汞分配组成物

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本发明揭示用於将汞分配於灯中之组成物，其包含第一种成分，其包含汞和至少一种选自钛和锆之中的金属；与第二种成分，其系由铝或包括至少40重量%的铝之化合物或合金所组成，其中在该第一种成分与第二种成分之间的重量比例为等於或低於9：1；随意地，该组成物也可以包含一第三种成分，其系选自能够与铝进行放热反应的金属或氧化物。 Compositions for mercury dispensing in lamps are disclosed, comprising a first component comprising mercury and at least a metal selected between titanium and zirconium and a second component consisting of aluminum or a compound or an alloy including at least 40% by weight of aluminum, wherein the weight ratio between the first and the second component is equal to or lower than 9 : 1; optionally, the compositions may also include a third component, selected among metals or oxides able to react exothermically with aluminum. [创作特点] 本发明的目的为提供可满足上述灯制造者的要求之汞分配组成物。; 此项与其他目的系根据本发明利用包含下列成分的组成物而得：-第一种成分，A，其为包含汞和至少一种选自选自钛和锆之中的金属之化合物；与-第二种成分，B，其系由铝或包含至少40重量%的铝之化合物或合金所组成；其中该成分A系以等於或低於该组成物总重量的90%之重量百分比存在。; 另外，本发明组成物可随意地包含一第三种成分，C，其系选自能够与铝进行放热反应的金属或化合物。含有此第三种成分的情况之可能组成物会在下文中报告。; 於本说明的其余部份中，有关成分A、B和C的组成的所有百分比，以及彼等的比例，除非另有不同的表明，否则都是以重量计算。; 本案发明人发现本发明组成物(有二或三种成分者)，若经加热到650℃，就能产生放热反应，造成在数秒内有数百℃的局部温度增加；此因而造成汞从含彼的化合物几乎完全地发散，甚至於相对於现行使用程序，有较缩短的外部加热时间。; 以下将参考图示而说明本发明。; 本发明组成物的成分A为一种包含汞、至少一种选自钛和锆、及随意地，也包含铜或铜/锡组合之化合物。适用於本发明目的之成分A为Ti-Hg化合物(且特别为Ti3Hg化合物)，为在美国专利第3, 657, 589号中所揭示者；Ti-Cu-Hg化合物，为在英国专利申请GB-A-2, 056, 490中所揭示者；以及Ti-Cu-Sn-Hg化合物，为在申请人名下的国际专利申请PCT/IT2 003/000389中所揭示者。; 本发明组成物的成分B可为铝；或者也可以使用含有至少40重量%的铝且具有不高於铝的熔化温度之化合物或合金。为本发明目的，合金Al-Cu经证明为适当者，特别是其组成接近共熔性Al 68%-Cu32%者，具有组成Al 46.6%-Cu 53.4%的金属间化合物或具有近似的组成之Al-Cu合金；另外，Al-Si合金也为适当者，例如组成相应於或近似於共熔性Al 87.3%-Cu 12.7%者，及Al-Cu-Sn合金。; 最後，本发明组成物的选用成分C为能够与铝放热地反应之金属或化合物(通常为氧化物)。此第三种成分可选自过渡金属，特别者Ni、Fe、Y、Ti和Zr、稀土元素，或某些氧化物诸如氧化铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)、或氧化锰(MnO2)。; 於有两种成分(A和B)的组成物之情况中，成分A的重量可达组成物总重量的90%。於甚至更富含成分A的组成物中，成分B的量会过度地减少且因放热性反应所致温度增加不足以造成A中所含汞的完全释出。; 成分A含量高达两成分组成物中的90重量%之状况也可经由叙述A与B之间的重量比例可等於或低於9：1(A：B≦9：1)予以表达出。以第二种方式表达的此种状况，基於上述理由，也在另外含第三种成分C的组成物情况中良好地保持。图1显示出可能组成物A-B-C的三相图(重量%)。相应於最大A含量的二元组成物A-B为图中的d点；於此图中，A：B≦9：1的组成之范围系由在联结d点到代表成分C的顶点所得虚线之右手边的所有组成表示。; 即使图1中线段d-C右手边的所有组成都显示出成分A中所含汞的快速且完全释放效应，在如此界定的区之某些部份内的组成物经判断为具有很小实际用途，因为，为了在灯内具有合意量的汞，此等组成物需要用到无用的大重量和大尺寸之装置；对於成分C含量超过60重量%的组成物也有类似的问题。; 较佳组成范围因而为由图1中的点d-e-f-g所划分出者(阴影区)，其对应於下列重量百分比组成：d)A 90%-B 10%-C 0% e)A 36%-B 4%-C 60% f)A 10%-B 30%-C 60% q)A 10%-B 90%-C 0%; 若成分C为氧化物，则因为铝与氧反应的高放热性，足以且较佳地使用小量的成分C，例如小於20重量%且甚至更佳者小於5重量%。; 本发明组成物的二(或三)种成分可用不同的物理形式来使用。於元素型金属的成分之情况中(如使用铝作为成分B，或用金属作为成分C)，可以用条状或以其他构型形成的部份来使用此等成分，使成分A与彼等接触或黏附於其上；例如，相似情况的本发明组成物可由成分A粉末碾轧在足够厚的铝片上或装在铝管内(成分B)而组成；或另外，可将成分A和B粉末(於此情况中，B较佳者为铝合金，具有足耐碾轧之硬度者)碾压在如铁或镍等金属的条上。; 不过，所有成分较佳地系以粉末形式使用，其粒子尺寸通常小於500微米，较佳者小於250微米，且更佳者小於125微米。; 如此领域中所知者，於灯中通常也需要使用吸气剂(getter)材料用以吸着对彼等的功能潜在地有害之微量气体，例如氧气、氢气或水，广用於此领域的吸气剂材料的一例子为在美国专利第3, 203, 901号中揭示的具有组成Zr 84%-Al 16%之合金。; 使用具有本发明组成物的粉末时，可以制出具有各种形状的汞分散装置，其某些例子经表於图2至6之中；於此等装置中，可以加入选用的吸气剂材料，例如以粉末形式与本发明组成物混合，或分开地加到装置内。; 图2显示出仅由具有本发明组成物的压缩粉末的锭片20所组成的汞分散器。图3显示出用有本发明组成物的粉末31涂覆的金属条30；由此金属条，可经由切割而得不连续的汞释放用装置(图中没有示出)。图4显示出由装有本发明组成物42的容器41所组成之装置40的截面。图5显示出一种灯工业中常用於吸气剂装置(亦即，在几乎每一灯中都含有用来吸着其中所含有害气体者)的另一种可能装置的几何结构之不连续的截面图，於此情况中，装置50系由具有孔洞52的金属狭带条51所构成，该孔洞52的边缘53相对於狭带条面为下凹；於经如此成形的腔洞中制造出本发明组成物的压缩粉末的锭片54；该孔洞的存在也暴露出锭片中的背面，因而增加暴露出的粉末之面积且使汞的释放最大化；该装置50距孔洞52的最远部份系用来固定到灯内的支撑体。最後，图6显示出根据美国专利第6, 099, 375号，整合着遮蔽电极、吸气、和汞释放等功能之装置；装置60系经由将类似於图3的一狭带条予以闭合(例如经由焊接点61)成环而形成，该狭带条上面含有多种材料的轨迹；於此图中的例子中，显示出三条含本发明组成物的轨迹62、62’和62”以及二条含吸气剂材料的轨迹63和63’。; 要得到图2、4和5所示类型的装置时，可较佳地使用铝作为成分B，其因有塑性，可在压缩中形变且有利於此等装置中所含粉末群之机械稳定性；反之亦然，於图3和6中所示类型的装置情况中(彼等通常系经由冷轧制成)，较佳地为使用铝合金作为成分B，因为该合金相对於纯金属有较高的硬度，而有利於在碾轧中粉末对金属条的固着。; 使用本发明组成物之下，可以容易地在灯内得到具有低但精确且具再现性的汞分配量。於图2、4和6类型的装置中，可以使用有低成分A含量的组成物(例如在图1中靠近线段f-g的组成物)，因而在装置的尺寸和重量都相同之下减低汞含量；对於图3和6的装置，除了在组成物上操作之外，也可以控制不同材料条的宽度，因而控制每单位长度金属条的汞给量。