公开了一种非蒸散型吸气剂合金，它可在相对低的温度下活化且能有效地吸附氢气。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于氢气吸附的非蒸散型吸气剂合金。特别地，本专利技术涉及在相对低的温度下具有良好氢气吸附性能的非蒸散型吸气剂合金。在工业和研究领域中的许多应用要求在密闭的容器内正确地操作不含氢气的环境；在该容器内的空间可以保持在高真空条件下或用给定气体(或气体混合物)的氛围填充。其中氢气有害的工业应用的实例是用于绝热的真空夹套(例如，在热水瓶内，也称为“保温瓶”，或太阳能集热器)，这是由于这一气体高的导热率所致；其中在填充气体内存在氢气通常导致操作物理参数的改变(例如发光电压)的一些类型的灯；或X-射线发生管。制造这些器件的方法包括容器抽真空和可能用所需气体填充的步骤，但当产生高真空或不含氢气的气体的任何时候，存在可引起氢气再进入该体系的历程(mechanism)；这些历程主要是容器壁的脱气和氢气从外部氛围越过这些器壁向容器渗透，于是导致所述器件正确操作的问题。由于相同的历程，因此氢气还代表在超高真空(UHV)体系，例如在研究领域中所使用的颗粒促进剂内残留压力的主要贡献因素。为了除去这些痕量氢气，已知使用非蒸散型吸气剂材料(在本领域中被称为NEG)，即能化学固定氢气以及其他气体，例如水、氧气和碳氧化物的分子的材料。吸气剂材料通常是第III、IV和V族过渡金属，或其与其他元素，通常过渡金属或铝的合金。最常用的吸气剂材料是钛-，和尤其锆-基合金。这些材料和它从抽真空的空间或从惰性气体中吸附气体的用途是公知的且公开于许多专利，例如US 3,203,901(它公开了锆-铝合金)、US 4,071,335(锆-镍合金)，US 4,306,887(锆-铁合金)、US 4,312,669(锆-钒-铁合金)、US 4,668,424(锆-镍-稀土元素合金，并任选地添加一种或更多种其他金属)、US 4,839,085(锆-钒-E合金，其中E是选自Fe、Ni、Mn和Al中的元素)和US 5,961,750(锆-钴-稀土元素合金)。特别地，关于氢气吸附，还已知使用钇或含有它的固体混合物。US专利3,953,755公开了在放电灯内部使用(通过其他金属的薄层保护的)这一元件。GB专利1,248,184公开了使用钇与其他金属的固体混合物或金属间化合物以供在各种应用中吸附氢气。这一专利要求钇，以便无论如何实现吸气功能的充足用量以单独相的形式存在，以便根据该专利的组合物的吸气剂性能基本上与纯钇的那些性能相同。这一特性也可归因于下述事实在采用该专利中列出的许多金属(锆、钛、铌、铪、钼、钽、钨和钒)的情况下，钇既没有形成化合物，也没有形成合金，而采用其他金属(铝、铍、钴、铜、铁、镁、镍、锰和锌)的情况下，钇仅仅形成金属间化合物，而没有形成合金(参见，教科书“Constitution of Binary Alloys”，First Supplement，R.P.Elliot，McGraw-Hill编辑，1965)。然而，钇的用量表明确保在组合物内这一元素超过可能以金属间化合物形式键合的用量，于是其中的一部分以纯金属形式保留。最后，专利申请WO 03/029502公开了富含钇的钇-钒和钇-锡组合物；此外在这一情况下，该材料的氢气吸附性能基本上就是纯钇的那些。在这最后两篇文献中，加入到钇中的金属的功能主要是通过吸气剂提高氢气的吸附。NEG材料相对于氢气，显示出不同于其他气体的吸附行为。尽管对于大多数气体来说，通过这些合金化学吸附是不可逆的，但通过NEG吸附氢气作为温度的函数，是可逆的平衡过程氢气在相对低的温度下(根据材料的化学组成，在200-400℃下)有效地吸附，但它在较高温度下释放。在氢气的吸附中这些材料的平衡特征通常借助曲线用图表示，所述曲线作为NEG材料内氢气浓度的函数，在不同温度下在合金上得到氢气的平衡压力。NEG的另一特征是，为了实现其功能，取决于材料的组成，它们通常要求在约300℃到约900℃的温度范围内数分钟至数小时的初始热活化处理。氢气吸附所使用的NEG材料的有利特征是低的氢气平衡压力和低的活化温度。在前面所述的NEG材料当中，具有最好的氢气吸附特征(低的平衡压力)的那些材料是锆-铝合金、锆-钴-稀土元素合金和钇。在这些材料当中，锆-铝合金具有高的活化温度为了在非过长的时间内进行这些合金的良好活化，需要在高于700℃的温度下活化它们；这一特征使得它们不适合于任何应用，例如当保持不含氢气的腔室具有玻璃壁时，例如保温瓶或一些灯。GB专利1,248,184(如前所述，它在功能上与纯钇相同)中的钇和组合物仅仅在大于约600℃的相对高温下保持时才工作。锆-钴-稀土元素合金要求较低的活化和操作温度，但与钇的那些相比，具有较差的氢气吸附性能(尤其平衡压力)。本专利技术的目的是提供用于氢气吸附的非蒸散型吸气剂合金。特别地，本专利技术的目的是提供显示出兼有氢气平衡压力和活化温度特征的吸气剂合金，所述特征相对于已知的NEG材料得到改进。根据本专利技术，采用下述非蒸散型吸气剂合金来实现这一目的，所述吸气剂合金包括以重量计50％-80％的锆，1％-20％的钇和5％-45％选自铝、铁、铬、锰和钒中的一种或更多种元素。以下参考附图，描述本专利技术，其中-附图说明图1示出了三元图表，其中表示了根据本专利技术的NEG合金的可能组成范围；-图2a-2d示出了通过使用本专利技术的合金制造的非蒸散型吸气剂器件的一些可能的实施方案；-图3和4示出了本专利技术的两种优选合金的X-射线光谱图；-图5、6和7是示出本专利技术的一些合金和一些对比合金的氢气吸附特征的图表。可用于进行本专利技术的合金是当在图1的重量百分数组成的三元图表中作图时，落在由下述点确定的多边形内的那些合金a)Zr54％-Y1％-M45％b)Zr50％-Y5％-M45％c)Zr50％-Y20％-M30％d)Zr75％-Y20％-M5％e)Zr80％-Y15％-M5％f)Zr80％-Y1％-M19％其中M是指选自铝、铁、铬、锰、钒或这些元素的混合物中的元素。本专利技术的第一个优选的合金是重量百分组成为下述的合金Zr69％-Y10％-Fe21％(在图1中用g点表示)；本专利技术的第二个优选的合金是重量百分组成为下述的合金Zr61％-Y20％-Fe19％(在图1中用h点表示)。可通过在熔炉内以对应于所需最终组成的相互比例关系熔融各组分金属的小片或粉末，从而制备本专利技术的合金。优选在惰性气体下，例如采用压力为3×104帕斯卡(Pa)的氩气；或在感应炉内，在真空或惰性气体下的电弧熔化技术。然而，可采用在制备合金的冶金领域中常见的其他技术。熔融要求高于约1000℃的温度。与前面所述其中钇作为独立相存在，仅仅机械地与其他组分混合的GB专利1,248,184和申请WO 03/029502不同的是，本专利技术的材料实际上是真正的合金，正如以下参考实施例将要讨论的图3和4的X-射线衍射光谱所示。为了使用本专利技术的合金生产吸气剂器件，其中所述吸气剂合金为单独的吸气剂材料的粒料形式或在载体上或在容器内用所述粒料制造的形式，优选使用粉末形式的合金，其中粒度通常低于250微米(μm)且优选包括40至125μm。较大的粒度导致材料的比表面积(单位重量的表面积)过度下降，其结果是特别地在小于约200℃的温度下气体吸附性能的下降；尽管在一些应用中，可能且要求使用小于40μ本文档来自技高网...
【技术保护点】
非蒸散型吸气剂合金，其组成用重量百分数的三元图表表达落在由下述点定义的多边形内： ａ）Ｚｒ ５４％－Ｙ １％－Ｍ ４５％ ｂ）Ｚｒ ５０％－Ｙ ５％－Ｍ ４５％ ｃ）Ｚｒ ５０％－Ｙ ２０％－Ｍ ３０％ ｄ）Ｚｒ ７５％－Ｙ ２０％－Ｍ ５％ ｅ）Ｚｒ ８０％－Ｙ １５％－Ｍ ５％ ｆ）Ｚｒ ８０％－Ｙ １％－Ｍ １９％ 其中Ｍ是选自铝、铁、铬、锰、钒或这些元素的混合物中的元素。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IT 2004-11-23 MI2004A0022711.非蒸散型吸气剂合金，其组成用重量百分数的三元图表表达落在由下述点定义的多边形内a)Zr 54％-Y 1％-M 45％b)Zr 50％-Y 5％-M 45％c)Zr 50％-Y 20％-M 30％d)Zr 75％-Y 20％-M 5％e)Zr 80％-Y 15％-M 5％f)Zr 80％-Y 1％-M 19％其中M是选自铝、铁、铬、锰、钒或这些元素的混合物中的元素。2.权利要求1的合金，其中M是铁。3.权利要求2的合金，其重量组成为Zr 69％-Y 10％-Fe 21％。4.权利要求2的合金，其重量组成为Zr 61％-Y 20％-Fe 19％。5.权利要求2的合金，其重...
【专利技术属性】
技术研发人员：A科达，A加里托努塔，D卡西亚，P巴罗尼奥，L托艾，M泊罗，
申请(专利权)人：工程吸气公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]
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