ОТРАЖАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ
REFLECTING COATING

Изобретение относится к области электровакуумной, электронной и электроламповой промышленности и может быть использовано, например, в металлогалогенных или серных СВЧ-лампах.
Известны источники излучения, например металлогалогенные лампы общего назначения, на концы кварцевых горелок которых наносятся специальные отражающие экраны, выравнивающие температуру по поверхности разрядной оболочки, но эти покрытия должны специальным образом подбираться под конкретный тип ламп - по спектру излучения, рабочей температуре, типу кварцевого стекла и т.д. (cм. Г.Н.Рохлин/ Разрядные источники света, М., 1991, с. 555-558). Горелки, а соответственно и покрытия, работают во внешней колбе, наполненной инертным газом, азотом или вакууммированной, т.е. создается своего рода дополнительная защитная система.
Наиболее близким к предлагаемому отражающему покрытию (ОП) является отражающее покрытие для заэлектродных зон металлогенных ламп, состоящее из диоксида кремния и термостойкого красителя представляющего собой оксид хрома (ТСК) - авторское свидетельство СССР №892528, кл. Н01J 61/35 и Н01J 65/18, 1980 г. Этот состав применялся в 80-х годах в лампах типа ДРТСф (Полтавский завод газоразрядных ламп), предназначенных для подводного освещения. Термостойким красителем был оксид хрома (зеленого цвета), который, отражая сине-зеленое излучение разряда, поглощал остальные длины волн и тем самым не только повышал температуру «холодной зоны» лампы, выравнивал температуру по поверхности кварцевой горелки, но еще и минимизировал потери сине-зеленого излучения.
Современное поколение источников, например типа МГЛ и других высокоинтенсивных источников света, работают при больших электрических, а следовательно, и температурных нагрузках. И в этих случаях с подобными отражающими покрытиями начинаются проблемы - на воздухе (а в настоящее время много типов ламп, например серные СВЧ-лампы, лампы типа ДРГТ, ДРТГ, ДРТ и многие другие, работают без защитных оболочек, в окислительной среде, т.е. на воздухе) они темнеют (т.е. вместо отражения падающего излучения разряда они начинают его поглощать), покрываются микротрещинами и начинают осыпаться. Работоспособность таких составов весьма низкая и зачастую именно они являются причиной выхода всей облучательной системы из строя. Предлагается следующий состав ОП.
Анализ и опыт работы с ОП показал, что основой покрытия должен быть диоксид кремния. Термостойкий краситель, представляющий собой оксид хрома выполняет прежнюю роль, селективно отражая излучение разряда. Остальные составляющие должны выполнять следующие задачи:
- быть устойчивыми при высоких температурах;
- быть инертными в окислительной среде (на воздухе);
- обладать высокой адгезией;
- близкие коэффициенты линейного термического расширения;
- возможность образования эвтектики.
Целью настоящего изобретения является повышение адгезионной способности отражающего покрытия при высокой температуре в окислительной среде. Предлагается для достижения указанной цели дополнительно ввести следующие компоненты, удовлетворяющие вышесказанным требованиям:
- оксид циркония;
- оксид бериллия;
- оксид иттрия;
- оксид магния.
Оксид магния ответственен при подготовке состава отражающего покрытия созданию, совместно с другими оксидами, - эвтектики, т.е. ОП обладает соответствующей технологичностью, остальные же оксиды при определенной технологической обработке, обеспечивают требуемую работоспособность ОП.
Теоретически рассчитать состав отражающего покрытия невозможно, процентное содержание компонентов определялось экспериментально. Для определения состава ОП были проведены испытания стандартных кварцевых горелок ламп ДРИ-250.
2
После нанесения на заэлектродные зоны покрытий, горелки включались в электрическую схему с дросселями 250, 400 и 700 Вт (для создания различных температур - 600, 800 и 1000°С на поверхности ОП) и зажигающим устройством. Площадь ОП составляла около 2,5 см. Термостойким красителем являлся - оксид хрома. Усредненная температура по поверхности покрытия измерялась термопарой ХА в одном и том же месте за электродной области. Состояние испытываемых ОП в различных условиях представлено в таблице. Испытывались три состава по два образца каждого типа.
Состав №1 (в вес.%): оксиды кремния - 40, циркония - 15, бериллия - 10, иттрия - 10, магния - 10, ТСК - 15.
Состав №2 (в вес.%): оксиды кремния - 55, циркония - 13, бериллия - 7, иттрия - 8, магния - 5, ТСК - 12.
Состав №3 (в вес.%): оксиды кремния - 65, циркония -10, бериллия - 7, иттрия - 5, магния - 5, ТСК - 10,
а также покрытие-прототип (в вес.%): оксиды алюминия -10, кремния -10, ТСК - остальное.
Горелки испытывались на воздухе (в окислительной среде) в течение 50 часов. Результаты приведены в таблице.
Из приведенных данных видно, что отражающее покрытие №1 может работать до 800°С включительно, что, например, соответствует рабочим температурам и срокам службы ламп типа ДРШ. Состав №3 ограничен температурой до 600°С - лампы ДРТ, ДРП и т.д., источники света с умеренной электрической нагрузкой. Состав №2 может устойчиво работать при температуре до 1000°С достаточно долго (свыше 50 час и при t больше 1000°С) и может быть использован, например, в серных СВЧ-лампах или лампах сверхвысокого давления.
Целью настоящего изобретения является повышение работоспособности ОП, т.е. повышение адгезионной способности при высоких температурах в окислительной среде. Указанная цель достигается тем, что отражающее покрытие имеет следующий состав, вес.%:
оксид кремния
40-65
циркония
10-15
бериллия
5-10
иттрия
5-10
магния
5-10
TCK
10-15
Данный состав отражающего покрытия позволяет повысить его рабочую температуру при высокой адгезии в окислительной среде до 600-1000°C, в зависимости от состава.