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Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumarsenat-Leuchtstoffs Die
Erfindung bezieht sich auf für Leuchtstofflampen verwendbare Leuchtstoffe und betrifft
ein neues Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes, der sowohl für Niederdruck-
als auch besonders für Hochdrucklampen geeignet ist.
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Es ist bekannt, daß ein Gemisch von Magnesiümoxyd und Arsensäure im
Grammatomverhältnis 4,5 : i, das mit einer geringen Menge von vierwertigem Mangan
aktiviert ist, nach einem Glühprozeß einen Leuchtstoff mit tiefroter Emission liefert.
Die aus der Literatur bekannten Herstellungsverfahren rufen wegen der ungünstigen
Eigenschaften der verwendeten Ausgangsstoffe bei betriebsmäßiger Anwendung große
Schwierigkeiten hervor. Für die Herstellung nach den bis jetzt veröffentlichten
Arbeitsweisen werden trockenes Magnesiumoxyd, gelöstes Arsenpentoxyd oder Ammoniumarsenat
und trockenes Mangancarbonat verwendet. Um eine gleichmäßige Emulsion des Gemisches
dieser zähen und widerstandsfähigen Körper zu erzielen, m:uß ein langer Mahlprozeß
in Kauf genommen werden. Um den Schwierigkeiten, die beim Vermischen von fünfwertigen
Arsenverbindungen mit Magnesiumoxyd entstehen, aus dem Wege zu gehen, wurden auch
Verbindungen des dreiwertigen Arsens als Ausgangsstoffe empfohlen. In diesem Falle
mußte ein Vorglühen in Sauerstoffatmosphäre in den Arbeitsprozeß eingeschaltet werden,
zu welchem Zweck eine teuere, spezielle Ofenanlage notwendig wäre usw.
Gemäß
der Erfindung stellt man solche Leuchtstoffe in einem schnellen Fällungsprozeß dadurch
her, daß man ein .Gemisch aus Magnesium- und Arsenatverbindungen mit dem gewünschten
Verhältnis zwischen Mg und As bereitet, indem man ausschließlich von Lösungen ausgeht
und demzufolge auch ein lösliches Magnesiumsalz,. z. B. Mg C12, als Ausgangsstoff
nimmt. Durch Zusammengießen von drei Lösungen,- die in genauen Konzentrationen leicht
herstellbar sind; nämlich den Lösungen von Magnesiumchlorid,. Ammoniumarsenat und
Ammoniumcazbonat, zu denen geringe Mengen von gelöstem Mn C12 und N H4 F zugegeben
werden, erhält man ein Gemisch von Magnesiumammoniumarsenat, basischen Magnesiumcarbonaten
und geringen Mengen Mangan- und Fluor-verbindungen. Das günstige Kennzeichen der
gefällten Masse besteht darin, daß das Magnesium sich teilweise schon in Verbindung
mit Mangan befindet und der andere Teil in Form von frischgefällten basischen Carbonaten
ungewöhnlich fein in dem Gemisch verteilt ist. Außerdem ist das- Mangan bei der
Fällung schon in Verbindung mit Arsen getreten, demzufolge seine Oxydation von der
zweiwertigen zur vierwertigen Stufe besonders leicht vor sich geht. Aus einer wäßrigen
Lösung von Magnesiumchlorid, das in einem genau berechneten tüerschuß zu dem gewünschten
Verhältnis Mg: As benutzt werden muß, da Magnesumcarbonat löslich ist, wird
mittels einer Ammoniumarsenatlösung Magnesiumammoniumarsenat ausgefällt und das
für das gewünschte Verhältnis Mg: As fehlende Magnesium mittels Ammoniumcarbonatiösung
unmittelbar danach aus derselben Lösung ausgefällt. Da bekanntlich Magnesiumcarbonat
in der Kälte erst nach langem Stehen ausfällt, muß das Fällen heiß durchgeführt
werden, und.da auch in .diesem Falle die Fällung nie quantitativ verläuft, muß,
wie schon erwähnt, ein genauer, aber durch Vorversuche leicht zu ermittelnder Überschuß
von-entsprechend' Magnesiumchlorid genommen werden,, der sich den Konzentrationen
der Lösungen- ändern kann.
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Deswegen müssen bei dieser Arbeitsweise die Konzentrationen der Lösungen,
die Temperaturen und die Stehdauer des ausgefällten Gemisches aufs genaueste eingehalten
werden. Die benötigten Mengen von Manganchlorid und Ammoniumfluorid werden in gelöster
Form zu beliebiger Zeithinzugefügt.
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Statt einer wäßrigen- Lösung von Ammoncarbonat kann auch eine alkoholhaltige
Lösung von Ammoncarbonat benutzt werden. In diesem Falle ist die Fällung von Magnesium
nahezu quantitativ, und die Menge des Mg Cl. kann genau nach dem gewünschten Verhältnis
berechnet werden. Auf diese Weise wird ohne große Mühe .eine innige Mischung -aller
zur Leuchtstoffherstellung benötigten Bestandteile in solchem Maße erzielt, wie
es nach den bekannten Verfahren, nach denen wenigstens das Mg O als trockenes Präparat
verwendet wird, nicht zu erreichen ist. -Durch das Verfahren nach der Erfindung
wird nicht nur eine große Vereinfachung -des Arbeits-Prozesses und dementsprechend.
eine= Verbilligung des Endproduktes erreicht, sondern auch eine maßgebende Verbesserung
des Glühgutes- erzielt, was aus zwei Tatsachen besonders klar hervorgeht: i. Dank
der besonders innigen Verteilung von Mangan gelingt es sehr leicht, seine Oxydation
zur vierwertigen Stufe wegen der besonders wirksamen katalytischen Wirkung von Arsen
durchzuführen. Darum wird das zu diesem Zweck in der Literatur beschriebene @ Vorglühen
-bei 60o bis 700° überflüssig.
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2, Die innige Verbindung mit dem feinkörnigen Magnesiumcarbonat bewirkt,
daß der fertige Leuchtstoff ,nach Wunsch '.außerordentlich. feinkörnig ausfallen
kann. Das gefällte Gemisch bleibt eine kurze Zeit. zur Verhinderung der Bildung
von groben Kristallen unter Rühren stehen, wird dann abgenutscht, mit 2,511/oigem
Ammoniak. ausgewaschen, getrocknet, zerdrückt .und in einer offenen Schale bei Luftzutritt
etwa io Stunden bei einer Tem= peratur etwas über iioo° geglüht. Beispiel i Man
löst 1-8o g Ase 05 in 1 1 Wasser und gibt Ammoniak bis pH=7 zu, lä$t abkühlen und
filtriert. 1500 g Mag C12 . 6 H2 O löst man in 3 1 Wasser und erwärmt ebenso wie
die erste Lösung auf 6o°. Die Arsenatlösung wird unter Umrühren in die Magnesiumchloridlösung
eingegossen. Danach werden 5,2 g Mn C12 - 4H2.0, in 50 cms Wasser gelöst,
und io g N H4 F, ebenfalls in 5o cms Wasser gelöst, zur Fällungsmassegegeben. Unter
ständigemUmrühren werden dann 5 1 heißer (etwa45°) Ammoncarbonat lösung von D=i,o5
hinzugefügt und noch i Stunde lang gerührt. Der erhaltene Niederschlag wird auf
die Nutsche gebracht, abgesaugt, mit 2,5o/oigem Ammoniak ausgewaschen bis zum Verschwinden
der Cl-Reaktion, bei etwa 12o° getrocknet, dann zerdrückt und etwa io Stunden bei
einer Temperatur etwas über i ioo° in offenen Schalen bei Luftzutritt. geglüht.
Ist ein stärker rieselndes Material erwünscht, mu$ die Temperatur etwas höher eingestellt
bzw: die Glühdauer etwas verlängert werden. Beispl<el 2 -Man nimmt statt
i5oo g nur 1410 g Magnesiumchlorid, und beim Fällen mit Ammoncarbonat gibt man z
1 Alkohol dazu. Das Fällen kann kalt ausgeführt werden. Alles übrige -erfolgt wie
unter Beispiel i beschrieben. -