Способ изготовления электродовдля люминецентных ламп

ечтно- вхмнческаи

ОП ИС

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

АНИЕ (») 510174

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К IlATEHTV (61) Дополнительный к патенту(51) М Кл Н 01Ý 9/02

2 (22) Заявлеио16 05 72 (21) 1784311/24 7 (23) Приоритет

144 137 (32)

03. 12.71 (31) 204469 (33) СГ11А

204478 (43) Опубликовано 05.04.76,Бюллетень № 13

Гасударстаеннмй номнтет

Совета Мнннстроа СССР

w делам изобретений н отнрытнй (53) УДК 621 3 032. . 2 13. 002. 2 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 29.09.76 (72) Авторы изобретения

И ностршщы

Ричард Антони Менелли и Эдмунд Роберт. Керн (США) И ностранная фирма

"ИТТ Индастриз ИНК" (США) (7l) Заявитель (54) спосов итотовпе11ия электгодов

ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

Изобретение касается технологии изготовления электродов для люминесцентных ламп, Известен способ изготовления электродов для люминесцентных ламп, в котором смесь карбонатов бария, стронция, кальция и окиси алюминия предварительно размалывают, смешивают с биндером и прокаливают в течение нескольких часов при температуре 13001500 С. в неитральной среде. Известен также способ уменьшения распыления электронно дов люминесцентных ламп и увеличения их срока службы за счет введения в состав оксидного покрытия цирконата кальция вме сто двуокиси циркония.

Предлагаемый способ изготовления электр родов для люминесцентных ламп предусматривает, подобно известным, смешивание эмиттирующего электрона материала на осно ве щелочноземельных металлов с металлом и прокаливание полученной смеси, М

Отличительной особенностью предлагаемого способа, обеспечивающей повышение срока службы ламп, является ro, sxo порошкообразную смесь, состоящую из щелочноземельпых металлов и металла в порошко 25 образном состоянии, имеющего точку плаво пения выше 1400 С и низкое давление паров, помешают в металлический контейнер, прессуют при давлении от 70 до 200кг/см и одновременно нагревают при температуре о от 700 до 1000 С для возникновения экзо термической реакции и образования после затухания последней на части поверхности электрода зубчатых выступов. При этом в качестве металла используют либо вольфрам, тантал, молибден, торий, титан, цирконий и их сплавы, либо металлы из группы пере ходных элементов, например никель или же лезо. В качестве эмиттирующего материала используют окислы, перекиси и ките аты бария, окислы кальция, окислы стронция и до полнительно вводят окислы циркония или соединения лития, цезия, калия и натрия.

Упомянутые смеси берут в соотношении

6070% по весу металла и 3040% по весу эмиттирующего материала.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, HG которых показаны вариан;и струк тур электродов, изготовленных по дацному

-101 "4

11 вают амиттйрующий электроны материал на основе шелочноэемельных металлов с ме таллом и полученную смесь прокаливают, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения срока службы лампы, порошкообраэную смесь, состояшую из укаэанных шелочноэемельных металлов и ме-: талла в порошкообразном состоянии, имеющего точку плавления выше 1400о и низ» кое давление паров, помешают в металли- ® ческий контейнер, прессуют при давлении от 70 до 280 кг/см2 и одновременно нагревают при температуре от 700 до

1000 С для возникновения экзотермиче ской реакции и образования после затуха-, !Ь ния последней на части поверхности элект рода зубчатых выступов.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что в качестве металла используют вольфрам, тантал, молибден, 2О торий, титан, цирконий и их сплавы..12

3. Спосрб по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве металла используют метал.ы из группы переходных элементов, например никель или железо.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве эмитти рующего материала используют окислы, перекиси и нитраты бария, окислы кальция, окислы стронция и дополнительно вводят окислы циркония или соединения лития, цезия, калия и натрия.

5. Способпоп. 1, отличаюш и и с я тем, что упомянутые смеси берут в соотношении: 60-70% по весу металла и 30 0% по весу эмнттируюшего материала.

Приоритет по пунктам 17.05.71 по пп.

l. 2, 4, 5; 03.12.71 по и. 3.

9 g2.1

10 13

5101 У . Г йрименены металлы из группы переходных элементов, такие как никель и железо, об ладаюшие более низкой экзотермичностью, чем тантал. Это.может быть осу1цествлено за счет введения щелочного или шелочно

5 земельного соединения, например перекиси бария, в больших количествах, чем тогда, когда вместо металла из группы переходных элементов применяется отражательный металл Тот же результат может быть достиг10 нут за счет поддержания постоянного содержания металла из группы переходных эле ментов и применения более реакционноспособного соединения шелочного или шелочноземельного металла, чем перекись бария, 15 такого, например, как нитрат бария. Хотя выше было оговорено применение 67% по весу отражательного порошкообразнбго металла и 33% по весу соединения щелочно земельного металла. установлено, что для достижения удовлетворительных скоростей реакции и получения удовлетворительных сплавпенных электродов могут применяться смеси, содержашие от 50% до 80% по весу порошкообразного металла и от 20% до

50% по весу соединения шелочноземельного металла.

Порошкообразная смесь 1, упомянутая в приведенном выше примере, приготавли вается путем прокатки двух частей по весу р порошкообразного тантала и одной части по весу перекиси бария с кремневой галькой в стандартной шаровой. мельнице в течение, например, одного часа, В первог варианте исполнения электрода (фиг. 1) порошкообразная смесь 1 помешена в металлический контейнер 2, В качестве материала контейнера может быть использовано желе зо, железо с никелевы покрь1тием, тантал, вольфрам и даже мог1ибден.Метаг1111п1еск1 и 4р вых од J присседкпен v цч;.траг.1,11ой нижней части контейнера с по1,1ои..ью, например, точечной сварки, и может быть выполнен из того же материала, что и сам контейнер. Помешенную в контейнер 2 порошкс 45

1 образную смесь 1 прессуют с помошью, например утяжеленного стального поршня

2 при давлении 70»200 кг/см . Величину давления прессования выбирают в указан» . ном диапазоне в зависимости от желатель, 10 ной скорости экзотермической реакции, от которой зависит градиент плотности готового электрода, Контейнер 2 затем помешают на изолируюшее основание 4, которое выполнено из изоляционного мате- 55 риала, например стекла или керамики, и имеет гнездо для 1и..п1од11 3. Крьиику 5, в11полиенную из изог11и(иоllllol о г111т1-. и!aла и имеюшую отп<".рсти» 6 д 1л прохождения т.азообразных продуктов эк 1отермическо11 Ег

6 реакции, помешают на контейнер 2, после. чего контейнер с порошкообразной смесью

1 нагревают для инициирования, ребуемой экзотермической реакции между танталом и перекисью бария. Нагрев, необходимый для инициирования экзотермической реакции, может быть достигнут различными споообами, например в муфальной печи.

Он может быть осушествлен также с по мощью устройства (фиг. 1), которое имеет спираль 7, охватывающую контейнео 2 и соединенную с высокочастотным генератором

8 с помошью проводников 9, Для иницииро вания экзотермической реакции необходимо нагреть смесь 1 до температуры от 700 С о до 1000 С, причем указанная температура о должна превышать температуру плавления порошкообразной перекиси бария и темпера туру, при которой экзотермическая реакция начинается внутри контейнера. Для обеспе чения необходимого нагрева, принимая во-внимание импеданс контейнера нагреваемо»

ro материала, требуется источник электрической энергии, который должен работать на частоте 450 кгц и давать ток по рцдка 165 ма. Генератор 8 работает до тех пор, пока не начнется экзотермическая реакция, возникновение которой может наблюдаться через отверстие 6 в;;иде световой вспышки. После возникновения экзо

1 термической реакции генератор 8 может быть отключен, поскольку экзотер::;ическая реакция будет далее продогскаться до самозатухания, а ее продолжительность определяться количеством смесп 1 B контейнер, ре 2. После окончания экзотермической реакции и охлаждения готового сплавленного электрода последний подвергается обычной обработке, пос...е чего oil может применяться в люми несцентной лампе.

Готовый электрод 10 (фиг. 2) содержит сплавленную смесь 11, верхняя поверхность 12 которой вогнута и имеет зубчатые выступы. Конфигу-рация поверхности 12 обусловлена парциальиым прохож» дением газов, являющихся продуктами экзотермической реакции, через отверстие

6 в крышке 5 и обратным давлением указанных газов в контейнере 2 вследст. вие наличия крышки 5, а также относительно малым размером отверстия 6, что препятствует полному прохождению упомяну тых газов.

Сплавленггая смесь 11 имеет структурный градиент плотности по массе: в непосредственной Ioлизости от поверхности

12 размер частиц в смеси сост-вляет

25-50 мкм, а содерг. al!Ilo иор дост11гиот

80%, в то время как tlo ..1е1ра уг1.. . ии

I or поверхности j 2 с. 1 :.1. 1 1

Фиг. 7

ЗЗ ЗФ 32 9 р

° °

Пзд. М J)g) Тираж

Подписное

Заказ 5930

ЦПИИПП Государственного комитета Совета Министров СССР ио дедам изобрстсиий и открытий

Москва, t!3035, Раушскаи иаб., 4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

510174

29 и проточку 30, которая проходит из центральной нижней части полости 29. форма 26 выполняетса разъемной (мо» жет быть также и цельной) дла того, что бы облегчить извлечение из нее сплавленного таблеточного электрода, Форма 26

6 изготовлена из проводашего материала, с которым сплавленный таблеточный элект род не имеет,адгеэии, например иэ графита.

Технология изготовления электрода !

О в этом случае аналогична изготовдению электрода по второму варианту, В проточ- . ку 30 плавильной формы 26 помешают металлический вывод 31, который служит

l5 выводом электрода и выполнен иэ проводя щего материала, такого как никель, вольф рам, тантал, железо и их сплавы. Верхняя часть 32 вывода 31 имеет форму шляпки гвоздя и служит дла улучшения соединения вывода 31 со сплавленным таблеточным электродом, который должен быть изготовлен.

Порошковую смесь 1 помешают в полость 29 формы 26 и прессуют с помощью, например, утяжеленного стального плунжера.

Крышка 33, которая выполнена иэ того же материала, что и форма 26, имеет слегка вогнутую нижнюю поверхность и

1 центральное отверстие 34, предназначенное для выпуска газов, выделяющихся в ходе экзотермической реакции. Для нагрева смеси может быть использована та же спираль 7, охватывакицая форму 26 и питаемая от ИЧ-генератора 8. После 35 окончания экзотермической реакции и охлаждения готового сплавленного электрода он может быть подвергнут обычной обработке и применен в люминесцентной лампе. Готовый сплавленный таблеточный 4) электрод 35 (фиг. 9) со структурным градиентом плотности по массе имеет слегка коническую верхнюю поверхность

36 и цилиндрические боковые стороны 37.

Коническая поверхность 36 имеет мно- 45 жество зубчатых выступов, а B объеме электрода рядом с верхней поверхностью вывода 31 имеется полость 38, образо вавшаяся вследствие выброса таблеточного материала, вызванного экзотермической 5О реакцией. Процентное соотношение пустот и частиц и размеры частиц на поверхности и в объеме электрода 35 примерно . такие же, как у вышеописанных электродов 10 и 22. 55

Конкретная структура и конфпгураци -: катода 35 об)усло().10)111 раз)1ером и фор мой спресс()11()ш(011 11()ро1пковой смеси и непосредственно завцс1(". от формы полости 29, путей прохождения газов, выдела- 60

10 юшихся из опрессованной смеси 1 во вре мя экэотермической реакции, от формы конического контура нижней поверхности крышки 33 и от направленной силы, вызванной экэотермической реакц(ей, Электрод 35 рак же, как. и описанные выше электроды 10 и 22 имеет умень» шенное время перехода от состояния све чения к состоянию дугового разряда, со ставляюшее менее полови ны секунды, что приводит к снижению величины напряжения зажигания лампы, в которой применя ется этот электрод. Уменьшение длитель ности периода перехода от состояния свечения к состоянию дугового разряда, обусловленное зубчатыми выступами на верхней поверхности 36 электрода (31), привод(гг к уменьшению распыляемого ма териала электрода. Благодаря тому, что нижняя и боковые части катода 35 более ровные и плотные, чем его верхняя часть

36, эмиссия электронов имеет место толь ко с поверхности 36. Распыление электрода

35 будет, таким образом, несколько мень шим, чем распыление электрода 22, что приводит к уменьшению нежелательного ко нечного почернения. Электрод 35 имеет по. сравнению с электродом 22 более совершен ную сгруктуру, так как егo нижняя и боко» вые части получаются ровными и плотными, в то время как у электрода по второму варианту они получаются зубчатыми и по ристыми. Далее, применещ(е вывода 31, верхняя часть которого имеет форму головки гвоздя, приводит к улучшенному электрическому контакту между выводом и таблеткой, Электрод 35, также как и электроды 10 и 22, имеет значительно больш.(й( срок службы, чем горячий и гибридный катоды.

Хотя электрод 35 превосходит элек. род 22 по ряду параметров, целесообразно применять электрод 22 в тех случаях, ког» да в конечном счете длительность срока службы более важна, чем устранение распы« лення материала электрода и сопутствующего этому конечного почерненпя, Это обусловлено тем, что электрод 22 имеет несколько больший срок службы, чем электрод 35, поскольку первый имеет зубчатые края по всей периферии и, следовательно, обладает значительно большим числом эмиссионных элементарных участков, чем электрод 35, у которого, как об этом упоминалось вьпое, ни)княя и боковь)е поверх ности выполнень(ровными.

Формула изобретения

1 ° С и ос 06 и з г Ото в л е 1И! л -) l I o å т р о (О в (! л Я лк)МН(1есце((т(п х Л 1>(пр 11 )И КОГ0 1 )11 С е 1 11

510175 тираж О 64

За«аз 5980

Иэд. М ffg

Подписное

Ш1ИИ11И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н.Таборко

Редактор Т.Орловскж Гекред М.М Семенов Корректор Н.Аук