CN1280869C - 高压放电灯用发光容器和该容器所用的端部封闭部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压放电灯用发光容器和该容器所用的端部封闭部件。本发明抑制了将电极部件插入端部封闭部件内并用接合材料封闭后的容器发生裂缝。该容器为高压放电灯用发光容器(8)，具有形成放电空间(10)的管本体(6)和封闭管本体(6)的端部的端部封闭部件(7)。容器(8)通过管本体(6)的被烧结体与端部封闭部件的被烧结体(7)的组装体的烧结而成。端部封闭部件(7)具有外侧端面(7f)、面对放电空间(10)的内侧端面(7e)和设置在外侧端面(7f)与内侧端面(7e)之间的电极部件插入孔(7d)。外侧端面(7f)与内侧端面(7e)的至少一个上形成凹部(7c)。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压放电灯用发光容器和该容器所用的端部封闭部件。
背景技术
在日本专利文献1(特开平10-125230号公报)所记载的高压放电灯用发光容器中，分别制作管本体的成形体和环状的端部封闭部件的成形体，将这两种成形体装配而成组装体。并且，烧结该组装体以制作封入卤化金属用的容器。此时，把两者的烧结收缩率设定为单独烧结端部封闭部件的成形体时的外形比单独烧结管本体的成形体时的内径要大的方式。这样，烧结时，因为是从管本体朝端部封闭部件施加压接力，两者的接合较好，能够维持较高的气密性。
发明所要解决的技术问题
本发明人对这种高压放电灯用发光容器的大批量生产进行研究后发现如下问题。对此，参照图10进行说明。图10所示的高压放电灯用发光用容器11由管本体6和端部封闭部件12构成。管本体6的内侧面6a面对放电空间10。端部封闭部件12具有本体部分12b和环状部分12a。端部封闭部件12的本体部分12b插入管本体6的端部开口，以接合成一体。电极部件9的保持部9a插入并固定到端部封闭部件12的电极部件插入孔12d中。电极9b收纳于放电空间10内。端部封闭部件12的内侧面与电极部件9的外侧面之间由接合材料例如玻璃料14密封。
可是，即使在容器11内不能看见裂缝，在电极部件9插入端部封闭部件12内并由接合材料14密封后，有时也会在管本体6上看见裂缝。此时制品成为不合格制品，存在着制造有效利用率下降的问题。
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有管本体和设置在管本体的开口内的端部封闭部件、对于通过管本体的被烧结体和端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而成的容器，抑制电极部件插入到端部封闭部件内并且由接合材料密封后的容器产生裂缝。
发明内容
本发明为陶瓷制高压放电灯用发光容器，具有形成放电空间的管本体、和设置在该管本体的开口内的端部封闭部件，通过管本体的被烧结体和端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而制成，其特征在于，端部封闭部件具有外侧端面、面对放电空间的内侧端面和设置在外侧端面与内侧端面间的电极部件插入孔，在外侧端面上形成凹部。
另外，本发明为与形成放电空间的管本体一同构成高压放电灯用发光容器的端部封闭部件，其特征在于，通过管本体的被烧结体与端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而制成高压放电灯用发光容器，端部封闭部件具有外侧端面、面对放电空间的内侧端面和设置在外侧端面与内侧端面之间的电极部件插入孔，在外侧端面上形成凹部。
本发明人对于将电极部件插入容器的端部封闭部件并用接合材料封闭后，在电极部件的外周部分容器上发生裂缝的原因进行研究，有如下发现。即，正如图10、图11所示，裂缝主要多在管本体6与端部封闭部件12的接合部分的末端部A处出现。为此，研究A附近的状况，发现接合材料15浸润到A的情况。这意味着，接合材料14从端部封闭部件12的电极部件插入孔12d溢出，浸润内侧端面12e，进一步到达管本体6的内壁面6a。这种管本体6的内壁面6a的浸润可认为是如下产生的。即，接合时的最高温度过高或者在最高温度下的保持时间过长的话，正如图10所示，接合材料14在很大的面上沿着壁面流动，最终有时会到达管本体6的内壁面6a。另外，接合材料14过多时，同样地一部分有时会如图11所示到达管本体6的内壁面6a。
在此，端部封闭部件12和管本体6如前所述通过烧结收缩率的差压接。为此，沿着两者的接合部分，残留应力，并且也残存微细的间隙。接合材料的一部分流入该间隙中时，有时与该残留应力一起作用成为裂缝发生的原因。特别是，根据接合条件，在接合材料14内会生成热膨胀率比构成管本体6的陶瓷的热膨胀率低的结晶。此时，封闭工序或者点亮灯时，进一步使裂缝容易产生。
对此，在本发明中，通过在端部封闭部件12的内侧端面和外侧端面的至少一个上设凹部，在熔融工序中，吸收接合材料的一部分，使接合材料不易到达管本体6的内壁面6a，因而成功的抑制了裂缝。
附图说明
图1为示意地示出本发明一实施例的电极部件9与容器8B固定接合状态下的剖视图，
图2为示意地示出本发明一实施例的容器8的剖视图，
图3为示意地示出本发明另一实施例的电极部件9与容器8A固定接合状态下的剖视图，
图4为示意地示出本发明又一实施例的电极部件9与容器8固定接合状态下的剖视图，
图5为示意地示出成形端部封闭部件的被烧结体时所用的上模1和下模2的剖视图，
图6为示出上模1和下模2装配状态下的剖视图，
图7为示出脱模后的端部封闭部件的成形体4的剖视图，
图8为示意地示出端部封闭部件的成形体4和管本体的成形体5的剖视图，
图9为示意地示出把端部封闭部件的成形体4插入管本体的成形体5的端部开口时的状态下的剖视图，
图10为示意地示出电极部件9相对参考例的容器11通过接合材料14、15接合状态下的剖视图，
图11为示意地示出电极部件9相对参考例的容器11通过接合材料14、15接合状态下的剖视图。
具体实施方式
下面，根据附图更详细地说明本发明。图1为示出本发明一实施例的高压放电灯用发光容器8的剖视图，示出电极部件9固定后的状态。图2为示出电极部件9固定前的容器8。本例的容器8由端部封闭部件7和管本体6构成。管本体6的内侧面6a面对放电空间10。端部封闭部件7具有本体部分7b和环状部分7a。端部封闭部件7的本体部分7b插入管本体6的端部开口，以接合成一体。电极部件9的保持部9a插入并固定到端部封闭部件7的电极部件插入孔7d中。电极9b收纳于放电空间10内。端部封闭部件7的内侧面与电极部件9的外侧面之间通过接合材料例如玻璃料14密封。
在本例中，端部封闭部件7的内侧端面7e是大致平坦的，但外侧端面7f上形成大致环状的凹部7c。并且，在接合工序中，由于流动性的接合材料在凹部7c中被吸收，不易到达管本体6的内壁面6a，由此可降低管本体6的裂缝发生率。
图3所示的高压放电灯用发光容器8A由端部封闭部件7A和管本体6构成。在本例的端部封闭部件7A中，在外侧端面7f上不设有凹部，而为大致平坦。端部封闭部件7A的面对放电空间10的内侧端面7e上形成有包围电极部件插入孔7d的环状凹部7g。由此，在接合工序中，流动性的接合材料14不易到达平坦面7e，从而不易到达管本体6的内壁面6a。
图4所示的高压放电灯用发光容器8B由端部封闭部件7B和管本体6构成。在本例的端部封闭部件7B中，面对放电空间10的内侧端面7e上形成包围电极部件插入孔7d的环状凹部7g。在外侧端面7f上形成大致环状的凹部7c。由此，在接合工序中，流动性的接合材料14不易到达平坦面7e，从而不易到达管本体6的底壁面6a。
在较佳实施例中，凹部设置成包围电极部件插入孔7d的环状。在接合工序中，这种形状在能使流动性的接合材料不能到达管本体6方面是有效的。
在较佳实施例中，凹部为相对电极部件插入孔连续设置。
构成容器的陶瓷并没有特别的限定，但最好是相对卤系腐蚀性气体具有耐蚀性的陶瓷。特别适宜的是氧化铝、三氧化二钇、钇铝榴石、氮化铝。
电极部件的材质和形态没有特别的限定。电极部件的材质最好是高融点金属或导电性陶瓷。作为高融点金属最好包含有从由钼、钨、铼、铪、铌和钽构成的群中选择的一种以上的金属或包含该金属的合金。
凹部的深度没有特别的限定。可是，在接合工序中，从吸收流动性的接合材料并且抑制该材料到达管本体6的观点考虑，凹部的深度最好是0.2mm以上，0.4mm以上更好。并且，凹部深度的上限没有特别限定。从加工时的生产性的观点考虑，凹部的深度最好在0.3mm以下。
接合材料的种类没有特别的限定，最好是所谓的烧结玻璃，特别适宜的是Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的组成系的玻璃。
使用Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的组成系的烧结玻璃时，根据熔融后的接合条件不同，有时生成12CaO·7Al2O3结晶。例如氧化铝管的热膨胀系数为6.8×10-6/℃，12CaO·7Al2O3d的热膨胀系数为5.98×10-6/℃，可产生相当好的热膨胀差。
下面，对较适用的制造过程进行说明。如图5所示，准备上模1和下模2，在下模2内收纳粉末3。在上模1的模面上设置突起1a。如图6所示，将上模1与下模2嵌套并装配。突起1a的形状成为例如可形成图1所示的凹部7c的形状。此时的压力根据粉末的种类确定。接着，将上模1和下模2分离，使成形体4脱模。成形体4具有环状部分4a、本体部分4b、贯通孔4d和凹部4c。
接着，如图8所示，将成形体4的本体部分4b插入管本体6的成形体5的开口5a的端部，成为图9所示的状态，以获得组装体。烧结组装体20，以获得例如图1所示的容器。
在本例中，把成形体4和5组装、获得组装体20，并烧结组装体20。但是，在本发明中，端部封闭部件的被烧结体、管本体的被烧结体各自可以是成形体以外的焙烧体，也可以是脱脂体。
在烧结工序中，使得单独烧结管本体的成形体时的内径比单独烧结端部封闭部件的成形体时的外径小。这样，烧结时，从管本体对端部封闭部件施加压接力，两者被牢固压接，提高了气密性。根据这种观点，单独烧结端部封闭部件的成形体时的外径RO相对单独烧结管本体的成形体时的内径RI的比率(RO/RI)，在把接合部分的裂缝等也考虑进去的情况下，最好在1.005以上，更好的是在1.010以上。此外，最好RO为RI的1.100以下，更好的是在1.080以下，特别是在1.060以下效果更加显著。
实例(实例1)
参照图5～图9说明的步骤，制作图1所示的容器8。具体为，在纯度为99.9％以上的高纯度氧化铝粉末中添加氧化镁750ppm、聚乙烯醇2重量％、聚乙二醇0.5重量％、水50重量份，由球磨机粉碎1小时并混合。用喷雾式干燥机将混合物在200℃左右的温度下，干燥和造粒，获得平均粒径约为70μm、静体积密度为0.7g/cm3的造粒粉末。
将该造粒粉末在2000kg/cm2的压力下压制成形，获得图8所示的成形体4，5。此时，为了使单独烧结端部封闭部件7的成形体4后的外径RO相对单独烧结管本体6的成形体5后的内径RI的比率(RO/RI)成为1.040，调整了两者的尺寸。
接下来，在1200℃下焙烧端部封闭部件用的成形体4，以收缩其尺寸。将焙烧体如图9所示插入成形体5的端部，获得组装体20。在1200℃下焙烧组装体，使管本体用的成形体5收缩，从成形体5对端部封闭部件用的焙烧体施加压接力。接着，在1800℃下烧结组装体，使端部封闭部件和管本体牢固地接合。
端部封闭部件7的外径为10.0mm，凹部7c的直径为7.0mm，深度为0.3mm。对于这样获得的管本体6测定其各部分的内径，发现在与端部封闭部件的接合部分A附近的内径变宽。该内径的最大值与最小值的差为0.2mm。
接着，将Nb制(以下全为Nb制)的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料，使用Al-Ca-Y-Sr系烧结玻璃。其组成设为Al2O3：45重量％、CaO：40％、Y2O3：5％、SrO：10％。玻璃的融点为1370℃±10℃。在最高温度为1440℃下保持5分钟的条件下接合。对所获得的接合体，观测有无裂缝。制作了12个试样，观测到的裂缝为0个。
实例2
根据参照图5～图9作了说明的顺序，制作了图3所示的容器8A。具体为，在纯度为99.9％以上的高纯度氧化铝粉末中添加氧化镁750ppm、聚乙烯醇2重量％、聚乙二醇0.5重量％、水50重量份，由球磨机粉碎1小时、混合。用喷雾式干燥机将混合物在200℃左右的温度下，干燥和造粒，获得平均粒径约为70μm、静体积密度为0.7g/cm3的造粒粉末。
将该造粒粉末在2000kg/cm2的压力下压制成形，获得图8所示的成形体4，5。但是，在端部封闭部件7A的外侧端面不设凹部，如图3所示，在内侧端面7e侧形成凹部7g。调整两者的尺寸以使单独烧结端部封闭部件7A的成形体4后的外径RO相对单独烧结管本体6的成形体5后的内径RI的此率(RO/RI)成为1.040。
接下来，在1200℃下焙烧端部封闭部件用的成形体4，以收缩其尺寸。将焙烧体如图9所示插入成形体5的端部，获得组装体20。在1200℃下焙烧组装体，使管本体用的成形体5收缩，从成形体5对端部封闭部件用的焙烧体施加压接力。接着，在1800℃下烧结组装体，使端部封闭部件和管本体牢固地接合。
端部封闭部件7A的外径为10.0mm，凹部7g的直径为7.0mm，深度为0.3mm。对这样获得的管本体6测定其各部分的内径，发现在与端部封闭部件的接合部分A附近的内径变宽。该内径的最大值与最小值的差为0.2mm。
接着，将钼制的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料，使用Al-Ca-Y-Sr系烧结玻璃。其组成为Al2O3：45重量％、CaO：40％、Y2O3：5％、SrO：10％。玻璃的融点为1370℃±10℃。在最高温度为1440℃下保持2分钟的条件下接合。对所获得的接合体，观测有无裂缝。制作12个试样，观测到的裂缝为0个。
比较例1
根据参照图5～图9作了说明的顺序，制作图10、图11所示的容器11。制作顺序与实施例1，2同样，但在端部封闭部件上不形成前述凹部。
接合后，端部封闭部件11的外径为10mm。对这样获得的管本体6测定其各部分的内径，发现在与端部封闭部件的接合部分A附近的内径变宽。该内径的最大值与最小值的差为0.2mm。
接着，将钼制的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料，使用Al-Ca-Y-Sr系烧结玻璃。其组成为Al2O3：45重量％、CaO：40％、Y2O3：5％、SrO：10％。玻璃的融点为1370℃±10℃。在最高温度为1440℃下保持5分钟的条件下接合。对所获得的接合体，观测有无裂缝。制作了12个试样，观测到的裂缝有10个。
发明的效果
正如上述，根据本发明，在具有管本体和封闭其端部的端部封闭部件、并通过管本体的被烧结体和端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而制成的容器中，能够抑制将电极部件插入端部封闭部件内并用接合材料封闭后的容器发生裂缝。
Claims (6)
1.一种高压放电灯用发光容器，为一种具有形成放电空间的管本体、和封闭该管本体的端部的端部封闭部件，并通过所述管本体的被烧结体和所述端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而制成的高压放电灯用的陶瓷制容器，所述端部封闭部件具有外侧端面、面对所述放电空间的内侧端面和设置在所述外侧端面与所述内侧端面间的电极部件插入孔，其特征在于，在所述外侧端面上形成凹部。
2.按照权利要求1所述的容器，其特征在于，在所述内侧端面上形成有凹部。
3.按照权利要求1～2任一所述的容器，其特征在于，所述凹部设置成包围所述电极部件插入孔的环状。
4.一种端部封闭部件，该端部封闭部件与形成放电空间的管本体一同构成高压放电灯用发光容器，通过所述管本体的被烧结体与所述端部封闭部件的被烧结体的组装体的烧结而制造所述容器，所述端部封闭部件具有外侧端面、面对所述放电空间的内侧端面和设置在所述外侧端面与所述内侧端面之间的电极部件插入孔，其特征在于，在所述外侧端面上形成凹部。
5.按照权利要求4所述的端部封闭部件，其特征在于，在所述内侧端面上形成有凹部。
6按照权利要求4～5任一所述的端部封闭部件，其特征在于，所述凹部设置成包围所述电极部件插入孔的环状。
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