JPS6115545B2 - - Google Patents

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JPS6115545B2
JPS6115545B2 JP11542176A JP11542176A JPS6115545B2 JP S6115545 B2 JPS6115545 B2 JP S6115545B2 JP 11542176 A JP11542176 A JP 11542176A JP 11542176 A JP11542176 A JP 11542176A JP S6115545 B2 JPS6115545 B2 JP S6115545B2
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JP
Japan
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mercury
intermetallic compound
alloy
tube
nickel
Prior art date
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Expired
Application number
JP11542176A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5342475A (en
Inventor
Takeshi Isojima
Kenji Enokida
Hideharu Nihei
Wataru Ichise
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6115545B2 publication Critical patent/JPS6115545B2/ja
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な金属間化合物を主成分とする合
金を保持器に保持させた水銀放出構体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a mercury release structure in which a cage holds an alloy mainly composed of a novel intermetallic compound.

従来、管球例えばニキシ―管、低圧水銀蒸気放
電管に水銀を充填する場合、一定量の水銀を通称
マーキユリードーサーから供給管、排気管を経て
管内に供給していた。ところが、この方法では水
銀が非常に大きな表面張力を有するため管球に必
要とされる数ミリグラムないし数十ミリグラムの
水銀を正確に秤取して、管球内に封入することが
非常に困難であつた。しかも、上記供給管によつ
て水銀を管球内に封入する場合には、かなりの量
の水銀が供給管や排気管などの充填経路に付着し
て充填できなくなる。この充填経路に付着した水
銀は何回か充填をおこなううちに数回分の付着水
銀がまとまつて管球内に送り込まれるから、充填
された水銀量は秤取された水銀量の数十分の一か
ら数倍の間にばらつく。このため必要量を確実に
充填するように、その数倍量の水銀を秤取して充
填している。したがつて、水銀を浪費する結果に
なり、さらに公害防止のため排気管の封切残片に
付着した水銀を回収除去するため多額の費用を必
要とし、さらに使用後廃品となつた管球には前記
理由により多量の水銀が封入されているので、そ
の処理が不完全な場合には環境上の問題を発生す
るおそれがある。
Conventionally, when filling a tube, such as a Nixie tube or a low-pressure mercury vapor discharge tube, with mercury, a fixed amount of mercury was supplied into the tube from a so-called mercury doser through a supply pipe and an exhaust pipe. However, with this method, it is extremely difficult to accurately weigh out the several milligrams to tens of milligrams of mercury needed for the tube and seal it inside the tube, as mercury has a very high surface tension. It was hot. Furthermore, when mercury is sealed into the bulb through the supply pipe, a considerable amount of mercury adheres to the filling path such as the supply pipe and the exhaust pipe, making it impossible to fill the tube. The amount of mercury that has adhered to this filling path is a few tenths of the amount of mercury that was weighed out, as the amount of mercury that has adhered to this filling path is packed into the tube as it is filled several times. It varies between several times. Therefore, to ensure that the required amount is filled, several times the amount of mercury is weighed out and filled. Therefore, mercury is wasted, and a large amount of money is required to collect and remove the mercury attached to the sealing residue of the exhaust pipe to prevent pollution.Furthermore, the tubes that are discarded after use are subject to the above-mentioned For some reason, a large amount of mercury is encapsulated, and if the treatment is incomplete, there is a risk of environmental problems.

また水銀は液体であるから取扱い中に床などに
こぼれ易く、特に管球製造現場は通常の作業環境
以上に温度が高いので、万一こぼれた場合には水
銀蒸気で作業環境が汚染されるおそれもある。
Additionally, since mercury is a liquid, it is easily spilled on the floor during handling, and the temperature at tube manufacturing sites is higher than normal working environments, so if mercury spills, there is a risk that mercury vapor will contaminate the working environment. There is also.

水銀を固体にして封入することは上記の欠点を
解決できるので非常に好ましい方法である。この
例としては以下に記載するような方法が提案され
ている。
Encapsulating mercury as a solid is a highly preferred method since it can solve the above-mentioned drawbacks. As an example of this, the following method has been proposed.

第1の例としては、水銀をイソジウムやカドミ
ウムあるいはその他の金属とのアマルガムにして
充填する方法である。この方法は本来アマルガム
化することによつて管球内の水銀蒸気圧を規制す
るのが目的で、主として温度の高い環境下で使用
される低圧水銀蒸気放電管に好適であるが、通常
の環境下で使用される低圧水銀蒸気放電管では管
球内の水銀蒸気圧が低すぎて使用できない欠点が
ある。
A first example is a method of filling mercury in an amalgam with isodium, cadmium, or other metals. The original purpose of this method is to regulate the mercury vapor pressure inside the bulb by amalgamating it, and it is suitable for low-pressure mercury vapor discharge tubes used mainly in high-temperature environments, but The low-pressure mercury vapor discharge tube used below has the disadvantage that the mercury vapor pressure inside the tube is too low to be used.

第2の例としては、水銀を無機化合物の形にし
て管球内に一定量封入し、排気封止後、管外から
の加熱操作、例えば高周波加熱によつて上記無機
化合物を分離して一定量の水銀を管球内で遊離さ
せ、同時に放出する不要有害ガス例えば酸素、い
おう化合物などを適当な金属例えばチタン・ジル
コニウム、鉄などと化合させる方法である。米国
特許第1855901号は硫化水銀と鉄を使用する方法
である。同じく米国特許第3230027号、第3385644
号は酸化水銀と還元性を有する金属を使用する方
法である。また米国特許第3401296号はピロリン
酸水銀と還元性を有する金属を使用する方法であ
る。
A second example is to seal a certain amount of mercury in the form of an inorganic compound inside a tube, and after sealing the exhaust, separate the inorganic compound by heating from outside the tube, such as high-frequency heating. This is a method in which a certain amount of mercury is liberated within the tube, and at the same time, unnecessary harmful gases such as oxygen and sulfur compounds released are combined with appropriate metals such as titanium, zirconium, iron, etc. US Pat. No. 1,855,901 uses mercury sulfide and iron. Also US Patent Nos. 3230027 and 3385644
This method uses mercury oxide and a reducing metal. Further, US Pat. No. 3,401,296 discloses a method using mercury pyrophosphate and a reducing metal.

上記米国特許の例はいずれも加熱時に有害なガ
スを放出する危険性を有しているため実用化でき
ない。特に螢光ランプではニキシ―管よりも水銀
の使用量が多いので加熱時に放出する有害ガスが
非常に多く実用化困難である。
All of the examples in the above US patents cannot be put to practical use because they pose a risk of emitting harmful gases during heating. In particular, fluorescent lamps use more mercury than Nixie tubes, so they emit a large amount of harmful gas when heated, making them difficult to put into practical use.

第3の例は、ボウル・ピエトロコフスキー氏が
1954年2月にジヤーナルオブメタルス
(JOURNAL OF METALS)に発表した論文中
に記載されているチタンおよびジルコニウムと水
銀の化合物で、TiEg,ZrHg,γ―Ti3Hg,δ―
Ti3Hgなど安定性のわかつた金属間化合物を保持
器に保持させた水銀放出性ゲツターである。これ
らは米国特許第3733194号:同第3722976号:同第
3657589:日本特許、特公昭49―5659号に記載さ
れている。
The third example is that Mr. Bowl Pietrokowski
A compound of titanium, zirconium, and mercury described in a paper published in the Journal of Metals in February 1954, including TiEg, ZrHg, γ-Ti 3 Hg, δ-
This is a mercury-releasing getter in which a cage holds a stable intermetallic compound such as Ti 3 Hg. These are U.S. Patent No. 3733194: U.S. Patent No. 3722976: U.S. Patent No.
3657589: Described in Japanese Patent, Special Publication No. 49-5659.

これら特許に記載されている水銀放出ゲツター
が近時、イタリア国SAES社からGEMEDISとい
う商品名でγ―Ti3Hgの粉末をニツケルメツキし
た鉄製リボンの片側に圧着し、反対側にZr―A
系合金ゲツターを圧着して発売された。
The mercury-releasing getter described in these patents has recently been developed by SAES, Italy, under the trade name GEMEDIS, by crimping γ-Ti 3 Hg powder onto one side of a nickel-plated iron ribbon, and applying Zr-A to the other side.
It was released by crimping a getter type alloy.

しかし、このものは温度が低いと水銀放出速度
が遅く、また高温では保持器を構成する金属が蒸
発する欠点を有している。すなわち、前記イタリ
ア国SAES社提供のテクニカルレポートTR―22
第5ページ第2図の記載によれば10-4mmHgの真
空中において900℃で加熱して90%の水銀を放出
させるためには10分間を要するとの記載がある。
しかしこれでは数秒間に1個といつたような高速
運転されている現在の管球製造工程に採用するこ
とはできない。また、同レポート、同ページの記
載によれば900℃±100℃で15ないし30秒間加熱す
ると70〜80%の水銀を放出するとされている。と
ころがこのGEMEDIS(商品名)は加熱しすぎる
と保持器材料例えばニツケルが蒸発して管壁やカ
ソード物質に付着して管球特性を低下させる。
However, this method has the drawback that the mercury release rate is slow at low temperatures, and the metal constituting the cage evaporates at high temperatures. In other words, the technical report TR-22 provided by the Italian company SAES
According to the description in Figure 2 on page 5, it is stated that it takes 10 minutes to release 90% of the mercury by heating it at 900°C in a vacuum of 10 -4 mmHg.
However, this cannot be applied to the current tube manufacturing process, which operates at high speeds such as one tube per few seconds. Also, according to the same page of the same report, heating at 900°C ± 100°C for 15 to 30 seconds releases 70 to 80% of mercury. However, when this GEMEDIS (trade name) is heated too much, the cage material, such as nickel, evaporates and adheres to the tube wall and cathode material, deteriorating the tube characteristics.

また、製造作業上、マウントへの保持器の装着
位置を厳密に規制することは困難である。したが
つて高周波加熱時における上記保持器の温度は一
定にすることは困難で、組立位置のばらつきによ
つて変動する。
Furthermore, in terms of manufacturing operations, it is difficult to strictly control the mounting position of the retainer on the mount. Therefore, it is difficult to keep the temperature of the cage constant during high-frequency heating, and it varies depending on variations in the assembly position.

それ故保持器の温度を900℃よりも低く設定し
ないと、保持器は過熱され、保持器構成材料の蒸
発がおこりやすくなる。
Therefore, unless the temperature of the cage is set lower than 900°C, the cage will be overheated and the material forming the cage will likely evaporate.

さらに低圧水銀蒸気放電管では、不活性ガス例
えばアルゴンガスが管内に2〜3mmHg封入され
ている。このような状態では前述した水銀放出速
度は遅くなり、実際には良好な条件でも75%以上
の水銀を放出させることは困難となる。したがつ
て封入水銀量の減少はわずかになる。
Furthermore, in a low-pressure mercury vapor discharge tube, an inert gas such as argon gas is sealed in the tube at 2 to 3 mmHg. Under such conditions, the above-mentioned mercury release rate slows down, and in reality, it is difficult to release 75% or more of mercury even under good conditions. Therefore, the amount of encapsulated mercury decreases only slightly.

第4の例としては米国特許第3318649号に記載
されているマグネシウムとニツケルおよび水銀の
合金を使用する方法である。
A fourth example is the use of an alloy of magnesium, nickel, and mercury, as described in US Pat. No. 3,318,649.

この特許の記載によれば水銀の割合を重量で15
ないし95%にするとされているが、上記合金を使
用すると管球の製造工程中における加熱排気工程
で水銀が遊離して大気中に放出され環境を汚染す
るため使用不可能である。
According to this patent, the proportion of mercury is 15% by weight.
However, if the above-mentioned alloy is used, mercury is liberated during the heating and exhausting process during the bulb manufacturing process and is released into the atmosphere, polluting the environment, making it unusable.

本発明は、このような事情に基づいてなされた
もので、比較的抵温でしかも急速に大部分の水銀
を放出できる水銀放出構体を提供することを目的
とし、その要旨は、一般式RxNiyHgzで示される
新規な金属間化合物を使用することにある。上記
一般式においてRはガドリニウム、ランタン、セ
リウム、サマリウムのうち少なくとも一種を主構
成元素とするものである。
The present invention was made based on the above circumstances, and aims to provide a mercury release structure that can rapidly release most of the mercury at a relatively low temperature. The present invention consists in using the novel intermetallic compounds shown. In the above general formula, R has at least one of gadolinium, lanthanum, cerium, and samarium as a main constituent element.

このような金属間化合物を排気化性ゲツターと
共に保持器に保持して管球内にとりつけ高周波加
熱を行つて水銀を遊離せしめた場合、水銀遊離後
のRxNigは酸素や水素に対して選択的なゲツター
作用を示すので排気化性ゲツターが酸化されて窒
素のような比較的、不活性なガスに対する吸着能
が低下するのを防止できる利点を有する。
When such an intermetallic compound is held in a cage together with an evacuation getter, installed in a tube, and subjected to high-frequency heating to release mercury, RxNig after releasing mercury is selective to oxygen and hydrogen. Since it exhibits a getter action, it has the advantage of preventing the evacuating getter from being oxidized and reducing its ability to adsorb relatively inert gases such as nitrogen.

本発明の水銀放出構体は金属間化合物を主成分
とする合金とこれを保持する保持器とを具備する
ものである。以下に本発明の主要部分である金属
間化合物を主成分とする合金について説明する。
The mercury release structure of the present invention includes an alloy whose main component is an intermetallic compound and a cage that holds the alloy. The alloy whose main component is an intermetallic compound, which is the main part of the present invention, will be explained below.

すなわち、本発明者らは稀土類元素とニツケル
との金属間化合物と水銀とを反応させることによ
つて新規な金属間化合物が得られることを発見し
た。さらにこの新規な金属間化合物は例えば管球
に適用する場合に必要な水銀の放出特性が非常に
すぐれていることを発見したものである。稀土類
元素とニツケルとの金属間化合物については用途
が開発されていないので信頼性のあるデーターに
乏しいが、本発明ではまずGdNi2、GdNi3
Gd2Ni7およびこれらのほかにガドリニウムとニ
ツケルのモル比が1:21、1:25、1:4、1:
45、1:5の合金を調整して水銀との反応をここ
ろみた。
That is, the present inventors have discovered that a novel intermetallic compound can be obtained by reacting an intermetallic compound of a rare earth element and nickel with mercury. Furthermore, it has been discovered that this new intermetallic compound has very good mercury release properties, which are necessary when applied, for example, to tubes. Since no applications have been developed for intermetallic compounds of rare earth elements and nickel , there is a lack of reliable data.
Gd 2 Ni 7 and other mole ratios of gadolinium and nickel of 1:21, 1:25, 1:4, 1:
45, we prepared a 1:5 alloy and attempted to react with mercury.

またランタン、セリウムおよびサマリウムにつ
いても上記各モル比についてそれぞれ合金を調整
し水銀との反応をこころみた。
We also prepared alloys of lanthanum, cerium, and samarium at each of the above molar ratios, and attempted to react with mercury.

ガドリニウムとニツケルの合金と水銀を反応さ
せた場合、GdNi2と水銀との反応物以外は実用に
充分耐えられる安定性を有するものが得られた。
When an alloy of gadolinium and nickel was reacted with mercury, a product other than the reaction product of GdNi 2 and mercury was obtained that was sufficiently stable for practical use.

同様なことはランタン、セリウムおよびサマリ
ウムについても言えることが判明した。
The same was found to be true for lanthanum, cerium and samarium.

次に本発明の実施例について第1図,第2図,
第5図ないし第11図を参照して説明する。
Next, regarding embodiments of the present invention, FIGS. 1, 2,
This will be explained with reference to FIGS. 5 to 11.

実施例 1 ガドリニウム157.3グラムとニツケル122.7グラ
ムとをアルミナルツボに入れ高周波真空溶解炉で
約1500℃に加熱して溶解する。溶解する場合500
℃までは真空を維持し、500℃を越えた時点でア
ルゴンガスを導入して炉内を1気圧にして蒸発を
防止しながら1500℃まで温度を上昇させる。溶解
が終了したら約100℃/時の速度で冷却する。こ
のようにして得られたイソゴツトの表面は若干酸
化されているから研磨してこれを除去する。
Example 1 157.3 grams of gadolinium and 122.7 grams of nickel are placed in an aluminum crucible and heated to approximately 1500°C in a high frequency vacuum melting furnace to melt them. 500 for dissolving
A vacuum is maintained until the temperature reaches 500°C, and when the temperature exceeds 500°C, argon gas is introduced to create a pressure of 1 atmosphere inside the furnace, and the temperature is raised to 1500°C while preventing evaporation. Once dissolution is complete, cool at a rate of approximately 100°C/hour. Since the surface of the isogot thus obtained is slightly oxidized, this is removed by polishing.

研磨が終了したら鉄製のポツトに入れて粉砕し
200メツシユのふるいを通す。かくして得られた
ガドリニウムとニツケルの金属間化合物粉末
100gと水銀40gとを石英管中に入れ排気後真空封
止する。
Once the polishing is complete, put it into an iron pot and crush it.
Pass through a 200 mesh sieve. The thus obtained intermetallic compound powder of gadolinium and nickel
Put 100g and 40g of mercury into a quartz tube, evacuate it and seal it under vacuum.

真空封止した石英管を電気炉に入れ、720℃で
6時間反応させて冷却する。
The vacuum-sealed quartz tube is placed in an electric furnace, reacted at 720°C for 6 hours, and then cooled.

反応物中には未反応の水銀を含有するので、反
応管から取出し後400℃で蒸溜して水銀を回収す
る。かくして得られた反応物はX線回折の結果、
原料とは全くことなる回折線図が得られた新規な
金属間化合物であることが明らかになつた。
Since the reactant contains unreacted mercury, it is removed from the reaction tube and distilled at 400°C to recover the mercury. As a result of X-ray diffraction, the reaction product obtained in this way is
It has been revealed that this is a new intermetallic compound with a diffraction pattern completely different from that of the raw material.

この金属間化合物の生成条件としては、上記
200メツシユ通過の粉末を原料とした場合、上記
仕込組成にて600℃で3時間反応さると未反応物
のピークが回折図中にみられるので600℃では4
時間以上反応させないと完全な反応物は得られな
い。しかし、実用上からは完全反応物である必要
はなく、上記金属間化合物を含む合金になつてい
れば充分である。
The conditions for the formation of this intermetallic compound are as described above.
When a powder that has passed through 200 meshes is used as a raw material, a peak of unreacted substances can be seen in the diffraction diagram after 3 hours of reaction at 600℃ with the above charge composition.
A complete reaction product cannot be obtained unless the reaction is allowed to proceed for a longer period of time. However, from a practical point of view, it is not necessary to be a complete reactant, and it is sufficient if it is an alloy containing the above-mentioned intermetallic compound.

上記金属間化合物を主成分とする合金2を保持
器1に保持させた水銀放出構体を真空中(10-4mm
Hg)で加熱したときの水銀放出特性は横軸に温
度をとり縦軸に水銀放出率をとつて示した第5図
中曲線1に示す通りで、従来、前記文献中あるい
はGEMEDIS(商品名)に使用されている水銀と
チタンの金属間化合物の第5図中における水銀放
出特性を示す曲線2と比較すれば本発明における
新規金属化合物を主成分とする合金の方が短時間
で水銀を放出させることができ、かつ同一温度に
おける水銀放出率が高いので水銀を有効に利用で
きることが明らかである。
A mercury release structure in which alloy 2 containing the above intermetallic compound as a main component is held in cage 1 is placed in a vacuum (10 -4 mm
The mercury release characteristics when heated with Hg) are as shown in curve 1 in Figure 5, with temperature on the horizontal axis and mercury release rate on the vertical axis. Compared to Curve 2 showing the mercury release characteristics in Figure 5 of the intermetallic compound of mercury and titanium used in It is clear that mercury can be used effectively because the mercury release rate is high at the same temperature.

この実施例の結果についてさらに詳述するなら
ば、従来は前述の文献に公知な金属間化合物を合
成する場合には、チタン粉末と水銀を反応させる
ので加熱によつて再放出される溶存ガスが非常に
多い欠点がある。
To explain the results of this example in more detail, conventionally, when synthesizing the intermetallic compound known in the above-mentioned literature, titanium powder and mercury are reacted, so dissolved gases re-released by heating are There are so many drawbacks.

これに反しガドリニウムとニツケルの金属間化
合物と水銀との反応で得られる金属間化合物は前
記溶存ガスが非常に少ない特徴を有する。
On the other hand, the intermetallic compound obtained by the reaction of the intermetallic compound of gadolinium and nickel with mercury has a characteristic that the amount of dissolved gas is very small.

この理由は、チタン粉末を得る場合チタンは単
体では粉末化が困難なため、水素化物にして粉砕
し脱水素をおこなうからである。得られた粉末は
完全に脱水素されていないと水素ガスを含有する
し、また脱水素が完全でも、この方法で得られた
チタン粉末は非常に表面積が大きく活性で多くの
ガスを吸蔵しているので必然的に再放出性のガス
が多くなる。
The reason for this is that when titanium powder is obtained, it is difficult to powder titanium alone, so it is pulverized into a hydride and dehydrogenated. The obtained powder will contain hydrogen gas if it is not completely dehydrogenated, and even if the dehydrogenation is complete, the titanium powder obtained by this method has a very large surface area and is active and can absorb a lot of gas. Therefore, there will inevitably be a large amount of re-emitted gas.

これに対して本実施例の場合、原料であるガド
リニウムとニツケルの金属間化合物が非常にもろ
いので、チタンの場合のように水素化したり脱水
素しなくても所望の粒度を有する粉体が得やすい
特徴がある。
On the other hand, in the case of this example, the intermetallic compound of gadolinium and nickel, which are the raw materials, is very brittle, so powder with the desired particle size can be obtained without hydrogenation or dehydrogenation as in the case of titanium. It has easy characteristics.

このため本実施例に使用される原料は非常に好
ましい形態となつており、必然的に前記ガスも少
なくなる。
Therefore, the raw material used in this example is in a very preferable form, and the amount of the gas is inevitably reduced.

再放出性のガスが多い場合には、管球への適用
時、高周波加熱をおこなうから、放出される不純
ガスにより周知の通り放電開始電圧が高くなり、
ひどい場合には点灯不能となる。
If there is a large amount of re-emitted gas, high-frequency heating is performed when applying it to the tube, and as is well known, the discharge starting voltage increases due to the impure gas released.
In severe cases, it becomes impossible to turn on the light.

もちろん、このような水銀を含む金属間化合物
を管球内に封止してから、高周波加熱によつて水
銀を遊離させる場合、放出ガスは皆無でないから
放出ガスを収着するゲツターを共存させることが
必要となることは上記説明からも明らかな通り避
けることはできない。
Of course, if such an intermetallic compound containing mercury is sealed in a tube and then the mercury is liberated by high-frequency heating, no gas will be emitted, so a getter that sorbs the emitted gas must be present. As is clear from the above explanation, the necessity of this cannot be avoided.

しかし放出ガス量が少ないことはゲツターの使
用量を少なくできる利点があり、価格面で有利に
なる。また技術的には、ゲツター使用量が少ない
ことは保持器の面においても面積を広くする必要
がないので制約を受け難い利点がある。
However, the small amount of gas released has the advantage of reducing the amount of getter used, which is advantageous in terms of price. Also, technically speaking, the use of a small amount of getter has the advantage that it is less likely to be subject to restrictions since there is no need to increase the area of the cage.

例えば、水銀とチタンの金属間化合物とゲツタ
ー金属とを併用する場合、従来は、前者の量を25
重量パーセント以下にしないと、低圧水銀蒸気放
電灯にあつては、点灯電圧が高く点灯しないもの
が続出する傾向にあつた。これに対して本発明の
前記金属間化合物では、その量を50重量パーセン
トまで高めることが可能で非常に有利である。こ
れは本発明の金属間化合物の方がガス放出の少な
いことを意味するものである。
For example, when using an intermetallic compound of mercury and titanium together with Getter metal, conventionally the amount of the former was 25
If the weight percentage was not lowered, low-pressure mercury vapor discharge lamps tended to have high lighting voltages and would not turn on. On the other hand, with the intermetallic compound of the present invention, the amount can be increased to 50% by weight, which is very advantageous. This means that the intermetallic compound of the present invention releases less gas.

実施例 2 実施余1記載と同様な方法でランタン138.9グ
ラムニツケル122.7グラムから金属間化合物を調
整し、以下実施例1と同様な方法で水銀との反応
をおこない、水銀を含む金属間化合物を主成分と
する合金2を保持器1に保持させて真空雰囲気中
(10-4mmHg)で加熱したときの水銀の放出特性は
第6図(横軸は加熱温度、縦軸は水銀放出率)中
曲線3で示した。
Example 2 An intermetallic compound was prepared from 138.9 g of lanthanum and 122.7 g of nickel in the same manner as described in Example 1, and then reacted with mercury in the same manner as in Example 1 to mainly form an intermetallic compound containing mercury. Figure 6 shows the release characteristics of mercury when Alloy 2 is held in cage 1 and heated in a vacuum atmosphere (10 -4 mmHg) (the horizontal axis is the heating temperature and the vertical axis is the mercury release rate). It is shown by curve 3.

同図に示した従来の水銀放出特性曲線4と比較
すると実施例1中に記載したと同様な効果を示す
ことが明確である。
When compared with the conventional mercury release characteristic curve 4 shown in the figure, it is clear that the same effect as described in Example 1 is exhibited.

実施例 3 ここに示す例はガドリニウムを主成分とする複
数種の元素からなる金属を使用する例である。そ
の組成は重量パーセントで示すと、ガドリニウム
50原子%、セリウム30原子%、ランタン20原子%
である。
Example 3 The example shown here is an example in which a metal consisting of multiple types of elements including gadolinium as a main component is used. Its composition, expressed in weight percent, is gadolinium
50 at%, cerium 30 at%, lanthanum 20 at%
It is.

反応は実施例1と同様な方法で、上記組成の合
金148.5グラムとニツケル122.7グラムとから複数
種の金属間化合物より成ると考えられる合金粉末
を得た。以下実施例1と同様な方法で反応、蒸溜
等の操作をおこない複数種の金属間化合物と考え
られる水銀合金粉末を得た。
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, and an alloy powder thought to be composed of multiple types of intermetallic compounds was obtained from 148.5 grams of the alloy having the above composition and 122.7 grams of nickel. Thereafter, operations such as reaction and distillation were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain mercury alloy powder, which is considered to be a plurality of types of intermetallic compounds.

この水銀合金粉末を真空雰囲気中(10-4mm
Hg)で加熱したときの水銀放出特性曲線は第7
図(横軸は加熱温度、縦軸は水銀放出率)中の曲
線5に示す通りで、同図中の従来例の曲線6と比
較すれば実施例1中に記載したと同様な効果を示
すことが明確である。
This mercury alloy powder was mixed in a vacuum atmosphere (10 -4 mm
The mercury release characteristic curve when heated with
As shown in curve 5 in the figure (horizontal axis is heating temperature, vertical axis is mercury release rate), when compared with curve 6 of the conventional example in the same figure, it shows the same effect as described in Example 1. That is clear.

実施例 4 ガドリニウムとニツケルのモル比が1:25、
1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5の合
金について前記実施例と同様な方法で金属間化合
物を調整し、水銀の放出性を検討した結果を第8
図(横軸に加熱温度、縦軸に水銀放出率)に示し
た。図中曲線7および曲線8でかこまれた斜線の
範囲Cは本発明に使用する上記金属間化合物を主
成分とする合金を、前記実施例と同様に加熱した
時の水銀放出特性を示す。この斜線で示す範囲C
は従来例9よりも上部に位置し、前記載の実施例
と同様な効果を有する。
Example 4 The molar ratio of gadolinium and nickel is 1:25,
The intermetallic compounds were prepared in the same manner as in the previous example for alloys of 1:3, 1:3.5, 1:4, 1:4.5, and 1:5, and the results of examining the release properties of mercury are shown in Section 8.
The figure shows the heating temperature on the horizontal axis and the mercury release rate on the vertical axis. In the figure, a diagonally shaded range C surrounded by curves 7 and 8 shows the mercury release characteristics when the alloy containing the intermetallic compound as a main component used in the present invention is heated in the same manner as in the above example. Range C indicated by this diagonal line
is located higher than Conventional Example 9, and has the same effect as the embodiment described above.

実施例 5 サマリウムとニツケルのモル比が1:2.1、
1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、
1:5の合金について前記実施例と同様な方法で
金属間化合物を調製し、水銀の放出性を検討した
結果を第9図(横軸に加熱温度、縦軸に水銀放出
率)に示した。図中曲線10および曲線11でか
こまれた斜線の範囲Dは本発明に使用する上記金
属間化合物を主成分とする合金を、前記実施例と
同様に加熱したときの水銀放出特性を示す。
Example 5 The molar ratio of samarium and nickel is 1:2.1,
1:2.5, 1:3, 1:3.5, 1:4, 1:4.5,
An intermetallic compound was prepared using the same method as in the above example for a 1:5 alloy, and the mercury release properties were examined. The results are shown in Figure 9 (horizontal axis: heating temperature, vertical axis: mercury release rate). . In the figure, the diagonally shaded range D surrounded by curves 10 and 11 shows the mercury release characteristics when the alloy containing the above-mentioned intermetallic compound as a main component used in the present invention is heated in the same manner as in the above example.

この斜線で示す範囲Dは従来例12よりも上部
に位置し、前記載の実施例と同様な効果を有す
る。
The shaded range D is located above the conventional example 12 and has the same effect as the above-described embodiment.

実施例 6 ランタンとセリウムのニツケル合金についても
実施例5と同様のモル比の合金を調製し前記実施
例と同様の方法で金属間化合物を調製し、水銀の
放出性を検討した結果を第10図(横軸に加熱温
度、縦軸に水銀放出率)に示した。図中曲線1
3、および曲線14でかこまれた斜線の範囲Eは
本発明に使用する上記金属間化合物を主成分とす
る合金を、前記実施例と同様に加熱したときの水
銀放出特性を示す。
Example 6 Regarding a nickel alloy of lanthanum and cerium, an alloy with the same molar ratio as in Example 5 was prepared, an intermetallic compound was prepared in the same manner as in the previous example, and the mercury release properties were examined. The figure shows the heating temperature on the horizontal axis and the mercury release rate on the vertical axis. Curve 1 in the figure
3 and the diagonally shaded range E surrounded by curve 14 shows the mercury release characteristics when the alloy containing the intermetallic compound as a main component used in the present invention is heated in the same manner as in the above example.

この斜線で示す範囲Eは従来例15よりも上部
に位置し、前記載の実施例と同様な効果を有す
る。
The shaded range E is located above the conventional example 15, and has the same effect as the embodiment described above.

実施例 7 この実施例は、サマリウム、ランタン、セリウ
ムを主成分とする金属間化合物の例を示すもので
ある。
Example 7 This example shows an example of an intermetallic compound containing samarium, lanthanum, and cerium as main components.

サマリウム、ランタンおよびセリウムそれぞれ
70原子パーセントとガドリニウム30原子パーセン
トの比率にし、ニツケルとのモル比を前記実施例
5と同様にして合金を調製した。そして、前記実
施例と同様にして金属間化合物を調製し、水銀の
放出性を検討した結果を第11図(横軸に加熱温
度、縦軸に水銀放出率)に示した。図中曲線1
6、および曲線17でかこまれた斜線の範囲Fは
本発明に使用する上記金属間化合物を主成分とす
る合金を、前記実施例と同様に加熱したときの水
銀放出特性を示す。
samarium, lanthanum and cerium respectively
An alloy was prepared with a ratio of 70 atomic percent to gadolinium and 30 atomic percent, and the molar ratio to nickel was the same as in Example 5 above. An intermetallic compound was prepared in the same manner as in the above example, and the mercury release properties were examined. The results are shown in FIG. 11 (horizontal axis: heating temperature; vertical axis: mercury release rate). Curve 1 in the figure
6 and the shaded area F surrounded by curve 17 shows the mercury release characteristics when the alloy containing the above-mentioned intermetallic compound as a main component used in the present invention is heated in the same manner as in the above example.

この斜線で示す範囲Fは従来例18よりも上部
に位置し、前記載の実施例と同様な効果を有す
る。
The shaded range F is located above the conventional example 18 and has the same effect as the embodiment described above.

本発明の水銀放出構体は上述のように一般式
RxNiyHgz(R=Gd、La、Ce、Smのうち少なく
とも1種を主成分とし、yとxのモル比を2<
y/x≦5の範囲とする。)で示される金属間化合
物を主成分とする合金を保持器に保持させたもの
でy/x≦2の範囲では実用性がなく、2<y/x≦
5の範囲では前述の利点のほかに水銀との反応率
を高められる利点がある。なおy/xが5を越える
とHgと反応し難いため限定する理由とする。上
記金属間化合物を保持させるために使用する保持
器の形状あるいは大きさ等は適用する目的に応じ
て色々な変形をなし得るものである。
The mercury release structure of the present invention has the general formula as described above.
RxNiyHgz (R=at least one of Gd, La, Ce, and Sm is the main component, and the molar ratio of y and x is 2<
The range is y/x≦5. ) is held in a cage, and is not practical in the range of y/x≦2, and 2<y/x≦
In addition to the above-mentioned advantages, the range of 5 has the advantage of increasing the reaction rate with mercury. Note that when y/x exceeds 5, it is difficult to react with Hg, which is the reason for this limitation. The shape and size of the cage used to hold the intermetallic compound can be modified in various ways depending on the purpose to which it is applied.

例えば第1図および第2図に示すようなリング
状の水銀放出構体で、断面において上端が開放し
たミゾを形成するリング状容器1内に前記合金2
を充填する他に第3図および第4図に示すような
正方形の金属板の中心部に凹部を設けた保持器3
に前記合金を充填した水銀放出構体等である。
For example, in a ring-shaped mercury release structure as shown in FIGS. 1 and 2, the alloy 2
In addition to being filled with
This is a mercury release structure filled with the above-mentioned alloy.

なお、従来から実施されている、いずれも金属
より成る板、リボン線状、コイルその他保持器等
はもちろん、目的に応じて考えられる保持器等も
含まれるものである。
It should be noted that the present invention includes not only plates, ribbons, coils, and other cages made of metal that have been conventionally used, but also cages that can be considered depending on the purpose.

本発明の水銀放出構体は目的に応じて、ゲツタ
ー能を有する金属例えば、ジルコニウム、チタニ
ウム、あるいはジルコニウムとアルミニウムの合
金その他金属粉末と前記水銀を放出する金属間化
合物を主体とする合金を混合して保持器に保持し
てもよいし、また、2層にして保持してもよい。
あるいはゲツター能を有する金属粉末と水銀を放
出する上記合金を別々の保持器に保持して管球内
に共存させても良い。
The mercury release structure of the present invention may be prepared by mixing a metal having a getter function, such as zirconium, titanium, an alloy of zirconium and aluminum, or other metal powder, and an alloy mainly composed of an intermetallic compound that releases mercury. It may be held in a cage, or it may be held in two layers.
Alternatively, the metal powder having gettering ability and the above-mentioned alloy that releases mercury may be held in separate holders and made to coexist in the bulb.

ゲツター能を有する金属は粉末状である必要は
なく、線状、プレート状、リボン状、ペレツト状
等あらゆる変形が考えられる。
The metal having gettering ability does not need to be in powder form, and may be in any shape such as a line, plate, ribbon, or pellet.

本発明の応用例としてはニキシ―管、低圧水銀
蒸気放電管として殺菌灯、けい光灯、その他水銀
を封入した管球類で、前記載のごとく目的に応じ
て色々な構成で使用できる。なお、実施例の化合
物にはYNi2のような不安定物質が僅かに混入す
ることがあつても実施例の効果を低減することは
ないしTi,Zr等を僅少に混合されていても実施
例の金属間化合物は有効に作用する。
Application examples of the present invention include Nixie tubes, low-pressure mercury vapor discharge tubes such as germicidal lamps, fluorescent lamps, and other mercury-filled tubes, which can be used in various configurations depending on the purpose as described above. Furthermore, even if unstable substances such as YNi 2 may be slightly mixed into the compounds of the examples, the effects of the examples will not be reduced, and even if a small amount of Ti, Zr, etc. is mixed, the compounds of the examples will not be affected. intermetallic compounds act effectively.

また前記一般式に示されているニツケルのほか
に一般式中のRと水銀の両方に反応性を有する金
属であればニツケルに限定されているものではな
い。
In addition to nickel shown in the above general formula, the metal is not limited to nickel as long as it is a metal that is reactive with both R in the general formula and mercury.

以上述べたように一般式RxNiyHgz(R=Gd、
La、Ce、Smのうち少なくとも1種を主成分と
し、yとxのモル比を2<y/x≦5の範囲とす
る。)で示される金属間化合物を主成分とする合
金を保持器に保持させた水銀放出構体は、従来に
比較して水銀放出速度が大きいので管球の高速製
造設備にも容易に適用でき、かつ同一温度におけ
る水銀放出率が高いので水銀を有効に利用できる
利点がある。
As mentioned above, the general formula RxNiyHgz (R=Gd,
The main component is at least one of La, Ce, and Sm, and the molar ratio of y and x is in the range of 2<y/x≦5. ) The mercury release structure in which an alloy containing an intermetallic compound as the main component is held in a cage has a higher mercury release rate than conventional ones, so it can be easily applied to high-speed tube manufacturing equipment, and Since the mercury release rate at the same temperature is high, it has the advantage that mercury can be used effectively.

またこのことは、管球内に封入される総水銀量
を少なくできることにもなり、環境汚染の軽減に
大きな効果を有するものである。
This also allows the total amount of mercury sealed in the bulb to be reduced, which has a great effect on reducing environmental pollution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の水銀放出構体の一実施例を示
す平面図、第2図は同図A―A線にそつて切断し
て示す断面図、第3図は同じく本発明水銀放出構
体の他の実施例を示す平面図、第4図は同図B―
B線にそつて切断して示す断面図、第5図、第6
図、第7図、第8図、第9図、第10図および第
11図は本発明の水銀放出構体に使用する各種の
金属間化合物を主成分とする合金と従来のものに
ついて、各種温度における水銀放出率を比較して
示す特性図である。 1,3:保持器、2,4:合金。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the mercury discharge structure of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line A--A in the same figure, and FIG. 3 is a plan view showing an embodiment of the mercury discharge structure of the present invention. A plan view showing another embodiment, FIG. 4 is the same figure B-
Cross-sectional views taken along line B, Figures 5 and 6
Figures 7, 8, 9, 10, and 11 show alloys containing various intermetallic compounds as main components used in the mercury release structure of the present invention and conventional alloys at various temperatures. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a comparison of mercury release rates at 1, 3: Cage, 2, 4: Alloy.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一般式RxNiyHgz(R=Gd,La,Ce,Smの
うち少なくとも1種を主成分とし、yとxのモル
比を2<y/x≦5の範囲とする。)で示される金
属間化合物を主成分とする合金を保持器に保持し
たことを特徴とする水銀放出構体。
1 Intermetallic compound represented by the general formula RxNiyHgz (R = at least one of Gd, La, Ce, and Sm as a main component, and the molar ratio of y and x is in the range of 2<y/x≦5) A mercury release structure characterized by a cage holding an alloy containing as a main component.
JP11542176A 1976-09-28 1976-09-28 Mercury discharging structure Granted JPS5342475A (en)

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