一種非蒸散型低溫激活鈦基吸氣劑合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于真空領(lǐng)域的吸氣劑，具體涉及一種非蒸散型低溫激活鈦基吸氣劑合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸氣劑，也稱消氣劑，是用來(lái)獲得、維持真空以及純化氣體等，能有效地吸著某些氣體分子的材料的統(tǒng)稱。非蒸散型吸氣劑主要分為兩大類(lèi):外加熱型和內(nèi)加熱型。
[0003]光電產(chǎn)品、保溫隔熱設(shè)備，以及類(lèi)似的需要真空狀態(tài)的裝置中，為保持長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定，延長(zhǎng)裝置使用壽命，裝置內(nèi)需長(zhǎng)久地保持一定的真空度。但是隨著時(shí)間的推移，殘存在裝置內(nèi)器件中的氣體分子會(huì)從器件內(nèi)緩慢釋放，裝置外部的氣體分子，尤其是較小的氫氣分子，也會(huì)穿透裝置的外壁進(jìn)入器件內(nèi)部，兩者都會(huì)造成裝置內(nèi)的氣壓逐漸上升。這些釋放或穿透的氣體分子若不能被有效清除，整個(gè)裝置的真空度就會(huì)下降，造成裝置的不正常工作和壽命縮短。吸氣劑能夠通過(guò)物理或化學(xué)作用與活性氣體分子進(jìn)行反應(yīng)或者發(fā)生吸附，從而有效提高裝置內(nèi)的真空度。吸氣劑已大量應(yīng)用于真空電子器件中，為器件創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，穩(wěn)定了器件的特性參量，對(duì)器件的性能及使用壽命有重要的影響。
[0004]常用作非蒸散型吸氣劑的材料主要由鈦、鋯、鉿、釩、鋁、過(guò)渡金屬、稀土元素構(gòu)成的兩元或者多元合金，其中，T1-v、Zr-Al、T1-Mo等二元合金、Zr_V_Fe、T1-Zr-V等三元合金以及Zr-Co-Re多元合金常用來(lái)制備吸氣劑。這類(lèi)材料一般具有很高的活性、低飽和蒸汽壓以及大比表面積，對(duì)電真空中的殘余活性氣體如H2、02、N2、C0和烴類(lèi)物質(zhì)等具很強(qiáng)的吸附或吸收能力。然而這些吸氣劑的吸氣劑激活溫度較高且單一，溫度范圍在350?900°C，對(duì)于高精度微電子器件的使用具有一定的局限性；未經(jīng)高溫激活的吸氣劑出現(xiàn)吸氣速率劇烈下降的情況，不能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的吸氣速率，對(duì)真空元件如X射線管、紅外傳感器、慣性器件等的產(chǎn)品性能產(chǎn)生危害。影響真空元件長(zhǎng)時(shí)間的使用。
[0005]在一些使用吸氣劑特殊領(lǐng)域，由于制造過(guò)程和使用環(huán)境的限制，需使用激活溫度更低的吸氣劑，例如電光源產(chǎn)品中的氣體放電燈，如果有300 V就能夠激活的吸氣劑，在生產(chǎn)中就無(wú)需進(jìn)行激活工序，因?yàn)闊艚z附近的溫度就接近或超過(guò)300°C，這樣可以大大提高電光源的生產(chǎn)效率；再例如，太陽(yáng)能發(fā)電集熱管，因?yàn)轶w積龐大，在生產(chǎn)中根本無(wú)法激活，但其正常工作中就有300-400°C的溫度，必須使用低溫激活吸氣劑。此外，在MEMS器件制備中，由于工藝限制，需要一種激活溫度不高于250°C的吸氣劑產(chǎn)品。綜上，低溫激活吸氣劑研發(fā)已成為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種吸氣劑合金及其制備方法，該吸氣劑具有低溫激活的性能，且具有較高的吸氣性能和穩(wěn)定性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種非蒸散型低溫激活鈦基吸氣劑合金，其組分及質(zhì)量份為:鈦，72-80質(zhì)量份；鈷，10-20質(zhì)量份；鈮，3-8質(zhì)量份，其它雜質(zhì)占合金總質(zhì)量的0-0.5%。
[0009]如上所述的鈦基吸氣劑合金，優(yōu)選地，所述合金的組分及質(zhì)量份為:鈦:76-79質(zhì)量份，鈷:16-19質(zhì)量份，鈮:4-7質(zhì)量份，其它雜質(zhì)占合金總質(zhì)量的0-0.5%。
[0010]如上所述的鈦基吸氣劑合金，優(yōu)選地，所述合金的組分及質(zhì)量份為:鈦:76質(zhì)量份，鈷:18.5質(zhì)量份，鈮:5.5質(zhì)量份，其它雜質(zhì)占合金總質(zhì)量的0.2%。
[0011]如上所述的鈦基吸氣劑合金，優(yōu)選地，所述合金的組分及質(zhì)量份為:鈦:78質(zhì)量份，鈷:18質(zhì)量份，鈮:4質(zhì)量份，其它雜質(zhì)占合金總質(zhì)量的0.3%。
[0012]如上所述的鈦基吸氣劑合金，優(yōu)選地，所述合金的組分及質(zhì)量份為:鈦:77質(zhì)量份，鈷:17.5質(zhì)量份，鈮:5.5質(zhì)量份，其它雜質(zhì)占合金總質(zhì)量的0.1%。
[0013]另一方面，本發(fā)明提供如上所述的非蒸散型低溫激活鈦基吸氣劑合金的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0014]A.將鈦、鈷按所述配比配好后，在真空條件下，在中頻真空熔煉爐中熔煉，當(dāng)真空度值小于I X KT1Pa開(kāi)始加溫熔煉，熔煉溫度1750°c -1850°C，當(dāng)材料完全熔化成液態(tài)后，再冷卻形成鈦-鈷吸氣劑合金；
[0015]B.將步驟A制備的鈦-鈷吸氣劑合金粉碎成粒徑不大于20mm的碎粒,投入球磨機(jī)，球磨成粉狀，過(guò)篩，獲得粒徑為20微米?60微米粉末；然后將合金粉末與粒徑為10微米?70微米的鈮粉按照所述配比混合，將混合粉壓制成型或壓制涂膜在金屬載體上，形成吸氣劑產(chǎn)品。
[0016]再一方面，本發(fā)明提供一種非蒸散型低溫激活鈦基吸氣劑合金，其是采用如上所述的方法制備的。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的合金以Ti為最基本元素，Ti是最廣泛應(yīng)用的非蒸散型吸氣劑合金的主要原料之一，它本身就具備很好的吸氣性能，若再摻入其他元素形成不同的合金，激活性能和吸氣性能將會(huì)大大提高。合金中鈷是主要摻入元素，它能與Ti形成金屬間化合物TiCo，它們與氫及其同位素分子的反應(yīng)如下:2TiCo+H2 = 2TiCoH ；2TiCo+D2 = 2TiCoD ；2TiCo+T2 = 2TiCoT ;這些反應(yīng)保證本發(fā)明的合金對(duì)氫的吸氣能力優(yōu)于傳統(tǒng)鈦基吸氣合金；而鈮元素的少量摻入，一是本身可作為一種吸氣材料，并且具有抗氧化性；其二，作為一種助燒劑可大大提高合金的結(jié)合力。使合金吸氣的激活溫度更低、吸氣效率更高，速度更快，結(jié)合力更強(qiáng)。本發(fā)明所述的合金，激活溫度為200-400°C，最低可達(dá)到200。。。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為激活溫度250°C本發(fā)明合金吸氣劑與傳統(tǒng)的合金吸氣劑吸氣能力曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]按照以下質(zhì)量百分比稱取金屬元素材料:鈦:76%，鈷:18.5%，鈮:5.5%，其中不可避免的雜質(zhì)占總量的0.2%。
[0022]吸氣劑合金制造工藝:將上述鈦、鈷兩種金屬元素材料單質(zhì)置于中頻真空熔煉爐的石墨坩鍋內(nèi)，當(dāng)真空度值為I X KT1Pa,開(kāi)始加溫熔煉，熔煉溫度1750°c。當(dāng)材料完全熔化成液態(tài)后澆入冷卻模，待完全冷卻后從爐體中取出，即為鈦-鈷吸氣劑合金錠子。然后破碎成小于20mm見(jiàn)方的碎粒，投入球磨機(jī)，在保護(hù)氣體的狀態(tài)下，球磨成粉狀，用篩網(wǎng)過(guò)濾，以確保粉末直徑30微米，然后按照配比