Аккумулятор ртути для дозирования и введения ртути в разрядные лампы Советский патент 1992 года по МПК H01J61/28 

Изобретение относится к дозированному введению ртути в разрядные лампы, конкретнее к аккумуляторам ртути.

Ртуть необходима при изготовлении практически всех газоразрядных ламп. В лампы низкого давления, в частности люминесцентные лампы, ртуть вводится непосредственно в виде капли. Из-за высокого поверхностного натяжения и залипания ртути в штенгеле затруднено введение небольших количеств ртути, что приводит к передозировке ее в лампу. Это осложняет экологическую обстановку при производстве газоразрядных ламп, а также окружающей среды при разрушений-ламп в процессе эксплуатации, связанную с большой токсичностью высоколетучих паров ртути.

Для увеличения точности дозирования и ислючения передозировки используют капсулы, заполненные ртутью или амальгамами. Освобождение ртути из них происходит при локальном термическом нагреве ВЧ или лазерным излучением. Данный способ требует дорогостоящего оборудования и не обеспечивает требуемой надежности. (

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является диспансер для дозирования и введения в разрядные лампы жидкой ртути или жидких амальгам. Диспенсер - это гранула, в порах которой находится определенное количество дозируемого вещества (ртути или амальгамы), состоящая из одного или нескольких металлов или их сплавов, элементов IV-VIII побочных

2 ю ю о

чэ

групп периодической системы с температурой плавления выше 250°С, смачиваемых ртутью и не образующих с ней сплавов, обладающих высокой окислительной стойкостью, преимущественно железа, меди, никеля, хрома. Известные гранулы изготавливаются путем катодного восстановления выше названных металлов на поверхности ртути с последующим отжимом излишней ртути и формирования прессованием гранул (таблеток), состоящих из ряда открытых и закрытых пор, заполненных ртутью. Известный диспенсер имеет ряд существенных недостатков: присутствует контакт с жидкой фазой ртути в процессе изготовления, хранения и использования гранул; нельзя гарантировать стабильность поддержания рабочего давления ртути в лампе в процессе длительного срока службы, так как капли ртути могут быть зацементированы структурированной в процессе изготовления пленкой осажденного металла; при хранении происходит выделение ртути из системы вследствие окислительных процессов, протекающих на поверхности дисперс-i ных частиц осажденного металла, и за счет укрупнения частиц и выжимания ртути из пор, что не позволяет длительно хранить диспенсер.

Цель изобретения - снижение контакта е жидкой ртутью и повышение экологично- сти при изготовлении, хранении и эксплуатации аккумулятора, устойчивости при хранении, стабильности выхода ртути в разряд во время срока службы ламп с аккумулятором ртути.

Указанная цель достигается тем, что аккумулятор для дозирования и введения ртути в разрядные лампы выполнен в виде таблетки из частиц по крайней мере рдного металла или сплавов элементов побочных групп, преимущественно железа, никеля, хрома, меди, содержащей в объемной структуре компакта ртуть, причем каждая частица металла указанной таблетки покрыта ртутью, порошковые частицы выбраны размером 1-50 мкм, а для повышения точности дозирования и улучшения условий прессования в таблетку дополнительно вводят второй порошок из указанных металлов, не покрытых ртутью.

Использование порошка, покрытого ртутью как самостоятельно, так и в композиции с другими порошками побочных групп периодической системы, для получения таблеток аккумулятора ртути устраняет необходимость работы с жидкой ртутью. Так как полученный компакт представляет собой комплекс из частиц металла, окруженных оболочкой ртути (в отличие от известного диспенсера, где диспенсер - частица ртути, окруженная оболочкой из металла), удается стабилизировать выход ртути в разряд во время всего срока службы ламп,

изготовленных с использованием аккумулятора, В силу этих же причин, а также из-за повышенной окислительной устойчивости порошков металлов по сравнению с части цами в диспенсере повышается стойкость

0 при хранении аккумуляторов.

Получить порошок железа или никеля, покрытый ртутью, размером частиц менее 1 мкм не удается из-за растворения порошка при проведении реакции восстановления

5 ртути.ЕслиразмерчастицпревышаетбОмкм, реакция образования покрытия идет очень медленно, а также затруднено компактиро- вание. Использование композиционных смесей порошков, покрытых ртутью, и по0 рошков элементов побочных групп периодической системы необходимо с точки зрения оптимального давления прессования таблеток, так как высокие давления прессования - свыше 700 МПа монопорошков железа и

5 никеля, покрытых ртутью, требуемые для получения таблеток аккумулятора, невыгодны в условиях массового производства.

Полученный порошок железа или никеля, покрытый ртутью, прессуется в таблетки

0 заданной массы и геометрии при давлении до 1000 МПа. Для получения композиционного порошка берут исходный порошок, покрытый ртутью, и необходимый второй порошок, смешивают на воздухе в бегунах и прессу5 ют в таблетки. Теоретически порошковый композиционный аккумулятор ртути может быть получен из элементов побочных групп периодической системы, смачиваемых ртутью и не образующих с ней сплавов и

0 соединений. Практически используются порошки тех металлов, которые не токсичны, не радиоактивны и экономичны с точки зрения затрат, а именно порошки железа, никеля, меди, хрома, титана. Хорошие результаты,

5 относящиеся к запасанию ртути, окислительной стойкости, а также равномерному освобождению ртути в разрядном промежутке, показывают таблетки аккумулятора из 10- 50об.% порошка железа, покрытого ртутью,

0 идоЮОоб.% порошка одного из элементов: меди, хрома, никеля, титана. Такие же хорошие результаты показывают таблетки аккумулятора-ртути из 10-50 об.% железа, покрытого ртутью, 85-45 об.% порошка ме5 ди и до 100 об.% порошка никеля,

Такие таблетки могут содержать до 40 мас.% ртути, что позволяет в дальнейшем легко вводить ртуть в разрядную лампу. Измерения показывают, что в таблетках из .различных компонентов, изготовленных

при одинаковых условиях, запасенное количество ртути колеблется в пределах +1%. В этом случае, в зависимости от веса таблетки, можно с достаточной точностью ввести требуемое количество ртути. Таблетки аккумулятора ртути обладают магнитными свойствами и их легко вводить в лампу. При длительном хранении (до 6 мес) исходного i порошка и готовых аккумуляторов в комнатных условиях содержание ртути в композиции не изменяется. Испытания разрядных ламп, в которых ртуть вводят в виде аккумулятора, показывают их устойчивую работоспособность в течение заданного срока службы.

П р и м е р 1. На частицы железа фракционного состава 1-50 мкм электрохимическим восстановлением наносят слой ртути. Порошок отмывают от нитратов, сушат на воздухе и вакууме. 40 об. % порошка железа, покрытого ртутью, смешивают в бегунах с 60об.% порошка меди одинакового фракционного состава. Из полученного композиционного материала прессуют таблетки аккумулятора заданных состава, размера и геометрии при давлении 500 МПа. Содержание ртути в аккумуляторе составляет около 12%, с его использованием изготавливают люминесцентные лампы мощностью 30 Вт.

П р и м е р 2. На частицы никеля фракционного состава 1-50 мкм электрохимическим восстановлением наносят слой ртути из раствора нитрата ртути. Порошок отмывают от нитратов, сушат на воздухе и в вакууме. 20 об.% порошка смешивают в бегунах с 50 об.% порошка меди и 30 об.% порошка железа одинакового фракционного состава. Из полученного композиционного порошка изготавливают таблетки требуемых геометрии и массы прессованием при 700 МПа. Содержание ртути в аккумуляторе около 8 мас.%. С использованием ртутного аккумулятора изготавливают люминесцентные лампы мощностью 18 Вт.

Примеры 3-22. По примерам и 2 из исходных частиц размером до 100 мкм получают порошки железа и никеля, покрытые

ртутью. Полученный порошок, покрытый ртутью, смешивают с одним или несколькими порошками второго металла или порошком сплава второго металла, после чего из

5 смеси прессуют таблетки аккумулятора ртути требуемых геометрии и массы. В получен- ных аккумуляторах ртути определяют содержание ртути и испытывают их в люминесцентных лампах.

0 В практике изготовления люминесцентных ламп установлено, что с точки зрения экономической и технологической целесообразности получения конечной продукции (ламп), содержание ртути в таблетках акку5 мулятора должно быть не менее 2,5% мае. Кроме того, при массовом производстве аккумуляторов ртути давления прессования порошков выше 700 МПа экономически невыгодны.

0 Результаты проведенных экспериментов и испытаний представлены в таблице.

Формула изобр.етения

1.Аккумулятор ртути для дозирования и 5 введения ртути в разрядные лампы, выполненный в виде таблетки из частиц по крайней мере одного металла или сплавов элементов побочных групп, преимущественно железа, никеля, меди, хрома, содер0 жащей в объемной структуре компакта ртуть, отличающийся тем, что, с целью снижения контакта с жидкой ртутью и повышения экологичности при изготовлении, хранении и эксплуатации, устойчивости при

5 хранении, стабильности выхода ртути в разряд во время срока службы ламп, каждая частица металла указан ной таблетки покрыта ртутью.

2.Аккумулятор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- 0 с я тем, что указанные частицы выбраны

размером 1-50 мкм.

3.Аккумулятор по пп. 1и 2, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности дозирования и улучшения условий

5 прессования, в таблетку дополнительно вводят второй порошок из указанных металлов, не покрытых ртутью.

Продолжение таблицы

Использование: в газоразрядных лампах. Сущность изобретения: аккумулятор ртути для введения заданного количества ртути в разрядные лампы представляет собрй компакт в виде таблетки из одного или нескольких металлов или сплавов элементов побочных групп, преимущественно железа, никеля, меди, хрома, содержащий в объемной структуре компакта ртуть, удерживаемую поверхностными силами. Для снижения контакта с жидкой ртутью и повышения эко- логичности при изготовлении, хранении и эксплуатации устойчивости при хранении, стабильности выхода ртути в разряд во время срока службы ламп аккумулятор представляет собой однородную таблетку, спрессованную из одного или нескольких металлических порошков или порошков сплавов, на поверхность одного из которых нанесен слой металлической ртути. Указанные частицы выбраны размером 1-50 мкм. Данный аккумулятор ртути позволит улучшить экологические условия при производстве, эксплуатации и утилизации газоразрядных ламп. 2 з. п. ф-лы, 1 табл. м Ё