专利名称：其外部电流导线涂有涂层的电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及电灯，它包括透光的灯容器，它以真空密封的方式封闭并且其石英玻璃壁围成一个空间，所述灯容器容纳电气元件；金属箔，它全部嵌入所述壁中并且具有由刀面形成的刃形边缘；至少一个内部电流导线，它连接到所述嵌入的金属箔并且伸入所述空间；至少一个外部电流导线，它连接到所述嵌入的金属箔，从所述灯容器的所述壁伸出并且配备有涂层。
从美国专利3,420,944知道这种类型的灯。在已知的灯工作期间，外部电流导线的一部分和通常是具有例如0.5-1.0％(重量)的Y2O3添加剂的钼的金属箔具有高于450℃的温度。在没有采取任何措施防止外部电流导线和金属箔的腐蚀的灯中，这些金属零件会由于高温而被腐蚀到这样的程度这些金属零件会通过外部电流导线周围的毛细管而与灯外面的大气连通。金属箔和/或外部电流导线的腐蚀导致由电流供应中断引起的灯故障。已知的灯采取以下方法防止腐蚀在制造之前，在外部电流导线、金属箔的至少一部分、刃形边缘和刀面上形成铬镀层。在形成铬镀层的位置上，所述保护层在灯制造之后保持未受损伤，但是所述镀层部分地转换成含铬保护层。在灯工作期间，所述镀层和所述保护层两者都阻止腐蚀。
众所周知，作为灯过早失效的原因，除了电流引线的腐蚀之外，还有其它各种原因。其它原因可以是，例如灯容器的泄漏，或者，例如灯的爆炸。实际上，如果灯已经工作了1千小时以下，由这些其它原因引起的灯的失效的危险可以认为是小的。
从美国专利3,420,944知道的防腐蚀保护方法有以下缺点这导致这样长的灯寿命，例如多于1千工作小时，使得由灯爆炸引起的灯失效的危险以及后续损坏(follow-up damage)的危险大得无法接受。所述镀层的镀层厚度和质量等级确定所述防腐蚀保护，并且影响灯的寿命。但是，在已知的灯中，并未把所述质量等级和镀层厚度控制到这样的程度，使得可以把寿命极限调整到1千工作小时，这导致灯寿命的分散大得无法接受。
已知的灯的另一个缺点是必须在金属箔上形成镀层。由于对易损坏的金属箔的额外处理的缘故，存在损坏金属箔的刃形边缘的危险。嵌入成品灯中的损坏的金属箔刃形边缘在灯容器壁中产生大的应力，使得灯制造期间或者由灯容器过早泄漏引起的故障危险将大得无法接受。
本发明的目的是提供一种开篇中所述的电灯，它具有简单的结构，易于制造并且消除了上述缺点。
根据本发明，由于以下原因而实现了所述目的在所述金属箔上以及在外部电流导线上存在保护涂层，所述保护涂层包括所述镀层与SiO2的低熔点反应产物，并且至少所述刀面没有所述保护镀层。在灯的制造过程中进行这样的密封把一块或多块所述金属箔封闭在所述壁中。在这种操作过程中，在存在所述金属箔和外部电流导线的准备形成这种密封的区域将石英玻璃软化。然后，石英玻璃达到1900℃以上的温度。石英玻璃刚与外部电流导线接触，该导线以及形成在其上的镀层立即变得这样热，使得镀层熔化并且流到石英玻璃和金属箔零件上。熔化的镀层立即与外部电流导线和金属箔的钼反应，并且与石英玻璃反应，形成低熔点反应产物。接着，使这样形成的密封口冷却下来。由于其比较高的线性热膨胀系数(大约50×10-7K-1)，所以，外部电流导线比它嵌入其中的石英玻璃收缩得更加强烈，所述玻璃具有至少95％(重量)的SiO2(线性热膨胀系数是大约6×10-7K-1)。这在该电流导线的周围形成毛细空间。由于所述金属箔的形状的原因，在所述金属箔周围不形成毛细空间。
在稍微冷却之后，在外部电流导线的周围已经形成毛细空间，但是，在一段时间内低熔点反应产物仍然是流体。由于毛细作用，所述低熔点反应产物主要收缩在毛细空间的角落和狭窄部分，而大的、基本上圆柱形的空心空间仍旧保持毛细管状态。所述空心空间与灯外面的大气连通。但是，石英玻璃、外部电流导线和金属箔的与毛细管相邻的部分是与灯外面的大气隔绝的，因为，所述低熔点反应物在与毛细管相邻的部分上仍旧以薄保护层的形式保存下来。该保护层在所述毛细管的角落和狭窄部分是比较厚的。具有金属箔的最大厚度D的刀面、最好至少直至刃形边缘的一段距离以及所述刃形边缘保持没有保护涂层的状态。
外部电流导线和/或金属箔的腐蚀导致膨胀，并且在毛细管的角落最危险。在毛细管的角落，这种膨胀立即在石英玻璃中引起拉伸应力，因为角落的毛细管几乎没有为这种膨胀留下余地。因此，在石英玻璃中存在从毛细管的一个角落开始破裂的巨大危险。如果金属箔和外部电流导线的腐蚀从毛细管的一个角落附近开始，伴随的膨胀具有楔效应。由于金属箔以锐角嵌入石英玻璃的缘故，因为膨胀而在石英玻璃中产生的应力将集中在石英玻璃中毛细管毛细管的锐角附近。从而进一步增加石英玻璃以毛细管的所述角度之一开始破裂的危险。由于在根据本发明的灯中，尤其在所述角落处出现比较厚的保护涂层，所以，这些角落受到很好的抗腐蚀的保护，因此，很快出现上述现象的危险是小的。但是，仍然存在对金属箔和外部电流导线的腐蚀。实验证明，在根据本发明的灯中，通过改变所述镀层的镀层厚度，可以把故障的时间令人满意地调整到例如800-1000工作小时的寿命时刻。这与已知的灯形成明显的对比，实验证明，在已知的灯中，并未把所述质量等级和镀层厚度控制到这样的程度，使得可以把寿命极限调整到1千工作小时，这导致灯寿命的不可接受的大的分散。
由于这种防腐蚀保护，实现了所述灯的可接受的长寿命，而灯的爆炸危险小到可以忽略，例如，在灯工作期间，在外部电流导线和金属箔的一部分达到大约460℃的温度下工作800小时。
在合适的实施例中，所述保护涂层包括铬。铬看来具有的一个优点是它作为石英玻璃中钼和钨的电流引线上的保护涂层是非常有效的，它和这些材料形成比较低熔点的反应产物。铬金属在1890℃的温度下熔化。因此，当作为引线时，出现所述现象。铬与从所述石英玻璃得到的氧反应产生Cr氧化物，同时产生SiO和/Si。通过与毛细管附近的金属零件反应，例如，与钼金属箔以及与石英玻璃、例如SiO和/或Si反应，所述Cr氧化物形成低熔点反应物，例如，Cr/Si氧化物和/或Cr/Mo合金和/或Cr/Si/Mo相。可以认为，这些比较低熔点的反应物作为保护涂层是有效的。
在灯的最佳实施例中，所述涂层具有4-6微米的厚度。所述涂层的厚度是一个还决定防腐蚀保护程度的参数。实验证明，为了获得这样的防腐蚀保护，即，其中毛细管中关键的区域被保护到令人满意的程度，所述涂层的4-6微米的厚度是合适的。如果厚度小于4微米，则所获得的保护涂层太薄，于是防腐蚀保护不够。因此，灯具有不可接受的短的使用寿命。在大于6微米的厚度的情况下，存在过多使用材料的问题，并且灯具有这样长的使用寿命，使得存在不可接受的灯爆炸的巨大危险。
美国专利3,991,337公开了一种灯，其中努力避免对外部电流导线的腐蚀。为此，在所述外部电流导线上形成镍、钯、铟、金或铂的镀层。在灯的制造期间，这些镀层并不与SiO2形成低熔点反应物。如果在这种灯中在外部电流导线上形成这种镀层，而不在金属箔上形成这种镀层，那么，外部电流导线获得防腐蚀保护，但是，其某些部分通过毛细管与灯外部的大气连通的金属箔却未获得防腐蚀保护。实验证明，由于对金属箔的腐蚀，导致流到电气元件的电流中断、使灯再也点不亮，所以，所述灯具有不可接受的短寿命。
下面将参考下文中描述的实施例阐明本发明的这些和其它方面，由此将明白本发明的这些和其它方面。
附图中
图1以平面图的形式显示根据本发明的灯；图2显示图1的灯的密封口的细节；图3是图1中所示的灯的密封口的沿着I-I线所取的截面图。
图1中所述电灯是高压气体放电灯，后者具有以真空密封方式封闭的灯容器和围成一个空间的石英玻璃壁2。图中有几个电极，即电气元件4，经由相应的内部电流导线5连接到各金属箔6中相应的一个，图中的所述各金属箔6由具有0.5％(重量)Y2O3的Mo制成，并且从灯容器1的壁2伸进空间3。各金属箔6被嵌入灯容器1的壁2中，并且例如以焊接的方式连接到图中由钼制成的相应的外部电流导线7。
内部电流导线5和电气元件4由钨制成，并且可以具有少量作为钨调节手段的诸如总量的0.01％(重量)的K，Al和Si的晶体生长以及作为添加剂的1.5％的ThO2。空间3中有可电离填充物。在该图中，灯容器1充以水银、惰性气体以及镝、钬、钆、钕和铯的卤化物。该图中所示的灯工作时消耗700瓦的功率。在大气环境下，该灯可以在没有外壳的情况下工作而不会导致金属箔6和外部电流导线7的腐蚀，后者会引起灯过早损坏。
图2表示外部电流导线7具有该图中是含铬相的保护涂层8a，后者将外部电流导线7和该外部电流导线7周围的毛细管9彼此隔离，所述保护涂层8a逐渐转变到在外部电流导线7的伸出壁2的部分上形成的涂层8。已经表明，毛细管9终止于外部电流导线7的端部30。图中还表明，在金属箔6的端部存在毛细管10。毛细管9和10处在与灯外部的大气连通的状态，保护涂层8a和涂层8避免金属箔6和外部电流导线7被太快地腐蚀。所述密封口在外部电流导线7和内部电流导线5之间的区段31中金属箔6的区域上是真空密封的。
图3是图2中所示的密封口沿着I-I线所取的截面图。该图表示金属箔6具有最大厚度D。在由金属箔6的刀面25的刃形边缘15处不存在毛细管。外部电流导线5周围的毛细管9具有与灯外部的大气连通空的空间22。毛细管9部分地填充有熔点较低的反应产物，例如，Cr/Mo合金、Cr/Si氧化物和Cr/Si/Mo相，它们是在形成所述密封口的操作期间由所述Cr与Mo和/或SiO2一起形成的。所述低熔点的Cr/Si氧化物和Cr/Si/Mo相尤其存在于毛细管9的角落16和17以及外部电流导线7周围毛细管9的狭窄部分23中，并且远离金属箔6。所述低熔点的Cr/Mo合金尤其存在于狭窄部分18以及作为外部电流导线7和金属箔6的面对空的空间22并且与所述毛细管相邻的部分上的薄涂层19和20。刃形边缘15和刀面25保持没有所述保护涂层8a。在石英玻璃壁2的面对空的空间22的表面上存在Cr/Si氧化物的低熔点反应产物21的相对地薄的薄膜。
就金属箔6和外部电流导线7的腐蚀而论，角落16、17和18是特别关键的区域。在这些区域，不存在由腐蚀引起的在空的空间22中膨胀的可能性。因此，在角落16、17和18中金属箔6和/或外部电流导线7的小的膨胀都在壁2中产生很强的拉伸应力。此外，金属箔6和外部电流导线7的腐蚀以及伴随的膨胀具有楔效应，这是由金属箔6和外部电流导线7嵌入所述石英玻璃的锐角引起的。由于尤其在毛细管的角落16和17以及狭窄部分18和23中存在比较厚的保护涂层8a，所以，在这些区域实现了对金属箔6和外部电流导线7的令人满意的防腐蚀保护。
在示出的实施例中，外部电流导线7具有大约1毫米的厚度。涂层8具有大约4.5微米的厚度。
权利要求
1.一种电灯，它包括透光的灯容器(1)，它以真空密封的方式封闭并且其石英玻璃壁(2)围成一个空间(3)，所述灯容器容纳电气元件(4)；金属箔(6)，它全部嵌入所述壁中并且具有由刀面(25)形成的刃形边缘(15)；至少一个内部电流导线(5)，它连接到所述嵌入的金属箔并且伸入所述空间中；至少一个外部电流导线(7)，它连接到所述嵌入的金属箔，从所述灯容器的所述壁伸出并且配备有涂层(8)，其特征在于在所述金属箔上以及在所述外部电流导线上存在保护涂层(8a)，所述保护涂层包括所述镀层与SiO2的低熔点反应产物，并且至少所述刀面没有所述保护镀层。
2.权利要求1的电灯，其特征在于所述保护涂层(8a)包括铬。
3.权利要求1或2的电灯，其特征在于所述涂层(8)具有4-6微米的厚度。
全文摘要
一种电灯包括灯容器(1)和电气元件(4)。所述电气元件经由包括外部电流导线(7)的电流引线电连接到外部。仅仅通过用能够与SiO
文档编号H01J61/36GK1275245SQ99801331
公开日2000年11月29日 申请日期1999年8月3日 优先权日1998年8月13日
发明者M·W·斯坦曼, P·C·M·巴肯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司