JPH0444384B2 - - Google Patents
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- JPH0444384B2 JPH0444384B2 JP59048090A JP4809084A JPH0444384B2 JP H0444384 B2 JPH0444384 B2 JP H0444384B2 JP 59048090 A JP59048090 A JP 59048090A JP 4809084 A JP4809084 A JP 4809084A JP H0444384 B2 JPH0444384 B2 JP H0444384B2
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- aluminum nitride
- sintered body
- weight
- nitride sintered
- hollow tube
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/30—Vessels; Containers
- H01J61/302—Vessels; Containers characterised by the material of the vessel
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- Ceramic Products (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な発光管を提供する。詳しくは機
械的な破断面が明瞭な輪郭によつて互に区別され
る微細な結晶粒の緊密な充填状態によつて形成さ
れており、該微細な結晶粒の該破断面における該
明瞭な輪郭は多角形状であり、該微細な結晶は該
明瞭な輪郭によつて規定される該破断面における
平均粒子径をＤ（μｍ）で定義するとき0.3D〜
1.8Dの範囲の粒子径を持つ結晶粒の個数が少な
くとも70％を占めることによつて構成されている
窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管で、該中
空管はその中空部に発光源を内臓して密閉され且
つその両端に電極端子を設けてなる発光管であ
る。 従来発光管例えば高圧ナトリウムランプは広く
使用されている。これら公知の発光管素材は透光
性にすぐれた性状を要求されることから一般に透
光性アルミナが使用されている。透光性アルミナ
はすぐれた透光性を有する点ですぐれた発光管素
材であるが熱膨張率が小さいため電源を切つたと
き高温例えば高圧ナトリウムランプにあつては
1000℃前後の温度から急激に室温まで冷却される
ような熱シヨツク性に弱い欠陥がある。従つて熱
シヨツク性に強く、すぐれた透光性を有する素材
の開発が望まれて来た。 本発明者等は透光性セラミツクの開発を鋭意続
けて来た結果、新規な特定の窒化アルミニウム粉
末を焼結させた焼結体がすぐれた透光性を有する
ことを見出し既に提案した。更に研究を続けた結
果、上記新規な窒化アルミニウム粉末を使用した
発光管がすぐれた透光性を有するだけでなく、す
ぐれた熱シヨツク性を発揮することを見出し本発
明を完成しここに提案するに至つた。 即ち、本発明は機械的な破断面が明瞭な輪郭に
よつて互に区別される微細な結晶粒の緊密な充填
状態によつて形成されており、該微細な結晶粒の
該破断面における該明瞭な輪郭は多角形状であ
り、該微細な結晶は該明瞭な輪郭によつて規定さ
れる該破断面における平均粒子径をＤ（μｍ）で
定義するとき0.3D〜1.8Dの範囲の粒子径を持つ
結晶粒の個数が少なくとも70％を占めることによ
つて構成されている窒化アルミニウム焼結体より
なる中空管で、該中空管はその中空部に発光源を
内臓して密閉され且つその両端に電極端子を設け
てなる発光管である。 本発明の発光管を構成する中空管の素材は次ぎ
のような特徴を有している。 添付図面第１図は後述する実施例１で得られた
窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管の素材と
なつた同じ窒化アルミニウム粉末を実施例１と同
様に焼結させた窒化アルミニウム焼結体を機械的
に破断した破断面の顕微鏡写真である。該第１図
から明らかなように機械的な破断面は明瞭な輪郭
によつて互に区別される微細な結晶粒の緊密な充
填状態によつて形成されている。そして該微細な
結晶粒の該破断面における該明瞭な輪郭は多角形
状である。また該微細な結晶は該明瞭な輪郭によ
つて規定される該破断面における平均粒子径をＤ
（μｍ）で定義するとき、0.3D〜1.8D好ましくは
0.5D〜1.5Dの範囲の粒子径を持つ結晶粒が少な
くとも70％を占める必要がある。このように非常
に粒度分布が揃つている窒化アルミニウム焼結体
（例えば第１図では平均粒子径（Ｄ）が5.3μｍで
あり0.3D〜1.8D即ち1.6μｍ〜9.5μｍの粒子径の粒
子は98％を占める。）は従来提案されていた窒化
アルミニウム焼結体に比べると非常に特徴なもの
である。また該窒化アルミニウム焼結体は純度が
99.5％以上好ましくは99.9％以上で且つ陽イオン
不純物の含有量が0.3重量％以下好ましくは0.1重
量％以下のものを使用すると好適である。尚上記
窒化アルミニウム中の陽イオン不純物とは焼結前
の窒化アルミニウム粉末中に混入された来る金属
成分例えば珪素、マンガン、鉄、クロム、ニツケ
ル、コバルト、銅、亜鉛、チタン等を陽イオン成
分とする化合物を云い、該陽イオン不純物の含有
量は該陽イオン成分の化合物を金属として算出し
た含有量で算出するものである。 前記新規な窒化アルミニウム焼結体は非常に高
密度のものであり、一般には密度が2.9ｇ／cm2以
上、好ましくは3.0ｇ／cm2、更に好ましくは3.2
ｇ／cm2の性状を有するものである。 前記窒化アルミニウム焼結体のうち窒化アルミ
ニウム純度が99.5％以上好ましくは99.9％以上で
且つ陽イオン不純物の含有量が0.3重量％以下好
ましくは0.1重量％以下特に不純物成分の金属の
うち、鉄、クロム、ニツケル、コバルト、銅、亜
鉛又はチタン成分が金属として全含有量で0.1重
量％以下の窒化アルミニウム焼結体は特にすぐれ
た透明性を有する焼結体となる。この意味では上
記性状を有する窒化アルミニウム焼結体は本発明
の中空管の素材として特に好適である。 前記新規な窒化アルミニウム焼結体はＸ−線回
析によれば回折角（2θ）30°〜70°間に六方晶形窒
化アルミニウム結晶に由来する６本の明瞭な回析
線すなわち、33.3°±0.5°、36.2°±0.5°、38.1°±
0.5°、49.8°±0.5°、59.6°±0.5および66.3°±0.5
°の回
析角を有する回析線を示す。これらの回析線はブ
ラツグの式で面間隔（ｄ、Ａ）に換算すると、そ
れぞれ、2.69±0.04A、2.48±0.03A、2.36±
0.03A、1.83±0.02A、1.55±0.01Aおよび1.41±
0.01Aに相当する。 従来の窒化アルミニウム焼結体は焼結性を向上
させるために加える多量の焼結助剤（例えば、
CoO、Y2O3等）および原料窒化アルミニウム自
体の高い酸素含有量に基因して、窒化アルミニウ
ムの六方晶に由来する回析線の他に、例えば、
CaO・6Al2O3、CaO・2Al2O3あるいはY3Al5O12
等の結晶に由来する回析線を与えることが報告さ
れている。前記窒化アルミニウム焼結体によれ
ば、このような焼結助剤を焼結に用いた時でさえ
焼結助剤に由来する上記のごとき結晶の回析線を
実質的に示さない高純度且つ高密度窒化アルミニ
ウム焼結体である。 前記窒化アルミニウム焼結体よりなる中空体の
製法は特に限定されず如何なる方法を採用しても
よいが、通常は焼結に供される窒化アルミニウム
粉末によつてその性状及び焼結性が左右される。
前記性状を与える代表的な窒化アルミニウム粉末
及びその製法の代表的なものを例示すれば次ぎの
通りである。 先ず窒化アルミニウム粉末としては平均粒子径
が2μｍ以下で、3μ以下の粒子径を有する粒子の
占める割合が全窒化アルミニウム粉末の70重量％
以上であり、且つ酸素含有量が3.0重量％以下好
ましくは1.5重量％以下で、窒化アルミニウム純
度が95％以上好ましくは97％以上の性状を有する
窒化アルミニウム粉末である。このような窒化ア
ルミニウム粉末は例えば次ぎのようにして得るこ
とが出来る。 即ち、 (1) 平均粒子径が2μｍ以下のアルミニウム微粒
子と灰分含量0.2重量％で平均粒子径が1μｍ以
下のカーボン微粉末とを水、アルコール類、炭
化水素類等の液体分散媒体中で緊密に混合し、
そのさい該アルミニウム微粉末対該カーボン微
粉末の重量比は１：0.36〜１：１であり； (2) 得られた緊密混合物を、適宜乾燥し、窒素又
はアンモニアの雰囲気下で1400〜1700℃の温度
で焼成し； (3) 次いで得られた微粉末を酸素を含む雰囲気下
で600〜900℃の温度で加熱して未反応のカーボ
ンを加熱除去し、窒化アルミニウム含量が少く
とも95重量％であり、結合酸素の含量が最大
3.0重量％好ましくは1.5重量％であり、且つ不
純物としての金属化合物の含量が金属として最
大0.3重量％である平均粒子径が2μｍ以下で、
3μｍ以下の粒子径を有する粒子が70重量％以
上の割合を占める窒化アルミニウム粉末を生成
せしめる、 ことによつて製造することができる。 上記によつて得られた窒化アルミニウム粉末
は、その焼結体に透明性を与えるために、前記窒
化アルミニウム焼結体について記述したように、
陽イオン不純物の含有量が0.3重量％以下好まし
くは0.1重量％以下特に不純物成分として鉄、ク
ロム、ニツケル、コバルト、銅、亜鉛又はチタン
成分が金属として全含有量で0.1重量％以下のも
のを使用するのが特に好適である。窒化アルミニ
ウム粉末は必要に応じて焼結助剤、結合剤、等を
混合して成形加工、焼結に供するとしばしば好適
である。 前記窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管の
製法は特に限定されず如何なる手段を採用して実
施してもよい。一般に好適に採用される中空管の
製法の代表的な方法を例示すれば次ぎの方法があ
る。 即ち金属芯例えば鉄芯の周囲が一定の間隙とな
るように外側を弾性物質で囲つて固定する。この
間隙に前記窒化アルミニウム粉末を必要に応じて
周期律第ａ族又は第ａ族の金属化合物からな
る焼結助剤を混合して充填する。その後外側から
例えば300〜3000Kg／cm2の圧をかけ所謂ラバープ
レス法によつて加圧成形する。この成形物から前
記弾性物質即ちラバー及び金属芯を取り除くこと
によつて中空管の原形が得られる。次いで該中空
管は不活性ガス例えば窒素ガスの存在下に高温下
例えば1600〜2100℃の温度下で焼結することによ
り高密度、高強度、高透光性の中空管が得られ
る。 このように常圧焼結によつて中空管を製造出来
ることは従来の窒化アルミニウム粉末から考える
と全く予想外で、まして透光性の中空管が窒化ア
ルミニウム素材で製造出来ることは全く予想さえ
出来なかつたことである。これらの効果は専ら前
記窒化アルミニウム粉末の特性に基因するものが
大きいものと考えられる。 前記中空管にはその内部に発光源を内臓して密
閉し且つその中空管の両端に電極端子を設けるこ
とによつて本発明の発光管となる。上記発光源は
特に限定されず電極端子に電気を導通することに
よつて発光するようなものを使用するとよい。ま
た該発光源を上記中空管に内臓し密閉する方法は
特に限定されず公知の透光性アルミナを素材とす
る中空管を用いる発光管と同様に実施すればよ
い。一般には該発光源及び不活性ガス例えばネオ
ンガス、キヤノンガス等を内存させ、該中空管の
両端を導電性のリード部を有すし且つ窒化アルミ
ニウム焼結体を素材としたキヤツプをガラスで封
着することによつて実施すればよい。 添付図面第２図は本発明の発光管をナトリウム
ランプに使用した場合の使用例を示す説明図であ
る。第２図は、窒化アルミニウム焼結体よりなる
中空管１の内部２にNa−Hgアマルガムとキヤノ
ンガスを入れ、該中空管の両端部３，３′をリー
ド部５を有し、窒化アルミニウム焼結体よりなる
キヤツプ４，４′を用い低熱膨張ガラス（図示せ
ず）で融着したものである。このリード部には電
源から導電性を連結し、中空管両端のリード部に
導通する。この導通により中空管内でナトリウム
が発光しナトリウムランプとなる。 本発明の発光管を使用するときは窒化アルミニ
ウム焼結体がすぐれた熱伝導性を有するため温度
差による影響が小さく、熱シヨツクによつて破砕
されることはない。しかも後述する実施例で明ら
かなように該発光管はすぐれた透光性を示すので
発光管として好適に使用される。 本発明を更に具体的に説明するため以下実施例
を挙げて説明するが本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。 実施例 １ 純度99.99％（不純物分析値を表１に示す）で
平均粒子径が0.52μｍで3μｍ以下の粒子の割合が
95vol％のアルミナ100重量部と、灰分0.08wt％で
平均粒子径が0.45μｍのカーボンブラツク50重量
部とを、ナイロン製ポツトとナイロンコーテイン
グしたボールを用いエタノールを分散媒体として
均一にボールミル混合した。得られた混合物を乾
燥後、高純度黒鉛製平皿に入れ電気炉内に窒素ガ
スを３／minで連続的に供給しながら1600℃の
温度で６時間加熱した。得られた反応混合物を空
気中で750℃の温度で４時間加熱し、未反応のカ
ーボンを酸化除去した。得られた白色の粉末はＸ
線回折分析（Xray diffraction analysis）の結
果、単相（single phase）のAlNであり、Al2O3
の回折ピークは無かつた。また該粉末の平均粒子
径を粒度分布測定器（堀場製作所製（APA−
500）を用いて測定したところ1.31μｍであり、3μ
ｍ以下が90容量％を占めた。走査型電子顕微鏡に
よる観察ではこの粉末は平均0.7μｍ程度の均一な
粒子であつた。また比表面積の測定値は4.0m2／
ｇであつた。この粉末の分析値を表２に示す。 表１ Al2O3粉末分析値 Al2O3含有量 99.99％ 元素 含有量（PPM） Mg ＜５ Cr ＜10 Si 30 Zn ＜５ Fe 22 Cu ＜５ Ca ＜20 Ni 15 Ti ＜５ 表２ AlN粉末分析値 AlN含有量 97.8％ 元素 含有量 Mg ＜５（PPM） Cr 21（〃） Si 125（〃） Zn ９（〃） Fe 20（〃） Cu ＜５（〃） Mn ５（〃） Ni 27（〃） Ti ＜５（〃） Co ＜５（〃） Al 64.8（wt％） Ｎ 33.4（〃） Ｏ 1.1（〃） Ｃ 0.11（〃） このようにして得られた窒化アルミニウム粉末
に硝酸カルシウム、Ca（NO3）2・4H2OをCaO換
算で1.0重量％となるよう添加し、エタノールを
分散媒として均一に混合した。混合後撹拌しなが
ら徐々にエタノールを飛ばして乾燥した。この混
合粉末を1500Kg／cm2の圧力で管状にラバープレス
し、加工した後１気圧の窒素雰囲気下、1900℃の
温度で４時間焼成した。得られた密度3.25ｇ／cm3
の管状の焼結体を研磨して外径10mm、内径８mm、
長さ100mmの管とした。この管について、0.55〜
0.65μｍの光の直線透過率及び全透過率を求めた
ところ各々35％、84％であつた。この管にNa−
Hgアマルガム及びキヤノンガスを封入して両端
を電極およびニオブのリード部を有するAlN製
キヤツプを低熱膨張ガラスで封着して発光管を作
製した。電極先端長11mmの場合、100Vの電圧に
よるくり返し発光テストにおいて機械的破損はな
くまた発光効率の低下は見られなかつた。 また前記窒化アルミニウム焼結体の機械的破断
面の電子顕微鏡写真（倍率1200倍）を第１図に示
す。この写真によると焼結体は明瞭な輪郭をもつ
多角形状の均一な粒子から構成されている。結晶
粒子の大きさを長径と短径の平均値で求めると図
１の写真における平均粒子径（Ｄ）は5.0μｍであ
り0.3D〜1.8D（1.5μｍ〜9.0μｍ）の範囲に入る粒
子の個数の割合は97％である。 実施例 ２ 実施例１と同じ窒化アルミニウム粉末を用い、
焼結助剤および焼結条件を変化させて作成した透
光管の平均粒子径とその分布が透光性に与える影
響について調べた結果を表１に示す。表１の中の
No.３、４は比較例である。 【表】
械的な破断面が明瞭な輪郭によつて互に区別され
る微細な結晶粒の緊密な充填状態によつて形成さ
れており、該微細な結晶粒の該破断面における該
明瞭な輪郭は多角形状であり、該微細な結晶は該
明瞭な輪郭によつて規定される該破断面における
平均粒子径をＤ（μｍ）で定義するとき0.3D〜
1.8Dの範囲の粒子径を持つ結晶粒の個数が少な
くとも70％を占めることによつて構成されている
窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管で、該中
空管はその中空部に発光源を内臓して密閉され且
つその両端に電極端子を設けてなる発光管であ
る。 従来発光管例えば高圧ナトリウムランプは広く
使用されている。これら公知の発光管素材は透光
性にすぐれた性状を要求されることから一般に透
光性アルミナが使用されている。透光性アルミナ
はすぐれた透光性を有する点ですぐれた発光管素
材であるが熱膨張率が小さいため電源を切つたと
き高温例えば高圧ナトリウムランプにあつては
1000℃前後の温度から急激に室温まで冷却される
ような熱シヨツク性に弱い欠陥がある。従つて熱
シヨツク性に強く、すぐれた透光性を有する素材
の開発が望まれて来た。 本発明者等は透光性セラミツクの開発を鋭意続
けて来た結果、新規な特定の窒化アルミニウム粉
末を焼結させた焼結体がすぐれた透光性を有する
ことを見出し既に提案した。更に研究を続けた結
果、上記新規な窒化アルミニウム粉末を使用した
発光管がすぐれた透光性を有するだけでなく、す
ぐれた熱シヨツク性を発揮することを見出し本発
明を完成しここに提案するに至つた。 即ち、本発明は機械的な破断面が明瞭な輪郭に
よつて互に区別される微細な結晶粒の緊密な充填
状態によつて形成されており、該微細な結晶粒の
該破断面における該明瞭な輪郭は多角形状であ
り、該微細な結晶は該明瞭な輪郭によつて規定さ
れる該破断面における平均粒子径をＤ（μｍ）で
定義するとき0.3D〜1.8Dの範囲の粒子径を持つ
結晶粒の個数が少なくとも70％を占めることによ
つて構成されている窒化アルミニウム焼結体より
なる中空管で、該中空管はその中空部に発光源を
内臓して密閉され且つその両端に電極端子を設け
てなる発光管である。 本発明の発光管を構成する中空管の素材は次ぎ
のような特徴を有している。 添付図面第１図は後述する実施例１で得られた
窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管の素材と
なつた同じ窒化アルミニウム粉末を実施例１と同
様に焼結させた窒化アルミニウム焼結体を機械的
に破断した破断面の顕微鏡写真である。該第１図
から明らかなように機械的な破断面は明瞭な輪郭
によつて互に区別される微細な結晶粒の緊密な充
填状態によつて形成されている。そして該微細な
結晶粒の該破断面における該明瞭な輪郭は多角形
状である。また該微細な結晶は該明瞭な輪郭によ
つて規定される該破断面における平均粒子径をＤ
（μｍ）で定義するとき、0.3D〜1.8D好ましくは
0.5D〜1.5Dの範囲の粒子径を持つ結晶粒が少な
くとも70％を占める必要がある。このように非常
に粒度分布が揃つている窒化アルミニウム焼結体
（例えば第１図では平均粒子径（Ｄ）が5.3μｍで
あり0.3D〜1.8D即ち1.6μｍ〜9.5μｍの粒子径の粒
子は98％を占める。）は従来提案されていた窒化
アルミニウム焼結体に比べると非常に特徴なもの
である。また該窒化アルミニウム焼結体は純度が
99.5％以上好ましくは99.9％以上で且つ陽イオン
不純物の含有量が0.3重量％以下好ましくは0.1重
量％以下のものを使用すると好適である。尚上記
窒化アルミニウム中の陽イオン不純物とは焼結前
の窒化アルミニウム粉末中に混入された来る金属
成分例えば珪素、マンガン、鉄、クロム、ニツケ
ル、コバルト、銅、亜鉛、チタン等を陽イオン成
分とする化合物を云い、該陽イオン不純物の含有
量は該陽イオン成分の化合物を金属として算出し
た含有量で算出するものである。 前記新規な窒化アルミニウム焼結体は非常に高
密度のものであり、一般には密度が2.9ｇ／cm2以
上、好ましくは3.0ｇ／cm2、更に好ましくは3.2
ｇ／cm2の性状を有するものである。 前記窒化アルミニウム焼結体のうち窒化アルミ
ニウム純度が99.5％以上好ましくは99.9％以上で
且つ陽イオン不純物の含有量が0.3重量％以下好
ましくは0.1重量％以下特に不純物成分の金属の
うち、鉄、クロム、ニツケル、コバルト、銅、亜
鉛又はチタン成分が金属として全含有量で0.1重
量％以下の窒化アルミニウム焼結体は特にすぐれ
た透明性を有する焼結体となる。この意味では上
記性状を有する窒化アルミニウム焼結体は本発明
の中空管の素材として特に好適である。 前記新規な窒化アルミニウム焼結体はＸ−線回
析によれば回折角（2θ）30°〜70°間に六方晶形窒
化アルミニウム結晶に由来する６本の明瞭な回析
線すなわち、33.3°±0.5°、36.2°±0.5°、38.1°±
0.5°、49.8°±0.5°、59.6°±0.5および66.3°±0.5
°の回
析角を有する回析線を示す。これらの回析線はブ
ラツグの式で面間隔（ｄ、Ａ）に換算すると、そ
れぞれ、2.69±0.04A、2.48±0.03A、2.36±
0.03A、1.83±0.02A、1.55±0.01Aおよび1.41±
0.01Aに相当する。 従来の窒化アルミニウム焼結体は焼結性を向上
させるために加える多量の焼結助剤（例えば、
CoO、Y2O3等）および原料窒化アルミニウム自
体の高い酸素含有量に基因して、窒化アルミニウ
ムの六方晶に由来する回析線の他に、例えば、
CaO・6Al2O3、CaO・2Al2O3あるいはY3Al5O12
等の結晶に由来する回析線を与えることが報告さ
れている。前記窒化アルミニウム焼結体によれ
ば、このような焼結助剤を焼結に用いた時でさえ
焼結助剤に由来する上記のごとき結晶の回析線を
実質的に示さない高純度且つ高密度窒化アルミニ
ウム焼結体である。 前記窒化アルミニウム焼結体よりなる中空体の
製法は特に限定されず如何なる方法を採用しても
よいが、通常は焼結に供される窒化アルミニウム
粉末によつてその性状及び焼結性が左右される。
前記性状を与える代表的な窒化アルミニウム粉末
及びその製法の代表的なものを例示すれば次ぎの
通りである。 先ず窒化アルミニウム粉末としては平均粒子径
が2μｍ以下で、3μ以下の粒子径を有する粒子の
占める割合が全窒化アルミニウム粉末の70重量％
以上であり、且つ酸素含有量が3.0重量％以下好
ましくは1.5重量％以下で、窒化アルミニウム純
度が95％以上好ましくは97％以上の性状を有する
窒化アルミニウム粉末である。このような窒化ア
ルミニウム粉末は例えば次ぎのようにして得るこ
とが出来る。 即ち、 (1) 平均粒子径が2μｍ以下のアルミニウム微粒
子と灰分含量0.2重量％で平均粒子径が1μｍ以
下のカーボン微粉末とを水、アルコール類、炭
化水素類等の液体分散媒体中で緊密に混合し、
そのさい該アルミニウム微粉末対該カーボン微
粉末の重量比は１：0.36〜１：１であり； (2) 得られた緊密混合物を、適宜乾燥し、窒素又
はアンモニアの雰囲気下で1400〜1700℃の温度
で焼成し； (3) 次いで得られた微粉末を酸素を含む雰囲気下
で600〜900℃の温度で加熱して未反応のカーボ
ンを加熱除去し、窒化アルミニウム含量が少く
とも95重量％であり、結合酸素の含量が最大
3.0重量％好ましくは1.5重量％であり、且つ不
純物としての金属化合物の含量が金属として最
大0.3重量％である平均粒子径が2μｍ以下で、
3μｍ以下の粒子径を有する粒子が70重量％以
上の割合を占める窒化アルミニウム粉末を生成
せしめる、 ことによつて製造することができる。 上記によつて得られた窒化アルミニウム粉末
は、その焼結体に透明性を与えるために、前記窒
化アルミニウム焼結体について記述したように、
陽イオン不純物の含有量が0.3重量％以下好まし
くは0.1重量％以下特に不純物成分として鉄、ク
ロム、ニツケル、コバルト、銅、亜鉛又はチタン
成分が金属として全含有量で0.1重量％以下のも
のを使用するのが特に好適である。窒化アルミニ
ウム粉末は必要に応じて焼結助剤、結合剤、等を
混合して成形加工、焼結に供するとしばしば好適
である。 前記窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管の
製法は特に限定されず如何なる手段を採用して実
施してもよい。一般に好適に採用される中空管の
製法の代表的な方法を例示すれば次ぎの方法があ
る。 即ち金属芯例えば鉄芯の周囲が一定の間隙とな
るように外側を弾性物質で囲つて固定する。この
間隙に前記窒化アルミニウム粉末を必要に応じて
周期律第ａ族又は第ａ族の金属化合物からな
る焼結助剤を混合して充填する。その後外側から
例えば300〜3000Kg／cm2の圧をかけ所謂ラバープ
レス法によつて加圧成形する。この成形物から前
記弾性物質即ちラバー及び金属芯を取り除くこと
によつて中空管の原形が得られる。次いで該中空
管は不活性ガス例えば窒素ガスの存在下に高温下
例えば1600〜2100℃の温度下で焼結することによ
り高密度、高強度、高透光性の中空管が得られ
る。 このように常圧焼結によつて中空管を製造出来
ることは従来の窒化アルミニウム粉末から考える
と全く予想外で、まして透光性の中空管が窒化ア
ルミニウム素材で製造出来ることは全く予想さえ
出来なかつたことである。これらの効果は専ら前
記窒化アルミニウム粉末の特性に基因するものが
大きいものと考えられる。 前記中空管にはその内部に発光源を内臓して密
閉し且つその中空管の両端に電極端子を設けるこ
とによつて本発明の発光管となる。上記発光源は
特に限定されず電極端子に電気を導通することに
よつて発光するようなものを使用するとよい。ま
た該発光源を上記中空管に内臓し密閉する方法は
特に限定されず公知の透光性アルミナを素材とす
る中空管を用いる発光管と同様に実施すればよ
い。一般には該発光源及び不活性ガス例えばネオ
ンガス、キヤノンガス等を内存させ、該中空管の
両端を導電性のリード部を有すし且つ窒化アルミ
ニウム焼結体を素材としたキヤツプをガラスで封
着することによつて実施すればよい。 添付図面第２図は本発明の発光管をナトリウム
ランプに使用した場合の使用例を示す説明図であ
る。第２図は、窒化アルミニウム焼結体よりなる
中空管１の内部２にNa−Hgアマルガムとキヤノ
ンガスを入れ、該中空管の両端部３，３′をリー
ド部５を有し、窒化アルミニウム焼結体よりなる
キヤツプ４，４′を用い低熱膨張ガラス（図示せ
ず）で融着したものである。このリード部には電
源から導電性を連結し、中空管両端のリード部に
導通する。この導通により中空管内でナトリウム
が発光しナトリウムランプとなる。 本発明の発光管を使用するときは窒化アルミニ
ウム焼結体がすぐれた熱伝導性を有するため温度
差による影響が小さく、熱シヨツクによつて破砕
されることはない。しかも後述する実施例で明ら
かなように該発光管はすぐれた透光性を示すので
発光管として好適に使用される。 本発明を更に具体的に説明するため以下実施例
を挙げて説明するが本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。 実施例 １ 純度99.99％（不純物分析値を表１に示す）で
平均粒子径が0.52μｍで3μｍ以下の粒子の割合が
95vol％のアルミナ100重量部と、灰分0.08wt％で
平均粒子径が0.45μｍのカーボンブラツク50重量
部とを、ナイロン製ポツトとナイロンコーテイン
グしたボールを用いエタノールを分散媒体として
均一にボールミル混合した。得られた混合物を乾
燥後、高純度黒鉛製平皿に入れ電気炉内に窒素ガ
スを３／minで連続的に供給しながら1600℃の
温度で６時間加熱した。得られた反応混合物を空
気中で750℃の温度で４時間加熱し、未反応のカ
ーボンを酸化除去した。得られた白色の粉末はＸ
線回折分析（Xray diffraction analysis）の結
果、単相（single phase）のAlNであり、Al2O3
の回折ピークは無かつた。また該粉末の平均粒子
径を粒度分布測定器（堀場製作所製（APA−
500）を用いて測定したところ1.31μｍであり、3μ
ｍ以下が90容量％を占めた。走査型電子顕微鏡に
よる観察ではこの粉末は平均0.7μｍ程度の均一な
粒子であつた。また比表面積の測定値は4.0m2／
ｇであつた。この粉末の分析値を表２に示す。 表１ Al2O3粉末分析値 Al2O3含有量 99.99％ 元素 含有量（PPM） Mg ＜５ Cr ＜10 Si 30 Zn ＜５ Fe 22 Cu ＜５ Ca ＜20 Ni 15 Ti ＜５ 表２ AlN粉末分析値 AlN含有量 97.8％ 元素 含有量 Mg ＜５（PPM） Cr 21（〃） Si 125（〃） Zn ９（〃） Fe 20（〃） Cu ＜５（〃） Mn ５（〃） Ni 27（〃） Ti ＜５（〃） Co ＜５（〃） Al 64.8（wt％） Ｎ 33.4（〃） Ｏ 1.1（〃） Ｃ 0.11（〃） このようにして得られた窒化アルミニウム粉末
に硝酸カルシウム、Ca（NO3）2・4H2OをCaO換
算で1.0重量％となるよう添加し、エタノールを
分散媒として均一に混合した。混合後撹拌しなが
ら徐々にエタノールを飛ばして乾燥した。この混
合粉末を1500Kg／cm2の圧力で管状にラバープレス
し、加工した後１気圧の窒素雰囲気下、1900℃の
温度で４時間焼成した。得られた密度3.25ｇ／cm3
の管状の焼結体を研磨して外径10mm、内径８mm、
長さ100mmの管とした。この管について、0.55〜
0.65μｍの光の直線透過率及び全透過率を求めた
ところ各々35％、84％であつた。この管にNa−
Hgアマルガム及びキヤノンガスを封入して両端
を電極およびニオブのリード部を有するAlN製
キヤツプを低熱膨張ガラスで封着して発光管を作
製した。電極先端長11mmの場合、100Vの電圧に
よるくり返し発光テストにおいて機械的破損はな
くまた発光効率の低下は見られなかつた。 また前記窒化アルミニウム焼結体の機械的破断
面の電子顕微鏡写真（倍率1200倍）を第１図に示
す。この写真によると焼結体は明瞭な輪郭をもつ
多角形状の均一な粒子から構成されている。結晶
粒子の大きさを長径と短径の平均値で求めると図
１の写真における平均粒子径（Ｄ）は5.0μｍであ
り0.3D〜1.8D（1.5μｍ〜9.0μｍ）の範囲に入る粒
子の個数の割合は97％である。 実施例 ２ 実施例１と同じ窒化アルミニウム粉末を用い、
焼結助剤および焼結条件を変化させて作成した透
光管の平均粒子径とその分布が透光性に与える影
響について調べた結果を表１に示す。表１の中の
No.３、４は比較例である。 【表】
第１図は実施例１の窒化アルミニウム焼結体の
機械的破断面の焼結体の粒子構造を示す顕微鏡写
真であり、第２図は本発明の発光管の実施態様の
説明図である。第２図中、各数値は次ぎの内容を
示す。 １……中空管、２……中空管の内部、３，３′
……中空管の端部、４，４′……キヤツプ、５…
…リード部。
機械的破断面の焼結体の粒子構造を示す顕微鏡写
真であり、第２図は本発明の発光管の実施態様の
説明図である。第２図中、各数値は次ぎの内容を
示す。 １……中空管、２……中空管の内部、３，３′
……中空管の端部、４，４′……キヤツプ、５…
…リード部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 機械的な破断面が明瞭な輪郭によつて互に区
別される微細な結晶粒の緊密な充填状態によつて
形成されており、該微細な結晶粒の該破断面にお
ける該明瞭な輪郭は多角形状であり、該微細な結
晶は該明瞭な輪郭によつて規定される該破断面に
おける平均粒子径をＤ（μｍ）で定義するとき
0.3D〜1.8Dの範囲の粒子径を持つ結晶粒の個数
が少なくとも70％を占めることによつて構成され
ている窒化アルミニウム焼結体よりなる中空管
で、該中空管はその中空部に発光源を内臓して密
閉され且つその両端に電極端子を設けてなる発光
管。 ２ 窒化アルミニウム焼結体が不純物成分を金属
として0.3重量％以下好ましくは0.1重量％以下含
有するものである特許請求の範囲１記載の発光
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048090A JPS60193254A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 発光管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048090A JPS60193254A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 発光管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60193254A JPS60193254A (ja) | 1985-10-01 |
| JPH0444384B2 true JPH0444384B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=12793618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59048090A Granted JPS60193254A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 発光管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60193254A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3840577A1 (de) * | 1988-12-01 | 1990-06-07 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Entladungsgefaess fuer eine hochdruckentladungslampe und verfahren zu dessen herstellung |
| CN1055257A (zh) * | 1990-03-23 | 1991-10-09 | 菲利浦光灯制造公司 | 高压放电灯 |
| JP2005175039A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Kenichiro Miyahara | 発光素子搭載用基板及び発光素子 |
| US8597743B2 (en) | 2005-08-11 | 2013-12-03 | Tokuyama Corporation | Aluminum nitride sintered body |
| EP1903598A3 (en) * | 2006-09-22 | 2010-01-06 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp operating apparatus, and illuminating apparatus. |
| US20080076658A1 (en) | 2006-09-26 | 2008-03-27 | Tokuyama Corporation | Aluminum nitride sintered body |
| JP2009054333A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 高圧放電ランプ及び照明装置 |
| WO2010001804A1 (ja) | 2008-07-01 | 2010-01-07 | 住友電気工業株式会社 | ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ単結晶の製造方法、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ単結晶および光学部品 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5477481A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-20 | Ngk Insulators Ltd | Polycrystal transparent alumina light emitting tube and high voltage vapor discharge lamp using same |
| JPS5679847A (en) * | 1979-12-04 | 1981-06-30 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Light transmittable alumina tube and high pressure sodium vapor discharge lamp |
| FR2512012B1 (fr) * | 1981-08-31 | 1986-09-05 | Raytheon Co | Oxynitrure d'aluminium transparent et son procede de fabrication |
-
1984
- 1984-03-15 JP JP59048090A patent/JPS60193254A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60193254A (ja) | 1985-10-01 |
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