CN103617942B - 一种荧光灯用汞合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光灯用汞合金，包括内核、汞合金层和包膜层，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层或/和所述包膜层含有锡、汞、镓、银中的一种或几种；其中，所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55%，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58%，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8%，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4%。相应的，本发明还公开了一种荧光灯用汞合金的制备方法。采用本发明，既能满足荧光灯长期存放后光通上升特性好、颗粒大、且表面不溢汞粘连的荧光灯用汞合金。

Description

一种荧光灯用汞合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及汞合金技术领域，特别涉及一种荧光灯用汞合金及其制备方法。

背景技术

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，在灯熄灭后放电腔体内游离的汞原子回吸到汞合金内，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（汞蒸气压低），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%，它们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。荧光灯“亮得慢”是相对白炽灯及LED的另一缺陷，未来低压汞放电灯内汞含量将进一步大幅降低，同时要求灯“亮得快”，由此对汞合金提出了新的要求。

当灯内含汞量降至1.0mg/支、0.5mg/支时，采用高含汞比例的汞合金，如Zn-Hg（50%）、Zn-Sn-Hg（50%）、Sn-Hg（50%）等由于颗粒太小，外置于放电腔体困难，一般只能将汞合金内置于放电腔体内，尽管颗粒较小，但恶劣的道路颠簸或储运中的搬动，仍会导致荧光粉的划伤剥落。需要采用汞合金外置于放电腔体的方式，避免划粉。

现有内核锌汞合金（含汞重量百分比为50%）、锌锡汞合金（含汞重量百分比为20-30%）具有颗粒大、熔融温度高，有利于将汞合金外置于放电腔体的优点，但存在灯长时间存放后爬升慢的缺陷；内置于放电腔体内的锡汞合金（含汞重量百分比为40-50%）具有长时间存放后爬升快的优点，但在运输过程中仍会导致灯管内壁划粉现象。

锌锡汞合金、锡汞合金目前也多存在表面溢汞粘连问题，批量使用仍有待改进。

综上所述，现有的内核锌汞合金、锌锡汞合金、内置锡汞合金材料均存在缺陷，不能同时满足荧光灯用汞合金对爬升特性好、颗粒大、表面不溢汞粘连等要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种既能满足荧光灯长期存放后光通上升特性好、颗粒大、熔融温度高且表面不溢汞粘连的荧光灯用汞合金。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种制备上述荧光灯用汞合金的方法。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种荧光灯用汞合金，包括内核、汞合金层和包膜层，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；

所述汞合金层或/和所述包膜层含有锡、汞、镓、银中的一种或几种；

其中，所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55%，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58%，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8%，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4%。

作为上述方案的改进，所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-42%、或42.01-44%、或44.01%-46%、或46.01%-48%、或48.01%-50%、或50.01%-52%、或52.01%-55%。

作为上述方案的改进，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-40%、或40.01-42%、或42.01%-44%、或44.01%-46%、或46.01%-48%、或48.01%-50%、或50.01%-52%、或52.01%-54%、或54.01%-56%、或56.01%-58%。

作为上述方案的改进，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-1%、或1.01-2%、或2.01%-3%、或3.01%-4%、或4.01%-5%、或5.01-6%、或6.01-7%、或7.01-8%。

作为上述方案的改进，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-1%、或1.01-2%、或2.01%-3%、或3.01%-4%。

作为上述方案的改进，所述汞合金层不含有银，所述包膜层含有银。

作为上述方案的改进，所述汞合金层含有汞和锡。

作为上述方案的改进，所述汞合金为球体，直径为0.8-2.5mm。

作为上述方案的改进，所述内核为无机材料，所述无机材料包括金属材料、非金属材料，其中，所述金属材料选用铁和/或钢，所述非金属材料选用由玻璃、陶瓷、碳、硅组成的材料。

作为上述方案的改进，所述包膜层含有锡汞合金、银汞合金、铜汞合金中的一种或几种。

作为上述方案的改进，所述包膜层含有锡、锡合金、银、银合金、铜、铜合金、氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

作为上述方案的改进，所述包膜层的最外层含有氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

作为上述方案的改进，所述内核和所述汞合金层间还含有过渡层，所述过渡层是通过工艺设置或合金材料自然形成。

作为上述方案的改进，所述过渡层为含有镓的金属。

作为上述方案的改进，所述过渡层为含有锌的金属。

相应的，本发明还提供了一种制备上述的荧光灯用汞合金的方法，包括：

加入内核、汞合金材料和无机粘合材料，经机械滚磨在所述内核的表面形成汞合金层；

将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品；

其中，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层或/和所述包膜层含有金属锡、汞、镓、银中的一种或几种；所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55%，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58%，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8%，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4%。

作为上述方案的改进，所述无机粘合材料为纳米氧化铝、氧化硅、硅粉、碳粉的中的一种或多种，所述硅粉、碳粉的粒径范围为1.5um-10um。

相应的，本发明还提供了另一种制备上述的荧光灯用汞合金的方法，包括：

一、将内核置于化学镀液中涂覆过渡层，所述化学镀液包含镓、锌、锡中的一种或多种；

二、将涂覆有过渡层的所述内核置于汞合金材料中，经机械滚磨在所述过渡层的表面形成汞合金层；

三、将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品；

其中，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层或/和所述包膜层含有金属锡、汞、镓、银中的一种或几种；所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55%，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58%，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8%，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4%。作为上述方案的改进，

作为上述方案的改进，步骤一中，所述内核经过化学镀液涂覆过渡层后，还经过有机溶剂脱水及烘干处理。

作为上述方案的改进，步骤二、三中，所述机械滚磨在内部充有惰性气体的容器中进行，所述容器的环境温度为20-100℃。

作为上述方案的改进，步骤三中，所述包膜材料为含有锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉、氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中两种或两种以上的粉体；

所述内核置于所述包膜材料中，经过至少2次机械滚磨，在所述汞合金层的表面形成至少2个包膜层。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种荧光灯用汞合金，所述汞合金包括内核、汞合金层和包膜层，汞合金层和包膜层含有金属锡、汞、镓、银，其中锡的质量含量为40-55%，汞的质量含量为38-58%，镓的质量含量为0.5-8%，银的质量含量为0.5-4%；同时本发明还公开了一种荧光灯用汞合金的制造方法，汞合金层和包膜层采用化学涂覆或机械滚磨的方法。本发明具有以下优点：1、本发明的荧光灯用汞合金含有一定量的富余汞，汞合金对汞的回吸少，常温下的饱和汞蒸气压高，灯的光通上升特性好。

2、本发明的荧光灯用汞合金直径大、颗粒大，满足了荧光灯将汞合金外置于放电腔体的要求，克服了荧光灯将汞合金内置于放电腔体引起的划粉问题。

3、本发明的荧光灯用汞合金通过包膜层克服了储存、运输、使用中表面溢汞粘连的问题。

4、本发明采用熔点超过200℃内核材料及熔点温度远高于200℃的金属、金属氧化物作为包膜材料，包膜的金属有助于缓解合金层的熔融，有效提高汞合金的熔融温度，包膜的金属氧化物能起到有效的隔热作用。

总之，荧光灯用汞合金颗粒大，有利于外置于放电腔体；常温下饱和汞蒸气压更易接近液汞性能，汞回吸少、光通上升特性好；表面不溢汞粘连，适宜大批生产使用。

附图说明

图1是本发明一种荧光灯用汞合金一实施例的剖视图；

图2是本发明一种荧光灯用汞合金又一实施例的剖视图；

图3是本发明一种荧光灯用汞合金的制备方法的流程图；

图4是本发明一种荧光灯用汞合金的制备方法又一实施例的流程图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明旨在提供一种提升灯光通上升特性；同时汞合金颗粒较大，有利于外置于放电腔体外，如排气管中；表面不溢汞粘连，便于运输、使用的汞合金。本发明同时提供上述汞合金的制造方法，保障上述汞合金性能，并有利于大批量生产。

参见图1，本发明提供了一种荧光灯用汞合金，包括内核1、汞合金层2和包膜层3，所述内核1的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层2或/和所述包膜层3含有锡、汞、镓、银中的一种或几种。所述荧光灯用汞合金是一种包括内核1、汞合金层2和包膜层3的汞合金材料，具体应用在荧光灯上。

本发明以高含汞比例（质量含量）的锡汞合金为基础，保障汞合金光通上升特性，辅以内核使颗粒增大。基于现有的各类汞合金分析，金属元素的筛选及大量实验研究，添加镓，用于提高合金材料与内核的粘结力或亲合力，同时镓有利于阻止表面产生颗粒状的液汞，从而减少或避免汞合金表面溢汞粘连。

在高含汞比例的锡汞中加入少量的Zn、Ag、Cu、Bi金属，会导致汞合金吸汞能力强，光通上升特性变差，是由于这些金属会与汞形成汞化合物或改变合金的晶格结构，任何金属的加入对合金性能都可能产生巨大影响。

锡、银、铜或它们的金属合金粉体及氧化物粉体涂覆在汞合金表面，避免从内层蒸发或扩散出到表面的汞粘连。

一般地，内核选用无机材料，所述无机材料包括金属材料、非金属材料，具体而言，内核可以选用玻璃、陶瓷、硅、碳等非金属材料，内核不与汞生成汞化合物，对汞合金性能无影响，当内核采用金属时，应选择与汞产生汞化合物少，并与汞形成物理结合力较弱的金属，如铁、钢、不锈钢等。当内核采用熔点低于200℃的无机材料时，由于熔点低灯管烧尖时会变软而掉入灯管中，影响汞合金工作性能。

在本发明中，汞合金层和包膜层含有金属锡、汞、镓、银。所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55%，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58%，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8%，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4%。也就是说，除内核质量外，汞合金层和包膜层中，锡的质量含量为汞合金层和包膜层总质量的40-55%，汞的质量含量为汞合金层和包膜层总质量的38-58%，镓的质量含量为汞合金层和包膜层总质量的0.5-8%，银的质量含量为汞合金层和包膜层总质量的0.5-4%。

上述汞合金为球体，直径优选为0.8-2.5mm。更佳的，所述内核1为直径D₀0.4-2.0mm的球体，汞合金层2厚度T₂为0.06-0.5mm，包膜层3厚度T₃为0.005-0.1mm，但不以此为限。

其中，（一）所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-42%、或42.01-44%、或44.01%-46%、或46.01%-48%、或48.01%-50%、或50.01%-52%、或52.01%-55%，但不以此为限。

在计算金属质量比时，由于内核与汞合金性能关系影响很小，不予计算在内。

若金属锡的质量含量太低，则在合金中富余的游离汞量太多，表面易溢汞，包膜一致性不受控，汞合金强度小，一般锡的质量含量需选取40%以上；若金属锡的质量含量太高，则富余汞少，长时间存放后汞合金回吸汞快，灯管光通上升特性差，一般锡的质量含量需选取55%以下。

进一步的，锡的质量含量优选为：42-44%、44%-46%、46%-48%、48%-50%。

需要说明的是，本发明在说明书中无法对锡的质量含量的范围进行穷尽例举，上述范围40-42%、42.01-44%、44.01%-46%、46.01%-48%、48.01%-50%、50.01%-52%、52.01%-55%应视为40-55%的连续分段，例如，在40-42%和42.01-44%的范围中，42.001、42.0001、42.00001、42.000001、42.0000001等也应视为本发明的保护范围。

（二）所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-40%、或40.01-42%、或42.01%-44%、或44.01%-46%、或46.01%-48%、或48.01%-50%、或50.01%-52%、或52.01%-54%、或54.01%-56%、或56.01%-58%，但不以此为限。

若金属汞的质量含量太低，则灯启动爬升慢，亮的慢，一般汞的质量含量需选取38%以上；若金属汞的质量含量太高，则汞合金颗粒强度变差，表面易溢汞，难以大批量使用，一般汞的质量含量需选取58%以下。

进一步的，汞的质量含量优选为：40-42%、42%-44%、44%-46%、46%-48%、48%-50%、50%-52%。

需要说明的是，本发明在说明书中无法对汞的质量含量的范围进行穷尽例举，上述范围38-40%、40.01-42%、42.01%-44%、44.01%-46%、46.01%-48%、48.01%-50%、50.01%-52%、52.01%-54%、54.01%-56%、56.01%-58%应视为38-58%的连续分段，例如，在38-40%、40.01-42%的范围中，40.001、40.0001、40.00001、40.000001、40.0000001等也应视为本发明的保护范围。

（三）所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-1%、或1.01-2%、或2.01%-3%、或3.01%-4%、或4.01%-5%、或5.01-6%、或6.01-7%、或7.01-8%。

若金属镓的质量含量太低，则汞合金表面易出现液汞颗粒，增加包膜难度，一般镓的质量含量需选取0.5%以上；若金属镓的质量含量太高，则成本高，颗粒强度差，一般镓的质量含量选取8%以下。

进一步的，镓的质量含量优选为：1-1.5%、1.5-2%、2%-2.5%、2.5-3%、3-3.5%、3.5-4%。

需要说明的是，本发明在说明书中无法对镓的质量含量的范围进行穷尽例举，上述范围0.5-1%、1.01-2%、2.01%-3%、3.01%-4%、4.01%-5%、5.01-6%、6.01-7%、7.01-8%应视为0.5-8%的连续分段，例如，在0.5-1%、1.01-2%的范围中，1.001、1.0001、1.00001、1.000001、1.0000001等也应视为本发明的保护范围。

（四）所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-1%、或1.01-2%、或2.01%-3%、或3.01%-4%。

若金属银的质量含量太低，则汞合金易溢汞粘连，一般银的质量含量需选取0.5%以上；若金属银的质量含量太高，则汞合金易回吸汞，影响灯的光通上升特性，且合金成本高，一般银的质量含量需选取4%以下。

进一步的，银的质量含量优选为：1-1.5%、1.5-2%、2%-2.5%、2.5-3%、3-3.5%。

需要说明的是，本发明在说明书中无法对银的质量含量的范围进行穷尽例举，上述范围0.5-1%、1.01-2%、2.01%-3%、3.01%-4%应视为0.5-4%的连续分段，例如，在0.5-1%、1.01-2%的范围中，1.001、1.0001、1.00001、1.000001、1.0000001等也应视为本发明的保护范围。

一般的，银可以加入到汞合金层中，也可以作为包膜金属，银加入到汞合金层可以提高汞合金的强度，但会影响汞合金的释汞性能以及回吸汞的性能。

故优选的，银只作为包膜材料，所述汞合金层不含有银，所述包膜层含有银。

更佳的，所述汞合金层含有汞和锡。生成汞合金层采用的含锡、汞的金属材料，预先进行混合，以使每个汞合金颗粒成分均匀，但也可以直接进行机械滚磨。

作为包膜层的一实施例，所述包膜层可分为金属膜层、氧化物膜层。其中，所述金属膜层含有锡、锡合金、银、银合金、铜、铜合金中的一种或几种；所述氧化物膜层含有氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

更佳的，所述包膜层的最外层含有氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

作为包膜层的另一实施例，所述包膜层含有锡汞合金、银汞合金、铜汞合金中的一种或几种。包膜层含有锡、银、铜的汞合金粉体中的一种或多种，即使采用含有锡、银、铜的金属粉包膜，在制造的过程中或做成产品后，包膜层中也含有一定量的汞或汞合金。

作为包膜层的再一实施例，所述包膜层为复合膜层，复合膜层含有锡、锡合金、银、银合金、铜、铜合金、氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

进一步的，参见图2，图2提供了本发明的更佳实施例，包括内核1、汞合金层2和包膜层3，与图1所示实施例不同的是，图2所示的内核1和汞合金层2间还含有过渡层4，所述过渡层4是通过工艺设置或合金材料自然形成。

本发明在内核1表面设置中间过渡层4，可以改进汞合金层2与内核1的粘结力或亲合力，过渡层4材料应有助于提高合金材料与内核材料的亲合力。过渡层4可以为各种金属或无机粘合剂。其中，所述过渡层4可以是含有镓的金属，也可以是含有锌的金属，还可以是含有锡的金属，金属与汞的合金均可实现，本发明经过大量实验，优选金属镓或镓合金。

大多数情况下如缺乏过渡层，汞合金难以包裹附着在内核基材上，导致汞合金层易开裂破碎，生产合格率低。锌或者锌汞合金作为过渡层有助于合金层包裹附着在内核上，提高合金层的强度，但合金的光通上升特性变差，也易导致表面溢汞。采用化学镀锡作为过渡层能提升合金层在内核上包裹性能，但包裹性能不如锌或者锌汞合金作为过渡层。镓或者镓合金作为过渡层有助于合金层包裹附着在内核上，提高合金层的强度，而合金的光通上升特性维持不变，能克服锌或者锌汞合金作为过渡层带来的表面溢汞问题。

当不采用过渡层时，在含有锡和汞的汞合金材料中添加镓、锌及其合金。在包裹汞合金层时，会自然形成一层过渡层。当改变滚膜工艺条件时，也能形成致密且具有一定强度的汞合金层。

所述内核1的直径D₀为0.4-2.0mm的球体，过渡层4的厚度T₁为0-0.05mm，汞合金层2的厚度T₂为0.06-0.5mm，包膜层3的厚度T₃为0.005-0.1mm。

相应的，参见图3，本发明提供了一种制造上述荧光灯用汞合金的方法，包括：

S301、加入内核、汞合金材料和无机粘合材料，经机械滚磨在所述内核的表面形成汞合金层；

所述汞合金材料含有锡、汞、镓、银中的一种或几种。优选的，所述汞合金材料含有锡、汞、镓。汞合金层的具体配方与图1所述的相同，在此不再赘述。

一般地，生成汞合金层采用的含锡、汞的金属材料，需预先进行混合，以使每个汞合金颗粒成分均匀，但也可以直接进行机械滚磨。含锡、汞的金属材料在混合时，环境温度为：20-30℃，即常温，也可以是一定的高温，如100℃,150℃，以不形成锡汞合金块为限。

故步骤S301的较佳操作方法是：在容器中依次放入内核，含锡、汞的金属材料，无机粘合材料，容器处于真空、惰性气体保护下，常温或100℃以下温度，转速为每分钟约30-80转，充分滚磨，再在内核上涂覆汞及其它材料，形成汞合金层。

其中，无机粘合材料包括各种无机粘合剂，其中不含可分解的有机物，也不含水，避免在灯内引入杂质，汞合金在引入有机杂质后难以除干净。所述无机粘合材料采用纳米氧化铝、氧化硅、硅粉、碳粉的中的一种或多种。优选的，硅粉、碳粉选用超细硅粉、超细碳粉，所述超细硅粉、超细碳粉是指粒径范围为1.5um-10um的粉体。

无机粘合材料利用粘合材料本身的粘合性能；或，材料本身的带电性能改善各种物质的亲合力；或，采用纳米、超细粉体改变涂层颗粒间的分子力，从而起到粘合固着的作用。

无机粘合材料的质量含量为汞合金层和包膜层总质量的0.5-10%。

此外，惰性气体可以是氩气、氮气等，但不限于此。

S302、将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品。

一般地，涂覆包膜层时，需要在内部充有惰性气体的容器中进行机械滚磨，所述容器的环境温度为20-100℃，其中，惰性气体可以是氩气、氮气等，但不限于此。

进一步，所述的容器在涂覆包膜层机械滚磨时，环境温度为：20-30℃，即常温，为了包膜金属粉体易附着，也可以将环境温度设置为30-40℃、40-50℃、50-60℃。

此处的包膜层与图1所述的相同，在此不再赘述。

优选的，包膜材料包括锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉、氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中两种或两种以上的粉体；所述内核置于所述包膜材料中，经过至少2次机械滚磨，在所述汞合金层的表面形成至少2个包膜层。

故步骤S302的较佳操作方法是：首先，在容器中放入含有锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉中的至少一种，容器处于真空或惰性气体保护下，常温或60℃以下温度，转速为每分钟约30-60转，充分滚磨，涂覆包膜层，可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序；然后，在容器中放入质量含量为0.1%-2.0%的氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中的一种或一种以上粉体，可根据需要分两次或多次进行，重复包膜层工序。

更佳的，参见图4，本发明提供了又一种制造上述荧光灯用汞合金的方法，包括：

S401、将内核置于化学镀液中涂覆过渡层，所述化学镀液包含镓、锌、锡中的一种或多种。

为了改进汞合金层与内核的粘结力或亲合力，需在内核表面设置中间过渡层，过渡层材料应有助于提高合金材料与内核材料的亲合力。过渡层为各种金属或无机粘合剂。其中，所述过渡层可以是含有镓的金属，也可以是含有锌的金属，还可以是含有锡的金属，金属与汞的合金均可实现，本发明经过大量实验，优选金属镓或镓合金。

过渡层优选采用化学镀液涂覆相应的金属，也可以采用机械滚磨的方式涂覆，镓的熔点为29℃，易实现液态滚镀。

当然，过渡层形成的方法，还有其它涂覆、镀膜方式，其并不局限于本发明所列举的化学镀、机械滚磨等方式。

优选的，所述内核经过化学镀液涂覆过渡层后，还经过有机溶剂脱水及烘干处理。

故步骤S401的较佳操作方法是：在容器中将内核材料浸没在含有镓、锌、锡中的一种或多种金属元素的化学镀液中，在常温或加温条件下涂覆过渡层，经过化学镀液涂覆的内核再经去离子水清洗、有机溶剂脱水及烘干处理。

S402、将涂覆有过渡层的所述内核置于汞合金材料中，经机械滚磨在所述过渡层的表面形成汞合金层；

所述汞合金层含有锡、汞、镓、银中的一种或几种。优选的，所述汞合金层含有锡、汞、镓。其中，汞合金层的具体配方与图1所述的相同，在此不再赘述。

一般地，生成汞合金层采用的含锡、汞的金属材料，需预先进行混合，以使每个汞合金颗粒成分均匀，但也可以直接进行机械滚磨。含锡、汞的金属材料在混合时，环境温度为：20-30℃，即常温，也可以是一定的高温，如100℃,150℃，以不形成锡汞合金块为限。

在含锡、汞的金属材料预先混合之后，便在容器中放入经S401处理的内核材料，经过充分的机械滚磨，在内核上涂覆汞及其它材料，形成汞合金层。优选的，所述机械滚磨在内部充有惰性气体的容器中进行，所述容器的环境温度为0-60℃。其中，惰性气体可以是氩气、氮气等，但不限于此。

进一步，所述的容器在涂覆合金层机械滚磨时，环境温度可以为20-30℃，即常温，但是，为了更好滚磨成型，也可以将环境温度设置为40-100℃。

故步骤S402的较佳操作方法是：首先，在三维包膜设备的罐体或器皿中放入含有锡、汞的金属材料，罐体或器皿等容器处于真空、惰性气体保护下，常温或200℃以下温度，转速为每分钟约50-100转，充分混合；然后，在容器中放入经处理的内核材料，容器处于真空、惰性气体保护下，常温或100℃以下温度，转速为每分钟约30-80转，充分滚磨，在内核上涂覆汞及其它材料，形成汞合金层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆合金层工序。

S403、将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品。

一般地，涂覆包膜层时，需要在内部充有惰性气体的容器中进行机械滚磨，所述容器的环境温度为20-100℃，其中，惰性气体可以是氩气、氮气等，但不限于此。

进一步，所述的容器在涂覆包膜层机械滚磨时，环境温度为：20-30℃，即常温，为了包膜金属粉体易附着，也可以将环境温度设置为30-40℃、40-50℃、50-60℃。

此处的包膜层与图1所述的相同，在此不再赘述。

优选的，包膜材料包括锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉、氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中两种或两种以上的粉体；所述内核置于所述包膜材料中，经过至少2次机械滚磨，在所述汞合金层的表面形成至少2个包膜层。

故步骤S403的较佳操作方法是：首先，在容器中放入含有锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉中的至少一种，容器处于真空或惰性气体保护下，常温或60℃以下温度，转速为每分钟约30-60转，充分滚磨，涂覆包膜层，可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序；然后，在容器中放入质量含量为0.1%-2.0%的氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中的一种或一种以上粉体，可根据需要分两次或多次进行，重复包膜层工序。

需要说明的是，与图3提供的荧光灯用汞合金的制备方法相比，图4提供的荧光灯用汞合金的制备方法增加了涂覆过渡层这一步骤。一般而言，大多数情况下如缺乏过渡层，汞合金难以包裹附着在内核基材上，导致汞合金层易开裂破碎，生产合格率低。锌或者锌汞合金作为过渡层有助于合金层包裹附着在内核上，提高合金层的强度，但合金的光通上升特性变差，也易导致表面溢汞。采用化学镀锡作为过渡层能提升合金层在内核上包裹性能，但包裹性能不如锌或者锌汞合金作为过渡层。镓或者镓合金作为过渡层有助于合金层包裹附着在内核上，提高合金层的强度，而合金的光通上升特性维持不变，能克服锌或者锌汞合金作为过渡层带来的表面溢汞问题。

而在图3提供的荧光灯用汞合金的制备方法中，其不采用过渡层，在含有锡和汞的汞合金材料中添加镓、锌及其合金。在包裹汞合金层时，会自然形成一层过渡层。当改变滚膜工艺条件时，也能形成致密且具有一定强度的汞合金层。

综上所述，按上述金属锡、汞、镓、银的比例配比及制备方法，制得的汞合金颗粒大、一致性好；强度大，不易碎；常温下饱和汞蒸气压接近液汞，汞合金对汞回吸少，灯长期存放后光通上升特性好；熔融温度高，表面不溢汞粘连。并将本发明所得的汞合金应用于荧光灯上，具体是T836W的荧光灯、T518W的荧光灯、T414W的荧光灯、T29W的荧光灯，将上述荧光灯做技术检测，相关技术参数如表一所示：

荧光灯	光通上升特性	强度	溢汞	颗粒	熔融温度
						T836W	存放60天ton<75s	5N无破碎	无	2.2mm	220℃
T518W	存放60天ton<60s	4.5N无破碎	无	1.8mm	225℃
						T414W	存放30天ton<50s	5N无破碎	无	1.6mm	230℃
T29W	存放30天ton<45s	4N无破碎	无	1.2mm	240℃

由表一可知：（1）在荧光灯存放不同时间后，荧光灯的t_on都较小，可以证明本发明常温下饱和汞蒸气压接近液汞，汞合金对汞回吸少，灯长期存放后光通上升特性好；（2）在4-5N的作用力下，均无破碎，可以证明本发明强度大，不易碎；（3）熔融温度高，表面不溢汞粘连；（4）颗粒大、一致性好。

下面以具体实施例进一步阐述本发明

实施例1

一、金属比例

锡:汞:银=40：58：2

二、制备方法

1、在三维滚磨设备的罐体中放入直径为1.0mm陶瓷内核及质量含量为40%的锡和58%的汞，经机械滚磨形成厚度为0.15mm的汞合金层，罐体处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约50-60分钟，充分混合。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆汞合金层工序。

2、在容器中放入质量含量为2%的银粉，银粉为过800目的粉体，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，形成厚度为0.05mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

实施例1所得汞合金颗粒大小为1.2mm，汞合金单粒含汞量2.5mg。

实施例2

一、金属比例

锡:汞:镓:银:铜=40：58：1：0.5：0.5

二、制备方法

1、在容器中将直径为1.4mm的陶瓷内核浸没在质量含量为1%镓金属的化学镀液中，在常温下涂覆厚度为0.03mm的过渡层，经过化学镀液涂覆的内核经过去离子水清洗、有机溶剂脱水及烘干处理。

2、在三维滚磨设备的罐体中放入质量含量为40%的锡和58%的汞，形成锡汞合金粉，罐体处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约50-60分钟，充分混合。

3、在容器中放入经处理的陶瓷内核，容器处于氖气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约10-20分钟，充分机械滚磨，在陶瓷内核上形成厚度为0.1mm的汞合金层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆合金层工序。

4、在容器中放入质量含量为0.5%的铜粉，铜粉为过800目的粉体，容器处于氖气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.03mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

5、在容器中放入质量含量为0.5%的银粉，银粉为过800目的粉体，容器处于氖气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.04mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

实施例2所得汞合金颗粒大小为1.6mm，汞合金单粒含汞量5.0mg。

实施例3

一、金属比例

锡:汞:镓:银:纳米氧化铝:氧化镱粉=40：55：0.5：1.5：2：1

二、制备方法

1、在容器中将直径为1.75mm的玻璃内核浸没在质量含量为0.5%镓金属的化学镀液中，在常温下涂覆厚度为0.05mm的过渡层，经过化学镀液涂覆的内核经过去离子水清洗、有机溶剂脱水及烘干处理。

2、在三维滚磨设备的罐体中放入质量含量为40%的锡和55%汞，形成锡汞合金粉，罐体处于氩气保护下，在30-40℃温度下，转速为每分钟约50-70转，约40-50分钟，充分混合。

3、在三维滚磨设备的罐体中放入质量含量为2%的纳米氧化铝，罐体处于氩气保护下，在30-40℃温度下，转速为每分钟约50-70转，约40-50分钟，充分混合。

4、在容器中放入经处理的玻璃瓷内核，容器处于氩气保护下，在30-40℃温度下，转速为每分钟约50-70转，约40-50分钟，充分机械滚磨，在陶瓷内核上形成厚度为0.12mm的汞合金层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆合金层工序。

5、在容器中放入质量含量为1.5%的银粉，银粉为过800目的粉体，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.04mm包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

6、在容器中放入质量含量为1%的氧化镱粉，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.04mm包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

实施例3所得汞合金颗粒大小为2.0mm，汞合金单粒含汞量9.5mg。

实施例4

一、金属比例

锡:汞:镓:银:铜:氧化钇粉=42：53：1.5：1.5：1.5：0.5

二、制备方法

1、在容器中将直径为2.0mm的铁球内核浸没在质量含量为1.5%镓金属的化学镀液中，在常温下涂覆厚度为0.02mm的过渡层，经过化学镀液涂覆的内核经过去离子水清洗、有机溶剂脱水及烘干处理。

2、在三维滚磨设备的罐体中放入质量含量为42%的锡和53%的汞，形成锡汞合金粉，罐体处于氩气保护下，在30-40℃温度下，转速为每分钟约50-70转，约40-50分钟，充分混合。

3、在容器中放入经处理的铁球内核，容器处于氩气保护下，在30-40℃温度下，转速为每分钟约50-70转，约40-50分钟，充分机械滚磨，在陶瓷内核上形成厚度为0.06mm的汞合金层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆合金层工序。

4、在容器中放入质量含量为1.5%的铜粉，铜粉为过800目的粉体，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.03mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

5、在容器中放入质量含量为1.5%的银粉，银粉为过800目的粉体，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.02mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

6、在容器中放入质量含量为0.5%的氧化钇粉，容器处于氩气保护下，在20-30℃温度下，转速为每分钟约30-50转，约5-10分钟，充分机械滚磨，涂覆厚度为0.02mm的包膜层。可根据需要分两次或多次进行，重复涂覆包膜层工序。

实施例4所得汞合金颗粒大小为2.15mm，汞合金单粒含汞量6.8mg。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种荧光灯用汞合金，包括内核、汞合金层和包膜层，其特征在于，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；

所述汞合金层含有锡、汞、镓；

所述包膜层含有锡、汞、镓、银；

其中，所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55％，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58％，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8％，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4％。

2.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-42％、或42.01-44％、或44.01％-46％、或46.01％-48％、或48.01％-50％、或50.01％-52％、或52.01％-55％。

3.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-40％、或40.01-42％、或42.01％-44％、或44.01％-46％、或46.01％-48％、或48.01％-50％、或50.01％-52％、或52.01％-54％、或54.01％-56％、或56.01％-58％。

4.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-1％、或1.01-2％、或2.01％-3％、或3.01％-4％、或4.01％-5％、或5.01-6％、或6.01-7％、或7.01-8％。

5.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-1％、或1.01-2％、或2.01％-3％、或3.01％-4％。

6.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述汞合金层不含有银，所述包膜层含有银。

7.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述汞合金层含有汞和锡。

8.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述汞合金为球体，直径为0.8-2.5mm。

9.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述内核为无机材料，所述无机材料包括金属材料、非金属材料，其中，所述金属材料选用铁和/或钢，所述非金属材料选用由玻璃、陶瓷、碳、硅组成的材料。

10.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述包膜层含有锡汞合金、银汞合金、铜汞合金中的一种或几种。

11.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述包膜层含有锡、锡合金、银、银合金、铜、铜合金、氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

12.如权利要求1所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述包膜层的最外层含有氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镱、氧化钇中的一种或多种。

13.如权利要求1-12任一项所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述内核和所述汞合金层间还含有过渡层，所述过渡层是通过工艺设置或合金材料自然形成。

14.如权利要求13所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述过渡层为含有镓的金属。

15.如权利要求13所述的荧光灯用汞合金，其特征在于，所述过渡层为含有锌的金属。

16.一种制备如权利要求1-15任一项所述的荧光灯用汞合金的方法，其特征在于，包括：

加入内核、汞合金材料和无机粘合材料，经机械滚磨在所述内核的表面形成汞合金层；

将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品；

其中，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层含有锡、汞、镓；所述包膜层含有锡、汞、镓、银；所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55％，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58％，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8％，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4％。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述无机粘合材料为纳米氧化铝、氧化硅、硅粉、碳粉的中的一种或多种，所述硅粉、碳粉的粒径范围为1.5um-10um。

18.一种制备如权利要求13-15任一项所述的荧光灯用汞合金的方法，其特征在于，包括：

一、将内核置于化学镀液中涂覆过渡层，所述化学镀液包含镓、锌、锡中的一种或多种；

二、将涂覆有过渡层的所述内核置于汞合金材料中，经机械滚磨在所述过渡层的表面形成汞合金层；

三、将形成汞合金层的所述内核置于包膜材料中，经机械滚磨在所述汞合金层的表面形成包膜层，得到汞合金成品；

其中，所述内核的材料为不与汞生成化合物且熔点超过200℃的基底材料；所述汞合金层含有锡、汞、镓；所述包膜层含有锡、汞、镓、银；所述锡的质量含量为除内核外总质量的40-55％，所述汞的质量含量为除内核外总质量的38-58％，所述镓的质量含量为除内核外总质量的0.5-8％，所述银的质量含量为除内核外总质量的0.5-4％。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述内核经过化学镀液涂覆过渡层后，还经过有机溶剂脱水及烘干处理。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，步骤二、三中，所述机械滚磨在内部充有惰性气体的容器中进行，所述容器的环境温度为20-100℃。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述包膜材料为含有锡粉、锡合金粉、银粉、银合金粉、铜粉、铜合金粉、氧化钛粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锆粉、氧化镱粉、氧化钇粉中两种或两种以上的粉体；

所述内核置于所述包膜材料中，经过至少2次机械滚磨，在所述汞合金层的表面形成至少2个包膜层。