专利名称：制造用于构造灯的钼薄膜的方法和钼薄膜以及具有钼薄膜的灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据专利权利要求1的前序部分的制造用于构造灯的钼 薄膜的方法，以及这类钼薄膜和具有这类钼薄膜的灯。这类钼薄膜可按气密方式嵌入石英玻璃容器中，因此用作被石英玻 璃构成的灯容器按气密方式包围的光源的供电元件。钼薄膜的这种用途描述在例如关于厚度小于20微米的钼薄膜的德国专利文献DE 573 448 中，和例如关于更厚钼薄膜的英国专利文献GB 474 982中。在下文中 和为本发明的目的，术语"钼薄膜"表示基于钼的金属薄膜，其主要由 钼构成。也就是说，术语"钼薄膜"覆盖由钼构成的金属薄膜或由具有 添加剂或掺杂剂的钼构成的金属薄膜，其中所述金属薄膜中添加剂或掺 杂剂的重量比例显著小于钼的重量比例。例如，术语"钼薄膜，，还包括 由加有约1重量％氧化钇或钇-铈混合氧化物的钼构成的金属薄膜。II. 现有技术专利文献US 4, 587,454公开了 一种制造用于构造灯的钼薄膜的方 法，根据所述方法所述钼薄膜的表面通过喷砂而变得粗糙，从而以此抑 制包围钼薄膜的灯容器石英玻璃的不连续或裂缝。公开文献EP 1 156 505 Al描述了用作通过灯容器的电衬套元件的 钼薄膜，其中所述钼薄膜表面的5至60% (面积)具有基本上无内聚性 的岛状的物质聚集物区域，该区域具有不同于原薄膜和/或由钼或其合 金、或钛、硅或氧化物、混合氧化物和/或在所有情况下在20G0t:下蒸 汽压小于10毫巴的氧化化合物构成的材料组合物的表面结构。专利文献US 6， 815， 892公开了用于构造灯的钼薄膜，其整个表面 具有涂层。所述涂层由选自氧化钬、氧化镧、氧化钽、氧化锆、氧化钇 和氧化铪的金属氧化物构成。III.发明内容本发明的目的在于，提供制造用于构造灯的钼薄膜的方法和这类钼 薄膜以及具有这类钼薄膜的灯，从而在钼薄膜和包围它的灯容器材料之 间提供更好的附着。根据本发明，所述目的通过专利权利要求1和8、 9或13的技术特 征来实现。本发明特别有利的实施方案在从属专利权利要求中描述。根据本发明的制造用于构造灯的钼薄膜的方法的特征在于，所述钼 薄膜表面的至少一部分，优选所述钼薄膜的整个表面，通过喷砂而变得 粗糙，并且所用的喷砂剂包含氧化铝和/或石英砂以及至少一种其它组 分。根据本发明的氧化铝和/或石英砂以及至少一种其它喷砂剂组分的 组合实现了钼薄膜对灯容器材料，特别是石英玻璃的更好的附着。试验 表明，与放电容器用按传统方式喷砂的钼薄膜密封的高压放电灯相比， 放电容器用根据本发明的钼薄膜或者用根据本发明的方法制造的钼薄 膜密封的高压放电灯具有更长的使用寿命。特别是与装有传统方式制造 的钼薄膜的高压放电灯相比，具有根据本发明制造的钼薄膜的高压放电 灯的面对放电区的放电容器的石英玻璃的薄膜边缘更少剥离。根据本发明的喷砂造成喷砂剂细颗粒在钼薄膜的表面的沉积，也就 是说，氧化铝颗粒和/或石英砂颗粒以及至少一种其它喷砂、组分的颗粒 的沉积，其与钼薄膜的粗糙表面一起提供了所述钼薄膜和灯容器材料之 间的良好附着。在钼薄膜表面上沉积的每单位面积上以低密度均匀分布的喷砂剂 颗粒的量并不足以在钼薄膜表面上形成封闭的层或岛状聚集物。根据本 发明的喷砂在钼薄膜表面上形成少量沉积的优点是不妨碍钼薄膜与其 它供电元,的焊接。特别地，根据本发明的方法制造的钼薄膜可以低接器的供电导线焊接，例如利用根据EP 1 066 912 Al的电阻焊或利用根 据EP 1 604 772 Al的激光焊。所述喷砂剂的主要组分有利地由氣化铝或石英砂或氧化铝和石英砂的混合物构成。也就是说，氧化铝或石英砂或氧化铝和石英砂构成的 混合物在喷砂剂中占最大的重量比例。喷砂剂的主要组分用于钼薄膜表 面的粗糙化和钼薄膜的挤压。根据本发明的优选的示例性实施方案，所述喷砂剂中氧化铝和/或石英砂的重量比例大于99重量％，且所述喷砂剂中所述至少一种其它组 分的重量比例小于1重量％。已经用下述喷砂剂获得了好的结果，所述喷砂剂由氧化铝和/或石 英砂以及氧化钛构成，并且氧化钛的重量比例在0. 1重量％至0. 25重量 %的范围内。替代氧化钛或在氧化钛之外，还可能使用作为氧化铝和/或石英砂 之外的其它组分，所述其它组分是选自氧化锆、氧化铪、氧化镧、氧化 铈和氧化钽的一种或多种氧化物。另外，除亍使用氧化钛之外，还可以使用钌作为所述喷砂剂中除氧化铝和/或石英砂之外的其它组分。喷砂剂中所述至少一种其它组分的颗粒尺寸有利地小于或等于1凝: 米，从而确保所述至少一种其它组分的颗粒与粗糙的钼薄膜表面具有足 够好的附着。由氧化铝和/或石英砂构成的喷砂剂的主要组分的平均颗 粒尺寸有利地小于或等于100微米，从而实现前述钼薄膜表面的粗糙化 和钼薄膜的挤压。根据本发明的钼薄膜优选适合用作通过由玻璃，特别是石英玻璃或 具有极高二氧化硅含量的玻璃制成的灯容器的电衬套元件。特别地，根据本发明的钼薄膜按气密方式嵌入由石英玻璃构成的灯容器中，使得钼 薄膜的一个末端与伸出灯容器的供电导线连接，并且其另一末端与伸入 灯容器内部的电极连接或与白炽灯丝出口 (Gluehwendelabgang)连接。根据本发明的钼薄膜因此确保电以气密方式通过由石英玻璃或具有极 高(通常大于95重量％)的二氧化硅含量的玻璃制成的灯容器。IV.
下文参考优选的示例性实施方案更详细地说明本发明。附图中 图1示出根据本发明的用于构造灯的钼薄膜的部分截面示意图，6图2示出根据本发明的具有两个图1所示钼薄膜的卤素金属蒸汽高 压放电灯，
图3示出经过高压放电灯的工作期限还可以工作的，经测试的卣素 金属蒸汽高压放电灯的百分比比例，
图4示出经过高压放电灯的工作期限还可以工作的，经测试的不含 汞的卣素金属蒸汽高压放电灯的百分比比例，
图5示出细粒氧化铝颗粒和氧化钛颗粒在钼薄膜表面上的分布的示 意图。
V.优选的示例性实施方案的说明
图1示出根据本发明的钼薄膜21的部分截面示意图。钼薄膜21具 有透镜状、柳叶刀状'或垫状的弯曲形状。为了用作具有约35瓦电功耗 的卣素金属蒸汽高压放电灯的放电容器中的密封薄膜，钼薄膜21具有 25微米的最大厚度D。其纵向延伸方向上的长度L为6. 5毫米，且其宽 度B为2毫米。所述钼薄膜21通常从巻在供应轮上的钼带切下。在此 过程中切割面垂直于钼薄膜21的纵向延伸。为了降低围绕钼薄膜的灯 容器材料中形成裂缝的危险，钼薄膜21的切割边可经平滑或轧制处理， 例如在EP 0 884 763 A2中公开的那样。
根据本发明的钼薄膜21通过已知的冶金退火方法和烧结方法以及 轧制方法从压入模具的钼粉制造。所述钼粉中可以加入掺杂剂或添加 剂，例如上述的氧化物，氧化钇或钇-铈混合氧化物。
根据本发明的第一特别优选的实施方案，在以这种方式制成的钼薄 膜21两面，用氧化铝和氧化钛的均匀混合物进行喷砂处理，其中喷砂 剂中氧化钛的重量比例为0.1重量％,剩余的是也被称为金刚砂的氧化 铝。氧化铝颗粒的平均颗粒尺寸为100微米，并且氧化钛颗粒的平均颗 粒尺寸为0. 5微米。
已经发现在喷砂过程结束之后，喷砂剂的细粒成分仍保持附着在钼 薄膜21的表面上。也就是说，喷砂处理不仅使钼薄膜21的表面变得粗 糙，而且还在钼薄膜21的表面上形成氧化铝颗粒(金刚^^、颗粒)和氧化钛颗粒的沉积。在图5中示意性示出了钼薄膜21的表面，标明的比 例尺为1微米。细粒氧化铝颗粒和氧化钛颗粒沉积附着在钼薄膜的表面， 以每单位面积低密度的形式均匀分布。细粒氧化钛颗粒的比氧化铝颗粒 更好地附着在钼薄膜表面。附着在钼薄膜表面的氧化钛颗粒的比例因此 并不对应于其在喷砂剂中的混合比例。为了确定附着在钼薄膜21表面 上的氧化铝颗粒和氧化钛颗粒的量，将多个根据本发明喷砂的钼薄膜21 溶解在酸中。分析得出，钼薄膜的平均重量为22.5 mg/cm2,附着在钼 薄膜上的氧化铝颗粒的平均重量为0. 247 mg/cm2，以及附着在钼薄膜上 的氧化钬颗粒的平均重量为0. 062 mg/cm2。
根据本发明的第二示例性的实施方案，钼薄膜21的两侧都用氧化 铝和氧化钛的均匀混合物喷砂处理，其中喷砂剂中氧化钛的重量比例为 0.25%,剩余的是氧化铝。金刚砂颗粒的平均颗粒尺寸为100微米，并 且氧化钛颗粒的平均颗粒尺寸为0. 5'微米。对这种钼薄膜的分析表明， 钼薄膜的平均重量为18.2 mg/cm2,且附着在钼薄膜上的氧化铝颗粒的 平均重量为0. 197 mg/cm2，以及附着在钼薄膜上的氧化钛颗粒的平均重 量为0. 117 mg/cm2。
图2示出具有约35瓦电功耗的卣素金属蒸汽高压放电灯。这种高 压放电灯具有由石英玻璃构成的放电容器l,其具有内部10和两个分别 具有电衬套2、 3的在直径上相对布置的密封末端11、 12。两个在直径 上相对布置的电极4、 5伸入内部10内，所述电极分别与电衬套2或3 中的一个连接，并且在灯工作期间在所述电极间形成气体放电。在放电 容器1的内部10中包含可电离的填充物,所述填充物由氙和多种金属 囟化物以及任选的汞构成。所述放电容器1被石英玻璃构成的外部灯泡 6包围，所述石英玻璃具有吸收紫外辐射的掺杂剂。所述灯还包含塑料 灯头7，其支撑两个灯容器l、 6且装配有灯的电连接8。放电容器l的 远离灯头的末端11的电衬套2经由电回路9与第一电连接8连接，而 另一电衬套5与灯的第二电连接(未示出)连接。在灯头7中可以布置 所有的灯运行设备或运行设备的部分，例如启动装置。
电衬套2、 3分别具有按气密方式嵌入各个末端11或12的根据本 发明的钼薄膜21或31。在图1中示意性示出钼薄膜21或31。各个钼 薄膜21或31背离放电容器1的内部10的一侧分别与钼导线22或32焊接，所述钼导线从各自对应的密封末端11或12伸出。各个钼薄膜21 或31面对放电容器1的内部10的一侧分别与棒状的由钨构成的电极4 或5焊接，所述电极伸入放电区10。
图3示出对多个根据图1所示实例设计的具有不同钼薄膜的含汞的 卣素金属蒸汽高压放电灯使用寿命的测量结果。图3中的测量曲线l对 应于具有根据现有技术喷砂的钼薄膜的灯。这些灯的第一个在工作2000 小时后失效。图3中的测量曲线2和3对应于装配有具有根据EP1 156 505 Al涂层的钼薄膜。根据图3中的测量曲线2， 20%的灯在工作2500 小时后失效，而根据图3中的测量曲线3， 20%的灯在仅工作1200小时 后就失效了。与此相反，从图3中测量曲线4可以看到，具有根据本发 明的钼薄膜的灯甚至在小时3000的运行时间内都没有一个失效。特别 地，在工作3000小时后，仅在具有根据本发明的钼薄膜的灯中没有观 察到薄膜剥离的任何迹象。 '
图4示出对多个根据图1所示实例设计的具有不同钼薄膜的含汞的 卤素金属蒸汽高压放电灯的特别快速开关试验结果。根据图4中测量曲 线1的灯具有根据现有技术喷砂的钼薄膜。这些灯中的40%在工作约 1100小时后失效，仅20%在工作1500小时后仍能运行,并且所有具有 未涂布钼薄膜的灯在工作1700小时后都失效了 。根据图4中测量曲线2 和3的灯具有根据EP 1 156 505 Al涂层的钼薄膜。根据图4中的各自 的测量曲线2和3，所有具有根据EP 1 156 505 Al涂层的钼薄膜的灯 分别在仅工作800小时和工作950小时后失效。
与此相反，从图4中测量曲线4可以看出，具有根据本发明的钼薄 膜的不含汞的高压放电灯在1800小时的运行时间内都没有一个失效。 特别地，在1800工作小时后，具有根据本发明的钼薄膜的灯根本没有 出现薄膜剥离的迹象。
前述的灯失效都是由钼薄膜从放电容器的石英玻璃处脱离造成的。
图3和4中所示的测量结果由具有根据上述笫一和第二示例性实施 方案制成和处理的钼薄膜的高压放电灯得到。
本发明不限于上述更详细描述的示例性实施方案。特别地，根据本发明的钼薄膜还可以用于其它灯的类型，例如用于按气密形式密封的卤
素白炽灯的供电。钼薄膜的尺寸必须与具体应用匹配。特别是钼薄膜21 的厚度D和宽度B必须要匹配灯的电功耗和最大灯电流强度。氧化铝与 氧化钛的混合比不限于两个示例性的实施方案，而是可以变化的。优选 应如下选择，沉积在钼薄膜表面上的量不应大到不利地影响与供电引线 和电极的焊接性。也可以用上述氧化物和钌替代氧化钛作为喷砂剂中除 氧化铝之外的其它组分。另外，可以用石英砂替代全部氧化铝中的部分， 相应地，喷砂剂的主要组分不再由氧化铝形成，而是由石英砂或石英砂 和氧化铝的混合物形成。
权利要求
1、一种制造用于构造灯的钼薄膜(21)的方法，根据所述方法所述钼薄膜(21)表面的至少一部分通过用喷砂剂喷砂而变得粗糙，其特征在于，所述喷砂剂包含氧化铝和/或石英砂以及至少一种其它组分。
2、 根据权利要求l的方法，其中所述喷砂剂中的所述氧化铝和/ 或石英砂的重量比例大于99重量％,并且所述喷砂剂中的所述至少一种 其它组分的重量比例小于1重量％。
3、 根据权利要求1或2的方法，其中所述至少一种其它组分是钌。
4、 根据权利要求1或2的方法，其中所述至少一种其它组分是 氧化钛。
5、 根据权利要求1或2的方法，其中所述至少一种其它组分由 选自氧化锆、氧化铪> 氧化镧、氧化钛、氧化铈和氧化钽中的一种或多 种氧化物形成。
6、 根据权利要求1 5中一项或多项的方法，其中所述喷砂剂中 的所述至少一种其它组分的平均颗粒尺寸小于或等于1微米。
7、 根据权利要求1~6中一项或多项的方法，其中所述喷砂剂中 的由氧化铝和/或石英砂形成的组分的平均颗粒尺寸小于或等于100微米。
8、 一种根据权利要求1~7中一项或多项的方法制造的用于构造 灯的钼薄膜。
9、 一种用于构造灯的钼薄膜，其中所述钼薄膜(21)具有通过喷 砂而变得粗糙的表面，并且喷砂剂颗粒沉积在所述钼薄膜的表面上，其 特征在于，沉积在所述钼薄膜(21)表面上的所述喷砂剂的颗粒是氧化 铝颗粒和/或石英砂颗粒以及所述喷砂剂的至少一种其它组分的颗粒。
10、 根据权利要求8或9的钼薄膜，其中所述喷砂剂的所述至少 一种其它组分的颗粒选自钌颗粒、氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、氧化铪颗 粒、氧化镧颗粒、氧化铈颗粒和氧化钽颗粒。
11、 根据权利要求8、 9或10的钼薄膜，其中所述喷^"剂的所述 其它组分颗粒的平均颗粒尺寸小于或等于l微米。
12、 根据权利要求8~11中任一项的钼薄膜，其中所述喷砂剂的 由氧化铝和/或石英砂形成的组分的平均颗粒尺寸小于或等于100微米。
13、 一种具有至少一个根据权利要求1 ~ 12中一项或多项的钼薄 膜(21， 31)的灯。
14、 根据权利要求13的灯，其中所述至少一个钼薄膜(21， 31) 是布置在灯容器(1)内的光源(4,5)的电衬套(2,3)的元件形式。
全文摘要
本发明涉及一种制造用于构造灯的钼薄膜(21)的方法，根据所述方法所述钼薄膜(21)表面的至少一部分通过利用喷砂剂来喷砂而变得粗糙，其中所述喷砂剂是氧化铝和/或石英砂以及至少一种其它组分。本发明还涉及这类钼薄膜(21)以及包含至少一个这类钼薄膜(21)的灯。
文档编号H01J61/36GK101663729SQ200880012967
公开日2010年3月3日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月27日
发明者于尔根·贝克尔, 安德烈亚斯·波尼耶, 安德烈亚斯·瑙约克斯, 德特勒夫·京特, 洛塔尔·福尔默 申请人:奥斯兰姆有限公司