CN1138209A - 汞释放复合材料、含这种材料的汞释放装置及其用途 - Google Patents
汞释放复合材料、含这种材料的汞释放装置及其用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1138209A CN1138209A CN96104609A CN96104609A CN1138209A CN 1138209 A CN1138209 A CN 1138209A CN 96104609 A CN96104609 A CN 96104609A CN 96104609 A CN96104609 A CN 96104609A CN 1138209 A CN1138209 A CN 1138209A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mercury
- releasing device
- materials
- composite material
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims abstract description 131
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 126
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims abstract 5
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 claims abstract 3
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 35
- 238000005247 gettering Methods 0.000 claims description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N corticosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@H](CC4)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N 0.000 claims 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 17
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 229910000645 Hg alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017945 Cu—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017985 Cu—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
- H01J61/26—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering; Means for preventing blackening of the envelope
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J7/00—Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J7/14—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
- H01J7/18—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering
- H01J7/183—Composition or manufacture of getters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J7/00—Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J7/14—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
- H01J7/20—Means for producing, introducing, or replenishing gas or vapour during operation of the tube or lamp
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
本发明汞释放复合材料的组成为;汞释放金属间化合物A,它包括汞和选自Ti,Zr和它们的混合物中的第二种金属,优选Ti3Hg,及促进合金或金属间化合物B,它包括Cu,Sn和一种或多种稀土元素,优选混合稀土(MM)。本发明还涉及到含有这种汞释放复合材料尤其是另外含吸气材料C的装置,以及把汞引入到电子管件的工艺,此工艺是把上述的装置放入开口的管件,密封管件后,将装置在600℃到900℃之间加热10秒到1分钟,使汞释放。
Description
本发明涉及到用于制造把吸气和汞释放功能结合在一起的装置的材料和因此获得的器件,以及向电子管件中引入汞的工艺。
在电子管件的生产中有少量汞的使用,例如:汞弧整流管,激光,各种字母数字显示器,尤其是为人所熟知的荧光灯。
器件中汞加入量的精确控制对于这些器件的质量是非常重要的,而更重要的是考虑到生态学的问题。实际上,更令人头痛的问题是,这类含汞器件具有很高的毒性,在其使用寿命结束后的处理中或意外的损坏后会对环境造成污染。因此,在满足电子管件功能的基础上,从生态环境角度出发,应尽可能减少汞的用量。这些问题在立法中已被考虑了,最近国际立法的趋势倾向于建立一个这些器件中汞用量的上限。例如:建议每支标准荧光灯的汞用量不能超过10mg。
汞可以以液态形式加入到电子管件中。但是,由于其在室温下也具有高的蒸汽压,在生产这类电子管件的工厂中,汞的贮存和处理是首要问题,其次,把汞以液态形式加入电子管件中的这种技术的缺陷在于汞加入量的精确控制和这个在微升数量级上加入量的重复性较难实现。这个困难常导致汞的加入量超标。
正是这些不利因素引起了多种改变液态汞使用技术的发展。
先前已有关于保存在包套中液态汞的使用的报道。例如:美国专利No.4823047和No.4754193是关于金属包套的使用,美国专利No.4182971和No.4278908则是有关玻璃包套的使用。当这些管子密封起来后,通过热作用导致汞的挥发引起包套的破裂。一般来讲,这些方法有一些缺点。首先,包套的制造和在管中的安装可能很复杂。其次,包套的破裂后产生的碎片,特别是玻璃包套,使电子管件的质量受到损害。因此,美国专利No.4335326公开了这样一个装置,即把含汞的包套又放在作为遮挡碎片用的另一个包套中。然而,汞的挥发经常是剧烈的,还有可能对管件内部结构造成损伤。最后,这些系统仍然都有采用液态汞这样一个缺点,这样仍不能彻底解决对汞加入量的精确控制及几毫克汞加入量的重复性的问题。
美国专利No.4808136和欧洲申请号为EP-568317的专利公开了一种用汞浸过后的片状或小球状多孔材料,密封灯时的加热可以使汞挥发出来。然而,此方法中把汞浸入到片状多孔材料的操作复杂,并且汞的释放量难以重复实现。
使用汞合金也是一种方法。例如,汞中加入铟、铋、锌。但使用这些汞合金有不利之处:合金熔点低;在温度不很高时具有高的蒸汽压。例如,APL Engineered Materials Inc.的商业通报中报道了锌汞合金43℃时的蒸汽压为液态汞相同温度下的90%。因而,在使用汞合金的灯生产中,这些汞合金难以经受得起热处理。
这些难点被本申请人的美国专利No.3657589克服了。专利中公开了使用通式为TixZryHgz的汞金属间化合物,式中x,y取值在0-13的范围内,x+y的和在3-13之间,z为1或2。
这些化合物的汞释放开始温度点随其特定的组成不同而变化,但都可在空气或真空中稳定到约600℃,这一结果可以与电子管件组装相匹配,组装过程中汞释放装置能达到600℃。管件密封后,通过一个活化操作汞就能从上述这些化合物中释放出来。这个活化操作通常是在750-900℃之间加热约30秒。加热过程可通过激光辐射或通过汞分送化合物的金属支承体的感应加热来实现。申请人生产和销售的商业代号为St505的化合物Ti3Hg有其独特的优点,特别是St505的销售形式为环形包套中的压缩粉末或把粉末压制成丸状和片状,注册商标为STAHGSORB,或者为层压在金属带上的粉末,注册商标为GEMEDIS。
这些材料与现有技术相比有以下几个优点:
-上面提到过,它们避免了管件生产过程中汞的挥发,此生产过程温度可达约350-400℃。
-如美国专利No.3657589中所述,吸气材料可以很容易地加到用于释放汞的化合物中,其目的是为了化学吸附象CO,CO2,O2,H2和H2O这样的气体,这些气体能干涉管件的工作。吸气剂可以在释放汞的热处理过程中得到活化。
-汞的释放量很容易控制和重复实现。
尽管这类材料具有好的化学和物理性能及很容易使用的特点,但其不足之处在于汞合金中的汞在活化的过程中不能被完全释放出来。实际上,在生产含汞电子管件过程中包括有熔化玻璃密封管件(如荧光灯的密封)或熔接密封的操作。熔接密封就是通过低熔点玻璃的粘结把两个已成形的玻璃件焊接在一起。在这些操作过程中,汞释放装置要经历一次达到约600℃的间接加热。这步操作装置在熔融玻璃释放的气体和蒸汽中;或者暴露在空气中,这在几乎所有工业过程中是常见的。在这样的条件下,汞释放材料发生了表面氧化,其结果造成在活化过程中汞释放量降低到低于总量的40%。对于小型环形灯来说,在其密封和逐步弯曲过程中,汞释放材料经历了可达约500℃的间接加热。这种情况下,汞的释放量降低到装置中汞的总含量的20%。
活化过程中没有释放的汞在电子管件的使用中会缓慢地释放出来。
这个特性,连同管件明显地必须从使用周期的开始工作的事实,使得加入到装置中的汞量最少应双倍于理论需要量。
为了解决这一问题,申请号为EP-A-091297的专利建议在Ti3Hg或Zr3Hg化合物中加入Ni或Cu。根据此专利,Ni或Cu添加到用于汞释放化合物中会引起由此而得的复合材料熔化,从而使几乎所有的汞在很短时间释放出来。熔化发生在Ni-Ti,Ni-Zr,Cu-Ti和Cu-Zr体系的低共熔温度,此温度范围从体系Cu66%-Ti34%(原子百分数)的880℃到体系Ni81%-Ti19%的1280℃,但此专利中给出的Ni4%-Ti96%的熔化温度为770℃是错误的。专利中还提到含汞化合物在工作中是变化的,因此需要加以保护。为达到保护目的,装粉末的包套可以用铁,铜,镍箔加以密封。这层用于密封的箔在随后的活化过程中会由于汞蒸发到里面包套中产生的压力而爆破。这一解决方案并不理想。实际上,与使用包套的方法一样,当爆破发生时,汞剧烈地喷出来,使管件部分结构遭到破坏;并且此密封包套的制造是相当复杂的,它涉及到微小尺寸金属构件的焊接。进一步讲,此专利中并没有实验数据来支持其所描述的装置具有好的汞释放性的特征。最后,与美国专利No.3657589中的说明相反,专利中的装置不能使吸气材料结合在同一装置中,而吸气材料的存在是灯正常工作所必需的。
因此,本发明的目的是提供一种更好的复合材料用于电子管件中汞的释放,可以避免现有技术中一个或更多的不足之处。
特别是,本发明的目的更重要的是在于提供一种更好的用于汞释放的复合材料,它在活化阶段即使部分氧化,也可以放出高于60%的汞量。因此,可以减少汞的总用量。
本发明的另一目标是提供一种含有这种复合材料的汞释放装置。
本发明还有一个目的是提供一种利用本发明的装置把汞加入到需要这种元素的电子管件中的工艺。
依据本发明,这些及其他一些目的可以通过一种用于汞释放的复合材料来实现。这种复合材料的组成为:
-汞释放化合物A,它包括汞和选自钛,锆和其混合物中的第二种金属组成。
-合金或金属间化合物B,它包括铜,锡及一种或多种稀土元素。
本发明更进一步的目标和优点可以从参考附图的仔细描述中容易地得出。
图1是本发明汞释放装置按其一种可能实施方案的透视图。
图2和图2a分别是本发明另一种可能实施方案的顶平面视图和沿其II-II截面的视图。
图3是本发明又一种实施方案的顶平面视图,图3a和图3b分别是两种可能变化方式沿III-III截面的视图。
图4是本发明合金的三元相图。
本发明复合材料中的组分A,此后定义为汞释放剂,是一种分子式为TixZryHgz的金属间化合物,如美国专利No.3657589所报道的,参考此专利可以获取详情。在与上面的分子式相关的材料中,Zr3Hg和Ti3Hg,特别是Ti3Hg应优先选用。
本发明复合材料中的组分B,具有促进汞从组分A中释放出来的功能,此后定义为促进剂。此组分是金属合金或金属间化合物,包括铜,锡和其它一种稀土元素或稀土元素的混合物。稀土元素混合物的使用要比使用单一稀土元素好,其原因在于这些元素化学性质相似,并且提取单一稀土元素是困难和昂贵的。另一方面,从应用上讲,使用稀土元素混合物可以获得与使用单一稀土元素基本相同的效果。此领域中熟悉的稀土元素混合物的名称是“混合稀土”。这一名称及缩写形式为MM将在本发明以下说明部分和权利要求书中使用。
铜,锡和MM的重量比可以在很宽的范围内变化,但好的结果在重量百分比的三元相图中以下几点确定的多边形中获得(图4):
a)Cu63%-Sn36.5%-MM0.5%
b)Cu63%-Sn10%-MM27%
c)Cu30%-Sn10%-MM60%
d)Cu3%-Sn37%-MM60%
e)Cu3%-Sn96.5%-MM0.5%
铜含量高于63%的合金熔点高,随后的活化过程也需要较高的温度。相反,铜含量低于3%的合金熔点太低,造成600-800℃之间液相粘度低,这一温度在灯的生产中能达到。当混合稀土的含量高于60%时,合金变得异常活跃,在灯的生产过程和活化过程中会发生剧烈的反应。最后,当锡的含量低于10%时,合金熔点又变高。
非常好的性能可以在重量百分数的三元相图中以下几点确定的多边形中得到(图4):
a)Cu63%-Sn36.5%-MM0.5%
b)Cu63%-Sn10%-MM27%
f)Cu50%-Sn10%-MM40%
g)Cu30%-Sn30%-MM40%
h)Cu30%-Sn69.5%-M0.5%
一个优选合金是Cu40%-Sn30%-MM40%,在图4所示相图中的点i)。
本发明复合材料中组分A和B的重量比可以在较宽的范围内变化,但基本应在20∶1到1∶20之间,优选范围在10∶1到1∶5之间。
本发明复合材料中组分A和B可以以不同的物理状态加入,两种组分没有必要相同。例如,组分B可以是涂在金属基底上的涂层,而组分A可以以粉末的形式通过轧制粘附到组分B上。然而,最好的方法是两种组分均采用细粉末的形式,粉末的粒度低于250μm,优选范围在10μm到125μm之间。
本发明的另一方面涉及使用上述A和B复合材料的汞释放装置。
正如以前提到的,本发明与现有技术的体系相比的一个优点在于不需要一个保护机构来防止对管件内其它部分的损伤,因而不必采用一个密封的包套。因此,本发明的汞释放装置能以完全不同的几何形状来制造,复合材料中的组分A和B可以在没有支承体时使用,也可使用支承体,如金属支承体。
使用汞释放器的一些类型电子管件的正常工作需要一种吸气材料以去除象CO,CO2,H2,O2或水蒸汽一样的气体,例如:荧光灯。本发明的复合材料一大优点是:当汞排出后,剩余部分具有吸气能力。这剩余部分材料吸收气体的数量及吸收速度足够于保证多种应用条件下所需的真空度。为增加其气体吸收速度和吸收量。依据美国专利No.3657589,可以添加另一种吸气材料C。很明显,在这种情况下,与相同应用环境下的装置比,材料C的用量低于以前的此类装置。这样的吸气材料可以是Ti,Zr,Ta,Nb,V和它们的混合物或它们与Ni,Fe,Al的合金,如Zr84%-Al16%(重量百分数)由申请人制造销售的产品代号为St101。吸气材料也可以是金属间化合物Zr2Fe和Zr2Ni,申请人制造并销售的产品代号分别为St198和St199。在同一个使汞释放到管件中的热处理作用下,吸气材料也得到活化。
吸气材料C可以以多种物理状态存在。但更多的情况下,采用细的粉末,其粒度小于250μm,优选10-125μm。
材料A和B的总重与吸气材料C重量之比的取值范围在10∶1到1∶10之间,优选5∶1到1∶2之间。
本发明装置的一些可能实施方案参考后面的附图。
本发明的第一种实施方案较简单,由片状物体10组成。这个片状物体是由压缩的、没有支承体的粉末材料A和B(也可能有C)组成。外形为容易生产的圆柱体或平行六面体,后者如图1所示。
在有支承材料时,本发明装置可以为环形体20,如图2所示。图2是此装置的顶平面视图,图2a是沿装置20II-II截面的视图。这种情况下,装置是由含有材料A和B(也可能有C)的环形沟槽状支承体21组成。支承体一般是金属制成,优选材料是镀镍钢板。
本发明的另外一种可供选择的形式是条带状物体30,如图3所示。图3是装置的顶平面视图,图3a和图3b为装置30III-III截面的视图。在此情况下,支承体由条带组成,条带的优选材料为镀镍钢板。材料A和B(也可能有C)通过冷压(轧制)粘附在支承体上面。在这种情况下,无论吸气材料C是否存在,材料A,B和C可混合好后轧制在条带的一面或两面(图3a),或者材料A和B轧制在条带的一面,材料C轧制在条带的另一面,如图3b。
另一方面,本发明还涉及到使用上述装置把汞加入电子管件中的方法。
本方法包括:把上面描述的用于汞释放的复合材料装入管件中,其装置优选以上所述的装置10,20和30;接着把复合材料逐渐加热直到汞放出。加热可以采用以下几种适宜的方法,如辐射,高频感应加热,或者当支承体的电阻较高时可以给它通过电流让其发热。加热产生的温度是汞从汞释放复合材料中释放出来的温度,这一温度在600-900℃之间,加热时间为10秒到1分钟,温度低于600℃时,汞几乎根本不能释放出来,但温度高于900℃也是不利的,靠近装置的电子管件部分会有放出有毒气体的危险,同时会有金属蒸汽产生。
以下的实施例可以进一步说明本发明,这些非限定的实施例表明:本发明可以告诉那些此领域中的熟练者怎样实施本发明,同时也表明这个很好的发明可以实现。实施例1至3涉及到汞释放和促进材料的制备,实施例4-9涉及到经模拟管件密封加热处理后汞的释放试验,实施例10-14涉及在汞释放后剩余的吸气材料的功能试验。在以下试验用合金和化合物中所用的金属纯度最低为99.5%。实施例中所用到的百分数,除特殊说明的外,均为重量百分数。
实施例1
本实施例说明了汞释放材料Ti3Hg的合成。
143.7gTi装入料箱在炉子中进行脱气处理,温度约700℃,压力10-6毫巴,时间30分钟。处理过的钛粉在惰性气体中冷却后,通过一石英管把200.6g汞加入到料箱中,然后密封料箱,在750℃温度下加热3小时。冷却后经研磨过120μm标准筛即可得到最终产品。
经衍射分析,终产品基本上由Ti3Hg组成。
实施例2
本实施例涉及到本发明复合材料中的促进合金的制备。
40g Cu,30g Sn和30g MM以粉末的形式装入刚玉料箱,放入真空感应炉中,混合稀土的组成为:约50%Ce,30%La,15%Nd及剩余量的其它一些稀土元素。
此混合物在约900℃加热5分钟使其均匀化,然后浇注到钢模中得到铸锭。铸锭经叶片粉碎机(blade mill)破碎后如实施例1一样进行筛分。得到的合金成分为Cu40%-Sn30%-MM30%,如图4所示相图中的点i)。
实施例3
本实施例涉及到本发明复合材料中的促进合金的制备。配料为60g Cu,30g Sn和10g MM,材料均为粉末,处理过程同实施例2。得到的合金成分为Cu60%-Sn30%-MM10%,如图4所示的相图中的点l)。
实施例4-9
实施例4到9涉及在空气中加热处理后汞释放的试验。这个加热过程是模拟装置在管件密封时受到的熔接状况(这以后一般指密封)。实施例4到7是一组可对比实施例,这组实施例表明了在分别单独用释放材料(例4)以及用释放材料分别和铜,锡及上述吸气材料St101的混合物(例5-7)在熔接密封时汞的释放情况;与此类似用Ti3Hg和MM混合物的做比较试验是不可能实现的,因为这一混合物反应剧烈。
为了模拟密封,150mg每种粉末混合物装入图2所示的环形包套中或轧制在图3所示的条带上,然后在空气中经历以下的热循环:
-在约5秒钟内从室温升到450℃;
-450℃恒温60秒;
-从450℃冷却到350℃,约需2秒钟;
-350℃恒温30秒
-自然冷却到室温,约需2分钟。
此后,处理过的试样在真空室中感应加热到850℃保持30秒钟进行汞释放试验,按照Volhart络合滴定法测量释放装置中汞的残余量。
试验结果总结在表1中,其中示出了汞释放化合物A,促进材料B(实施例8或9中的字母(i)或(l)是指相图4中所示的Cu-Sn-MM合金组成),组分A和组分B之间的重量比,以及释放汞占装置中汞的总含量的百分数。
对比实施例用一个星号加以区别。
表1实施例序号 A B A/B Hg释放量(%)
4* Ti3Hg - - 35.2
5* Ti3Hg Cu 7/3 34.0
6* Ti3Hg Sn 5/1 25.0
7* Ti3Hg St101 1/1 22.4
8 Ti3Hg Cu-Sn-MM(i) 2/1 80.0
9 Ti3Hg Cu-Sn-MM(l) 2/1 87.0
实施例10-14
实施例10-14涉及到本发明复合材料和一些对比材料的汞释放后残余物作为吸气材料的功能试验。
试验是通过模拟小型荧光灯弯曲和密封过程中材料经受的熔接状况进行的,这个状态,如上所述,比直管灯要恶劣。特别是,实施例中的复合材料要在空气中经历以下的热循环:
-在约10秒内从室温加热到600℃;
-600℃恒温15秒;
-自然冷却到室温,约需2分钟。
模拟熔接密封后试样便进行汞释放试验(活化)。熔接后的试样放入一个容积为1升的真空室,在真空下于850℃加热10秒,并在此温度下保温20秒。
活化后测量了残余物作为吸气剂的吸收能力。测量方法是,向真空室中通入一定量的氢气,使其压力在30℃时为0.1毫巴,测量真空室的压力降到0.01毫巴时所需时间。用电容压力表测压力。试验结果列于表2,表中列出了试样成分和30℃时的氢气吸收速度。“试样成分”一栏中给出的是重量百分数。有星号的为对比材料。
表2
实施例序号 试样成分 H2吸收速度(cc/s)
10* Ti3Hg 检测不到
11* Ti3Hg:50% 7.2
St101:50%
12 Ti3Hg:60% 6.9
Cu-Sn-MM(i):40%
13 Ti3Hg:60% 3.5
Cu-Sn-MM(1):40%
14 Ti3Hg:30% 15.3
Cu-Sn-MM(i):20%
St101:50%
从表1中可以看出,有本发明促进剂的复合材料,甚至经过空气中450℃的熔接密封后在活化阶段其汞释放量高于80%,这样就可以减少电子管件中总的汞加入量。
并且,根据表2的数据,汞释放后残余物具有吸气能力。实际上,仅有Ti3Hg化合物时,汞释放后残余物没有吸气能力;实施例13的试样没有吸气剂加入即表现出了很大的氢吸收速度。此外,实施例12的氢吸收速度能与实施例11中的相比,但实施例11用于汞释放的复合材料加入了吸气剂,它是灯具制造商广泛采用的。
当吸气材料加入到实施例12的复合材料中时,其氢吸收速度几乎为具有相同含量吸收剂的实施例11的两倍。本发明复合材料的这一性质,使吸气材料的加入量很少或者甚至不加,装置也有吸气功能。
本发明含有促进剂的复合材料具有另外一个重要的优点,即活化操作的温度和时间可以低于以前应用的那些材料。实际上,为了工业生产所能接受的活化时间,单独Ti3Hg所需的活化温度约为900℃。相反本发明的材料允许减少操作时间和缩小灯具生产线的规模;这两种情况,由于减少了管件中材料存在气体的放出对管件内部的污染以及减少了活化所需要的能量,收到了双倍的效果。
Claims (30)
1.汞释放复合材料,其组成为:
-汞释放金属间化合物A,由汞和选自Ti,Zr和它们的混合物中的第二种金属材料组成;
-促进合金或者金属间化合物B,包括铜,锡和一种或多种稀土元素。
2.根据权利要求1的汞释放复合材料,其特征在于金属间化合物A为Ti3Hg。
3.根据权利要求1的汞释放复合材料,其特征在于促进化合物B是位于重量组成百分数三元相图中以下几点确定的多边形区域内的合金:
a)Cu63%-Sn36.5%-MM0.5%
b)Cu63%-Sn10%-MM27%
c)Cu30%-Sn10%-MM60%
d)Cu3%-Sn37%-MM60%
e)Cu3%-Sn96.5%-MM0.5%
4.根据权利要求3的汞释放复合材料,其特征在于促进化合物B是位于重量组成百分数三元相图中以下几点确定的多边形区域内的合金:
a)Cu63%-Sn36.5%-MM0.5%
b)Cu63%-Sn10%-MM27%
f)Cu50%-Sn10%-MM40%
g)Cu30%-Sn30%-MM40%
h)Cu30%-Sn69.5%-MM0.5%。
5.根据权利要求4的汞释放复合材料,其特征在于促进化合物是成分为Cu40%-Sn30%-MM30%的合金。
6.根据权利要求4的汞释放复合材料,其特征在于促进化合物是成分为Cu60%-Sn30%-MM10%的合金。
7.根据权利要求1的汞释放复合材料,其特征在于组分A和B的重量比取值范围从20∶1到1∶20。
8.根据权利要求7的汞释放复合材料,其特征在于组分A和B的重量比取值范围从10∶1到1∶5。
9.含有权利要求1的材料A和B的复合材料的汞释放装置。
10.根据权利要求9的汞释放装置,其中材料A和B为粉末状。
11.根据权利要求10的汞释放装置,它是由材料A和B的粉末压制而成片状的物体。
12.根据权利要求10的汞释放装置,其特征在于材料A和B装在一个环形沟槽状金属支承体(21)内。
13.根据权利要求10的汞释放装置,其特征在于材料A和B的混合物被轧制在条带状支承体(31)的表面。
14.根据权利要求9的汞释放装置,它另外含有吸气材料C。
15.根据权利要求14的汞释放装置,其特征在于吸气材料C是从Ti,Zr,Ta,Nb,V和它们的混合物,或它们与Ni,Fe,Al形成的合金中选出的。
16.根据权利要求15的汞释放装置,其特征在于吸气材料C是一种合金,其重量百分数的组成为Zr84%-Al16%。
17.根据权利要求15的汞释放装置,其特征在于吸气材料C是Zr2Fe。
18.根据权利要求15的汞释放装置,其特征在于吸气材料C是Zr2Ni。
19.根据权利要求14的汞释放装置,其特征在于释放剂A,促进剂B,吸气剂C呈粉末状。
20.根据权利要求19的汞释放装置,其特征在于材料A,B和C的粉末压制成片状(10)。
21.根据权利要求19的汞释放装置,其特征在于材料A,B和C装在一个环形沟槽状金属支承体(21)内。
22.根据权利要求19的汞释放装置,其特征在于材料A和B的混合物被轧制在条带状支承体(31)的一面,而材料C被轧制在条带状支承体(31)另一面。
23.根据权利要求19的汞释放装置,其特征在于材料A,B和C的混合物被轧制在条带状支承体(31)的一个表面上。
24.根据权利要求14的汞释放装置,其特征在于材料A和B的总重与材料C的重量比在10∶1-1∶10之间。
25.根据权利要求24的汞释放装置,其特征在于材料A和B的总重量与材料C的重量比在5∶1-1∶2之间。
26.根据权利要求19的汞释放装置,其特征在于汞释放材料,促进剂,吸气剂均为粉末状,其粒度小于250μm。
27.根据权利要求26的汞释放装置,其特征在于汞释放装置材料,促进剂,吸气剂均为粉末状,其粒度在10-125μm之间。
28.把汞引入到电子管件内部的工艺,包括把权利要求9-27的装置放入开口的管件,密封管件后,将装置在600℃到900℃之间加热10秒到1分钟,使汞释放。
29.根据权利要求28的工艺,其特征在于电子管件是直的荧光灯。
30.根据权利要求28的工艺,其特征在于电子管件是小型环形荧光灯。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT000734A/95 | 1995-04-10 | ||
ITMI950734A IT1273531B (it) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Combinazioni di materiali per dispositivi integrati getter ed erogatori di mercurio e dispositivi cosi' ottenuti |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1138209A true CN1138209A (zh) | 1996-12-18 |
CN1086504C CN1086504C (zh) | 2002-06-19 |
Family
ID=11371284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN96104609A Expired - Fee Related CN1086504C (zh) | 1995-04-10 | 1996-04-08 | 汞释放复合材料、含这种材料的汞释放装置及其用途 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0737995B1 (zh) |
JP (1) | JP2858646B2 (zh) |
KR (1) | KR100239823B1 (zh) |
CN (1) | CN1086504C (zh) |
CA (1) | CA2172686A1 (zh) |
DE (1) | DE69608996T2 (zh) |
HU (1) | HU221281B1 (zh) |
IT (1) | IT1273531B (zh) |
RU (1) | RU2113031C1 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100573804C (zh) * | 2004-07-23 | 2009-12-23 | 工程吸气公司 | 汞分配组合物及其制备方法 |
CN101896988A (zh) * | 2007-12-21 | 2010-11-24 | 工程吸气公司 | 具有降低的颗粒损失的汞投配器件 |
CN101436510B (zh) * | 2007-11-13 | 2010-12-15 | 喜星素材株式会社 | 用于向blu用荧光灯导入汞的吸气剂组合物及其装置 |
CN102664133A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-12 | 张文知 | 强化光合作用的无极灯灯管 |
CN102884220A (zh) * | 2010-02-23 | 2013-01-16 | 工程吸气公司 | 用于汞的受控分配的方法和系统以及通过该方法制备的器件 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1291974B1 (it) | 1997-05-22 | 1999-01-25 | Getters Spa | Dispositivo e metodo per l'introduzione di piccole quantita' di mercurio in lampade fluorescenti |
IT1317117B1 (it) | 2000-03-06 | 2003-05-27 | Getters Spa | Metodo per la preparazione di dispositivi dispensatori di mercurio dausare in lampade fluorescenti |
DE10117365A1 (de) * | 2001-04-06 | 2002-10-10 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Niederdruckentladungslampe |
KR100641301B1 (ko) * | 2004-09-15 | 2006-11-02 | 주식회사 세종소재 | 겟터 겸용 수은 보충재 |
ITMI20050044A1 (it) * | 2005-01-17 | 2006-07-18 | Getters Spa | Composizioni per il rilascio di mercurio |
ITMI20050569A1 (it) * | 2005-04-06 | 2006-10-07 | Getters Spa | Dispensatore di mercurio per lampade fluorescenti |
ITMI20050570A1 (it) * | 2005-04-06 | 2006-10-07 | Getters Spa | Dispensatore di mercurio per lampade fluorescenti |
ITMI20082187A1 (it) * | 2008-12-11 | 2010-06-12 | Getters Spa | Sistema dispensatore di mercurio per lampade a fluorescenza |
KR100899601B1 (ko) * | 2009-02-06 | 2009-05-27 | 희성소재 (주) | 램프용 고효율 수은방출 게터 조성물 |
JP5560330B2 (ja) | 2009-07-15 | 2014-07-23 | サエス・ゲッターズ・エッセ・ピ・ア | 活物質を含む繊条要素のための支持体 |
US8253331B2 (en) | 2010-04-28 | 2012-08-28 | General Electric Company | Mercury dosing method for fluorescent lamps |
ITMI20131658A1 (it) * | 2013-10-08 | 2015-04-09 | Getters Spa | Combinazione di materiali per dispositivi di rilascio di mercurio e dispositivi contenenti detta combinazione di materiali |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3657589A (en) * | 1969-10-20 | 1972-04-18 | Getters Spa | Mercury generation |
JPS526071A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Japan Radio Co Ltd | Mercury emission getter material |
US4464133A (en) * | 1982-04-05 | 1984-08-07 | Gte Laboratories Incorporated | Method of charging a vessel with mercury |
IT1273338B (it) * | 1994-02-24 | 1997-07-08 | Getters Spa | Combinazione di materiali per dispositivi erogatori di mercurio metodo di preparazione e dispositivi cosi' ottenuti |
-
1995
- 1995-04-10 IT ITMI950734A patent/IT1273531B/it active IP Right Grant
-
1996
- 1996-03-26 CA CA002172686A patent/CA2172686A1/en not_active Abandoned
- 1996-03-29 HU HU9600835A patent/HU221281B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1996-04-08 CN CN96104609A patent/CN1086504C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-09 EP EP96830202A patent/EP0737995B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-09 RU RU96106816A patent/RU2113031C1/ru active
- 1996-04-09 JP JP11111496A patent/JP2858646B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-09 DE DE69608996T patent/DE69608996T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-10 KR KR1019960010711A patent/KR100239823B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100573804C (zh) * | 2004-07-23 | 2009-12-23 | 工程吸气公司 | 汞分配组合物及其制备方法 |
CN101436510B (zh) * | 2007-11-13 | 2010-12-15 | 喜星素材株式会社 | 用于向blu用荧光灯导入汞的吸气剂组合物及其装置 |
CN101896988A (zh) * | 2007-12-21 | 2010-11-24 | 工程吸气公司 | 具有降低的颗粒损失的汞投配器件 |
CN101896988B (zh) * | 2007-12-21 | 2013-04-03 | 工程吸气公司 | 具有降低的颗粒损失的汞投配器件 |
CN102884220A (zh) * | 2010-02-23 | 2013-01-16 | 工程吸气公司 | 用于汞的受控分配的方法和系统以及通过该方法制备的器件 |
CN102664133A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-12 | 张文知 | 强化光合作用的无极灯灯管 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69608996D1 (de) | 2000-08-03 |
JP2858646B2 (ja) | 1999-02-17 |
HUP9600835A3 (en) | 1999-09-28 |
JPH08287822A (ja) | 1996-11-01 |
EP0737995A2 (en) | 1996-10-16 |
KR100239823B1 (ko) | 2000-01-15 |
ITMI950734A1 (it) | 1996-10-10 |
CN1086504C (zh) | 2002-06-19 |
CA2172686A1 (en) | 1996-10-11 |
EP0737995A3 (en) | 1998-07-01 |
HUP9600835A2 (en) | 1997-05-28 |
KR960039099A (ko) | 1996-11-21 |
HU9600835D0 (en) | 1996-05-28 |
DE69608996T2 (de) | 2000-11-02 |
ITMI950734A0 (it) | 1995-04-10 |
EP0737995B1 (en) | 2000-06-28 |
HU221281B1 (en) | 2002-09-28 |
IT1273531B (it) | 1997-07-08 |
RU2113031C1 (ru) | 1998-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1086504C (zh) | 汞释放复合材料、含这种材料的汞释放装置及其用途 | |
CN1095192C (zh) | 汞撒布组合材料、汞撒布装置及将汞导入电子管内部的方法 | |
CN1095183C (zh) | 水银分送组合物和装置以及将水银引入真空管中的方法 | |
CN1144887C (zh) | 非蒸散型吸气装置 | |
JP4773438B2 (ja) | 水銀放出性組成物およびその製造法 | |
CN1210618A (zh) | 用于吸气材料激活的低温触发的材料组合物以及含有这种材料组合物的吸气装置 | |
CN102317031A (zh) | 金属填料、低温连接无铅焊料、及连接结构体 | |
JP5226321B2 (ja) | 水銀供給用組成物 | |
US5876205A (en) | Combination of materials for integrated getter and mercury-dispensing devices and the devices so obtained | |
JP2009543315A (ja) | 水銀放出方法 | |
JP2008513934A (ja) | Lcdゲッター |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20020619 Termination date: 20100408 |