202011. lajstromszámú szabadalom • Beforrasztó zománc kisülőlámpa kerámia kisülőburájának véglezárásához
1 HU 202011 B 2 A találmány kisülőlámpák kerámia égőtestének véglezárásához használható beforrasztózománcra vonatkozik. A kisülőlámpák, elsősorban a nagynyomású nátriumlámpák (HPS) előállítása során kritikus technológiai művelet a kerámia kisülőbúrák vagy égőtestek lezárása. A kisülőburák lezárásánál legalábbis az árambevezetőket kell nyomásálló módon a kerámia burába rögzíteni, de sok esetben még a kisülőburát magát is el kell látni egy kerámia záróelemmel vagy kerámiadugóval, és azt is nyomásálló módon kell a kerámia kisülőbura többi részéhez - legtöbbször csőszerű részhez, - rögzíteni. Ezekhez a rögzítésekhez úgynevezett beforrasztó zománcot alkalmaznak. Rendszerint úgy, hogy a megfelelő összetételű zománcból megfelelő illeszkedő alakú testet pl. zománcgyűrűt készítenek, azt a kívánt helyre teszik és az így összeállított szerelvényt megfelelően hevítve, a zománcot megolvasztják, az olvadt állapotban nedvesíti az összeforrasztandó részeket, a résekbe befolyik, majd a szerelvényt lehűtve a zománc megszilárdul, és ez a szilárd zománc biztosítja a nyomásálló kötést az összeforrasztandó elemek között. A kialakuló kötés minősége szempontjából nagy jelentőségű a megszilárdult zománc fázisösszetétele. A zománcok hajlamosak több-kevesebb üveges fázist tartalmazóan megszilárdulni. Ha a megszilárdult zománc viszonylag sok üveges fázist tartalmaz, akkor repedésre hajlamos és nátriumállósága is gyenge. Ha el is tudjuk kerülni az üveges fázisok képződését, akkor is igen nehéz a kívánt textúrájú - azaz a kívánt fázisokból álló - megszilárdult zománc reprodukálható kialakítása. Ez pedig igen lényeges, mert bizonyos fázisok kialakulását mindenképpen el kell kerülni, mégpedig azokét, amelyek mikropórusos zeolitos jellegűek - mivel ezek gázmegkötésre hajlamosak és nátriumállóságuk is gyenge - vagy amelyek a kisülőlámpa üzemi hőfokra való felhevítése során fázisátalakuláson mennek át. Ezek a nem kívánt fázisok akkor jelennek meg, ha azon szilárdulási gócok képződésének sebessége nem kielégítő, amelyek a kívánt fázisokat eredményezik és ha a zománc túlhűlésre hajlamos. Ahhoz, hogy a kívánt finom szerkezetű és a kívánt fázisokból álló megszilárdult zománcot tudjuk előállítani túlhűlésre nem hajlamos olvadékból, célszerű gócképző adalékot is belekeverni az alapzománcösszetételbe. Ez esetben ugyanis a gócképződési sebesség nagysága nem fogja meghatározni a zománc jóságát. A bevitt gócképzők hatására sok helyen egyszerre beindul a megszilárdulás, így mintegy „eleszi” az anyagot a nem kívánt fázisok elől, másrészt az olvadék-összetétel helyi változtatásával beindítja a be nem oltott, de kívánatos fázisok megszilárdulását is. Ezek a gócképzők a beforrasztás alatt részben szilárdak maradnak. (Természetesen ez a hőn tartási idő függvénye is.) Szerkezetük a kívánt fázis keletkezéséhez igazodó, meghatározott, míg szemcsenagyságuk is egyenletes a finomszerkezethez igazodó. Ismert az adott területen már a gócképzői alkalmazása. így az US 4 585 972 lajstromszámú szabadalmi leírásban 2-5 tömeg % foszfor-pentoxidot, titán-dioxidot, cirkónium-dioxidot, króm-trioxidot egyenként vagy tetszés szerint kombinációban javasolnak a zománcba keverni. Ismert továbbá kerámia töltőanyag alkalmazása is a zománchoz, amely szintén az egyenletes megszilárdulást segíti elő, amint az olvasható az EP 237 103. sz. közzétett európai bejelentésben. Az említett leírásban 20-50 térfogat% töltőanyagot javasolnak és töltőanyagként alumínium-oxidot, cirkónium-dioxidot, tórium-dioxidot, uránium-dioxidot és előnyösen hafnium-dioxidot ajánlanak egyenként, vagy tetszés szerinti kombinációban. Felismertük, hogy a kétféle szerepet együtt betöltő adalékanyag alkalmazása az előnyös. így az adalékanyag mennyisége nem kell, hogy legalább 1/5 térfogatot kitöltő mennyiségű legyen, viszont összetétele és kristályszerkezete előírt kell legyen. így tehát gócképzőként és töltőanyagként ritkaföldfém-tartalmú perovszkitokat javaslunk. A perovszkitszerkezetű kristályok ABO3 általános képlettel írhatók le. A és B eltérő ionsugarú kationt jelent. Úgy tapasztaltuk, hogy azon anyagok köre előnyös, amelyekben B helyett cirkónium vagy hafnium míg A helyett ritkaföldfém - amelyek közé az ittriumot is beleértjük - áll. Legelőnyösebb az ittriumoxid-cirkónium-oxid illetve az ittrium-oxid-hafniumoxid együttes. Ebben a felírásmódban a legelőnyösebb adalékanyagunk összegképletében a fémionok mennyisége nem lehet kerek szám. Egyik legelőnyösebb anyagunkat Yo,29377Zn ,3246803 összegképlettel írhatjuk le. A szötchiometriából való kisebb-nagyobb eltérés azonban nem döntő az adalékanyag használhatósága szempontjából, hanem csak a kristályszerkezet. Felismeréseink alapján kidolgoztunk egy beforrasztózománcot kisülőlámpák kerámia kisülőburájának véglezárásához, amely adalékanyagként ritkaföldfém-cirkónium-perovszkitot vagy ritkaföldfém-hafnium-perovszkitot vagy ritkaföldfém-hafnium, cirkónium-perovszkitot tartalmaz a zománc összmennyiségére számítva 0,01-5 tömeg % mennyiségében. Előnyös esetben zománcunk 1 tömeg% adalék perovszkitot tartalmaz, még előnyösebben 0,1 tömeg%-ot. A 0,01 tömeg% alatti mennyiség esetén a gyártás-technológia már nem kellő megbízhatóságú lesz. Adalékanyagként ittrium-cirkónium-perovszkit adalékanyag alkalmazása igen előnyös, mivel az ismert megoldásokhoz képest jóval kevesebb elegendő belőle a beforrasztózománchoz, hogy annak megszilárdulása után a kedvező finom struktúrát biztosítsa. Sok töltőanyag alkalmazása ugyanis előnytelen, mivel a zománcot tixotróppá teszi és ezáltal a beforrasztandó egységek közötti résekbe való jó behatolását megakadályozza. Ez igen lényeges szempont hiszen a kisülőburák lezárásánál az említett rések legfeljebb 100 mikron szélesek, azaz igen szűk résekről van szó, és az sem biztos egyáltalán, hogy a rések szélessége mindenütt egyenletes. Éppen ezeket az egyenetlenségeket kell a beforrasztózománccal kitöltve kiegyenlíteni. Ehhez viszont jól folyó, a beforrasztandó részeket jól nedvesítő zománcra van szükség. A jó folyás érdekében a töltőanyag mennyiségét tehát nem szabad túl nagyra választani. Ezért igen előnyös az általunk ajánlott perovszkit, mert abból sokszor 0,5 tömeg% elegendő a jó zománckötés kialakításához. Előnyös adalékanyag az ittrium-hafnium-perovszkit is, mivel a cirkónium tartalmú perovszkit tál kapcsolatban kifejtett előnyökön túl egyéb kedvező tulaj5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
