HU219936B

HU219936B - Eljárás higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására szolgáló eszköz készítésére fénycsövekhez és az eljárással előállított eszköz

Info

Publication number: HU219936B
Application number: HU9801206A
Authority: HU
Inventors: Massimo Della Porta
Original assignee: Saes Getters S.P.A.
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2001-09-28
Also published as: KR19980701600A; JP3113286B2; US6099375A; TW309624B; HUP9801206A2; EP0806053A1; CZ291012B6; ES2145502T3; AU7708796A; CN1169207A; RU2138881C1; US6107737A; WO1997019461A1; EP0806053B1; CZ225397A3; CA2209545C; DE69607741D1; HUP9801206A3; ITMI952435A1; KR100299152B1

Description

A találmány tárgya eljárás higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására szolgáló eszköz készítésére fénycsövekhez és az eljárással előállított eszköz. Az eljárásban, amikor is higany felszabadítására alkalmas por alakú készítményből és legalább egy por alakú, gázok szorpciójára szolgáló getteranyagból szükség szerinti számú sávot (23,23’, 23”, 24,24’) készítenek hordozófelületen, lényeges, hogy a hordozófelületet hideghengerléssel készített fémes anyagú csík felületeként hozzák létre, amelynek hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbsége legfeljebb 15%, továbbá a csíkot előállítandó ámyékolóelemnek (52) megfelelő nagyságú darabokra vágják, ahol a darabok külső magassága vagy valamivel nagyobb, mint a kerület, vagy a magassággal egyenlő, valamint a csíkból levágott darab két rövidebb végét összehajtják és gyűrű alakot eredményező helyzetben egymáshoz rögzítik. A javasolt eszköznek, amely fémes anyagú csík gyűrű alakra hozott darabját tartalmazza, az a lényege, hogy a csík felső felületén higanyt felszabadító anyag és rézalapú promóciós ötvözet keverékéből álló porból lerakott sávok (23, 23’, 23”) vannak kiképezve, amelyek mellett egy vagy több getteranyagot tartalmazó sáv (24, 24’) van lerakatva, és a csík hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbsége legfeljebb 15%.

A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 4 lap ábra)

HU 219 936 B

HU 219 936 Β

A találmány tárgya eljárás higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására szolgáló eszköz készítésére fénycsövekhez és az eljárással előállított eszköz. A javasolt eljárásban higany felszabadítására alkalmas por alakú készítményből és legalább egy por alakú, gázok szorpciójára szolgáló getteranyagból szükség szerinti számú sávot készítünk hordozófelületen, míg az eszköz fémes anyagú csík gyűrű alakra hozott darabját tartalmazza.

Jól ismert, hogy a gázkisülő lámpák fénycsöveket és hasonló fényforrásokat alkotó típusait a felhasználó igényei szerint egyenes vonalú vagy kör alakú üvegcsövekkel készítik el, amelyek belső felületét porszerű fluoreszcens anyaggal borítják be. Ezek biztosítják a látható fény kibocsátását, köznapi nevük fénypor. A csövet nemesgázzal, általában argonnal vagy neonnal töltik fel és belső terébe szükséges nyomású gőz létrehozását biztosító mennyiségű, általában néhány mg higanyt visznek be. A csövön belül két elektród, általában katód helyezkedik el, amelyeket fémhuzalból alakítanak ki, és egyenes vonalú fényforrás esetében ezek a cső két végébe kerülnek, míg kör alakú lámpáknál egy adott bemeneti zónába. Az elektródokat feszültségforrásra kapcsolják, ezzel a belső teret kitöltő gázban elektronemissziót kikényszerítő gázkisülést hoznak létre, mégpedig úgy, hogy a nemesgáz ionjaiból és szabad elektronokból álló plazmát keltenek, amely a higany atomjainak geijesztését biztosítja. A gerjesztett atomok a feszültségkülönbség hatására a spektrum ultraibolya-tartományába eső sugárzást bocsátanak ki. Az elektródokat oldalirányban fémes anyagú csíkkal árnyékolják le, a csíkokat a lámpa tengelyével szimmetrikusan helyezik el és így kerülik el, hogy az elektród környezetében a fénypor idő előtt elfeketedjen, amit a katódokból kiinduló közvetlen elektronáram vagy ionáram idéz elő. A higany atomjai által kibocsátott ultraibolya sugárzást a fénypor szemcséi abszorbeálják és az abszorbeált energia okozta gerjesztés hatására fluoreszcens fénykibocsátással a spektrum látható tartományába eső fényt állítanak elő. Ennek megfelelően az említett típusú fényforrások működésének alapfeltétele a higany jelenléte. Ezt a fémet a lámpák belső terébe buráról burára ismételhető módon pontosan meghatározott mennyiségben kell adagolni. Lényegében egy minimális mennyiségre van szükség, hiszen ha ezt nem biztosítjuk, a fényforrás fényt nem bocsát ki, de ajánlható az is, hogy elkerüljük a szükséges minimumot nagyobb mértékben túllépő adagok bevezetését, mivel a higany erősen mérgező anyagot képez, amely a lámpa összetörése vagy más módon történő felnyitása esetén komoly környezeti problémákat okozhat. A fénycsőben levő higany által előidézett problémák az elmúlt években egyre nagyobb mértékűekké váltak, mivel a piacon igen széles választékban jelentek meg azok a fénycső jellegű fényforrások, amelyek eltérő alakjuk, méreteik és összetevőik mellett abban közösek, hogy mind higany alkalmazását igénylik. Ezért a higany bevitelének pontos eredményt adó és ismételhető eljárásai a fényforrások típusainál változóak lehetnek, de minden esetben szükség van rájuk.

A higanyt a korábban ismert technológiák többségénél folyadék halmazállapotú közegként viszik be a lámpa belső terébe, de ez olyan szempontból nem megbízható, hogy az adagolás kívánt pontossága nehezen biztosítható, különösen akkor, ha reprodukálható módon a folyadék állapotú, nagy felületi feszültséggel jellemzett higanyt néhány μΐ-es mennyiségben kell beadagolni. A folyékony halmazállapotú fém ezenkívül gőz formájában a gyártási munkaterületbe diffúndál. A folyékony anyag kiváltására többféle megoldást javasoltak. Az egyik szerint amalgámokat készítenek különböző fémekkel, mint például cinkkel, de ezek a lámpa szerelési műveletei során okoznak nehézségeket, mivel belőlük a higany már 100 °C körüli hőmérsékleten is felszabadul, pedig a fényforrások gyártásában számos olyan technológiai lépés fordul elő, amelynél az üveg által határolt belső tér nyitott, és a hőmérséklet az említett határt akár nagymértékben túllépi.

Az US-A 4,823,047 és az US-A 4,754,193 lajstromszámú US szabadalmi leírások olyan kapszulák alkalmazását javasolják, amelyek folyékony higanyt tartalmaznak, de ebben az esetben sem sikerül a pontos adagolás problémáját megoldani, illetve megkerülni, a kis méretű kapszulák gyártása, előkészítése és kezelése ugyanis szintén nehézségeket okoz. Az US-A 4,808,136 lajstromszámú US szabadalmi leírás, továbbá az EP-A 568,317 számú közzétételi irat olyan porózus anyagból készült pelletek vagy tabletták alkalmazását javasolja, amelyeket folyékony higannyal itatnak át. A problémát ebben az esetben az átitatott anyagú kis tömbök lámpába való helyezése okozza.

Az US-A 3,657,589 lajstromszámú US szabadalmi leírás intermetallikus higany vegyületek felhasználását javasolja, mégpedig titán és higany, illetve cirkónium és higany vegyületeinek bevitelét a fénycső burkolatába. A szilárd állagú amalgámok esetében a pontos adagolás problémája megoldottnak tekinthető, maguk az amalgámok mintegy 500 °C hőmérsékletig stabilak maradnak, és így a fényforrás gyártásának minden szokásos lépésében kívánt halmazállapotukat megőrzik. Különösen előnyösnek tartjuk a titán amalgámjának alkalmazását, amelyre a Ti₃Hg szerkezeti képlet jellemző, és amelyet a jelen találmány bejelentője St 505 jelölés alatt forgalmaz. Az említett US szabadalom leírása szerint az ezzel a jelöléssel ellátott vegyületet szükség szerint szabad formában, összenyomott porként vagy alátámasztott módon, adott esetben megtámasztó fémszalagon lerakatott formában alkalmazzák. Az utóbbi lehetőség különösen előnyös, ez a lámpagyártás technológiája szempontjából igen célszerű, mivel a csík alkalmas a higany kiadagolására szolgáló anyag hordozására, és az gyűrűként összefogható, ami végül is az elektródot árnyékoló elemet képezhet. A lámpa burkolatának lezárása (tömítettségének biztosítása) után a higanyt aktiválókezeléssel szabadítják fel vegyületéből, például a vegyületet rádiófrekvenciás hullámokkal besugározva azt mintegy 30 másodpercen keresztül 900 °C körüli hőmérsékletre hevítik. A hevítéshez szükséges energiát a fényforrás körül kialakított tekercs biztosítja. Az aktiválás során azonban ezekből a vegyületekből csak a higany mintegy fele szabadítható fel, annak többi része a fényforrás élete folyamán a vegyületből igen lassan tá2

HU 219 936 Β vozik el. Az EP-A 0,669,639 és az EP-A 0,691,670 számú európai közzétételi iratok azt javasolják, hogy a higany intermetallikus vegyületét, például a fenti anyagot rézből és ónból, illetve rézből és szilíciumból álló, adott esetben promóciós ötvözeteknek nevezhető anyagokkal keveijék ki, aminek az a feladata, hogy az aktiválási lépés során az intermetallikus vegyületből a higany felszabadítását könnyítse meg, és így a hevítés időtartama és/vagy hőmérséklete csökkenthető.

A jelen találmány értelmében olyan ámyékolóelemet javasolunk, amelyben a promóciós ötvözet réz anyagú, az a higany intermetallikus ötvözeteivel keveredik. A leírás további részében és az igénypontokban ezért „a higanyt felszabadító anyagok” kifejezést ilyen jellegű keverékek megjelölésére használjuk.

A fénycsövek gyártásában további problémát jelent az, hogy a higany felszabadításán kívül szükség van a reaktív gázokat befogadó anyag alkalmazására. Jól ismert, hogy a fényforrások működését számos tényező kedvezőtlenül befolyásolja különböző mechanizmusok révén. A gázok közül például a hidrogén (H₂) a nemesgázban létrejövő kisülési folyamatban emittált elektronok egy részével lép kölcsönhatásba, ezért a lámpa bekapcsolásához szükséges minimális feszültség nagyságának emelkedését okozza. Az oxigén (O₂) és a víz (H₂O) végül is higany-oxid keletkezéséhez vezetnek, ezzel ezt a fémet a folyamatokból kivonják. A CO és a CO₂ oxidok az elektróddal érintkezésbe kerülve az oxigén felszabadulásához járulnak hozzá, és ez a már említett negatív hatással jár, míg az ugyanekkor felszabaduló szén a fénycső felületére lerakódik, és ennek eredményeként sötét zónák alakulnak ki.

Az említett problémákkal már az EP-A 0,669,639 és az EP-A 0,691,670 számon közzétett találmányok alkotói is szembenéztek, amikor azt javasolták, hogy a higanyt felszabadító anyag poraihoz getterhatású készítmények porait adagoljuk, tekintettel az említett gázok szorpciójára. A getter jellegű anyagok széles körben elteqedtek, legismertebb változataik a nagyjából 84 tömeg% cinket és maradékban alumíniumot tartalmazó ötvözetek, amelyeket például a jelen találmány bejelentője St 101 jelölés alatt forgalmaz. A fényforrásokban alkalmazható más anyagok példái azok az ötvözetek, amelyeknél magas cirkóniumtartalom van, például az egyik összetétele 70 tömeg% Zr, 24,6 tömeg% V és 5,4 tömeg% Fe, míg egy másiké mintegy 76,6 tömeg% Zr, és a maradékban vas. Ezeket az anyagokat a jelen találmány bejelentője St 707, illetve St 198 márkajel alatt forgalmazza.

A szakirodalomból ismert az is, hogy az elektródokat ámyékolóelemmel veszik körbe, amely egyúttal a gettert jelentő anyag és a higanyt felszabadító készítmény hordozására szolgál, tehát egyetlen eszköz jön létre, amely mindhárom említett funkció megvalósítására alkalmas, így a higany beadagolására, a reaktív gázok szükséges mértékű szorpciójára és az elektródok árnyékolására. Ezt az eszközt egyszerűen ernyőnek is nevezhetjük, de a leírásban ámyékolóeszköz vagy árnyékolóelem néven szerepel.

Az US-A 3,657,589 lajstromszámú US szabadalmi leírás olyan keveréket javasol, amely mind a getter anyagát, mind a higany felszabadítására alkalmas anyagot keverékben tartalmazza. Ez azonban nem követhető út, amikor promóciós ötvözetként rézalapú fémes közeget használunk, mert a higany felszabadításához szükséges aktiválási folyamatban a rézalapú ötvözetek megolvadnak, olvadékuk a getter felületét legalább részben lefedi, és ezért a gázok szorpciójának funkciója csak kis vagy legalábbis hatékonysággal valósítható csak meg. Célszerű tehát, ha promóciós ötvözetként rézalapú anyagot használunk, akkor a getter anyagát a higany felszabadítására szolgáló készítménytől különválasztottan rendezzük el. Ez igen kényelmesen érhető el akkor, ha az említett eszközt úgy alakítjuk ki, hogy csíkjának felületén külön sávokban rendezzük el a getter porított anyagát és a higany felszabadítására szolgáló ugyancsak por alakú készítményt. A már említett európai közzétételi iratok annak a lehetőségére utalnak, hogy ez a célkitűzés elvileg kitűnően megvalósítható, ha hideghengerléssel a csík két egymással szemközti felületeire visszük fel a kétféle por sávját. Ez olyan technikát igényel, amelynél a támaszfelületet adó csíkot és a porokat nyomóhengerek között vezetjük át, amelyek hatására a porokból a felületre nyomott sávok képződnek. Megállapítható azonban, hogy gyakorlati nehézségek merülnek fel akkor, ha a csík két szemközti felületére kell az anyagokat felvinni. A gyakorlati megvalósításban a csík mindkét felületére egyetlen műveletben a porokat felvinni lényegében csak úgy lehet, ha a csíkot függőleges irányban két, egymástól megfelelő térközzel elválasztott henger között vezetjük át, a csík két szemközti felületére eközben a szükséges összetételű porokat felszórjuk, miközben a csík előrehalad. Ez eléggé bonyolult műveletsort igényel. További problémát jelent az is, hogy ha a lerakatást a két szemközti oldalon két különböző lépésben hajtjuk végre, annak a veszélyével kell számolni, hogy a második hengerlési műveletben az előzőleg már lerakatott sáv anyaga lepusztul, eltávozik vagy helyzetét változtatja. Ha a csík mindkét felületét nyomással munkáljuk meg, ekkor még annak a veszélye is fennáll, hogy a csíkot ernyővé alakító hajlítási műveletekben a por a felületről kihullhat, különösen a konkáv alakzatot képező hajlítási tartományban. Ugyancsak számolni kell azzal a hiányossággal, ami a különböző összetételű porok felvitelének következménye, mégpedig az, hogy a különböző keménységű keveréket alkotó porok a támaszfelületet alkotó fémes csíkban mechanikai feszültségeket ébresztenek vagy különböző intenzitású erőhatásokat fejtenek ki, amelyek kiegyenlítetlenség esetén az ámyékolóelem deformációját okozzák. így a csík egyik oldala mentén megnyúlhat, és ez oldalirányú nyúlást eredményezhet (kardosság).

A jelen találmány célja a vázolt hiányosságok megszüntetése. Feladatunknak olyan eljárás kidolgozását tekintjük, amely alkalmas a fénycsöveknél és hasonló gázkisülő lámpáknál szokásosan használt ámyékolóeszköz gyártásához, készítéséhez alkalmazott eljárások javított változatainak létrehozására, megőrizve a higany leadásának, kiadagolásának, a gázok megkötésének és az elektródok árnyékolásának eddig is ellátott funkcióit. Találmányunk feladata az eljárás felhasználásával is készíthető ámyékolóeszköz létrehozása.

HU 219 936 Β

A kitűzött feladat megoldásaként fénycsöveknél és hasonló gázkisülő lámpáknál használatos, higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására szolgáló eszköz készítését biztosító eljárást dolgoztunk ki, amikor is higany felszabadítására alkalmas por alakú készítményből és legalább egy por alakú, gázok szorpciójára szolgáló getteranyagból szükség szerinti számú sávot készítünk hordozófelületen úgy, hogy a hordozófelületet hideghengerléssel készített fémes anyagú csík felületeként hozzuk létre, továbbá a csíkot az előállítandó ámyékolóelemnek megfelelő nagyságú darabokra vágjuk, ahol a darabok külső magassága valamivel nagyobb, mint a kerület, vagy a magassággal egyenlő, valamint a csíkból levágott darab két rövidebb végét összehajtjuk, és gyűrű alakot eredményező helyzetben egymáshoz rögzítjük, valamint a csík hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbségét legfeljebb 15%ban engedjük meg úgy, hogy ezek a sávok előnyösen egymástól legfeljebb 15%-os mértékben különböző keménységgel, jellemző anyagból vannak kiképezve.

Az esetleges gyártási pontatlanságok kiegyenlítését szolgálja a találmány szerinti eljárásnak az a célszerű megvalósítási módja, amelynél a csík felületén a sávokban a porszerű anyag egyenetlen eloszlása esetén több vékony hengerrel a csík vele érintkező felületére eltérő nagyságú erőt fejtünk ki.

A rendelkezésre álló csík nagyságától függően alkalmazható a találmány szerinti eljárásnak az a célszerű megvalósítási módja, amelynél a csík szélessége az előállítandó ámyékolóelem magasságával egyenlő szélességgel van kiképezve, és a csíkot az előállítandó ámyékolóelem kerületi hosszánál valamivel nagyobb hosszúságú darabokra vágjuk fel, vagy a csík szélessége az előállítandó ámyékolóelem kerületi hosszánál valamivel nagyobb, és ekkor a csíkot az előállítandó ámyékolóelem magasságának megfelelő hosszúságú darabokra vágjuk fel.

A felvitt anyagok megkötését könnyíti meg a találmány szerinti eljárásnak az az előnyös megvalósítási módja, amelynél a csík felső felületét bemélyedést alkotó, a porszerű anyagokat befogadó járatokkal képezzük ki, továbbá adott esetben a csík alsó felületén lokális hajlítást megkönnyítő deformált longitudinális alakzatok vannak kiképezve.

A találmány elé kitűzött feladat megoldását szolgálja az az említett három funkciót ellátó eszköz, amely fémes anyagú csík gyűrű alakra hozott darabját tartalmazza, és a találmány értelmében a csík felső felületén higanyt felszabadító anyag és rézalapú promóciós ötvözet keverékéből álló porból lerakott sávok vannak kiképezve, amelyek mellett egy vagy több getteranyagot tartalmazó sáv van lerakva, továbbá a csík hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbsége legfeljebb 15%-ban van megengedve, ahol előnyösen a csík hossztengelyére szimmetrikusan lerakott minden két sáv anyagának keménysége legfeljebb 15%-os mértékben tér el egymástól.

Gyakorlati szempontból előnyös a találmány szerinti eszköznek az a kiviteli alakja, amelynél a sávok a gyűrű alakra hozott darab külső felületén a kerület mentén és/vagy a gyűrű alakra hozott darab külső felületén felvett axiális iránnyal párhuzamos vonalak mentén vannak kiképezve.

A találmány szerinti eszköznek a fényforrásoknál különösen célszerű kiviteli alakját kapjuk akkor, ha a keverékben a higanyt felszabadító anyag Ti₃Hg összetételű intermetallikus vegyületet tartalmaz, míg a higany felszabadítását elősegítő promóciós ötvözet réz és ón és/vagy réz és szilícium ötvözete. Célszerűen a getter anyaga 84 tömeg%-ban cirkóniumból és 16 tömeg%ban alumíniumból álló ötvözet.

A fényforrások gyártási folyamatában különösen jól hasznosítható a találmány szerinti eszköznek az a kiviteli alakja, amely lekerekített sarkú téglalap keresztmetszetű elemként van kiképezve, ahol a higanyt felszabadító anyagokat tartalmazó keverékből és a getter anyagból álló lerakott sávok a keresztmetszetben egyenes vonalú felületek mentén vannak kiképezve, a hajlított részek ezektől az anyagoktól mentesen vannak kialakítva.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra: a találmány szerinti ámyékolóeszköz előállításához szükséges csík egy lehetséges feldolgozás előtti formája, a

2. ábra: a találmány szerinti ámyékolóeszköz előállításához szükséges csík egy másik ugyancsak célszerű feldolgozás előtti formája, a

3. ábra: a találmány szerinti ámyékolóeszköz egy célszerű kialakításához alkalmazott fémes támasz előnyös keresztmetszeti kiképzésének vázlata (nem méretarányosan), a

4. ábra: az 1. ábra szerinti csíkból kapott ámyékolóeszköz perspektivikus nézete, az

5a. ábra: a találmány szerint a 2. ábrán bemutatott csíkból kiképzett ámyékolóeszköz egy célszerű kiviteli alakjának perspektivikus nézete, az

5b. ábra: a találmány szerint a 2. ábrán bemutatott csíkból kiképzett ámyékolóeszköz egy másik célszerű kiviteli alakjának perspektivikus nézete, míg a

6. ábra: fénycső végének nézete a találmány szerint kialakított ámyékolóeszköz behelyezése után, az elektródok feltüntetésével.

A találmány értelmében, mint említettük, hármas funkciót ellátó ámyékolóeszköz készítésére szolgáló eljárást dolgoztunk ki, illetve javaslatot teszünk ilyen árnyékolóeszköz újszerű felépítésére. Az ámyékolóeszköz alapját támasztó jellegű fémes csík jelenti, amelynek egyik oldalára hideghengerléssel különböző anyagokat viszünk fel. Ennek során azt a jól ismert technikát alkalmazzuk, amelynek lényege, hogy a hengerek közé folyamatosan bevezetett csík felületére lazán, a kijelölt nyomvonal mentén, port szórunk fel és a hengerek azok, amelyek a port összetömörítik, és azt a támasztófelülethez szorítják, amivel a porszerű készítmény anyaga és a csík közötti szükséges kapcsolat létrehozható.

HU 219 936 Β

A csík maga számos különböző anyagból készülhet, a tapasztalat leginkább a nikkellel bevont acéllemez alkalmazását részesíti előnyben, mivel az kiváló mechanikai jellemzők mellett a gyártandó fénycső belső terében fellépő magas hőmérsékletek feltételei között gyakran bekövetkező oxidáció ellen is védelmet nyújt. A csík anyagának vastagsága célszerűen 0,1 mm és 0,3 mm között van. A csík szélessége az előállítani kívánt ámyékolóeszköz magasságának felel meg, általában 4 mm és 6,5 mm közötti értékű, de ennél nagyobb is lehet, túllépheti a gyártani kívánt ámyékolóeszköz kerületi hosszát. Ezeket a lehetőségeket az 1. és 2. ábra mutatja be, a következőkben még részletesen visszatérünk rájuk.

Az úgynevezett kardosság problémájának elkerülésére, ami a csík alakítása során fordulhat elő, az anyagok hengerlésének menetében gondosan ügyelni kell arra, hogy a csíkra olyan mechanikai feszültségekkel hassunk, amelyek a hossztengelyre szimmetrikusan azonos értékeket vesznek fel. A továbbiakban, ha mechanikai feszültségeket említünk, a szimmetrikus eloszlás követelményét lazán értelmezzük, vagyis nem tekintjük feltétlenül szükségesnek a mechanikai terhelések szimmetrikusan azonos értékét. Inkább azt a követelményt állítjuk, hogy az egymásra geometriailag szimmetrikusan elhelyezkedő pontokon alkalmazott mechanikai terhelések a csík longitudinális tengelye körül legyenek célszerűen azonosak, de közöttük különbségek lehetnek, amelyek viszont ne téqenek el egymástól 15%osnál nagyobb mértékben.

A szimmetrikus feszültségeloszlás feltételeinek többféle módon lehet eleget tenni. Ha a porból kialakított sávok eloszlása a minőség ellenőrzése során a csík tengelye mentén egyenetlennek bizonyul, keskenyebb, kisebb hengerek sorozatát lehet alkalmazni, amelyek mindegyike eltérő nagyságú terhelést fejt ki az alatta fekvő területre, függetlenül attól, hogy azt a területet borítja-e por vagy sem. A szimmetrikus eloszlás feltételét, amit az előzőekben említettünk, úgy is teljesíteni lehet, hogy a különböző anyagok felvitele során a hossztengelyhez képest szimmetrikus sávokat alakítunk ki és a sávok minden ilyen szimmetrikus elrendezésű párjában a nyomvonal mentén olyan anyagot viszünk fel, amelyre legfeljebb 15%-os mértékben eltérő keménységi mutató jellemző. Geometriai értelmezésben ez a feltétel annyit jelent, hogy különböző sávok párjait feltételezve a csík középvonalába nem kerülhet hengerléssel rögzített anyag, mivel ebben az esetben a csík tengelye páratlan számú sáv kialakítása esetén valamelyik sávba esne. A szimmetriára vonatkozóan az előbb felállított követelmény azt a feltételt is jelenti, hogy ismernünk kell a különböző alkalmazott anyagok keménységét. Általános szabályként azt mondhatjuk, hogy a getterek ötvözetei a higanyt felszabadító intermetallikus vegyületeknél keményebbek. Lehet olyan célszerű kialakítás is, amelynél a keménység szimmetrikus eloszlásának vázolt követelményét egyszerűen magával a szimmetrikus lerakatással teljesíthetjük, ha a csík hossztengelyére szimmetrikus helyzetben ugyanolyan anyagból készítünk sávokat, mégpedig páronként (itt a középső vonalra kerülő sáv kivételt képez).

Az 1. és 2. ábrán 10 és 20 csíkot mutatunk be, amely a találmány szerinti ámyékolóeszköz több eltérő célszerű kialakítását teszi lehetővé. Az 1. ábrán látható 10 csíkra a célul kitűzött ámyékolóeszköz magasságával egyenlő szélesség jellemző, a 10 csík 12 fémes támaszul szolgáló 11 felszínén 13 és 13’ sávban higany felszabadítására alkalmas anyagkeveréket helyezünk el, míg közöttük 15 sáv van, amely gettertulajdonságú anyagot hordoz. Az 1. ábrán példaként olyan elrendezést láthatunk, amelynél két sávot hozunk létre a higanyt felszabadító keverékből és egy sáv a getterként szereplő anyagot tartalmazza, de ez csak célszerű megvalósítás, a sávok száma, elhelyezkedése és egymáshoz képest vett távolsága a követelményeknek megfelelően változtatható. A 2. ábrán olyan 20 csíkot láthatunk, amelynek szélessége jelentősen túllépi az 1. ábrán látható 10 csík szélességét és a szélességi méret valamivel nagyobb, mint az előállítani kívánt ámyékolóeszköz kerületi hossza. A 20 csík olyan 22 fémes támaszt képez, amelynek 21 felszínén, annak középponti tartományában hengerléssel higanyt felszabadító anyag porszerű keverékéből álló 23, 23’ és 23” sávot készítünk, míg ugyanitt 24 és 24’ sávok találhatók, amelyek a getter anyagát hordozzák. Itt tehát olyan 20 csíkot mutatunk be, amelynél három, a 23, 23’ és 23” jelű sáv a higany felszabadítására szolgáló, és kettő, a 24 és 24’ jelű sáv a fénycső belső terében levő nemkívánatos gázokat megfogó anyagból áll. Itt is világos, akárcsak az 1. ábra esetén, hogy a csíkok száma és anyagi összetétele változó lehet. A 21 felszínen 25 és 25’ tartomány szabadon marad, mégpedig a szélek mentén, itt a különböző felületi anyagok nem fordulnak elő. A hengerlést követően a különböző anyagokból álló 13, 13’, 15, 23, 23’, 23”, 24 és 24’ sávok vastagsága általában 20 pm és 120 pm között van.

Abból a célból, hogy a 13, 13’, 15, 23, 23’, 23”, 24 és 24’ sávokban levő porszerű anyagoknak a 12 és 22 fémes támaszhoz való rögzülését elősegítsük, számos, az adott szakterületen ismert lépést alkalmazhatunk. így például a 10 és 20 csík felületét mechanikai kezeléssel durvává tehetjük. Egy másik lehetőség szerint a 10,20 vagy 30 csík teljes hossza mentén bemélyedéseket hozunk létre, amelyek a porszerű anyag befogadására és így a megfelelő sávok kialakítására szolgálnak. Ez utóbbi lehetőségre a 3. ábra utal, amely egy, a találmány szerint kialakított csík keresztmetszetét mutatja. Itt a mértékarányosság nem figyelhető meg, a vastagság és a szélesség arány igen jelentős mértékben eltér a valóságostól, mivel ennek révén a találmány szempontjából érdekes részleteket könnyebben illusztrálni lehet. A 3. ábrán olyan 30 csík látható, amelynek 31 felső felületén 32,32’ és további külön nem jelölt bemélyedések vannak. Ez utóbbiak az aktív anyagok befogadására szolgálnak. Mivel az anyagban 34, 34’ longitudinális alakzatok vannak a 30 csík 33 alsó felületén kiképezve, ezzel olyan termék készíthető, amely az ámyékolóeszköz kívánt típusának készítését könnyíti meg. Erre még visszatérünk. A csík ilyen vagy más célszerű keresztmetszeteit könnyen megkaphatjuk, ha a síkszerű fémes csíkot megfelelően kialakított felületű hengerek között

HU 219 936 Β engedjük át, mielőtt a por alakú készítmények hengerlését elvégeznénk,

A 10, 20 vagy 30 csíkot a szükséges aktív anyagokat tartalmazó 13,13’, 15, 23, 23’, 23”, 24 és 24’ sávok felvitele után darabokra vágjuk fel. A felvágással kapott darabok alakját az 1. ábra mutatja, ahol a kívánt ámyékolóeszköz előírt magasságával egyenlő szélességű 10 csíkot kezelünk, azt az ámyékolóeszköz kívánt kerületi hosszánál valamivel nagyobb szakaszokra vágjuk fel, például az 1. ábrán bemutatott szaggatott vonal mentén. Mind az 1. ábra, mind a 2. ábra esetén a kapott darabok téglalap keresztmetszetűek, az oldalak hosszaránya célszerűen 5:1 és 15:1 között van.

A találmány szerinti ámyékolóeszközök javasolt előállítási eljárását azzal fejezzük be, hogy a 10, 20, 30 csíkokból vágott darabokat végeiknél egymáshoz hajlítjuk és az összehajtott végek egyesítésével, a rövid oldalak mentén elvégzett célszerű műveletekkel gyűrű alakú árnyékolóelemet kapunk. Az egyesítés végrehajtható mechanikai eszközökkel, például összenyomással vagy hegesztéssel. A leírt technológiából következően az ámyékolóeszköz keresztmetszeti alakjával szemben nem sok korlátozás van, ezért könnyen lehet egyéb alakokat előállítani, így ovális vagy négyzet keresztmetszetű ámyékolóeszközöket. Igen előnyösnek bizonyult az 5a. és az 5b. ábrán látható megoldás, ahol kör keresztmetszetű 51 ámyékolóelemet, illetve lekerekített sarkú téglalap keresztmetszetű 52 ámyékolóelemet mutatunk be.

A találmány tárgyát, mint említettük, azok az ámyékolóeszközök is képezik, amelyeket a javasolt eljárással ugyancsak elő lehet állítani, és amelyek fénycső árnyékolást funkciót ellátó részét képezik.

A gyártani kívánt ámyékolóeszköz alakja és méretei mindenekelőtt annak a fényforrásnak, elsősorban fénycsőnek, illetve gázkisülő lámpának a méreteitől függnek, amelybe azt be kívánjuk építeni. Itt további korlátozó, illetve meghatározó tényezőket is figyelembe kell venni, így a higanyt felszabadító anyag szükséges mennyiségét, a kívánt méretű gettert, és ennek alapján lehet a kívánt anyagokból álló sávok számát és méreteit kijelölni. A higanyt felszabadító kompozíció alapját általában higany intermetallikus vegyületei, különösen titán és cirkónium higannyal képzett vegyületei alkotják, amelyeket a már említett US-A 3,657,859 számú US szabadalmi leírás kitanításának megfelelően rézalapú ötvözettel keverünk. Ez utóbbi ötvözetek promóciós közegként szolgálnak, mint az EP-A 0,669,639 és az EP-A 0,691,670 számú európai közzétételi iratok bemutatják, megkönnyítik a higany felszabadítását. Az anyagok előkészítésével és belőlük a higany felszabadításához szükséges feltételekkel az említett publikációk foglalkoznak, így az ott foglalt információkat nem kell ezen a helyen megismételni. A higany felszabadításához alkalmazott anyagokat általában por formában készítjük elő, azok részecskenagysága átlagosan 100 pm és 250 pm között van.

A getterként alkalmazott anyag az irodalomból jól ismert, így például javasolható az US-A 3,203,901 lajstromszámú US szabadalmi leírásban részletezett St 101 jelű ötvözet alkalmazása. Az említett irat az ötvözet elkészítését és alkalmazási feltételeit ugyancsak bemutatja. Ott található az St 707 és St 198 jelű ötvözetek meghatározása is, amelyek elkészítését és alkalmazási feltételeit egyebek között az US-A 4,312,669 és az US-A 4,306,887 lajstromszámú US szabadalmi leírás mutatja be.

A 4. ábrán olyan 40 ámyékolóelem látható, amelyet az 1. ábrán bemutatott 10 csík felhasználásával készítettünk el, és itt a 13,13’ és 15 sávokat egy középponti tengelyt körbevevő síkon elkészített vonalakként mutatjuk be. Az 1. ábra szerinti 10 csíkot a szaggatott vonal mentén vágjuk fel, így a 40 ámyékolóelem kerületi hosszánál valamivel hosszabb darabot nyerünk. Ezt a darabot ezután gyűrűvé hajlítjuk össze, és 41 hegesztési pontokon a két véget egymáshoz erősítjük. így kapjuk azt a 40 ámyékolóelemet, amely 42 külső felületén a 13, 13’ és 15 sávokat hordozza.

A 2. ábrán bemutatott 20 csíkból kiindulva szintén a találmány szerinti ámyékolóeszköz egy célszerű megvalósítását nyerjük, így az 5a. és 5b. ábrán bemutatott 51, illetve 52 ámyékolóelemet. A 2. ábrán látható 25 és 25’ tartományok továbbra is hengerléssel felvitt anyagtól mentesek, és ezek zónájában az 51, illetve 52 ámyékolóelem hegesztése hajtható végre. A 20 csíkot az 51, illetve 52 ámyékolóelem kívánt magasságának megfelelően daraboljuk fel, célszerűen a 2. ábrán feltüntetett szaggatott vonalak mentén végzett vágási művelettel. A kapott darabokat ezután összehajlítjuk és a 25 és 25’ tartományba eső, egymást átfedő részeken kijelölt pontokon összehegesztjük. Az így létrejövő 51 és 52 árnyékolóelemeknél 54 külső felületen az eltérő anyagú 23, 23’, 23” és 24 sávokat kapjuk, amelyek az axiális iránnyal párhuzamosan húzódnak. Az 51 és 52 ámyékolóelemek keresztmetszeti alakjára különösebb megkötést teszünk, az sokféle lehet, itt mindössze utalunk az 5a. ábra szerint előnyös kör alakú keresztmetszettel jellemzett 51 ámyékolóelemre, illetve az 5b. ábra szerint ugyancsak előnyös téglalap keresztmetszetű 52 ámyékolóelemre, ahol az utóbbinál hajlítással létrejött sarkok vannak. A 2. ábrán megelölt 25 és 25’ tartományok mint széles zónák alkalmazása azért célszerű, mivel ez esetben 53 hegesztési pontok részére elegendő hely marad, az 51 és 52 ámyékolóelem ebben a tartományban a fénycsőben kialakított támaszhoz hegeszthető, így az helyzetét a fénycsőn belül mindenkor megtartja.

Az 52 ámyékolóelem alakja igen célszerű lehet akkor, ha a 3. ábrán látható keresztmetszettel jellemzett 30 csíkból indulunk ki. Az 52 ámyékolóelem téglalap keresztmetszetének az a pozitív eredménye, hogy lokálisan az alapját képező darab a felvitt anyagoktól mentes zónákban behajlítható, a kiinduláskor por alakú készítmények kihullásának veszélye megelőzhető. A hengerléssel felvitt anyagot tartalmazó felület meghajlításakor ez a veszély igen nagy. Bár az 52 ámyékolóelem téglalap keresztmetszetű alakjának előállításához a

3. ábrán bemutatott 30 csíkot említettük különösen előnyösnek, az ámyékolóelem és a kiindulási csíkok különböző alakjainak sokféle kombinációja lehetséges. így például a téglalap alakú keresztmetszettel jellemzett 52 ámyékolóelem előállítható kiemelkedő 34, 34’ longitu6

HU 219 936 Β dinális alakzatokkal és a 32, 32’ bemélyedésekkel vagy ez utóbbiak nélkül. így a külső felületen csak kiemelkedő alakzatok is lehetnek.

A 6. ábra a találmány szerinti ámyékolóeszközt alkalmazó hosszúkás fényforrás zárótartományának oldalnézetét mutatja kimetszéssel. Itt olyan 60 fényforrást mutatunk be, amely 61 elektromos érintkezőkön keresztül elektromos teljesítményt felvevő 62 elektródokkal és 64 támaszhoz rögzített 63 ámyékolóelemmel van kialakítva.

A találmány szerinti eljárás számos különböző módon hajtható végre, segítségével az ismert kialakítású ámyékolóelemekhez képest számos előnyt mutató termék nyerhető. Az alapvető előnyt abban látjuk, hogy a találmány szerinti ámyékolóeszköznél a higanyt felszabadító anyagok a gettert alkotó készítménytől térben, fizikailag el vannak választva, így a különböző anyagok hatásmechanizmusai közötti interferencia kizárható. A találmány szerinti megoldásnál további előnyt jelent az, hogy a szükséges anyagokat hengerléssel a fémes támasz egy felületén rögzítjük, így elkerülhető a kétoldali hengerlés számos szempontból, különösen gyártástechnika tekintetében problematikus végrehajtása.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására szolgáló eszköz készítésére fénycsövekhez, amikor is higany felszabadítására alkalmas por alakú készítményből és legalább egy por alakú, gázok szorpciójára szolgáló getteranyagból szükség szerinti számú sávot (13, 13’, 15) készítünk hordozófelületen úgy, hogy a hordozófelületet hideghengerléssel készített fémes anyagú csík (10,20, 30) felületeként hozzuk létre, továbbá a csíkot (10, 20, 30) az előállítandó ámyékolóelemnek (40, 51, 52, 63) megfelelő nagyságú darabokra vágjuk, ahol a darabok külső magassága valamivel nagyobb, mint a kerület, vagy a magassággal egyenlő, valamint a csíkból (10,20,30) levágott darab két rövidebb végét összehajtjuk, és gyűrű alakot eredményező helyzetben egymáshoz rögzítjük, azzal jellemezve, hogy a csík (10,20,30) hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbségét legfeljebb 15%-ban engedjük meg.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) felületén a sávokban (13, 13’, 15) a porszerű anyag egyenetlen eloszlása esetén több vékony hengerrel a csík (10, 20, 30) vele érintkező felületére eltérő nagyságú erőt fejtünk ki.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) felületén a különböző anyagú sávokat (13,13’, 15) a csík (10,20,30) hossztengelyére szimmetrikusan alakítjuk ki és ezeket a sávokat (13,13’, 15) egymástól legfeljebb 15%-os mértékben különböző keménységgel jellemző anyagból képezzük ki.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csík szélessége az előállítandó árnyékolódéin (40, 51, 52, 63) magasságával egyenlő szélességgel van kiképezve, és a csíkot az előállítandó ámyékolóelem (40, 51, 52, 63) kerületi hosszánál valamivel nagyobb hosszúságú darabokra vágjuk fel.

5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csík szélességét az előállítandó ámyékolóelem (40, 51,52,63) kerületi hosszánál valamivel nagyobbra választjuk, és a csíkot az előállítandó ámyékolóelem (40, 51, 52, 63) magasságának megfelelő hosszúságú darabokra vágjuk fel.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) felső felületét bemélyedést (32, 32’) alkotó, a porszerű anyagokat befogadó járatokkal képezzük ki.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) alsó felületén lokális hajlítást megkönnyítő, longitudinális alakzatokat (34, 34’) képezünk ki deformációval.

8. Eszköz higany adalékolására, reaktív gázok szorpciójára és elektród árnyékolására fénycsövekhez, amely fémes anyagú csík (10, 20, 30) gyűrű alakra hozott darabját tartalmazza, és a csík (10, 20, 30) felső felületén higanyt felszabadító anyag és rézalapú promóciós ötvözet keverékéből álló porból lerakott sávok (13, 13’, 23, 23’, 23”) vannak kiképezve, amelyek mellett egy vagy több getteranyagot tartalmazó sáv (15, 24, 24’) van lerakva, azzal jellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) hossztengelyére szimmetrikusan elhelyezkedő tetszőleges két pontban a mechanikai feszültségek különbsége legfeljebb 15%-ban van megengedve.

9. A 8. igénypont szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a csík (10, 20, 30) hossztengelyére szimmetrikusan lerakott minden két sáv (13, 13’, 15, 23, 23’, 23”, 24,24’) anyagának keménysége legfeljebb 15%-os mértékben tér el egymástól.

10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a sávok (13, 13’, 15) a gyűrű alakra hozott darab külső felületén a kerület mentén vannak kiképezve.

11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a sávok (13, 23’, 23”, 24, 24’) a gyűrű alakra hozott darab külső felületén felvett axiális iránnyal párhuzamos vonalak mentén vannak kiképezve.

12. A 8-11. igénypontok bármelyike szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a keverékben a higanyt felszabadító anyag Ti₃Hg összetételű intermetallikus vegyületet tartalmaz, míg a higany felszabadítását elősegítő promóciós ötvözet réz és ón és/vagy réz és szilícium ötvözete.

13. A 8-12. igénypontok bármelyike szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a getter anyaga 84 tömeg%ban cirkóniumból és 16 tömeg%-ban alumíniumból álló ötvözet.

14. A 11-13. igénypontok bármelyike szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy lekerekített sarkú téglalap keresztmetszetű elemként van kiképezve, amelyben a higanyt felszabadító anyagokat tartalmazó keverékből és a getteranyagból álló lerakott sávok (13, 13’, 15, 23, 23’, 23”, 24, 24’) a keresztmetszetben egyenes vonalú felületek mentén vannak kiképezve, a hajlított részek ezektől az anyagoktól mentesen vannak kialakítva.

HU 219 936 Β Int. Cl.⁷: H 01 J 61/28

l.ábra 2. ábra

HU 219 936 Β Int. Cl.⁷: H 01 J 61/28

HU 219 936 Β Int CU: H01 J 61/28

4. ábra

HU 219 936 Β