JP4640199B2 - Foil seal lamp - Google Patents

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

本発明は、シール部にモリブデン製の金属箔とモリブデン製の外部リードが埋設された箔シールランプに関するものである。   The present invention relates to a foil seal lamp in which a metal foil made of molybdenum and an external lead made of molybdenum are embedded in a seal portion.

従来から、放電ランプや白熱ランプの給電部にはモリブデン等の金属箔を用いて、ランプ内部とランプ外部との気密性を保ち、内部の電極やフィラメントに給電可能とする、箔シールタイプのランプが一般的に知られている。以下に図面を参照して詳細に説明する。図5は直流点灯タイプの放電ランプの管軸に沿った断面で示す説明用図面であり、図6は図5におけるシール部を拡大して示す説明用図面である。   Conventionally, a foil-sealed lamp that uses a metal foil such as molybdenum for the power supply part of a discharge lamp or incandescent lamp to maintain the airtightness between the inside of the lamp and the outside of the lamp and to supply power to the internal electrodes and filaments. Is generally known. This will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 5 is an explanatory drawing showing a cross section along the tube axis of a DC lighting type discharge lamp, and FIG. 6 is an explanatory drawing showing an enlarged seal portion in FIG.

この放電ランプは楕円球形の発光管部11と、該発光管部11の両端部から外方に伸びるように連設されたシール部12とを有する。放電容器10内の発光管部11内には、陽極151と陰極152がアークギャップをおいて近接した状態で配置されている。陽極151と陰極152はタングステンよりなり、共にそれぞれ電極棒131および電極棒132に固定されて構成されている。一方のシール部12においては、電極棒131が管軸に沿って伸びてその一端がシール部12に延在するとともに、このシール部12内に気密に封止されたモリブデンよりなる電気導入体となる金属箔14の内端部に溶接される。この金属箔は、モリブデンからなる金属箔であって、該金属箔の外端部は外方に突き出た外部リード棒15の内端部に溶接されている。電極棒132に係わるシール部12は一方のシール部12と同じようにモリブデンからなる金属箔14によって構成されている。   This discharge lamp has an elliptical spherical arc tube portion 11 and a seal portion 12 continuously provided so as to extend outward from both ends of the arc tube portion 11. In the arc tube portion 11 in the discharge vessel 10, an anode 151 and a cathode 152 are arranged in close proximity with an arc gap. The anode 151 and the cathode 152 are made of tungsten, and both are fixed to the electrode rod 131 and the electrode rod 132, respectively. In one seal portion 12, an electrode rod 131 extends along the tube axis and one end thereof extends to the seal portion 12, and an electrical introduction body made of molybdenum hermetically sealed in the seal portion 12 It welds to the inner edge part of the metal foil 14 which becomes. This metal foil is a metal foil made of molybdenum, and the outer end portion of the metal foil is welded to the inner end portion of the external lead rod 15 protruding outward. The seal portion 12 related to the electrode rod 132 is constituted by a metal foil 14 made of molybdenum, like the one seal portion 12.

以上における寸法例を挙げると、発光管部11の外径は9〜13mm、内径は4.0〜5.0mm、アークギャップは0.9mm〜1.3mm、放電容器10の管軸方向の長さが9.0〜11mm、シール部12の外径は5.8〜7.4mm、発光管部11の内部容積は50〜100mmである。また、電極棒131および132において、その外径は0.4〜1.0mm、好ましくは0.5〜0.8mmとされる。また、モリブデンから成る金属箔14はその厚みが20〜30μm、好ましくは25μmであり、その管軸方向の長さは11mmであり、その幅は1.0〜3.0mm、好ましくは1.5mmである。 As an example of the above dimensions, the arc tube 11 has an outer diameter of 9 to 13 mm, an inner diameter of 4.0 to 5.0 mm, an arc gap of 0.9 mm to 1.3 mm, and the length of the discharge vessel 10 in the tube axis direction. The outer diameter of the seal portion 12 is 5.8 to 7.4 mm, and the inner volume of the arc tube portion 11 is 50 to 100 mm 3 . The electrode rods 131 and 132 have an outer diameter of 0.4 to 1.0 mm, preferably 0.5 to 0.8 mm. The metal foil 14 made of molybdenum has a thickness of 20 to 30 μm, preferably 25 μm, a length in the tube axis direction of 11 mm, and a width of 1.0 to 3.0 mm, preferably 1.5 mm. It is.

そして、このような放電ランプ10のシール部12においては、図6に拡大して示すように、外部リード15の周囲にシール部12の外端面3Aからモリブデン箔14に至る微小な空隙Gが存在する。図6−a)は、該シール部12の拡大図を示す説明図である。また、図6−b)は、シュリンクシールの場合の該空隙Gの形状を示す断面図であって、金属箔上の該空隙部G(図面左)は図6−a)のM−M断面、リード棒とガラスのみの部分の該空隙部G(図面右)は図6−a)のL−L断面を示したものである。更に、ピンチシールの場合、該空隙部断面を同様に示したものが、図6−c)である。金属箔上にできる空隙部は同様の形状であるが、リード棒15とガラスのみの部分では、ピンチシールの場合、シュリンクシールのように該リード棒15の周辺に形成されるのでは無く、ピンチされる方向に直交する方向に広がった形状になる。   In the seal portion 12 of the discharge lamp 10, as shown in an enlarged view in FIG. 6, a minute gap G from the outer end surface 3 </ b> A of the seal portion 12 to the molybdenum foil 14 exists around the external lead 15. To do. FIG. 6A is an explanatory view showing an enlarged view of the seal portion 12. FIG. 6B is a cross-sectional view showing the shape of the gap G in the case of a shrink seal, and the gap G on the metal foil (left in the drawing) is a cross section taken along the line MM in FIG. The gap G (right side of the drawing) of the lead bar and the glass only shows the LL cross section of FIG. Furthermore, in the case of a pinch seal, FIG. The gap formed on the metal foil has the same shape. However, in the case of a pinch seal, the lead bar 15 and the glass only portion are not formed around the lead bar 15 like a shrink seal, but are pinched. It becomes the shape which spreads in the direction orthogonal to the direction done.

この空隙Gができる理由を説明すると、シュリンクシールによってシール部12を形成する場合、金属箔14は十分に薄いためガラスに大きな引張り応力が発生せず金属箔14とガラスは密着するが、ガラスの粘度が高いため比較的大きい形状の外部リード15に対しては外部リード15の形状に沿ってガラスが十分に流れないことと、外部リード15とガラスの熱膨張率差が大きいことによって、外部リード15とガラスは完全に密着せず空隙Gができるものであり、実際上空隙Gを完全になくすことは不可能である。   The reason why the gap G is formed will be described. When the seal portion 12 is formed by shrink seal, the metal foil 14 is sufficiently thin so that a large tensile stress is not generated on the glass and the metal foil 14 and the glass are in close contact with each other. Due to the high viscosity, the external lead 15 having a relatively large shape does not sufficiently flow along the shape of the external lead 15 and the difference in thermal expansion coefficient between the external lead 15 and the glass is large. 15 and glass are not completely adhered to each other, and a gap G is formed. In practice, it is impossible to completely eliminate the gap G.

このような箔シールランプでは、点灯中、シール部12の温度が上がり、金属箔14や外部リード15が350℃以上の温度になると、空隙G内に入り込んでいる空気によって金属箔14と外部リード15は急速に酸化が進行し、その表面にMoOやMoOが形成され、シール部12内に埋設されている金属箔14と外部リード15の体積が膨張することになりシール部12にクラックが入り、終にはランプが破壊することがあった。 In such a foil seal lamp, when the temperature of the seal portion 12 rises during lighting and the temperature of the metal foil 14 and the external lead 15 reaches 350 ° C. or more, the metal foil 14 and the external lead are introduced by the air entering the gap G. 15 is rapidly oxidized, MoO 2 or MoO 3 is formed on the surface thereof, and the volume of the metal foil 14 embedded in the seal portion 12 and the external lead 15 expands, and the seal portion 12 is cracked. The lamp was destroyed at the end.

なお、シュリンクシール構造のランプについて説明したが、図3に示すピンチシール型の白熱ランプでも、同様である。図6−c)に示すように、シール部12に埋設されたモリブデン製の金属箔14とモリブデン製の外部リード15とガラスとの間で空隙Gができ、上述した問題が発生しており、箔シールランプにおける共通の問題である。   Although the lamp having the shrink seal structure has been described, the same applies to the pinch seal type incandescent lamp shown in FIG. As shown in FIG. 6-c), the gap G is formed between the metal foil 14 made of molybdenum embedded in the seal portion 12, the external lead 15 made of molybdenum, and the glass, and the above-described problem occurs. This is a common problem in foil seal lamps.

このようなシール部内でのモリブデン製の金属箔とモリブデン製の外部リードの酸化を抑制するため、さまざまな技術が開発されてきた。古くは、米国特許3420944号にモリブデン製の金属箔のシール端部側半分を薄いクロムで被覆することが開示されている。しかしながら、該公報に開示された技術によれば、該金属箔の酸化の問題はある程度解消されるものの、ガラスとの密着強度の低下という別の問題が発生した。   Various techniques have been developed to suppress the oxidation of the molybdenum metal foil and the molybdenum external lead in the seal portion. In the past, U.S. Pat. No. 3,420,944 discloses that a half end of a metal foil made of molybdenum is coated with thin chrome. However, according to the technique disclosed in the publication, although the problem of oxidation of the metal foil is solved to some extent, another problem of lowering the adhesion strength with glass has occurred.

そこで、米国特許3793615号では新たな試みがなされている。クロムメッキ層が、くさび形またはテーパ状をなしていて、外部リードの溶接点に近い外端ではクロム層は比較的厚く、気密シール部をなす金属箔においては薄くなっているためガラスとの密着性も改善されるというものである。このような構造により、モリブデン製の金属箔の酸化をかなり抑制することができた。   Therefore, a new attempt is made in US Pat. No. 3,793,615. The chrome plating layer has a wedge shape or a taper shape, and the chrome layer is relatively thick at the outer end near the weld point of the external lead, and the metal foil that forms the hermetic seal is thin, so it is in close contact with the glass. The nature is also improved. With such a structure, oxidation of the metal foil made of molybdenum could be suppressed considerably.

また、米国特許5021711号にはイオンインプランテーションによる方法で、CrのほかAl、Cr−Al、SIC、Siを金属箔にコートする方法や、ドイツ特許3006846号にはスパッタリング、CVD、イオン注入などによる方法でCrのほかTa、Nb、La、Sc、Hfなどを金属箔にコートする方法が開示されている。しかし、これらの方法では、シール前に、コーティングを予め行う方法であるので製造コストがかかるという問題があった。 In addition, US Pat. No. 5,217,711 discloses a method by ion implantation, a method of coating Al, Cr—Al, SIC, Si 3 N 4 in addition to Cr on a metal foil, and German Patent No. 3006846, sputtering, CVD, ion A method of coating metal foil with Cr, Ta, Nb, La, Sc, Hf, etc. in addition to Cr by a method such as injection is disclosed. However, these methods have a problem that the manufacturing cost is high because the coating is performed in advance before sealing.

このように、金属箔や外部リードにクロムをコーティングする方法では、金属箔や外部リードにクロムをコーティングした後にシールをするものであり、製造工程が複雑になり、製造費が高くなるという問題があった。更には、最近、環境問題が深刻になるとともに、環境負荷の高い物質は規制を受ける傾向にあり、クロムも例外ではなくなっている。金属クロムはそれ自身、6価クロムに変化する可能性は低いが、メッキ工程の電解漕から発生する6価クロムを含むミストは肺がんを起こすとされている。すなわち、製造工程の環境影響も問題になる。さらに、米国特許3420944号にあるような、亜クロム酸や塩化クロムを分解させるクロメ−ト被膜は6価クロムの生成のためそれ自身環境への影響が問題となる。   As described above, in the method of coating chromium on the metal foil or the external lead, the metal foil or external lead is coated with chromium, and then the sealing is performed, which makes the manufacturing process complicated and increases the manufacturing cost. there were. Furthermore, as environmental problems have recently become more serious, substances with a high environmental load have a tendency to be regulated, and chromium is no exception. Metal chromium itself is unlikely to be converted to hexavalent chromium, but mist containing hexavalent chromium generated from the electrolyzer in the plating process is thought to cause lung cancer. That is, the environmental impact of the manufacturing process also becomes a problem. Furthermore, the chromate film which decomposes chromic acid and chromium chloride as in US Pat. No. 3,420,944 has a problem of environmental impact due to the formation of hexavalent chromium.

一方、近年においては、クロムを使用しない方法も開示されている。例えば、特開平9−12335号には55〜85%Sb、5〜30%Bのほか1〜18%Tlを含む溶融封着ガラスでシール部にできた空隙を塞ぐ方法が開示されている。しかし、本技術において使用される、Tlは環境への影響が問題であり、Sbも環境負荷は比較的高い物質である。 On the other hand, in recent years, a method not using chromium is also disclosed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-12335 discloses a gap formed in a sealing portion with a fusion-sealed glass containing 55 to 85% Sb 2 O 3 , 5 to 30% B 2 O 3 and 1 to 18% Tl 2 O 3. A method of closing is disclosed. However, Tl 2 O 3 used in the present technology has a problem of influence on the environment, and Sb 2 O 3 is also a substance having a relatively high environmental load.

また、シール後に空隙から水溶液の形で封着物質を添加する方法として、米国特許4918353号ではアルカリ金属珪酸塩を空隙内に添加する方法が開示されている。更に、特公平6−54657号にも、シール後に鉛または酸化鉛を主成分とする封着物質を空隙内に生成させる方法が開示されている。しかし、これらの方法においても、酸化鉛を使用するため環境への影響が問題になってきた。   As a method for adding a sealing substance in the form of an aqueous solution from the gap after sealing, US Pat. No. 4,918,353 discloses a method for adding an alkali metal silicate into the gap. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 6-54657 also discloses a method of generating a sealing substance mainly composed of lead or lead oxide in the gap after sealing. However, even in these methods, the influence on the environment has become a problem because lead oxide is used.

これらの方法では、シール後に封着物質を形成する方法であるので、前述の米国特許3420944号、米国特許3793615号、米国特許5021711号、およびドイツ特許3006846号に比べて比較的製造コストが安いという利点がある。   In these methods, since the sealing material is formed after sealing, the manufacturing cost is relatively low compared with the aforementioned US Pat. No. 3,420,944, US Pat. No. 3,793,615, US Pat. No. 5,217,711, and German Patent 3006846. There are advantages.

このような試みのうち、高温時の対酸化性を向上させようという技術として、例えば、特開2004−139959号がある。該公報には、シール後にコーティングをモリブデン箔ならびにモリブデン製外部リードにモリブデン酸塩からなる保護膜を形成する方法であり、酸化を確実に防止でき、製造コストが安く、環境負荷の高い物質も使っていないという、これまでの問題を解決する優れた方法である。しかし、開示されたコーティング物質では、シール部の温度が約500℃を越える環境下では、シール部の空隙中に暴露されるモリブデン製の金属箔とモリブデン製の外部リードの酸化を確実に防止することはできなかった。これを解決するために、次に開示された技術は特開2005−228665であり、結晶性モリブデン酸塩よりなる第1の保護膜上にアルカリ珪酸塩よりなる第2の保護膜を形成してシール部寿命を格段に延長する技術であった。この発明によって、500℃を超える高温においてもモリブデン製の箔と外部リードの酸化を確実に抑え、長い使用寿命が得られる箔シールランプを提供できるようになった。しかし、該方法では、生産時の工程が煩雑で、生産に時間がかかるといった問題があった。更には、市場からの要求としては、より長寿命であり、高いシール部温度でも酸化しないものが求められるようになってきた。
米国特許3420944号 米国特許3793615号 米国特許5021711号 ドイツ特許3006846号 米国特許4918353号 特公平6−54657号 特開2004−139959号 特開2005−228665号
Among such attempts, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-139959 as a technique for improving the oxidation resistance at high temperatures. The gazette is a method of forming a protective film made of molybdate on a molybdenum foil and a molybdenum external lead after sealing, which can prevent oxidation reliably, has a low manufacturing cost, and uses a substance with high environmental impact. It's not an excellent way to solve the problems so far. However, the disclosed coating material reliably prevents oxidation of the molybdenum metal foil and the molybdenum external lead exposed in the gap of the seal part in an environment where the temperature of the seal part exceeds about 500 ° C. I couldn't. In order to solve this, the next disclosed technique is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228665, in which a second protective film made of alkali silicate is formed on a first protective film made of crystalline molybdate. This was a technology that significantly extended the life of the seal. According to the present invention, it has become possible to provide a foil-sealed lamp that reliably suppresses the oxidation of molybdenum foil and external leads even at a high temperature exceeding 500 ° C., and provides a long service life. However, this method has a problem in that the production process is complicated and the production takes time. Furthermore, as a demand from the market, a product that has a longer life and does not oxidize even at a high seal temperature has come to be demanded.
U.S. Pat.No. 3,420,944 U.S. Pat. No. 3,793,615 US Pat. No. 5,021,711 German Patent No. 3006846 U.S. Pat. No. 4,918,353 No. 6-54657 JP 2004-139959 A JP 2005-228665 A

以上のような事情に鑑み、本発明の課題は、簡便な生産方法であり、且つ、より高温でも長時間に渡ってシール部が酸化することなく、ランプとして長寿命のランプを実現できる箔シールランプを提供することにある。特に、500℃以上の高温になってもシール部に埋設されるモリブデン製の金属箔と外部リードの酸化を確実に防止でき、確実に長寿命を実現するとともに、保護膜の製造方法が簡単な箔シールランプを提供する。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is a foil seal that is a simple production method and that can realize a long-life lamp as a lamp without oxidizing the seal portion for a long time even at a higher temperature. To provide a lamp. In particular, even when the temperature is higher than 500 ° C., it is possible to reliably prevent oxidation of the molybdenum metal foil embedded in the seal portion and the external lead, to ensure a long life, and a simple method for manufacturing the protective film. A foil seal lamp is provided.

本発明に記載の箔シールランプは、ガラス製の封体の端部にシール部を有し、このシール部に埋設されたモリブデン製の金属箔と、一端がこの金属箔に接続され、他端が封体の外部に伸びるモリブデン製の外部リードとを備えてなる箔シールランプにおいて、前記シール部に埋設される金属箔と外部リードの表面に、マグネシウムとナトリウムよりなるモリブデン酸複塩、および、マグネシウムとカリウムよりなるモリブデン酸複塩、の少なくとも一方からなる保護膜が形成されていることを特徴とする。   The foil-sealed lamp according to the present invention has a sealing portion at the end of a glass envelope, a molybdenum metal foil embedded in the sealing portion, one end connected to the metal foil, and the other end In a foil seal lamp comprising an external lead made of molybdenum extending outside the envelope, on the surface of the metal foil embedded in the seal portion and the external lead, a molybdate double salt made of magnesium and sodium, and A protective film made of at least one of molybdate double salt made of magnesium and potassium is formed.

本発明の箔シールランプは、シール部のガラスとモリブデン製の金属箔とモリブデン製の外部リードとの間に形成される空隙に保護膜となる保護膜構成用封着剤を充填し、この保護膜構成用封着剤と金属箔及び外部リードを構成するモリブデンとを反応させることによって、金属箔及び外部リードを構成するモリブデンの表面に、マグネシウムとナトリウムよりなるモリブデン酸複塩、または、マグネシウムとカリウムよりなるモリブデン酸複塩、および、それらの複数からなる保護膜が形成されているので、シール部の温度が500℃以上の高温になっても金属箔及び外部リードが酸化することを確実に防止でき、シール部にクラックが発生せず、長寿命の箔シールランプを提供できるといった利点がある。更には、保護膜の製造方法が簡単になるという利点がある。   The foil seal lamp of the present invention fills the gap formed between the glass of the seal portion, the metal foil made of molybdenum, and the external lead made of molybdenum with a protective film constituent sealing agent that serves as a protective film. By reacting the film constituent sealing agent with the metal foil and molybdenum constituting the external lead, the molybdenum surface constituting the metal foil and the external lead has a molybdate double salt composed of magnesium and sodium, or magnesium. Since the molybdic acid double salt composed of potassium and a protective film composed of a plurality of them are formed, it is ensured that the metal foil and the external lead are oxidized even when the temperature of the seal portion reaches 500 ° C. or higher. There is an advantage that a long-life foil seal lamp can be provided without being cracked in the seal portion. Furthermore, there is an advantage that the manufacturing method of the protective film is simplified.

尚、ここでいう保護膜構成用封着剤とは、代表的には硝酸塩水溶液の封着剤のことである。この保護膜形成法としては、前記マグネシウム・アルカリよりなるモリブデン酸複塩からなる被膜を形成することにより、シール部の温度が約500℃と高温になっても、シール部のモリブデン製の金属箔とモリブデン製の外部リードが酸化せず、良好な気密封止が得られるので、非常にシール部寿命の長い箔シールランプとなる。本発明の保護膜は、1価のアルカリ元素(カリウム等)を含む2価金属(マグネシウム等)とのモリブデン酸複塩である。また、その製造時においてアルカリ元素とマグネシウムの混合硝酸塩、またはマグネシウム硝酸塩とアルカリ珪酸塩からなる原料物質は塗布乾燥後に、モリブデンからなる金属箔および外部リードと直接反応させ、マグネシウム・アルカリよりなるモリブデン酸複塩となっている。   Here, the protective film-forming sealing agent here is typically a sealing agent of a nitrate aqueous solution. As a method for forming this protective film, a metal foil made of molybdenum in the seal portion is formed even when the temperature of the seal portion is as high as about 500 ° C. The external lead made of molybdenum does not oxidize and a good hermetic seal can be obtained, so that the foil seal lamp has a very long seal life. The protective film of the present invention is a molybdate double salt with a divalent metal (such as magnesium) containing a monovalent alkali element (such as potassium). In addition, the raw material consisting of mixed alkali element and magnesium, or magnesium nitrate and alkali silicate at the time of manufacture is reacted directly with molybdenum metal foil and external leads after coating and drying, and then molybdic acid consisting of magnesium and alkali. It is a double salt.

本発明の箔シールランプは、マグネシウム系のモリブデン酸塩にアルカリとして、ナトリウムやカリウムを加え形成されるモリブデン酸複塩からなる保護膜を箔シールランプのシール部に埋設された金属箔と外部に伸びる外部リード棒に形成したものである。本発明においては、1価のアルカリ元素としてはカリウム、または、ナトリウムを、2価金属としては特にマグネシウムを選択した。その理由を以下の各項目において記載する。   The foil seal lamp of the present invention has a protective film made of a double salt of molybdate formed by adding sodium or potassium as an alkali to magnesium-based molybdate and a metal foil embedded in the seal portion of the foil seal lamp and the outside. It is formed on an extending external lead rod. In the present invention, potassium or sodium is selected as the monovalent alkali element, and magnesium is particularly selected as the divalent metal. The reason is described in each item below.

<モリブデン表面の保護膜の熱膨張係数>
保護膜は金属箔や外部リードを構成するモリブデンと同じくらいの熱膨張係数を持つ結晶性モリブデン酸塩が望ましい。具体的には、保護膜である結晶性モリブデン酸塩の熱膨張係数が、金属箔や外部リードを構成するモリブデンの熱膨張係数である5.2×10−6(250℃)に近いものが良い。該結晶性モリブデン酸塩を金属箔や外部リードを構成するモリブデンの表面に形成する場合、該結晶性モリブデン酸塩の熱処理工程では、応力が掛からないものの、該工程が終了してモリブデンが常温に戻ると、該モリブデン酸塩と該モリブデンとの間で応力が発生する。該結晶性モリブデン酸塩の熱膨張係数が金属箔や外部リードを構成するモリブデンの熱膨張係数である5.2×10−6(250℃)より大きければ、金属箔や外部リードに対して引っ張り応力がかかるし、5.2×10−6(250℃)より小さければ圧縮応力がかかる。また、該保護膜を形成したランプにおいて、使用条件によっては割と短い時間に点滅をくり返したりする使い方をするものがある。このように、短い時間に点滅をくり返すランプでは、保護膜である結晶性モリブデン酸塩にクラックが生じ、金属箔や外部リードを構成するモリブデンの酸化が進み、ひいてはシール部のガラスに応力が発生し、シール部のガラス破壊につながる頻度が高くなる。
<Thermal expansion coefficient of the protective film on the molybdenum surface>
The protective film is preferably a crystalline molybdate having a thermal expansion coefficient similar to that of molybdenum constituting the metal foil or external lead. Specifically, the thermal expansion coefficient of the crystalline molybdate that is the protective film is close to 5.2 × 10 −6 (250 ° C.) that is the thermal expansion coefficient of molybdenum constituting the metal foil or the external lead. good. When the crystalline molybdate is formed on the surface of molybdenum constituting the metal foil or the external lead, in the heat treatment process of the crystalline molybdate, no stress is applied. When returning, a stress is generated between the molybdate and the molybdenum. If the thermal expansion coefficient of the crystalline molybdate is greater than 5.2 × 10 −6 (250 ° C.) which is the thermal expansion coefficient of molybdenum constituting the metal foil or the external lead, the crystalline molybdate is pulled against the metal foil or the external lead. If stress is applied and it is smaller than 5.2 × 10 −6 (250 ° C.), compressive stress is applied. In addition, there are lamps in which the protective film is formed which are used to repeatedly blink in a relatively short time depending on use conditions. In this way, in a lamp that repeatedly blinks in a short time, a crack occurs in the crystalline molybdate that is a protective film, oxidation of molybdenum constituting the metal foil and the external lead proceeds, and stress is applied to the glass of the seal part. It occurs and the frequency that leads to glass breakage of the seal portion increases.

<モリブデン表面の保護膜の結晶構造>
前述のように熱膨張率を合わせるという考えから、結晶性モリブデン酸塩を探索し候補を探した結果、鉄マンガン重石型構造とシーライト型構造を成すモリブデン酸塩で、熱膨張係数が金属箔や外部リードを構成するMoの熱膨張係数に近い値を持つ物質群を得た。ここで、結晶性モリブデン酸塩AMoOにおいて、Aは2価イオンと限らず、Aを1価と3価を1:1にするような複塩であってもよいし、Moの代わりに4価のTiと6価のMoで1:1に置き換え、かつAを3価の希土類金属とする複塩であってもよい。
<Crystal structure of protective film on molybdenum surface>
As a result of searching for crystalline molybdate and searching for candidates based on the idea of matching the thermal expansion coefficient as described above, the molybdate has an iron manganese barite type structure and a celite type structure. And a substance group having a value close to the thermal expansion coefficient of Mo constituting the external lead. Here, in the crystalline molybdate AMoO 4 , A is not limited to a divalent ion, but may be a double salt in which A is monovalent and trivalent 1: 1, or 4 instead of Mo. It may be a double salt in which 1: 1 is replaced with valent Ti and hexavalent Mo, and A is a trivalent rare earth metal.

発明者らは、実際にそれらの結晶性モリブデン酸塩の熱膨張率を測定するため、燒結法によってこれらの結晶性モリブデン酸塩結晶の細長い直方体を作製し、熱膨張係数の測定をした結果、CoMoO、MnMoO、NiMoOおよびMgMoOそれぞれの熱膨張係数が、いずれもモリブデンの熱膨張係数5.2×10−6(250℃)に近い係数となり、有望な物質であるという考えを持った。 In order to actually measure the thermal expansion coefficient of these crystalline molybdates, the inventors made elongated rectangular parallelepipeds of these crystalline molybdate crystals by the sintering method, and measured the thermal expansion coefficient. CoMoO 4 , MnMoO 4 , NiMoO 4, and MgMoO 4 each have a coefficient of thermal expansion close to that of molybdenum of 5.2 × 10 −6 (250 ° C.), which is a promising material. It was.

モリブデン箔上にモリブデン酸塩を形成した試料のX線回折から、上記の膜はいずれも鉄マンガン重石型構造(Wolframite structure 単斜晶 空間群C2/m)をもつモリブデン酸塩が主生成物であることが分かった。他の少量の化合物もASTM(American Society for Testing Materials)カードで同定すると、MoOとMnに合致した。それぞれの化合物の最も強いピーク強度の比をとると、例えばマンガン系の時はMnMoO:Mn:MoO=75:15:10であり、マグネシウム系の時はMgMoO:MgO:MoO=80:15:5であった。MoOは反応生成物として形成された物質と金属箔のMoが空気中の酸素と熱処理中酸化したものの和であるので、耐酸化性の被膜の観点からは好ましいものではない。このことから主生成物のMnMoOおよびMgMoOが耐酸化性にとって好ましい被膜であることが分かった。 From the X-ray diffraction of a sample in which molybdate is formed on a molybdenum foil, all of the above films are molybdates with an iron manganese barite structure (Wolframite structure monoclinic space group C2 / m). I found out. A small amount of other compounds were also identified by the ASTM (American Society for Testing Materials) card and matched MoO 3 and Mn 2 O 3 . Taking the ratio of the strongest peak intensities of the respective compounds, for example, MnMoO 4 : Mn 2 O 3 : MoO 3 = 75: 15: 10 in the case of manganese, and MgMoO 4 : MgO: MoO in the case of magnesium. 3 = 80: 15: 5. Since MoO 3 is the sum of the substance formed as a reaction product and Mo of the metal foil oxidized in the air and heat treatment, it is not preferable from the viewpoint of an oxidation resistant coating. From this, it was found that the main products MnMoO 4 and MgMoO 4 are preferable films for oxidation resistance.

更に、空気雰囲気中で電気炉の中にこれらの物質をシール部と外部リードとの間の間隙に形成したランプを投入し、該保護膜の寿命テストを行った。その結果、MnMoOまたはMgMoOの生成率の大きな熱処理条件で反応させた保護膜を形成させると、ランプシール部の寿命を評価する一指標である、ニュートンリングによる虹形状が見える箔浮き状態が出るまでの時間が、最も長寿命であることが分かった。 Furthermore, a lamp in which these substances were formed in the gap between the seal portion and the external lead was put in an electric furnace in an air atmosphere, and the life test of the protective film was performed. As a result, when a protective film reacted under a heat treatment condition with a large production rate of MnMoO 4 or MgMoO 4 is formed, a foil floating state in which a rainbow shape can be seen due to Newton rings, which is one index for evaluating the life of the lamp seal portion. It was found that the time to exit was the longest.

<モリブデン表面の保護膜の結晶変態>
また、結晶性モリブデン酸塩にはシール部の使用温度以下で結晶変態が存在しないことが必要である。何故なら、結晶変態が存在する場合にはその変態点の上下で体積が大きく変化し、結晶性モリブデン酸塩には大きな応力が掛かることによって、シール部のガラス破壊につながるからである。このようなことを考え、実験的および理論的にモリブデン酸塩を調べた。
<Crystal transformation of protective film on molybdenum surface>
In addition, it is necessary that the crystalline molybdate does not have a crystal transformation below the service temperature of the seal portion. This is because when a crystal transformation exists, the volume changes greatly above and below the transformation point, and a large stress is applied to the crystalline molybdate, which leads to glass breakage of the seal portion. Considering this, molybdate was investigated experimentally and theoretically.

シーライト型AMoOにおいて、A=Sr、Ca、Baでは熱膨張係数は10×10−6を越えるものが多い。これに対して、鉄マンガン重石型構造(Wolframite structure 単斜晶 空間群C2/m)を持つAMoOにおいて、A=Mg、Mn、Co、Niは4〜6.2×10−6を持つことを、文献と実際に酸化物原料を使用し燒結法によって得たバーの熱膨張率測定を実行することにより確かめた。すなわち、金属箔や外部リードを構成するモリブデンの熱膨張率に実際的に近い結晶性モリブデン酸塩を得ることが出来た。 In celite type AMoO 4 , when A = Sr, Ca, Ba, the thermal expansion coefficient often exceeds 10 × 10 −6 . On the other hand, in AMoO 4 having an iron manganese barite structure (Wolframite structure monoclinic space group C2 / m), A = Mg, Mn, Co, and Ni have 4 to 6.2 × 10 −6. This was confirmed by performing the thermal expansion coefficient measurement of the bar obtained by the sintering method using the literature and the actual oxide raw material. That is, a crystalline molybdate that is practically close to the thermal expansion coefficient of molybdenum constituting the metal foil or the external lead could be obtained.

これら熱膨張係数の値は、同じAMoOを持つシーライト型構造のA=Sr、Ca、Baのモリブデン酸塩よりも小さいことが指摘される。格子定数の大きさと熱膨張係数の大きさとの間には正の相関があることが予想される。 It is pointed out that the values of these thermal expansion coefficients are smaller than the A = Sr, Ca, Ba molybdates of the celite type structure having the same AMoO 4 . It is expected that there is a positive correlation between the lattice constant and the thermal expansion coefficient.

しかるに、AMoO、A=Co、Niの結晶性モリブデン酸塩には結晶変態が存在することが熱分析から確認され、CoMoOには400℃に、NiMoOには680℃に存在する。この時、変態点の上下で体積変化が起きるので、CoMoOは本発明の保護膜には使えない。しかし、(Co0.4Ni0.6)MoOのような擬二元系とし、変態温度を上昇させれば550℃の温度以下では使えることが指摘される。
これに対して、AMoO、A=Mn、Mgであれば、熱膨張係数が金属箔と外部リードを構成するモリブデンに実際的に近いうえに、結晶変態がないので最適な結晶性モリブデン酸塩の保護膜になる。
However, AMoO 4, A = Co, the crystalline molybdate Ni confirmed from the presence of crystal modification is the thermal analysis, the 400 ° C. in CoMoO 4, in NiMoO 4 present in the 680 ° C.. At this time, volume change occurs above and below the transformation point, so CoMoO 4 cannot be used for the protective film of the present invention. However, it is pointed out that it can be used at a temperature of 550 ° C. or lower by using a pseudo binary system such as (Co 0.4 Ni 0.6 ) MoO 4 and increasing the transformation temperature.
On the other hand, if AMoO 4 , A = Mn, and Mg, the thermal expansion coefficient is practically close to that of molybdenum constituting the metal foil and the external lead, and there is no crystal transformation. It becomes a protective film.

<酸素透過率>
さらに、結晶性モリブデン酸塩の反応生成速度と酸素透過率を種々検討すると、さらに良好な物質を見出した。これらのモリブデン酸塩の中で、MgMoO系が特に優れた高温耐酸化性を示した。その理由は、熱膨張係数が金属箔や外部リードを構成するモリブデンに近いことと、結晶構造が温度や湿度などに影響されず安定した被膜が形成されることの他に、次に示すように、MgMoOが酸素を透過しにくいことが理由として挙げられる。
<Oxygen permeability>
Furthermore, when various studies were made on the reaction generation rate and oxygen permeability of crystalline molybdate, a better material was found. Among these molybdates, the MgMoO 4 system showed particularly high temperature oxidation resistance. The reason for this is that the thermal expansion coefficient is close to that of the metal foil and the molybdenum that constitutes the external leads, and that the crystal structure is not affected by temperature, humidity, etc., and a stable film is formed. The reason is that MgMoO 4 hardly transmits oxygen.

これらの保護膜の下には金属箔や外部リードを構成するモリブデンがあるので、被膜が酸素を透過する率が大きければ被膜の下にあるモリブデンは割合早く、酸化されMoOやMoOが形成され、被膜の早期破壊が発生すると考えられる。
従って、被膜の酸素透過率が低い結晶性モリブデン酸塩が好ましい。Mn、Co、Niは遷移金属であり、電子構造は結晶構造や原子配位によって代わりうるので、2価になったり3価になったりする。このような金属を相手元素に選ぶ結晶性モリブデン酸塩の酸素透過率は大きい傾向となる。すなわち、酸素が透過するとき、それらの陽イオンが周囲の陰イオンである酸素の多い少ないに従ってその価数を変えうるからである。逆にアルカリ土類金属およびZn、Cdと希土類金属はそれぞれ2価または3価以外はとり得ないから、陽イオン周囲の酸素イオンの多寡によって電子状態を変え得ないので陽イオンの周りの構造は自由になり得ない。従って、酸素の拡散速度が遅い。あるいは、周囲の酸素の多寡に従って柔軟に価数を変えられないほど、結晶性モリブデン酸塩の構造が安定している。
Under these protective films, there is molybdenum that constitutes metal foils and external leads, so if the film has a high rate of permeation of oxygen, the molybdenum under the film is oxidized faster and MoO 2 and MoO 3 are formed. It is thought that early destruction of the coating occurs.
Accordingly, a crystalline molybdate having a low oxygen permeability of the coating is preferable. Mn, Co, and Ni are transition metals, and the electronic structure can be changed depending on the crystal structure or atomic coordination, so that it becomes divalent or trivalent. The oxygen permeability of the crystalline molybdate that selects such a metal as the counterpart element tends to be large. That is, when oxygen permeates, the cation can change its valence according to the amount of oxygen that is the surrounding anion. Conversely, alkaline earth metals and Zn, Cd, and rare earth metals can only be divalent or trivalent, so the electronic state cannot be changed by the amount of oxygen ions around the cation, so the structure around the cation is It cannot be free. Therefore, the oxygen diffusion rate is slow. Alternatively, the structure of the crystalline molybdate is so stable that the valence cannot be changed flexibly according to the amount of surrounding oxygen.

それは事実X線回折パターンにおいて証明された。回折角2θ=58.60°、73.68°にピークが現れるが、これらは被膜の下のモリブデン箔からの回折線である。このピークの強さは上に密着している被膜であるモリブデン酸塩の厚さに依存する他に、モリブデン酸塩の酸化の度合いに強く影響される。結晶性モリブデン酸塩の厚さが一定であっても、モリブデン酸化が進むとこのピーク強度が低下することが酸化の程度と相関がある良い目安になることが分かっている。実際、遷移金属のMn、Co、Ni系の結晶性モリブデン酸塩の場合は、被膜を形成した基板を高温下に置くとかなり早くMoの回折ピークが低下するのに対して、MgMoO被膜の場合は高温下で格段に長い時間ピーク強度が低下しない。 It was proved in fact in the X-ray diffraction pattern. Peaks appear at diffraction angles 2θ = 58.60 ° and 73.68 °, which are diffraction lines from the molybdenum foil under the coating. The intensity of this peak depends not only on the thickness of the molybdate that is the film adhering to the top, but also strongly influenced by the degree of oxidation of the molybdate. It has been found that even if the thickness of the crystalline molybdate is constant, a decrease in this peak intensity as molybdenum oxidation proceeds is a good measure correlated with the degree of oxidation. In fact, in the case of transition metal Mn, Co, and Ni-based crystalline molybdates, the Mo diffraction peak decreases considerably quickly when the substrate on which the film is formed is placed at a high temperature, whereas the MgMoO 4 film In such a case, the peak intensity does not decrease at a very long time at a high temperature.

すなわち、Mn、Co、Ni系は多価金属であることがそれを含む結晶性モリブデン酸塩の酸素の拡散速度が高い原因であり、酸素透過率が高い原因と考えられる。その結果、マグネシウムを含む結晶性モリブデン酸塩の保護膜である被膜は高温下の耐酸化作用が優れていることが予想される。即ち、MgMoO系が特に優れた高温耐酸化性を示す理由は、熱膨張係数が金属箔や外部リードを構成するモリブデンに近いことと、結晶構造が温度や湿度などに影響されず安定した被膜が形成されることの他に、上記のようにMgMoOが酸素を透過しにくいことが理由として挙げられる。 That is, Mn, Co, and Ni are polyvalent metals, which is a cause of a high oxygen diffusion rate of a crystalline molybdate containing the metal, and a high oxygen permeability. As a result, it is expected that the coating film, which is a protective film of crystalline molybdate containing magnesium, has excellent oxidation resistance at high temperatures. That is, the reason why the MgMoO 4 system exhibits particularly excellent high-temperature oxidation resistance is that the thermal expansion coefficient is close to that of molybdenum constituting a metal foil or an external lead, and that the crystal structure is stable without being affected by temperature or humidity. The reason is that MgMoO 4 is difficult to transmit oxygen as described above.

しかし、それでも500℃を越える高温の下ではぺスティングと呼ばれる現象のため、寿命が短い。さらに長寿命の保護膜を開発するため、特開2005−228665ではぺスティングを抑える技術が開示された。この技術は、第1の保護膜として、最も有効な結晶性モリブデン酸塩として、MgMoOが形成されるが、MgMoOは500℃を50℃越えただけで、加速度的に酸化が進行する。ペスティングと呼ばれるカタストロフィー的な酸化がそれである。酸化の起点はポアやクラックや粒界である。即ち、ペスティングの起こる原因は、MgMoOはもともとは酸素の固溶率は極めて低いし、酸素透過率も低いが、いったん酸素が浸透すると、下地であるモリブデン製の金属箔や外部リードのMoの酸化によってくさび型にMoOが生成し、250%もの体積膨張が生ずる。このあとできるポアやクラックでの酸素の吸着は表面エネルギーを下げ、ペスト的な酸化によってクラック成長を加速する。さらにMoOの揮発は欠陥でのクラック成長の付加的な促進となる。即ち、MoOの生じた個所のウエイトはオリジナルのわずかな部分に過ぎないが、破壊は次々に周囲の保護膜に伝播し、終には保護膜の完全なる崩壊に導く。これがぺスティングである。特開2005−228665はくさび形に形成したMoOと、第二の保護膜から500℃の点灯中の高温でできた、NaOがすぐさま反応しNaMoOを作ることによってMgMoOコーティングの破壊を修復し、ペスト的酸化を阻止する技術である。 However, the lifetime is short at a high temperature exceeding 500 ° C. due to a phenomenon called pasting. Furthermore, in order to develop a long-life protective film, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228665 disclosed a technique for suppressing pesting. In this technique, MgMoO 4 is formed as the most effective crystalline molybdate as the first protective film. However, MgMoO 4 is oxidized at an accelerated rate only by exceeding 500 ° C. by 50 ° C. It is a catastrophic oxidation called pasting. The starting point of oxidation is pores, cracks and grain boundaries. That is, the cause of pesting is that MgMoO 4 originally has a very low oxygen solid solution rate and low oxygen permeability, but once oxygen permeates, the underlying molybdenum metal foil or external lead Mo Oxidation produces MoO 3 in a wedge shape and causes a volume expansion of 250%. The subsequent adsorption of oxygen at the pores and cracks lowers the surface energy and accelerates crack growth by plague-like oxidation. Furthermore, the volatilization of MoO 3 additionally promotes crack growth at the defects. That is, the weight where the MoO 3 occurs is only a small part of the original, but the destruction propagates to the surrounding protective film one after another, and finally leads to the complete collapse of the protective film. This is pasting. JP 2005-228665 A MoO 3 formed in the wedge-shaped, made of a high temperature of the second 500 ° C. during lighting from the protective film, MgMoO 4 coating by making the Na 2 MoO 4 was reacted Na 2 O is immediately It is a technology that repairs the destruction of the material and prevents plague oxidation.

しかし、特開2005−228665に開示された二重コーティング膜とする以外に、ぺスティングを抑える方法がないかいろいろなモリブデン酸塩で試験してみたが、それらの性能は十分ではなかった。即ち、特開2004−139959で開示された結晶性モリブデン酸塩のほかに試験したのは、直接には技術開示されていないアルカリを含むモリブデン酸塩を含むモリブデン酸塩であった。Aがアルカリなど1価元素からなるAMoOまたはMが2価元素からなるMMoOまたはRが希土類金属からなるR(MoO)などをそれぞれ複数試験したが、いずれも単体のモリブデン酸塩ではシール部寿命は十分ではなかった。 However, in addition to the double coating film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228665, various molybdates were tested for a method for suppressing pesting, but their performance was not sufficient. That is, in addition to the crystalline molybdate disclosed in JP-A-2004-139959, a molybdate containing an alkali molybdate not directly disclosed in the art was tested. A 2 MoO 4 composed of a monovalent element such as alkali, MMoO 4 composed of a divalent element such as alkali, or R 2 (MoO) 3 composed of a rare earth metal in R was tested. The life of the seal part was not sufficient with salt.

そこで本発明では、2価の元素のうち最も性能のよかったマグネシウム系のMgMoOなるモリブデン酸塩に代わって、マグネシウム・アルカリからなるモリブデン酸複塩を考えた。これは、このモリブデン酸塩に、アルカリを加えると金属箔ならびに外部リードのモリブデン基板に整合的に均一な膜が形成され、さらに酸素透過率が小さいことが予想されるからである。また、マグネシウムを固定してどのアルカリ元素との複塩が性能がよいか調べた。 Therefore, in the present invention, a molybdate double salt made of magnesium and alkali was considered in place of the magnesium-based MgMoO 4 molybdate having the best performance among the divalent elements. This is because, when alkali is added to the molybdate, a uniform film is formed in a consistent manner on the metal foil and the molybdenum substrate of the external lead, and it is expected that the oxygen permeability is small. In addition, it was examined which double salt with alkali element had good performance by fixing magnesium.

モリブデン酸塩について一般的に言えることは、1価のアルカリ金属モリブデン酸塩も、2価金属からなるアルカリ土類金属モリブデン酸塩も、3価金属の希土類金属モリブデン酸塩のどれを取っても、単体ではその結晶構造は立方晶には成り得ないことである。上記の多くの単体モリブデン酸塩に見られる構造の結晶系は六方晶、三方晶、正方晶、斜方晶もしくは単斜晶であるが、それらの積み重ねのコーティング層を形成した時、非立方晶では不利である。即ち、他の寿命要因を無視すれば、立方晶の結晶構造の積み重ねの方がすきまが小さくなるので、コーティング層は酸化されにくく安定になることが予想される。ところで、1価と2価の混晶では立方晶を取る組み合わせが知られている。1価(例えばLi、K、Na、Rb等の金属)と2価(例えばMg、Fe、Co、Ni等の金属)からできるモリブデン酸複塩の結晶構造の例を図1に示す。   The general remarks about molybdates are monovalent alkali metal molybdates, alkaline earth metal molybdates composed of divalent metals, and trivalent rare earth metal molybdates. , By itself, the crystal structure cannot be cubic. The crystal systems of the structures found in many of the above simple molybdates are hexagonal, trigonal, tetragonal, orthorhombic or monoclinic, but when they are formed as a stacked coating layer, they are non-cubic. Then it is disadvantageous. That is, if other lifetime factors are ignored, the stack of cubic crystal structures has a smaller gap, so that the coating layer is expected to be less likely to be oxidized and stable. By the way, the combination which takes a cubic crystal is known in the monovalent and the bivalent mixed crystal. FIG. 1 shows an example of the crystal structure of a molybdate double salt made of monovalent (eg, metal such as Li, K, Na, Rb) and divalent (eg, metal such as Mg, Fe, Co, Ni).

2価元素のモリブデン酸塩MMoOとLiMoOとが相互作用するとき、複合モリブデン酸塩Li(MoOが得られる。しかし、シーライト構造を持つ2価元素のモリブデン酸塩MMoOとでは複合モリブデン酸塩を作らず、例外なく共晶になる。2価元素のモリブデン酸塩とNaMoOとでの相互作用は、Li系に比べて複雑な形で進行する。K、Rb、Cs系になると再び簡単な相互作用となり、1:1の複合モリブデン酸塩A(MoOが安定に形成される。結晶構造も立方晶が出現する。即ち、Naでは1:1の存在は知られておらず、これに近い組成は非化学量論組成だけである。この結晶系は単斜晶とされている。一方、アルカリ元素がK、Rb、Csとイオン半径が大きくなると、2価元素との複塩でラングバイン石として知られる立方晶をとることが分かっている。それも、KではMgまたはMnが組み合わさる時だけ立方晶となるが、アルカリがRb、Csとイオン半径が大きくなるに従って、Mg、Mn以外にもCo、Niと立方晶を取る組み合わせが広がる。 When the divalent molybdate MMoO 4 and Li 2 MoO 4 interact, the composite molybdate Li 2 M 2 (MoO 4 ) 3 is obtained. However, with the divalent molybdate MMoO 4 having a celite structure, a composite molybdate is not formed, and it becomes eutectic without exception. The interaction between the divalent element molybdate and Na 2 MoO 4 proceeds in a more complicated form as compared to the Li-based element. When it becomes a K, Rb, Cs system, it becomes a simple interaction again, and 1: 1 complex molybdate A 2 M 2 (MoO 4 ) 3 is stably formed. Cubic crystals also appear in the crystal structure. That is, the existence of 1: 1 is not known in Na, and the composition close to this is only the non-stoichiometric composition. This crystal system is monoclinic. On the other hand, it is known that when the alkali element is K, Rb, Cs and the ion radius is increased, a cubic salt known as languineite is formed by a double salt with a divalent element. In K, cubic crystals are formed only when Mg or Mn is combined, but as Rb and Cs and the ionic radius of alkali increase, the combinations of Co, Ni and cubic crystals expand in addition to Mg and Mn.

さらに結晶系以外に、イオン半径の違いもモリブデン酸複塩の性質に関係する。Li+1のイオン半径(0.67A)はMg+2のイオン半径(0.66A)に最も近い。 Na+1(0.97A)、K+1(1.33A)、Rb+1(1.47A)の順に大きくなり、Cs+1のイオン半径(1.66A)は最も大きく、Mg+2のイオン半径との差は広がる。モリブデン酸複塩を作った時、結晶構造内の充填度はMg/Li系において最も高くて、結晶は安定していると考えられる。しかしその結果、充填度は高くなっても結晶系は非立方系になったとも考えられる。 In addition to the crystal system, the difference in ionic radius is also related to the properties of the molybdate double salt. The ionic radius of Li + 1 (0.67A) is closest to the ionic radius of Mg + 2 (0.66A). Na +1 (0.97A), K +1 (1.33A), increases in the order of Rb +1 (1.47A), ionic radius of Cs +1 (1.66A) is the largest, the Mg +2 The difference with the ion radius is widened. When molybdate double salt is made, the filling degree in the crystal structure is the highest in the Mg / Li system, and the crystal is considered to be stable. However, as a result, it is considered that the crystal system became non-cubic even when the degree of filling increased.

以上のような考えから、マグネシウム系のMgMoOよりなるモリブデン酸塩に代わる、アルカリを加えると金属箔ならびに外部リードのモリブデン基板に整合的に均一な膜が形成され、さらに酸素透過率が小さいことが予想される、マグネシウム・アルカリからなるモリブデン酸複塩の仕様をいろいろ変化させて試験を行った。その結果、マグネシウムとナトリウムからなるモリブデン酸複塩およびマグネシウムとカリウムからなるモリブデン酸複塩の保護膜が優れた試験結果を示した。 In view of the above, when an alkali is added instead of a magnesium-based MgMoO 4 molybdate, a uniform film is formed consistently on the metal foil and the molybdenum substrate of the external lead, and the oxygen permeability is low. The test was conducted with various specifications of the molybdate double salt composed of magnesium and alkali. As a result, the protective film of the molybdate double salt consisting of magnesium and sodium and the molybdate double salt consisting of magnesium and potassium showed excellent test results.

この優れたモリブデン酸塩のうち一例としてマグネシウム硝酸塩とカリウム硝酸塩の混合水溶液とMo箔との反応物質をX線回折によって確認した。その結果、JCPDSのPowder Diffraction FileのKMg(MoO)とよく一致する回折パターンを得た。そのほかに、少量のKMoとMgMo11とが現れた。この少量の物質は大気中500℃での時間経過が長くなると増える傾向になった。 As an example of this excellent molybdate, a reaction material of a mixed aqueous solution of magnesium nitrate and potassium nitrate and Mo foil was confirmed by X-ray diffraction. As a result, a diffraction pattern that closely matched K 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 of JCPDS Powder Diffraction File was obtained. In addition, small amounts of K 2 Mo 2 O 7 and Mg 2 Mo 3 O 11 appeared. This small amount of material tended to increase with time in the atmosphere at 500 ° C.

本発明の箔シールランプとしては、モリブデンから成る金属箔をシュリンクシールする放電ランプや、ピンチシールするハロゲンランプ等、種々のランプにおいて利用できる。本発明の第1の実施例としてシングルエンド型ハロゲンランプを用いて説明する。
図3−a)は、本発明におけるシングルエンド型ハロゲンランプ20を示した概略説明図である。該シングルエンド型ハロゲンランプ20は、石英ガラス製の封体21の内部にタングステンから成るフィラメント25を配置し、内部リード26によってモリブデンから成る金属箔22に接続されている。また、該封体21内には、バッファガスとして、例えばアルゴン等の希ガスと、例えば臭素等のハロゲンガスが封入されている。これらのガスは封体21の一端をピンチシールによりシールしたシール部23によって封じられている。該シール部23内には、該金属箔22が埋設され、該金属箔22に外部リード24が接続されている。該外部リード24の一方の端は、該シール部23から外部に突出している。
The foil seal lamp of the present invention can be used in various lamps such as a discharge lamp for shrink-sealing a metal foil made of molybdenum and a halogen lamp for pinch-sealing. A first embodiment of the present invention will be described using a single-ended halogen lamp.
FIG. 3A is a schematic explanatory view showing a single-ended halogen lamp 20 in the present invention. In the single-ended halogen lamp 20, a filament 25 made of tungsten is disposed inside a sealing body 21 made of quartz glass, and is connected to a metal foil 22 made of molybdenum by an internal lead 26. In addition, a rare gas such as argon and a halogen gas such as bromine are sealed in the sealed body 21 as a buffer gas. These gases are sealed by a seal portion 23 in which one end of the sealing body 21 is sealed with a pinch seal. The metal foil 22 is embedded in the seal portion 23, and external leads 24 are connected to the metal foil 22. One end of the external lead 24 protrudes from the seal portion 23 to the outside.

図3−b)は、該シングルエンド型ハロゲンランプ20における該シール部23の拡大説明図であって、図3−a)の一点鎖線で示した円A部の拡大図である。該シール部23に埋設された該金属箔22の一端(外端部29)に溶接されたモリブデン製の該外部リード24と、該シール部23の石英ガラスとの間には、微細な空隙部27が形成されている。該空隙部27には、保護膜構成用封着材28が該空隙部27を埋めるように注入されている。該保護膜構成用封着材28は、該シール部23の外端面23aに開口している空隙部端27aから、封着剤水溶液を滴下することにより、該空隙部27内に浸透し、そしてモリブデン製の該金属箔22の外端部29にまで達している。   FIG. 3B is an enlarged explanatory view of the seal portion 23 in the single-ended halogen lamp 20, and is an enlarged view of a circle A portion indicated by a one-dot chain line in FIG. Between the external lead 24 made of molybdenum welded to one end (outer end portion 29) of the metal foil 22 embedded in the seal portion 23, and a fine gap between the quartz glass of the seal portion 23 27 is formed. A protective film constituting sealing material 28 is injected into the gap portion 27 so as to fill the gap portion 27. The protective film constituting sealing material 28 penetrates into the gap portion 27 by dropping an aqueous sealing agent solution from the gap portion end 27a opened in the outer end surface 23a of the seal portion 23, and It reaches the outer end 29 of the metal foil 22 made of molybdenum.

このように、該金属箔22の外端部29にまで達した保護膜構成用封着材28は、5時間自然乾燥のあと、130℃の乾燥機中で15分乾燥させ、続いて510℃の電気炉で10分間ランプの中のMo部材と反応させることによって、モリブデンから成る金属箔ならびに外部に突き出たモリブデン製外部リードにコーティングを施した。尚、電気炉中では、大気雰囲気で反応させた。   Thus, the protective film constituting sealing material 28 reaching the outer end 29 of the metal foil 22 was naturally dried for 5 hours, then dried in a dryer at 130 ° C. for 15 minutes, and subsequently 510 ° C. The metal foil made of molybdenum and the external lead made of molybdenum protruding outside were coated by reacting with the Mo member in the lamp for 10 minutes in an electric furnace. In the electric furnace, the reaction was performed in an air atmosphere.

このようにして、寿命試験用のランプを作製した。比較試験用のサンプルも同様にして作製した。各種のサンプルの寿命試験には、ランプを点灯させて行う方法は採用せず、ランプを電気炉中に置いて、シール部に両方の金属箔を横断してクラックが入るまでの経過時間を観測した。また、石英ガラスにクラックが入る手前には必ず箔浮き現象が見えるのでこれも判定の参考とした。尚、このようなランプを点灯させない寿命試験は、実際のランプ点灯寿命試験とは一致しないが、相対的によく対応することが分かっており、簡便で確実な判定方法である。(実際のランプ点灯試験では、金属箔や外部リードには電流が流れ、自己発熱が加わるため、シール部に加わる温度負荷はより厳しくなる)。特に、該保護膜の物質仕様を変えて行う場合や、形成条件を変えて行う場合において寿命の長短を判定するには有用である。   In this way, a lamp for a life test was produced. Samples for comparative tests were prepared in the same manner. In the life test of various samples, the method of lighting the lamp is not adopted, the lamp is placed in an electric furnace, and the elapsed time until a crack occurs across both metal foils in the seal part is observed. did. In addition, the foil floating phenomenon was always seen before the cracks in the quartz glass, so this was also used as a reference for the judgment. It should be noted that such a life test that does not light the lamp does not match the actual lamp light life test, but it is known that it corresponds relatively well and is a simple and reliable determination method. (In an actual lamp lighting test, current flows through the metal foil and external leads, and self-heating is applied, so that the temperature load applied to the seal portion becomes more severe). In particular, it is useful for determining the lifetime of the protective film when the material specification of the protective film is changed or when the formation conditions are changed.

図2に寿命試験用として用いた各種サンプルの塗布剤の仕様と予想されるコーティング物質のモリブデン酸塩を示す。これらの塗布剤は、マグネシウムまたはアルカリ単体のモリブデン酸塩ならびにマグネシウム/アルカリモリブデン酸複塩をコーティング層として形成するためのものである。以下に、各サンプルについて述べる。   FIG. 2 shows the specifications of the coating materials of various samples used for the life test and the expected molybdate of the coating material. These coating agents are for forming magnesium or alkali alone molybdate and magnesium / alkali molybdic acid double salt as a coating layer. Each sample is described below.

No.1は、アルカリとしてナトリウム(Na)を添加したマグネシウム硝酸塩である。これは、マグネシウム硝酸塩とナトリウム硝酸塩(NaNO)の水溶液を1:1で混合したものである。この混合水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、マグネシウム・ナトリウム・モリブデン酸塩(NaMg(MoO)が形成される。 No. 1 is a magnesium nitrate to which sodium (Na) is added as an alkali. This is a 1: 1 mixture of an aqueous solution of magnesium nitrate and sodium nitrate (NaNO 3 ). This mixed aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp, so that magnesium / sodium / molybdate (Na 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ) is formed.

No.2は、アルカリとしてナトリウム(Na)を添加したナトリウム珪酸塩(NaO・2.91SiO)とマグネシウム硝酸塩とを併せて使用した場合である。ナトリウム珪酸塩の水溶液とマグネシウム硝酸塩の水溶液を混合すると、沈殿物が形成され、混合物は水溶液として使用できない。そこで、次のようにしてモリブデンと反応をさせた。マグネシウム硝酸塩(Mg(NO・6HO)を空隙に注入し乾燥させてモリブデン部材に塗布し、次にその上からナトリウム珪酸塩水溶液を空隙に注入し乾燥させたあと、510℃の大気中電気炉中でモリブデン部材と反応させた。乾燥はいずれも自然乾燥のあと、130℃の乾燥炉で15分乾燥させた。ここで、原料は二層コーティングするが510℃でのモリブデン部材との反応生成物は一層のモリブデン酸塩となっている。生成されるのは、No.1の場合と同等のマグネシウム・ナトリウム・モリブデン酸塩(NaMg(MoO)である。 No. 2 is a case where sodium silicate (NaO · 2.91SiO 2 ) added with sodium (Na) as an alkali and magnesium nitrate are used in combination. When an aqueous solution of sodium silicate and an aqueous solution of magnesium nitrate are mixed, a precipitate is formed and the mixture cannot be used as an aqueous solution. Then, it was made to react with molybdenum as follows. Magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) was poured into the gap, dried and applied to the molybdenum member, and then a sodium silicate aqueous solution was poured into the gap from the top and dried, followed by 510 ° C. Reacted with molybdenum parts in an electric furnace in the atmosphere. In any drying, after natural drying, it was dried in a drying furnace at 130 ° C. for 15 minutes. Here, the raw material is coated in two layers, but the reaction product with the molybdenum member at 510 ° C. is a single layer of molybdate. No. is generated. 1 is the same magnesium / sodium / molybdate (Na 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ).

No.3は、アルカリとしてカリウム(K)を添加したマグネシウム硝酸塩である。これは、マグネシウム硝酸塩とカリウム硝酸塩(KNO)の水溶液を1:1で混合したものである。この混合水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、マグネシウム・カリウム・モリブデン酸塩(KMg(MoO)が形成される。 No. 3 is a magnesium nitrate to which potassium (K) is added as an alkali. This is a 1: 1 mixture of an aqueous solution of magnesium nitrate and potassium nitrate (KNO 3 ). This mixed aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp, thereby producing magnesium, potassium, molybdate. (K 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ) is formed.

No.4は、アルカリとしてカリウム(K)を添加したカリウム珪酸塩(KO・4SiO)とマグネシウム硝酸塩とを併せて使用した場合である。カリウム珪酸塩の水溶液とマグネシウム硝酸塩の水溶液を混合すると、No.2の場合と同様に沈殿物が形成され、混合物は水溶液として使用できない。そこで、次のようにしてモリブデンと反応をさせた。マグネシウム硝酸塩(Mg(NO・6HO)を空隙に注入し乾燥させてモリブデン部材に塗布し、次にその上からカリウム珪酸塩水溶液を空隙に注入し乾燥させたあと、510℃の大気中電気炉中でモリブデン部材と反応させた。乾燥はいずれも自然乾燥のあと、130℃の乾燥炉で15分乾燥させた。ここで、原料は二層コーティングするが510℃でのモリブデン部材との反応生成物は一層のモリブデン酸塩となっている。生成されるのは、No.3の場合と同等のマグネシウム・カリウム・モリブデン酸塩(KMg(MoO)である。 No. 4 is a case where potassium silicate (K 2 O · 4SiO 2 ) added with potassium (K) as an alkali and magnesium nitrate are used in combination. When an aqueous solution of potassium silicate and an aqueous solution of magnesium nitrate were mixed, As in the case of 2, a precipitate is formed and the mixture cannot be used as an aqueous solution. Then, it was made to react with molybdenum as follows. Magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) was poured into the gap, dried and applied to the molybdenum member, and then an aqueous potassium silicate solution was poured into the gap from the top and dried, followed by 510 ° C. Reacted with molybdenum parts in an electric furnace in the atmosphere. In any drying, after natural drying, it was dried in a drying furnace at 130 ° C. for 15 minutes. Here, the raw material is coated in two layers, but the reaction product with the molybdenum member at 510 ° C. is a single layer of molybdate. No. is generated. 3 is the same magnesium, potassium and molybdate (K 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ).

No.5は、アルカリとしてルビジウム(Rb)を添加したマグネシウム硝酸塩である。これは、マグネシウム硝酸塩とルビジウム硝酸塩(RbNO)の水溶液を1:1で混合したものである。この混合水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、マグネシウム・ルビジウム・モリブデン酸塩(RbMg(MoO)が形成される。 No. 5 is a magnesium nitrate to which rubidium (Rb) is added as an alkali. This is a 1: 1 mixture of an aqueous solution of magnesium nitrate and rubidium nitrate (RbNO 3 ). This mixed aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp, thereby causing magnesium, rubidium, molybdate. (Rb 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ) is formed.

No.6は、アルカリとしてリチウム(Li)を添加したマグネシウム硝酸塩である。これは、マグネシウム硝酸塩とリチウム硝酸塩(LiNO)の水溶液を1:1で混合したものである。この混合水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、マグネシウム・リチウム・モリブデン酸塩(LiMg(MoO)が形成される。 No. 6 is a magnesium nitrate to which lithium (Li) is added as an alkali. This is a 1: 1 mixture of an aqueous solution of magnesium nitrate and lithium nitrate (LiNO 3 ). This mixed aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp, and thereby magnesium, lithium molybdate. (Li 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 ) is formed.

No.7は比較サンプルとしてのルビジウム硝酸塩(RbNO)である。この水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、モリブデン酸塩(RbMoO、またはRbMo)が形成される。 No. 7 is a rubidium nitrate (RbNO 3 ) as a comparative sample. This aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp, and molybdate (Rb 2 MoO 4 Or Rb 2 Mo 2 O 7 ).

No.8は、比較サンプルとしてのカリウム珪酸塩(KO・4SiO・45.5HO)である。この水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、モリブデン酸塩(KMoO、またはKMo)が形成される。 No. 8 is a potassium silicate as a comparative sample (K 2 O · 4SiO 2 · 45.5H 2 O). This aqueous solution is applied to and dried on the external leads of the lamp and the gaps, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp and molybdate (K 2 MoO 4 Or K 2 Mo 2 O 7 ).

No.9は、比較サンプルとしてのナトリウム硝酸塩(Na(NO))である。この水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、モリブデン酸塩(NaMoO、またはNaMo)が形成される。 No. 9 is sodium nitrate (Na (NO 3 )) as a comparative sample. This aqueous solution is applied to and dried on the external leads of the lamp and the gaps, and then fired for 10 minutes in an electric furnace at 510 ° C. to react with the Mo member in the lamp, and molybdate (Na 2 MoO 4 Or Na 2 Mo 2 O 7 ).

No.10は、前記したNo.6との比較サンプルであって、リチウム硝酸塩(LiNO)の水溶液である。この水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、リチウム・モリブデン酸塩(LiMoO、または、LiMo)が形成される。 No. No. 10 described above 6 is an aqueous solution of lithium nitrate (LiNO 3 ). This aqueous solution is applied to and dried on the external leads of the lamp and the gaps, and then fired for 10 minutes in an electric furnace at 510 ° C. to react with the Mo member in the lamp, thereby causing lithium molybdate (Li 2 MoO 4 or Li 2 Mo 2 O 7 ) is formed.

No.11は比較サンプルとしてのマグネシウム硝酸塩(Mg(NO)2・6HO)である。この水溶液を該ランプの外部リードとその空隙に塗布乾燥させ、その後、510℃の電気炉で10分間焼成することで、該ランプの中のMo部材と反応し、モリブデン酸塩(MgMoO)が形成される。 No. 11 is a magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O) as a comparative sample. This aqueous solution is applied to and dried on the external lead of the lamp and its gap, and then fired in an electric furnace at 510 ° C. for 10 minutes to react with the Mo member in the lamp and molybdate (MgMoO 4 ) is formed. It is formed.

上記の各サンプルについてまとめると、No.1、No.2、No.3、No.4、No.5、及び、No.6が、混合水溶液から生成されるマグネシウムとアルカリからなるモリブデン酸複塩である。No.1、No.2、No.3、No.4、No.5、No.6、の各々はマグネシウム硝酸塩の水溶液とアルカリ硝酸塩の水溶液を1:1の割合で混合して得た混合水溶液をモリブデン金属上に塗布、乾燥、焼成することによりモリブデン酸複塩が生成される。いずれのサンプルも、マグネシウム硝酸塩1.2モル/Lおよびアルカリ硝酸塩1.2モル/Lを溶かし混合水溶液とした。   To summarize each of the above samples, no. 1, no. 2, no. 3, no. 4, no. 5 and No. 6 is a molybdate double salt composed of magnesium and alkali produced from a mixed aqueous solution. No. 1, no. 2, no. 3, no. 4, no. 5, no. In each of Nos. 6 and 6, a mixed aqueous solution obtained by mixing an aqueous solution of magnesium nitrate and an aqueous solution of alkali nitrate at a ratio of 1: 1 is coated on molybdenum metal, dried, and fired to produce a molybdate double salt. In each sample, magnesium nitrate 1.2 mol / L and alkali nitrate 1.2 mol / L were dissolved to prepare a mixed aqueous solution.

また、No.2とNo.4は、アルカリ元素としてアルカリ珪酸塩を使う仕様であり、各々の水溶液を混合すると、沈殿物が形成され混合水溶液にならない。そこで、前述したように、マグネシウム硝酸塩(Mg(NO・6HO)を空隙に注入し乾燥させてモリブデン部材に塗布し、次にその上からアルカリ珪酸塩水溶液を空隙に注入し乾燥させたあと、510℃の大気中電気炉中でモリブデン部材と反応させた。 No. 2 and No. No. 4 is a specification using alkali silicate as an alkali element, and when each aqueous solution is mixed, a precipitate is formed and does not become a mixed aqueous solution. Therefore, as described above, magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) is poured into the gap, dried and applied to the molybdenum member, and then an alkali silicate aqueous solution is poured into the gap and dried. Then, it was reacted with the molybdenum member in an electric furnace in the air at 510 ° C.

これらのサンプルを用いて、シール部寿命試験を行った。その結果を図4に示す。No.1、No.2、No.3、No.4、No.5およびNo.6が、マグネシウムとアルカリからなるモリブデン酸複塩のシール部寿命試験結果である。このうち、No.2とNo.4がマグネシウム硝酸塩に続いて塗布したナトリウム珪酸塩またはカリウム珪酸塩の結果である。他の、No.7、No.8、No.9、No.10およびNo.11はモリブデン酸複塩の結果との比較のため行った単体モリブデン酸塩の寿命試験結果である。   Using these samples, a seal portion life test was performed. The result is shown in FIG. No. 1, no. 2, no. 3, no. 4, no. 5 and no. 6 is the seal part life test result of the molybdate double salt composed of magnesium and alkali. Of these, No. 2 and No. 4 is the result of sodium silicate or potassium silicate applied following magnesium nitrate. Other, No. 7, no. 8, no. 9, no. 10 and no. 11 is a life test result of a simple molybdate for comparison with the result of molybdate double salt.

試験の結果、マグネシウム/ナトリウム系モリブデン酸複塩(No.1、No.2)とマグネシウム/カリウム系モリブデン酸複塩(No.3、No.4)のコーティング結果が単体モリブデン酸塩(No.7、No.8、No.9、No.10、およびNo.11)より良好な結果を示した。一方、マグネシウム/ルビジウムモリブデン酸複塩(No.5)とマグネシウム/リチウムモリブデン酸複塩(No.6)のコーティング結果は単体モリブデン酸塩(No.7、No.8、No.9、No.10、およびNo.11)のコーティング結果より悪くなった。従って、本発明における有効な保護膜構成用封着材として推奨される保護膜は、No.1およびNo.2に示したマグネシウム/ナトリウム系モリブデン酸複塩、及び、No.3.およびNo.4に示したマグネシウム/カリウム系モリブデン酸複塩である。   As a result of the test, the coating results of magnesium / sodium-based molybdate double salt (No. 1, No. 2) and magnesium / potassium-based molybdate double salt (No. 3, No. 4) were found to be simple molybdate (No. 1). No. 7, No. 8, No. 9, No. 10, and No. 11). On the other hand, the coating results of magnesium / rubidium molybdate double salt (No. 5) and magnesium / lithium molybdate double salt (No. 6) were obtained as simple molybdate (No. 7, No. 8, No. 9, No. 6). 10 and No. 11). Therefore, the protective film recommended as an effective sealing film-forming sealing material in the present invention is No. 1 and no. No. 2 magnesium / sodium molybdate double salt and No. 2 3. And No. 4 is a magnesium / potassium-based molybdic acid double salt.

複合モリブデン酸塩は単体モリブデン酸塩の中間組成のコーティングでありながら、それらの中間の寿命を取ることはなく、単体モリブデン酸塩のどれよりも長くなるか(Mg/Na、Mg/K複合モリブデン酸塩)、単体のどれよりも短くなった(Mg/Li、Mg/Rb複合モリブデン酸塩)。この事実はMgモリブデン酸塩とアルカリモリブデン酸塩の単なる混合の結果ではなく、特別な構造と化学的結合を持つ複合モリブデン酸塩が生成し、機能を発揮したことの証左である。   Although the composite molybdate is a coating having an intermediate composition of elemental molybdate, it does not take an intermediate life between them and is longer than any of the elemental molybdates (Mg / Na, Mg / K composite molybdenum) Acid salt), shorter than any of the simple substance (Mg / Li, Mg / Rb composite molybdate). This fact is not the result of mere mixing of Mg molybdate and alkali molybdate, but is evidence that a complex molybdate having a special structure and chemical bond was produced and performed.

その理由を考えると、Mg/Liモリブデン酸複塩を作った時、結晶構造内の充填度はMg/Li系において最も高くて、結晶は、陽イオン半径の最も近い元素同士が安定していると考えられる。しかしその結果、充填度は高くなっても結晶系は非立方系になり、コーティング堆積の矛盾が大きく、隙間が多くできる。一方、陽イオン半径の差が最も大きいMg/Rbモリブデン酸複塩を作った時は、結晶系は立方晶になってコーティング堆積の矛盾は最も低いが、逆に原子の充填度は最も低くなり、酸素透過率も大きくなったと考える。また、中間のMg/Naモリブデン酸複塩とMg/Kモリブデン酸複塩を作った時、前者では陽イオン半径の差はそれほどの違いはなく、結晶系は非立方となっても、充填度は比較的大きく、後者でも陽イオン半径の差が大きいといってもそれほどではなく立方晶となり、充填度も比較的大きい。そのため、アルカリイオン半径の中間のMg/Naモリブデン酸複とMg/Kモリブデン酸複塩で、結晶性と充填度共に良好で、酸素透過率の小さい膜質のコーティングが形成された、と考えられる。   Considering the reason, when Mg / Li molybdate double salt is made, the filling degree in the crystal structure is the highest in the Mg / Li system, and the crystal is stable with the elements having the closest cation radius. it is conceivable that. However, as a result, the crystal system becomes a non-cubic system even when the degree of filling is high, and there is a large discrepancy in coating deposition and a large number of gaps. On the other hand, when the Mg / Rb molybdate double salt with the largest difference in cation radii is made, the crystal system becomes cubic and the coating deposition contradiction is the lowest, but conversely the atomic filling degree is the lowest. I think the oxygen transmission rate has also increased. Also, when the intermediate Mg / Na molybdate double salt and Mg / K molybdate double salt are made, there is not much difference in the cation radius in the former, and even if the crystal system is non-cubic, the filling degree Is relatively large, and even in the latter case, the difference in cation radius is large, but it is not so much cubic and the degree of packing is relatively large. Therefore, it is considered that a Mg / Na molybdic acid double salt and an Mg / K molybdic acid double salt intermediate in the alkali ion radius formed a film quality coating with good crystallinity and filling degree and low oxygen permeability.

前述のように、Mg/Kモリブデン酸複塩のコーティングでは、KMg(MoO)とよく一致するX線回折パターンを得たが、そのほかに、少量のKMoとMgMo11とが現れた。この少量の物質は大気中500℃での時間経過が長くなると増える傾向になった。このことは直接下地のMoが酸化されるより、KMoとMgMo11となる反応が律速となると考えられる。即ち、コーティング膜は破れて下地がMoOになる前に、KMoとMgMo11に分解した膜が出来ることを意味する。KMoはKO−MoO系において最低の融点を持つモリブデン酸塩であり、また、MgMo11もMg−MoOもおいて最低の融点を示すモリブデン酸塩であるので、この二つに分かれるということは反応律側として期待される。さらに、KMoは融点が490℃であるから、500℃近辺のランプのシール部温度において流体となり、ランプ寿命試験中、Mo部材表面を流れてMoが直接顔を出さないようにする都合のよい働きをしているかも知れない。このように考えると、請求項に挙げられた、モリブデン酸複塩のコーティングは下地のMo箔やMo外部リードを酸化から守る機構を備えている物質であることは当然のことである。 As described above, with the Mg / K molybdate double salt coating, an X-ray diffraction pattern well matched with K 2 Mg 2 (MoO 4 ) 3 was obtained, but in addition, a small amount of K 2 Mo 2 O 7 and Mg 2 Mo 3 O 11 appeared. This small amount of material tended to increase with time in the atmosphere at 500 ° C. This is considered that the reaction of K 2 Mo 2 O 7 and Mg 2 Mo 3 O 11 becomes rate-limiting rather than the underlying Mo is directly oxidized. That is, it means that the coating film is decomposed into K 2 Mo 2 O 7 and Mg 2 Mo 3 O 11 before it is broken and the base becomes MoO 3 . K 2 Mo 2 O 7 is a molybdate having the lowest melting point in the K 2 O—MoO 3 system, and the molybdate having the lowest melting point in both Mg 2 Mo 3 O 11 and Mg—MoO 3. Therefore, it is expected from the reaction law side that it is divided into these two. Furthermore, since K 2 Mo 2 O 7 has a melting point of 490 ° C., it becomes a fluid at the lamp seal temperature around 500 ° C., so that during the lamp life test, Mo will not flow directly over the surface of the Mo member. Maybe it's convenient to do. When considered in this way, it is natural that the coating of the molybdate double salt recited in the claims is a substance having a mechanism for protecting the underlying Mo foil and Mo external leads from oxidation.

1価と2価からできるモリブデン酸複塩の結晶構造の例を示す表。The table | surface which shows the example of the crystal structure of the molybdate double salt made from monovalent and bivalent. モリブデン酸塩コーティングのシール部寿命試験に用いた塗布剤の仕様を示す表。The table | surface which shows the specification of the coating material used for the seal part life test of molybdate coating. 実施例として用いた一端封止白熱ランプ型の箔シールランプの説明図。Explanatory drawing of the foil seal lamp of the one-end sealing incandescent lamp type used as an Example. モリブデン酸塩コーティングのシール部寿命試験結果である。It is a seal part life test result of molybdate coating. 箔シール部を持つ放電ランプの構成の一例を管軸に沿った断面で示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of a structure of the discharge lamp with a foil seal part in the cross section along a tube axis. 図5の箔シールランプのシール部の空隙を示す拡大図。The enlarged view which shows the space | gap of the sealing part of the foil seal lamp of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 放電ランプ
10 放電容器
11 発光管部
12 シール部
13 電極棒
131 電極棒
132 電極棒
14 金属箔
15 外部リード棒
151 陽極
152 陰極
G 空隙
L 保護膜
20 シングルエンド型ハロゲンランプ
21 封体
22 金属箔
23 シール部
23a 外端面
24 外部リード
25 フィラメント
26 内部リード
27 空隙部
27a 空隙部端
28 保護膜構成用封着材
29 外端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp 10 Discharge vessel 11 Arc tube part 12 Sealing part 13 Electrode bar 131 Electrode bar 132 Electrode bar 14 Metal foil 15 External lead bar 151 Anode 152 Cathode G Cavity L Protective film 20 Single-ended halogen lamp 21 Enclosure 22 Metal foil 23 Seal part 23a Outer end face 24 External lead 25 Filament 26 Internal lead 27 Gap part 27a Gap part end 28 Sealing material for protective film construction 29 Outer end part

Claims (1)

ガラス製の封体の端部にシール部を有し、このシール部に埋設されたモリブデン製の金属箔と、一端がこの金属箔に接続され、他端が封体の外部に伸びるモリブデン製の外部リードとを備えてなる箔シールランプにおいて、
前記シール部に埋設される金属箔と外部リードの表面に、マグネシウムとナトリウムよりなるモリブデン酸複塩、および、マグネシウムとカリウムよりなるモリブデン酸複塩、の少なくとも一方からなる保護膜が形成されていることを特徴とする箔シールランプ。
A metal foil made of molybdenum having a seal portion at the end of the glass envelope, one end connected to the metal foil, and the other end extending to the outside of the envelope. In foil seal lamps with external leads,
A protective film made of at least one of a molybdate double salt made of magnesium and sodium and a molybdate double salt made of magnesium and potassium is formed on the surface of the metal foil embedded in the seal portion and the external lead. Foil seal lamp characterized by that.
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