专利名称：铜钢复合金属内引线及其在白炽灯中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及电灯，具体讲，涉及用于电灯的一种经改进的复合内引线。
现有技术中，电灯已采用铜和各种铜合金作为内引线材料。经常出现的问题是，引线的内部分在玻璃部件形成工序过程中弱化或韧化。
为放弃不用绑线和制造上有关的各项要求，有人采用了分散增强式铜内引线(DSC)。美国专利4,138,623教导了DSC内引线的应用。DSC内引线通常是“Glidcop”AL-20或其等效制品，按等效金属值计算，含0.2％的氧化铝，镀有薄薄的一层通常约几分之一毫米厚的铜或铜被覆层，围绕着内部经氧化的分散增强式铜芯线。为减少下层铜放出的污染物，还可以把DSC内引线进一步镀上镍。这种技术给制造厂家创造了不用绑线来支撑铜或铜合金引线和条件。
美国专利4,208,603这样教导若将铜镀层或被覆层从DSC内引线上除去，将镍直接镀到分散增强式铜内引线上，可以提高镍结合到DSC内引线上的结合力，从而缓和了镍在灯工作过程中迁移引起的使灯丝变脆问题的严重程度。
美国专利4,415,830提出，铁合金或钢含2至4.5％(重量)之间高含量的硅(远远超过铁合金中硅的正常痕量值)和0.01～0.02％之间的碳时也适宜用作内引线材料。据教导，这种材料可以避免α铁体心立方晶相在灯工作温度下发生同素异形变化。在此相变过程中，铁合金的显微结构随温度在灯使用期间的提高而变化。内引线在不使用期间恢复到其原来的晶相。内引线中这种经常发生的相变化最终促使灯丝夹松驰，从而使灯损坏。′830专利防止这个问题的方法是采用硅含量高的铁合或钢内引线控制同素异形变化。内引线的碳含量需要维持在大约0.01～0.02％(重量)的低水平，因为碳含量增加时，抵消相变化所需用的硅量变得发挥不了作用。在此对比文件中采用了镀铜层来防止铁污染。
钢内引线的另一缺点是导电能力和导热能力差。因此钢内引线的直径较大，大约20密耳。而内引线粗，不仅提高了灯的生产费用，而且在灯制造和封装过程中也会出问题。
上面谈到的技术，虽然可行，但并不能彻底解决内引线与高温处理完整性有关的问题或降低生产费用而不致降低灯的工作性能的问题。因此还有待本发明公开应用具有厚度铜包层(这和通常叫做薄被覆层的被覆层或电镀层不同)的钢线作为灯中的引线。
鉴于上述问题，因此本发明的目的是提供经改进的电灯复合金属内引线。
本发明的另一个目的是提供一种能耐受模压温度的铜钢复合金属内引线。
本发明的又另一个目的是提供一种能耐受灯的工作温度而不致因同素异形相变化而损坏的铜钢复合金属内引线。
本发明还有一个目的，即提供一种包有厚厚的铜包层、按IACS(国际退火铜标准)标准的电导率至少为30％的铜钢复合内引线。
本发明发现，低碳钢导线包以厚厚的铜包层不仅能耐受压封温度，还能耐受灯的工作温度。而用作内引线时，可以最大限定地降低造价而不致损害灯的性能，从而达到上述目的。
参阅下面的详细说明连同其附图可以更全面地理解本发明的内容。
图1示出了本发明白炽灯的装配结构。
图2是现有技术镀有2％镍保护层的20密耳钢内引线的横向剖视图。
图3是现有技术镀有7％铜镀层的12密耳DSC(双丝包)线的横向剖视图。
图4是本发明12密耳复合金属内引线的横向剖视图。
本技术领域的行家们都知道，内引线通常由不同导电材料的三部分组成。具体地说，内引线通常有一个外导体(外引线)由短短的杜美铁镍合金线将其与内导体(内引线)连接，杜美线安置在压制玻璃棒内，在玻璃灯泡的内外表面之间形成密封件。玻璃棒的上部分插入玻璃灯泡中。内引线从玻璃棒向上延伸的部分构成内内引线，内引线从玻璃棒向下延伸的部分构成外内引线。如上所述，内引线在玻璃棒内的部分通常叫做杜美线，这是一种镍铁合金，外面被覆有铜层，经过热处理，以达到有节制地氧化铜表面的目的。本发明的铜钢复合金属材料适宜用作白炽灯的内引线，具体地说，用作内内引线。更具体地说，本发明涉及一种有铜包层的铁合金或钢心线，这种复合金属线按IALS(国际退火铜标准)标准在20℃的电导率等于或大于30％。
这里使用的“电镀层”和“被覆层”及其有关的变型叫法，和电灯应用领域中使用的一样，都是指厚度只有线径很小的一部分的薄被覆层。同样，“包层一词及其变型叫法都指较厚的被覆层，大约等于或大于30％IACS标准。
下面详细说明本发明最佳实施例的铜钢复合金属内引线及其在白炽灯中的应用。但这并不意味着这种铜钢复合金属内引线不能应用于其它需要将内引线夹持在灯丝上的灯装置上，对这种灯装置，本发明的复合金属内引线同样适用。
现在仔细参看图1，图中示出了另一种一般的白炽灯10的剖面，白炽灯的透明灯泡12固定在灯座14上，形成装配构件16的外壳组件，装配构件16则支撑着作为白炽灯发光源的阻性白炽灯丝18。透明灯泡密封着，通常由玻璃制成，里面充有惰性气体或抽成真空(图中未示出)，保护灯丝在灯工作期间不致氧化。灯丝材料通常是钨或其它适当的难熔金属，包括难熔金属的合金在内。本发明用“透明”一词来表示灯泡的特征，表示能让可见光透过的能力。一般的白炽灯其灯泡材料本身还上色，并在灯泡上被覆上能将光散射或反射的材料被覆层。装配构件16的作用是校准所述灯丝线圈18和按本发明制造的一对内引线20和22，使它们在同样的纵向上排列。当然，本发明的内引线同样也适用于这种纵向排列的其它周知方案。内引线20和22分别与灯丝线圈的两端24和26相边接，夹持在灯丝周围。图中装配构件16的中心玻璃构件28有一个呈喇叭口的部分30直接密封到玻璃灯泡12在灯泡中泡形部分34底部受限制的颈部32上。所述玻璃体构件28是个空心管34，里面装有内排气管38。所述玻璃体构件在没有喇叭口部分40的另一端还有一个芯柱40，将引入线20和22真空密封在所述灯中。暂时离开图1，应该指出的是，在所述装配构件的修改方案中，并没有配备其它普通的绑线或支撑线来实地支撑灯的线圈，因而所述按本发明制成的内引线中的成对铁合金是支撑着所述灯线圈的唯一支撑构件。
按照现有技术的低瓦数充气白炽灯，内引线通常由镀镍的铜或铜合金构成。本发明的内外内引线则由铜钢复合金属线构成。复合金属线由铁合金或钢包以铜包层构成。适用作内引线的铜钢复合金属线可从鱼雷导线公司购得，订购时可以要求不同的电导率。得克萨斯仪器公司也供应这种材料。尽管市面出售的这些产品已作为各种用途出售，但迄今还没有人用这种材料作为灯的内引线使用。
可用作灯的内引线的铜钢复合金属线，直径为6～20密耳，总线径的至少10％由线上的铜包层组成。10％线径的铜包层相当于大约30％IACS。本技术领域的行家们都知道，内引线的外表面还可以镀上薄薄的一层镍，目的是最大限度地减少灯中因铜表面在灯工作期间产生污染物质引起的污染。
本发明的铜钢复合金属线由电导率超过30％ IACS的材料组成。铜包层的作用是给灯丝夹散热。因此，采用高电导率的金属线(即铜包层厚、抗软化性能有所改进的金属线)使我们可以采用直径比采用钢或铜时通常所要求得小的金属线，使灯更容易制造，造价降低，效率提高。
铜钢复合金属内引线耐受灯加工和工作过程中退火作用的性能优异，因而保留了灯工作期间使用的材料的本来强度，从而提高了灯的性能。这主要是内引线钢心即使在700℃上下的高温下也不会弯曲的的性能发挥了作用所致。
此外，铜包层较软，延展性好，这使内引线容易卷曲紧附到灯丝上而不致使灯丝断裂。因此复合金属内引线也容易制成一定的形状，从而易于将内引线制成所要求的装配构件的形状。
更重要的一点是，铜钢复合金属线在高温下能保持其固有强度，因此可以在高温下进行灯制造过程中玻璃到金属面上的密封工序部分而不致使内引线过分软化。在强度方面的这个性能使我们可以减小引线的直径。例如，一般工作瓦数为100瓦的白炽灯组件，在采用钢内引线时，引线直径通常为0.020英寸，采用铜引线时，引线直径通常为0.016英寸，而采用本发明的铜钢复合金属线时，引线直径可减小到0.010英寸至0.012英寸左右。
采用钢线时，为达到所要求的电导率，需要采用较粗的钢线(0.020英寸)。采用铜线时，将铜线加粗(0.016英寸)是为了达到引线所要求的强度。本发明较细的引线，其钢的强度和小直径引线厚的铜包层的电导率结合起来，无需加大引线的直径就可以体现出所要求的强度和电导率。当然，技术行家们都知道，引线的直径是电导率和电压的函数，因此本发明的引线应根据应用参数来选用其直径。尽管如此，本发明的引线使用户通常可采用直径较小的引线。当然，引线最小直径的实际极限取决于灯的工作温度，就是说，内引线的直径太小，在一定工作和试验条件下可能会熔化。
本发明较理的内引线是无电镀层、有铜包层的钢线，电导率为70％IACS，钢心由直径约0.007英寸的AISI(美国钢铁学会)1006钢构成。上面说过，钢心在制造和工作温度高的情况下，机械强度高，耐退火能力强。铜包层厚使内引线的电导率高，易于制造，即不难附到灯丝上，而且铜的本性和铁或钢不同，在工作或制造过程中不会与钨丝形成合金。当然，这里虽然提出上述AISI1006钢为较理想的材料，但技术行家们可能知道其它强度和电导率类似会取得同样效果因而可以代替本发明所述材料的金属或合金。较理想的AISI1006钢通常各元素的基本组成如下元 素 ％组成碳最高0.08锰0.25～0.40硫最高0.050磷最高0.040铜包层的厚度范围可以在30％至80％IACS。包层厚度也是灯工作温度的函数。引线总的外径最好在大约0.006英寸至大约0.020英寸的范围，当然，内引线还可以镀镍，镀镍层的作用是减少氧气对灯环境的污染。
图2现有技术由直径20密耳钢引线42构成的内引线的横向剖视图。钢引线还有2％的镍镀层44，起减少灯泡中污染物的作用。图3也是现有技术引线的横向剖视图，这是12密耳直径的DSC线，铜芯46是分散增强式的，镀有7％的铜镀层48。图4是本发明直径12密耳的铜钢复合金属引线，钢心50包有厚厚的一层铜被覆层52。比较一下图2-4就可以说明本发明如何在小直径引线达到在强度和电导率方面的要求的方法，如上面论述过的那样。具体地说，图4的引线其铜被覆层比图2和图3现有技术的引线厚得多，但引线的外径并没有加大。
为进一步说明电导率是铜包层厚度的函数，下面的表一列出了本发明铜钢复合金属引线的数据。
表1
*直径以英寸计表一中的测定值是符合所述电导率(IACS)要求的厂家技术规范。标以“a”的实例是直径0.0100英寸的引线，标以“b”的实例是直径0.0126英寸的引线。
本发明就介绍到这里。本技术领域的行家们都知道，在不脱离本发明精神实质和范围的前提下，是可以对上述实施例作种种修改的。举例说，虽然在最佳实施例中，本发明的引线是作为一般白炽灯的内引线进行介绍的，但本发明的引线也可与小型荧光灯、亮度高的高瓦数白炽灯和其它需要将引线固定到灯丝上的灯装置配合使用。
权利要求
1.一种铜钢复合金属内引线，其钢芯线有厚厚的铜包层，所述内引线按IACS标准的电导率至少为30％，最好为70％。
2.如权利要求1所述的复合金属内引线，其特征在于，所述内引线的外径在大约6密耳至大约20密耳的范围。
3.如权利要求1或2所述的复合金属内引线，其特征在于，所述内引线为内内引线。
4.如权利要求1或2所述的复合金属内引线，其特征在于，所述内引线有镀镍层。
5.一种电灯的灯座，它包括一个喇叭口部分和至少一个难熔金属灯丝，喇叭口部分有一个排气管和至少两根插入喇叭口中的内引线，所述喇叭口部分靠近其一端的部分经过压扁，套在所述排气管和内引线外，难熔金属灯丝与各所述内引线的一端相连接，所述内引线的至少一部分由按IACS标准计电导率为30％的铜钢复合金属线构成。
6.如权利要求5所述的灯座，其特征在于，所述内引线包括内外两部分，所述内部分包括所述铜钢复合金属线。
7.如权利要求5所述的灯座，其特征在于，所述内内引线镀镍。
8.一种具有如权利要求5至7任一权利要求所述的灯座的白炽灯。
9.一种电灯，其透明包壳中装有阻性白炽灯丝，与一对导体内引线电连接，所述内引线包括如1至4任一权利要求所述的铜钢复合金属线。
全文摘要
本发明涉及一种铜钢复合金属线，适宜用作电灯的内引线用。所述铜钢复金属线由一根外表面包有厚铜包层的钢心组成。从而使复合金属内引线按IACS标准的电导率至少为30％。本发明的复合金属线还可用于白炽灯中。
文档编号H01K1/00GK1121641SQ9510648
公开日1996年5月1日 申请日期1995年7月14日 优先权日1994年7月15日
发明者W·K·布里宁, C·W·考克斯, S·尤格沃思, M·R·武克采维奇 申请人:通用电气公司