CS259667B1

CS259667B1 - Method of discharge tubes' closing element's structural components' vacuum-tight joint production for lightinque

Info

Publication number: CS259667B1
Application number: CS857350A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Kodet
Original assignee: Vladimir Kodet
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS735085A1

Abstract

Řešení se týká způsobu výrovy vakuotěsného spoje mezi tělesem uzavíracího členu hořáku výbojky a kovovou armaturou, která slouží jako držák elektrody této výbojky. Materiál uzavíracího členu hořáku vybojky je tvořen cemetem na bázi oxid hlinitý, wolfram a/nebo molybden, nebo některé další přechodné kovy. Do vhodně vytvarovaného kovokeramického materiálu obsahujícího 50 - 95 % hmotnostních kovové složky se vloží kovová armatura přednostně z kovu, který je dominantní složkou kovokeramického materiálu, a takto sestavený komplet se tepelně zpraouje v ochranné atmosféře argonu, dusíku nebo vodíku aQnebo ve vakuu při teplotě 1500 °G až 1950 C.The present invention relates to a method for producing a vacuum-sealed crop joints between the closure body torch burner member and metal fitting, which serves as the electrode holder of this discharge lamps. Material of burner closing member The lamp is made up of a cemet based aluminum oxide, tungsten and / or molybdenum, or some other transition metals. Do appropriately molded metal-ceramic material containing 50-95% by weight a metal armature is inserted into the metal component preferably from a metal that is dominant component of the ceramic material, and as such the assembled assembly is heat-treated under a protective atmosphere of argon, nitrogen or hydrogen or under vacuum at 1500 ° C to 1950 C.

Description

Vynález se týká způsobu výroby vakuotěsného spoje konstrukčních prvků uzavíracího členu horáku výbojek pro osvětlovací techniku·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention

Vývoj v oblasti výbojek pro osvětlovací techniku, jmenovitě vysokotlakých sodíkových výbojek^ vedl od otevřené trubice z polykrystalického průsvitného korundu tvořící tělo hořáku výbojky, uzavírané niobovými čepičkami, k tzv. polouzavřené trubici, jejíž čela jsou opatřena uzavíracími kroužky z téhož materiálu jako tělo hořáku· Tyto kroužky jsou prostřednictvím difázního spoje vakuotěsně spojeny s korundovou trubicí a jejich otvorem prochází niobová armatura, která slouží jako držák elektrody, přívod elektrického proudu k ni a plní ještě další funkce při kompletaci hořáku výbojky·Developments in the field of lamps for lighting technology, namely high pressure sodium lamps, have led from an open tube of polycrystalline translucent corundum forming the burner body, closed by niobium caps, to a so-called semi-closed tube, the ends of which are provided with closing rings of the same material. the rings are vacuum-tightly connected to the corundum tube by means of a diffusion connection and a niobium fitting passes through their opening, which serves as the electrode holder, the power supply to it and performs other functions when assembling the lamp burner ·

V současné době jsou vyvíjena a experimentálně ověřována nová konstrukční řešení hořáku výbojky, která pro uzavírání trubio tvořících tělo horáků aplikují kovokeramické materiály - cermety -na bázi oxid hlinitý, wolfram a/nebo molybden a/nebo některé další přechodné kovy· Uzavírací členy nové koncepce jsou opatřeny kovovou armaturou z materiálu tvořící dominantní složku cermetu, která plní stejné funkce jako výše uvedená niobová armatura s kovokeramickými uzavíracími členy v hořácích stávající konstrukce· Pro dokonalou funkci kovokeramického uzavíracího členu je nutno zajistit vysokou těsnost spoje mezi tělesem cermetu a procházející kovovou armaturou· Takový spoj je možno realizovat např. pomocí vhodné pájky, respektující značné rozdíly v dilatačních vlastnostech spojovaných materiálů, s vysokou korozní odolností vůči parám sodíku a vhodnými tepelnými a mechanickými vlastnostmi.New lamp burner designs are currently being developed and tested for the application of metal-ceramic materials - cermets - based on alumina, tungsten and / or molybdenum and / or some other transition metals to close the tubing forming the torch body. provided with a metal armature of the material constituting the dominant component of the cermet, which performs the same functions as the above-mentioned niobium armature with the metal-ceramic shutters in the burners of the existing structure. For example, a suitable solder can be realized, respecting the considerable differences in the dilatation properties of the materials to be bonded, with high corrosion resistance to sodium vapors and suitable thermal and mechanical properties.

Aplikace pájky však zvyšuje pracnost technologického postupu výroby uzavíracích členů pro výbojky a jejich ekonomickou náročnost. Navíc pájky potřebných vlastností nejsou zatím k dispozici·However, the application of the solder increases the laboriousness of the technological process of manufacturing the closing members for the lamps and their economic demands. In addition, the solder of the required properties is not yet available ·

Nevýhody současného stavu techniky'řeší způsob výroby vakuotěsného spoje zejména pro konstrukční prvky uzavíracího členu hořáků výbojek pro osvětlovací techniku, jebat podstatou je , í« do vytvarovaného kovokeramického materiálu obsahujícího 5095 % hmotnostních kovové složky, kterou je wolfram a /nebo molybden a /nebo další přechodné kovy, se vloží kovová armatura přednostně z kovu, který je dominantní složkou kovokeramického materiálu, a takto sestavený komplet se tepelně zpracuje v “ochranné atmosféře argonu, dusíku nebo vodíku a nebo ve vakuu při teplotě 1 500 °C až 1 950 °C.Disadvantages of the prior art are solved by a method for producing a vacuum-tight joint, in particular for the components of the lamp burner closure member for lighting technology, by essentially forming a metal-ceramic material containing 5095% by weight of a metal component which is tungsten and / or molybdenum and / or transition metal, a metal fitting preferably of metal which is the dominant component of the metal-ceramic material is inserted and the assembly thus assembled is heat treated in a protective atmosphere of argon, nitrogen or hydrogen or under vacuum at a temperature of 1500 ° C to 1900 ° C.

Kovokoramická směs o příslušném složení se připravuje homogenizací a mletím v mlecím zařízení· Jo možné použít obvyklých slinovacích přísad· Z takto upravené pracovní směsi se Vytvářejí některou z obvyklých keramických technologií, nejčastěji lisováním, polovýrobky potřebných tvarů a velikostí s otvorem pro vložení kovové armatury. Tyto pélovýrobky se pak kompletují s kovovou armaturou a za vhodných vypalovacích pomůcek se jednorázově tepelně zpracovávají v ochranné atmosféře- argon, dusík, vodík -nebo ve vakuu při teplotách 1 500 °C až 1 950 °C. Za těchto podmínek dochází na styčné ploše cermet- kov k diftíznímu spojení obou součástí uzavíracího členu, které zajišťuje vysokou těsnost spojovaných součástí·The metal-ceramic mixture of the appropriate composition is prepared by homogenization and grinding in a grinding machine. These pellets are then assembled with a metal fitting and, with suitable firing aids, heat treated once in a protective atmosphere - argon, nitrogen, hydrogen - or under vacuum at temperatures between 1500 ° C and 1900 ° C. Under these conditions, there is a diffusion connection between the two components of the closure member on the contact surface of the cermets, which ensures high tightness of the parts to be joined.

Výhodou řešení je eliminace deficitního niobu z konstrukce hořáku vysokotlakých sodíkových výbojek· Celá konstrukce vysokotlakých sodíkových výbojek je pak značně zjednodušena» Další výhodou je skutečnost, že není nutné aplikovat pájku pro spojování konstrukčních prvků uzavíracího členu· Právě pájka jako materiálově odlišná fáze může představovat kritické místo pro životnost výbojky· Konstrukce umožňuje snadné úpravy teplotních poměrů na koncích hořáků jednoduchou úpravou geometrie uzavíracího Členu, která nemá vliv na kvalitu spoje na rozhraní oermet - kov«The advantage of the solution is the elimination of niobium deficiency from the burner construction of the high pressure sodium lamps · The whole construction of high pressure sodium lamps is then greatly simplified »Another advantage is the fact that it is not necessary to apply solder for joining for lamp life · The design allows easy adjustment of the temperature conditions at the ends of the burners by simply modifying the geometry of the closure member, which does not affect the quality of the connection at the oermet-metal interface «

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na příkladu možného provedení·The invention will be explained in more detail and described by way of example.

Oxid hlinitý v alfa modifikaci o čistotě 99,85 % hmotnostnich a měrným povrchem 5,5 m /g obsahující 0,15 hmotnostních procent MgO jako slinovací přísady byl za sucha homogenizován a mlet v kulovém mlýně po dobu 6 hodin spolu s práškovým wolframem o čistotě 99,6 hmotnostních procent a střední zrnitosti 0,7 až 1,4 um, přičemž složení pracovní směsi bylo UO hmotnostních procent wolframu· Použité mlecí zařízení mělo průměr 230 mm, hmotnostní poměr melivo - mlecí elementy činil 1 : 5, počet otáček 70 min’^. Nebyly použity žádné mlecí přísady, ani přísady obvykle přidávané do pracovních směsi určených pro vytváření lisováním. Z takto připraveného kovokeramického prášku byly vytvářeny na hydraulickém lise LD dva vzorky ve tvaru kotoučů o průměru 15, 9,5 a 7 mm a výšce cca 5 mm se středovým otvorem o průměru 1 mm. Do těchto otvorů byly vloženy wolframové armatury o průměru 0,9 mm a délce cca 12 mm tak, aby na obou stranách kotouče přesahovaly o cca 4 mm. Takto kompletované polotovary uzavíracích členů pak byly uloženy na podložkách z průsvitného korundu a vypáleny v ochranné vodíkové atmosféře při teplotě 1920 °C s dvouhodinovou prodlevou na konečné teplotě.Alumina in alpha modification with a purity of 99.85% by weight and a specific surface area of 5.5 m / g containing 0.15% by weight of MgO as a sintering additive was dry homogenized and milled in a ball mill for 6 hours with powdered tungsten of purity 99.6 weight percent and mean grain size 0.7 to 1.4 µm, the composition of the working mixture being 10 weight percent tungsten. '^. No grinding additives were used, nor were any additives normally added to the working mixtures to be formed by compression. From the prepared metal-ceramic powder, two samples were produced on the LD hydraulic press in the form of discs with a diameter of 15, 9.5 and 7 mm and a height of about 5 mm with a central hole of 1 mm diameter. Tungsten fittings with a diameter of 0.9 mm and a length of about 12 mm were inserted into these holes so that they overlap by about 4 mm on both sides of the disc. The assembled semifinished products of the closure members were then deposited on translucent corundum pads and fired in a protective hydrogen atmosphere at a temperature of 1920 ° C with a two hour delay at the final temperature.

Výrobky připravené popsaným postupem byly hodnoceny na těsnost spoje cermet - wolframová armatura pomocí heliového hledače netěsností. Všechny tři rozměrové skupiny byly shledány těsnými pro průnik helia.Products prepared as described were evaluated for tightness of the cermet - tungsten fitting using a helium leak detector. All three dimensional groups were found to be tight for helium penetration.

Část vzorků všech tří velikostí pak byla podrobena namáhá·» ní teplotními šoky v intervalu 20 až 1000 °C při době ohřevu a chlazeni 3 minuty na obě hodnoty uvedeného teplotního intervalu. Po ukončení série 100 cyklů ohřev - chlazení mezi uvedenými teplotami byla těsnost vzorků znovu hodnocena pomoci heliového hledače netěsností* I v tomto případě byla u všech exponovaných vzorků zjištěna dokonalá těsnost spoje cermet wolframová armatura.Part of the samples of all three sizes were then subjected to thermal shock stresses in the interval of 20 to 1000 ° C with a heating and cooling time of 3 minutes for both values of said temperature interval. After completion of a series of 100 heating-cooling cycles between the indicated temperatures, the tightness of the samples was reassessed by a helium leak detector. * In this case, the perfect tightness of the cermet tungsten fitting was found in all exposed samples.

Popsané provedení dokonale těsného spoje mezi kovokeramickým materiálem a kovem nemusí být z hlediska aplikace omezeno pouze na oblast osvětlovací techniky, ale může být využito, i v jiných oborech, jako např. ve vakuové technioe, jaderné technioe, elektrotechnice a elektronioe, letectví a dalších oborech.The described design of a perfectly tight joint between the metal ceramics material and the metal does not have to be limited to the field of lighting technology, but can be used in other fields such as vacuum, nuclear, electrical and electronic, aerospace and other fields. .

Claims

A method for producing a vacuum-tight connection of a lamp burner closure member for a lighting technique, characterized in that into a shaped metal-ceramic article containing 50 ¢ / 95% by weight of a metal component which is tungsten and / or molybdenum and / or 50% by weight of the alumina ceramic component with optional sintering agents is placed on a metal fitting preferably made of a metal which is the dominant component of the metal-ceramic material, and the assembly thus assembled is heat treated under argon, nitrogen, hydrogen or vacuum at 1500 ° C to 1950 ° C.