[发明专利]一种富汞型锑锡汞合金

说明书

技术领域

本发明涉及汞合金材料技术领域，具体是低气压汞放电灯用的一种富汞型锑锡汞合金。

背景技术

在低气压汞放电灯利用汞激发产生紫外光，紫外光用于杀菌或转化为可见光用于照明。汞是有毒金属，且常温下易挥发，随着全球环保意识的加强，已普遍使用汞合金代替液汞严格控制灯内含汞量，减少汞污染。现时使用的Zn-Hg、Zn-Sn-Hg、Sn-Hg、Bi-Sn-Hg等汞合金，这些汞合金常温下的饱和汞蒸汽压低于液汞的饱和汞蒸汽压，汞合金中存在着Hg₂Zn₃ 、HgZn₃、HgSn₆ 、Hg₃Sn₂₀、HgSn₁₆、HgSn₃₉等化合物，在灯熄灭后汞合金回吸灯内游离的汞原子，灯长时间熄灭后游离的汞原子大幅减少，再次重新点灯时，潘宁放电效应差，灯启动困难，灯启动瞬间由于汞原子浓度低（汞蒸汽压低），灯的紫外辐射效率低，瞬时光通百分比（瞬时光通量与最大光通量之比）低，同时由于汞合金被加温及放出汞原子均需要时间，光通百分比达到80%的爬升时间长，灯长时间发暗，即亮得慢，尤其是冬天，管路长的低压汞放电灯暗管现象非常明显。瞬时光通百分比、爬升时间统称为灯的启动爬升特性。目前常用汞合金配方如：Zn15%-Sn35%-Hg50%（金属后面的百分比表示对应该金属的质量百分比）、Zn35%-Sn15%-Hg50%、Sn80%-Hg20%、Bi50%-Sn35%-Hg15%均存在灯长期存放后亮得慢的问题。裸露式节能灯、直管荧光灯、环形荧光灯均需要使用既能严格控制灯内含汞量，又能有助于低温启动，快速提高灯启动爬升特性的汞合金。

EP2145028B1（国际申请号：PCT/EP2008/054839）中的Sn-Hg合金，当含汞比例高时，有利提高灯的启动爬升特性，该二元汞合金由于含汞比例高时，颗粒强度差，轻捏变形，也容易碎，实际应用中非常困难。申请号：2005800007333.6中锌锡汞合金不能快速提高灯的光通量。申请号：200610038889.8锑锡银汞四元合金中锌含量5%-35%，汞含量20%-65%，当锌含量高、汞含量低时，汞合金常温下汞蒸汽压低仍，吸汞能力强；添加银使汞合金吸汞能力进一步加强，仍然存在灯亮得慢的问题，该汞合金方案中很多区域不可实施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种富汞型锑锡汞合金，使汞合金中含有较多游离的汞即富汞，该汞合金可用正常工艺生产保证其为固态，既达到控制灯内含汞量，减少汞污染的目的，同时使由于储运或搁置长时间的灯获得良好的启动爬升特性。本发明的汞合金同时具有合金强度高，不易破碎，便于使用的优点。

在Sb-Sn-Hg汞合金中，锑、锡与汞形成最高含汞量的汞化合物为：Hg₃Sb₂ ， HgSn₆ ，按其分子式计算出其化合物中汞的原子总重量与金属原子总重量之比为：Hg₃Sb₂=2.54:1.00,  HgSn₆=0.28:1.00，如果合金中汞与锑、锡全部形成合金化合物，则其重量比关系式为：2.54X＋0.28Y=Z，X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比，为了使汞合金能保证满足灯的启动爬升特性，锑锡与汞形成化合物后，仍有富余的汞存在，我们设定汞的富余质量百分比为25%以上。由于有富余的汞存在，一、汞合金初期的汞蒸汽压温度特性与液汞接近或相同，常温下饱和汞蒸汽压比传统汞合金高；二、汞合金不吸收外面的汞，粉层、电极吸附的汞及灯内的汞原子均保留在灯内，启动时将快速释放，参与放电；三、富余的汞在启动时扩散快，这三方面的原因可以提高灯的启动爬升特性。

少量的锑有助于提高锑锡汞合金的强度，但锑与汞会形成化合物，所以锑的含量不宜过多。汞的含量太低，富余的汞太少，可能在制灯过程中被消耗掉；汞的含量超过55%，汞合金颗粒强度变差，难以使用。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案——富汞型锑锡汞合金中：2.54X＋0.28Y＜0.75Z，X、Y、Z分别为锑锡汞的重量百分比。其中优选方案是：0.5%≤X≤10%，35%≤Z≤55%。