CN101697336A - 一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法 - Google Patents

一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法 Download PDF

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    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
    • H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps

Abstract

本发明提供一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，该方法包括步骤1，调制原料成浆料；步骤2，制作毛坯管，用模具将已调制好的浆料采用挤压成型方式或注塑成型方式制得毛坯管；步骤3，制作坯体，将毛坯管放入电弧管模具中，采用热液压方式制成一个圆滑过渡的一体式电弧管坯体；步骤4，将坯体脱脂、排塑；步骤5，预烧结，预烧温度控制在1200℃-1400℃之间；步骤6，氢气烧结，氢气烧结的温度控制在1850℃-1950℃之间；步骤7，冷却，制得一体式陶瓷金卤灯电弧管。本发明制作工艺简单可靠，降低了生产成本、成品率高，且避免了对环境的污染。

Description

一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法
技术领域
本发明涉及电光源技术领域，尤其涉及一种一体化多晶半透明氧化铝陶瓷金属卤素灯(金卤灯)电弧管的制造方法。
背景技术
由于陶瓷材料具有耐酸碱、耐高温、化学稳定性的特点，用其制成的金卤灯电弧管比用石英制成的金卤灯电弧管，具有工作温度高、光效高、显色性好、体积小、寿命长等优点，因此，陶瓷金卤灯近年来得到较大的发展，在照明领域中广泛推广，是人类照明发展的方向。
目前，陶瓷金卤灯电弧管主要采用半透明的多晶氧化铝陶瓷制造，实践证明，一体式厚度均匀体积小的半透明多晶氧化铝陶瓷电弧管结构最为完善。中国专利ZL97117991.3，ZL00122245.7，ZL03131897.5，ZL200610035124.9，ZL200610232512.9公开的陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，主要是2件式，3件式，5件式等组合制成的陶瓷管，由于厚度不均匀，容易在电弧管冷端处聚集高温的液态金属卤化物，对电弧管的腐蚀性很大，导致灯的光衰与失效，造成温度分布不均匀，应力集中，产生断裂。此外，又由于几个部分粘接烧结在一起，无法保证尺寸精度，同心度差，连接重叠部分容易破碎，生产效率低。
目前制造一体式陶瓷电弧管的技术途径有两种：一是用可挥发的材料做内芯，然后用注浆、注射等静压法制成陶瓷坯体，再通过加热氧化的方法去除内芯材料，得到中空的陶瓷坯体，如公开的发明专利CN1251330A和CN1489558A所述。这种方法的缺点是内芯材料的去除过程缓慢且要求严格，稍有炭质残留，即会造成废品，因此内芯的制造成本很高，且挥发性材料也会造成环境污染。另一种方法如美国专利US6620272B2所述：先制造出两半轴线方向对称的空心坯体，再用局部加热的方法将对接面的粘合剂融化，加压力粘接成一整体，这种方法工艺比较复杂，很难确保粘接牢固。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其工艺简单，生产效率高，成品率高，降低生产成本。
本发明的又一目的在于，提供一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其工艺简单，减少环境污染。
本发明的另一目的在于，提供一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其制得的产品尺寸精度高，使用寿命长。
本发明提供的一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，包括如下步骤：
步骤1，调制原料成浆料；
步骤2，制作毛坯管，用模具将已调制好的浆料采用挤压成型方式或注塑成型方式制得毛坯管；
步骤3，制作坯体，将毛坯管放入电弧管模具中，采用热液压方式制成一个圆滑过渡的一体式电弧管坯体；
步骤4，将坯体脱脂、排塑；
步骤5，预烧结，预烧温度控制在1200℃-1400℃之间；
步骤6，氢气烧结，氢气烧结的温度控制在1850℃-1950℃之间；
步骤7，冷却，制得一体式陶瓷金卤灯电弧管。
所述原料的组成及含量如下，按重量份计：石蜡11-17份；微晶蜡11-17份；硬脂蜡1-3份；塑胶65-75份；高纯氧化铝500-1000份。
所述塑胶选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合，高纯氧化铝为99.99％纯度的平均粒径为0.5um的氧化铝粉末。
所述步骤2中，毛坯管内径为圆形，且该毛坯管的中部5mm范围内较管外径有1.2倍的凸起。
所述步骤3中，液体的温度为150℃-200℃，压力为0.01MPa-0.03MPa，坯体在压力的作用下，按电弧管模具的形状、尺寸，形成中空电弧管坯体，经冷却硬化后，打开电弧管模具取出一体化金卤灯电弧管坯体。
所述电弧管模具的形状尺寸按陶瓷电弧管的形状尺寸设计，该电弧管模具上下开模合模、左右密封，局部可控制温度。
所述一体化金卤灯电弧管坯体中部为球形或椭球形。
所述预烧结在氧气炉中烧结。
所述步骤6中，经过氢气烧结后，坯体变为半透明。
本发明的有益效果：本发明与现有技术相比，不使用挥发性材料做内芯，降低了成本，且避免了对环境的污染；该发明的一体化陶瓷金卤灯电弧管无联接缝，电弧管壳体厚度均匀、圆滑，无应力集中，不易断裂；该一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其根据功率不同可方便的制作成各种形状、尺寸的电弧壳，且该发明的制作工艺简单可靠，降低了生产成本、成品率高，有利于工业化大批量生产。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
图1为本发明一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法流程图；
图2为本发明方法中注射成型的毛坯管剖面示意图；
图3为本发明方法中一体化金卤灯电弧管坯体剖面示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示，本发明一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，包括：
步骤1，调制原料成浆料，该原料的组成及含量(按重量份计)如下：石蜡11-17份；微晶蜡11-17份；硬脂蜡1-3份；塑胶65-75份；高纯氧化铝500-1000份。塑胶选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合。该高纯氧化铝为99.99％纯度的平均粒径为0.5um的氧化铝粉末。
步骤2，制作毛坯管，用模具将已调制好的浆料采用挤压成型方式或注塑成型方式制得毛坯管(图2所示)，其内径为圆形，且该毛坯管的中部5mm范围内较管外径有1.2倍的凸起。
步骤3，制作坯体，将毛坯管放入电弧管模具中，采用热液压方式制成一个圆滑过渡的一体式电弧管坯体(图3所示)。此电弧管模具的形状尺寸按陶瓷电弧管的形状尺寸设计；液体的温度为150℃-200℃，压力为0.01MPa-0.03MPa，坯体在压力的作用下，按电弧管模具的形状、尺寸，形成中空电弧管坯体，经冷却硬化，达到一定的机械强度，打开电弧管模具取出一体化金卤灯电弧管坯体。该一体化金卤灯电弧管坯体中部可为球形或椭球形。作为一种选择性实施例，所述电弧管模具上下开模合模、左右密封，局部可控制温度。
步骤4，将坯体脱脂、排塑，加热坯体到500℃，其中坯体在温度达到100℃之前脱脂，在温度达到200℃之后排塑，从而实现分阶段排气，避免坯体中产生气泡。
步骤5，预烧结，预烧温度控制在1200℃-1400℃之间，其可在氧气炉中烧结。
步骤6，氢气烧结，氢气烧结的温度控制在1850℃-1950℃之间，经过氢气烧结，使得坯体变成半透明。
步骤7，冷却，制得一体式陶瓷金卤灯电弧管。
本发明制得的一体式陶瓷金卤灯电弧管，其中部可为球形、或椭球形等，两端为圆柱形细管，该电弧管中空，其壁厚均匀，该壁厚在0.5mm-1.8mm之间，无接缝，表面圆滑，无应力集中，不易断裂，密度为3.99g/cm3，平均晶粒尺寸为20微米，抗弯强度为370MPa，直线透光率为30-40％。
综上所述，本发明与现有技术相比，不使用挥发性材料做内芯，降低了成本，且避免了对环境的污染；该发明的一体化陶瓷金卤灯电弧管无联接缝，电弧管壳体厚度均匀、圆滑，无应力集中，不易断裂；该一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其根据功率不同可方便的制作成各种形状、尺寸的电弧壳，且该发明的制作工艺简单可靠，降低了生产成本、成品率高，有利于工业化大批量生产。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，调制原料成浆料；
步骤2，制作毛坯管，用模具将已调制好的浆料采用挤压成型方式或注塑成型方式制得毛坯管；
步骤3，制作坯体，将毛坯管放入电弧管模具中，采用热液压方式制成一个圆滑过渡的一体式电弧管坯体；
步骤4，将坯体脱脂、排塑；
步骤5，预烧结，预烧温度控制在1200℃-1400℃之间；
步骤6，氢气烧结，氢气烧结的温度控制在1850℃-1950℃之间；
步骤7，冷却，制得一体式陶瓷金卤灯电弧管。
2.如权利要求1所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述原料的组成及含量如下，按重量份计：石蜡11-17份；微晶蜡11-17份；硬脂蜡1-3份；塑胶65-75份；高纯氧化铝500-1000份。
3.如权利要求2所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述塑胶选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合，高纯氧化铝为99.99％纯度的平均粒径为0.5um的氧化铝粉末。
4.如权利要求1所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述步骤2中，毛坯管内径为圆形，且该毛坯管的中部5mm范围内较管外径有1.2倍的凸起。
5.如权利要求1所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述步骤3中，液体的温度为150℃-200℃，压力为0.01MPa-0.03MPa，坯体在压力的作用下，按电弧管模具的形状、尺寸，形成中空电弧管坯体，经冷却硬化后，打开电弧管模具取出一体化金卤灯电弧管坯体。
6.如权利要求5所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述电弧管模具的形状尺寸按陶瓷电弧管的形状尺寸设计，该电弧管模具上下开模合模、左右密封，局部可控制温度。
7.如权利要求5所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述一体化金卤灯电弧管坯体中部为球形或椭球形。
8.如权利要求1所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述预烧结在氧气炉中烧结。
9.如权利要求1所述的一体式陶瓷金卤灯电弧管的制造方法，其特征在于，所述步骤6中，经过氢气烧结后，坯体变为半透明。
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