[发明专利]一种非蒸散型低温激活高温吸气合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种吸气剂合金，一种低温激活高温吸气合金及其制备方法，其组分及质量百分比为：锆：49‑51％，钛：13‑16％，钒：24‑26％，铁锰铬合金：9‑11%；其它不可避免的杂质：0‑0.4％；铁锰铬合金的组分及质量百分比为：铁：80％±5％，锰：15％±2％，铬:5±1％合金。本发明吸气剂合金除了低温激活这一优势外，同时还能高温工作环境吸气，并且同等条件下，相对传统吸气剂，其吸氢能力有了大大的提高，本合金材料吸气剂即保证有低的激活温度，又能保证具有良好的高温吸气特性。

技术领域

本发明涉及一种吸气剂合金，具体的说是一种非蒸散型低温激活高温吸气的吸气剂合金及其制法。

背景技术

非蒸散型吸气剂（也称为NEG）可以可逆的吸附氢气和不可逆的吸附碳氢化合物气体、水、氧气、氮气以及碳的氧化物等气体。主要用于真空的器件或装置中的真空维持，比如保温隔热，光电真空等行业中相关产品，这些产品为保持器件工作的稳定性及长寿命，内部腔体必须保持一定的真空度，目前的方法是在内部放置吸气剂产品。真空管件或者装置真空封装后，内部残余气体或者外部气体会慢慢的渗透入真空腔内部，尤其是氢气，因为氢气的分子半径较小，会沿着材料的晶界或者缺陷甚至通过晶格进入管件内部，这样会导致管件的气压升高，致使管件功能失效。管件内置吸气剂是解决此类问题的有效办法之一。此外吸气产品还可用于惰性气体的气体提纯，以及超高真空的获得。钛、锆为吸气元件的主材，掺入其他元素会大大提高吸气性能。真空管件的生产工艺及工作环境决定着吸气产品的选择。传统的吸气剂如钛钼、锆石墨、锆铝合金，锆铁合金，锆钒铁合金等；尽管这些吸气剂都有较好的吸气性能，但能使它们达到较优吸气效果的激活温度和工作温度有所差异，这就使它们的使用条件受到一定的限制。例如，锆石墨吸气剂激活温度~ 800℃，锆铝吸气剂的激活温度为~900℃， 锆铁吸气剂的激活温度为 ~700℃， 锆钒铁吸气剂的激活温度为 ~500℃，锆锰铁激活温度为~600℃，钛钼吸气剂的激活温度为~550℃等多种吸气剂，如果低于上述温度，这些吸气剂不能有效激活，吸气能力将大大下降，甚至衰减 50％以下，无法达到使用要求；尽管一些吸气剂如钛钒、锆钴等吸气剂的激活温度较低，但是在较高温度工作时，吸气性能较差；受真空管件制造过程和使用环境的限制，需使用激活温度更低的吸气剂，并且在较高的温度下有效工作，如太阳能发电高温光热管，在制作工艺过程中允许的激活温度为300~450℃，并且工作温度为170~280℃，又如：电光源产品中的气体放电灯，在生产中就无需激活，因为灯丝附近的温度就接近或超过350℃，并且工作温度较高，真空管件的制备及使用环境使得其他传统吸气剂无法发挥更优的吸气特性，尽管锆钴稀土吸气剂是个较好的选择，但是在稀土元素使用方面存在一定的限制。

本发明目的为：采用常规元素制备一种低温激活高温吸气合金，以锆、钛为主元素，元素本身具有很好的吸气特性，两者均广泛用于非蒸散型吸气剂中，其他作为掺杂元素与主元素形成合金会大大提高吸气性能，及改变吸气剂的最优的工作温度，以及激活温度。掺入的元素为钒及铁铬锰合金，它们与锆、钛形成复杂的金属间化合物以及部分形成Laves相，此外还增大晶界或缺陷的形成，提高气体的扩散速率，这样会使得吸气速率以及吸气量会大大提高，并且还可以调整吸气剂最优的工作温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的吸气剂及制备方法，这种新型的非蒸散型吸气剂，保证低温激活的前提下，可以在较高工作温度下使用，并且具备优良的吸气特性。

为实现所述目的本发明所采用的技术方案为：

一种低温激活高温吸气合金及其制法，其组分及质量百分比为：锆：49~ 51％；钛：13~16％，钒：24％~26％， 铁锰铬合金：9~11%，其它不可避免的杂质：0％~0.4％；铁锰铬合金的组分及质量百分比为：铁：80％±5％， Mn： 15％±2％，铬:5±1％。

本发明除了能在较高温度下具备优良的吸气特性，还有较低的激活温度，通过元素比例的调整保证了吸气剂最优的工作温度，也使其具有较高的吸气性能。