JP2965824B2 - ランプ用水銀合金製造方法 - Google Patents

ランプ用水銀合金製造方法

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JP2965824B2 JP19773693A JP19773693A JP2965824B2 JP 2965824 B2 JP2965824 B2 JP 2965824B2 JP 19773693 A JP19773693 A JP 19773693A JP 19773693 A JP19773693 A JP 19773693A JP 2965824 B2 JP2965824 B2 JP 2965824B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネルのバ
ックライト用小型蛍光灯および殺菌灯などに用いられる
小型の低圧水銀灯に必要なチタン水銀合金の製造方法で
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、小型蛍光灯や殺菌灯などの低圧水
銀灯に水銀を充填する手段として、水銀合金を発光管内
部に組み込んで、排気工程が完了した後、その合金を高
周波加熱等により水銀を分解放出させていた。例えば、
チタン・水銀(Tia Hgb )が水銀放出合金として一
面に被着され、ジルコニウム・アルミニウム(Zr3
2 )がゲッター合金として他面に被着されているニッ
ケル鍍金鉄板よりなる板状の水銀含有ゲッターを二次切
断加工して発光管内に組み込んで排気封止工程終了後、
本水銀含有ゲッターを加熱分解し、水銀を充填してい
た。
【0003】図6は上記の水銀含有ゲッターにより水銀
を充填して製造された低圧水銀灯の要部を示す説明図で
ある。同図において、1は発光管、2は封止部を貫通し
て内方に伸びるリード棒、3は封止部を形成するガラス
ビーズである。4は、フィラメント41および金属パイ
プ42からなる電極であり、電極4は発光管内におい
て、リード棒2の先端に、図示していない他端側の電極
と対向するよう配置されている。5は、電極4と封止部
の間におけるリード棒2に溶接装着された板状の水銀含
有ゲッターである。水銀含有ゲッター5の一面5Aには
前記水銀放出合金の分解生成物(水銀放出後において残
留するチタニウム)が被着され、他面5Bには前記ゲッ
ター合金が被着されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀含
有ゲッターによる水銀封入手段においては以下のような
問題点を有している。 水銀含有ゲッターを発光管内に装着するためには、こ
の水銀含有ゲッターを発光管径に応じた二次切断加工工
程が必要である。 二次切断加工工程中に水銀含有合金が剥離する。その
ため水銀放出量にバラツキを生じさせ、水銀不足による
短寿命を生じさせる。 水銀含有ゲッターをリード棒に取り付ける場合、取り
付けるためのスペースを確保する必要があり、また板状
の水銀含有ゲッターをリード棒に取り付ける工程が困難
である。 水銀量を多く必要とする低圧水銀灯を製造する場合に
おいては、水銀放出ゲッターの取り付け枚数が増え、ス
ペースが不足する問題および生産効率が低下することは
勿論、コストが高くなる。 以上のようにして装着された水銀含有ゲッターをもつ
電極構築体を封止すると封止工程中の熱作用により、水
銀含有ゲッターの一部が分解放出し、発光管内部に酸化
水銀として蒸着する。
【0005】本発明は以上のような事情に鑑みなされた
ものであって、その目的は、発光管の径に合わせて二次
加工する必要がなく、必要水銀量を正確に充填でき、水
銀合金のためのスペースが少ない電極構造体を簡単に作
製できると共に加熱封止工程中にその熱で一部の水銀が
蒸発酸化することがなく、確実に発光管内部に水銀が充
填される低圧水銀灯を製造するためのランプ用水銀合金
の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、発光管両端の
封止部を貫通して内方に伸びる一対のリード棒の各先端
に電極が対向配置されてなる低圧水銀灯において、前記
電極と封止部との間のリード棒に装着されるランプ用水
銀合金の製造方法であって、請求項1に記載のランプ用
水銀合金製造方法は、基体金属粉末をプレスして成型す
る成型工程と、この成型工程によってできた成型体を焼
結する焼結工程と、この焼結工程によってできた焼結体
と水銀を反応させる水銀合金反応工程と、この水銀合金
反応工程によってできた水銀合金から過剰水銀を除去す
る過剰水銀除去工程を含むことを特徴とする。請求項2
に記載のランプ用水銀合金製造方法は、請求項1に記載
のランプ用水銀合金製造方法であって、特に、前記基体
金属がチタンであることを特徴とする。請求項3に記載
のランプ用水銀合金製造方法は、請求項1に記載のラン
プ用水銀合金製造方法であって、特に、前記基体金属が
チタンとタンタルとからなることを特徴とする
【0007】このようにして前記成型工程から過剰水銀
除去工程で製造されたランプ用水銀合金を発光管内に対
向配置されている電極と封止部との間のリード棒に少な
くとも一個装着しランプの排気工程完了後、この水銀合
金を加熱分解し、必要水銀を正確に発光管内部へ放出さ
せることを特徴とする低圧水銀灯に適したランプ用水銀
合金を提供する。
【0008】
【作用】初めに基体金属粉末をプレスして成型体を作
り、この成型体を焼結して焼結体を作り、この焼結体に
水銀を反応させて水銀合金を製造するため、水銀合金の
形状を任意の形状にでき、スペース効率に優れたものと
なる。 水銀合金は粉末プレス成型品の焼結体の密度を
選定することによって、小さな焼結体でも多量の水銀と
合金反応することができた。特定の体積と密度を有す
る焼結体には、一定量の水銀が反応して吸収されるの
で、焼結体を用いることにより正確な水銀量の水銀合金
となる。また、焼結体の体積を変えることにより焼結体
に吸収される水銀量を容易に変えることができ、水銀充
填量を容易に制御することができる。水銀合金は合金
反応工程の完了時で、400℃〜600℃の真空加熱処
理によって過剰水銀を除去して作られているため、水銀
合金と電極とをリード棒に組み込んだ電極構築体と、発
光管端部とを加熱封止した時、本水銀合金は封止工程の
熱作用による分解を受けることなく発光管内部に封止さ
れうる。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明によるランプ用水
銀合金製造を、基体金属粉末としてチタン粉末を用いた
チタン水銀合金製造方法で製造したチタン水銀合金を組
み込んだランプを説明する。図1は液晶パネルのバック
ライト用小型蛍光灯として用いられる本発明のチタン水
銀合金を組み込んだ低圧水銀灯の要部を示す説明用断面
図である。同図において、1は発光管、4は金属パイプ
状の電極、2はリード棒で電極4が溶接されるととも
に、発光管端部とリード棒上にガラス巻き加工したビー
ズ3とで封止されている。そして本発明方法による製造
方法で製造されたチタン水銀合金6が、電極と封止部と
の間の少なくとも一方に装着されている。
【0010】本発明方法によって製造されたチタン水銀
合金は、焼結体の径に対して肉厚が非常に薄いため、こ
の合金を装着させるスペースを別途設ける必要がなく、
スペース効率にすぐれたものである。このことを図2を
用いて説明すると、bはチタン水銀合金の外径で外径
2.2mm、aは肉厚0.5mm、cは内径0.5m
m、そしてこの0.5mmの穴7に前記リード棒が通っ
ている。そして水銀放出量は4.0mgである。
【0011】本実施例における低圧水銀灯仕様の一例を
示すと、消費電力2W、全長210mm有効発光長19
0mm,発光管外径4.1mm,そして発光管内には
4.0±0.5mgの水銀が封入されている。
【0012】チタン水銀合金は加熱して水銀を分解放出
させる時、水銀以外に不純ガスを少量放出する性質を持
っている(公開特許公報昭52−133822)。従っ
て、この時水銀とともに出る不純ガスを吸着させるため
に、タンタル粉末をチタン金属粉末に対して10%〜3
0%重量の割合で混合しておき発光管内部が不純ガスで
汚染しないようなチタンタンタル水銀合金とした。
【0013】チタン水銀合金製造の実施例を図面を参照
しながら成型工程、焼結工程、水銀合金反応工程、過剰
水銀除去工程の一連の工程を説明する。
【0014】<成型工程> 本チタン水銀合金を開発する過程で発見したことは、
チタン粉末粒子径が小さいほど水銀がチタン粉末に反応
する割合が大きい。チタン粉末粒子径が小さいほど粉
末の流動性が悪くなり、自動プレスの金型に均一な自動
供給ができない。チタン粉末の粒子径が大きいほど前
記、の特性は逆になる。チタン粉末粒子径が大き
いほど、プレス成型品はハンドリングができなくなる。
以上のチタン粉末の特性を考え合わせ、図3に示す粒度
分布を示すチタン粉末を混合してプレス成型した。即ち
第1チタン粉末Aは100メッシュを中心とした粒度分
布の粉末を40%〜90%重量、そして第2チタン粉末
Bは250メッシュを中心とした粒度分布を示す粉末を
10%〜60%の重量割合で混合した。また、このチタ
ン粉末混合体に、第3金属粉末としてゲッター作用を受
け持つタンタル金属粉末を10%〜30%重量割合にな
るように混合しプレス成型をおこなった。
【0015】<焼結工程> 上記の成型工程によってできた成型体を 焼結するために
真空中で焼結を行った。この時プレス成型密度、金属粉
末混合割合、金属粉末粒子径分布を一定とした場合、焼
結体の密度は焼結温度が高いほど、また焼結時間が長い
ほど高い密度に焼結されることは衆知の通りである。こ
のプレス成型品焼結体密度と水銀の反応する割合を調べ
た結果、図4のようになった。チタン水銀合金Ti3
gと100%合金反応が完了したとすれば、10mgの
チタンに水銀が13.92mg反応した事になる。しか
し図4に示す通り焼結体密度が90%以上になると、水
銀の合金化反応は非常に少なくなる。また焼結体密度が
50%以下になると水銀の合金化割合は多くなるがプレ
ス成型品のハンドリングまたは焼結体のハンドリングが
不可能で実用的でない。従って55%〜90%の範囲が
実用的である。
【0016】<水銀合金反応工程> 上記の焼結工程によってできた焼結体のうちチタンと水
との反応は高温気密容器内で次の反応で起こる。 3Ti+Hg=Ti3Hg これは反応時間が長いほど反応温度が高いほど水
銀蒸気圧が高いほど多くの水銀がチタンと合金化する。
しかし本水銀合金反応工程の条件は作業の安定性を第一
に考慮して800℃で2時間水銀合金反応を行った。そ
して気密反応容器内部の色々な場所から水銀と反応した
焼結体を100個抜き取って反応割合を調べた結果を図
5にしめす。反応容器内での個々の焼結体はランプに必
要な水銀を十分に、正確に含有している。
【0017】<過剰水銀除去工程> 上記の水銀合金反応工程に示すように、 気密容器内で焼
結体と液状水銀とが高温度、高圧力のもとで水銀合金反
応が完了したチタン水銀合金には、液状水銀すなわち過
剰水銀が付着している。またこの液状水銀を確実に除去
したとしても、ランプを封止する工程の熱で水銀が少し
蒸発する。従って封止工程中にこの装着された水銀合金
の温度上昇を見込んで、このチタン水銀合金を真空中で
400℃〜600℃で処理した(加熱温度と除去水量の
関係は、重量で、400℃で0.0085%、500℃
で0.7175%、600℃で8.3129%であ
る)。ランプの電極構築体に装着されたチタン水銀合金
はランプの種類により装着位置が少し異なる事及び発光
管の材質によっても封止加熱温度が変わる。これらのこ
とを推定して封止工程中の温度で、チタン水銀合金が蒸
発酸化付着しないように400℃〜600℃の真空加熱
状態で過剰水銀除去工程をとりいれた。
【0018】
【発明の効果】本発明のランプ用水銀合金製造方法によ
れば以下のような効果を奏する。特定の体積と密度を
有する基体金属粉末の焼結体には一定量の水銀が反応し
て吸収されるので、この原理を利用して、本願発明で
は、基体金属粉末をプレスして成型体を作り、その成型
体を焼結して、さらに、この焼結体に水銀を反応させる
ので、この焼結体に一定量の水銀が反応して吸収される
ので、正確な水銀量のランプ用水銀合金を製造すること
ができる。よって、この方法を用いたランプ用水銀合金
を低圧水銀灯に用いた場合、水銀充填量にバラツキがな
くなり、水銀充填量の不足による低圧水銀灯の短寿命化
を防止することができる。基体金属粉末をプレスして
成型体を作る時に、成型体を任意の形状にすることがで
き、ランプ用水銀合金を発光管内に配置する際のスペー
ス効率を向上させることができる。焼結体の体積や密
度を変えることにより、焼結体と反応する水銀量が必然
的に変わり、この結果、発光管に充填すべき水銀量を制
御することができる。本願のランプ用水銀合金製造方
法によれば、従来技術で用いられていた切断二次加工及
び溶接工程が不必要となり、低コストにて所定の水銀を
低圧水銀灯に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水銀合金を使用した低圧水銀灯の
要部の説明図である。
【図2】本発明によって得られる水銀合金のサンプルの
説明図である。
【図3】本発明に使用するチタン粉末の粒度分布の説明
図である。
【図4】チタン焼結体と水銀との反応に関するデータの
説明図である。
【図5】本発明によって得られる水銀合金中における水
銀量のヒストグラムの説明図である。
【図6】従来の水銀含有ゲッターを使用した低圧水銀灯
の要部の説明図である。
【符号の説明】
1 発光管 2 リード棒 3 ビーズ 4 電極 5 水銀含有ゲッター 6 チタン水銀合金
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01J 7/18 H01J 7/18 // C22C 7/00 C22C 7/00 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 1/00 - 1/04 B22F 3/26 H01J 7/10,7/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体金属粉末をプレスして成型する成型
    工程と、この成型工程によってできた成型体を焼結する
    焼結工程と、この焼結工程によってできた焼結体と水銀
    を反応させる水銀合金反応工程と、この水銀合金反応工
    程によってできた水銀合金から過剰水銀を除去する過剰
    水銀除去工程を含むことを特徴とするランプ用水銀合金
    製造方法。
  2. 【請求項2】 基体金属がチタンであることを特徴とす
    る請求項1記載のランプ用水銀合金製造方法。
  3. 【請求項3】 基体金属がチタンとタンタルとからなる
    ことを特徴とする請求項1記載のランプ用水銀合金製造
    方法。
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