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DE3016893A1 - Lichtbogenrohr fuer hochdrucknatrium- dampfentladungslampen mit verbesserter endabdichtung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Lichtbogenrohr fuer hochdrucknatrium- dampfentladungslampen mit verbesserter endabdichtung und verfahren zu deren herstellung

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Publication number
DE3016893A1
DE3016893A1 DE19803016893 DE3016893A DE3016893A1 DE 3016893 A1 DE3016893 A1 DE 3016893A1 DE 19803016893 DE19803016893 DE 19803016893 DE 3016893 A DE3016893 A DE 3016893A DE 3016893 A1 DE3016893 A1 DE 3016893A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
discharge tube
heat
tube body
alumina
refractory metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803016893
Other languages
English (en)
Inventor
Ranbir S Bhalla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE3016893A1 publication Critical patent/DE3016893A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/26—Sealing together parts of vessels
    • H01J9/265—Sealing together parts of vessels specially adapted for gas-discharge tubes or lamps
    • H01J9/266—Sealing together parts of vessels specially adapted for gas-discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

Ernst Str atm αν ν ^n16893
PAT E N TAN WA LT
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9
Düsseldorf, 30. April 1980 48,426
8023
Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh,· Pä.y VV Sf/ A.
Lichtbogenrohr für Hochdrucknatrium-Dampfentladungslampen mit verbesserter Endabdichtung und Verfahren' zu' deren· Herstellung ' · '-
Die Erfindung betrifft Entladungsrohre für Hochdrucknatrlumdampfentladungslampen, insbesondere deren Endabdichtung, wie auch ein Verfahren zur deren Herstellung, insbesondere aber auch ein Verfahren zur Verbindung von Material mit hohem Aluminagehalt.
Hochdrucknatriumentladungslampen mit ihrer hochwirksamen goldgelben Entladung haben große Bedeutung bei der Beleuchtung von Stadtstraßen und Autobahnen. Eine der kritischsten Operationen bei der Herstellung einer Hochdrucknatriumentladungslampe ist das abdichtende Verbinden der Endkappen aus wärmefestem Metall mit dem Entladungsrohrkörper aus polykristallinem Alumina oder Saphir. Außerdem können die meisten vorzeitigen Lampenausfälle einem Durchbruch der Abdichtung zwischen dem Entladungsrohr und dessen Endkappen zugeordnet werden und lassen sich in vielen Fällen auch als ein Versagen der Bindung zwischen der Abdichtfritte und der Endkappe an ihrer Zwischenfläche zuordnen.
Kommerzielle Hochdrueknatriumentladungslampen verwenden eine glasartige Abdichtfritte, um den Entladungsrohrkörper mit den Endkappen aus wärmefestem Metall zu verbinden. Die glasartige
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Abdichtfritte umfaßt in fast allen Fällen prinzipiell Aluminiumoxid und Kalziumoxid in etwa eutektischen Proportionen. Die meisten dieser Abdichtfritten umfassen im allgemeinen kleine Mengen von anderen Metalloxiden, wie Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid, Yttriumoxid, usw. Zahlreiche dieser Abdichtzusammensetzungen zusammen mit dem Verfahren, durch das das aus polykristallinem Alumina bestehende Lichtbogenrohr mit der Endkappe aus wärmefestem Metall bei Hochdrucknatriumentladungslampen verbunden wird, finden sich in den US-PSen 3 281 309, 3 469 729 und 3 588 577. Die Nachteile der Bindung zwischen der abdichtenden Glasfritte und der Endkappe aus wärmefestem Metall wurden bereits früher erkannt, und es wurden seitdem ständig Versuche unternommen, dieses Problem zu lösen. Ein Versuch findet sich in der US-PS 3 448 319, in welcher Druckschrift eine Suspension von Wolframtrioxid in einem geeigneten Bindemittel, die mit einem kleineren Anteil der Abdichtzusammensetzung vermischt war, auf der inneren Oberfläche der Endkappe aufgeschichtet wurde. Bei diesem Verfahren mußte große Sorgfalt angewendet werden, um sicherzustellen, daß die Wolframschicht vollständig mit einer Schicht aus keramischem Abdichtmaterial überdeckt war, so daß nichts von dem Wolfram dem alkalischen Metalldampf in dem Entladungsrohr ausgesetzt ist. Die US-PS 3 598 435 offenbart ein Verfahren, bei dem Zirkondioxid auf dem Niobium gebildet wird, indem das wärmefeste Metall mit Zirkonhydrid beschichtet wird, oder indem alternativ Zirkonoxid oder eine an Zirkon reiche Niobiumlegierung verwendet wird, und dann Zirkon in die Niobiumoberfläche eindiffundiert wird» Man glaubt jedoch, daß die Anwendung von Zirkon ungewünschte Versprödung der Endkappe aus Niobium verursacht.
In jüngerer Zeit wurde in der US-PS 4 103 200 die Verwendung einer internen Vorbeschichtung der Endkappe mit metallischem Silizium beschrieben, was die Bindung zwischen der Endkappe aus wärmefestem Metall und der Abdichtfritte aus Calcia-Alumina erheblich verbessert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses aus der letztgenannten Druckschrift bekannte Verfahren zur verbesserten Endkappenabdichtung noch weiter auszugestalten und zu verbessern und dadurch Entladungsrohre für Hochdrucknatriumentladungslampen zu schaffen, die größere Lebensdauer aufweisen.
Es wurde auch gefunden, daß die Abdichtung zwischen dem Entladungsrohrkörper und der Endkappe ein kritischer Faktor beim Betrieb der Hochdrucknatriumentladungslampe bei den höheren Temperaturen sein kann, die erforderlich sind, um eine Lichtquelle mit verbesserter Farbwiedergabe beleuchteter Objekte zu schaffen. Eine derartige Lampe wird in der US-Patentanmeldung Nr. 923 597 beschrieben, die am 11. Juli 1978 eingereicht wurde.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Entladungsrohr für die Hochdruckentladungslampe neben einem langgestreckten rohrförmigen Keramikentladungsrohrkörperglied und. zwei aus wärmefestem Metall bestehenden Endkappen auf der inneren Oberfläche dieser Endkappen eine Silicidbeschichtung aus wärmefestem Metall besitzt, wobei die Endkappen die Enden des langgestreckten rohrförmigen keramischen Entladungsrohrkörpers abschließt.
Vorzugsweise ist eine glasartige Abdichtfritte, die prinzipiell Alumina und Calcia umfaßt, zwischen der wärmefesten Metallsilicidbeschichtung und dem keramischen Entladungsrohrkörper angeordnet.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Verbindung eines wärmefesten Metalls mit einem Material mit hohem Alumina-Gehalt, wobei das Verfahren die Beschichtung des wärmefesten Metalls mit einer Aufschlemmung aus prinzipiell einer Mischung aus wärmefestem Metallpulver und Silicium-Metallpulver und einem flüssigen Träger, das Backen des wärmefesten Metalls mit darauf befindlicher Aufschlemmung in einem Vakuum für eine vorbestimmte Zeit bei
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einer vorbestimmten Temperatur zur Bildung eines wärmefesten Metallsilicids,das Beschichten von dem Material hohen Aluminagehalts und/oder des beschichteten wärmefesten Metalls mit einer Abdichtfritte, die prinzipiell Calcia und Alumina umfaßt, das Zusammenstellen des Materials mit hohem Aluminagehalt und des wärmefesten Metalls mit der Abdichtfritte dazwischen und das Backen der Anordnung gemäß einem vorbestimmten Abdichtplan umfaßt.
Die Endkappen aus wärmefestem Metall, vorzugsweise aus Niobium,. werden mit einer Aufschlemmung beschichtet, die prinzipiell eine Mischung aus Niobium als vorzugsweises wärmefestes Metallpulver und gepulvertem Siliziummetall und einem Träger besteht. Das Verhältnis von Niobium-Metallpulver zu Silizium-Metallpulver ist vorzugsweise 3:7. Diese Beschichtung wird am besten in
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einer Menge von 1, bis 6,0 mg/cm auf der Oberfläche aufgebracht und kann entweder durch Aufstreichen oder Aufsprühen abgelagert werden. Das beschichtete wärmefeste Metall wird dann für eine vorbestimmte Zeit bei einer vorbestimmten Temperatur gebacken, um eine wärmefeste Metallsilicitbeschichtung zu erzeugen. Eine herkömmliche Glasabdichtfritte, die prinzipiell Aluminiumoxid und Kalziumoxid umfaßt, kann dann auf die Grenzfläche von Alumina-Keramik und wärmefestem Metall aufgebracht und mittels herkömmlicher Erwärmungsverfahren abgedichtet werden.
Es wurde gefunden, daß die Beschichtung eine starke, chemisch reaktive Verbindung mit sowohl der Endkappe aus Niobiummetall als auch der Oxidfritte bildet, wenn eine dünne Schicht der Beschichtung als Flußschicht benutzt wird, um im wesentlichen eine graduierte Abdichtung aus Niobium-wärmefestes Metall-Silicit-Fritte zu bilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur abdichtenden Befestigung eines Teils aus wärmefestem Metall mit einem Entladungrohr aus Alumina-Keramik;
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung eine typische Endkappe für eine Hochdrucknatriumentladungslampe;
Fig. 3■ in einer teilweisen geschnittenen Seitenansicht ein typisches Entladungsrohr für eine Hochdrucknatriumentladungs lampe;
Fig. 4 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine alternative Konstruktion für ein Ende eines Entladungsrohrs einer Hochdrucknatriumentladungslampe; und
Fig. 5 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine noch andere Ausführungsform eines Entladungsrohrs für eine Hochdrucknatriumentladungslampe, bei der die Erfindung angewendet wird.
Es sei nun näher auf die Zeichnungen eingegangen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bedeuten. In Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm die Verfahrensschritte, die beim abdichtenden Verbinden eines Teils aus wärmefestem Metall mit einem Entladungsrohr aus Aluminakeramik angewendet werden. Eine Menge Silizium-Metallpuler mit einer Teilchengröße von annähernd 325 mesh ( Maschenweite 0,044 mm, Drahtdurchmesser 0,036 mm) wird mit einer Menge Pulver aus wärmefestem Metall von annähernd 325 mesh und einem flüssigen Träger.gemischt. Die Mischung wird dann in einer Kugelmühle etwa 24 Stunden gemahlen, um eine durchgehende Dispersion zu erhalten. Die Pulvermischung und ihr flüssiger Träger, vorzugsweise Alkohol oder Amylazetat, besitzt eine Konsistenz,
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die irgendwo zwischen einer dünnen Paste und einer viskosen Flüssigkeit liegt. Die Viskosität dieser Aufschlemmung kann variiert werden, wie es jedem Durchschnittsfachmann geläufig ist, abhängig davon, ob die Aufschlemmung auf die Endkappe aus wärmefestem Metall durch Aufstreichen mit einer Bürste oder durch Aufsprühen auf die Oberfläche des wärmefesten Metalls aufgebracht werden soll. Beide Verfahren haben sich als geeignet erwiesen. Die Aufschlemmung wird auf die innere Oberfläche der Niobium-Endkappe in einer Menge aufgebracht, die zwischen 1,8 und 6,0
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mm/cm der beschichteten Oberfläche beträgt. Das beschichtete Teil aus wärmefestem Metall wird dann im Vakuum 20 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 1.400 C und 1.600 C gebacken, damit das wärmefeste Metallpulver miteinander und mit der Endkappe aus wärmefestem Metall reagiert und der flüssige Träger entfernt wird.
Nachdem das Teil aus wärmefestem Metall hergestellt wurde, wird das Teil aus wärmefestem Metall und/oder das Teil aus Alumina-Keramik bzw. das Entladungsrohr an ihren Grenzflächen mit einer herkömmlichen CaIcia-Alumina-Abdichtfritte beschichtet und die Teile zum Brennen gemäß herkömmlichen Abdichtverfahren derart, wie sie in der US-PS 3 469 729 beschrieben werden, zusammengestellt. Ein derartiges Abdichtverfahren umfaßt beispielsweise das Erhitzen des zusammengebauten Entladungsrohres von Raumtemperatur auf etwa 700 C innerhalb von etwa 3 Minuten, dann von 700°C auf 1.425 bis 1.55O°C mit einer Erwärmungsrate von annähernd 40 C pro Minute über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten. Die Anordnung wird dann auf eine Temperatur von 1.425 bis 1.55O°C für eine Zeitperiode von annähernd einer Minute gehalten und danach die Anordnung mit einer Abkühlrate von etwa 30 C pro Minute auf 700 C abgekühlt, zu welcher Zeit der Ofen abgeschaltet und der Anordnung ermöglicht wird auf Raumtemperatur abzukühlen. Ein alternatives Abdichtverfahren besteht darin, das Entladungsrohr von der Raumtemperatur auf eine Temperatur von 1.3 65 bis 1.400 C in 20 bis 25 Minuten zu bringen, das Entladungsrohr
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bei 1.365 bis 1.4OO°C ungefähr 5 Minuten lang zu halten und danach die Temperatur auf etwa 1000 C in etwa 12 Minuten zu reduzieren und die Temperatur bei 1000°C ungefähr 10 Minuten lang zu halten. Die Ofentemperatur wird dann auf etwa 200 C in 25 Minuten abgesenkt, zu welchem Zeitpunkt die Ofenleistung abgeschaltet wird und dem Lichtbogenrohr ermöglicht wird auf Raumtemperatur abzukühlen.
In den Situationen, bei denen die Endkappe aus wärmefestem Metall an einen Entladungsrohrkörper aus rohrförmigem polykristallinem Alumina oder Saphir befestigt wird, kann der Zusammenbau der vorbeschichteten Endkappe aus wärmefestem Metall mit dem Entladungsrohrkörper vor der Aufbringung der Abdichtfritte erfolgen. In diesem Falle wird die Abdichtfritte dann auf ein Gebiet des Entladungsrohrkörpers aufgebracht, das angrenzend zum Ende des Randes der Endkappe aus wärmefestem Metall liegt. Während des Erwärmungszyklus wird die Fritte zu dem Gebiet zwischen der Endkappe und dem Entladungsrohrkörper infolge der Kapillarwirkung fließen, wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von keramischen Entladungsrohren bekannt sein wird. Ob die AIuminaCalcia-Abdichtfritte auf die Teile vor oder nach dem Zusammenbau aufgebracht wird, ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch.
Mehrere alternative Entladungsrohrkonstruktionen werden bei der Herstellung von Hochdrucknatriumentladungslampen verwendet. In allen Fällen muß eine Abdichtung zwischen dem Entladungsrohr aus polykristallinem Alumina oder Saphir und einem Metallteil aus wärmefestem Metall vorgesehen werden. Eine besonders häufige Konstruktion benutzt Endkappen aus wärmefestem Metall mit einer Konstruktion, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, in Verbindung mit einem Entladungsrohr, wie es in Fig. 3 wiedergegeben ist. Die Endkappe 10 umfaßt im allgemeinen ein flaches Endteil 12 und einen ringförmigen Randteil 14 und kann ein Stück Rohrleitung 16 aus wärmefestem Metall enthalten, das sich durch das Zentrum
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des flachen Endteils 15 erstreckt. Zumindest ein Ende eines Entladungsrohrs für eine Hochdrucknatriumentladungslampe muß eine Rohrleitung enthalten, um die Endfüllung des Entladungsrohrs mit einem die Entladung aufrechterhaltenden Natrium-Quecksilber-Amalgam und einem geeigneten Startgas zu ermöglichen. Obwohl einige Hersteller eine Rohrleitung an beiden Enden des Entladungsrohrs vorsehen, um für Gleichförmigkeit der Teile zu sorgen, ist nur eine Rohrleitung notwendig, so daß in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Endkappe 10 am rechten Ende des Entladungsrohrs keine Rohrleitung 16 umfaßt.
Fig. 3 zeigt ein typisches Entladungsrohr für eine keramische Entladungslampe, mit einem rohrförmigen Entladungskörper 18 aus polykristallinem Alumina oder Saphir, das an jedem Ende durch eine Endkappe 10 aus wärmefestem Metall, vorzugsweise Niobium, abgeschlossen ist. Auf der Endkappenanordnung sind sich gegenüberliegend die Lichtbogenentladung unterstützende Elektroden 20 angeordnet, wobei, wie Fig. 3 zeigt, die eine Elektrode an der Rohrleitung der die Rohrleitung tragenden Endkappe mittels eines Streifens 22 bzw. direkt an der eine Rohrleitung nicht aufweisenden Endkappe mittels eines ähnlichen Streifens 22 befestigt ist. Ein Zuführleiter 24 aus wärmefestem Metall führt Strom zu der rechten Elektrode, wie in Fig. 3 dargestellt, während die Niobium-Rohrleitung 16, die am Zentrum der Niobiumendkappe bei 26 angelötet ist, den elektrischen Strom für die linke Elektrode 20 führt.
Die Grenzfläche oder Oberfläche 30 des Randteils 14 der Endkappe 10 ist mit der aus wärmefestem Metallpulver und Silizium-Metallpulver bestehenden Aufschlemmung beschichtet, ähnlich wie ein Teil des flachen Endteils 12 der Endkappe angrenzend zu dem Randteil 14. Diese Beschichtung 32 wird dann in einem Vakuum etwa 20 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von etwa 1.400 bis 1.600°C gebacken. Die Endkappen werden dann auf die Enden eines Enladungsrohrkörpers 18 aufgesetzt und eine Abdichtfritte, die prinzipiell
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Calcia und Alumina in etwa eutektisehen Proportionen enthält, die aber auch kleine Mengen von Silica, Magnesia oder Baria enthalten kann, an die Schnittstelle der Enden der Endkappenrandteile 14 und des Entladungsrohrkörpers um den gesamten Umfang des Entladungsrohrkörpers herum aufgebracht und die Anordnung dann in einen Ofen gegeben. Diese Anordnung wird dann gemäß herkömmlicher Verfahren erhitzt, wodurch die glasartige Abdichtfritte 34 veranlaßt wird, infolge Kapillarwirkung zu all den Gebieten der Grenzfläche zwischen der Endkappe 10 und dem Entladungsrohrkörper 18 zu fließen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch bei Entladungsrohren für Hochdrucknatriumentladungslampen anwendbar, die gemäß einer Ausführungsform konstruiert sind» die in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausfuhrungsform wird der Entladungsrohrkörper 18 durch eine Scheibe 36 aus polykristallinem Alumina abgeschlossen, die an dem Entladungsrohrkörper bei 38 mittels irgendeiner der herkömmlichen Abdichtfritten abdichtend angebracht wird, die in den vorgenannten US-Patenten offenbart werden. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Rohrleitung aus wärmefestem Metall, vorzugsweise Tantal oder Niobium, durch eine öffnung in dem Zentrum der Scheibe 36 aus polykristallinem Alumina und trägt an ihrem inneren Ende einen Elektrodenstützstreifen 22 und eine Elektrode 20. Bei dieser Ausführungshorn wird die Aufschlemmung aus wärmefestem Metallpulver-Siliziummetallpulver, die in einem flüssigen Träger, beispielsweise Alkohol oder Amylazetat aufgeschlemmt ist, auf die Rohrleitung im Gebiet 40 aufgeschichtet, welches Gebiet mit der öffnung in der keramischen Endkappe in Berührung tritt, in der gleichen Weise, wie die Aufschlemmung auf die innere Oberfläche der Endkappe 10 aufgebracht wurde. Die beschichtete Rohrleitung wird dann in einem Vakuum bei Temperaturen von etwa Ί.400 bis 1. ..6GO0C für 20 bis 30 Minuten gebacken, bevor der Zusammenbau mit der keramischen Endscheibe 36 erfolgt, wiederum mittels herkömmlicher Calcia-Alumina-Abdichtfritte bei 42.
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Es sollte auch bemerkt werden, daß verschiedene Mengen von Calcia-Alumina-Abdichtfrittenmaterial mit der wärmefesten Metall-Siliziummetallpulverauf schlemmung vermischt werden können, bevor die Aufschlemmung auf das wärmefeste Metallteil aufgebracht wird. Es wurden Lampen erfolgreich mit Kombinationen von Aufschlemmung und Fritte abgedichtet, bei denen das Verhältnis von 90 % Aufschlemmung zu 10 % Fritte bis 10 % Aufschlemmung zu 90 % Fritte reichte. Die Anwendung derartiger Mischungen ergab, daß ein vorzugsweises Verhältnis zwischen Aufschlemmung und Fritte in der Größenordnung von etwa 80 % Aufschlemmung zu 20 % glasartiger Abdichtfritte liegt.
Eine neuartige Entladungsrohrkonstruktion, die in der US-Patentanmeldung Nr. 036 949 (Deutsche Patentanmeldung P ...) beschrieben wird, ist in Fig. 5 erläutert. Bei dieser Konstruktion besitzt ein monolithischer Entladungsrohrkörper 44 mit halbgeschlossenen Enden bei 46, bestehend aus gleichförmigem polykristallinem Alumina, nur kleine Öffnungen 50 in den Enden, die so ausgeführt sind, daß sie die herkömmlichen Rohrleitungen 16 aus wärmefestem Metall, vorzugsweise Niobium, aufnehmen können, auf welche Rohrleitungen die Elektroden 20 bei 48 aufgeschweißt sind. Die aus Niobium bestehende Endkappe 10, die den Rest der Unteranordnung darstellt, ist bei dieser Konfiguration eine wärmefeste Metallsilicitbeschichtung 32 auf der gesamten inneren Endkappenoberfläche zusammen mit dem Teil der Rohrleitung 16, der sich durch die Öffnung 50 in dem Endteil 46 des monolithischen Entladungsrohrs 44 erstreckt. Wie bei den anderen Ausführungsformen wird eine herkömmliche Calcia-Alumina-Abdichtfritte angewendet, um die Endkappen-Rohrleitungs-Unteranordnung an dem Entladungsrohrkörper abdichtend zu befestigen, und die Fritte wird zwischen all den beschichteten Metalloberflächen des Inneren der Endkappe und der Rohrleitung und den Teilen des aus polykristallinem Alumina bestehenden Entladungsrohrkörpers angebracht, die aneinandergrenzen. Wie aus dieser Ausführungsform erkennbar wird, wird ein viel größerer Abdichtweg an der Grenzfläche zwischen den metalli-
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sehen Teilen und dem aus polykristallinem Alumina bestehenden Entladungsrohrkörper erzeugt und dadurch eine Lampe geschaffen, die bei viel höheren Temperaturen betreibbar ist, ohne daß ein Versagen der Abdichtung auftreten könnte, so daß sich eine Natriumentladungslampe ergibt, die eine verbesserte Farbwiedergabe aufweist.
Die wärmefeste Metallsilicitbeschichtung wird dadurch hergestellt, daß eine Mischung aus wärmefestem Metallpulver und Siliziummetallpulver in einem flüssigen Träger, vorzugsweise Amylazetat oder Alkohol für eine Zeitdauer von 24 Stunden in einer Kugelmühlegemahlen wird. Das wärmefeste Metallpulver und das Siliziummetallpulver besitzt vorzugsweise eine Teilchengröße von 325 mesh (entsprechend 0,044 mm 0 ) und das wärmefeste Metallpulver kann aus Niobium, Tantal, Wolfram und Molybdän bestehen. Erfolgreiche Abdichtungsverbesserungen wurden bei einem Verhältnis zwischen wärmefestem Metallpulver und Siliziummetallpulver erreicht, das von 80 % wärmefestem Metallpulver und 20 % Siliziummetallpulver bis zu 10 % wärmefestem Metallpulver und 90 % Siliziummetallpulver reichte. Bei der vorzugsweisen Ausführungsform wird etwa 30 % wärmefestes Metallpulver zusammen mit 70 % Siliziummetallpulver angewendet. Abschälfestigkeitsversuche wurden unter Anwendung eines 4 mm breiten Niobiumstreifens erfolgreich durchgeführt, der an einem Körper aus polykristallinen! Alumina mittels einer herkömmlichen Abdichtfritte angebracht war. Wenn keine die Adhäsion fördernde Beschichtung benutzt wurde, betrug die Abschälfestigkeit nur 0,011 kg, mit einer Siliziummetallbeschichtung auf dem Niobiumstreifen ergaben die besseren Proben eine Abschälfestigkeit von 1,27 kg, während Beschichtungen aus wärmefesten MetallSiliciden, bei denen 30 % wärmefestes Metallpulver und 70 % Siliziummetallpulver zur Erzeugung der wärmefesten MetallsilicidBeschichtung benutzt wurden, die folgenden Abschälfestigkeiten ergaben:
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Testnummer warmefeste Metall- max. Abschalfestxgkeit
Mischung
1 30% Nb/70% Si 8,07 kg
2 30% Ta/70% Si 7,80 kg
3 30% W /70% Si 6,85 kg
4 30% Mo/70% Si 9,25 kg
5 Reines Si 1,27 kg
Die vorstehende Tabelle zeigt deutlich die signifikante Adhäsionsförderung, die auftritt, wenn eine wärmefeste Metallsilicidbesch-ichtung auf der Niobiumoberfläche vorgesehen wird, die mit einem Körper aus polykristallinem Alumina mittels einer Calcia-Alumina Glasabdichtfritte abdichtend verbunden werden soll.
Lampen, die eine wärmefeste Metallsilicidbeschichtung auf der Niobiumendkappe verwendeten, erzeugt aus einer Mischung aus 30 % Niobiummetallpulver und 70 % Siliziummetallpulver, wurden in mehr als 1000 Stunden getestet, ohne daß Abdichtversagen auftrat.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, liefert das erfindungsgemäße Abdichtverfahren deutlich verbesserte Abdichtungen zwischen den Niobiumendkappen und dem polykristallinen Aluminakörper des Entladungsrohrs von Hochdrucknatriumentladungslampen.
ES/zn 3
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Claims (8)

  1. Entladungsrohr für eine Hochdrucknatriumentladungslampe, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes rohrförmiges keramisches Entladungsrohrkörperglied (18) und ein Paar von aus wärmefestem Metall bestehenden Endkappen (10), auf deren innerer Oberfläche (30) eine wärmefeste Metallsilicidbeschichtung (32) aufgebracht ist und die die Enden des langgestreckten röhrenförmigen keramischen Entladungsrohrkörperglieds (18) abschließen und abdichten.
  2. 2. Abgedichtetes Entladungsrohr für eine Hochdrucknatriumentladungslampe, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Entladungsrohrkörper (18) aus Alumina, einer zu jedem Ende des Entladungsrohrkörpers (18) gehörenden Endkappe (10) aus wärmefestem Metall, und mit Abdichteinrichtungen, die die Endkappen (10) an den Enden des Entladungsrohrkörpers (18) abdichtend halten, wobei die Abdichteinrichtungen eine Beschichtung (32) aus dem Silicid eines wärmefesten Metalls auf der inneren Oberfläche (30) der wärmefesten Metallendkappen (10) und eine glasartige Abdichtfritte (34) umfassen, welche prinzipiell Alumina und Calcia umfaßt und zwischen
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    der wärmefesten Metall-Silicit-Beschichtung (32) und dem Alumina-Entladungsrohrkörper (18) angeordnet ist.
  3. 3. Entladungsrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Alumina-Entladungsrohrkörper (18) aus polykristallinem Alumina und die wärmefeste Metallendkappe (10) aus Niobium besteht.
  4. 4. Entladungsrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsrohrkörper (18) kreisförmige öffnungen
    (50) in seinen Enden aufweist, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des Entladungsrohrkörpers (18) ist, daß jede aus wärmefestem Metall bestehende Endkappe
    (10) eine aus wärmefestem Metall bestehende Rohrleitung
    (16) besitzt, die sich durch das Zentrum der Endkappe erstreckt, wobei die Rohrleitung (30) sich durch die Öffnung
    (50) mit kleinem Durchmesser erstreckt, und daß die Abdichteinrichtungen eine Beschichtung aus einem Silicit eines wärmefesten Metalls auf sowohl der inneren Oberfläche der aus wärmefestem Metall bestehenden Endkappen (10) als auch auf der Oberfläche der Rohrleitung (30) besitzen, die sich durch die öffnung (50) mit kleinem Durchmesser in dem Entladungsrohrkörper (18) erstreckt.
  5. 5. Verfahren zur Verbindung eines wärmefesten Metalls mit einem Material hohen Alumina-Gehalts, gekennzeichnet durch Beschichten des wärmefesten Metalls mit einer Aufschlemmung, die prinzipiell eine Mischung aus wärmefestem Metallpulver und Siliziummetallpulver und einem flüssigem Träger besteht, Backen des wärmefesten Metalls mit darauf befindlicher Aufschlemmung in einem Vakuum für eine vorbestimmte Zeit bei einer vorbestimmten Temperatur zur Bildung eines Silicids eines wärmefesten Metalls, Beschichten des Materials hohen Aluminagehalts und/oder des beschichteten wärmefesten Metalls mit einer Abdichtfritte, die prinzipiell Calcia und Alumina
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    umfaßt, Zusammenbauen des Materials hohen Aluminagehalts und des wärmefesten Metalls mit dazwischen befindlicher Abdichtfritte und Backen der zusammengebauten Anordnung gemäß einem vorbestimmten Abdichtverfahren.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Träger Alkohol ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß das wärmefeste Metall mit der Aufschlemmung in einer
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    Menge von 1,6 bis 6,0 mg/cm beschichtet ist.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Backen des wärmefesten Metalls mit darauf befindlicher Aufschlemmung für eine Zeitdauer von 20 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von 1.400 bis 1.6000C erfolgt.
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DE19803016893 1979-05-07 1980-05-02 Lichtbogenrohr fuer hochdrucknatrium- dampfentladungslampen mit verbesserter endabdichtung und verfahren zu deren herstellung Withdrawn DE3016893A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/036,948 US4291250A (en) 1979-05-07 1979-05-07 Arc discharge tube end seal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3016893A1 true DE3016893A1 (de) 1980-11-20

Family

ID=21891590

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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