CN102329979A

CN102329979A - 一种富汞型锑锡汞合金

Info

Publication number: CN102329979A
Application number: CN201110232950A
Authority: CN
Inventors: 何志明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-13
Filing date: 2011-08-13
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开了低气压汞放电灯使用的一种富汞型锑锡汞合金，通过计算合适的成分配比，其化学成分质量比符合公式：2.54X＋0.28Y＜0.75Z（X，Y，Z分别表示合金中锑，锡，汞的质量百分比，以下相同），该汞合金富余25%以上的游离汞。传统汞合金由于常温下饱和汞蒸汽压低，且汞合金回吸灯内游离汞，导致灯亮得慢。本发明的汞合金由于有充足的游离汞存在，汞合金的性能更接近于液汞的特性，常温下饱和汞蒸汽压为液汞的汞蒸汽压，相对较高，汞合金不会回吸灯内游离汞，汞合金中的汞扩散速度也较快，灯在长期存放后的初次启动过程中，灯瞬时光通百分比较高，达到最高光通量80%所需要的时间短，即灯快得亮。本发明的汞合金同时具有合金强度高，不易破碎，便于使用的优点。

Description

一种富汞型锑锡汞合金

技术领域

本发明涉及汞合金材料技术领域，具体是低气压汞放电灯用的一种富汞型锑锡汞合金。

背景技术

在低气压汞放电灯利用汞激发产生紫外光，紫外光用于杀菌或转化为可见光用于照明。汞是有毒金属，且常温下易挥发，随着全球环保意识的加强，已普遍使用汞合金代替液汞严格控制灯内含汞量，减少汞污染。现时使用的Zn-Hg、Zn-Sn-Hg、Sn-Hg、Bi-Sn-Hg等汞合金，这些汞合金常温下的饱和汞蒸汽压低于液汞的饱和汞蒸汽压，汞合金中存在着Hg₂Zn₃ 、HgZn₃、HgSn₆ 、Hg₃Sn₂₀、HgSn₁₆、HgSn₃₉等化合物，在灯熄灭后汞合金回吸灯内游离的汞原子，灯长时间熄灭后游离的汞原子大幅减少，再次重新点灯时，潘宁放电效应差，灯启动困难，灯启动瞬间由于汞原子浓度低（汞蒸汽压低），灯的紫外辐射效率低，瞬时光通百分比（瞬时光通量与最大光通量之比）低，同时由于汞合金被加温及放出汞原子均需要时间，光通百分比达到80%的爬升时间长，灯长时间发暗，即亮得慢，尤其是冬天，管路长的低压汞放电灯暗管现象非常明显。瞬时光通百分比、爬升时间统称为灯的启动爬升特性。目前常用汞合金配方如：Zn15%-Sn35%-Hg50%（金属后面的百分比表示对应该金属的质量百分比）、Zn35%-Sn15%-Hg50%、Sn80%-Hg20%、Bi50%-Sn35%-Hg15%均存在灯长期存放后亮得慢的问题。裸露式节能灯、直管荧光灯、环形荧光灯均需要使用既能严格控制灯内含汞量，又能有助于低温启动，快速提高灯启动爬升特性的汞合金。

EP2145028B1（国际申请号：PCT/EP2008/054839）中的Sn-Hg合金，当含汞比例高时，有利提高灯的启动爬升特性，该二元汞合金由于含汞比例高时，颗粒强度差，轻捏变形，也容易碎，实际应用中非常困难。申请号：2005800007333.6中锌锡汞合金不能快速提高灯的光通量。申请号：200610038889.8锑锡银汞四元合金中锌含量5%-35%，汞含量20%-65%，当锌含量高、汞含量低时，汞合金常温下汞蒸汽压低仍，吸汞能力强；添加银使汞合金吸汞能力进一步加强，仍然存在灯亮得慢的问题，该汞合金方案中很多区域不可实施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种富汞型锑锡汞合金，使汞合金中含有较多游离的汞即富汞，该汞合金可用正常工艺生产保证其为固态，既达到控制灯内含汞量，减少汞污染的目的，同时使由于储运或搁置长时间的灯获得良好的启动爬升特性。本发明的汞合金同时具有合金强度高，不易破碎，便于使用的优点。

在Sb-Sn-Hg汞合金中，锑、锡与汞形成最高含汞量的汞化合物为：Hg₃Sb₂ ， HgSn₆ ，按其分子式计算出其化合物中汞的原子总重量与金属原子总重量之比为：Hg₃Sb₂=2.54:1.00, HgSn₆=0.28:1.00，如果合金中汞与锑、锡全部形成合金化合物，则其重量比关系式为：2.54X＋0.28Y=Z，X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比，为了使汞合金能保证满足灯的启动爬升特性，锑锡与汞形成化合物后，仍有富余的汞存在，我们设定汞的富余质量百分比为25%以上。由于有富余的汞存在，一、汞合金初期的汞蒸汽压温度特性与液汞接近或相同，常温下饱和汞蒸汽压比传统汞合金高；二、汞合金不吸收外面的汞，粉层、电极吸附的汞及灯内的汞原子均保留在灯内，启动时将快速释放，参与放电；三、富余的汞在启动时扩散快，这三方面的原因可以提高灯的启动爬升特性。

少量的锑有助于提高锑锡汞合金的强度，但锑与汞会形成化合物，所以锑的含量不宜过多。汞的含量太低，富余的汞太少，可能在制灯过程中被消耗掉；汞的含量超过55%，汞合金颗粒强度变差，难以使用。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案——富汞型锑锡汞合金中：2.54X＋0.28Y＜0.75Z，X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比。其中优选方案是：0.5%≤X≤10%，35%≤Z≤55%。

本发明富汞型锑锡汞合金中也可以加入少量其它金属，如锌、铋、银、金、铟、铈、铝、锗等金属。添加微量A、B、C等金属的富汞锑锡汞合金中，各种金属的重量百分比满足公式：2.54X＋0.28Y＋aA＋bB＋cC＜0.75Z,X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比；a、b、c分别为金属A、B、C与汞形成最高含汞量的汞化合物中，汞的原子总重量与金属原子总重量之比；A、B、C为金属A、B、C的重量百分比。锌不宜加入过多，锌除了与汞形成化合物外，汞会溶解在锌中，溶解的汞不能在灯正常工作条件下释放出来，导致汞有效率低。

本发明富汞型锑锡汞合金的制造可按现有熔融滴制工艺制备，即按设计的锑锡汞的质量比混合，然后在高温下熔解，通过喷嘴滴进成型液中，清洗干净后真空干燥，制得球体富汞型锑锡汞合金。富汞型锑锡汞合金常温下易溢汞粘连，需要表面包膜，包膜采用金属、金属氧化物、无机盐的粉体进行表面涂覆。

本发明最大优点在于采用该汞合金可提高灯管启动爬升特性，且汞合金强度高，利于大批量生产使用。

参见附图1和2所示，传统的锑锡汞合金Zn35%-Sn15%-Hg50%，用于典型φ12mm11W节能灯，存放六个月后，灯管启动瞬间，瞬时光通百分比（瞬时光通量与最大光通量之比）约为25%，光通百分比达到80%的爬升时间约为40秒，同等条件下富汞型锑锡汞合金Sb3%-Sn52%-Hg45%，瞬时光通百分比（瞬时光通量与最大光通量之比）约为40%，光通百分比达到80%的爬升时间约为20秒。

附图说明

图1为使用传统固汞的灯管的爬升特性曲线。

图2为使用本发明固汞的灯管的爬升特性曲线。

具体实施方式

下面结合多个具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=0.5%：64.5%：35%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例2：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=1.0%：61%：38%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例3：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=2%：58%：40%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例4：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=3%：55%：42%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡铜合金粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例5：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=4%：51%：45%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡铜合金粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例6：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=5%：47%：48%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锑粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例7：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=6%：44%：50%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锑粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例8：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=7%：41%：52%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例9：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=8%：49%：53%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例10：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=9%：46%：55%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例11：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg=10%：42%：58%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例12：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg：Zn=2%：50%：45%：3%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于荧光灯中取代液汞。

实施例13：锑锡汞按质量百分比（m/m）Sb：Sn：Hg：Ag=4%：49%：46%：1%经熔融滴制成球丸锑锡汞合金，表面涂锡粉、金属氧化物混合粉，应用于紧凑型荧光灯中取代液汞。

以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种富汞型锑锡汞合金，其特征在于：是含有锑锡汞的合金，Sb:Sn:Hg=X:Y:Z,锑锡汞的重量百分比满足公式：2.54X＋0.28Y＜0.75Z，X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比。

2.根据权利要求1所述的一种富汞型锑锡汞合金，其特征在于：锑的重量百分比为：0.5%≤X≤10%，汞的重量百分比为：35%≤Z≤55%。

3.根据权利要求1所述的一种富汞型锑锡汞合金，其特征在于：该汞合金还添加有少量锌、铋、银、金、铟、铈、铝、锗之类的A、B、C金属，各种金属的重量百分比满足公式：2.54X＋0.28Y＋aA＋bB＋cC＜0.75Z,其中X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比；a、b、c分别为金属A、B、C与汞形成最高含汞量的汞化合物中，汞的原子总重量与金属原子总重量之比；A、B、C为金属A、B、C的重量百分比。

4.根据权利要求1所述的一种富汞型锑锡汞合金，其特征在于：该汞合金还包括其表面的金属、金属氧化物、无机盐粉体组成的表面涂覆物。