CN101980353A - 共烧封接高效陶瓷灯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷光源领域，具体公开了一种共烧封接高效陶瓷灯,其包括放电腔及设于放电腔端部的电极管，电极管内插装有陶瓷金属电极，陶瓷金属电极靠近放电腔的一端连接有钨电极，其中，陶瓷金属电极与电极管通过共烧完成封接；陶瓷金属电极末端与电极管对应末端完成共烧封接；该陶瓷金属电极外径与电极管内径相匹配；且该陶瓷金属电极材料的膨胀系数与电弧管材料的膨胀系数相匹配。同时，本发明还公开了一种共烧封接高效陶瓷灯的制备方法。本发明能有效避免焊料的腐蚀，且气密性更佳。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷光源领域，尤其涉及一种共烧封接高效陶瓷灯及其制备方法。
背景技术
陶瓷灯结构直接关系到封接工艺。封接是陶瓷放电光源的关键技术，封接的好坏直接关系到电弧管的性能和寿命。陶瓷放电管的封接技术不同于石英，石英金卤灯是通过融化石英与电极或电极组件进行收缩封接或压缩封接，陶瓷在成型后不宜融化，陶瓷与电极或电极组件的封接是通过玻璃焊料填充陶瓷与电极的缝隙完成的，见图1所示，其中包括放电腔6、设于其两端电极管2及插装于电极管2内的电极组件，电极组件包括依次连接的位于放电腔内的电极头5、钼丝3及铌管1，焊料流入电极管2与电极组件间的间隙4实现焊接。
要做到完全的气密性，目前主要的封接技术是将陶瓷放电管管脚设计为两个电极管，其内径与电极组件间形成小间隙。在封接过程中，将玻璃焊料和陶瓷放电管及电极一同加热。玻璃焊料的熔点低于陶瓷的软化点，并且在熔化后有很好的流动性，进而渗透到陶瓷电极管和电极组件的间隙中。待冷却后完成陶瓷管的封接。目前陶瓷金卤灯几乎所有全部采用这种在电极管里完成的封接技术。
现有的电极与电极管是采用加焊料，熔化焊料来完成电极与电极管的封接。缺点是焊料材料容易与电弧管中的金属卤化物反应，导致焊料腐蚀，密封破坏。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种避免焊料的腐蚀、气密性更佳的共烧封接高效陶瓷灯；
同时，本发明的另一目的是提供一种共烧封接高效陶瓷灯的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种共烧封接高效陶瓷灯, 其包括放电腔及设于放电腔端部的电极管，电极管内插装有陶瓷金属电极，陶瓷金属电极靠近放电腔的一端连接有钨电极，陶瓷金属电极与电极管通过共烧完成封接。
上述方案中，陶瓷金属电极与电极管通过共烧完成封接， 而不需要任何焊料，能有效避免放电腔内部的金属卤化物与焊料的反应，从而造成焊料的腐蚀，而共烧封接能有效解决此问题，使气密性更佳。
进一步地，陶瓷金属电极与整个电极管完成共烧封接；或者，陶瓷金属电极末端与电极管对应部位完成共烧封接。
进一步地，该陶瓷金属电极外径与电极管内径相匹配。比起用焊料的封接方法，共烧的电弧管与陶瓷金属电极的接触区域可以做到微间隙，甚至是零间隙。
该陶瓷金属电极材料的膨胀系数与电极管材料的膨胀系数相匹配。陶瓷金属电极材料与电极管材料的匹配程度优于焊料与陶瓷金属电极，和焊料与电极管的匹配程度。
具体地，该陶瓷金属电极由氧化铝、氧化钇、镁铝尖晶石、钇铝石榴石和金属：钨、钼、铬、钽、铌、钒、铪、锆、钛中的至少一种材料混合，得到金属包覆的难熔氧化物颗粒，金属的质量分数大于或等于40%，且小于或等于60%；该放电腔及电极管由透明透光陶瓷构成。
陶瓷材料制得的电极管与金属陶瓷电极共烧产生的结合力一般比通过在电极管与金属陶瓷电极之间填充焊料产生的结合力要高，能提高灯的气密性。
该金属陶瓷电极的末端伸出电极管，并直接作为金属引线；或者，该金属陶瓷电极末端还接有一段防氧化的金属引线，且电极管末端与金属陶瓷电极末端之间还设有一焊接槽，该金属引线穿过焊接槽伸出电极管外，该焊接槽用于填充玻璃焊料。
上述方案中，为了防止金属陶瓷电极氧化，在金属陶瓷电极末端接一段防氧化的金属引线，而且金属陶瓷电极末端短于陶瓷电极管末端，再在末端熔化玻璃焊料封盖金属陶瓷电极以防止氧化。
该金属引线由高抗卤化的铬基、镍基、铪基、铼基或IrPt特种合金或NiAl金属间化合物或ZrC、NbC、TaC、HfC、WC制成。
同时，本发明提供了一种共烧封接高效陶瓷灯的制备方法，陶瓷金属电极的末端与电极管对应末端通过局部热源共烧方法完成封接，该局部热源共烧方法包括低温预热，然后急速加热至共烧温度；其中低温预热温度范围200-1000℃，时间1-5秒；急速加热温度在1600℃以上直至金属陶瓷电极外表面和电极管内表面熔化，以完成共烧，时间0.3～2秒以内。本方案通过低温预热、急速加热的处理方法可以有效减少对材料的热冲击，避免陶瓷的微裂、变形和积蓄应力。
该方法优点包括：a、电极管与金属陶瓷共烧产生的结合力一般比通过焊料产生的结合力要高，能提高气密性；b、没有与卤化物反应的玻璃焊料；c、膨胀系数更匹配。
具体地，局部热源为等离子体弧，激光，聚焦红外灯或光纤灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、陶瓷金属电极与电极管通过共烧完成封接，能有效避免放焊料的腐蚀，使气密性更佳；
2、比起用焊料的封接方法，共烧的电弧管与陶瓷金属电极，其膨胀系数更为匹配。
附图说明
图1 为现有技术焊料封接的陶瓷灯的结构示意图；
图2 为本发明共烧封接高效陶瓷灯实施例1的结构示意图；
图3 为本发明共烧封接高效陶瓷灯实施例2的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
如图2所示，本发明公开了一种共烧封接高效陶瓷灯, 其包括放电腔11及设于放电腔11端部的电极管12，电极管12内插装有陶瓷金属电极13，陶瓷金属电极13靠近放电腔11的一端连接有钨电极14，其中，陶瓷金属电极13与电极管12通过共烧完成封接。
本实施例中，陶瓷金属电极13末端与电极管12对应部位完成共烧封接。当然，该陶瓷金属电极13也可与整个电极管12完成共烧封接。
该陶瓷金属电极13外径与电极管12内径相匹配，比起用焊料的封接方法，共烧的电弧管与陶瓷金属电极的接触区域可以做到微间隙，甚至是零间隙。
该陶瓷金属电极13材料的膨胀系数与电弧管12材料的膨胀系数相匹配。陶瓷金属电极材料与电弧管材料的匹配程度优于焊料与陶瓷金属电极，和焊料与电弧管的匹配程度。这样一来，当陶瓷金属电极13受热膨胀时，能避免由于电极管12或陶瓷金属电极13的膨胀系数不一致，而导致的电极管12破裂或使存在电极管12与陶瓷金属电极13之间存在间隙。而现有技术中，焊料与电弧管、陶瓷金属电极的材料性质差异较大，其匹配程度也较差，容易造成电极管的破裂或间隙的产生。
本实施例中，该陶瓷金属电极13由氧化铝、氧化钇、镁铝尖晶石、钇铝石榴石和金属：钨、钼、铬、钽、铌、钒、铪、锆、钛中的至少一种材料混合，得到金属包覆的难熔氧化物颗粒，金属的质量分数大于或等于40%，且小于或等于60%；该放电腔11及电极管12由透明透光陶瓷构成，透明透光陶瓷为氧化铝等。
本实施例中，该金属陶瓷电极13的末端伸出电极管12，并直接作为金属引线。
同时，本发明还公开了一种共烧封接高效陶瓷灯的制备方法，其中，陶瓷金属电极的末端与电极管对应末端通过局部热源共烧方法完成封接，该局部热源共烧方法包括低温预热，然后急速加热至共烧温度；其中低温预热温度范围200-1000℃，时间1-5秒；急速加热温度在1600℃以上直至金属陶瓷电极外表面和电极管内表面熔化，以完成共烧，时间0.3～2秒以内。
该共烧封接高效陶瓷灯通过二次封接完成，一封：由于没有药丸和汞的存在，可以用传统的加热炉方法完成。二封：由于有药丸和汞的存在，要用局部加热方法。局部加热可以用发热体如石墨，或金属加热，也可以是电弧如氩气电弧，或聚焦红外灯，或光纤传输红外光源，或者是激光如二氧化碳激光器，YAG激光器，光纤激光器，半导体激光器等。
实施例2
本实施例与实施例1的结构类似，其区别在于，该金属引线为单独的部件，如图3所示，该金属陶瓷电极13末端还接有一段防氧化的金属引线15，且电极管12末端与金属陶瓷电极13末端之间还设有一焊接槽16，该金属引线15穿过焊接槽16伸出电极管12外，该焊接槽16用于填充玻璃焊料。其中，金属引线15的直径较金属陶瓷电极13的直径小。
上述方案中，为了防止金属陶瓷电极13氧化，在金属陶瓷电极13末端接上防氧化的金属引线15，而且金属陶瓷电极13末端短于电极管12末端，再在末端熔化玻璃焊料封盖金属陶瓷电极13以防止氧化。
进一步地，该金属引线15由高抗卤化的铬基、镍基、铪基、铼基或IrPt特种合金或NiAl金属间化合物或ZrC、NbC、TaC、HfC、WC制成。
Claims (10)
1.一种共烧封接高效陶瓷灯, 其包括放电腔及设于放电腔端部的电极管，电极管内插装有陶瓷金属电极，陶瓷金属电极靠近放电腔的一端连接有钨电极，其特征在于，陶瓷金属电极与电极管通过共烧完成封接。
2.根据权利要求1所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，陶瓷金属电极与整个电极管完成共烧封接。
3.根据权利要求1所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，陶瓷金属电极末端与电极管对应部位完成共烧封接。
4.根据权利要求1所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，该陶瓷金属电极外径与电极管内径相匹配。
5.根据权利要求1所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，该陶瓷金属电极材料的膨胀系数与电极管材料的膨胀系数相匹配。
6.根据权利要求5所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，该陶瓷金属电极由氧化铝、氧化钇、镁铝尖晶石、钇铝石榴石和金属：钨、钼、铬、钽、铌、钒、铪、锆、钛中的至少一种材料混合，得到金属包覆的难熔氧化物颗粒，金属的质量分数大于或等于40%，且小于或等于60%；该放电腔及电极管由透明透光陶瓷构成。
7.根据权利要求6所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，该金属陶瓷电极的末端伸出电极管，并直接作为金属引线；或者，该金属陶瓷电极末端还接有一段防氧化的金属引线，且电极管末端与金属陶瓷电极末端之间还设有一焊接槽，该金属引线穿过焊接槽伸出电极管外，该焊接槽用于填充玻璃焊料。
8.根据权利要求7所述的共烧封接高效陶瓷灯，其特征在于，该金属引线由高抗卤化的铬基、镍基、铪基、铼基或IrPt特种合金或NiAl金属间化合物或ZrC、NbC、TaC、HfC、WC制成。
9.一种权利要求1所述的共烧封接高效陶瓷灯的制备方法，其特征在于，陶瓷金属电极的末端与电极管对应末端通过局部热源共烧方法完成封接，该局部热源共烧方法包括低温预热，然后急速加热至共烧温度；其中低温预热温度范围200-1000℃，时间1-5秒；急速加热温度在1600℃以上直至金属陶瓷电极外表面和电极管内表面熔化，以完成共烧，时间0.3～2秒以内。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，该局部热源为等离子体弧，激光，聚焦红外灯或光纤灯。
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Free format text: FORMER OWNER: CHAOZHOU CHEN'GE ELECTRIC LIGHT SOURCE CO., LTD. Effective date: 20120229 Owner name: CHAOZHOU CHENYUE ELECTRIC LIGHT SOURCE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHAOZHOU CANYUAN ELECTRIC LIGHT SOURCE CO., LTD. Effective date: 20120229 |
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Effective date of registration: 20120229 Address after: 515646 Guangdong County of Chaoan Province town government Ma Cang Feng Tang Zhenyuan Applicant after: Chaozhou Chenyue Electric Light Source Co., Ltd. Address before: 521011, Guangdong, Chaozhou Province, No. 45 South Road, three ring Group Corporation porcelain workshop 205 rooms Applicant before: Chaozhou Sanyuan Electric Light Source Co., Ltd. Co-applicant before: Chaozhou Chenge Electric Light Source Co., Ltd. |
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Owner name: YANG CHAOPING Free format text: FORMER OWNER: CHAOZHOU CHENYUE ELECTRIC LIGHT SOURCE CO., LTD. Effective date: 20121210 |
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Inventor after: Yang Chaoping Inventor before: Lu Zhenzhou |
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Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LU ZHENZHOU TO: YANG CHAOPING |
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Effective date of registration: 20121210 Address after: 515646 Guangdong Province, Chaozhou city Xiangqiao District Xiangqiao North Road No. 9, 2 Yang CuO Xiang Applicant after: Yang Chaoping Address before: 515646 Guangdong County of Chaoan Province town government Ma Cang Feng Tang Zhenyuan Applicant before: Chaozhou Chenyue Electric Light Source Co., Ltd. |
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