CN103469041A - 一种稀土铟合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土铟合金，至少包括组分A和组分B，所述组分A和组分B组成二元或多元稀土铟合金；其中，所述组分A为铟，所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种。本发明提供的稀土铟合金既能均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上且具有较强附着力，又具有较高熔融温度。

Description

一种稀土铟合金
技术领域
本发明涉及合金技术领域，特别涉及一种可附在玻璃、陶瓷等氧化物上的稀土铟合金，该稀土铟合金尤其适用于真空器件。
背景技术
低压汞放电灯，尤其是使用汞合金的低压汞放电灯，需要在灯内放置含铟、汞的合金。常用的方法是将铟或铟合金固定在石英玻璃(氧化硅)、氧化铝、氧化钇等氧化物内壁上，再加入汞形成铟汞二元合金或铟汞多元合金，如In-Hg二元合金、In-Ag-Hg三元合金、In-Au-Hg三元合金。
铟汞合金应固定在放电腔体内的特定位置，流动或滚动都会引起光电参数的劣化。这就要求铟汞合金既可以达到与玻璃、陶瓷等氧化物之间的浸润性较强，均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，又可以达到与玻璃、陶瓷等氧化物之间附着力较大，避免工作时流动。另一方面，铟汞合金控制汞蒸气压的工作温度可达200℃，为保证良好的汞蒸气压控制性能，铟汞合金工作于固液两相共存的熔融态，这就要求提高铟汞合金的熔融温度，使其与工作温度适配，即熔融温度应该高于或接近其最高工作温度。其中，熔融温度是指合金开始流动的温度，介于固相温度与液相温度之间，合金的液相温度可以远高于熔融温度，熔融温度是作为实际应用、工艺控制中考察合金在不同环境温度下流动性（即工作环境适应性）的一个重要指标。
但是，铟或一般铟合金具有以下特点：（一）铟或一般铟合金（如铟银、铟金、铟锡等铟合金）由金属组成，与玻璃、陶瓷等氧化物缺乏浸润性，导致其不易附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，即使勉强附上，铟或铟合金也常形成团状、块状，容易脱落。（二）铟或铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的附着力弱，容易脱落。（三）金属铟的熔点156℃，铟或铟合金作为基材或靶材固定在玻璃、陶瓷等氧化物表面，环境温度超过156℃时，铟或铟合金易流动。因此，简单添加一般金属提高铟合金的熔融温度时，铟合金不能摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，或者附着力较弱，都容易导致脱落或容易流动。
即，现有的铟合金材料不能同时满足低压汞放电灯中铟汞合金对浸润性、附着力和熔融温度这三方面的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种既能均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上且具有较强附着力，又具有较高熔融温度的稀土铟合金。
为达到上述技术效果，本发明提供了一种稀土铟合金，至少包括组分A和组分B，所述组分A和组分B组成二元或多元稀土铟合金；其中，所述组分A为铟，所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种。
作为上述方案的改进，所述组分A的质量含量为60%-99.5%。
作为上述方案的改进，所述组分B的总质量含量为0.5%-40%。
作为上述方案的改进，所述组分B中单一成分的质量含量为0.5%-30%。
作为上述方案的改进，所述稀土铟合金还包括组分C，所述组分C为除铟、铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬、汞、铋之外的其他金属；
所述组分C的质量含量为0.5-10%。
作为上述方案的改进，所述组分C包括可与汞生成化合物的金属以及不与汞生成化合物的金属；
所述组分C选用银、金、锑、铜、铁、铝、锗中的一种或多种。
作为上述方案的改进，所述稀土铟合金还包括组分D，所述组分D为汞；所述稀土铟合金为稀土铟汞多元合金。
作为上述方案的改进，所述组分D的质量含量为1.0%-12%。
作为上述方案的改进，所述稀土铟合金中还包括组分D和组分E，所述组分D为汞，所述组分E为铋，所述稀土铟合金为稀土铋铟汞多元合金。
作为上述方案的改进，所述组分E的质量含量大于40%。
作为上述方案的改进，所述稀土铟合金采用一步合金法制成，包括：
将制备稀土铟合金所需的各种组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金。
作为上述方案的改进，所述稀土铟汞多元合金采用分步合金法制成，包括：
将除组分D之外的其他组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金，置于低压汞放电灯内；
依比例加入组分D，所述稀土铟合金吸收组分D在加温或工作状态下生成稀土铟汞多元合金。
实施本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种稀土铟合金，所述稀土铟合金含有铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种，其与铟组成二元或多元稀土铟合金，具有以下优点：1、本发明改善了稀土铟合金的表面张力，提高稀土铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的浸润性，通过简单的加热即可以使稀土铟合金均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，避免团状、块状引起的稀土铟合金流动；
2、本发明提高了稀土铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的附着力，所述稀土铟合金在常温下的粘附力强，而且在超过156℃的环境下也具有良好的附着力，使得稀土铟合金不易脱落，不易流动；
3、本发明提高了稀土铟合金的熔融温度和液相温度，通过控制金属的添加成分和比例，使稀土铟合金熔融温度与工作温度适配；
进一步，该稀土铟合金中还含汞，形成稀土铟汞多元合金，能很好地满足低压汞放电灯对铟汞合金的要求，即，稀土铟汞多元合金能均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物表面，附着力强，熔融温度高，具有良好的控制汞蒸气压的特性，使低压汞放电灯达到最佳的工作状态。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步的详细描述。
本发明提供了一种稀土铟合金，所述稀土铟合金是一种可以附着在玻璃、陶瓷等氧化物上的铟合金材料，具体应用在真空器件上。本发明旨在改善铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的浸润性，通过简单的加热方式使其均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，并提高附着力，同时提高铟合金的熔融温度。
基于现有的各类稀土铟合金相图筛选及大量实验研究，本发明主要通过添加稀土金属达到以上目的。在本发明一实施例中，所述稀土铟合金包括组分A和组分B，所述组分A和组分B组成二元或多元稀土铟合金；其中，所述组分A为铟，所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种。由组分A和组分B组成的二元或多元稀土铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的浸润性好，能均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上；常温下粘附力强，附着力大，在超过156℃的环境下也具有良好的附着力；熔融温度高，高温下不易流动。
针对组分B采用不同的金属元素，其给稀土铟合金带来的作用也有不同，具体如下：
稀土添加试验
Figure BDA0000388959330000041
以上试验的铟量都为150mg一粒，上表中添加量指的是稀土金属的添加量。
摊平性能：√√√表示优，√√表示良，√表示一般，×表示差。
附着力：√表示好，×表示差。
因此，由上表可知：
（1）所述组分B采用铥，与组分A形成铟铥合金时，其优点是摊平性能优，附着力强；
（2）所述组分B采用镥，与组分A形成铟镥合金时，其优点是摊平性能优，附着力强；
（3）所述组分B采用钪，与组分A形成铟钪合金时，其优点是摊平性能优，附着力强；
（4）所述组分B采用铽，与组分A形成铟铽合金时，其优点是摊平性能良，附着力强；
（5）所述组分B采用钇，与组分A形成铟钇合金时，其优点是摊平性能良，附着力强；
（6）所述组分B采用镝，与组分A形成铟镝合金时，其优点是摊平性能良，附着力强；
（7）所述组分B采用钬，与组分A形成铟钬合金时，其优点是摊平性能良，附着力强。
从浸润性角度考虑，上述稀土铟合金中铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）质量含量一般达到0.5%，即开始有明显效果。从附着力考虑，铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）质量含量一般达到1%，即开始有明显效果。其中，金属不同添加量相同，浸润性、附着力会有差异。例如：铟铥合金中铥（Tm）质量含量为0.3%时，铟铥合金就可均匀摊薄在氧化钇表面，铥（Tm）质量含量达到2.0%时，附着力较强。再如：铟钪合金中钪（Sc）质量含量为0.3%时，铟钪合金能摊薄在氧化钇表面，但不能大面积均匀摊开，浸润性不如铥质量含量为0.3%的铟铥合金。而钪（Sc）质量含量为2.0%的铟钪合金相比铥质量含量为2.0%的铟铥合金，在氧化钇表面的附着力强。
本方案加入金属铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho），这些金属熔点高，金属与铟形成的金属间化合物分解温度一般高于900℃。铟铥化合物TmIn3分解温度为1060℃，铟铥化合物Tm3In5分解温度为1030℃，其它铟铥化合物分解温度更高；铟镥化合物InLu3分解温度为960℃，铟镥化合物InLu5分解温度为950℃，铟镥化合物InLu分解温度为1080℃，其它铟镥化合物分解温度也要900℃或以上；铟钪化合物ScIn3分解温度为910℃，铟钪化合物Sc3In5分解温度为950℃，其它铟钪化合物分解温度更高；铟铽化合物TbIn3分解温度为1140℃，其它铟铽化合物分解温度也要900℃或以上；铟钇化合物YIn3分解温度为1100℃，其它铟钇化合物分解温度也要1000℃或以上；铟镝化合物DyIn3分解温度为1150℃，其它铟镝化合物分解温度也要1000℃或以上；铟钬化合物HoIn3分解温度为1130℃，其它铟钬化合物分解温度也要1020℃或以上。
这些金属化合物都有助于提高稀土铟合金工作状态下的固相成分比例，即提高熔融温度。根据实际使用工作温度、使用条件的不同，加入的铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）质量含量也不尽相同，其具体值取决于使用条件。在熔融温度要求高、倾斜或振动条件下使用，由金属化合物构成的固相成分比例宜高些，上述金属质量含量需要高些。而在熔融温度相对要求低、水平静止放置的条件下，上述金属质量含量可以低些。
另一方面，由于不同的金属原子量不同，与铟形成的化合物中原子比例不同，因此，其质量添加量也不尽相同。稀土金属与铟化合物中，原子数比相同，原子量越小的金属，达到同样的熔融温度质量含量越少。钪（Sc）、钇（Y）由于原子量小，添加质量含量应低些。固相成分含量在稀土铟合金中的质量根据需要在3-80%之间选取。
因此，所述组分A（所述组分A为铟）的质量含量优选为60%-99.5%；所述组分B（所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种）的总质量含量优选为0.5%-40%，所述组分B中单一成分的质量含量优选为0.5%-30%。更佳的，所述组分A（所述组分A为铟）的质量含量为70%-99.5%；所述组分B（所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种）的总质量含量为0.5%-30%，所述组分B中单一成分的质量含量为0.5%-20%。
具体的，稀土铟合金中组分A铟的质量含量可取62%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%等，但不以此为限，其具体质量含量根据材料的性能要求而定。
稀土铟合金中组分B的总质量含量可取0.5%、0.8%、1%、2%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、20%、22%、25%、28%、30%、40%，但不以此为限。
进一步，针对组分B的单一组分的质量含量，其根据选用的稀土金属的不同而不同。
（一）稀土铟合金中金属铥（Tm）的质量含量优选为1%-30%，根据熔融温度的要求，确定铟与铥形成的化合物含量。化合物含量越高，铥的质量含量越多，其中，铥（Tm）的质量含量可取：1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、23%、25%、30%，但不以此为限。
当熔融温度要求150℃-160℃时，铥的质量含量一般选取1%-5%；当熔融温度要求160℃-180℃时，铥的质量含量一般选取5%-10%；当熔融温度要求180℃-200℃时，铥的质量含量一般选取10%-15%；当熔融温度要求200℃以上，铥的质量含量一般选取大于15%。对于一些特殊要求，如熔融温度要求350℃以上，铥的质量含量一般选取大于20%。
（二）稀土铟合金中金属镥（Lu）的质量含量优选为1%-30%，根据熔融温度的要求，确定铟与镥形成的化合物含量。化合物含量越高，镥的质量含量越多，其中，镥（Lu）的质量含量可取：1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、23%、25%、30%，但不以此为限。
当熔融温度要求150℃-160℃时，镥的质量含量一般选取1%-5%；当熔融温度要求160℃-180℃时，镥的质量含量一般选取5%-12%；当熔融温度要求180℃-200℃时，镥的质量含量一般选取12%-18%；当熔融温度要求200℃以上时，镥的质量含量一般选取大于18%。对于一些特殊要求，如熔融温度要求350℃以上，镥的质量含量也可以选取大于20%。
（三）稀土铟合金中金属钪（Sc）的质量含量优选为0.5%-12%，根据熔融温度的要求，确定铟与钪形成的化合物含量。化合物含量越高，钪的质量含量越多，其中，钪（Sc）的质量含量可取：0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、7%、9%、10%、12%，但不以此为限。
（四）稀土铟合金中金属铽（Tb）的质量含量优选为1%-25%，根据熔融温度的要求，可取：1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、23%、25%，但不以此为限。
（五）稀土铟合金中金属钇（Y）的质量含量优选为0.5%-18%，金属钇（Y）的质量含量根据熔融温度的要求，可取：0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、7%、9%、12%、15%、18%，但不以此为限。
（六）稀土铟合金中金属镝（Dy）的质量含量优选为1%-28%，金属镝（Dy）的质量含量根据熔融温度的要求，可取：1%、2.5%、4%、6%、7.5%、9%、11%、13%、16%、18%、20%、23%、26%、28%，但不以此为限。
（七）稀土铟合金中金属钬（Ho）的质量含量优选为1%-30%，金属钬（Ho）的质量含量根据熔融温度的要求，可取：1%、1.5%、3.5%、4.5%、6%、8%、10%、13%、15%、17%、19%、22%、25%、29%、30%，但不以此为限。
在本发明另一实施例中，所述稀土铟合金还包括组分D，所述组分D为汞。所述稀土铟合金与汞形成稀土铟汞多元合金。对于含汞的稀土铟汞多元合金，金属间化合物包括铟与金属形成的化合物，金属与汞形成的化合物及铟、金属与汞形成的多金属间化合物。从环保的角度考虑，应避免或者少产生工作温度下不分解的金属汞化合物，因为这部分汞不能参与放电，需要多加入汞。
具体的，本发明以铟、汞为基质，添加金属铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）中的一种或多种组成稀土铟汞多元合金。所述稀土铟汞多元合金均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，并提高附着力。稀土铟汞多元合金熔融温度提高，稀土铟汞多元合金仍具有控制汞蒸气压的性能。
其中，所述组分A（所述组分A为铟）的质量含量优选为60%-98.5%，所述组分B（所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种）的总质量含量优选为0.5%-20%，所述组分D（所述组分D为汞）的质量含量优选为1.0%-12%。根据工作温度及需要汞合金性能需要调节铟、汞有效的质量比。汞的质量含量可取：1.0%、1.2%、1.5%、1.8%、2.0%、2.5%、2.8%、3.0%、4%、5%、6%、8%、9%、10%、12%，但不以此为限。需要说明的是，铟、汞有效的质量指除工作温度下不分解的含铟或含汞的化合物中铟或汞质量外的铟、汞质量。
若汞的质量含量太少，加入的合金量太多，则不方便使用，因此，一般汞的质量含量需选取1.0%以上；若汞的质量含量太多，加入的合金量太少，则控制汞蒸气压的性能不好，因此，一般汞的质量含量需选取10%或以下，如8%、6%。
综上所述，所述汞的质量含量设置为1%-10%最佳。
在本发明再一实施例中，所述稀土铟合金或所述稀土铟汞合金中还包括组分C，所述组分C为除铟、铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬、汞、铋之外的其他金属。也就是说，本发明还可以适量添加少量其它金属，如：银、金、锑、铜、铁、铝、锗等，组成新的三元、多元稀土铟合金或稀土铟汞合金。添加其他金属的稀土铟合金或稀土铟汞合金，不影响其与玻璃、陶瓷等氧化物浸润性、附着力，同样具有上述的各类功能，包括具有控制汞蒸气压的性能。其中，其它金属总的质量添加量为0-10%。更佳的，其它金属总的质量添加量为0.5-10%。
进一步，所述其它金属主要包括不与汞生成化合物的金属和可与汞生成化合物的金属两大类，但不限于此。
第一类是不与汞生成化合物的金属，所述不与汞生成化合物的金属可以选用铁、铝、锗中的一种或多种，将其定义为组分C1，所述组分C1的总质量含量优选为0.5-10%。添加了不与汞生成化合物的金属的该稀土铟合金或稀土铟汞合金不影响与玻璃、陶瓷等氧化物浸润性、附着力，同样具有上述的各类功能，包括具有控制汞蒸气压的性能。
第二类是可与汞生成化合物的金属，所述可与汞生成化合物的金属选用锑、银、金、铜中的一种或多种，将其定义为组分C2；所述组分C2的总质量含量优选为0.5-10%。这些金属与汞形成汞化合物的过程中会消耗汞，因此，在添加了与汞生成化合物的金属的该稀土铟汞合金中，汞的质量含量需相对较高，可选取大于12%，例如，15%。
需要说明的是，在添加了与汞生成化合物的金属的该稀土铟汞合金中，汞的质量含量虽为15%，但其中有效汞的质量含量仍低于12%或10%，使得稀土铟汞合金仍具有控制汞蒸气压的性能，也不影响稀土铟汞合金与玻璃、陶瓷等氧化物浸润性、附着力。
需要说明的是，本发明还可以添加除银、金、锑、铜、铁、铝、锗之外的其他金属，所述组分C的实施方式并不局限于本发明所举实施例。
在本发明又一实施例中，所述稀土铟合金中还包括组分D和组分E，所述组分D为汞，所述组分E为铋，所述稀土铟合金为稀土铋铟汞多元合金。所述稀土铋铟汞多元合金中铋的质量含量大于40%，优选的质量含量≥42%、≥43%、≥45%、≥50%、≥55%、≥60%、≥65%、≥70%。
具体的，本发明以铟、汞、铋为基质，添加金属铥（Tm）、镥（Lu）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）中的一种或多种组成铋铟汞多元合金，与传统的铋铟汞合金相比同样具有控制汞蒸气压的性能，同时与玻璃、陶瓷等氧化物浸润性好、附着力强、熔融温度高。
相应的，本发明还提供了一种稀土铟合金的制备方法，依次包括以下步骤：将制备稀土铟合金所需的各个组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金。其中，所述制备稀土铟合金所需的各个组分可以为组分A和组分B，也可以为组分A、组分B和组分C，也可以为组分A、组分B和组分D，也可以为组分A、组分B、组分C和组分D，也可以为组分A、组分B、组分D和组分E，也可以为组分A、组分B、组分C、组分D和组分E。
一方面，所述稀土铟汞多元合金的制备方法可以采用分步合金法制成，依次包括以下步骤：1、将除组分D之外的其他组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金，置于低压汞放电灯内；2、依比例加入组分D，所述稀土铟合金在加温或工作状态下吸收组分D生成稀土铟汞多元合金。
需要说明的是，所述工作状态是指低压汞放电灯的工作状态。
另一方面，所述稀土铟合金的制备方法也可以采用一步合金法制成，包括以下步骤：将制备稀土铟合金所需的各种组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金，置于灯内通过二次加温固定在管内壁。
下面以实施例1-14进一步说明本发明的稀土铟合金：
实施例1：将金属铟（In）99.5mg、钪（Sc）0.5mg混合熔融附在石英管内壁，形成In：Sc=99.5%：0.5%的铟钪合金。铟钪合金摊薄附在管壁，工作于156℃不流动。
实施例2：将金属铟（In）350mg、铥（Tm）50mg混合熔融附在陶瓷上，形成In：Tm=87.5%：12.5%的铟铥合金，工作于180℃不流动。
实施例3：将金属铟（In）1200mg、铥（Tm）104mg混合熔融附在氧化铝表面，形成In：Tm=92%：8%的铟铥合金，工作于170℃不流动。
实施例4：将金属铟（In）85mg、镥（Lu）15mg混合熔融附在石英管内壁的氧化钇膜层表面，形成In：Lu=85%：15%的铟镥合金，工作于190℃不流动。
实施例5：将金属铟（In）350mg、铽（Tb）30mg混合熔融附在石英管内壁，形成In：Tb=92%：8%的铟铽合金。铟铽合金摊薄附在氧化硅表面，工作于180℃不流动。
实施例6：将金属铟（In）980mg与钇（Y）20mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Y=98%：2%的铟钇合金，铟钇合金摊薄附在石英管内壁，可以提高透明氧化物的附着力，工作于160℃不流动。
实施例7：将金属铟（In）140mg、铥（Tm）12mg、金（Au）12mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Tm：Au=86%：7%：7%的铟铥金合金。铟铥金合金摊薄附在氧化钇膜表面，工作于185℃不流动。
实施例8：将金属铟（In）1390mg、镥（Lu）600mg、铋（Bi）10mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Lu：Bi=69.5%：30%：0.5%的铋铟镥合金。铋铟镥合金摊薄附在管壁，工作于210℃不流动。
实施例9：将金属铟（In）190mg、铽（Tb）5mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Tb=95%：5%的铟铽合金。铟铽合金可摊薄附在管内壁，工作于170℃不流动。
实施例10：将金属铟（In）840mg、钪（Sc）150mg、铝（Al）10mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Sc：Al=84%：15%：1.0%的铟钪铝合金。铟钪铝合金摊薄附在管壁，工作于195℃不流动。
实施例11：将金属铟（In）75mg、钪（Sc）5mg、银（Ag）10mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Sc：Ag=83%：6%：11%的铟钪银合金。铟钪银合金摊薄附在管壁，工作于180℃不流动。
实施例12：将金属铟（In）87mg、钪（Sc）1mg、镝（Dy）2mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Sc：Dy=97%：1%：2%的铟钪镝合金。铟钪镝合金摊薄附在管壁，工作于160℃不流动。
实施例13：将金属铟（In）820mg、钬（Ho）180mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Ho=82%：18%的铟钬合金。铟钬合金摊薄附在管壁，工作于200℃不流动。
实施例14：将金属铟（In）600mg、钬（Ho）180mg、钪（Sc）12mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，形成In：Ho：Sc=75.7%：22.7%：1.6%的铟钬钪合金。铟钬钪合金摊薄附在管壁，工作于210℃不流动。
将本发明的实施例1-14的主要技术参数与现有的铟、铟银合金以及铟钛合金作对比，结果如表一所示：
Figure BDA0000388959330000141
Figure BDA0000388959330000151
需要说明的是，浸润角是指液面与平板的夹角。则浸润角为零度时为彻底的不浸润(这时平面上的液滴为球状)；浸润角为180度时为彻底的浸润(这时平面上的液滴沿平面摊开而无限延展)。
由上表一可得：铟的浸润角小，一般为40-100°，证明其不易附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，即使勉强附上，也常形成团状、块状，容易脱落。
铟银合金的浸润角小，一般为80-120°，与玻璃、陶瓷浸润不佳，证明其不易附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，且其不易充分摊薄。
而在铟钛合金中，其浸润角为120-145°，较为理想，虽然其可以摊薄附在玻璃、陶瓷等氧化物上，但由于钛在高温下容易与氧、氮、氢、水汽、一氧化碳、二氧化碳等气体反应，钛是一种典型的吸气材料，容易吸附氧、氮、氢、水汽、一氧化碳、二氧化碳等杂质气体，从而将杂质引入真空器件（如低压汞放电灯）内，杂质需要高温高真空才能除干净，否则将引起真空器件（包括低压汞放电灯）的质量问题。
与现有的铟、铟银合金以及铟钛合金相比，首先，本发明稀土铟合金的浸润角较大，平均达145°以上，可以证明其可以均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，避免成团状、块状；其次，本发明在3M胶带测试中均可通过，证明本发明稀土铟合金的附着力较大，使得稀土铟合金不易脱落以及不易流动；再次，本发明稀土铟合金的熔融温度较高，基本可达170-200℃左右，与工作温度相适配；最后，本发明稀土铟合金吸附杂质气体少，可以在真空器件中获得好的应用，保证真空器件的质量。
下面以实施例15-28进一步说明本发明的稀土铟汞合金：
实施例15：将金属铟（In）90mg、钪（Sc）4mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞6mg，In、Sc与汞形成In：Sc：Hg=90%：4%：6%的铟钪汞合金。铟钪汞合金摊薄附在管壁，工作于180℃不流动。
实施例16：将金属铟（In）320mg、铥（Tm）50mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞30mg，In、Tm与汞形成In：Tm：Hg=80%：12.5%：7.5%的铟铥汞合金。铟铥汞合金摊薄附在氧化铝膜表面，工作于175℃不流动。
实施例17：将金属铟（In）1200mg、铥（Tm）100mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞20mg，In、Tm与汞形成In：Tm：Hg=91%：7.5%：1.5%的铟铥汞合金。铟铥汞合金摊薄附在氧化铝膜表面，工作于170℃不流动。
实施例18：将金属铟（In）80mg、镥（Lu）5mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞15mg，In、Lu与汞形成In：Lu：Hg=80%：5%：15%的铟镥汞合金。铟镥汞合金摊薄附在氧化钇表面，工作于165℃不流动。
实施例19：将金属铟（In）350mg、铽（Tb）30mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞20mg，In、Tb与汞形成In：Tb：Hg=87.5%：7.5%：5%的铟铽汞合金。铟铽汞合金摊薄附在石英管内壁，工作于170℃不流动。
实施例20：将金属铟（In）1980g、钇（Y）10g、汞（Hg）10g混合熔融做成In：Y：Hg=99%：0.5%：0.5%的铟钇汞合金，铟钇汞合金摊薄附在石英管内壁，工作于160℃不流动。
实施例21：将金属铟（In）140mg、铥（Tm）12mg、金（Au）12mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞36mg，In、Tm、Au与汞形成In：Tm：Au：Hg=70%：6%：6%：18%的铟铥金汞合金。铟铥金汞合金摊薄附在氧化钇膜表面，工作于195℃不流动。
实施例22：将金属铟（In）1390mg、镥（Lu）600mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞10mg，In、Lu与汞形成In：Lu：Hg=69.5%：30%：0.5%的铟镥汞合金。铟镥汞合金摊薄附在管壁，工作于220℃不流动。
实施例23：将金属铟（In）182mg、铽（Tb）1mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞17mg，In、Tb与汞形成In：Tb：Hg=91%：0.5%：8.5%的铟铽汞合金。铟铽汞合金可摊薄附在管内壁，工作于160℃不流动。
实施例24：将金属铟（In）890mg、钪（Sc）100mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞10mg，In、Sc与汞形成In：Sc：Hg=84%：10%：1.0%的铟钪汞合金。铟钪汞合金摊薄附在管壁，工作于250℃不流动。
实施例25：将金属铟（In）75mg、钪（Sc）3mg、银（Ag）10mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞12mg，In、Sc、Ag与汞形成In：Sc：Ag：Hg=75%：3%：10%：12%的铟钪银汞合金。铟钪银汞合金摊薄附在管壁，工作于180℃不流动。
实施例26：将金属铟（In）87mg、钪（Sc）1mg、镝（Dy）2mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞10mg，In、Sc、Dy与汞形成In：Sc：Dy：Hg=87%：1%：2%：10%的铟钪镝汞合金。铟钪镝汞合金摊薄附在管壁，工作于165℃不流动。
实施例27：将金属铟（In）600mg、钬（Ho）160mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞40mg，In、Ho与汞形成In：Ho：Hg=75%：20%：5%的铟钬汞合金。铟钬汞合金摊薄附在管壁，工作于200℃不流动。
实施例28：将金属铟（In）600mg、钬（Ho）180mg、钪（Sc）12mg混合熔融附在低压高强紫外线灯的石英管内壁，后加入汞8mg，In、Ho、Gd与汞形成In：Ho：Gd：Hg=75%：22.5%：1.5%：1%的铟钬钪汞合金。铟钬钪汞合金摊薄附在管壁，工作于200℃不流动。
将本发明的实施例15-28的主要技术参数与现有的铟汞合金、铟银汞合金以及铟钛汞合金作对比，结果如表二所示：
Figure BDA0000388959330000181
Figure BDA0000388959330000191
由上表二可得：铟汞合金的浸润角小，一般为40-100°，证明其不易附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，即使勉强附上，也常形成团状、块状，容易脱落。
铟银汞合金的浸润角小，一般为80-120°，与玻璃、陶瓷浸润不佳，证明其不易附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，且其不易充分摊薄。
而在铟钛汞合金中，其浸润角为120-145°，较为理想，虽然其可以摊薄附在玻璃、陶瓷等氧化物上，但由于钛在高温下容易与氧、氮、氢、水汽、一氧化碳、二氧化碳等气体反应，钛是一种典型的吸气材料，容易吸附氧、氮、氢、水汽、一氧化碳、二氧化碳等杂质气体，从而将杂质引入真空器件（如低压汞放电灯）内，杂质难以除干净，易引起真空器件（包括低压汞放电灯）的质量问题。
与现有的铟汞合金、铟银汞合金以及铟钛汞合金相比，首先，本发明稀土铟汞合金的浸润角较大，平均达145°以上，可以证明其可以均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，避免成团状、块状；其次，本发明在3M胶带测试中均可通过，证明本发明稀土铟汞合金的附着力较大，使得稀土铟汞合金不易脱落以及不易流动；再次，本发明稀土铟汞合金的熔融温度较高，基本可达170-200℃左右，与控制汞蒸气压的工作温度相适配，使低压汞放电灯达到最佳的工作状态；最后，本发明稀土铟汞合金不容易与水、二氧化碳、氧等杂质气体发生反应，吸附水、二氧化碳、氧等杂质气体少，有助保证真空器件（包括低压汞放电灯）的质量。
需要说明的是，本发明稀土铟合金以及稀土铟汞合金的具体成分组成还有其他实施方式，无法穷尽，在此不一一例举。
综上所述，实施本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种稀土铟合金，所述稀土铟合金含有铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种，其与铟组成二元或多元稀土铟合金，具有以下优点：1、本发明改善了稀土铟合金的表面张力，提高稀土铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的浸润性，通过简单的加热即可以使稀土铟合金可以均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物上，避免团状、块状引起的稀土铟合金流动；
2、本发明提高了稀土铟合金与玻璃、陶瓷等氧化物的附着力，所述稀土铟合金在常温下的粘附力强，而且在超过156℃的环境也具有良好的附着力，使得稀土铟合金不易脱落以及不易流动；
3、本发明提高了稀土铟合金的熔融温度和液相温度，通过控制金属的添加成分和比例，使稀土铟合金熔融温度与工作温度适配，使低压汞放电灯达到最佳的工作状态；
进一步，该稀土铟合金中还含汞，形成稀土铟汞多元合金，能很好地满足低压汞放电灯对铟汞合金的要求，即，稀土铟汞多元合金能均匀摊薄附着在玻璃、陶瓷等氧化物表面，附着力强，熔融温度高，具有良好的控制汞蒸气压特性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明尽管只给出了以上实施例，但也给出诸多不需要经过创造性劳动而得出的可能的变体，虽依然无法穷举，但本领域内普通技术人员在通读本说明书后，结合公知常识，应能联想到更多的具体实施方式，此类具体实施方式并不超脱本发明权利要求的精神，任何形式的等同替换或若干改进和润饰均应视为被本发明所包括的实施例，属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种稀土铟合金，其特征在于，至少包括组分A和组分B，所述组分A和组分B组成二元或多元稀土铟合金；
其中，所述组分A为铟，所述组分B为铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分A的质量含量为60%-99.5%。
3.如权利要求1所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分B的总质量含量为0.5%-40%。
4.如权利要求1所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分B中单一成分的质量含量为0.5%-30%。
5.如权利要求1所述的稀土铟合金，其特征在于，所述稀土铟合金还包括组分C，所述组分C为除铟、铥、镥、钪、铽、钇、镝、钬、汞、铋之外的其他金属；
所述组分C的质量含量为0.5-10%。
6.如权利要求5所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分C选用银、金、锑、铜、铁、铝、锗中的一种或多种。
7.如权利要求1-6任一项所述的稀土铟合金，其特征在于，所述稀土铟合金还包括组分D，所述组分D为汞；
所述稀土铟合金为稀土铟汞多元合金。
8.如权利要求7所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分D的质量含量为1.0%-12%。
9.如权利要求1-6任一项所述的稀土铟合金，其特征在于，所述稀土铟合金中还包括组分D和组分E，所述组分D为汞，所述组分E为铋，所述稀土铟合金为稀土铋铟汞多元合金。
10.如权利要求9所述的稀土铟合金，其特征在于，所述组分E的质量含量大于40%。
11.如权利要求1所述的稀土铟合金，其特征在于，所述稀土铟合金采用一步合金法制成，包括：
将制备稀土铟合金所需的各种组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金。
12.如权利要求7所述的稀土铟合金，其特征在于，所述稀土铟汞多元合金采用分步合金法制成，包括：
将除组分D之外的其他组分按质量比混合，加温熔融制成稀土铟合金，置于低压汞放电灯内；
依比例加入组分D，所述稀土铟合金吸收组分D在加温或工作状态下生成稀土铟汞多元合金。
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