重结晶温度低于200℃的固汞 【技术领域】
本发明涉及一种节能灯的制造材料，特别涉及一种汞齐材料。
背景技术
节能灯的工作原理主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子，电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞，氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出253.7nm的紫外线，紫外线激发荧光粉发光，由于工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多，所以它的寿命也大提高，达到5000小时以上，由于它不存在白炽灯那样的电流热效应，荧光粉的能量转换效率也很高，达到每瓦50流明以上。由于节能灯中需要使用汞，纯汞是液态并易于挥发的有毒物质，会对环境和人体造成损害，因此，在制灯时，人们采用一种固态的汞齐材料，该汞齐材料为含汞的合金材料，在常温下其呈固态，又称“固汞”，在制成节能灯后，需进行烘烤，使汞从合金中析出，形成汞蒸汽充满密封的灯管或在灯管中形成纯汞，但是当灯管在常温下长时间存放后，析出的汞原子会逐渐回归固态的合金中去，造成灯管的启动特性变差，灯管点亮慢的缺点。为克服上述缺陷，必须采用高温烘烤汞齐，在汞原子析出后，使合金的晶格发生变化，重结晶破坏汞原子回归的空隙，达到阻止汞回吸现象的产生，目前，国际上重结晶温度最低的固汞为SnHg50，其中Sn、Hg的重量含量均为50％，其重结晶温度为231℃，烘烤温度约为280-320℃。烘烤过程中，温度越高，消耗的能源越多，同时，也使得制灯工艺变得较为困难，因为，高温的烘烤需要考虑到灯管其他部分的耐温能力，以及灯管中气体膨胀后，灯管的压力耐受能力等因素。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种重结晶温度低于200℃的固汞，以降低制灯工艺的难度，并节约能源。
本发明的目的是这样实现的：重结晶温度低于200℃的固汞，由Sn、Zn、Hg组成，其中，Hg的重量含量为全部合金重量的40-60％；除汞以外的SnZn合金中，Zn的重量含量为5-15％。
作为本发明的优选方案，所述Zn在SnZn合金中的重量含量为8.8％。
作为本发明的优选方案，所述SnZnHg合金为Sn45.5Zn4.5Hg。
本发明所获得的固汞，当汞重量含量在40-60％时，可保证合金在常温下较为稳定，无汞蒸汽向外释放，也无液态汞从表面析出，保证了制灯过程中的安全可靠；在汞释出后，SnZn合金的重结晶温度在200℃以下，汞在该温度时全部释出，因此，制成节能灯后，烘烤的温度理论上只要高于200℃，即可保证汞全部析出，之后，SnZn合金重结晶，其合金颗粒比SnZnHg合金颗粒明显减小，晶格重组填满汞原子回归的空隙，可完全阻止汞原子回吸现象的发生，本发明的有益效果为：可降低制灯工艺中的难度，提高制灯质量，减少能源消耗，制成的节能灯的启动特性好，启动时间短，灯管可迅速达到最大亮度。
【具体实施方式】
实施例1
将重量含量50的Hg、重量含量45.5的Sn、重量含量4.5的Zn按汞齐的制造方法制成Sn45.5Zn4.5Hg(Sn重量含量45.5％、Zn重量含量4.5％、Hg重量含量50％，以下类推)的固汞颗粒，颗粒直径Φ0.8，粒重3mg，含汞量1.5mg/粒；在CFL 13W螺旋灯中，采用Sn45.5Zn4.5Hg的固汞颗粒，制灯中，每灯管用一粒固汞，排气工艺完成后，经过250℃烘烤10分钟，使汞原子充分释放到灯管内，再使灯管冷却降温，在198℃时，SnZn合金重结晶，其晶格重组，填满汞原子回归间隙，阻止或减缓汞原子回归。
该方案中，Sn45.5Zn4.5Hg的固汞为最优选的方案，汞释出后，SnZn合金的重结晶地温度仅为198℃。
由于SnZn合金中，当Zn重量含量为SnZn合金重量的8.8％时，其重结晶温度最低，仅为198℃，随着Zn含量的上升或下降，其重结晶温度均高于198℃，在SnZn合金中，Zn的重量含量在5-15％时，其重结晶温度在200℃以下。
本实施例中，Zn的重量含量为SnZn合金重量的9％，其重结晶温度基本等于198℃；理论上，本实施例中，只要保证烘烤温度在198℃以上即可，实践中，为提高效率，使汞原子尽快充分从合金中释放出来，可采用高于重结晶温度30-60℃的温度烘烤。
实施例2
将重量含量50的Hg、重量含量45的Sn、重量含量5的Zn按汞齐的制造方法制成Sn45Zn5Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ0.9，粒重3.5mg，含汞量1.75mg/粒；在CFL 15W的3U灯中，采用该Sn45Zn5Hg的固汞颗粒，制灯中，每灯管用一粒固汞，排气工艺完成后，经过250℃烘烤10分钟，使汞原子充分释放到灯管内，将灯管取出冷却降温，在198.5℃时，SnZn合金重结晶，其晶格重组，填满汞原子回归间隙，阻止释出的汞原子回归。
实施例3
将重量含量60的Hg、重量含量36的Sn、重量含量4的Zn按汞齐的制造方法制成Sn36Zn4Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.1，粒重6mg，含汞量3mg/粒；在T4、T528W的直管节能灯中，采用该固汞颗粒，制灯中，每灯管用一粒固汞，排气工艺完成后，经过250℃烘烤10分钟后，将灯管取出冷却降温，在198.5℃时，SnZn合金重结晶，其晶格重组，填满汞原子回归间隙，阻止释出的汞原子回归，灯管内始终处于纯汞状态，即使在-10℃也能正常起跳，而且中间无暗红现象。
实施例4
将重量含量40的Hg、重量含量57的Sn、重量含量3的Zn按汞齐的制造方法制成Sn57Zn3Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.0，将该固汞颗粒在200℃的通风环境下烘烤30分钟，之后自然冷却至常温，固汞颗粒直径为明显缩小，表明在200℃以下，汞已经释出，同时SnZn发生了重结晶现象。该固汞颗粒可用于制灯。
实施例5
将重量含量40的Hg、重量含量51的Sn、重量含量9的Zn按汞齐的制造方法制成Sn51Zn9Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.0，将该固汞颗粒在200℃的通风环境下烘烤30分钟，之后自然冷却至常温，固汞颗粒直径为明显缩小，表明在200℃以下，汞已经释出，同时SnZn发生了重结晶现象。该固汞颗粒可用于制灯。
实施例6
将重量含量35的Hg、重量含量60的Sn、重量含量5的Zn按汞齐的制造方法制成Sn60Zn5Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.0，将该固汞颗粒若干粒称重，然后在200℃的通风环境下烘烤30分钟，之后自然冷却至常温，固汞颗粒直径无明显变化，称重检测，发现重量明显降低，表明汞已经释出，SnZn合金未发生重结晶现象，这是SnZn合金中Sn含量过高所致。该汞齐颗粒制灯后，汞原子会产生回吸现象，灯管的启动特性变差，起跳时间较长。
实施例7
将重量含量60的Hg、重量含量38的Sn、重量含量2的Zn按汞齐的制造方法制成Sn38Zn2Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.0，将该固汞颗粒若干粒称重，然后在200℃的通风环境下烘烤30分钟，之后自然冷却至常温，固汞颗粒直径变小，称重检测，发现重量明显降低，表明汞已经释出，SnZn合金发生重结晶现象。该固汞颗粒可用于制灯。
实施例8
将重量含量60的Hg、重量含量34的Sn、重量含量6的Zn按汞齐的制造方法制成Sn34Zn6Hg的固汞颗粒，颗粒直径Φ1.0，将该固汞颗粒若干粒称重，然后在200℃的通风环境下烘烤30分钟，之后自然冷却至常温，固汞颗粒直径变小，称重检测，发现重量明显降低，表明汞已经释出，SnZn合金发生重结晶现象。该固汞颗粒可用于制灯。
实施例9
将重量含量65的Hg、重量含量35的Sn、重量含量5的Zn按汞齐的制造方法制成Sn35Zn5Hg的固汞颗粒，在制粒过程中，颗粒之间发生粘连，表明合金表面有汞析出，不适合直接用作制灯。
经实验证明，SnZnHg合金中，Hg的重量含量为全部合金重量的40-60％；除汞以外的SnZn合金中，Zn的重量含量为5-15％，这样的合金可满足常温下为固态，合金性能相对稳定，且SnZn合金的重结晶温度在200℃以下。