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Abstract

节能灯在气体放电灯泡中含有由汞蒸气和氩气构成的气体填充物。为了用汞填充所述气体放电灯泡而使用汞合金球体。本发明提出一种锡汞合金，其具有30-70重量％的高汞重量比例。由于汞含量高，所述合金球体在表面上具有液态汞合金相。通过用锡粉末或锡合金粉末涂覆所述球体，将在表面上的液态汞合金相转化成固态的、具有高锡含量的汞合金。由此，可以防止在储存和加工时所述汞合金球体的粘结。

Description

用于节能灯的汞合金球体及其制备
本发明涉及一种用于将汞引入到现代的节能灯中的汞合金球体。
现代的TFL型节能灯(管式荧光灯)或CFL型节能灯(紧凑型荧光灯)都属于低压气体放电灯。它们由气体放电灯泡构成，其充有由汞蒸气与氩气组成的混合物，并在内部涂覆有荧光性发光物质。在运行过程中发射的汞紫外辐射由发光物质涂层通过荧光转化成可见光。因此，该灯也被称为荧光灯。
以前，对于运行灯所需的汞被以液态金属的形式计量添加到气体放电灯泡中。但长期以来众所周知的是，将汞以汞合金球体的形式引入到气体放电灯泡中。这使得具有毒性的汞的处理变得容易，并提高了计量添加的精确性。
US 4,145,634描述了具有36原子％铟的汞合金球体的用途，其由于高的汞含量在室温下就已含有高的液体比例。当这些粒状物彼此接触时，它们倾向于发生粘结。通过用粉末形状的合适的材料涂覆所述粒状物，可以防止这样的情况。建议的是稳定的金属氧化物(氧化钛、氧化锆、二氧化硅、氧化镁和氧化铝)、石墨、玻璃粉末、荧光粉、硼砂、氧化锑和不与汞形成汞合金的金属粉末(铝、铁和铬)。
WO 94/18692描述了锌汞合金粒状物的用途，所述粒状物具有在5至60，优选40至60重量％的汞含量。为了制备球状汞合金粒状物使用了在US4,216,178中所描述的方法，在该方法中将熔融的汞合金通过振动激发的流出喷嘴分散成小滴，并且在冷却介质中冷却至凝固温度之下。根据WO 94/18692，未涂覆所述粒状物。
为了由熔体制备汞合金球体，必须将汞合金加热到一个温度，在该温度下汞合金完全熔化。这在锌汞合金的情况下，在高于420℃的温度下才能可靠地得到保证。该高的加工温度由于与此相关的高的汞蒸气压，由于汞的毒性使得相应的安全措施是必需的。
JP 2000251836描述了由锡汞合金构成的汞合金粒状物用于生产荧光灯的应用。该锡汞合金优选仅具有低的汞含量，其中锡/汞原子比为90～80∶10～20。其相当于汞含量为15.8至29.7重量％。JP 2000251836没有说明如何由汞合金制备球体形粒状物。
在JP 2000251836中所描述的锡汞合金的缺点在于低的汞含量。如果应将特定量的汞引入到放电灯内，这使得相对大的汞合金球体是必需的。由于在节能灯方面也不断增加的小型化趋势，这在所述灯的设计和制造方面带来问题。
因此，本发明的目的在于，提供由锡汞合金构成的汞合金球体，其具有高的汞含量，并且可以在不危害人类健康的情况下安全地储存，并可以用于生产节能灯。
这些目的通过由锡汞合金构成的汞合金球体而得以实现，所述锡汞合金具有30～70重量％的汞含量。优选所述汞合金球体具有30～60重量％，且尤其是40～55重量％的汞含量。
根据EP 1381485 B1中描述的方法，所述球体可以从汞合金的熔体制得。为此，将完全熔化的汞合金滴入到温度低于所述汞合金的凝固温度的冷却介质中。冷却介质的温度优选低于所述汞合金的液相温度10至20℃。在此有利的是，锡汞合金在低于230℃的温度下已经完全熔化。因此，在生产锡汞合金球体时用于确保工作场所安全的花费比在锌汞合金球体的情况下明显更低。
作为冷却介质，优选使用矿物油、有机油或合成油。硅油证明是非常合适的。在冷却介质中形成汞合金球体之后，将它们从冷却介质中分离出来并脱脂。
对于本发明的目的适合的是，汞合金球体的直径为50～2000μm，优选500～1500μm。
已经显示，在如此制备的汞合金球体的表面上出现液相，使得所述球体在储存和处理时会彼此粘结，如果不对此采取任何措施。如果在低于8℃的温度下储存和处理所述汞合金球体，则所述粘结可以例如得到防止。对于储存优选-18℃以下的温度。
如果用金属粉末或合金粉末(所述粉末与汞形成汞合金)涂覆经脱脂的球体，所述汞合金球体的粘结倾向可以很大程度上得到抑止。通过所述金属粉末的汞合金化，在所述球体上形成了具有低汞含量的表面层，其在通常的汞合金球体的加工温度下不再含有液态相，并由此抑止了对未经处理的球体的粘结倾向。
这种用于涂层的金属或合金粉末应该不含有粒径大于100μm的微粒。具有较大粒径的微粒只会不完全地汞合金化，并且导致球体表面粗糙，这使得所述球体的计量添加变得困难。优选使用粉末微粒的粒径小于80μm的金属粉末或合金粉末。特别优选金属粉末或合金粉末的平均粒径d50为5～15μm。锡和锌或者锡或锌的合金已经证实是合适的金属。在此，优选锡或锡合金。用锡与银和铜的合金，特别是用合金SnAg3Cu0.5获得了很好的结果。
为了用金属粉末或合金粉末涂覆所述汞合金球体，可以将所述球体预置于例如旋转釜中，并且在不断滚动的同时撒上金属粉末或合金粉末，直至不再能够发现所述球体的粘结。在此，施涂到汞合金球体上的金属粉末或合金粉末的量为1～10，优选2～4重量％，基于所述汞合金球体的重量计。
如果在用金属粉末或合金粉末涂覆之后，额外地以0.001至1，优选0.01至0.5，尤其是0.1重量％的量用金属氧化物的粉末涂覆所述汞合金球体，基于所述汞合金球体的重量计，则实现了粘结倾向的进一步降低。对于该目的，可以如在施涂金属粉末或合金粉末时那样完全相同地进行。用于所述涂覆的适合的金属氧化物是例如氧化钛、氧化锆、氧化硅和氧化铝。优选使用通过火焰热解法制备的氧化铝，其平均粒度小于5μm，优选小于1μm。
经施涂的粉末层改善了所述汞合金球体采用计量添加自动装置的可操控性。在将所述汞合金球体填充到荧光灯中之前，在这样的计量添加自动装置中，所述汞合金球体平均在室温下存在直至3小时。在此已经显示，所述用金属粉末或合金粉末以及用金属氧化物粉末涂覆的汞合金球体毫无疑问地可以在直至40℃的温度下、在所述计量添加自动装置中经受3小时平均停留时间。如果只用两种层中的一种进行施涂，则在平均停留时间3小时结束之前，所施涂的层在个别情况下就已脱落。
下表用于进一步解释发明。该表显示了锡汞合金球体的总质量(Sn+Hg)和汞质量(Hg)的计算值取决于所述球体的直径，且锡汞合金的汞含量为20～50重量％。此外，在该表中还给出了各种汞合金的密度ρ，如用于计算的那些。
通过使用高汞含量的锡汞合金，与只含有20重量％的低汞含量的锡汞合金相比，可以用相同直径的球体将明显更多的汞引入到所述气体放电灯泡中。因此，由SnHg50(具有50重量％的汞)构成的汞合金球体含有由SnHg20(具有20重量％的汞)构成的汞合金球体的约3倍质量的汞。
表：取决于具有20～50重量％的汞含量的锡汞合金球体的球体直径的总质量和汞质量
Figure GPA00001029556400041

Claims (12)

1.用于荧光灯的汞合金球体，其特征在于，所述汞合金球体由汞含量为40-55重量％的锡汞合金构成，用金属粉末或合金粉末涂覆所述球体，所述粉末与汞形成合金，所述粉末微粒的粒径小于100μm。
2.根据权利要求1所述的汞合金球体，其特征在于，所述金属粉末或合金粉末由锡、锌、或者锡或锌的合金构成。
3.根据权利要求2所述的汞合金球体，其特征在于，以1至10重量％的量用金属或合金粉末涂覆所述汞合金球体，基于所述所述汞合金球体的重量计。
4.根据权利要求3所述的汞合金球体，其特征在于，额外地以0.001至1重量％的量用金属氧化物粉末涂覆所述汞合金球体。
5.根据权利要求4所述的汞合金球体，其特征在于，所述金属粉末或合金粉末由锡或锡合金构成。
6.根据权利要求5所述的汞合金球体，其特征在于，所述金属粉末或合金粉末由锡与银和铜的合金构成。
7.根据前述权利要求任一项所述的汞合金球体，其特征在于，所述球体的直径为500-2000μm。
8.制备根据前述权利要求任一项所述的汞合金球体的方法，其特征在于，将汞合金完全熔化，并将该熔体滴入到温度低于所述汞合金凝固温度的冷却介质中，并随后从所述冷却介质中将所形成的汞合金球体分离出来，用金属粉末或合金粉末涂覆所述球体，所述粉末与汞形成合金，所述粉末微粒的粒径小于100μm。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，作为冷却介质使用矿物油、有机油或合成油。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在从所述冷却介质分离出来之后将所述汞合金球体脱脂，并在室温下在不断滚动的同时撒上金属粉末或合金粉末，所述粉末与汞形成汞合金，直至不再能够发现所述球体的粘结。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，在其它步骤中在不断滚动的同时额外地用金属氧化物粉末涂覆所述汞合金球体。
12.根据权利要求1至7任一项所述的汞合金球体的用途，用于生产荧光灯。
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