專利名稱：一種富汞型銻錫汞合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汞合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是低氣壓汞放電燈用的一種富汞型銻錫汞合金。
背景技術(shù)：
在低氣壓汞放電燈利用汞激發(fā)產(chǎn)生紫外光，紫外光用于殺菌或轉(zhuǎn)化為可見光用于照明。汞是有毒金屬，且常溫下易揮發(fā)，隨著全球環(huán)保意識的加強，已普遍使用汞合金代替液汞嚴格控制燈內(nèi)含汞量，減少汞污染?，F(xiàn)時使用的Zn-Hg、Zn-Sn-Hg, Sn-Hg, Bi-Sn-Hg 等汞合金，這些汞合金常溫下的飽和汞蒸汽壓低于液汞的飽和汞蒸汽壓，汞合金中存在著 Hg2Zn3 >HgZn3>HgSn6 ,Hg3Sn20,HgSn16,HgSn39等化合物，在燈熄滅后汞合金回吸燈內(nèi)游離的汞原子，燈長時間熄滅后游離的汞原子大幅減少，再次重新點燈時，潘寧放電效應(yīng)差，燈啟動困難，燈啟動瞬間由于汞原子濃度低(汞蒸汽壓低)，燈的紫外輻射效率低，瞬時光通百分比(瞬時光通量與最大光通量之比)低，同時由于汞合金被加溫及放出汞原子均需要時間， 光通百分比達到80%的爬升時間長，燈長時間發(fā)暗，即亮得慢，尤其是冬天，管路長的低壓汞放電燈暗管現(xiàn)象非常明顯。瞬時光通百分比、爬升時間統(tǒng)稱為燈的啟動爬升特性。目前常用汞合金配方如Znl5%-Sn35%-Hg50% (金屬后面的百分比表示對應(yīng)該金屬的質(zhì)量百分比)、Zn35%-Sn 15%_Hg50%、Sn80%_Hg20%、Bi50%-Sn35%_Hgl5% 均存在燈長期存放后亮得慢的問題。裸露式節(jié)能燈、直管熒光燈、環(huán)形熒光燈均需要使用既能嚴格控制燈內(nèi)含汞量，又能有助于低溫啟動，快速提高燈啟動爬升特性的汞合金。EP2145028B1 (國際申請?zhí)朠CT/EP2008/054839)中的Sn-Hg合金，當(dāng)含汞比例高時，有利提高燈的啟動爬升特性，該二元汞合金由于含汞比例高時，顆粒強度差，輕捏變形， 也容易碎，實際應(yīng)用中非常困難。申請?zhí)?2005800007333. 6中鋅錫汞合金不能快速提高燈的光通量。申請?zhí)?00610038889. 8銻錫銀汞四元合金中鋅含量5%_35%，汞含量20%_65%， 當(dāng)鋅含量高、汞含量低時，汞合金常溫下汞蒸汽壓低仍，吸汞能力強；添加銀使汞合金吸汞能力進一步加強，仍然存在燈亮得慢的問題，該汞合金方案中很多區(qū)域不可實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種富汞型銻錫汞合金，使汞合金中含有較多游離的汞即富汞，該汞合金可用正常工藝生產(chǎn)保證其為固態(tài)，既達到控制燈內(nèi)含汞量，減少汞污染的目的，同時使由于儲運或擱置長時間的燈獲得良好的啟動爬升特性。 本發(fā)明的汞合金同時具有合金強度高，不易破碎，便于使用的優(yōu)點。在Sb-Sn-Hg汞合金中，銻、錫與汞形成最高含汞量的汞化合物為Hg3Sb2， HgSn6，按其分子式計算出其化合物中汞的原子總重量與金屬原子總重量之比為 Hg3Sb2=2. 54:1. 00， HgSn6=O. 28:1. 00，如果合金中汞與銻、錫全部形成合金化合物，則其重量比關(guān)系式為2. 54X + 0. 28Y=Z，X、Y、Z分別為銻錫汞的重量百分比，為了使汞合金能保證滿足燈的啟動爬升特性，銻錫與汞形成化合物后，仍有富余的汞存在，我們設(shè)定汞的富余質(zhì)量百分比為25%以上。由于有富余的汞存在，一、汞合金初期的汞蒸汽壓溫度特性與液汞接近或相同，常溫下飽和汞蒸汽壓比傳統(tǒng)汞合金高；二、汞合金不吸收外面的汞，粉層、電極吸附的汞及燈內(nèi)的汞原子均保留在燈內(nèi)，啟動時將快速釋放，參與放電；三、富余的汞在啟動時擴散快，這三方面的原因可以提高燈的啟動爬升特性。少量的銻有助于提高銻錫汞合金的強度，但銻與汞會形成化合物，所以銻的含量不宜過多。汞的含量太低，富余的汞太少，可能在制燈過程中被消耗掉；汞的含量超過55%， 汞合金顆粒強度變差，難以使用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案——富汞型銻錫汞合金中2. 54X + 0. 28Y < 0. 75Z，X、Y、Z分別為銻錫汞的重量百分比。其中優(yōu)選方案是0. 5%彡X彡10%， 35% ^ Z ^ 55%。本發(fā)明富汞型銻錫汞合金中也可以加入少量其它金屬，如鋅、鉍、銀、金、銦、鈰、 鋁、鍺等金屬。添加微量A、B、C等金屬的富汞銻錫汞合金中，各種金屬的重量百分比滿足公式2. 54X + 0. 28Y + aA + bB + cC < 0. 75Z, X、Y、Z分別為銻錫汞的重量百分比；a、b、c 分別為金屬A、B、C與汞形成最高含汞量的汞化合物中，汞的原子總重量與金屬原子總重量之比；A、B、C為金屬A、B、C的重量百分比。鋅不宜加入過多，鋅除了與汞形成化合物外，汞會溶解在鋅中，溶解的汞不能在燈正常工作條件下釋放出來，導(dǎo)致汞有效率低。本發(fā)明富汞型銻錫汞合金的制造可按現(xiàn)有熔融滴制工藝制備，即按設(shè)計的銻錫汞的質(zhì)量比混合，然后在高溫下熔解，通過噴嘴滴進成型液中，清洗干凈后真空干燥，制得球體富汞型銻錫汞合金。富汞型銻錫汞合金常溫下易溢汞粘連，需要表面包膜，包膜采用金屬、金屬氧化物、無機鹽的粉體進行表面涂覆。本發(fā)明最大優(yōu)點在于采用該汞合金可提高燈管啟動爬升特性，且汞合金強度高， 利于大批量生產(chǎn)使用。參見附圖1和2所示，傳統(tǒng)的銻錫汞合金ai35%-Snl5%-Hg50%，用于典型 Φ 12mmllW節(jié)能燈，存放六個月后，燈管啟動瞬間，瞬時光通百分比(瞬時光通量與最大光通量之比)約為25%，光通百分比達到80%的爬升時間約為40秒，同等條件下富汞型銻錫汞合金Sb3%-Sn52%-Hg45%，瞬時光通百分比(瞬時光通量與最大光通量之比)約為40%，光通百分比達到80%的爬升時間約為20秒。


圖1為使用傳統(tǒng)固汞的燈管的爬升特性曲線。圖2為使用本發(fā)明固汞的燈管的爬升特性曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合多個具體實施例對本實用新型做進一步說明。實施例1 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn =Hg=O. 5% :64. 5% :35%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例2 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=l. 0% :61% :38%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例3 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=2% :58% :40%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例4 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=3% 55% 42%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫銅合金粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例5 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=4% 51% 45%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫銅合金粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例6 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=5% 47% 48%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂銻粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例7 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=6% 44% 50%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂銻粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例8 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=7% 41% 52%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例9 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn :Hg=8% 49% 53%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例10 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m)Sb =Sn :Hg=9% 46% 55%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例11 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn =Hg= 10% 42% 58%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例12 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn =Hg :Zn=2% 50% 45% 3%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于熒光燈中取代液汞。實施例13 銻錫汞按質(zhì)量百分比(m/m) Sb =Sn =Hg :Ag=4% 49% 46% 1%經(jīng)熔融滴制成球丸銻錫汞合金，表面涂錫粉、金屬氧化物混合粉，應(yīng)用于緊湊型熒光燈中取代液汞。以上所述之實施例只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍， 故凡依本發(fā)明之原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種富汞型銻錫汞合金，其特征在于是含有銻錫汞的合金，Sb:Sn:Hg=X:Y:Z，銻錫汞的重量百分比滿足公式2. 54X + 0. 28Y < 0. 75Z，X、Y、Z分別為銻錫汞的重量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富汞型銻錫汞合金，其特征在于銻的重量百分比為 0. 5%彡X彡10%，汞的重量百分比為35%彡Z彡55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富汞型銻錫汞合金，其特征在于該汞合金還添加有少量鋅、鉍、銀、金、銦、鈰、鋁、鍺之類的A、B、C金屬，各種金屬的重量百分比滿足公式 2. 54X + 0. 28Y + aA + bB + cC < 0. 75Z,其中X、Y、Z分別為銻錫汞的重量百分比；a、b、 c分別為金屬A、B、C與汞形成最高含汞量的汞化合物中，汞的原子總重量與金屬原子總重量之比；A、B、C為金屬A、B、C的重量百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富汞型銻錫汞合金，其特征在于該汞合金還包括其表面的金屬、金屬氧化物、無機鹽粉體組成的表面涂覆物。
全文摘要
本發(fā)明公開了低氣壓汞放電燈使用的一種富汞型銻錫汞合金，通過計算合適的成分配比，其化學(xué)成分質(zhì)量比符合公式2.54X＋0.28Y＜0.75Z(X，Y，Z分別表示合金中銻，錫，汞的質(zhì)量百分比，以下相同)，該汞合金富余25%以上的游離汞。傳統(tǒng)汞合金由于常溫下飽和汞蒸汽壓低，且汞合金回吸燈內(nèi)游離汞，導(dǎo)致燈亮得慢。本發(fā)明的汞合金由于有充足的游離汞存在，汞合金的性能更接近于液汞的特性，常溫下飽和汞蒸汽壓為液汞的汞蒸汽壓，相對較高，汞合金不會回吸燈內(nèi)游離汞，汞合金中的汞擴散速度也較快，燈在長期存放后的初次啟動過程中，燈瞬時光通百分比較高，達到最高光通量80%所需要的時間短，即燈快得亮。本發(fā)明的汞合金同時具有合金強度高，不易破碎，便于使用的優(yōu)點。
文檔編號C22C7/00GK102329979SQ201110232950
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月13日
發(fā)明者何志明 申請人:何志明