專利名稱：一種錫汞齊顆粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)汞合金材料及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種錫汞齊顆粒及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
汞是熒光燈內(nèi)不可缺少的工作物質(zhì)，大量實(shí)踐表明只有當(dāng)汞釋放出253. 7nm這個(gè)特定波長的紫外線時(shí)，熒光燈才能獲得最高的發(fā)光效率，而獲得該紫外線的最佳蒸氣壓值為Ph = 0. SPa0隨著溫度的升高，汞蒸氣壓也會升高，更多的紫外輻射被汞自吸收，因而降低燈效，減少了光輸出。當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)正開展著“逐步淘汰白熾燈、推廣節(jié)能燈”的重大舉措，然而節(jié)能熒光燈的生產(chǎn)必須使用汞，歐美許多國家對熒光燈中汞含量有嚴(yán)格限制，并且汞污染是節(jié)能燈最大的環(huán)保問題，液汞的危害尤為顯著。傳統(tǒng)的熒光燈制燈工藝是引入液汞，由于注入液汞時(shí)無法精確控制汞量，導(dǎo)致燈內(nèi)汞含量過多，一方面過量的汞會導(dǎo)致汞斑，另一方面對制燈環(huán)境及使用環(huán)境造成更多的污染。目前普遍認(rèn)同的是使用汞齊的方式，將液汞以固體合金形式引入熒光燈內(nèi)，合金釋放出汞蒸氣，達(dá)到與液汞相同的功效?，F(xiàn)有的汞齊制備工藝大致可分為兩大類，一類是熔融滴制，另一類是混合壓制。熔融滴制法，是將與液汞混合的一種或多種金屬在密閉容器中融解，與液汞充分混合后，滴制成液滴，通過冷卻的方式，將合金液滴凝固成球體。該方法在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生汞蒸氣，從密閉容器中逸出，危害人體健康，污染生產(chǎn)現(xiàn)場。而在球體冷卻階段，普遍采用油類作為冷卻介質(zhì)，并且是將球體注入冷卻介質(zhì)中的直接冷卻方式；這種冷卻方式簡單，經(jīng)濟(jì)，但卻有著很多劣勢。首先該方法冷卻慢，耗時(shí)長；制備過程中會產(chǎn)生固體微粒分散漂浮在介質(zhì)中，影響汞齊本身的純度。此外球體凝結(jié)后從介質(zhì)中取出必須進(jìn)行脫脂，這增加了工藝的難度和復(fù)雜性，并且脫脂不徹底還會影響汞齊的質(zhì)量，進(jìn)而影響后續(xù)的制燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有技術(shù)中熒光燈內(nèi)的紫外線輻射被汞自吸收，降低燈效，減少光輸出的缺陷，提供了一種錫汞齊顆粒及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的錫汞齊顆粒能夠有效地控制汞蒸汽壓，使熒光燈達(dá)到最佳的光效，并且該錫汞齊顆?？梢源嬉簯B(tài)汞，更精確地控制引入燈內(nèi)的汞量，該錫汞齊顆粒中的汞含量低，最大限度地節(jié)約汞源，達(dá)到節(jié)能減排的效果。本發(fā)明的制備方法工藝簡單可行，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種錫汞齊顆粒的制備方法，其包括下述步驟I)在惰性氣體氣氛下，將71 90wt%的錫和10 29被％的汞加入密閉容器內(nèi)，升溫使所述錫和汞熔融，混合均勻得合金溶液；2)在惰性氣體氣氛下，將所述合金溶液制成合金液滴，所述合金液滴的直徑為0. 5 2mm ；
3)用液體間接冷卻惰性氣體氣流，用冷卻后的惰性氣體氣流于-100 -190°c冷凝所述合金液滴，即得。本發(fā)明中，所述的惰性氣體可為本領(lǐng)域常規(guī)使用的惰性氣體，只要不與錫和汞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)即可，如氬氣、氦氣或氖氣等。步驟I)中，所述容器的材質(zhì)可選用任何能夠承受500°C而不軟化不變形的，且能夠承受IOOpsi壓力的材料。本發(fā)明中，所述容器的材質(zhì)較佳地為鐵、銅、不銹鋼、陶瓷和玻璃中的任一種，更佳地為不銹鋼。步驟I)中，所述的錫較佳地為錫粒。所述的汞為液汞。步驟I)中，所述升溫的方法和條件均為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述升溫的目標(biāo)溫度較佳地為400 450°C。所述的升溫較佳地采用電加熱進(jìn)行。步驟I)中，所述混合的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的混合方法和條件。所述的混合較佳地為氣流鼓泡混合。所述混合的時(shí)間以混合均勻?yàn)闇?zhǔn)，較佳地為I 2小時(shí)。所述混合的壓力較佳地為I 20psi。步驟2)中，所述合金溶液制成合金液滴的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的條件和方法，可采用滴制或壓制的方法制得。本發(fā)明優(yōu)選用噴嘴制備的方法進(jìn)行。所述用噴嘴制備的方法按下述步驟進(jìn)行對所述合金溶液施加40 SOpsi的壓力，使所述合金溶液通過振動的噴嘴形成所述合金液滴。所述噴嘴的振動頻率較佳地為100 700Hz。所述噴嘴的振動幅度較佳地為0. I 0. 6mm。步驟3)中，所述液體可為沸點(diǎn)溫度低于-100°C的任一液體，一般可為液態(tài)空氣、液氮、液氦或液氧等，較佳地為液氮。所述的間接冷卻是指在用液體冷卻惰性氣體氣流的過程中，液體與惰性氣體氣流不接觸。本發(fā)明中所述間接冷卻的具體操作方法可為采用一雙層套管，將所述液體通入位于該雙層套管內(nèi)層管和外層管之間的區(qū)域，使惰性氣體氣流從該內(nèi)層管中流過，即可將惰性氣體氣流冷卻至-100 -190°c。在本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式中，通過一排風(fēng)過濾系統(tǒng)將制備過程中產(chǎn)生的汞蒸汽收集，凈化制備環(huán)境，避免對工作人員和外界環(huán)境的傷害。本發(fā)明還提供了由上述制備方法制得的錫汞齊顆粒。其中，所述錫汞齊顆粒的形狀一般為球狀。所述錫汞齊顆粒的平均粒徑一般為0. 5 2mm。所述錫汞齊顆粒的重量一般為I 25mg。本發(fā)明的錫汞齊顆粒在室溫下為固態(tài)，利于對注入燈內(nèi)的汞量進(jìn)行定量和分配。本發(fā)明還提供了所述錫汞齊顆粒在低溫?zé)晒鉄糁械膽?yīng)用。其中，按本領(lǐng)域常識，所述低溫?zé)晒鉄舻墓ぷ鳒囟葹?5 75°C。在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于I、本發(fā)明的錫汞齊顆粒的制備方法工藝簡單可行，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。2、本發(fā)明的錫汞齊顆粒用于低溫?zé)晒鉄糁心苡行У乜刂乒羝麎?，達(dá)到最佳的光效。
3、本發(fā)明的錫汞齊顆粒能夠替代液汞，可以更精確地控制引入燈內(nèi)的汞量，并且該錫汞齊中的汞含量低，最大限度地節(jié)約了汞源，達(dá)到節(jié)能減排的效果。4、本發(fā)明的錫汞齊顆粒的使用壽命長，其微觀形貌上存在的多孔結(jié)構(gòu)使其在使用時(shí)能快速啟動，其非平衡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性使得其在使用過程中不會有汞缺失和釋放汞的回吸現(xiàn)象。5、本發(fā)明中利用液氮作為介質(zhì)，可快速冷卻高溫液滴，節(jié)約時(shí)間和成本。因?yàn)槭情g接的冷卻方式，球體不接觸冷卻介質(zhì)，從根本上杜絕二次污染，并且可省去脫脂的繁瑣步驟，再次簡化流程，提高生產(chǎn)效率。6、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，整個(gè)工藝流程產(chǎn)生的汞蒸氣都被過濾系統(tǒng)吸收過濾，保護(hù)生產(chǎn)環(huán)境和工人人身安全。


圖I為0小時(shí)時(shí)分別采用實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的低溫?zé)晒鉄艉筒捎檬惺鄣腻a汞 齊的低溫?zé)晒鉄舻牧髅鬏敵鱿湫螆D。圖2為100小時(shí)時(shí)分別采用實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的低溫?zé)晒鉄艉筒捎檬惺鄣腻a汞齊的低溫?zé)晒鉄舻牧髅魉p率箱形圖。圖3為采用實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的5只低溫?zé)晒鉄?5°C時(shí)爬升測試結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。實(shí)施例I :錫汞齊按重量比配比Sn Hg = 75 25，制備平均重量為15mg的錫汞齊顆粒，制備方法如下I)在氬氣惰性氣體氣氛下，75被％的錫粒和25wt%的液汞加入密閉不銹鋼金屬容器內(nèi)，升溫至400°C使所述錫和汞熔融，于15psi的壓力下混合I. 5小時(shí)至混合均勻得合金溶液；2)在惰性氣體氣氛下，通過施壓，壓力控制在50psi，將合金溶液壓出，通過振動噴嘴形成合金液滴，頻率和振幅分別控制在400Hz和0. 4mm,將合金溶液制成合金液滴，合金液滴的直徑為I. 4 I. 6mm ；3)用液氮通入雙層套管中位于內(nèi)層管和外層管之間的中空區(qū)域，將所述合金液滴與惰性氣體一起通過雙層套管的內(nèi)層管，合金液滴于-100 -190°c下冷凝，即得平均粒徑為I. 5mm的錫汞齊顆粒。制得的錫汞齊顆粒的平均重量在15mg。實(shí)施例2 錫汞齊按重量比配比Sn Hg = 71 29，制備平均重量為25mg的錫汞齊顆粒，制備方法如下I)在氬氣惰性氣體氣氛下，7^^%的錫粒和29wt%的液汞加入密閉不銹鋼金屬容器內(nèi)，升溫至400°C使所述錫和汞熔融，于20psi的壓力下混合2小時(shí)至混合均勻得合金溶液；
2)在惰性氣體氣氛下，通過施壓，壓力控制在80psi，將合金溶液壓出，通過振動噴嘴形成合金液滴，頻率和振幅分別控制在IOOHz和0. 6mm，將合金溶液制成合金液滴，合金液滴的直徑為I. 6 I. 8mm ；3)用液氮通入雙層套管中位于內(nèi)層管和外層管之間的中空區(qū)域，將所述合金液滴與惰性氣體一起通過雙層套管的內(nèi)層管，合金液滴于-100 -190°c下冷凝，即得平均粒徑為I. 7mm的錫汞齊顆粒。制得的錫汞齊顆粒的平均重量在25mg。實(shí)施例3 錫汞齊按重量比配比Sn Hg = 90 10，制備平均重量為Img的錫汞齊顆粒，制備方法如下I)在氬氣惰性氣體氣氛下，9(^七％的錫粒和10wt%的液汞加入密閉不銹鋼金屬容器內(nèi)，升溫至450°C使所述錫和汞熔融，于Ipsi的壓力下混合I小時(shí)至混合均勻得合金溶液；2)在惰性氣體氣氛下，通過施壓，壓力控制在40psi，將合金溶液壓出，通過振動噴嘴形成合金液滴，頻率和振幅分別控制在700Hz和0. 1mm，將合金溶液制成合金液滴，合金液滴的直徑為0. 5 0. 7mm ；3)用液氮通入雙層套管中位于內(nèi)層管和外層管之間的中空區(qū)域，將所述合金液滴與惰性氣體一起通過雙層套管的內(nèi)層管，合金液滴于-100 -190°c下冷凝，即得平均粒徑為0. 6mm的錫汞齊顆粒。制得的錫汞齊顆粒的平均重量在Img。效果實(shí)施例I :圖I和圖2分別是采用實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的低溫?zé)晒鉄艉筒捎檬惺鄣腻a汞齊的低溫?zé)晒鉄舻?小時(shí)的流明輸出箱形圖，和該兩者在100小時(shí)的流明衰減率箱形圖。圖3為采用實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的5只低溫?zé)晒鉄粼?5°C時(shí)爬升測試結(jié)果圖。從圖中可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例I的錫汞齊顆粒的熒光燈的初始流明輸出優(yōu)良，其IOOh的流明衰減率優(yōu)良；光效能夠達(dá)到熒光燈要求，且其爬升性能優(yōu)良，爬升快速，并且同一批次的爬升效果相似，性能穩(wěn)定，可以滿足需求替代液汞。
權(quán)利要求
1.一種錫汞齊顆粒的制備方法，其包括下述步驟 1)在惰性氣體氣氛下，將71 90wt%的錫和10 29wt%的汞加入密閉容器內(nèi)，升溫使所述錫和汞熔融，混合均勻得合金溶液； 2)在惰性氣體氣氛下，將所述合金溶液制成合金液滴，所述合金液滴的直徑為O.5 2mm ； 3)用液體間接冷卻惰性氣體氣流，用冷卻后的惰性氣體氣流于-100 -190°C冷凝所述合金液滴，即得。
2.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的混合為氣流鼓泡混合；所述混合的時(shí)間為I 2小時(shí)；所述混合的壓カ為I 20psi。
3.如權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述升溫的目標(biāo)溫度為400 450°C ;所述的升溫較佳地采用電加熱進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的錫為錫粒；和/或，步驟I)中，所述容器的材質(zhì)為鐵、銅、不銹鋼、陶瓷和玻璃中的任ー種。
5.如權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述合金溶液制成合金液滴的方法用噴嘴制備的方法進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述用噴嘴制備的方法按下述步驟進(jìn)行對所述合金溶液施加40 SOpsi的壓力，使所述合金溶液通過振動的噴嘴形成所述合金液滴；所述噴嘴的振動頻率較佳地為100 700Hz ;所述噴嘴的振動幅度較佳地為O. I O.Omm0
7.如權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述液體為液態(tài)空氣、液氮、液氦和液氧中的任ー種，較佳地為液氮；和/或，所述間接冷卻的操作方法為采用ー雙層套管，將所述液體通入位于該雙層套管內(nèi)層管和外層管之間的區(qū)域，使惰性氣體氣流從該內(nèi)層管中流過，即可。
8.如權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，通過ー排風(fēng)過濾系統(tǒng)將制備過程中產(chǎn)生的汞蒸汽收集。
9.如權(quán)利要求I 8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的錫汞齊顆粒。
10.如權(quán)利要求9所述的錫汞齊顆粒在低溫?zé)晒鉄糁械膽?yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種錫汞齊顆粒及其制備方法，其步驟為1)在惰性氣體氣氛下，將71～90wt％的錫和10～29wt％的汞加入密閉容器內(nèi)，升溫使錫和汞熔融，混合均勻得合金溶液；2)在惰性氣體氣氛下，將合金溶液制成合金液滴，合金液滴的直徑為0.5～2mm；3)用液體間接冷卻惰性氣體氣流，用冷卻后的惰性氣體氣流于-100～-190℃冷凝合金液滴，即得。本發(fā)明還公開了該錫汞齊在低溫?zé)晒鉄糁械膽?yīng)用。本發(fā)明的錫汞齊顆粒能有效地控制汞蒸汽壓，使熒光燈達(dá)到最佳光效，并且其可以代替液汞，更精確地控制引入燈內(nèi)的汞量，其汞含量低，能最大限度地節(jié)約汞源，達(dá)到節(jié)能減排的效果。該制備方法工藝簡單可行，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號B22F9/08GK102626783SQ20121008317
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者何健榮, 盛譽(yù), 顧峰毅, 顧新顏 申請人:上海亞爾光源有限公司