在化学活性材料表面上制备保持涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在化学活性材料的表面上制备保护涂层的方法，该材料包括由化学活性金属和稳定的可熔化元素组成的混合物，其特征在于，该方法包括下列步骤：提供至少一种化学活性金属Ａ；提供至少一种稳定的可熔化的元素Ｂ；混合金属Ａ和元素Ｂ，以形成混合物；用液体介质Ｌ在高于元素Ｂ熔点的温度下处理混合物表面上的这种混合物，该介质Ｌ能溶解金属Ａ，但不能溶解元素Ｂ，由此在混合物的表面上形成主要由元素Ｂ组成的涂层；当达到所需涂层厚度时，停止处理；去除液体介质；清洁和干燥该混合物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在化学活性材料表面上制备保护涂层的方法，该材料包括化学活性金属与稳定的可熔化元素的混合物。大部分金属材料均易于遭腐蚀，所以必须加以保护以免受环境影响。特别是对那些甚至在短时期与通常大气接触即快速遭受损坏的活性金属的保护是至关重要的。抑制Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、La、Pr、Er、Eu、Yb、Cl、Pu和一些其它金属如Tl的高化学活性的问题在几乎其所有处理和应用阶段均会遇到。作为保护金属免受大气和湿气的有害影响的方法或是采用涂层或密封壳使该材料完全与环境隔离，或是通过该金属与另一种特定选出的组分混合以部分降低该金属-反应性。保护方法的选用取决于在其应用的特定阶段对该材料的要求。一些用于从蒸汽或液相中沉积保护涂层的成熟方法如物理或化学沉积、喷涂、溅射、电化学镀层、涂釉、氧化、氮化等在活性金属情况下正是由于其高的化学反应性是不适用的。由此，现时有两种在使用活性金属时保护该材料免受环境影响的方法采用密封壳如金属容器或玻璃安瓿或采用活性金属与其它物质的混合物。该第一种方法在活性材料的储存和运输阶段是可靠的，但需要特殊的辅助工具来打开该壳以致不能使所提供金属受微小的剂量之害。第二种方法较适合在应用阶段处理该材料，但是当将释放这些金属的过程可控制性要求作为对活性金属源的主要要求时，该方法有严重的缺点。在碱金属配药剂(Spendern)[Della Porta P.，Rabusin E.，US-PatentNo.3579459，1971]或在钡-可蒸发的吸气剂(Gettern)中[Ferrario B.Vacuum 1996，47，363]由于在粉末中发生的反应的结果产生活性金属A的蒸汽其中AX是金属A的无机化合物(如铬酸盐或重铬酸盐)或金属间化合物(如Al4Ba)，Me是还原剂，A↑是所需的蒸汽。这类蒸汽源的缺点是AX的吸湿特性、蒸发时的喷气、反应的放热特性、铬化合物的致癌性等。为制备A的金属蒸汽，还曾建议采用金属间化合物的热分解反应其中AB是金属间粉末或AB组合物的熔体，B是第二种成分。这类源的优点是，它可通过改变热分解的时间和温度来精密控制蒸发流[VanVuchT J.H.N.，Fransen J.J.B.US-Patent No.3945949，1976；Hellier S.J.US-Patent No.4195891，1980]。但所给这类源不能广为使用，因为特别是呈粉末状的这种金属间组分AB的化学活性仍非常高。但同样在活性金属参与下进行的另一类过程是在许多有机合成的反应中发生，其通常表示为或其中，AY是活性金属A与Y的化合物，R是有机物质，Solv是液态氨或四氢呋喃类的特定溶液。其典型的问题在于必需分离反应产物和去除溶剂，这时就必定要注意该试剂的高爆炸危险和可燃性。本专利技术的目的在于提供一种在化学活性材料的表面上制备保护涂层的方法，该材料包括化学活性金属和稳定的可熔化元素的混合物，该方法以比至今所建议的更为有效的方式提供可用的金属蒸汽源。本专利技术的另一目的在于提供化学活性材料，它特别适合作为金属蒸汽源并克服了前述现有技术的缺点。本专利技术的一个方面是提供一种在化学活性材料的表面上制备保护涂层的方法，该材料包括化学活性金属和稳定的可熔化元素的混合物，其特征在于，该方法包括下列步骤-提供至少一种化学活性金属A-提供至少一种稳定的可熔化的元素B-混合金属A和元素B以形成混合物-用液体介质L在高于元素B熔点的温度下在其表面上处理这种混合物，该介质L能溶解金属A，但不能溶解元素B，由此在混合物的表面上形成主要由元素B组成的涂层-当达到所需涂层厚度时，停止处理-去除液体介质-清洁和干燥该混合物。本专利技术方法的实质在于用液体介质L处理由化学活性金属A和稳定的可熔化的元素B组成的混合物的表面，该液体介质L溶解化学活性金属A，但不与该材料的其它组分反应。由此所得结果是，金属A从该混合物中被萃取，在该材料表面上产生稳定的元素B的过量。在处理过程中，由此过量形成连续的液膜(参看图3)。该膜使材料不再与液体介质L直接接触。停止处理后，在材料的表面上形成了稳定的膜或稳定的涂层，该涂层主要由元素B组成，并且保护该材料，特别是活性金属A免受大气或其它影响。在现有技术的用于制备保护涂层的方法中，涂层材料总是来自外部，而在本专利技术方法中保护涂层的形成是由于受处理物体的内材料源而发生的。对本专利技术方法，重要的是处理温度要高于元素B的溶点(Tf)。如果在低于元素B的溶点的温度下实施该方法，则通过处理形成的由B原子组成的中间层仍可被液体L的分子穿透，由此混合物AB受的浸蚀继续在材料内进行直到完全被破坏。如果工艺温度T＞Tf(B)，由在内部发生的结构转变形成的中间层B是致密的。在开始时，在中间层的物料中出现B熔体的核心，然后由这些核心形成岛状体，由B熔体形成的岛状物经生长，形成新的等(参看图4)，直到最后其所有组合成组分B的连续液膜。从这时起，金属A的萃取过程移向扩散控制的范围，并且膜B的生长变成可控的。本专利技术的方法使得第一次有可能在含最电正性的金属的金属间化合物上产生保护涂层。因此，该金属A可选自碱金属、碱土金属、稀土金属和/或锕系元素。特别是该金属A可选自锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、镭、镧、镨、铒、铕、镱、铀、钚和铊。元素B可选自周期表中III、IV、V和/或VI族的元素和其互相的二元和三元组合。特别是该元素B可选自镓、铟和/或锡及其相互的二元和三元组合。保护层的组成将根据材料的用途来选择。由于材料的活化温度由元素B层的熔化温度决定，所以为得到适用于多用途的宽范围的活化温度，可采用不同的元素B或其相互的组合。熔点温度约为30℃的Ga涂层适用于有机合成应用，Sn涂层建议用于真空-应用，例如在制备碱金属源中应用，Pb-涂层最适于在酸性介质中应用等等。具有固定的从固体转变成液体的温度的金属材料的一些实例列入下表。表1可能的保护涂层 当例如具有低共熔组成ce(参看图7)并是形成防护层的最适宜材料的二元合金情况下，为制造小粒，应制备组成为A-B1-B2的三元混合物，它具有按照直线A-ce的浓度，即其具有如ce中的同样的B1和B2之间的比。液体介质L可选自(a)其沸点高于和其熔点低于元素B的熔点的物质、(b)按(a)中的物质的混合物和(c)按(a)中的物质或其混合物(b)在溶剂中的溶液，该溶剂对金属A和元素B均为中性的，即液体介质L应满足条件m.p.(L)＜Tf(B)＜b.p.(L)其中m.p.(L)为物质L的溶点，b.p.(L)是其沸点。液体介质L可优选地选自CH-酸、脂族醇、多元醇、高级羧酸、缩合芳烃和/或大环聚醚和其混合物和/或溶液。依据在膜生长过程中是否产生气态氢，可将这些物质分为两组。第一组由无机化合物类组成，它们按下列取代反应与A起反应其中l、s、g各表示液态、固态和气态。除毒性物质外，这些物质例如是一些高沸点烯(三苯基甲烷等)、高沸点醚R-O-R’和酯(二甘醇、丙二酸酯等)、高级醛R-CHO和酮C-CO-R’(甲苯醛、2-庚酮等)、高级脂族和多元醇R-OH(鲸蜡醇、丙二醇、乙二醇、甘油、山梨醇、木糖醇等)、高级羧酸R-COOH(硬脂酸、棕榈酸、油酸等)和其它物质、其混合物和其在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在化学活性材料的表面上制备保护涂层的方法，该材料包括化学活性金属和稳定的可熔化元素的混合物，其特征在于，该方法包括下列步骤：－提供至少一种化学活性金属Ａ－提供至少一种稳定的可熔化的元素Ｂ－混合金属Ａ和元素Ｂ以 形成混合物－用液体介质Ｌ在高于元素Ｂ熔点的温度下在其表面上处理这种混合物，该介质Ｌ能溶解金属Ａ，但不能溶解元素Ｂ，由此在混合物的表面上形成主要由元素Ｂ组成的涂层－当达到所需涂层厚度时，停止处理－去除液体介质和 －清洁和干燥该混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AT 2001-10-8 A1585/20011.一种用于在化学活性材料的表面上制备保护涂层的方法，该材料包括化学活性金属和稳定的可熔化元素的混合物，其特征在于，该方法包括下列步骤-提供至少一种化学活性金属A-提供至少一种稳定的可熔化的元素B-混合金属A和元素B以形成混合物-用液体介质L在高于元素B熔点的温度下在其表面上处理这种混合物，该介质L能溶解金属A，但不能溶解元素B，由此在混合物的表面上形成主要由元素B组成的涂层-当达到所需涂层厚度时，停止处理-去除液体介质和-清洁和干燥该混合物。2.如权利要求1的方法，其特征在于，金属A选自碱金属、碱土金属、稀土金属和/或锕系元素。3.如权利要求2的方法，其特征在于，金属A选自锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、镭、镧、镨、铒、铕、镱、铀、钚和铊。4.如上述权利要求之一的方法，其特征在于，元素B选自周期表中III、IV、V和/或VI族的元素和其互相的二元和三元组合。5.如权利要求4的方法，其特征在于，元素B选自镓、铟和/或锡及其相互的二元和三元组合。6.如上述权利要求之一的方法，其特征在于，液体介质L选自(a)其沸点高于和其熔点低于元素B的熔点的物质、(b)按(a)中的物质的混合物和(c)按(a)中的物质或其混合物(b)在溶剂中的溶液，该溶剂对金属A和元素B均为中性的。7.如权利要求6的方法，其特征在于，液体介质L选...

【专利技术属性】
技术研发人员：K春托诺夫，
申请(专利权)人：康斯坦丁技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]