[发明专利]一种锡汞齐颗粒及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态汞合金材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种锡汞齐颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

汞是荧光灯内不可缺少的工作物质，大量实践表明：只有当汞释放出253.7nm这个特定波长的紫外线时，荧光灯才能获得最高的发光效率，而获得该紫外线的最佳蒸气压值为Ph＝0.8Pa。随着温度的升高，汞蒸气压也会升高，更多的紫外辐射被汞自吸收，因而降低灯效，减少了光输出。

当前，在全球范围内正开展着“逐步淘汰白炽灯、推广节能灯”的重大举措，然而节能荧光灯的生产必须使用汞，欧美许多国家对荧光灯中汞含量有严格限制，并且汞污染是节能灯最大的环保问题，液汞的危害尤为显著。传统的荧光灯制灯工艺是引入液汞，由于注入液汞时无法精确控制汞量，导致灯内汞含量过多，一方面过量的汞会导致汞斑，另一方面对制灯环境及使用环境造成更多的污染。

目前普遍认同的是使用汞齐的方式，将液汞以固体合金形式引入荧光灯内，合金释放出汞蒸气，达到与液汞相同的功效。现有的汞齐制备工艺大致可分为两大类，一类是熔融滴制，另一类是混合压制。

熔融滴制法，是将与液汞混合的一种或多种金属在密闭容器中融解，与液汞充分混合后，滴制成液滴，通过冷却的方式，将合金液滴凝固成球体。该方法在生产过程中容易产生汞蒸气，从密闭容器中逸出，危害人体健康，污染生产现场。而在球体冷却阶段，普遍采用油类作为冷却介质，并且是将球体注入冷却介质中的直接冷却方式；这种冷却方式简单，经济，但却有着很多劣势。首先该方法冷却慢，耗时长；制备过程中会产生固体微粒分散漂浮在介质中，影响汞齐本身的纯度。此外球体凝结后从介质中取出必须进行脱脂，这增加了工艺的难度和复杂性，并且脱脂不彻底还会影响汞齐的质量，进而影响后续的制灯。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于克服了现有技术中荧光灯内的紫外线辐射被汞自吸收，降低灯效，减少光输出的缺陷，提供了一种锡汞齐颗粒及其制备方法和应用。本发明的锡汞齐颗粒能够有效地控制汞蒸汽压，使荧光灯达到最佳的光效，并且该锡汞齐颗粒可以代替液态汞，更精确地控制引入灯内的汞量，该锡汞齐颗粒中的汞含量低，最大限度地节约汞源，达到节能减排的效果。本发明的制备方法工艺简单可行，适用于大规模工业生产。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种锡汞齐颗粒的制备方法，其包括下述步骤：

1)在惰性气体气氛下，将71～90wt％的锡和10～29wt％的汞加入密闭容器内，升温使所述锡和汞熔融，混合均匀得合金溶液；

2)在惰性气体气氛下，将所述合金溶液制成合金液滴，所述合金液滴的直径为0.5～2mm；

3)用液体间接冷却惰性气体气流，用冷却后的惰性气体气流于-100～-190℃冷凝所述合金液滴，即得。

本发明中，所述的惰性气体可为本领域常规使用的惰性气体，只要不与锡和汞发生化学反应即可，如氩气、氦气或氖气等。

步骤1)中，所述容器的材质可选用任何能够承受500℃而不软化不变形的，且能够承受100psi压力的材料。本发明中，所述容器的材质较佳地为铁、铜、不锈钢、陶瓷和玻璃中的任一种，更佳地为不锈钢。

步骤1)中，所述的锡较佳地为锡粒。所述的汞为液汞。

步骤1)中，所述升温的方法和条件均为本领域常规的方法和条件。所述升温的目标温度较佳地为400～450℃。所述的升温较佳地采用电加热进行。

步骤1)中，所述混合的方法和条件可为本领域常规的混合方法和条件。所述的混合较佳地为气流鼓泡混合。所述混合的时间以混合均匀为准，较佳地为1～2小时。所述混合的压力较佳地为1～20psi。

步骤2)中，所述合金溶液制成合金液滴的方法和条件可为本领域常规的条件和方法，可采用滴制或压制的方法制得。本发明优选用喷嘴制备的方法进行。所述用喷嘴制备的方法按下述步骤进行：对所述合金溶液施加40～80psi的压力，使所述合金溶液通过振动的喷嘴形成所述合金液滴。所述喷嘴的振动频率较佳地为100～700Hz。所述喷嘴的振动幅度较佳地为0.1～0.6mm。

步骤3)中，所述液体可为沸点温度低于-100℃的任一液体，一般可为液态空气、液氮、液氦或液氧等，较佳地为液氮。所述的间接冷却是指在用液体冷却惰性气体气流的过程中，液体与惰性气体气流不接触。本发明中所述间接冷却的具体操作方法可为：采用一双层套管，将所述液体通入位于该双层套管内层管和外层管之间的区域，使惰性气体气流从该内层管中流过，即可将惰性气体气流冷却至-100～-190℃。