头20装有触点21、22。
灯容器被局部地覆盖吸光涂层11、12，该吸光涂层11、12包括铁(主要为金属形式，部分地为氧化形式)、二氧化硅和硅粉末。该涂层基本上包含62％重量百分比的铁、30％重量百分比的硅和8％重量百分比的二氧化硅。在所示的实施例中，涂层的玻璃为吸收紫外线的石英玻璃。
该涂层从包含有1500克金属铁粉末，该金属铁粉末通过Fe(CO)5转化而获得，即来自BASF公司的羰基铁粉(carbonyl eisenpulver)、750克硅粉末、400克乙醇和700克硅酸乙酯混合粘合剂(比如，具有醇混合物作为溶剂的含有20％重量百分比的SiO2的
Figure GSB00000175690800041
Figure GSB00000175690800042
)的悬浮体中得到。所述的醇混合物包括乙醇和2-丙醇。可替代地，用于悬浮体中的硅酸乙酯粘合剂，例如是
Figure GSB00000175690800043
和Wacker Silikat H450N。涂层具有大约0.009mm的厚度，基本上不透射或反射光，并且在其整个寿命期间，保持粘附到灯容器上。
在图2中，电灯具有硬质玻璃制成的灯容器30，该灯容器30在包括卤素的惰性气体中容纳白炽体33。在图中，硬质玻璃为硼硅酸盐玻璃，但其可替代地为铝硅酸盐玻璃。该白炽体连接到电流导体38，电流导体38从灯容器引到外面并连接到灯头40的相应触点41、42，灯头40经由定位元件7紧固到灯容器上。灯容器局部地具有吸光涂层，该吸光涂层包括铁(主要为金属形式，部分地为氧化形式)、二氧化硅和硅粉末。该涂层基本上包含63％重量百分比的铁、31％重量百分比的硅和6％重量百分比的二氧化硅。涂层具有大约0.011mm的厚度。涂层从包括有1500克金属铁粉末、750克硅粉末、400克乙醇和800克硅酸乙酯混合粘合剂(具有20％重量百分比的SiO2)和50克甘油的悬浮体中获得。涂层通过浸涂过程来涂覆，但是可替代地通过喷涂过程来涂覆。随后，通过在还原气氛中用火焰加热四秒的处理来将涂层烧制到灯容器上。从而，涂层被加热到大约850℃。

Claims (10)

1.一种电灯，其包括容纳电元件的灯容器，电流导体连接到所述电元件，所述电流导体从所述灯容器引到外面，所述灯容器的局部被涂覆吸光涂层，所述吸光涂层包括二氧化硅和铁化合物，所述铁化合物包括至少部分地为氧化物形式的铁，
其特征在于，所述涂层还包括硅，所述硅与二氧化硅一起形成硅化合物，所述铁化合物和硅化合物的重量百分比的比例在0.17＜＝铁化合物/硅化合物＜＝12的范围，且所述硅和二氧化硅的重量百分比的比例为0.5＜＝硅/二氧化硅＜＝50的范围。
2.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述铁化合物与硅化合物的重量百分比的比例在0.65＜＝铁化合物/硅＜＝3的范围，且所述硅与二氧化硅的重量百分比的比例在2.5＜＝硅/二氧化硅＜＝12.5的范围。
3.根据权利要求1或2所述的电灯，其特征在于，所述涂层具有范围在0.007mm至0.015mm的厚度。
4.一种用于向根据权利要求1所述的电灯的灯容器上涂覆吸光涂层的悬浮体，其特征在于，所述悬浮体包括总共100％重量百分比的以下材料：
10％至70％重量百分比的铁；
5％至50％重量百分比的硅；
5％至30％重量百分比的至少一种醇；以及，
5％至50％重量百分比的硅酸乙酯混合粘合剂。
5.根据权利要求4所述的悬浮体，其特征在于，所述悬浮体包括总共100％重量百分比的以下材料：
35％-45％重量百分比的铁；
15％-25％重量百分比的硅；
15％-25％重量百分比的至少一种醇；以及，
10％-30％重量百分比的硅酸乙酯混合粘合剂。
6.根据权利要求4或5所述的悬浮体，其特征在于，所述的至少一种醇包括乙醇和/或2-丙醇。
7.根据权利要求4或5所述的悬浮体，其特征在于，1％至3％重量百分比的所述的至少一种醇被1％至3％重量百分比的甘油代替。
8.一种制造根据权利要求1所述的电灯的方法，所述方法包括以下步骤：
通过使用根据权利要求4所述的悬浮体来向所述灯容器涂覆湿的涂层；
使所述湿的涂层干燥以便变成干燥涂层；
将所述干燥涂层烧制到所述灯容器上以变成光吸收涂层。
9.根据权利要求8所述的制造电灯的方法，其特征在于，烧制所述干燥涂层的操作包括在600℃至1000℃的温度范围加热所述干燥涂层2秒至8秒。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述加热由提供还原气氛的火焰来执行。
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