非蒸散型吸气装置制造方法及图纸

提出了非蒸散型吸气合金Ｚｒ－Ｃｏ－Ａ，其中，Ａ是选自钇、镧、稀土元素中的一种元素或其混合物。它们可以在较低的温度活化，并能够吸附各种气体。此外，本发明专利技术的合金相对于其它合金来说，从环境和安全性的方面来看是更安全的，其中不含有有毒的或能形成有毒化合物的金属。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为98106156.7，申请日为1998年4月2日，专利技术名称为“非蒸散型吸气合金”的中国专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及非蒸散型吸气合金制成的装置。具体地，本专利技术涉及具有一般性用途并且没有环境问题或安全性问题的非蒸散型合金。非蒸散型合金，也称为NEG合金，能够可逆地吸附氢气并且能够不可逆地吸附氧气、水蒸气、二氧化碳等气体，有些合金甚至可以不可逆地吸附氮气。因此，这些合金用于保持绝热装置的真空，例如，用在保温瓶或杜瓦瓶以及在北极区内输送石油的管道的抽真空的空腔内。另外，它们也可以用于从气态的大气中除去上述气体，一般形成稀有气体。其中一个实例是用在灯中，尤其是荧光灯内，其中，所说的NEG合金的作用是保持适合于所说的灯工作的气氛。此外，NEG合金用于提纯惰性气体，从所说的惰性气体中，NEG合金除去上述的气体；在这种情况下，可以在使用提纯的气体之前或上流进行提纯，或者在与使用提纯的气体相同的室内进行，例如，在以San Luis Obispo，USA的SAES Pure Gas公司的名义提出的专利申请WO96/13620中提出的半导体的生产中。一般来说，这些合金以锆和/或钛作为其主要成分，并含有一种或多种选自过渡金属或铝的其它元素。NEG合金是一些专利的主题。美国专利3,203,901提出了Zr-Al合金，具体的是由其申请人以商品名St101制造并销售的重量组成为Zr84％-Al16％的合金；美国专利4,071,335提出了一种Zr-Ni合金，具体的是由其申请人以商品名St 199TM制造并销售的重量组成为Zr 75.7％-Ni 24.3％的合金；美国专利4,306,887提出了Zr-Fe合金，具体的是由其申请人以商品名St 198TM制造并销售的重量组成为Zr76.6％-Fe23.4％的合金。由于其某些特定的性质，这些材料的使用一般局限于某些特定的用途例如，上述的St101合金具有约900℃的活化温度，在含有这种合金的装置能够耐高温时，才使用这种合金，而上述St 198TM合金仅表现出有限的氮气吸附。类似于上述专利提出的那些材料甚至具有更具体的用途。例如，专利CA1,320,336提出了用金属间化合物ZrCo作为可逆储氢装置，对于氢气和其同位素，所说的金属间化合物具有高的平衡压力。专利US4,668,424提出了锆-镍-稀土混合物合金，可能包括一种或多种金属，如钴。但是，这些材料的使用局限于氢气和其同位素的可逆吸附。由于上述原因，上述合金可以定义为特定用途的合金，通常在专利和技术或商业通报中对照特定应用中的用途进行描述或引证。另一方面，有些合金具有较低的活化温度并且对于许多不同的气体具有良好的吸附性能；表现出这些功能特性的合金是特别有用的，因为它们可以用于各种条件下，因此可以用于一些不同的用途。这些合金可以定义为一般用途的合金，如下文将要涉及到的那些合金。在具有一般性用途的合金中，应用最广泛的是重量组成为Zr70％-V24.6％-Fe5.4％，活化温度范围为350-500℃的合金，这与吸气材料的正常值相比是较低的；这种合金在美国专利US4,312,669中提出并且由申请人以商品名St 707TM制造和销售。然而，St 707TM合金具有含钒的缺点，钒的化合物，特别是其氧化物是有毒的。在一些以Japan Pionics公司的名义提出的已经公开的专利申请中提出的用于提纯惰性气体的许多合金中都含有钒，其中包括日本专利申请公开5-4809，6-135707和7-242401。在使用以前技术的某些NEG合金时出现的另一问题是当所说的合金突然与大量的反应性气体接触，如暴露于空气中，而且当合金在初始温度超过200-250℃时，它们可以发生强烈的放热反应导致温度升高到1000℃以上，由此威胁工人和设备的安全。事实上，这些合金通常包含在装置或设备的内部，所说的装置或设备是金属制成的，通常是钢制的，其器壁可能在1000℃以上熔化，从而可能导致材料在高温时的泄漏，并且造成对环境的危害。例如，由于含有所说的合金的装置的偶然破坏或负责组装或加工该装置的操作人员的失误，可能发生这些事件。这些问题主要发生在提纯惰性气体时；在通常为钢质器壁的净化器内部，有大量处于约400℃的工作温度的吸气合金；如果空气或其它反应性气体偶然进入，这些条件引起剧烈的反应，可能导致所有吸气材料和净化器壁的熔化。过去在半导体生产厂已经发生过类似的事件，其中使用以吸气材料为基础的中型和大型气体净化器。此外，在类似的情况中，NEG材料在环境中形成和传播有毒和有害物质的危险增大，例如，当吸气材料是St707合金或前述专利申请中提到的以Japan Pionics的名义提出的任何合金时的钒的氧化物。本专利技术的目的是提供非蒸散型吸气合金，所说的吸气合金具有一般性用途并且不涉及前面提到的环境或安全方面的危险。具体地，本专利技术的目的是提供吸气合金，所说的吸气合金能够吸附多种气体并且活化温度较低，不含有钒或其它有毒的或能够形成有毒化合物的材料，并且在与反应性气体剧烈反应时达到的温度低于其它已知的NEG合金。根据本专利技术，通过应用非蒸散型吸气合金可以达到这一目的，所说的吸气合金包括锆，钴和选自钇，镧或稀土元素的一种或多种组分。参考附图，本专利技术将描述如下，其中附图说明图1表示一个三元相图，其中具有根据本专利技术的NEG合金的可能组成；图2a-2d表示一些用本专利技术的合金生产的非挥发吸气装置的某些可能的实施方案；图3-7表示本专利技术的合金和一些参考合金的气体吸附性质的曲线。用于使本专利技术付诸实际的合金是在图1所示的三元相图内，由下列各点所确定的多边形包围的那些重量组成a)Zr81％-Co9％-A10％；b)Zr68％-Co22％-A10％；c)Zr74％-Co24％-A2％；d)Zr88％-Co10％-A2％。其中，A是选自钇，镧、稀土元素中的任一种元素或其混合物。具体地，所说的合金优选的是含有所说的元素或元素混合物A，其重量百分组成约为5％；所说的合金甚至更优选的是具有Zr80.8％-Co14.2％-A5％的重量组成，如图1相图中的点e所示。稀土金属混合物作为除了锆和钴以外的第三种组分的使用对本专利技术是特别有用的。以下简写为MM，是一种主要由铈，镧，钕以及较小量的其它稀土元素组成的混合物。但是，稀土金属混合物的准确组成并不重要，因为前面提到的元素具有类似的反应活性，从而使不同类型的稀土金属混合物的化学性质随着单一元素含量的变化基本上保持相同；因此，本专利技术的合金的工作特性不依赖所用的稀土金属混合物类型的特定组成。可以通过在熔炉中熔化片状或粉末状的组分金属制备本专利技术的合金，其比例对应于期望的组成。在惰性气氛中，例如在300mbar的氩气气氛中的电弧炉熔化技术；或在真空中或在惰性气氛中的感应电炉熔化技术是优选的。总之可以使用冶金领域中的其它现有技术制备合金。熔化要求约1000℃以上的温度。为了用本专利技术的合金生产吸气装置，无论这些装置是由单一吸气材料加工成片状，还是在载体上或在容器内形成的这种吸气材料的组合体，粉末形式的合金是优选的，其颗粒尺寸一般小于250μm，优选的是在40-125μm范围内。较大的颗粒尺寸涉及材料的比表面(每单位重量的表面积)的过分减小，导致气体吸附性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非蒸散型吸气装置，它含有以下非蒸散型吸气合金，该合金含有锆、钴和选自钇、镧或稀土元素中的一种或多种组分，使其组成位于重量百分组成的三元相图中的由下列组成点所确定的多边形内， ａ）Ｚｒ８１％－Ｃｏ９％－Ａ１０％； ｂ）Ｚｒ６８％－Ｃｏ２２％－Ａ１０％； ｃ）Ｚｒ７４％－Ｃｏ２４％－Ａ２％； ｄ）Ｚｒ８８％－Ｃｏ１０％－Ａ２％； 其中，Ａ是选自钇、镧或稀土元素中的任一种元素或其混合物， 并且所述合金是粉末形式的，颗粒尺寸小于２５０μｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C伯非托，A科拉泽，S托米尼蒂，
申请(专利权)人：工程吸气公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]