高压汞灯工艺36工位高压汞灯圆排气机技术改造及调试 36 工位高压汞灯圆排气机。

该机采用人工上泡及下泡, 然后自动完成粗抽检漏、充气、抽气、加热、初抽、初抽检漏、高抽、高抽检漏、充气等动作。

具有运转平稳、生产效率高、排气质量一致性好等特点,提高了单位高压汞灯的产品质量.该机进厂安装后, 经过了一段时间的调试生产, 发现该机不能正常运转, 生产合格率达不到规定要求。

经过反复分析研究, 并结合单位高压汞灯生产的具体情况, 对该机进行了一些关键性的改造, 采取了以下措施。

首先, 针对该机运转不正常, 发现主要是中心盘进入了一些杂质碎屑等造成的。

为此经过反复调试, 在夹头与中心盘管道之间加装了捕集器(见图1)。

经过生产实践发现增加了该装置, 整机运转仍不能恢复正常, 达不到正常生产要求, 需进一步改进。

后又在夹头中间, 增加了过滤丝网, 这样可以直接减少操作者不小心所造成的杂质碎屑进入管道系统, 经过长时间的运行, 证明改进方法非常成功, 效果明显。

其次, 该机在运行试生产过程中, 操作者对生产的灯泡质量不能做出正确的判断, 造成了无论好坏泡一律封离下来, 盲目进行生产操作。

针对这一情况, 结合汞灯生产操作实际, 在高抽工位加装定时火花检漏装置, 使操作者在操作过程中增加了判断灯泡质量好坏的“眼睛”, 经过试运行, 这一改造措施效果是好的. 最后, 该机在正式运行生产的过程中, 由于充气及抽气既冲洗程序完成, 灯泡从机台封离下来后, 发现该机冲洗程度完成后, 造成灯泡吃粉现象较为严重, 一只质量好的灯泡由于冲洗造成吃粉而被判为废品, 实为可经过反复探讨, 在充气管道加装了螺旋减压器, 但效果不好, 不能减少该现象发生。

接着又在管道中间加装了阻挡器(见图2)。

经过生产实践运行, 该装置实用性强, 效果非常明显, 有效地控制了吃粉现象, 提高了排气灯泡的合格率, 达到了正常生产的使用。

高压汞灯灯阴极制造工艺和要点探讨目前,高压汞灯和高压钠灯阴极基金属均采用钨材料,照明金属卤化物灯阴极通常采用钨螺旋和钍钨芯杆,阴极的结构形式主要有以下4 类(图1 所示) :高压汞灯主要采用内疏外密式螺旋、双螺旋和双层密绕式螺旋电极;高压钠灯主要采用双层密绕式螺旋电极;照明金属卤化物灯主要采用双螺旋、单层螺旋和双层密绕式螺旋电极。

本文主要对上述4 种结构的阴极基金属加工制造中的有关工艺要点进行分析和探讨。

1 主要工艺技术要求 (1)几何尺寸:阴极各部分几何尺寸必须严格符合设计要求,包括芯杆直径、螺旋丝直径、螺旋体长度、内外层圈数、电极芯杆伸出螺旋体的长度等。

各尺寸均应在设计规定的公差范围之内。

Cpk (工序能力指数) 应控制在110～1133 范围内。

(2)(2) 装配质量:螺旋体和芯杆之间必须装配牢固,不得松动,如果用焊接方式的则必须焊接牢固,不得虚焊。

装配后,电极和螺旋体之间的装配牢度应用压力检测装置进行抽检,其所能承受的压力应符合装配牢固度的规定,不得在规定值下出现芯棒脱落、松动等不合格现象。

(3) 外观制造质量:电极芯杆不得开裂弯曲,端部应平整无毛刺,无尖端,电极螺旋排列紧密、平整,内外螺旋尾端无开裂和毛刺,内层疏绕的螺旋体经装配电极芯杆后不能出现内层并圈现象。

采用焊接方式固定芯杆和螺旋体的在焊接后,焊点处不应有发黄发蓝等氧化现象。

（4) 清洁处理质量:经过清洁处理后,电极芯杆和螺旋体表面均应呈现钨的金属光泽,无油迹、无污物、无氧化,包括螺旋体内部螺旋圈之间也应清洁,无污物杂质残留在内。

图1 电极结构形式示意图 (2 基金属加工工艺流程简介 (1) 芯杆制造工艺流程校直--切割--球磨--清洗--烧氢(2) 电极螺旋绕制工艺流程 a. 双螺旋钨丝电解清洗→初绕→烧氢→复绕→清洗→烧氢 b. 单层螺旋钨丝清洗→绕制→切割→球磨→化钼芯→清洗→烧氢 c. 双层密绕式螺旋、内疏外密式螺旋钨丝清洗→校直→绕制→割脚→清洗→烧氢 (3) 装配工艺流程 a. 内疏外密式双螺旋电极 b) 双螺旋、双层密绕式螺旋、单层螺旋电极 (4) 清洗工艺流程去油→ 自来水冲洗→ 化学腐蚀→自来水冲洗→中和处理→自来水超声清洗→ →去离子水超声清洗→酒精脱水→烘干 3阴极的热处理的工艺改进在高压汞灯生产中,涂过电子粉的电极,必须经过高温热处理才能具有良好的发射电子能力.热处理的作用,一是去除电极内部的气体,二是使电极激活.过去这一工艺过程是在高频真空炉中完成的,但其弊病很多.首先是钟罩中的真空度难以保证,造成电极质量不好,同时高频辐射对操作人员的身体健康危害很大，甚至会造成伤亡事故。

为此将涂粉电极的高频热处理改为烧氢热处理，效果很好。

克服了高频热处理的许多弊端，提高了电极质量。

电极烧氢的方法是将涂粉电极置于钼舟中，然后再推进烧氢炉中进行热处理。

整个工艺过程主要是在高温区完成的，而钼舟的长度短于高温区的长度，这样就可以保证钼舟中各部分的电极最终可达到相同的温度，且处于同样的氢气压力下，因此就可以达到相同的去气和激活效果。

烧氢炉高温区的温度保持在1450oC左右。

在此温度下在此温度下，阴极内部的气体运动加速，对于氢气其他之外的其他气体来说，其外部压强低于内部压强，因而不断从电极内部扩散出来，随氢气流排出炉外。

大约经过二十分钟，可达到去气目的。

当然在此过程中，电极内部的氢气排不出来，因而外部还有一部分氢气将渗透到电极的内部，取代其他气体的。

但氢原子是最小的一种原子，其扩散能力极强，因此，在此后放电管的压封和排气过程中，氢气会自然扩散出来而排除掉。

过程是：当使用高温的氢氧焰使石英管和钼铂压封使，是在纯氩气的保护下进行的，这时电极内的氢分子高速运动，外部氢分子的分压极低，而电极内氢分子的压力远高于外部，因而，电极内的氢气分子将很快扩散出来，被流动的氩气带到石英管外，直至排气结束为止。

氢气的去除过程完全完成。

阴极激活的过程，就是在阴极发射材料涂层中产生盈余钡，使电极发射材料变成发射良好发射体的物理和化学过程。

其方式有还原激活和电流激活等，高压汞灯锆酸钡阴极的激活采用的是还原激活。

过程是：当温度达到1000度以上，锆酸钡将和钨发生反应，生成大量的自由钡。

自由钡扩散到钨电极杆顶端，从而在钨的表面形成了钡的单原子层，这就使发射表面的功函数降低，发射增大。

烧氢炉和高频炉一样，都可达到激活需要温度，但烧氢炉优与高频炉的是，它不仅可保证被处理电极达到相同的温度，而且还有稳定均匀的外部还原气氛。

这就有利于阴极上的还原反应快速，衡稳的进行。

因而大大提高了激活的效率和质量。

因而在烧氢炉中对涂粉电极进行热处理，不仅可以达到除气目的，而且电极发射材料同步可以得到充分的激活。

在下一道工序电极和石英管加封时，高温的氢氧焰可以使锆酸钡阴极得到进一步的激活。

现在看来，不论是从理论上，还是在实践中，高压汞灯的阴极采用烧氢炉进行热处理都是可行的，而且效果优于高频真空炉。

单有一点必须指出，这就是在电子粉中，不能含有氧化性较强的物质。

刚开始时，经过高温炉高温处理过的电极，电子粉成黑色。

针对这一问题进行研究。

我们先单独将电子粉放在氧化铝坩埚中，在同样的温度，时间，氢气压力等条件下，在烧氢炉中进行热处理，结果电子粉仍然发黑，这就排除了钨钼溅射的可能。

而是电子粉本身某些物质发生了变化。

从烧出电子粉的状态光泽来分析，黑色物质象一种金属，在想到氢气是一种还原气体，所以很可能在高温下，某种金属离子被氢还原成黑色或黑灰色的单质金属，而造成电子粉发黑。

电子粉配方中，含百分之九十的锆酸钡和白分之十的二氧化铈。

既电子粉中含三种金属离子：Ba2+，Zr4+，Ce4+，从金属的颜色来分析，钡为银白色，排除。

Zr和Ce都是黑灰色金属，但锆酸钡是很稳定的盐类，难分解。

而二氧化铈是一种较强的氧化剂，与还原氢在高温下可发生氧化还原反应，生成金属铈。

由此推断，电子粉发黑，有二氧化铈还原出金属铈造成的。

接着我们又分析了二氧化铈在高压汞灯阴极中的作用及必要性。

二氧化铈适用于做金属卤灯的材料，而高压汞灯单用锆酸钡就可以满足。

它无存在的必要。

高压汞灯阴极材料单用锆酸钡，涂粉电极的高温去气和激活在烧氢炉中进行。

设备简单，投资少，工人免受高频辐射之苦。

4 电极制造工艺要点分析 4.1.1 基金属材料的选择高强度气体放电灯电极基金属材料主要有钨丝和钍钨丝,钨丝选用“L”形WAL1 耐高温钨丝,钍钨丝选用WTh10、WTh15、WTh20 (钨中分别含1 %～2 %的ThO2 ) ,丝材有黑丝、白丝之分(即有无石墨层) ,目前国产材料以黑丝居多,进口材料基本上为白丝。

根据几年来的生产、质量情况分析,国产黑丝的化学成份与进口白丝相差无几,但其绕制性能和表面质量都差一些,这主要是由于国产石墨乳质量不好,在拉丝过程中易造成钨丝表面缺陷(表面粗糙、表面裂纹、凹坑、毛刺等) 。

另外,石墨层中的碳等杂质会渗透到钨表层,据分析这一层的厚度为钨丝直径的3 %左右。

这在钨丝的清洗工序,渗透到钨里面的碳等杂质与酸、碱反应后,会将钨丝表面缺陷放大,从而影响钨丝绕制性能、热脆性能等等。

所以,选择白丝将有利于保证电极的制造质量。

对于芯杆材料―――钨丝和钍钨丝,应选择不易脆断,表面无毛刺、较光滑的材料。

对于螺旋钨丝,应选择绕制性能较好的材料,其要求比国标GB4181284 的规定高得多。

国标规定钨丝直径大于0.12mm ,其进行绕制性能试验的芯线倍数为3 倍,而实际上我们在生产中进行电极螺旋绕制的芯线倍数有的电极规格仅为112 倍,故对绕制性能的要求非常高。

所以,在接收标准中规定好试验芯线倍数是很有必要的。

这里要特别说明的是单层螺旋钨丝,在绕制工序要求绕制性能好,保证绕制时不开裂、不脆断,但在切割工序又要求脆性好,保证切割时无毛刺,所以,应挑选塑性和脆性程度适中的钨丝,通俗地讲就是要选择既不太软,又不太硬的钨丝。

4.12 材料和零部件的清洗 (1)材料的清洗,是指黑丝去石墨层和氧化层,然后进行绕制加工,白丝则可直接进入校直、绕制工序。

对于直径小于012mm 的细钨丝,采用连续式电解清洗的方法,其工作原理图如图此电解清洗设备的效率很高,可达15～20mPmin ,为了保证清洗质量,应经常调整保持碱液的浓度,电解时电流的大小应随钨丝的直径和走丝速度调整,操作时,要保证钨丝和导轮电接触良好,防止产生火花。

石墨层一定要清洗干净,否则残留的碳在烧氢时渗入钨丝会使钨丝发脆。

高强度气体放电灯阴极制造工艺和要点探讨对于直径大于012mm 的钨丝,由于电解所需电流较大,要求走丝速度慢,故生产效率相应会较低,通常也可采用20 %的NaOH 煮沸来去除石墨层的方法。

但由于碱煮法仅仅去除表面石墨层和氧化层,并不与钨反应,不能将拉丝过程中形成的表面缺陷去除,反而会将表面缺陷放大,这就是国产钨丝在碱洗后绕制性能变差的原因。