AT4809U1 - Stromzuführung für elektrische lampen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Folie aus einer Molybdänlegierung als Stromzuführung für elektrische Lampen, die in einem Lampenkolben aus SiO`2 oder einem hoch SiO`2 -haltigem Glas eingeschmolzen wird.Erfindungsgemäß besteht die Folie aus Molybdän mit 0,1 bis 2,5 Vol.% TiO`2 oder mit 0,1 bis 2,5 Vol.% eines Mischoxides mit, bezogen auf den Mischoxidanteil, mindestens 50 mol.% TiO`2.Mit dieser Stromzulieferung wird neben einer verbesserten Festigkeit und einem verbesserten Fließvermögen insbesondere auch die Anbindung zum Glas verbessert.
Description
AT 004 809 Ul
STROMZUFÜHRUNG FÜR ELEKTRISCHE LAMPEN
Die Erfindung betrifft eine Folie aus einer Molybdänlegierung als Stromzuführung für elektrische Lampen, welche in einem Lampenkolben aus Si02 oder einem hoch Si02-haltigen Glas eingeschmolzen wird.
Bei elektrischen Lampen mit einem Lampenkolben aus Glas muss der für den Betrieb der Lampe benötigte Strom über spezielle Stromzuführungen in das Innere des Lampenkolbens geführt werden. Vor allem bei Lampen mit einem Lampenkolben aus Kiesel- oder einem hoch Si02-haltigen Glas, wie z.B. bei Halogenglühlampen, Halogen-Metalldampflampen, Quecksilberdampf-Hochdrucklampen oder Xenon-Hochdrucklampen, besteht eine derartige Stromzuführung aus einem in das Glas eintretenden drahtförmigen äußeren Stromleiter, der mit einer vollständig im Glas vakuumdicht eingequetschten bzw. eingeschmolzenen dünnen Molybdänfolie verbunden ist, sowie aus einem inneren Stromleiter, z.B. einem Haltedraht aus einem Wolframfilament oder einer Elektrode, der wiederum mit dem anderen Ende der Molybdänfolie verbunden ist.
Um trotz der stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im speziellen von Kieselglas oder hoch Si02-haltigem Glas und Molybdän eine vakuumdichte Einquetschung bzw. Einschmelzung der Molybdänfolie im Glas zu erreichen, ist die Folie sehr dünn, typischerweise 15 bis 50 pm, mit einem hohen 2 AT 004 809 Ul
Breiten- zu Stärken-Verhältnis, typischerweise > 50, ausgeführt und besitzt messerschneidförmig zulaufende Seitenkanten.
Da diese folienförmige Stromzuführung während des Einquetsch- bzw. Einschmelzvorganges in den Glaskolben großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, einerseits durch die starke Relativbewegung zwischen dem Glas und der Folie während des Einquetschprozesses bei Temperaturen über 1000°C und andererseits durch Zugspannungen während des Abkühlprozesses auf Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des Glases, muss sie neben der Funktion der vakuumdichten Anbindung mit dem Glas auch noch ausreichende Festigkeit aufweisen, damit es zu keinen Folienrissen kommen kann.
Andererseits muss die Folie ausreichendes Fließvermögen aufweisen, damit ein Spannungsabbau während des Abkühlprozesse nach dem Einquetsch- bzw. Einschmelzprozess im Glas gewährleistet ist und es nicht zu Sprüngen im Quarzglas kommt.
Um die mechanische Festigkeit von Molybdänfolien zu verbessern, hat es sich bewährt, anstelle von reinem Molybdän oxiddispergierte Molybdänlegierungen zu verwenden, die geringe Anteile an oxidischen Teilchen als Dispersoide aufweisen.
Eine derartige dispersionsverfestigte Molybdänfolie wird beispielsweise in der DE-C-29 47 230 beschrieben. Die Folie besteht aus einer Molybdänlegierung, in der 0,25 bis 1 Gew.% Yttriumoxidteilchen dispergiert sind. Um noch eine ausreichende Duktilität der Folie zu gewährleisten, ist der Dispersoidgehalt auf 1 Gew.% beschränkt. 3 AT 004 809 Ul
Eine andere folienförmige Stromzuführung ist in der EP-B-0 691 673 beschrieben. Diese Stromzuführung besteht ebenfalls aus einer dispersionsverfestigten Molybdänlegierung mit Dispersoiden auf Yttriumoxidbasis, die zusätzlich 0,03 bis 1 Gew.% Ceroxid enthält, wobei das Verhältnis von Ceroxid zu Yttriumoxid zwischen 0,1 und 1 liegt. Auch bei dieser Stromzuführung ist der Anteil der Dispersoide nicht sehr hoch, um einen nicht zu starken Abfall des Fließvermögens in Kauf nehmen zu müssen.
Allen bisher bekannten folienförmigen Stromzuführungen aus dispersionsverfestigten Molybdänlegierungen ist gemeinsam, dass die Lebensdauer der vakuumdichten Einquetschung und damit der Lampe vielfach noch unbefriedigend ist, da die in Summe geforderten Eigenschaften an die Molybdänfolie, das sind eine gute Anbindung mit dem Glas, verbunden mit einer ausreichenden Festigkeit zur Vermeidung von Folienrissen und gleichzeitig ein ausreichendes Fließvermögen zur Vermeidung von Sprüngen im Quarzglas, zu stark gegenläufig sind und bisher nicht in ausreichendem Maße gleichzeitig erfüllt werden konnten. μ* Λ ο ·5 π l , (ο Λ / U ! i· ' -· > /1 i y
Die EP-B-0 410 512 beschreibt eine elektrische Lampe mit einem vakuumdicht geschlossenen Lampenkolben aus Si02 oder einem hoch SiC>2-haltigem Glas mit Stromzuführungsleitem aus Molybdän. Die Stromzuführungsleiter können neben einer Vielzahl aufgeführter Elemente oder Oxide dieser Elemente auch Titanoxid als Legierungszusatz zum Molybdän enthalten. Bei diesen Stromzuführungsleitem handelt es sich jedoch nicht um folienförmige, vollständig im Glas eingeschmolzene Stromzuführungen, sondern um vergleichsweise dicke, drahtförmige äußere Stromzuführungen, die nur teilweise vom Glas umschlossen sind und wo das Glas an der Übergangsstelle zur Stromzuführung einen Benetzungswinkel von höchstens 90° 4 AT 004 809 Ul aufweisen darf. Hier liegen also die Verhältnisse im Vergleich zu allseits von Glas umschlossenen dünnen folienförmigen Stromleitern konstruktiv anders, da die Stromleiter aufgrund ihrer vergleichsweise großen Querschnitte auch bei unlegiertem Molybdän noch ausreichende mechanische Festigkeiten aufweisen würden. Das Titanoxid, das im vorliegenden Fall in erster Linie an der Oberfläche des Stromleiters und dann im umgebenden Glas vorhanden sein muss, dient hier ausschließlich zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit des Stromleiters durch das Glas.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromzuführung für elektrische Lampen zu schaffen, die gegenüber bisher bekannten Stromzuführungen eine Standzeitverbesserung dadurch aufweist, dass sowohl die Anbindung zum Glas als auch die Festigkeit und gleichzeitig auch das Fließvermögen verbessert sind.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Molybdänlegierung aus Molybdän mit 0,1 bis 2,5 Vol.% T1O2 oder mit 0,1 bis 2,5 Vol.% eines Mischoxides mit bezogen auf den Mischoxidanteil mindestens 50 mol.% T1O2 besteht.
Bei Verwendung dieser Legierung hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass sich gegenüber bekannten Stromzuführungen, die beispielsweise aus einer Yttriumoxid dotierten Molybdänlegierung bestehen, die Stromzuführungen deutlich verbesserte Werte sowohl hinsichtlich Festigkeit als auch Fließvermögen aufweisen und dass damit aufgrund der deutlichen Verringerung von Rissen in der Molybdänfolie sowie Sprüngen im Sockelbereich des Glaskolbens, sowohl der Ausschuss während der Produktion als auch die Standzeit der fertigen Lampen deutlich verbessert wird. 5 AT 004 809 Ul
Neben reinem T1O2 als Dispersoid für die Molybdänlegierung sind auch Mischungen von T1O2 mit anderen Oxiden denkbar, wichtig dabei ist nur, dass der Anteil des T1O2 im Bezug auf den Mischoxidanteil mindestens 50 mol.% beträgt.
Besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäße Stromzuführung hat sich die Verwendung einer Molybdänlegierung mit einem Anteil von T1O2 oder Mischoxid im Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 Vol.% bewährt. Für das Mischoxid hat sich als weiteres Oxid neben dem Ti02 insbesondere ein Oxid aus der Gruppe Y2O3, AI2O3, Zr02, Hf02, S1O2 oder geringe Anteile bis 0,25 mol.% eines Seltenerdoxides bewährt.
Bei Verwendung dieser Oxide als Mischoxide werden Komvergröberungsvorgänge beim Sintern des Folienmaterials reduziert.
Die mittleren Teilchengrößen für das Ti02 bzw. das Ti02-haltige Mischoxid liegen vorteilhaftenweise im Bereich von weniger als 1 pm.
Bei derartigen Teilchengrößen wird die bestmögliche Anbindung der Folie zum Glas erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Folien aus einer erfindungsgemäßen Molybdänlegierung mit 0,2 Vol.% T1O2 wurden wie folgt gefertigt:
In Molybdäntrioxidpulver mit einer Teilchengröße nach Fisher von 7,9 pm wurde, bezogen auf das Molybdäntrioxidpulver, 0,055Gew.% Ti02-Pulver mit einer 6 AT 004 809 Ul
Teilchengröße nach Fisher von 0,45 pm eingemischt. Durch Reduktion unter Wasserstoff in einer ersten Stufe bei einer Temperatur von 600°C und einer zweiten Stufe bei einer Temperatur von 1020°C wurde das Molybdäntrioxidpulver zu Molybdänmetallpulver mit einer Teilchengröße nach Fisher von 3,45 pm reduziert. Die Ti02-Teiichen blieben während dieser Reduktionsbehandlung in Oxidform erhalten. Das derart hergestellte Molybdän-Legierungspulver wurde durch Matrizenpressen verdichtet, anschließend bei 1850°C 5 Stunden unter Wasserstoff gesintert und durch Warm- und Kaltwalzen, Schneiden, elektrochemisches Beizen, Glühung unter Wasserstoff und Ablängen zu Einschmelzfolien von 25 pm Stärke, 8mm Breite und 10mm Länge verarbeitet.
Beispiel 2
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden Folien aus einer erfindungsgemäßen Molybdänlegierung mit 1,1 Vol.% Ti02 hergestellt. Zur Herstellung dieser Folien wurden bezogen auf das Molybdäntrioxidpulver 0,30 Gew.% Ti02-Pulver in das Molybdäntrioxidpulver eingemischt.
Beispiel 3
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden Folien aus einer erfindungsgemäßen Molybdänlegierung mit 2,4 Vol.% Ti02 hergestellt. Zur Herstellung dieser Folien wurden bezogen auf das Molybdäntrioxidpulver 0,68 Gew.% Ti02-Pulver in das Molybdäntrioxidpulver eingemischt.
Beispiel 4 Für Vergleichszwecke wurden in gleicherweise wie in Beispiel 1 Folien nach dem Stand der Technik aus reinem Molybdän gefertigt. 7 AT 004 809 Ul
Beispiel 5
Ebenfalls für Vergleichszwecke wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 Folien aus einer Molybdänlegierung nach dem Stand der Technik mit 0,2 Vol.% einer Oxidmischung aus 85 Gew.% Y2O3 und 15 Gew.% Ce2Ü3 hergesteilt.
Beispiel 6 Für Vergleichszwecke wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 Folien aus einer Molybdänlegierung nach dem Stand der Technik mit 1,1 Vol.% dergleichen Oxidmischung wie in Beispiel 5 hergestellt.
Beispiel 7 Für Vergleichszwecke wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 Folien aus einer Molybdänlegierung nach dem Stand der Technik mit 2,4 Vol.% der gleichen Oxidmischung wie in Beispiel 5 hergestellt.
Die nach den Beispielen 1 bis 7 hergestellten Folien wurden zur Herstellung von jeweils 1.000 Stück Halogen-Studiolampen mit einer Leistung von 150W eingesetzt, wo sie als Stromzuführung im Quarzglas eingequetscht wurden.
Zum Vergleich der Qualität der einzelnen nach den Beispielen 1 bis 7 gefertigten Stromzuführungen wurden sowohl der Ausschuß an Lampen während der Produktion aufgrund von Folienrissen und Sprüngen im Quarzglas, als auch die Standzeiten der Lampen in einem Dauerbetrieb mit einer Sockeltemperatur von 400°C ermittelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 festgehalten. 8 AT 004 809 Ul
Tabelle 1
Lampen gemäß Standzeit der Lampen Anzahl der defekten Anzahl der defekten bei Dauerbetrieb in Stunden Lampen aufgrund von Lampen aufgrund von Sprüngen im Quarzglas Folienrissen Beispiel 1 1.036 3 1 Beispiel 2 erfindungsgemäß 1.260 6 0 Beispiel 3 1.401 21 0 Beispiel 4 564 0 76 Beispiel 5 896 6 12 Beispiel 6 Stand der Technik 1.120 12 2 Beispiel 7 1.218 30 0
Die Tabelle belegt in eindrucksvoller Weise die Qualitätsverbesserung der Halogenlampen, die durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung für die Folie erreicht wird. Wichtig dabei ist, dass jeweils diejenigen Beispiele miteinander verglichen werden, deren Folien jeweils gleiche Anteile an Dispersoiden aufweisen, d.h. die Beispiele 1 und 5, die Beispiele 2 und 6 sowie die Beispiele 3 und 7. 9
Claims (4)
- AT 004 809 Ul Ansprüche 1. Folie aus einer Molybdänlegierung als Stromzuführung für elektrische Lampen, welche in einem Lampenkolben aus S1O2 oder einem hoch Si02-haltigen Glas eingeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Molybdänlegierung aus Molybdän, mit 0,1 bis 2,5 Vol.% T1O2 oder mit 0,1 bis 2,5 Vol.% eines Mischoxides mit bezogen auf den Mischoxidanteil mindestens 50 mol.% Ti02, besteht.
- 2. Folie aus einer Molybdänlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Molybdänlegierung aus Molybdän, mit 0,5 bis 1,5 Vol.% T1O2 oder Mischoxid, besteht.
- 3. Folie aus einer Molybdänlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischoxid aus Ti02 und einem Oxid aus der Gruppe Y2O3, AI2O3, Z1O2, Hf02, S1O2 oder einem Seltenerdoxid besteht.
- 4. Folie aus einer Molybdänlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Teilchengröße des T1O2 bzw. des Ti02 haltigen Mischoxides weniger als 1 μιτι beträgt. 10
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