一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法

申请号 CN202311601502.5 申请日 2023-11-28 公开(公告)号 CN117954295A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 安徽大学; 发明人 姚天扬; 张安琪; 闫子豪; 张慧珊; 陈一诺; 张之桐; 宗帅; 方红雨; 赵雨农; 郭小辉; 许耀华; 杨利霞; 黄志祥;
摘要 本 发明 公开一种提高低压紫外线杀菌灯用钨 电极 寿命的方法,包括:将陶瓷粉与粘结剂、稀释剂混合制成浆料后涂覆在钨电极表面;将上述涂覆浆料后的钨电极表面再 覆盖 吸收层,设置约束层后进行激光冲击处理,使陶瓷颗粒嵌入到钨电极表面。本发明提出的一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,通过在钨电极表面涂覆陶瓷浆料再进行激光冲击处理,使陶瓷颗粒嵌入到钨电极表面,从而获得理想的钨电极表面组织结构,进而提高其抗高温与紫外线 辐射 性能,延长钨电极的使用寿命。
权利要求

1.一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,包括:
将陶瓷粉与粘结剂、稀释剂混合制成浆料后涂覆在钨电极表面;
将上述涂覆浆料后的钨电极表面再覆盖吸收层,设置约束层后进行激光冲击处理,使陶瓷颗粒嵌入到钨电极表面。
2.根据权利要求1所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,所述陶瓷粉包括Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉;
优选地,Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉的质量比为1:1‑3:6‑10。
3.根据权利要求1或2所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,所述粘结剂为聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物;
优选地,所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物是通过将聚乙二醇甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚得到。
4.根据权利要求1‑3任一项所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,所述稀释剂为丙、松油醇或异辛醇中的至少一种。
5.根据权利要求1‑4任一项所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,“将所述浆料涂覆在钨电极表面”具体包括:将浆料分多次涂覆在钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次涂覆,使最终涂覆总厚度为0.2‑0.4mm;
优选地,“将所述浆料涂覆在钨电极表面”之前还包括,将钨电极加入中超声清洗10‑
20min,吹干后干燥。
6.根据权利要求1‑5任一项所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,所述吸收层为黑漆或箔,所述约束层为玻璃或去离子水。
7.根据权利要求1‑6任一项所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,其特征在于,所述激光冲击处理参数包括:激光脉冲能量为2‑10J,激光脉宽为2‑20ns,光斑直径为
2‑5mm,搭接率为10‑50%,冲击次数为1‑6次。
8.根据权利要求1‑7任一项所述提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法其特征在于,“进行激光冲击处理”之后还包括:去除钨电极表面涂覆的吸收层,加入乙醇水溶液中超声清洗10‑20min,吹干后干燥。
9.一种权利要求1‑8任一项所述制备方法制备的低压紫外线杀菌灯用钨电极。
10.一种低压紫外线杀菌灯,其特征在于,其包括权利要求9所述的钨电极。

说明书全文

一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及紫外线杀菌灯技术领域,尤其涉及一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法。

背景技术

[0002] 222nm紫外线可以在有效杀菌的同时,不损失人体内的遗传物质,实现人机共存中安全高效消杀,因此,手持便携式222nm紫外线杀菌灯作为一种重要的清洁工具,在空气净化、医疗设备等领域有着广泛的应用。手持式杀菌灯价格较高,一般为低压低功率产品。
[0003] 传统手持式低压紫外线杀菌灯钨电极作为是紫外线杀菌灯的“心脏”,其主要是提供能量发射热电子,是激发紫外线的关键,也是杀菌灯寿命和质量的关键,但目前低压紫外线杀菌灯的钨电极由于高温与紫外线辐射的影响,寿命普遍偏低,点灯时存在钨电极灯丝并圈变形断丝等问题,降低了成灯的合格率,,在实际使用中常常需要频繁更换,导致使用效率偏低,使用成本较高。现在提高钨电极寿命的方法是多用液挤压方法,虽然能较好提高钨的寿命,但是相对成本较高。

发明内容

[0004] 基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,通过在钨电极表面涂覆陶瓷浆料后再进行激光冲击处理,使陶瓷颗粒嵌入到钨电极表面,从而获得理想的钨电极表面组织结构,进而提高其抗高温与紫外线辐射性能,延长钨电极的使用寿命。
[0005] 本发明提出的一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,包括:
[0006] 将陶瓷粉与粘结剂、稀释剂混合制成浆料后涂覆在钨电极表面;
[0007] 将上述涂覆浆料后的钨电极表面再覆盖吸收层,设置约束层后进行激光冲击处理,使陶瓷颗粒嵌入到钨电极表面。
[0008] 优选地,所述陶瓷粉包括Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉;
[0009] 优选地,Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉的质量比为1:1‑3:6‑10。
[0010] 优选地,所述粘结剂为聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物;
[0011] 优选地,所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物是通过将聚乙二醇甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚得到。
[0012] 本发明中,以聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物作为粘结剂,其上含有较多的极性基团,其可以形成氢键以及静电吸引等作用,从而对钨电极进行良好包覆和粘接,并使得陶瓷粉能够均匀分布在钨电极表面,便于后续处理。
[0013] 优选地,所述稀释剂为丙、松油醇或异辛醇中的至少一种。
[0014] 优选地,“将所述浆料涂覆在钨电极表面”具体包括:将浆料分多次涂覆在钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次涂覆,使最终涂覆总厚度为0.2‑0.4mm;
[0015] 优选地,“将所述浆料涂覆在钨电极表面”之前还包括,将钨电极加入中超声清洗10‑20min,吹干后干燥。
[0016] 优选地,所述吸收层为黑漆或箔,所述约束层为玻璃或去离子水。
[0017] 优选地,所述激光冲击处理参数包括:激光脉冲能量为2‑10J,激光脉宽为2‑20ns,光斑直径为2‑5mm,搭接率为10‑50%,冲击次数为1‑6次。
[0018] 优选地,“进行激光冲击处理”之后还包括:去除钨电极表面涂覆的吸收层,加入乙醇水溶液中超声清洗10‑20min,吹干后干燥。
[0019] 本发明还提出一种上述制备方法制备的低压紫外线杀菌灯用钨电极。
[0020] 本发明同时提出一种低压紫外线杀菌灯,其包括上述钨电极。
[0021] 与现有技术相比,本发明预先在钨电极表面涂敷一层陶瓷浆料,利用激光冲击进行处理,利用高压冲击力将陶瓷粉颗粒植入到钨电极表面,同时对钨电极表面的微观形貌和组织进行有效调控,实现陶瓷粉颗粒与钨电极之间的冶金结合,与此同时还对钨电极表面空隙和微裂纹进行封闭和填充,提高钨电极表面致密度,从而可以有效提高钨电极的抗高温化以及紫外线辐射性能,进而提高钨电极的使用寿命,是一种低成本、高效、绿色的延寿技术。

具体实施方式

[0022] 下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023] 实施例1
[0024] 本实施例提出一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,包括:
[0025] 将Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉按照质量比为1:2:8加入球磨机中球磨2h,得到陶瓷粉;将粘结剂(聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物)和稀释剂(丙酮)按照质量比1:5搅拌混合均匀后加入陶瓷粉,陶瓷粉用量是丙酮的10wt%,搅拌混合均匀后,得到陶瓷浆料;
[0026] 其中,所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物是通过下述方法制成:将聚乙二醇(Mw为400)和甲基丙烯酰氯按照质量比1:0.2加入二氯甲烷中,再加入聚乙二醇质量20%的三乙胺,室温下搅拌反应24h后,浓缩,过滤,得到聚乙二醇甲基丙烯酸酯;将聚乙二醇甲基丙烯酸酯加入环己烷中,再加入聚乙二醇质量2倍的丙烯酸甲酯以及聚乙二醇质量5%的偶氮二异丁腈,升温至60℃后搅拌反应2h,浓缩后,去离子水、环己烷依次洗涤,即得到所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物;
[0027] 将钨电极加入去离子水中超声清洗15min后,用氮气吹干,再在100℃下干燥10min,得到洗净后的钨电极;将上述陶瓷浆料分多次均匀涂覆在该洗净后的钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次的涂覆,使最终涂覆的总厚度为0.3mm,再在钨电极表面覆盖一层厚度为200μm的铝箔作为吸收层,并在吸收层上施加一层厚度为5mm的去离子水作为约束层;
[0028] 利用纳秒脉冲激光器进行激光冲击处理,激光脉冲能量为6J,激光脉宽为10ns,光斑直径为3mm,搭接率为30%,冲击次数为3次,之后将钨电极加入浓度为80%的乙醇水溶液中超声清洗15min,去离子水冲洗后用氮气吹干,所得钨电极用于低压紫外线杀菌灯组装。
[0029] 实施例2
[0030] 本实施例提出一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,包括:
[0031] 将Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉按照质量比为1:3:6加入球磨机中球磨2h,得到陶瓷粉;将粘结剂(聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物)和稀释剂(松油醇)按照质量比1:6搅拌混合均匀后加入陶瓷粉,陶瓷粉用量是松油醇的10wt%,搅拌混合均匀后,得到陶瓷浆料;
[0032] 其中,所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物是通过下述方法制成:将聚乙二醇(Mw为400)和甲基丙烯酰氯按照质量比1:0.2加入二氯甲烷中,再加入聚乙二醇质量20%的三乙胺,室温下搅拌反应24h后,浓缩,过滤,得到聚乙二醇甲基丙烯酸酯;将聚乙二醇甲基丙烯酸酯加入环己烷中,再加入聚乙二醇质量2倍的丙烯酸甲酯以及聚乙二醇质量5%的偶氮二异丁腈,升温至60℃后搅拌反应2h,浓缩后,去离子水、环己烷依次洗涤,即得到所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物;
[0033] 将钨电极加入去离子水中超声清洗15min后,用氮气吹干,再在100℃下干燥10min,得到洗净后的钨电极;将上述陶瓷浆料分多次均匀涂覆在该洗净后的钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次的涂覆,使最终涂覆的总厚度为0.4mm,再在钨电极表面覆盖一层厚度为200μm的铝箔作为吸收层,并在吸收层上施加一层厚度为5mm的去离子水作为约束层;
[0034] 利用纳秒脉冲激光器进行激光冲击处理,激光脉冲能量为2J,激光脉宽为20ns,光斑直径为2mm,搭接率为50%,冲击次数为2次,之后将钨电极加入浓度为80%的乙醇水溶液中超声清洗15min,去离子水冲洗后用氮气吹干,所得钨电极用于低压紫外线杀菌灯组装。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例提出一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,包括:
[0037] 将Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉按照质量比为1:1:10加入球磨机中球磨2h,得到陶瓷粉;将粘结剂(聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物)和稀释剂(丙酮)按照质量比1:5搅拌混合均匀后加入陶瓷粉,陶瓷粉用量是丙酮的10wt%,搅拌混合均匀后,得到陶瓷浆料;
[0038] 其中,所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物是通过下述方法制成:将聚乙二醇(Mw为400)和甲基丙烯酰氯按照质量比1:0.2加入二氯甲烷中,再加入聚乙二醇质量20%的三乙胺,室温下搅拌反应24h后,浓缩,过滤,得到聚乙二醇甲基丙烯酸酯;将聚乙二醇甲基丙烯酸酯加入环己烷中,再加入聚乙二醇质量2倍的丙烯酸甲酯以及聚乙二醇质量5%的偶氮二异丁腈,升温至60℃后搅拌反应2h,浓缩后,去离子水、环己烷依次洗涤,即得到所述聚乙二醇‑聚丙烯酸酯共聚物;
[0039] 将钨电极加入去离子水中超声清洗15min后,用氮气吹干,再在100℃下干燥10min,得到洗净后的钨电极;将上述陶瓷浆料分多次均匀涂覆在该洗净后的钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次的涂覆,使最终涂覆的总厚度为0.2mm,再在钨电极表面覆盖一层厚度为200μm的黑漆作为吸收层,并在吸收层上施加一层厚度为5mm的去离子水作为约束层;
[0040] 利用纳秒脉冲激光器进行激光冲击处理,激光脉冲能量为10J,激光脉宽为2ns,光斑直径为5mm,搭接率为10%,冲击次数为4次,之后将钨电极加入浓度为80%的乙醇水溶液中超声清洗15min,去离子水冲洗后用氮气吹干,所得钨电极用于低压紫外线杀菌灯组装。
[0041] 对比例1
[0042] 本实施例提出一种提高低压紫外线杀菌灯用钨电极寿命的方法,包括:
[0043] 将Al2O3粉、BaZrO3粉和CaZrO3粉按照质量比为1:2:8加入球磨机中球磨2h,得到陶瓷粉;将粘结剂(硝基清漆)和稀释剂(丙酮)按照质量比1:5搅拌混合均匀后加入陶瓷粉,陶瓷粉用量是丙酮的10wt%,搅拌混合均匀后,得到陶瓷浆料;
[0044] 将钨电极加入去离子水中超声清洗15min后,用氮气吹干,再在100℃下干燥10min,得到洗净后的钨电极;将上述陶瓷浆料分多次均匀涂覆在该洗净后的钨电极表面,每次涂覆待干燥后再进行下一次的涂覆,使最终涂覆的总厚度为0.3mm,再在钨电极表面覆盖一层厚度为200μm的铝箔作为吸收层,并在吸收层上施加一层厚度为5mm的去离子水作为约束层;
[0045] 利用纳秒脉冲激光器进行激光冲击处理,激光脉冲能量为6J,激光脉宽为10ns,光斑直径为3mm,搭接率为30%,冲击次数为3次,之后将钨电极加入浓度为80%的乙醇水溶液中超声清洗15min,去离子水冲洗后用氮气吹干,所得钨电极用于低压紫外线杀菌灯组装。
[0046] 性能测试:
[0047] 将上述实施例和对比例所得钨电极以及未经任何处理后的钨电极分别制成100根灯丝后用于低压紫外线杀菌灯组装,并进行寿命试验,具体地,按照点灯10min,灭灯5min,分别在100回、200回和500回后检测其裂纹发生情况,测定结果如下表1所示:
[0048] 表1
[0049]
[0050] 从表1的试验数据中可知,钨电极在经实施例所述方法处理后,使用寿命大幅提高。
[0051] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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