JPH0734152A - ランプ用水銀合金製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低圧水銀灯製造時において、電極構築体に水
銀放出合金を簡単に組み込む事ができ、発光管内に正確
な水銀量を確実に充填すると共にスペース効率に優れた
低圧水銀灯用チタン水銀合金の製造方法を提供する。 【構成】 発光管内部の封止部を貫通して内方に伸びる
一対のリード棒の各先端に電極が対向配置されてなる低
圧放電灯において、前記電極と封止部の間に装着された
水銀放出合金の製造方法である。（第一工程はプレス成
型、第二工程は焼結工程、第三工程は合金反応工程、第
四工程は過剰水銀除去工程）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネルのバ
ックライト用小型蛍光灯および殺菌灯などに用いられる
小型の低圧水銀灯に必要なチタン水銀合金の製造方法で
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型蛍光灯や殺菌灯などの低圧水
銀灯に水銀を充填する手段として、水銀合金を発光管内
部に組み込んで、排気工程が完了した後、その合金を高
周波加熱等により水銀を分解放出させていた。例えば、
チタン・水銀（Ｔｉ_a Ｈｇ_b ）が水銀放出合金として一
面に被着され、ジルコニウム・アルミニウム（Ｚｒ₃ Ａ
ｌ₂ ）がゲッター合金として他面に被着されているニッ
ケル鍍金鉄板よりなる板状の水銀含有ゲッターを二次切
断加工して発光管内に組み込んで排気封止工程終了後、
本水銀含有ゲッターを加熱分解し、水銀を充填してい
た。

【０００３】図６は上記の水銀含有ゲッターにより水銀
を充填して製造された低圧水銀灯の要部を示す説明図で
ある。同図において、１は発光管、２は封止部を貫通し
て内方に伸びるリード棒、３は封止部を形成するガラス
ビーズである。４は、フィラメント４１および金属パイ
プ４２からなる電極であり、電極４は発光管内におい
て、リード棒２の先端に、図示していない他端側の電極
と対向するよう配置されている。５は、電極４と封止部
の間におけるリード棒２に溶接装着された板状の水銀含
有ゲッターである。水銀含有ゲッター５の一面５Ａには
前記水銀放出合金の分解生成物（水銀放出後において残
留するチタニウム）が被着され、他面５Ｂには前記ゲッ
ター合金が被着されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀含
有ゲッターによる水銀封入手段においては以下のような
問題点を有している。 水銀含有ゲッターを発光管内に装着するためには、こ
の水銀含有ゲッターを発光管径に応じた二次切断加工工
程が必要である。 二次切断加工工程中に水銀含有合金が剥離する。その
ため水銀放出量にバラツキを生じさせ、水銀不足による
短寿命を生じさせる。 水銀含有ゲッターをリード棒に取り付ける場合、取り
付けるためのスペースを確保する必要があり、また板状
の水銀含有ゲッターをリード棒に取り付ける工程が困難
である。 水銀量を多く必要とする低圧水銀灯を製造する場合に
おいては、水銀放出ゲッターの取り付け枚数が増え、ス
ペースが不足する問題および生産効率が低下することは
勿論、コストが高くなる。 以上のようにして装着された水銀含有ゲッターをもつ
電極構築体を封止すると封止工程中の熱作用により、水
銀含有ゲッターの一部が分解放出し、発光管内部に酸化
水銀として蒸着する。

【０００５】本発明は以上のような事情に鑑みなされた
ものであって、その目的は、発光管の径に合わせて二次
加工する必要がなく、必要水銀量を正確に充填させ、水
銀合金のためのスペースが少ない電極構築体を簡単に作
製できると共に加熱封止工程中にその熱で一部の水銀が
蒸発酸化することなく、確実に発光管内部に水銀が充填
される低圧水銀灯を製造するためのチタン水銀合金の製
造方法である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の低圧水銀灯は、
発光管両端の封止部を貫通して内方に伸びる一対のリー
ド棒の各先端に電極が対向配置されてなる低圧水銀灯に
おいて、前記電極とリード棒封止部分との間に装着され
たチタン水銀合金の製造方法で、粉末プレス成型の第一
工程、成型品を焼結する第二工程、成型品と水銀とを反
応させる第三工程、そしてチタン水銀合金から過剰水銀
を除去する第四工程で製造される新しいチタン水銀合金
の製造方法を提供する。

【０００７】このようにして前記第一工程から第四工程
で製造されたチタン水銀合金ゲッターを発光管内に対向
配置されている電極と封止部分との間に少なくとも一個
装着しランプの排気工程完了後、この水銀合金を加熱分
解し、必要水銀を性格に発光管内部へ放出させることを
特徴とする低圧水銀灯用チタン水銀合金を提供する。

【０００８】

【作用】 低圧水銀灯に必要な水銀は、必要構造に粉末をプレス
成型して水銀と反応させた水銀放出合金の形態をしてい
るため、スペース効率が優れている。 中央に穴の開いた薄円板状に粉末をプレス成型してい
るため、電極構築体作成時、溶接工程がないのでより簡
単に作業ができる。またこの薄円板の肉厚を規定するこ
とによって、所望の水銀充填量を確実に得ることができ
る。 チタン水銀合金は合金反応工程の完了時で、４００℃
〜６００℃の真空加熱処理によって過剰水銀を除去して
作られているため、チタン水銀合金と電極とをリード棒
に組み込んだ電極構築体と、発光管端部とを加熱封止し
た時、本水銀放出合金は封止工程の熱作用による分解を
受けることなく発光管内部に封止されうる。 チタン水銀合金は粉末プレス成型品の焼結体の密度を
選定することによって、小さな焼結体でも多量の水銀と
合金反応することができた。 チタン水銀合金反応について、本開発実験によるとチ
タン粉末の粉末粒子径が小さい程、一定重量のチタンに
多くの水銀が反応することがわかった。しかし粉末粒子
径が小さい程、自動プレス成型時の粉末の流動性が悪化
し、均一なプレス成型が不可能となった。そこで本合金
製造方法はプレス成型の第一工程で大粒子径粉末と小粒
子径粉末を適度に混合して、自動プレス工程の粉末の流
動性を改善するとともに、小さな焼結体に多量の水銀を
反応させることに成功した。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明によるチタン水銀
合金製造方法で製造したチタン水銀合金を組み込んだラ
ンプを説明する。図１は液晶パネルのバックライト用小
型蛍光灯として用いられる本発明のチタン水銀合金を組
み込んだ低圧水銀灯の要部を示す説明用断面図である。
同図において、１は発光管、４は金属パイプ状の電極、
２はリード棒で電極４が溶接されるとともに、発光管端
部とリード棒上にガラス巻き加工したビーズ３とで封止
されている。そして本発明方法による製造方法で製造さ
れたチタン水銀合金６が、電極と封止部分の間の少なく
とも一方に装着されている。

【００１０】本発明方法によって製造されたチタン水銀
合金は、焼結体の径に対して肉厚が非常に薄いため、こ
の合金を装着させるスペースを別途設ける必要がなく、
スペース効率にすぐれたものである。このことを図２を
用いて説明すると、ｂはチタン水銀合金の外径で外径
２．２ｍｍ、ａは肉厚０．５ｍｍ、ｃは内径０．５ｍ
ｍ、そしてこの０．５ｍｍの穴７に前記リード棒が通っ
ている。そして水銀放出量は４．０ｍｇである。

【００１１】本実施例における低圧水銀灯仕様の一例を
示すと、消費電力２Ｗ、全長２１０ｍｍ有効発光長１９
０ｍｍ，発光管外径４．１ｍｍ，そして発光管内には
４．０±０．５ｍｇの水銀が封入されている。

【００１２】チタン水銀合金は加熱して水銀を分解放出
させる時、水銀以外に不純ガスを少量放出する性質を持
っている（公開特許公報昭５２−１３３８２２）。従っ
て、この時水銀とともに出る不純ガスを吸着させるため
に、タンタル粉末をチタン金属粉末に対して１０％〜３
０％重量の割合で混合しておき発光管内部が不純ガスで
汚染しないようなチタンタンタル水銀合金とした。

【００１３】チタン水銀合金製造の実施例を図面を参照
しながら第一工程から第四工程まで説明する。

【００１４】粉末プレス工程について。本チタン水銀合
金を開発する過程で発見したことは、チタン粉末粒子
径が小さいほど水銀がチタン粉末に反応する割合が大き
い。チタン粉末粒子径が小さいほど粉末の流動性が悪
くなり、自動プレスの金型に均一な自動供給ができな
い。チタン粉末の粒子径が大きいほど前記、の特
性は逆になる。チタン粉末粒子径が大きいほど、プレ
ス成型品はハンドリングができなくなる。以上のチタン
粉末の特性を考え合わせ、図３に示す粒度分布を示すチ
タン粉末を混合してプレス成型した。即ち第１チタン粉
末Ａは１００メッシュを中心とした粒度分布の粉末を４
０％〜９０％重量、そして第２チタン粉末Ｂは２５０メ
ッシュを中心とした粒度分布を示す粉末を１０％〜６０
％の重量割合で混合した。またこのチタン粉末混合体
に、第３金属粉末としてゲッター作用を受け持つタンタ
ル金属粉末を１０％〜３０％重量割合になるように混合
しプレス成型をおこなった。

【００１５】成型品焼結工程について。粉末を焼結する
ために真空中で焼結を行った。この時プレス成型密度、
金属粉末混合割合、金属粉末粒子径分布を一定とした場
合、焼結体の密度は焼結温度が高いほど、また焼結時間
が長いほど高い密度に焼結されることは衆知の通りであ
る。このプレス成型品焼結体密度と水銀の反応する割合
を調べた結果、図４のようになった。チタン水銀合金Ｔ
ｉ₃ Ｈｇと１００％合金反応が完了したとすれば、１０
ｍｇのチタンに水銀が１３．９２ｍｇ反応した事にな
る。しかし図４に示す通り焼結体密度が９０％以上にな
ると、水銀の合金化反応は非常に少なくなる。また焼結
体密度が５０％以下になると水銀の合金化割合は多くな
るがプレス成型品のハンドリングまたは焼結体のハンド
リングが不可能で実用的でない。従って５５％〜９０％
の範囲が実用的である。

【００１６】チタン水銀合金反応工程について。チタン
金属粉末と水銀蒸気との反応は高温気密容器内で次の反
応で起こる。 ３Ｔｉ＋Ｈｇ＝Ｔｉ₃ Ｈｇ これは反応時間が長いほど反応温度が高いほど水
銀蒸気圧が高いほど多くの水銀がチタンと合金化する。
しかし本水銀合金反応工程の条件は作業の安定性を第一
に考慮して８００℃で２時間合金反応を行った。そして
気密反応容器内部の色々な場所から１００個抜き取って
反応割合を調べた結果を図５にしめす。反応容器内での
個々の焼結体はランプに必要な水銀を十分に、正確に含
有している。

【００１７】過剰水銀除去工程について。気密容器内で
焼結体と液状水銀とが高温度、高圧力のもとで合金反応
が完了したチタン水銀合金には、液状水銀すなわち過剰
水銀が付着している。またこの液状水銀を確実に除去し
たとしても、ランプを封止する工程の熱で水銀が少し蒸
発する。従って封止工程中にこの装着された水銀合金の
温度上昇を見込んで、このチタン水銀合金を真空中で４
００℃〜６００℃で処理した（加熱温度と除去水銀量の
関係は、重量で、４００℃で０．００８５％、５００℃
で０．７１７５％、６００℃で８．３１２９％であ
る）。ランプの電極構築体に装着されたチタン水銀合金
はランプの種類により装着位置が少し異なる事及び発光
管の材質によっても封止加熱温度が変わる。これらのこ
とを推定して封止工程中の温度で、チタン水銀合金が蒸
発酸化付着しないように４００℃〜６００℃の真空加熱
過剰水銀除去工程をとりいれた。

【００１８】

【発明の効果】 本発明のチタン水銀合金製造方法によるチタン水銀合
金をランプ内に装着してランプを製造する場合、水銀充
填量バラツキによる短寿命ランプが無くなる。 小型ランプに適したチタン水銀合金を自由な構造に製
作することができる。 水銀量の選定が自由になる。 切断二次加工及び溶接工程が不必要で低コストにて水
銀を小型ランプに充填できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水銀合金を使用した低圧水銀灯の
要部の説明図である。

【図２】本発明によって得られる水銀合金のサンプルの
説明図である。

【図３】本発明に使用するチタン粉末の粒度分布の説明
図である。

【図４】チタン焼結体と水銀との反応に関するデータの
説明図である。

【図５】本発明によって得られる水銀合金中における水
銀量のヒストグラムの説明図である。

【図６】従来の水銀含有ゲッターを使用した低圧水銀灯
の要部の説明図である。

【符号の説明】

１ 発光管 ２ リード棒 ３ ビーズ ４ 電極 ５ 水銀含有ゲッター ６ チタン水銀合金

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体金属粉末成形体と水銀とを反応させ
   る工程と、前記工程で得られた水銀含有成形体から過剰
   水銀を除去する工程を含むことを特徴とするランプ用水
   銀合金製造方法。
2. 【請求項２】 基体金属がチタンであることを特徴とす
   る請求項１記載のランプ用水銀合金製造方法。
3. 【請求項３】 基体金属がチタンとタンタルとからなる
   ことを特徴とする請求項１記載のランプ用水銀合金製造
   方法。