专利名称:一种宽激活温度范围的吸气剂和吸气元件的制作方法
本发明属于电子管、真空器件和惰性气体容器用的非蒸散室温吸气剂和吸气元件。
用压制和烧结Zr粉生产的致密厚层吸气元件，在600℃以上有相当大的吸气速率和吸气量，但在中温和较低温时吸气能力大受限制。然而为保持电子管和其它容器在储存期间的真空度或惰性气体纯度，提高吸气剂在室温时的吸气性能是绝对需要的。
为提高Zr粉末烧结块的孔隙度及Zr的室温吸气性能，在Zr粉末中可加入各种抗烧结剂，如难熔金属粉末W和MO。但其缺点之一是在1500℃下，Zr和MO粉会形成合金，从而限制了烧结和除气的上限温度。美国专利US2855368中提出添加Al、Si、Be、W、Ce、La等粉末材料，它们与Zr粉末发生物理或化学作用可降低Zr的激活温度，延缓Zr的烧结过程。但这些作用不好控制，产品性能不稳定。美国专利US3584253中提出添加石墨粉作为抗烧结剂制成的Zr-C吸气剂在室温下对H2、CO、N2等有良好的吸气性能，但它必须经过900℃激活。随着激活温度的降低，其吸气能力将明显下降。英国专利GB2077487提出了Zr(Ti)与Zr-V-Fe合金的粉末混合物烧结多孔体吸气剂，这种吸气剂在500℃左右激活后有较好的吸气速度和吸气量。但不足的是即使高温激活，其室温吸气性能还不如传统的吸气剂Zr-C。当一些大容积的电子管或真空器件只有在吸气剂的吸气速率和吸气量很大时才能维持其需要的真空度时，这类吸气剂就不能满足要求了。另外，当容器在使用过程中，吸气元件的吸气性能有所减弱而需要重新激活时，一般需提高激活温度，由于这种吸气剂在高温激活后的吸气性能并不显著提高，因而其使用也受到限制，为了得到高的吸气性能，还是要使用传统的高激活温度的Zr-C吸气剂。
然而，使用高温激活有很多缺点1)工业应用中，激活温度不易准确控制，而温度稍高于推荐温度会造成过烧结而降低吸气性能，同时造成吸气元件之间的性能不稳定。
2)需要消耗大的能量。
3)容器中靠近吸气剂的其它元件容易受到高温热损伤。
4)增加其它部件和容器壁的放气量。
为此，本发明的目的是要提出一种吸气剂和吸气元件，它可以克服已有技术的上述一个以上的缺点。
本发明的另一个目的是要设计和提出一种具有宽激活温度范围的吸气剂和吸气元件。
本发明的再一个目的是要设计和提出一种在低温激活后具有超过传统吸气剂的吸气性能，而在需要更高吸气性能时，又可采用高温激活的吸气剂。
本发明提出的吸气剂是由至少从Zr、Ti中选择一种非蒸散吸气剂金属粉末、以LaNi5相为主的La和Ni的化合物粉末及添加剂混合组成部分烧结的多孔体。添加剂为本领域的技术人员所常用的加拿大树脂等。由于加入了以LaNi5相为主的La和Ni的化合物粉末，经过烧结的本发明吸气剂具有大的孔隙度和内外连通的孔隙通道，因而即使在低温(～300℃)激活，也具有吸气性能。吸气金属粉末和化合物粉末一般通过200目/英寸标准筛，最好通过400目/英寸标准筛。吸气金属粉末和化合物粉末的重量比为1∶1～19∶1。最好为4∶1～8∶1。
三种组份充分混合后，可以压在予先准备好的各种支撑件上，也可制成悬浮体涂复在予先制好的热子上，在高真空中经850～950℃加热10～30分钟达到部分烧结。烧结后吸气金属与化合物彼此结成多孔体，其比表面不会明显减小，具有40～50%的孔隙度。冷却后出炉的吸气元件再经400～900℃激活处理10～30分钟就具有高的吸气能力。所使用的支撑件可以有各种形状，如金属环、金属丝、金属棒、螺旋状热子等。采用大家都知道的技术可以将本发明吸气剂做成环状、片状、粒状、柱状和热子型等不同形式(见图1～4)，供各类电子管和真空器件、惰性气体容器使用，以保持储存过程中器件所要求的真空度和惰性气体的纯度。
为获得更好的吸气性能，吸气金属粉末最好用Zr，添加剂中还有石墨粉末，与以LaNi5相为主的La和Ni化合物粉末均匀混合。三种粉末一般都分别通过200目/英寸标准筛，最好通过400目/英寸标准筛。Zr、LaNi5、C的成份位于成份三角形abc中(图5)，三角形顶点成份(重量%)是a.93%Zr+5%LaNi5+2%Cb.50%Zr+48%LaNi5+2%Cc.70%Zr+15%LaNi5+15%C成份范围最好位于成份四边形efgh中，各顶点的成份(重量%)是e.88%Zr+10%LaNi5+2%Cf.85%Zr+10%LaNi5+5%Cg.77%Zr+18%LaNi5+5%Ch.78%Zr+20%LaNi5+2%C图1，2为本发明的一种环形吸气元件。在吸气元件[10]中，支撑件是带有腔[11]的园环[12]，非蒸散吸气剂[13]压入腔[11]内。
图3是一种柱状吸气元件[30]，它的支撑件是一根金属棒[31]，吸气剂[33]被模压在金属棒[31]四周。
图4是一种热子型吸气元件[40]。其支撑件是可由电流加热的螺旋线[41]组成，螺旋线外有绝缘涂层[42]，用众所周知的技术将吸气剂[43]包覆在螺旋线[41]外。
本发明的吸气剂和吸气元件，具有很宽的激活温度范围，在400～900℃温度范围内激活都具有有效的室温吸气性能。参阅图6～11，可明显看出本发明吸气剂的这一优点。
本发明的吸气剂和吸气元件的另一特点是在室温下具有特别优良的低温激活吸气性能。参阅图12～14。因此适合需要低温激活的真空器件和充惰性气体器件使用。在装管激活时，由于降低了激活温度，就可采用较小的激活功率和电流，不仅节省激活能量，还可避免对管内其他元件的热损伤，同时减小电流馈送导线的尺寸，降低导线放气量，有利于维持器件真空度和惰性气体纯度。特别适合在夜视装置中红外探测器、惯性制导用静电陀螺、图象转换或增强器中光敏元件中使用。
参照下列可进一步看出本发明的优点。
图1是本发明的一种环状吸气元件的顶视图。
图2是图1中沿1-1线的剖视图。
图3，4是本发明的另两种吸气元件柱状及热子型元件。
图5是本发明吸气剂的三元成份图。
图6是几种吸气剂经500℃激活后的吸H2性能。
图8是几种吸气剂经500℃激活后的吸N2性能。
图10是几种吸气剂经500℃激活后的吸CO性能。
以上各图中曲线1代表本发明吸气剂，曲线2代表Zr-V-Fe/Zr吸气剂，曲线3为Zr-C吸气剂。
图7是经900℃激活的各种吸气剂的吸H2性能的比较。
图9是经900℃激活的各种吸气剂的吸N2性能的比较。
图11是经900℃激活的各种吸气剂吸CO性能的比较。
图7，9，11中曲线1′代表本发明吸气剂，2′代表Zr-V-Fe/Zr，曲线3′代表Zr-C。
图12是经600℃激活的本发明吸气剂与经900℃激活的Zr-C，Zr-V-Fe/Zr吸CO性能的比较。
图13是经600℃激活的本发明吸气剂与经900℃激活的Zr-C，Zr-V-Fe/Zr吸N2性能的比较。
图14是经600℃激活的本发明吸气剂与经900℃激活的Zr-C，Zr-V-Fe/Zr吸H2性能的比较。
图12，13，14中曲线1″代表本发明吸气剂，曲线2′代表Zr-V-Fe/Zr，曲线3′代表Zr-C。
在图6～14中，所有的纵座标Y代表吸气速率S(cm3/cm2.秒)，横座标X代表总吸气量Q(cm3.乇/cm2)。
用下面非限制性的例子进一步说明如何实现本发明。
例一，将分别通过400目/英寸标准筛的电真空Zr粉、光谱纯石墨粉、商用LaNi5粉按重量百分比Zr 83%、C 2%、LaNi515%配制均匀混合后，加入加拿大树脂或聚甲基丙烯酸异丁脂粘结剂，调匀干燥后，在50～100Kg/cm2的压力下，将粉末压入予先准备好的基环内，制成环状吸气元件(图1，2)。然后将此元件置于高真空下，900℃烧结10分钟，得到有一定结合牢度的高孔隙率的环状吸气元件，孔隙度为45%。
采用恒定吸气剂室压强方法，即定压法对本发明吸气剂及从意大利SAES公司买得的St172，St171两种吸气剂在相同条件下测定其H2、N2、CO气体在进气室的压强随时间的变化数值，经计算得出吸气速率S和吸气总量Q的关系曲线。
比较图6、8、10中的曲线1、2、3可看出本发明吸气剂在500℃激活后的室温吸H2、N2、CO性能明显优于传统吸气剂的。
比较图7、9、11中的曲线1′，2′，3′可知道，本发明吸气剂在高温激活后的室温吸H2、N2、CO性能也都优于已有的吸气剂。
此外，从比较图12、13、14中的曲线1″，2′，3′可看出，本发明吸气剂在600℃激活，其室温吸气性能尤其是吸N2，H2的能力都明显优于在900℃激活的传统吸气剂。
例二、在例一成份相同的混合均匀的粉末中，加入火棉胶溶液将粉末混合物调成浆糊状悬浮体，将悬浮体涂复在予先制好的热子上，干燥后装入真空炉内，经900℃、10分钟烧结后，即成热子型吸气元件。在有效激活温度内激活具有与例一近似的性能。
权利要求
1.一种吸气剂，它包含从Zr、Ti中至少选择一种非蒸散金属粉末和添加剂，本发明的特征是它还含有以LaNi5相为主的La和Ni的化合物粉末，它与所说的吸气金属粉末构成部分烧结多孔体；吸气金属与化合物的重量比为1∶1～19∶1，吸气金属粉末和化合物粉末通过200目/英寸标准筛。
2.按权利要求
1所说的吸气剂，本发明的特征是吸气金属粉末和化合物粉末均通过400目/英寸标准筛。
3.按权利要求
1，2所说的吸气剂，本发明的特征是吸气金属与化合物的重量比为4∶1～8∶1。
4.按权利要求
1，2所说的吸气剂，本发明的特征是所说的吸气金属为Zr粉，所说的添加剂中含有石墨粉C;Zr、以LaNi5相为主的La和Ni的化合物、C的成份范围位于三角形abc中，三角形顶点的成份(重量%)是a.93%Zr+5%LaNi5+2%Cb.50%Zr+48%LaNi5+2%Cc.70%Zr+15%LaNi5+15%CC粉末粒度与Zr和化合物的粒度相近。
5.按权利要求
1，2所说的吸气剂，本发明的特征是所说的吸气金属为Zr粉，添加剂中含有石墨粉C，Zr、以LaNi5相为主的La和Ni的化合物、C的成份范围位于成份四边形efgh中，四边形各顶点的成份(重量%)是e.88%Zr+10%LaNi5+2%Cf.85%Zr+10%LaNi5+5%Cg.77%Zr+18%LaNi5+5%Ch.78%Zr+20%LaNi5+2%CC粉末的粒度与Zr、LaNi的粒度相近。
6.一种吸气元件，由吸气剂和支撑吸气剂的支撑件组成，本发明的特征是所说的吸气剂由从Zr、Ti中至少选择一种非蒸散吸气金属粉末、以LaNi5相为主的La和Ni的化合物粉末和添加剂组成，吸气金属与化合物的重量比为1∶1～19∶1，吸气金属粉末与化合物粉末均通过200目/英寸标准筛或均通过400目/英寸标准筛。
7.按权利要求
6所说的吸气元件，本发明的特征是所说的吸气剂由Zr粉、以LaNi5相为主的La和Ni的化合物粉末、石墨粉组成，其成份范围位于三角形abc内，三角形顶点的成份(重量%)是a.93%Zr+5%LaNi5+2%Cb.50%Zr+48%LaNi5+2%Cc.70%Zr+15%LaNi5+15%C三种粉末均通过200目/英寸标准筛，或均通过400目/英寸标准筛。
专利摘要
一种用于电子管和各种真空器件的非蒸散室温吸气剂。它由吸气金属、以LaNis相为主的化合物、添加剂组成。由于加入了以LaNis相为主的化合物从而使新吸气剂具有宽的激活温度范围(300～900℃)；在400～900℃激活后都具有有效的室温吸气效率；在低温激活后具有特别优良的吸气能力。新吸气剂可做成环状、片状、粒状、柱状、热子型等不同形式的吸气元件，适合各类真空器件和惰性气体容器使用，满足器件在储存期间要求维持的真空度或惰性气体的纯度。
文档编号H01J7/18GK85102889SQ85102889
公开日1986年10月15日 申请日期1985年4月16日
发明者邓凤翔, 李跃权, 张云霞, 詹锋, 尉凤英, 马胜跃 申请人:北京有色金属研究总院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan