CS259667B1 - Způsob výroby vékuotěsného spoje konstrukčních prvků uzavíracího členu hořáku výbojek.pro osvětlovací techniku - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu výrovy vakuotěsného spoje mezi tělesem uzavíracího členu hořáku výbojky a kovovou armaturou, která slouží jako držák elektrody této výbojky. Materiál uzavíracího členu hořáku vybojky je tvořen cemetem na bázi oxid hlinitý, wolfram a/nebo molybden, nebo některé další přechodné kovy. Do vhodně vytvarovaného kovokeramického materiálu obsahujícího 50 - 95 % hmotnostních kovové složky se vloží kovová armatura přednostně z kovu, který je dominantní složkou kovokeramického materiálu, a takto sestavený komplet se tepelně zpraouje v ochranné atmosféře argonu, dusíku nebo vodíku aQnebo ve vakuu při teplotě 1500 °G až 1950 C.

Description

Vynález se týká způsobu výroby vakuotěsného spoje konstrukčních prvků uzavíracího členu horáku výbojek pro osvětlovací techniku·

Vývoj v oblasti výbojek pro osvětlovací techniku, jmenovitě vysokotlakých sodíkových výbojek^ vedl od otevřené trubice z polykrystalického průsvitného korundu tvořící tělo hořáku výbojky, uzavírané niobovými čepičkami, k tzv. polouzavřené trubici, jejíž čela jsou opatřena uzavíracími kroužky z téhož materiálu jako tělo hořáku· Tyto kroužky jsou prostřednictvím difázního spoje vakuotěsně spojeny s korundovou trubicí a jejich otvorem prochází niobová armatura, která slouží jako držák elektrody, přívod elektrického proudu k ni a plní ještě další funkce při kompletaci hořáku výbojky·

V současné době jsou vyvíjena a experimentálně ověřována nová konstrukční řešení hořáku výbojky, která pro uzavírání trubio tvořících tělo horáků aplikují kovokeramické materiály - cermety -na bázi oxid hlinitý, wolfram a/nebo molybden a/nebo některé další přechodné kovy· Uzavírací členy nové koncepce jsou opatřeny kovovou armaturou z materiálu tvořící dominantní složku cermetu, která plní stejné funkce jako výše uvedená niobová armatura s kovokeramickými uzavíracími členy v hořácích stávající konstrukce· Pro dokonalou funkci kovokeramického uzavíracího členu je nutno zajistit vysokou těsnost spoje mezi tělesem cermetu a procházející kovovou armaturou· Takový spoj je možno realizovat např. pomocí vhodné pájky, respektující značné rozdíly v dilatačních vlastnostech spojovaných materiálů, s vysokou korozní odolností vůči parám sodíku a vhodnými tepelnými a mechanickými vlastnostmi.

Aplikace pájky však zvyšuje pracnost technologického postupu výroby uzavíracích členů pro výbojky a jejich ekonomickou náročnost. Navíc pájky potřebných vlastností nejsou zatím k dispozici·

Nevýhody současného stavu techniky'řeší způsob výroby vakuotěsného spoje zejména pro konstrukční prvky uzavíracího členu hořáků výbojek pro osvětlovací techniku, jebat podstatou je , í« do vytvarovaného kovokeramického materiálu obsahujícího 5095 % hmotnostních kovové složky, kterou je wolfram a /nebo molybden a /nebo další přechodné kovy, se vloží kovová armatura přednostně z kovu, který je dominantní složkou kovokeramického materiálu, a takto sestavený komplet se tepelně zpracuje v “ochranné atmosféře argonu, dusíku nebo vodíku a nebo ve vakuu při teplotě 1 500 °C až 1 950 °C.

Kovokoramická směs o příslušném složení se připravuje homogenizací a mletím v mlecím zařízení· Jo možné použít obvyklých slinovacích přísad· Z takto upravené pracovní směsi se Vytvářejí některou z obvyklých keramických technologií, nejčastěji lisováním, polovýrobky potřebných tvarů a velikostí s otvorem pro vložení kovové armatury. Tyto pélovýrobky se pak kompletují s kovovou armaturou a za vhodných vypalovacích pomůcek se jednorázově tepelně zpracovávají v ochranné atmosféře- argon, dusík, vodík -nebo ve vakuu při teplotách 1 500 °C až 1 950 °C. Za těchto podmínek dochází na styčné ploše cermet- kov k diftíznímu spojení obou součástí uzavíracího členu, které zajišťuje vysokou těsnost spojovaných součástí·

Výhodou řešení je eliminace deficitního niobu z konstrukce hořáku vysokotlakých sodíkových výbojek· Celá konstrukce vysokotlakých sodíkových výbojek je pak značně zjednodušena» Další výhodou je skutečnost, že není nutné aplikovat pájku pro spojování konstrukčních prvků uzavíracího členu· Právě pájka jako materiálově odlišná fáze může představovat kritické místo pro životnost výbojky· Konstrukce umožňuje snadné úpravy teplotních poměrů na koncích hořáků jednoduchou úpravou geometrie uzavíracího Členu, která nemá vliv na kvalitu spoje na rozhraní oermet - kov«

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na příkladu možného provedení·

Oxid hlinitý v alfa modifikaci o čistotě 99,85 % hmotnostnich a měrným povrchem 5,5 m /g obsahující 0,15 hmotnostních procent MgO jako slinovací přísady byl za sucha homogenizován a mlet v kulovém mlýně po dobu 6 hodin spolu s práškovým wolframem o čistotě 99,6 hmotnostních procent a střední zrnitosti 0,7 až 1,4 um, přičemž složení pracovní směsi bylo UO hmotnostních procent wolframu· Použité mlecí zařízení mělo průměr 230 mm, hmotnostní poměr melivo - mlecí elementy činil 1 : 5, počet otáček 70 min’^. Nebyly použity žádné mlecí přísady, ani přísady obvykle přidávané do pracovních směsi určených pro vytváření lisováním. Z takto připraveného kovokeramického prášku byly vytvářeny na hydraulickém lise LD dva vzorky ve tvaru kotoučů o průměru 15, 9,5 a 7 mm a výšce cca 5 mm se středovým otvorem o průměru 1 mm. Do těchto otvorů byly vloženy wolframové armatury o průměru 0,9 mm a délce cca 12 mm tak, aby na obou stranách kotouče přesahovaly o cca 4 mm. Takto kompletované polotovary uzavíracích členů pak byly uloženy na podložkách z průsvitného korundu a vypáleny v ochranné vodíkové atmosféře při teplotě 1920 °C s dvouhodinovou prodlevou na konečné teplotě.

Výrobky připravené popsaným postupem byly hodnoceny na těsnost spoje cermet - wolframová armatura pomocí heliového hledače netěsností. Všechny tři rozměrové skupiny byly shledány těsnými pro průnik helia.

Část vzorků všech tří velikostí pak byla podrobena namáhá·» ní teplotními šoky v intervalu 20 až 1000 °C při době ohřevu a chlazeni 3 minuty na obě hodnoty uvedeného teplotního intervalu. Po ukončení série 100 cyklů ohřev - chlazení mezi uvedenými teplotami byla těsnost vzorků znovu hodnocena pomoci heliového hledače netěsností* I v tomto případě byla u všech exponovaných vzorků zjištěna dokonalá těsnost spoje cermet wolframová armatura.

Popsané provedení dokonale těsného spoje mezi kovokeramickým materiálem a kovem nemusí být z hlediska aplikace omezeno pouze na oblast osvětlovací techniky, ale může být využito, i v jiných oborech, jako např. ve vakuové technioe, jaderné technioe, elektrotechnice a elektronioe, letectví a dalších oborech.

Claims (1)

1. Způsob výroby vakuotěsného spoje konstrukčních prvků uzavíracího členu hořáků výbojek pro osvětlovací techniku, vyznačený tím, že do vytvarovaného kovokeramického předmětu obsahujícího 50 ¢/95 % hmotnostních kovové složky kterou je wolfram a/nebo molybden a/nebo dalěí kovy ze skupiny přechodných kovty a 5 až 50 % hmotnostních keramické složky, tvořené oxidem hlinitým s případnými slinovacími přísadamj se vloží kovová armatura přednostně z kovu, který je dominantní složkou kovokeramického materiálu, a takto sestavený komplet se tepelně zpracuje v ochranné atmosféře argonu, dusíku, vodíku a nebo ve vakuu při teplotě 1500 °C až 1950 °C.