RU2033452C1 - Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders - Google Patents
Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033452C1 RU2033452C1 SU4935160A RU2033452C1 RU 2033452 C1 RU2033452 C1 RU 2033452C1 SU 4935160 A SU4935160 A SU 4935160A RU 2033452 C1 RU2033452 C1 RU 2033452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- powders
- production
- thermal
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004513 sizing Methods 0.000 abstract 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100110010 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) asd-4 gene Proteins 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007880 ZrAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 201000009216 atrial heart septal defect 4 Diseases 0.000 description 1
- 208000008840 atrial septal defect 4 Diseases 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к способу получения нераспыляемых газопоглотителей на основе сплавов и соединений, применяемых для создания и поддержания вакуума в электровакуумных приборах, источниках света и других вакуумных системах. The invention relates to vacuum technology, in particular to a method for producing non-sprayable getters based on alloys and compounds used to create and maintain a vacuum in electric vacuum devices, light sources and other vacuum systems.
Известны способы получения газопоглотителей на основе порошков химически активных металлов путем прессования их и последующего спекания. Известно, что газопоглотители на основе сплавов и соединений отличаются большей активностью и лучшими сорбционными характеристиками, например сплавы циркония с алюминием и др. Получают такие материалы различными способами сплавлением компонентов, восстановлением галлоидных и окисных соединений, реакций между жидкой и твердой фазами, электроосаждением и др. Known methods for producing getters based on powders of chemically active metals by pressing them and subsequent sintering. It is known that getters based on alloys and compounds are more active and have better sorption characteristics, for example, alloys of zirconium with aluminum and others. Such materials are obtained in various ways by alloying components, reducing galloid and oxide compounds, reactions between liquid and solid phases, electrodeposition, etc.
Однако все эти способы, основанные на использовании дорогостоящего нагревательного оборудования, характеризуются значительными энергетическими затратами, низкой производительностью, сложностью технологических циклов. Они не всегда обеспечивают требуемую чистоту получаемых материалов. However, all these methods, based on the use of expensive heating equipment, are characterized by significant energy costs, low productivity, and the complexity of technological cycles. They do not always provide the required purity of the materials obtained.
Известен способ синтеза тугоплавких неорганических соединений, включающий использование компонентов металла металлоид (бор, углерод, азот и др.) дисперсностью 50-300 мкм, прессование их и воспламенение в замкнутом объеме реагирующего или инертного газа. Однако получить газопоглотители с высокой эффективностью газопоглощения этим способом не удается. A known method for the synthesis of refractory inorganic compounds, including the use of metal components metalloid (boron, carbon, nitrogen, etc.) with a particle size of 50-300 microns, pressing them and igniting in a closed volume of a reacting or inert gas. However, it is not possible to obtain getters with high absorption efficiency by this method.
Известен способ получения тройных неиспаряющихся сплавов поглотителей, согласно которому перемешивают цирконий со сплавом М1-М2, где М1 V, Nb, M2 Fe, Ni, а затем расплавляют смесь в вакууме при давлении ниже 1,33 Па (10-2 мм рт.ст.) или в инертной среде. Полученный сплав затем охлаждают и дробят с целью получения порошка с размером частиц < 500 мкм.A known method of producing triple non-evaporative absorber alloys, according to which zirconium is mixed with an alloy M 1 -M 2 where M 1 V, Nb, M 2 Fe, Ni, and then the mixture is melted in vacuum at a pressure below 1.33 Pa (10 -2 mmHg) or in an inert environment. The resulting alloy is then cooled and crushed to obtain a powder with a particle size <500 μm.
Причем для получения однородного по составу сплава слитки дробят и переплавляют несколько раз в вакуумной печи при давлениях, достигающих 0,133˙10-2 Па (10-5 мм рт.ст.). Это обстоятельство значительно увеличивает энергетические и временные затраты и снижает производительность процесса. В данном случае необходимо использование дорогостоящего нагревательного оборудования. При этом не исключается возможность загрязнения материалов, что ухудшает их сорбционные характеристики и снижает эффективность газопоглощения. Однако основным недостатком этого способа является то, что его можно применять только для получения сплавов-поглотителей, исходные порошкообразные компоненты которых экзотермически не взаимодействуют друг с другом. Такие системы можно нагревать в вакууме до расплавления. При использовании этого способа для получения газопоглотителей на основе интерметаллических соединений, которые образуются из исходных реакционноспособных компонентов с выделением тепла, при расплавлении наблюдается тепловой взрыв, когда реакция с тепловыделением идет одновременно во всем объеме практически мгновенно. Скорости взаимодействия, при которых наблюдается переход во взрыв, составляют обычно ≈100 м/с. Такое взрывное протекание процесса при наличии испарения компонентов приводит к разлету вещества, что практически исключает выход годного. Поэтому применить этот способ для получения газопоглотителей на основе интерметаллидов не удается.Moreover, to obtain a homogeneous alloy composition, the ingots are crushed and remelted several times in a vacuum furnace at pressures reaching 0.133˙10 -2 Pa (10 -5 mm Hg). This circumstance significantly increases energy and time costs and reduces the productivity of the process. In this case, the use of expensive heating equipment is necessary. At the same time, the possibility of contamination of materials is not excluded, which worsens their sorption characteristics and reduces the efficiency of gas absorption. However, the main disadvantage of this method is that it can only be used to obtain absorbing alloys, the initial powder components of which do not exothermically interact with each other. Such systems can be heated in vacuo until melted. When using this method to obtain getters based on intermetallic compounds, which are formed from the initial reactive components with the release of heat, a thermal explosion is observed during melting, when the reaction with heat release simultaneously occurs in the entire volume almost instantly. The interaction rates at which a transition to an explosion is observed are usually ≈100 m / s. Such an explosive process in the presence of evaporation of the components leads to the expansion of the substance, which virtually eliminates the yield. Therefore, it is not possible to apply this method to obtain getters based on intermetallic compounds.
В основу изобретения положена задача разработать способ получения нераспыляемых газопоглотителей путем подбора дисперсности металлических порошков и условий термического воздействия, который бы обеспечил целевому продукту повышенную эффективность газопоглощения при минимальных энерго- и трудозатратах и возможность использования его без дополнительной обработки непосредственно в устройствах. The basis of the invention is the task of developing a method for producing non-sprayable getters by selecting the dispersion of metal powders and thermal exposure conditions, which would provide the target product with increased gas absorption efficiency with minimal energy and labor costs and the possibility of using it without additional processing directly in the devices.
Задача решается тем, что предлагается способ получения нераспыляемых газопоглотителей на основе интерметаллических порошков, включающий смешение металлических порошков дисперсностью 1-45 мкм, термическое воздействие в вакууме 13,3-1,33 Па в волне высокотемпературного синтеза со скоростью ее перемещения 0,1-30 см/с, инициирование которой осуществляют локальным тепловым импульсом с плотностью потока 2-15 Вт/мм2.The problem is solved in that a method for producing non-sprayable getters based on intermetallic powders is proposed, which includes mixing metal powders with a dispersion of 1-45 microns, thermal exposure in a vacuum of 13.3-1.33 Pa in a high-temperature synthesis wave with a speed of its movement of 0.1-30 cm / s, the initiation of which is carried out by a local thermal pulse with a flux density of 2-15 W / mm 2 .
Для получения газопоглотителей на основе интерметаллических соединений с низкими теплотами образования используют предварительный подогрев смеси до 50-900оС.For getters based intermetallic compounds with lower heats of formation are used preheating the mixture to 50-900 ° C.
Для получения газопоглотителей в виде изделий заданной формы перед термическим воздействием осуществляют прессование смеси и термовакуумную обработку в вакууме 10-2 Па по следующему режиму: выдержка в течение 2 ч при 200оС и в течение 3 ч при 300оС.For articles in the form of getters predetermined shape before thermal exposure is carried out and compressing the mixture in a thermal vacuum process a vacuum of 10 -2 Pa at the following regime: holding for 2 hours at 200 ° C and for 3 hours at 300 ° C.
Процесс получения материала осуществляется в основном за счет тепла экзотермического взаимодействия исходных реагентов, т.е. за счет внутренней энергии. Незначительные внешние энергозатраты необходимы для начального локального инициирования. The process of obtaining the material is carried out mainly due to the heat of the exothermic interaction of the starting reagents, i.e. due to internal energy. Insignificant external energy consumption is necessary for initial local initiation.
Предлагаемый способ позволяет быстро и без значительных энергетических затрат и дорогостоящего нагревательного оборудования получать эффективные газопоглотители в виде пористых тел и порошков. Регулируя образование тех или иных фаз с различной сорбционной способностью и дефектностью можно управлять процессом и целенаправленно вести работу по созданию эффективных газопоглотителей, обеспечивая селективность поглощения отдельных газов. The proposed method allows you to quickly and without significant energy costs and expensive heating equipment to obtain effective getters in the form of porous bodies and powders. By regulating the formation of certain phases with different sorption ability and imperfection, it is possible to control the process and to work purposefully to create effective getters, providing selective absorption of individual gases.
Способ реализуется в установке синтеза, представляющей собой герметичный металлический сосуд, снабженный токовыводами для инициирования, в котором создается и поддерживается вакуум. The method is implemented in the synthesis unit, which is a sealed metal vessel equipped with current leads for initiation, in which a vacuum is created and maintained.
Условия протекания технологического процесса получения нераспыляемых газопоглотителей на основе интерметаллических порошков были подобраны экспериментально. The process conditions for the production of non-sprayable getters based on intermetallic powders were experimentally selected.
Приготовленная смесь металлических порошков дисперсностью 1-45 мкм, образующих интерметаллические соединения с выделением тепла, засыпается в форму или прессуется в заготовки необходимой пористости и помещается в герметичный объем, в котором создается вакуум 13,3-1,33 Па (10-1-10-2 мм рт.ст.). После этого с помощью теплового источника с плотностью падающего потока 2-15 Вт/мм2 производится локальное инициирование взаимодействия компонентов в узкой зоне реакции, которое создает температуру, достаточную для начала синтеза интерметаллидов.The prepared mixture of metal powders with a dispersion of 1-45 μm, forming intermetallic compounds with heat evolution, is poured into a mold or pressed into blanks of the required porosity and placed in a sealed volume in which a vacuum of 13.3-1.33 Pa is created (10 -1 -10 -2 mmHg). After that, using a heat source with an incident flux density of 2-15 W / mm 2 , local interaction of the components in the narrow reaction zone is performed, which creates a temperature sufficient to start the synthesis of intermetallic compounds.
Локальный нагрев можно осуществлять любым известным способом: при помощи электрической спирали из вольфрама, молибдена, нихрома или любого другого металла, сплава или соединения, посредством электрической дуги или искры, используя лазер или другой прибор, способный локально разогреть исходную экзотермическую смесь до температуры, при которой начинается химическая реакция образования интерметаллидов. Local heating can be carried out by any known method: using an electric spiral made of tungsten, molybdenum, nichrome or any other metal, alloy or compound, by means of an electric arc or spark, using a laser or other device capable of locally heating the initial exothermic mixture to a temperature at which the chemical reaction of the formation of intermetallic compounds begins.
Химическая реакция образования интерметаллидов сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего температура в зоне горения 1000-1500оС. Тепло из зоны горения передается следующему слою экзотермической смеси, в котором после нагрева до температуры начала химической реакции также происходит выделение тепла и разогрев смеси. Это тепло передается следующему слою, в котором повторяется описанная картина. Таким образом, от слоя к слою происходит последовательно нагрев, зажигание, экзотермическая химическая реакция. Волна синтеза перемещается по веществу со скоростью 0,1-30 см/с. После прохождения такой волны в результате экзотермической реакции в исходной смеси порошков образуется целевой пористый материал, состоящий из интерметаллидов.The chemical reaction of the formation of intermetallic compounds is accompanied by the release of a large amount of heat, as a result of which the temperature in the combustion zone is 1000-1500 о С. Heat from the combustion zone is transferred to the next layer of the exothermic mixture, in which, after heating to the temperature of the onset of the chemical reaction, heat is released and the mixture is heated. This heat is transferred to the next layer, in which the described pattern is repeated. Thus, from layer to layer, heating, ignition, and an exothermic chemical reaction occur sequentially. The synthesis wave travels through the substance at a speed of 0.1-30 cm / s. After the passage of such a wave as a result of an exothermic reaction, the target porous material consisting of intermetallic compounds is formed in the initial mixture of powders.
После окончания послойного горения всей исходной экзотермической шихты происходит остывание целевого продукта. Во время остывания происходит окончательное формирование фазового состояния газопоглотителя. After the completion of layer-by-layer combustion of the entire initial exothermic charge, the target product cools. During cooling, the phase state of the getter is finally formed.
Так как металлические системы, образующие интерметаллиды, характеризуются термичностью ≈200-300 кал/л, то развиваемые температуры при взаимодействии в волне синтеза составляют 1000-1500оС. Например, экспериментально измеренная температура в волне синтеза системы Zr+16Al составляет ≈1000±50оС. Поэтому в данных условиях упругость паров компонентов и продуктов, например, PAl≈10-3 мм рт.ст. при 1090оС, не превосходит используемый вакуум Р≈10-1-10-2 мм рт.ст. и испарения материалов не происходит. Оно будет наблюдаться при Р<10-2 мм рт.ст. При использовании низкого вакуума (Р>10-1 мм рт.ст.) синтезируемые материалы загрязняются продуктами взаимодействия с кислородом и азотом.Since the metal systems forming intermetallic compounds are characterized by a thermal term ≈200-300 cal / l, the developed temperatures during interaction in the synthesis wave are 1000-1500 о С. For example, the experimentally measured temperature in the synthesis wave of the Zr + 16Al system is ≈1000 ± 50 about C. Therefore, under these conditions, the vapor pressure of components and products, for example, P Al ≈10 -3 mm Hg at 1090 ° C does not exceed the vacuum used R≈10 -1 -10 -2 mmHg and evaporation of materials does not occur. It will be observed at P <10 -2 mm Hg. When using low vacuum (P> 10 -1 mm Hg), the synthesized materials are contaminated by the products of interaction with oxygen and nitrogen.
Проведенные экспериментальные данные исследования по инициированию реакций синтеза в металлических системах показали, что при плотностях падающего теплового потока ≈2 Вт/мм2 время задержки реакции составляет 10 с и оно непрерывно увеличивается при уменьшении теплового потока, делая инициирование невозможным. При плотности падающего потока ≈15 Вт/мм2 (достигалась нагревом лазера) время задержки реакции составляло 0,25 с. Дальнейшее увеличение мощности падающего потока не приводило к существенному изменению времени задержки реакции. Поэтому оптимальная величина теплового потока для инициирования металлических систем составляет ≈5-10 Вт/мм2.The experimental data of a study on the initiation of synthesis reactions in metal systems showed that at incident heat flux densities of ≈2 W / mm 2 , the reaction delay time is 10 s and it continuously increases with a decrease in heat flux, making initiation impossible. At an incident flux density of ≈15 W / mm 2 (achieved by heating the laser), the reaction delay time was 0.25 s. A further increase in the power of the incident stream did not lead to a significant change in the reaction delay time. Therefore, the optimal value of the heat flux for the initiation of metal systems is ≈5-10 W / mm 2 .
Для распространения волны синтеза в прессованной заготовке существенную роль играет реакционная поверхность компонентов, которая в первую очередь определяется размером частиц более тугоплавкого реагента, так как он в волне синтеза остается в твердом состоянии. Поэтому для осуществления процесса лучше использовать порошки мелких фракций. Однако использование очень мелких порошков с размером частиц <1 мкм связано с большими трудностями, обусловленными низкими технологическими свойствами: плохое смешивание, обусловленное агломерированием, повышенная пожароопасность. Использование же частиц с размером >45 мкм не обеспечивает необходимую реакционную поверхность, и волна синтеза в такой системе не распространяется. Минимальные скорости, с которыми распространяется волна синтеза в прессованной заготовке, составляет 0,1-0,2 см/c. Распространение с более низкими скоростями оказывается невозможным из-за теплопотерь, которые вызывают прекращение (срыв) горения. Максимальные скорости взаимодействия, при которых образцы еще не взрываются, составляют ≈20-30 см/с. При больших скоростях образцы взрываются. For the propagation of the synthesis wave in the pressed billet, the reaction surface of the components plays an important role, which is primarily determined by the particle size of the more refractory reagent, since it remains in the solid state in the synthesis wave. Therefore, for the implementation of the process, it is better to use powders of fine fractions. However, the use of very fine powders with a particle size <1 μm is associated with great difficulties due to low technological properties: poor mixing due to agglomeration, increased fire hazard. The use of particles with a size> 45 μm does not provide the necessary reaction surface, and the synthesis wave in such a system does not propagate. The minimum speed with which the synthesis wave propagates in the pressed billet is 0.1-0.2 cm / s. Distribution at lower speeds is not possible due to heat loss, which causes a cessation (breakdown) of combustion. The maximum interaction rates at which the samples still do not explode are ≈20-30 cm / s. At high speeds, the samples explode.
В некоторых случаях используемые системы для осуществления в них взаимодействия в волне синтеза приходится подогревать. In some cases, the systems used to interact in them in the synthesis wave have to be heated.
Для получения готовых изделий с еще большей сорбцией из газопоглощающих материалов смеси порошков перед локальным инициированием тепловым импульсом прессуют или формуют до необходимой пористости и подвергают ступенчатой термовакуумной обработке при температуре: 200оС в течение 2 ч и 300оС в течение 3 ч в вакууме ≈10-2 Па.To obtain finished articles with greater sorption of getter material powder mixture prior to local initiation of the thermal pulse compressed or molded to the required porosity and subjected to stepwise thermal vacuum treatment at 200 ° C for 2 hours and 300 ° C for 3 hours under vacuum ≈ 10 -2 Pa.
Длится весь процесс, включая охлаждение, ≈30 мин. Все энергетические затраты сводятся к инициированию локальным тепловым импульсом реакции взаимодействия в узком слое образца и созданию вакуума. В случае синтеза слабоэкзотермичных систем электроэнергия расходуется еще и на предварительный подогрев. При синтезе готовых изделий электроэнергия расходуется и на термовакуумную обработку при температуре 200-300оС. Данным способом, меняя параметры образцов пористость, размеры и др. можно регулировать фазовый состав газопоглотителей в процессе их получения при одном и том же исходном химическом составе.The whole process, including cooling, lasts ≈30 min. All energy costs are reduced to the initiation by a local heat pulse of the reaction of interaction in a narrow layer of the sample and the creation of a vacuum. In the case of synthesis of weakly exothermic systems, electricity is also consumed for preheating. In the synthesis of finished articles, power is consumed and thermal vacuum treatment at a temperature of 200-300 C. By this method, changing a porosity parameters samples sizes and others. Phase composition can be adjusted getters in their preparation at one and the same initial chemical composition.
Осуществление синтеза в вакууме при давлении > 13,3 Па (10-1 мм рт.ст.) приводит к окислению получаемого материала, который обладает неудовлетворительными газопоглотительными свойствами. Синтез при низких давления Р<1,33 Па (10-2 мм рт.ст.) сопровождается испарением алюминия, что влияет на фазовый состав и снижает сорбционные свойства.The synthesis in vacuum at a pressure of> 13.3 Pa (10 -1 mm Hg) leads to the oxidation of the resulting material, which has unsatisfactory getter properties. The synthesis at low pressures P <1.33 Pa (10 -2 mm Hg) is accompanied by the evaporation of aluminum, which affects the phase composition and reduces the sorption properties.
При использовании для синтеза смесей, содержащих порошок циркония с размером частиц > 45 мкм, осуществить процесс путем взаимодействия в волне не удается. Реакция после локального инициирования тепловым импульсом затухает и не идет по образцу. When using mixtures containing zirconium powder with a particle size> 45 μm for synthesis, it is not possible to carry out the process by interaction in a wave. After local initiation by a thermal pulse, the reaction decays and does not follow the sample.
Реакция взаимодействия циркония с алюминием обычно инициировалась после локального воздействия тепловым импульсом от вольфрамовой спирали с плотностью потока ≈5 Вт/мм2. При инициировании тепловым импульсом с плотностью потока <2 Вт/мм2 время задержки реакции резко возрастает, делая синтез невозможным. Обеспечить вольфрамовой спиралью плотности потока > 15 Вт/мм2 не удается из-за ее перегорания.The reaction of zirconium with aluminum is usually initiated after local exposure to a heat pulse from a tungsten spiral with a flux density of ≈5 W / mm 2 . When initiated by a heat pulse with a flux density <2 W / mm 2 , the reaction delay time increases sharply, making synthesis impossible. It is not possible to provide a flux density> 15 W / mm 2 due to its burnout due to a tungsten spiral.
Лучший вариант осуществления изобретения. The best embodiment of the invention.
В качестве исходных используют порошки циркония (ПЦрК-1, Ту 48-4-234-76), алюминия (АСД4, ТУ 48-5-1-72), титана (ПТЭМ-1, ТУ 48-10-22-79) и никеля (ННК-1 ВЛ7, ГОСТ 9722-79). Powders of zirconium (PTsrK-1, Tu 48-4-234-76), aluminum (ASD4, TU 48-5-1-72), titanium (PTEM-1, TU 48-10-22-79) are used as starting powders and nickel (NNK-1 VL7, GOST 9722-79).
Готовят смесь порошков циркония с алюминием состава Zr -16%Al. Порошки имеют средние размеры ≈20 мкм (Zr) и ≈15 мкм (Al). Из приготовленной смеси прессуют цилиндрические образцы диаметром 2 см и высотой 2 см. Начальная пористость составляет ≈40% Затем такой образец помещают в установку синтеза, которую вакуумируют. После достижения вакуума ≈5 Па (4˙10-2 мм рт.ст.) производят локальное инициирование взаимодействия циркония с алюминием тепловым импульсом от вольфрамовой спирали плотностью ≈5 Вт/мм2. В результате по образцу проходит волна высокотемпературного синтеза со скоростью ≈0,1 см/с. После охлаждения, которое длится ≈20-30 мин, получают пористый материал, который можно использовать непосредственно в устройствах как газопоглотитель, а также при необходимости можно превратить в порошок растиранием. Рентгенофазовый анализ показывает, что в составе такого материала в основном содержатся интерметаллические соединения Zr2, Al3, Zr3Al2, ZrAl2 и чистый цирконий, причем соотношение этих фаз (интерметаллических соединений) оказывается зависящим от параметров образца, пористости, размера, и др. т.е. фазовый состав в данном случае можно регулировать изменением параметров системы.A mixture of zirconium powders with aluminum of the composition Zr -16% Al is prepared. Powders have an average size of ≈20 μm (Zr) and ≈15 μm (Al). Cylindrical samples with a diameter of 2 cm and a height of 2 cm are pressed from the prepared mixture. The initial porosity is ≈40%. Then, such a sample is placed in a synthesis unit, which is evacuated. After reaching a vacuum of ≈5 Pa (4˙10 -2 mm Hg), local interaction of zirconium with aluminum is initiated by a heat pulse from a tungsten spiral with a density of ≈5 W / mm 2 . As a result, a wave of high-temperature synthesis passes through the sample at a speed of ≈0.1 cm / s. After cooling, which lasts ≈20-30 min, a porous material is obtained, which can be used directly in devices as a getter, and, if necessary, can be turned into powder by grinding. X-ray phase analysis shows that the composition of such a material mainly contains intermetallic compounds Zr 2 , Al 3 , Zr 3 Al 2 , ZrAl 2 and pure zirconium, and the ratio of these phases (intermetallic compounds) turns out to depend on the parameters of the sample, porosity, size, and others i.e. the phase composition in this case can be controlled by changing the parameters of the system.
Газопоглотительные свойства полученного материала исследовались по кислороду на сорбционной вакуумной установке весовым методом в интервале температур от комнатной до 700оС и давлении ≈10-1 мм рт.ст. (условия, соответствующие лампам накаливания). Полученные результаты сорбционная емкость (а моль/мг) в зависимости от температуры представлены в табл.1, в ней же приведены сорбционные характеристики газопоглотителя Zr 16%Al, полученного по известному способу.The getter properties of the obtained material were studied by oxygen in a sorption vacuum unit by the gravimetric method in the temperature range from room temperature to 700 о С and pressure ≈10 -1 mm Hg. (conditions corresponding to incandescent lamps). The results obtained sorption capacity (a mol / mg) depending on the temperature are presented in table 1, it also shows the sorption characteristics of the
Как видно из табл.1 и 2, материал, полученный по заявляемому способу, представляет собой эффективный газопоглотитель с высокими сорбционными свойствами, которые превосходят сорбционные свойства "циаля", полученного по известному способу. As can be seen from tables 1 and 2, the material obtained by the present method is an effective getter with high sorption properties that exceed the sorption properties of "cial" obtained by a known method.
В табл.2 приводятся примеры осуществления предлагаемого способа с указанием состава экзотермической смеси, дисперсности порошков, параметров процесса и показателей свойств полученных газопоглотителей. Table 2 gives examples of the implementation of the proposed method, indicating the composition of the exothermic mixture, the dispersion of the powders, process parameters and properties of the obtained getters.
Газопоглотители, полученные по предлагаемому способу, найдут применение в электровакуумных приборах, источниках света и других вакуумных системах. The getters obtained by the proposed method will find application in electric vacuum devices, light sources and other vacuum systems.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935160 RU2033452C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935160 RU2033452C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2033452C1 true RU2033452C1 (en) | 1995-04-20 |
Family
ID=21573930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4935160 RU2033452C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2033452C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2228485C2 (en) * | 1998-07-03 | 2004-05-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Method and plant for accumulation of gas and agent absorbing gas and method of production of such agent |
-
1991
- 1991-05-22 RU SU4935160 patent/RU2033452C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 255221, кл. C 01G 1/00, 1967. * |
| 2. Патент Франции 2447975, кл. C 22C 1/02, 1980. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2228485C2 (en) * | 1998-07-03 | 2004-05-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Method and plant for accumulation of gas and agent absorbing gas and method of production of such agent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2980987B2 (en) | Method and apparatus for producing nanostructured materials | |
| Johnston et al. | Reactive laser ablation synthesis of nanosize alumina powder | |
| WO2019246242A1 (en) | Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures | |
| US20170173699A1 (en) | Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles | |
| KR20100132512A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING ALLOY POWDER BASED ON TITANIUM, ZIRCONIUM, AND HALFONIUM ALLOY ALUMINA MATERIALS WITH NI, Cu, Ta, W, RE, Os and Ir | |
| US3065958A (en) | Production of metals | |
| RU2033452C1 (en) | Method for production of nondusting gas absorbers based on intermetallic powders | |
| US4719077A (en) | Method for the preparation of an alloy of nickel and titanium | |
| JPS63227766A (en) | Method of forming ultrafine particle film | |
| US4933241A (en) | Processes for forming exoergic structures with the use of a plasma and for producing dense refractory bodies of arbitrary shape therefrom | |
| JPS6320573B2 (en) | ||
| US4735652A (en) | Process for producing agglomerates of aluminum based material | |
| CN116445755B (en) | A three-stage purification system and method for master alloy melt outside the furnace | |
| Kirdyashkin et al. | Combustion synthesis of rounded Ni-Al intermetallic powders | |
| JPS62282635A (en) | Production of mixture of ultra-fine aluminum nitride powder and ultra-fine oxidation-resistant aluminum powder | |
| Odawara | Microgravitational combustion synthesis | |
| JPS63185803A (en) | Spherical composite metal oxide particles and their manufacturing method | |
| Xu et al. | Thermal reactivity of Al–Mg–Li alloy powders | |
| Lau et al. | Reaction and phase separation mechanisms during synthesis of alloys by thermite type combustion reactions | |
| US6179897B1 (en) | Method for the generation of variable density metal vapors which bypasses the liquidus phase | |
| CN115927889B (en) | Preparation method of self-propagating combustion synthetic fusion casting high-entropy alloy | |
| JPH0458404B2 (en) | ||
| RU2819192C1 (en) | Method of producing high-purity nickel for sputtered targets | |
| Low | Self-propagating high-temperature synthesis of zirconium diboride ceramics | |
| RU2006510C1 (en) | Process of production of inorganic materials under condition of self-propagating high-temperature synthesis |