本发明专利技术利用后－烧结－ＨＩＰ退火来增加由掺杂ＭｇＯ的亚微米晶粒氧化铝构成的陶瓷放电容器的总透射比。在退火后，亚微米晶粒氧化铝放电容器具有较高的总透射比和轴向透射比的值，并因此适用于聚焦光束、短弧灯。具体地说，在大约４００ｎｍ至大约７００ｎｍ的波长范围内放电容器的总透射比被增至大于９２％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有亚微米晶粒尺寸的高总透射比氧化铝放电容器。
技术介绍
目前，采用半透明多晶氧化铝(PCA)陶瓷制成高压钠(HPS)和陶瓷金属卤化物灯已经成为可能。在这些应用中的弧光放电容器必须能够经受在操作灯的过程中产生的高温和高压以及必须抵抗由填充材料带来的化学侵蚀。另外，为了在商业照明应用中便于使用，放电容器一般要求具有在约为400nm至700nm的可见光波长范围内大于92％的总透射比。在HPS灯中，放电容器是管状的；而对陶瓷金属卤化物灯来说，放电容器可以包括从圆柱形状到近似球形(膨胀的)不等。这些类型的弧光放电容器的实例分别在欧洲专利申请No.0 587 238A1和美国专利No.5,936,351中给出。带有半球形端的膨胀形状产生更均匀的温度分布，从而导致灯的填充物对PCA侵蚀的减少。因为PCA是半透明和不透明的，PCA的使用限于非聚焦光束灯应用。双折射晶粒散射是规则的、烧结的PCA中轴向透射比损失的主要原因，并且轴向透射比通常随晶粒尺寸的增大而增加。将经烧结-HIP的PCA的晶粒度减至亚微米范围(＜1微米)改变了散射机制，从而减少了晶粒双折射散射。在亚微米范围内，轴向透射比实际上随着晶粒尺寸的减小而增加。亚微米晶粒PCA的高轴向透射比和机械强度对聚焦光束、短弧灯是重要的，它提供了改进的亮度、效力和彩色再现。在制造氧化铝放电容器的过程中，为了延缓晶粒生长并且在钉扎晶界时促进晶界扩散，一般需要将氧化镁(MgO)作为烧结辅助材料。与基于微米尺寸的原始粉末的大晶粒(10-30微米)氧化铝相比，基于纳米尺寸的原始粉末的亚微米氧化铝陶瓷通常需要更高水平的MgO以此达到全密度。这是因为纳米尺寸的粉末需要更高水平的MgO掺杂剂来覆盖更细颗粒的表面。而且，和较大晶粒的氧化铝不同，基于MgO的掺杂剂(如～200-300ppm)在晶格和晶界区域内完全溶解。结果，包括了多种带有一个或两个电子的单和双氧空位的色心的高水平可刑成。这些色心吸收光，这导致掺杂MgO的亚微米晶粒氧化铝放电容器的低总透射比(～78％)，尽管所述放电容器有高轴向透射比。
技术实现思路
本专利技术通过后-烧结-HIP退火克服了掺杂MgO的亚微米晶粒氧化铝放电容器中低总透射比的问题。退火被认为改变了色心的缔合状态和离子化，但是未明显改变氧空位的总数。控制退火气氛的温度、时间和氧分压以使光吸收氧空位的有效部分被转换至非光吸收氧空位，而同时维持稳定的微观结构(无显著的晶粒生长或铝酸镁尖晶石第二相颗粒的析出)。结果，后-烧结HIP退火有效地产生了在约为400nm至700nm的范围内直到＞92％的总透射比，适合商业灯应用的水平。按照本专利技术的一个方面，提供了一种制作陶瓷放电容器的方法，包含(a)形成带有掺杂了MgO的亚微米晶粒的氧化铝粉末的放电容器；(b)对放电容器进行烧结-HIP；以及(c)对放电容器进行退火以此使放电容器的总透射比在约为400nm至700nm的波长范围内增至＞92％。按照本专利技术的另一个方面，所提供的陶瓷放电容器包含由掺杂了MgO的亚微米晶粒氧化铝构成的陶瓷体，放电容器具有在约为400nm至700nm的波长范围内大于92％的总透射比。可以预计PCA另外共掺杂了ZrO2、Y2O3、Er2O3、Yb2O3、Sc2O3等可改变点缺陷的相对数，但是可预计由于MgO的存在而使低总透射比问题仍然存在。因此，本专利技术的方法应当对增加这样的共掺杂氧化铝陶瓷的总透射比是有用的。附图说明 图1是按照本专利技术的膨胀形放电容器的横截面图。图2是测量放电容器总透射比的装置的示意图。图3是在图2所示装置中使用的光纤锥形端的放大视图。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术、以及本专利技术其它的和进一步的目的、优点和能力，可参考下面所公开的内容及所附权利要求书并结合上述附图。图1是按照本专利技术的弧光放电容器的横截面图。弧光放电容器21具有由掺杂MgO的亚微米晶粒多晶氧化铝构成的陶瓷体23。陶瓷体23具有在大约400nm至大约700nm的波长范围内大于92％的总透射比。更可取的是，在相同的波长范围内的总透射比大于95％。所述的体23界定了弧光放电空腔25并带有两个从放电空腔25以相反的方向向外延伸的毛细管27。最好是，放电空腔壁的厚度约为0.8mm。毛细管适合容纳并于此密封电极组件(图中未显示)，为了在放电空腔内起弧并维持弧光，电极组件提供了导电路径以向放电容器供电。尽管图1所示的实施例是膨胀形弧光放电容器，但是本专利技术弧光放电容器的其它适当形状包括与HPS弧形管相似的管状弧光放电容器。由高纯度、微粒氧化铝粉末制成的陶瓷放电容器可通过等静压成形、流铸、凝胶铸造或注射成形可被加固。MgO掺杂剂通常在加固之前被添加到氧化铝粉末中。最好是，氧化铝粉末中的MgO掺杂剂在大约200ppm至大约800ppm的范围内并且氧化铝粉末的平均粒度约为150nm。制造放电容器的半成品陶瓷体的各种方法的细节在比如欧洲专利No.0 650 184 B1(流铸)、美国专利No.6,399,528(凝胶铸造)、国际专利申请No.WO2004/007397 A1(流铸)和欧洲专利申请No.EP 1 053 983 A2(等静压成形)中进行了描述。在单片、空心容器(如膨胀形放电容器)的情形下，短效核心可与成形(如凝胶浇铸)方法一起用来制成放电容器。为了在成形后去掉所述的核心，包含短效核心(如蜡)的半成品主体被缓慢加热至所述核心的熔点(对于蜡来说为～50℃)，以使熔化的核心材料滴下来并从内腔流出去。在优选的方法中，粘合剂材料通过在流动的空气中缓慢加热至800℃而被去掉。太快的加热速度会造成粘合剂在稠密的粉末坯块内截留，这可导致最终烧结-HIP的样本带有灰色调。在1250-1270℃下于空气中进行2个小时的预烧结可达到闭合气孔的状态。在1270℃下于～10ksi氩气内对预烧结部分进行热等静压(HIPed)和烧结处理。通过照亮卤钨灯的小灯管的一端、将其另一端放进空心主体内，并测量在大约400nm至大约700nm的波长范围内从放电容器中流出的光的总积分通量可测量放电容器的总透射比。图2显示的是用于测量总透射比的装置的示意图。样本11(在这个例子中为管状容器)通过支架9被安装在积分球3的中心区域，该支架9将样本11固定在相反端。挡板13被放置在样本11和检光器15之间。光纤7被插进其中一个支架9内并进入样本11的中心部位。光从卤钨灯5被引导穿过光纤7。如图3所示，为了散射发射的光以此生成近似点光源，被放进样本内的光纤7的光发射端17相对于光纤的圆柱轴有20°的锥度。从光纤末端发射的光穿过样本壁并且被积分球收集，总积分通量被检光器(最好是未滤光硅检测器)测量。传过样本的总积分通量的百分率(与单独的光纤发射的总积分通量比较)表示样本的总透射比。因为塑料光纤的透射比在可见光谱的两端(即小于约400nm和大于约700nm)减少，在大约400nm至大约700nm的波长范围内总透射比被有效地测量。装置的适当部件可从NH North Sutton的Labsphere公司获取。示例通过烧结-HIP制成盘片形(直径为～25mm、厚度为0.8mm)和70W膨胀形放电容器。原始亚微米晶粒氧化铝粉末的平均粒度为150nm并被掺杂了220ppm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造陶瓷放电容器的方法，包含：（ａ）用掺杂ＭｇＯ的亚微米晶粒的氧化铝粉末制成所述放电容器；（ｂ）对所述放电容器进行烧结－ＨＩＰ处理；以及（ｃ）对所述放电容器进行退火以此使所述放电容器的总透射比在大约４００ｎｍ至大约７００ｎｍ的波长范围内增至＞９２％。
【技术特征摘要】
US 2005-3-16 10/9070141.一种制造陶瓷放电容器的方法，包含(a)用掺杂MgO的亚微米晶粒的氧化铝粉末制成所述放电容器；(b)对所述放电容器进行烧结-HIP处理；以及(c)对所述放电容器进行退火以此使所述放电容器的总透射比在大约400nm至大约700nm的波长范围内增至＞92％。2.如权利要求1所述的方法，其中对所述放电容器在大约1000℃至大约1150℃下进行退火。3.如权利要求2所述的方法，其中对所述放电容器退火大约1个小时至大约20个小时。4.如权利要求1所述的方法，其中对所述放电容器在大约1100℃下退火大约2个小时。5.如权利要求1所述的方法，其中在包含大约1×10-3atm至大约1×10-9atm的氧分压的气氛中对所述放电容器进行退火。6.如权利要求5所述的方法，其中所述氧分压为大约1×10-5atm至大约1×10-7atm。7.如权利要求5所述的方法，其中对所述放电容器在大约1000℃至大约1150℃下进行退火。8.如权利要求7所述的方法，其中对所述放电容器退火大约1个...
【专利技术属性】
技术研发人员：GC维，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。